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Steuervorrichtung für eine druckmittelbetätigte Betonpump e Die Erfindung
betrifft eine Steuervorrichtung für eine druckmittelbetätigte Betonpumpe zum Steuern
der taktweise aufeinanderfolgenden Hübe der doppelt wirkenden Pumpenantriebszylinder
einerseits und des doppelt wirkenden Schieberantriebszylinders andererseits, bei
der eine im Druckmittelzulauf und Druckmittelablauf der Pumpenantriebszylinder angeordnete
Umsteuerventileinrichtung durch die Bewegungen des Kolbens des Schieberantriebszylinders
und eine im Druckmittel zulauf und Druckmittelablauf des Schieberantriebszylinders
angeordnete Umsteuerventileinrichtung durch die Bewegungen des Kolbens eines der
Pumpenantriebszylinder wegabhängig betätigbar sind und die Uinsteuerventileinrichtungen
je einen Umsteuerschalter aufweisen.
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Bei nach dem Stande der Technik bekannten Steuervorrichtungen der
genannten Art steuert der Umsteuerschalter jeweils
direkt den Druckmittelzu-
und -abfluß des oder der zugehörigen Zylinder. Zu diesem Zweck ist der Umsteuerschalter
als 4/2-Wegeventil in Form eines Kolbenlängsventiles ausgebildet. Dieses Kolbenlängsventil
muß dazu in der Lage sein, große Lruckmittelströme zu steuern und hat deshalb zwangsläufig
verhältnismäßig große Schaltwege, was lange Schaltzeiten zur Folge hat. Bei Kolbenlängsventilen
der genannten Art sind darüber hinaus die die Ventilöffnungen steuernden Kolbenteile
mechanisch starr miteinander verbunden, wodurch die beim Umschalten erfolgende Druckentlastung
und Druckbeaufschlagung der Zylinderräume des Pumpenantriebszylinders bzw. Schieberantriebszylinders
schlagartig im gleichen Zeitpunkt erfolgt. Hierdurch ergeben sich in nachteiliger
Art und Weise starke Druckstöße und hohe Druckspitzen, wodurch der Xauf des hydraulischen
Antriebes unruhig wird. Schließlich ist der Verschleiß am Steuerkolben solcher Kolbenlängsventile
verhältnismäßig groß, wodurch diese Ventile störanfällig werden und relativ oft
repariert oder ausgetauscht werden müssen. Solche Reparaturen sind wegen der schlechten
Zugänglichkeit des Steuerkolbens und seiner komplizierten Form schwierig durchzuführen.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Steuervorrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich erheblich verkürzte Schaltzeiten
ergeben, ein ruhiger Äiauf des hydraulischen Antrieb es erzielt wird und der Verschleiß
verringert wird. Darüber hinaus soll die Steuervorrichtung einfach zu reparieren
sein und fertigungstechnisch
einfach aufgebaut sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer
SteuerlTorrichtung der eingangs genannten Art vor, daß den Ausgangen der Umsteuerschalter
einzelne druckmittelbetätigte Absperrventile nachgeschaltet sind, die jeweils in
den Druckmittelzuläufen und Druckmittelabläufen der Pumpenantriebszylinder und des
Schieberantriebszylinders angeordnet sind und von den Umsteuerschaltern gesteuert
sind.
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Bei der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung steuert der Umsteuerschalter
nicht mehr direkt die die Antriebszylinder betätigenden Druckmittelströme, sondern
lediglich die einzelnen Absperrventile in den Druckmittelzuläufen und -abläufen.
Hierdurch können die vom Umsteuerschalter gesteuerten Druckmittelströme, die lediglich
zur Steuerung der Absperrventile dienen, sehr klein gehalten werden, wodurch sich
die Schaltzeit des Umsteuerschalters erheblich verringert. Die Absperrventile in
den Druckmittelzuläufen und Druckmittelabläufen der Antriebszylinder haben dagegen
äußerst kurze Schaltzeiten, so daß sich insgesamt eine wesentliche Verringerung
der Schaltzeiten ergibt. Dadurch, daß die die Antriebszylinder betätigenden Druckmittel
ströme nunmehr von einzelnen gesonderten Absperrventilen gesteuert werden, können
die Schaltzeitpunkte der einzelnen Absperrventile durch geeignete Maßnahmen so aufeinander
abgestimmt werden, daß sich die Schaltvorgänge überlappen und sich ein weiches Umschalten
ergibt, wodurch Druckspitzen in dem hydraulischen Antrieb vermieden werden und sich
ein ruhigerer Lauf des gesamten
hydraulischen Antriebes ergibt.
