EP2799712B1

EP2799712B1 - Dickstoffpumpe

Info

Publication number: EP2799712B1
Application number: EP14161785.2A
Authority: EP
Inventors: Jürg Matter
Original assignee: MPS-Matter Pumpsysteme GmbH
Current assignee: MPS-Matter Pumpsysteme GmbH
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2021-10-06
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: EP2799712A3; EP2799712A2; DE102013104494B4; DE102013104494A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Dickstoffpumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Dickstoffpumpe.
Aus der DE 101 50 467 A1 ist bereits eine Dickstoffpumpe mit zwei Förderzylindern, mit in den Förderzylindern geführten Förderkolben, die dazu vorgesehen sind, in einem Fördertakt von einem ersten Totpunkt in einen zweiten Totpunkt bewegt zu werden, sowie mit einer Einstelleinheit und einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen sind, zumindest eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder einen Vorschubdruck der Förderkolben während des Fördertakts zu verändern, bekannt.
Die JP 2003 214332 A offenbart ein Antriebssteuerungsverfahren für eine Kolbenpumpe und eine Vorrichtung für viskose Flüssigkeiten zur Reduzierung der Pulsation durch Temperierung großer Druckschwankungen, die während der Fahrt erzeugt werden. Dabei werden Näherungssensoren an einer Position (y) vorne um die erforderliche Größe einer Hubendlage (x) auf der Vorschubseite von zwei Haupthydraulikzylindern zur viskosen Fluid-Krafteinleitung eingestellt. Die Vorschubgeschwindigkeit des Haupthydraulikkolbens wird durch Verringerung des Kippwinkels einer einseitig schwenkbaren Ölpumpe verringert, die dazu dient, den Haupthydraulikzylindern wechselseitig Drucköl zuzuführen, wenn einer der Haupthydraulikkolben der Haupthydraulikzylinder vorschiebt und einer der Näherungssensoren ein Signal überträgt. Die Rückzugsgeschwindigkeit des Haupthydraulikkolbens wird durch Vergrößerung des Kippwinkels der einseitig kippbaren Ölpumpe erhöht und auf ihre ursprüngliche Geschwindigkeit zurückgeführt, wenn Vor- und Rücklauf der Haupthydraulikkolben aufeinander umgeschaltet werden.
Und die US 7 581 935 B2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit Förderkolben, die mittels einer hydraulischen reversiblen Pumpe im Gegentakt betätigt werden, und hydraulischen Antriebszylindern, die von dieser Pumpe gesteuert werden, wobei die hydraulischen Antriebszylinder über eine Schaukelölleitung (12) hydraulisch miteinander verbunden sind. Bei jedem Druckhub werden die Förderzylinder über eine Rohrverbindung mit einer Förderleitung verbunden. Am Ende eines Druckhubes wird ein Umkehrvorgang der reversierbaren Pumpe und der Rohrverbindung ausgelöst. Dadurch soll eine gezielte Umkehrung der Umkehrpumpe und der Rohrverbindung auch bei Variation der Fördermenge erreicht werden, wobei die Förderzylinder vollständig entleert werden, aber auch ohne dass Kolben gegen die Zylinderenden stoßen. Zu diesem Zweck ist eine rechnergestützte Umkehreinrichtung vorgesehen, die eine Mess- und Auswerteroutine zur messtechnischen und/oder rechnerischen Erfassung des zeitlichen Verschiebungsverlaufs des Kolbens auf seinem Weg zwischen den beiden Zylinderenden und zur Berechnung einer daraus abgeleiteten Auslösezeit für die anschließende Umkehrung der Umkehrpumpe und der Rohrweiche umfasst.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Dickstoffpumpe mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Betriebssicherheit und Verschleiß bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Dickstoffpumpe mit zumindest einem Förderzylinder, mit einem in dem zumindest einen Förderzylinder geführten Förderkolben, der dazu vorgesehen ist, in einem Fördertakt von einem ersten Totpunkt in einen zweiten Totpunkt bewegt zu werden, sowie mit einer Einstelleinheit und einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen sind, zumindest eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder einen Vorschubdruck des zumindest einen Förderkolbens während des Fördertakts zu verändern.