Der hauptsächliche Verschleiß wird bei der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung
auf die Absperrventile verlagert, die konstruktiv äußerst einfach aufgebaut sind,
einzeln repariert oder ausgetauscht werden können und für Reparaturen gut zugänglich
angeordnet werden können. Darüber hinaus sind bekanntlich Absperrventile längst
nicht so verschleißanfällig, wie herkömmliche Kolbenlängsventile.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
ist vorgesehen, daß jeder Druckmittelanschluß des Schieberantriebszylinders und
der Pumpenantriebazylinder über Absperrventile an den Druckmittel zulauf oder den
Druckmittelablauf anschließbar ist, wobei die Steueranschlüsse der Absperrventile
paarweise an je einen Ausgang der Umsteuerschalter angeschlossen sind und zu jedem
Paar ein an den Druckmittelzulauf und ein an den zugehörigen Druckmittelablauf angeschlossenes
Absperrventil gehört.
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Ein fertigungstechnisch einfacher und reparaturfreudiger Aufbau der
Absperrventile ergibt sich, wenn die Absperrventile als Kegelventile ausgebildet
sind, deren Schließkonus an einem Kolben sitzt, der im Schließsinne durch das Steuerdruckmittel
und im Öffnungssinne durch das abgesperrte Druckmittel beaufschlagt ist.
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Zweckmäßig sind die aus Schließkonus und Kolben bestehenden Absperrkörper
der Absperrventile in Bohrungen angeordnet, die in einem ein- oder mehrteiligen
Ventilblock angeordnet
sind, der weitere als Druckmittelzu- und
-abläufe sowie als Steuerleitungen dienende Bohrungen aufweist. Hierdurch ergibt
sich ein besonders kompakter Aufbau der Steuervorrichtung, wobei gleichzeitig die
Druckmittelleitungen und Steuerleitungen sowie deren Anschlüsse an die Absperrventile
geschützt angeordnet sind.
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Um die Ansprechezeitpunkte der einzelnen Absperrventile gezielt beeinflussen
zu können, sind zweckmäßig in den jteuerleitungen zwischen den Absperrventilen und
den Ausgängen der Umateuerschalter Drosselorgane angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung
wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erlautert, in der igur 1 einen Schaltplan
der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung und Figur 2 in perspektivischer An-sicht
die Anordnung der Absperrventile in einem Ventilblock zeigen.
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In der Zeic'nnun sinü die Fumpenantriebazylinder der Betonpumpe mit
den Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnet. In den lumpenantriebszylindern sind längs
verschiebbar Kolben 3 und 4 angeordnet, die über Kolbenstangen 5 und 6 mit den in
der Zeichnung nicht dargestellten Kolben der Betonpumpe in Verbindurch stehen. Die
nicht dargestellte Betonpumpe weist in bekannter Weise einen ebenfalls nicht dargestellten
Verteilerschieber auf, der zum abwechselnden Öffnen und Schließen der Ansaug- und
Äusdrücköffnungen der Betonpumpe dient und von einem Schieberantriebszylinder 7
über dessen Kolben und Kolben
stangen 9 hin- und herÕeschoben wird.
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Zur Druckmittelversorgung der Pumpenantriebszylinder 1 und 2 sowie
des Schieberantriebszylinders 7 aient eine Druckmittelpumpe 10, die das Druckinittelaus
einem Tank 11 ansaugt und in eine Druckleitung 12 drückt. Dem Tank 11 fließt das
Druckmittel über eine Rückflußleitung 13 zu.
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An die Druckmittelleitung 12 und die Rückflußleitung 13 sind zwei
als 4/2-Wegeventile ausgebildete Umsteuerventile 14 und 15 angeschlossen, die parallel
geschaltet sind und von denen das erste den Druckmittelzufluß und den ijruckmittelabfluß
der Pumpenantriebszy linder 1 und 2 und das zweite den Druckmittelzufluß und den
Druckmittel abfluß des Schieberantriebszylinders 7 indirekt steuert. Die Umsteuerung
der Umsteuerventile 14 und 15 erfolgt durch Druckmittel. Zu diesem Zweck weisen
das Umsteuerventil 14 zwei Umsteueranschlüsse 14a und 14b und das Umsteuerventil
15 zwei Umsteueranschlüsse 15a und 15b auf. Die die vollen Kolbenflächen beaufschlagenden
Druckmittelräume der beiden Pumpenantriebszylinder 1 und 2 sind durch eine Druckmittelleitung
17 kommunizierend verbunden.
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Die Druckmittelanschlüsse 18 und 19 der beiden Ringräume der Pumpenantriebszylinder
1 und 2 sind über je zwei druckmittelbetätigte Absperrventile 20 und 21 bzw. 22
und 23 an die Druckleitung 12 und die Rücklaufleitung 13 angeschlossen.
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Ebenso sind die Druckmittelanschlüsse 24 und 25 des Schieberantriebszylinders
7 über je zwei druckmittelbetätigte Absperrventile 26 und 27 bzw. 28 und 29 an die
Druckleitung 12 und die Rücklaufleitung 13 angeschlossen.
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Bei den druckmittelbetätigten Absperrventilen 20 - 23 und 26 - 29
handelt es sich um Kegelventile, deren Schließkonus an einem Kolben sitzt, der im
Schließsinne durch ein Steuerdruckmittel beaufschlagt ist, das über einen Steueranschluß
zugefuhrt wird und der im Offnungssinne durch das abgesperrte Druckmittel beaufschlagt
ist. Die Absperrventile sind ge-
schlossen, wenn und solange sie mit<Druckmittel beaufschlagt werden und offen,
wenn kein Steuerdruck anliegt.
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Die Steueranschlüsse der Absperrventile 20 - 23 sind über Steuerleitungen
30 und 31 paarweise an die beiden Ausgänge des Umsteuerventiles 14 angeschlossen
und zwar derart, daß über die Steuerleitung 30 gleichzeitig die Absperrventile 20
und 22 angesteuert werden, von denen das Absperrventil 20 zwischen dem Druckmittelanschluß
18 des Pumpenantriebssylinders 2 und der Druckleitung 12 liegt und das Absperrventil
22 zwischen dem Druckmittelanschluß 19 des Pumpenantriebszylinders 1 und der Rücklaufleitung
13 liegt. An die Steuerleitung 31 sind dagegen die Steueranschlüsse der Absperrventile
21 und 23 gemeinsam angeschlossen, von denen das Absperrventil 21 zwischen dem Druckmittelans
chluß 18 des Pumpenantriebszylinders 2 und der Rücklaufleitung 13 liegt und das
Absperrventil 23 zwischen dem Druckmittelanschluß 19 des Pumpenantriebszylinders
1 und der Druckleitung 12 liegt.
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Ähnlich sind die Steueranschlüsse der Absperrventile 26 - 29 über
Steuerleitungen 32 und 33 paarweise an die beiden Ausgänge des Umsteuerventiles
15 angeschlossen, und zwar derart,
daß über die Steuerleitung 32
die Absperrventile 26 und 28 angesteuert werden, von denen das absperrventil 26
zwischen dem Druckmittelanschluß 24 des Schieberantriebszylinders 7 und der Druckleitung
12 liegt und das Absperrventil 28 zwischen dem DruckmittelanschluB 25 des Schieberantriebszylinders
7 und der Xücklaufleitwlg 13 liegt. An die Steuerleitung 32 sind dagegen die Steueranschlüsse
der Absperrventile 27 und 29 gemeinsam angeschlossen, von denen das Absperrventil
27 zwischen dem Drucknittelanschluß 24 des Schieberantriebszylinders 7 und der Rücklaufleitung
13 liegt und das Absperrventil 29 zwischen dem Druckmittelanschluß 25 des Schieberantriebszylinders
7 und der Druckleitung 12 liegt.
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In der Zylinderwandung des Pumpenantriebszylinders 1 sind im Bereich
von dessen Enden Steuerbohrungen 1a und 1b vorgesehen, die vom Kolben 3 bei Erreichen
der Endlage überfahren werden.
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An die Steuerbohrungen 1a und Ib schließt sich jeweils ein Differenzdruck-Schaltventil
34a bzw. 34b an, das in die Zylinderwandung eingeschraubt ist. Diese Differenzdruck-Schaltventile
34a bzw. 34b enthalten jeweils einen die Steuerbohrung 3a bzw0 ib abschließenden
Verschlußkörper, der im Schließsinne durch eine Wieder und über eine Druckmittelleitung
durch den an den Enden des Innenraumes des Pumpenantriebs zylinders 1 herrschenden
Druck beaufschlagt ist. An die Differensdruck-Schaltventile 34a bzw. 34b schließen
sich Steuerleitungen 35a bzw0 35b an, die mit den Umsteueranschlüssen 15a bzw. 15b
des dem Schieberantriebszylinder zugeordneten Umsteuerventiles 15 in Verbindung
stehen.