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, den Fördertakt in zumindest zwei unterschiedliche Teilabschnitte zu unterteilen, für die die Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Vorschubdruck individuell einstellbar sind. Dadurch können Druckwellen in einer an die Dickstoffpumpe anschließenden Förderleitung reduziert werden, wodurch insbesondere durch die Druckwellen hervorgerufene Schwingungen reduziert werden. Durch die reduzierten Schwingungen kann eine Belastung der Förderleitung gesenkt werden, wodurch eine Betriebssicherheit erhöht und ein Verschleiß verringert werden kann. Unter einem "Förderzylinder" soll dabei insbesondere ein Zylinder verstanden werden, der mit dem Förderkolben einen Druckraum begrenzt, der dazu vorgesehen ist, mit einem zu fördernden Dickstoff, wie insbesondere Beton, gefüllt zu werden. Unter einer "Vorschubgeschwindigkeit" soll insbesondere eine translatorische Geschwindigkeit des Förderkolbens verstanden werden. Unter einem "Vorschubdruck" soll insbesondere ein von dem Förderkolben auf das Dickstoff ausgeübter Druck verstand werden, der insbesondere bei einer hydraulischen Betätigung des Förderkolbens von einem Betriebsmitteldruck zur Betätigung des Förderkolbens abhängt. Die Vorschubgeschwindigkeit und der Betriebsmitteldruck sind dabei voneinander abhängig. Der Betriebsmitteldruck und damit auch die Vorschubgeschwindigkeit können dabei grundsätzlich den Wert Null annehmen. Unter einem "Fördertakt" soll dabei insbesondere ein Zeitraum und/oder eine Wegstrecke verstanden werden, die durch eine Bewegung des Förderkolbens von dem einen Totpunkt in den anderen Totpunkt definiert wird. Unter einem "Totpunkt" soll insbesondere ein Umkehrpunkt des Förderkolbens verstanden werden. Unter einem "Zylinderhub" soll dabei insbesondere sowohl ein Pumphub als auch ein Saughub verstanden werden. Unter einem "Teilabschnitt des Fördertakts" soll dabei insbesondere eine Unterteilung der Bewegung von dem einen Totpunkt in den anderen Totpunkt in mehrere Einzelschritte verstanden werden. Vorzugsweise wird der Fördertakt in zumindest vier Teilabschnitte unterteilt. Unter einer "individuellen Einstellung" soll dabei insbesondere verstanden, dass die Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Vorschubdruck in jedem Teilabschnitt unabhängig von dem vorangegangenen Teilabschnitt einstellbar sind. Unter einer "Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer "Steuerelektronik" soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einer "Einstelleinheit" soll insbesondere eine mit der elektronischen Steuer- und/oder Regeleinheit verknüpfte Einheit von mechanischen, hydraulischen, pneumatischen und/oder elektrischen Komponenten, die zur Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdruck vorgesehen sind, verstanden werden.
Vorzugsweise sind die Teilabschnitte als Wegabschnitte und/oder Zeitabschnitte ausgebildet. Dadurch kann der Fördertakt einfach in die unterschiedlichen Teilabschnitte unterteilt werden. Unter einer "Unterteilung in als Zeitabschnitte ausgebildete Teilabschnitte" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit den Fördertakt in Zeitabschnitte definierter Länge unterteilt. Unter einer "Unterteilung in als Wegabschnitte ausgebildete Teilabschnitte" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit die Wegstrecke zwischen den Totpunkten in definierte Wegabschnitte unterteilt. Eine Unterteilung des zumindest einen Fördertakts in die als Wegabschnitte und/oder als Zeitabschnitte ausgebildeten Teilabschnitte kann dabei anhand unterschiedlicher Betriebsprogramme erfolgen. Insbesondere ist ein Betriebsprogramm denkbar, in dem der Fördertakt von Anfang an in feste Teilabschnitte unterteilt wird. Alternativ ist es aber auch denkbar, den Förderhub dynamisch in Teilabschnitte zu unterteilen, wobei die Teilabschnitte durch Ereignisse während des Förderhubs