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Minlich wie beim Pumpenantriebszylinder 1 sind auch im Schleberantriebazylinder
7 im Bereich von dessen Enden Steuerbohrungen 7a und 7b vorgesehen, die vom Kolben
8 bei Erreichen der Endlagen überfahren werden. An die Steuerbohrungen 7a und 7b
schließt sich jeweils ein Differenzdruck-Schaltventil 36a bzw. 36b an, das in die
Zylinderwandung eingeschraubt ist. Diese Differenzdruck-Schaltventile 36a bzw. 36b
enthalten jeweils einen die Steuerbohrung 7a bzw. 7b abschließenden Verschlußkörper,
der im Schließsinne durch eine Feder und über eine Druckmittelleitung durch den
am zugehörigen Ende des Innenraumes des Schieberantriebszylinders 7 herrschenden
Druck beaufschlagt ist. An die Differenzdruck-Schaltventile 36a bzw. 36b schließen
sich Steuerleitungen 37a bzw. 37b an, die mit den Umsteueranschlüssen 14a bzw. 14b
des den Pumpenantriebszylindern 1 und 2 zugeordneten Umsteuerventiles 14 in Verbindung
stehen.
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In die Druckleitung 12 und die Rücklaufleitung 13 ist vor den beiden
Umsteuerventilen 14 und 15 ein weiteres Wegeventil 38 eingeschaltet, das in einer
Schaltstellung den Vorwärtslauf der Betonpumpe einschaltet, in einer anderen Schaltstellung
den Rückwärtslauf der Betonpumpe durch Vertauschen der leitungen 12 und 13 einschaltet
und in einer weiteren Stellung die leitungen 12 und 13 kurzschließt, wodurch die
Steuervorrichtung und Antriebsvorrichtung der Betonpumpe stillgelegt wird, ohne
daß die Druckmittelpumpe 10 abgeschaltet zu werden braucht,
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aus Figur 2 erkennbar, sind die Absperrventile 20 - 23 und 26 - 29 in einem mehrteiligen
Ventilblock 99 angeordnet, der eine Reihe von Bohrungen aufweist, in denen die Absperrkörper
der Absperrventile angeordnet sind. Weiterhin sind in dem Ventilblock 39 als Druckleitungen,
Rücklaufleitungen und Steuerleitungen dienende Bohrungen vorhanden.
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Die in der Zeichnung dargestellte Steuervorrichtung arbeitet wie folgt:
In Figur 1 sind der Pumpenantriebszylinder 1 in seiner eingefahrenen Stellung und
der Pumpenantriebszylinder 2 in seiner ausgefahrenen Stellung dargestellt. Der Schieberantriebszylinder
7 ist eingefahren und die Ausfahrbewegung dieses Zylinders soll beginnen. Dabei
befindet sich das Umschaltventil 15 in der Stellung, in der die oteuerleitung 32
beaufschlagt ist und die Steuerleitung 33 entlastet ist Hierdurch sind die Absperrventile
26 und 28 geschlossen und die Absperrventile 27 und 29 geöffnet. Das Umsteuerventil
14 befindet sich noch in der Stellung, in der die Steuerleitung 30 belastet ist
und die Steuerleitung 31 entlastet isto Hierdurch sind die Absperrventile 20 und
22 geschlossen und die Absperrventile 21 und 23 geöffnet0 Bei dieser Stellung strömt
das Druckmittel aus der Druckleitung 12 über das geöffnete Absperrventil 29 und
den DrucKmittelanschluß 25 in den die volle Kolbenflche des Schieberantriebszylinders
7 beauI-schlagenden Druckraum, dessen Kolben 8 ausgefahren wird Das aus dem Ringraum
des Schieberantriebszylinders 7 te bruckniittel fließt über den Druckmittelanschluß
24 und das
geöffnete Absperrventil 23 in die Rücklaufleitung 13
ab.
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Überfährt der Kolben 8 die Steuerbohrug 7a, so sehaltet das Differenzdruck-Schaltventil
36a derart um, daß die Steuerleitung 37a beaufschlagt wird, die an den Umsteueranschluß
14a des Umsteuerventiles 14 angeschlossen ist. Hierdurch wird das Umsteuerventil
14 derart umgeschaltet, daß nunmehr die Steuerleitung 31 belastet wird und die Steuerleitung
30 entlastet wird. Hierdurch schließen die Absperrventile 21 und 23, während die
Absperrventile 20 und 22 geöffnet werden.
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Nunmehr strömt das Druckmittel aus der Druckleitung 12 über das geöffnete
hbsperrventil 20 und den Dructmittelanschluß 18 in den Ringraum des Fumpenantriebszylinders
2, wodurch dessen Kolben 4 eingefahren wird0 Das aus dem Zylinderraum des Pumpenantriebszylinders
2 verdrängte Druckmittel strömt über die Verbinuungsleitung 17 dem Zylinderraum
des Pumpenantriebszylinders 1 zu, wodurch dessen Kolben 3 ausgefahren wird. Das
dabei aus dem Ringraum des Pumpenantriebszylinders 1 verdrängte Druckmittel spießt
über den Druckmittelanschluß 19 und das geöffnete Absperrventil 22 in die Rücklaufleitung
13. Sobald der Kolben 3 die Steuerbohrung ib überfährt, wird das Differenzdruck-Schaltventil
34b 34b derart umgeschaltet, daß die Steuerleitung 35b beaufschlagt wird, die an
den Umsteueranschluß 15b des Umschaltventiles 15 angeschlossen ist0 Hierdurch wird
das Umschaltventil 15 derart umgeschaltet, daß nunmehr die Steuerleitung 33 belastet
wird und die Steuerleitung 32 entastet wird0 Hierdurch schließen die Absperrventile
27 und 29, während die Absperrventile 26 und
28 geöffnet werden
Nunmehr strömt Druckmittel aus der Druckleitung 12 über das geöffnete Absperrventil
26 und den lruckmittelanschluß 24 in den Ringraum des Schieberantriebszylinders
7, wodurch dessen Kolben 8 eingefahren wird. I)as dabei aus dem Schieberantriebszylinder
7 verdrängte Dr-?kmittel strömt über den Druckmittelanschluß 25 und das geöffnete
Absperrventil 28 in die Rücklaufleitung 15. Sobald der Kolben 8 die Steuerbohrung
7b überfährt, wird das Differenzdruck-Schaltventil 36b derart umgeschaltet, daß
die Steuerleitung 37b beaufschlagt wird, die an den Umsteueranschluß 14b des Umsteuerventiles
14 angeschlossen ist. Hierdurch wird das Umschaltventil 14 wieder derart umgeschaltet,
daß die Steuerleitung 30 belastet wird und die Steuerleitung 31 entlastet wird Hierdurch
schließen die Absperrventile 20 und 22, während die Absperrventile 21 und 23 geöffnet
werden.
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Nunmehr strömt das Druckmittel aus der Druckleitung 12 über das geöffnete
absperrventil 23 und den Druckmittelanschluß 19 in den Ringraum des Pumpenantriebszylinders
1, wodurch dessen Kolben 3 eingefahren wird. Das dabei vom Kolben 3 verdrängte Druckmittel
fließt über die Verbindungsleitung 17 dem Druckraum des Pumpenantriebszylinders
2 zu, dessen Kolben 4 hierdurch ausgefahren wird. Das aus dem Ringraum des Pumpenantriebs
zylinders 2 dabei verdrängte Druckmittel strömt über den Druckmittelanschluß 18
und das geöffnete Absperrventil 21 in die Rücklaufletung 13 ab. Sobald der Kolben
3 die Steuerbohrung 1a im Pumpenzylinder 1 überfährt, wird das Differenzdruck
-Schaltventil
34a derart umgeschaltet, dad die Steuerleitung 35a beaufschlagt wird, die an den
msteueranschluß 15a des Umsteuerventiles 15 angeschlossen ist. Hierdurch wird das
Umsteuerventil 15 wieder derart umgeschaltet, daß die Steuerleitung 32 belastet
ist und die Dteuerleitung 33 entlastet ist. Hierdurch schließen die Absperrventile
26 und 28, während die Absperrventile 27 und 29 geöffnet werden.
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Die Steuervorrichtung befindet sich nun wieder in der in Figur 1 dargestellten
Stellung, so dals der nächste Zyklus mit dem Ausfahren des Kolbens 8 des Schieberantriebszylinders
7 beginnen kann.
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Wird das Ventil 38 auf Rücklauf geschaltet, so werden die Druckleitung
12 und die Rücklaufleitung 13 gegeneinander ausgetauscht. Hierdurch laufen die beschriebenen
Vorgänge in der umgekehrten Reihenfolge.ab. Außerdem kann das Ventil 38 noch auf
eine Kurzschließstellung geschaltet werden, in der die leitungen 12 und 13 kurzgeschlossen
sind. Hierdurch wird das Druckmittel im Kreislauf gepumpt, so daß die Antriebsvorrichtung
zum Stillstand kommt, ohne daß die Sruckmittelpumpe 10 abgeschaltet zu werden braucht.
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In den Steuerleitungen zu den einzelnen Absperrventilen können gegebenenfalls
In der Zeichnung nicht dargestellte einstellbare Drosseln angeordnet werden, durch
die die Ansprechzeitpunkte der angesteuerten Absperrventile beeinflußt werden können.