begrenzt werden. Als Ereignis, aufgrund dessen die Steuer- und/oder Regeleinheit den Fördertakt in einen neuen Teilabschnitt unterteilt, kann beispielsweise ein Überschreiten des Istwerts für den Vorschubdruck oder ein Unterschreiten eines Füllungsgrads der Förderzylinder, welcher anhand des Istwert für den Vorschubdruck und einen Istwert für die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt werden kann, definiert werden. Insbesondere ist es dabei auch möglich ist, die beiden Betriebsmodi miteinander zu kombinieren, beispielsweise in dem eine vor dem Fördertakt festgelegte Unterteilung in die Teilabschnitte während des Fördertakts verändert wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dickstoffpumpe eine Bedieneinheit zur Eingabe von zumindest einem Parameter für zumindest einen Teilabschnitt aufweist, von dem die Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Vorschubdruck in dem zumindest einen Teilabschnitt zumindest abhängt. Dadurch kann zumindest teilweise auf eine aufwendige Sensorik zur Erfassung oder Bestimmung dieser Parameter verzichtet werden. Zudem kann ein Betriebsprogramm der Steuer- und/oder Regeleinheit einfach ausgeführt werden, insbesondere wenn mittels der Parameter der zu pumpende Dickstoff charakterisiert werden kann und/oder der Bediener anhand der Parameter die Vorschubgeschwindigkeit und/oder den Vorschubdruck direkt einstellen kann. Unter einer "Bedieneinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest ein Bauteil aufweist, das direkt von einem Bediener betätigbar ist und die dazu vorgesehen ist, durch eine Betätigung und/oder durch eine Eingabe von Parametern einen Prozess und/oder einen Zustand einer mit der Bedieneinheit gekoppelten Einheit zu beeinflussen und/oder zu ändern. Unter "zumindest abhängt" soll insbesondere verstanden werden, dass mittels des Parameters die Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Vorschubdruck einstellbar sind, weil eine Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdrucks von dem Parameter bekannt ist, oder dass der Parameter direkt die Vorschubgeschwindigkeit und/oder den Vorschubdruck angibt.
Vorzugsweise ist der zumindest eine Parameter als eine Sollwertvorgabe zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdrucks ausgebildet. Dadurch kann ein Bediener direkt einstellen, welche Vorschubgeschwindigkeit und/oder welcher Vorschubdruck in den einzelnen Teilabschnitten eingestellt werden soll. Der Bediener kann somit den Pumpvorgang direkt beeinflussen. Bei einer Veränderung der Sollvorgaben während des Pumpvorgangs kann der Bediener beobachten, wie sich die Veränderung der Sollwertvorgaben auf den Pumpvorgang auswirkt. Der Bediener kann somit direkt beobachten, wie sich eine Veränderung der Sollwertvorgaben auf die Druckwellen und die durch die Druckwellen hervorgerufenen Schwingungen auswirkt, wodurch der Bediener das Schwingungsverhalten vorteilhaft beeinflussen kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Bedieneinheit zu einer Eingabe eines Betoncodes als Parameter vorgesehen ist. Dadurch kann ein alternatives Betriebsprogramm bereitgestellt werden, durch welches der Bediener entlastet werden kann. Insbesondere für Beton, der von seiner Mischung abhängige, genau definierte und damit bekannte Eigenschaften aufweist, können somit Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit und/oder den Vorschubdruck in den einzelnen Teilabschnitten eines Fördertakts vorab festgelegt werden. Durch Eingabe eines Betoncodes wird dann lediglich ein passender Satz von Sollwertvorgaben ausgewählt. Dabei ist grundsätzlich auch eine Kombination unterschiedlicher Betriebsprogramme denkbar. Beispielsweise ist ein Betriebsmodus denkbar, in dem der Bediener zunächst den Betoncode eingibt, wodurch ein Satz von Sollwertvorgaben geladen wird. Nach der Eingabe des Betoncode stellt die Bedieneinheit dann Eingabemöglichleiten zur Veränderung der geladenen Sollwertvorgaben während des Betriebs bereit.
Vorzugweise ist die Bedieneinheit zur variablen Eingabe eines Werts für den zumindest einen Parameter und/oder zur Auswahl aus einer vorgegebenen Liste von Werten für den zumindest einen Parameter vorgesehen. Dadurch kann einerseits eine hohe Flexibilität bei der Einstellung von Werten für die Parameter, insbesondere bei der Einstellung von Sollwertvorgaben, erreicht werden. Eine variable Eingabe des Werts kann beispielsweise erreicht werden, wenn der Bediener für die Vorschubgeschwindigkeit und/oder den Vorschubdruck beliebige oder nahezu beliebige Werte zwischen 0 % und 100 % eingeben kann. Anderseits kann eine hohe Sicherheit erreicht werden, wenn die Eingabe der Werte für Parameter auf bestimmte Werte begrenzt wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Bedieneinheit zumindest einen Schalter aufweist, der zur Festlegung einer Anzahl der Teilabschnitte als Sollwertvorgabe vorgesehen ist. Dadurch kann ein Bediener einfach während eines Pumpvorgangs die Anzahl der Teilabschnitte verändern, wodurch der Bediener aktiv in den Pumpvorgang eingreifen kann, beispielsweise um Optimierungen vorzunehmen.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit einen Speicher zur Speicherung zumindest eines Ablaufprogramms mit zumindest einer Sollwertvorgabe aufweist. Dadurch kann ein Bedienkomfort erhöht werden. Unter einem "Ablaufprogramm" soll dabei insbesondere ein Satz zusammengehöriger Parameter, vorzugsweise Sollwertvorgaben, verstanden werden, der die für die Teilabschnitte eines Fördertakts individuelle Vorschubgeschwindigkeiten und/oder Vorschubdrücke festlegt.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest eine Kennlinie zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdrucks aufweist. Dadurch können die Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Vorschubdruck anhand von eigegebenen und/oder bestimmten Parameter einfach ermittelt werden. Beispielsweise kann dadurch die Eingabeeinheit zur Eingabe von Parametern vorgesehen werden, die die Eigenschaften des zu pumpenden Dickstoffs beschreiben, wie beispielsweise dessen Fließgeschwindigkeit. Indem die Kennlinie eine Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdrucks von dem Parameter, zu dessen Eingabe die Bedieneinheit vorgesehen ist, aufweist, kann dann die Steuer- und/oder Regeleinheit die Vorschubgeschwindigkeit und/oder den Vorschubdruck in den einzelnen Teilabschnitten bestimmen, ohne dass der Bediener diese eingeben muss. Unter einer "Kennlinie" soll dabei insbesondere eine Wertezuordnung verstanden werden, die zur Bestimmung von Werten für die Vorschubgeschwindigkeit und/oder den Vorschubdruck anhand von Paramatern, die von einem Bediener eingegeben und/oder durch eine dafür vorgesehene Sensoreinheit bestimmt wurden, vorgesehen ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdrucks einen Füllungsgrad des zumindest einen Förderzylinders zu bestimmen. Je größer der Füllungsgrad ist, desto geringer sind die Druckwellen in der Förderleitung. Der Füllungsgrad ist dabei wesentlich einfacher zu bestimmen als die Druckwellen, womit die Bestimmung des Füllungsgrads ein einfaches Mittel zur Verringerung einer Materialbeanspruchung durch die Druckwellen darstellt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Dickstoffpumpe eine Sensoreinheit zur direkten oder indirekten Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Vorschubdrucks aufweist. Dadurch kann die Steuer- und/oder Regeleinheit für einen Regelkreislauf zur Einstellung der Sollwertvorgaben vorgesehen werden, wodurch die Sollwertvorgaben einfach und mit hoher Genauigkeit eingestellt werden können.
Vorteilhafterweise umfasst die Dickstoffpumpe weiter ein Hydrauliksystem zum Antrieb des zumindest einen Förderkolbens und zumindest einen Drucksensor zur Erfassung eines Betriebsmitteldrucks in dem Hydrauliksystem, der zur Bestimmung des Vorschubdrucks durch die Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen ist. Dadurch können der Vorschubdruck und damit auch die Vorschubgeschwindigkeit, die von dem Vorschubdruck abhängt, einfach über den Betriebsmitteldruck bestimmt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Dickstoffpumpe zumindest einen Positions- und/oder Wegsensor aufweist, der zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit vorgesehen ist. Dadurch kann die Vorschubgeschwindigkeit einfach bestimmt werden. Der Positions- und/oder Wegsensor kann dabei als ein einfacher Positionsensor ausgebildet sein, der lediglich anspricht, wenn der Förderkolben eine bestimmte Position aufweist. Vorzugsweise ist der zumindest eine Positions- und/oder Wegsensor jedoch zur Ausbildung eines Wegmesssystem vorgesehen, mittels dessen eine aktuelle Position des zumindest einen Förderkolbens kontinuierlich bestimmbar ist. Insbesondere bei einer Ausgestaltung mit Positionssensoren definiert eine Anordnung der Positionssensoren die Teilabschnitte, in deren Unterteilung die Steuer- und Regeleinheit vorgesehen ist. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dickstoffpumpe zumindest einen Positions- und/oder Wegsensor, der zur Bestimmung einer Position des zumindest einen Förderkolbens vorgesehen ist, aufweist, und dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, den Fördertakt anhand eines Positions- und/oder Wegsignals des zumindest einen Positions- und/oder Wegsensors in die Teilabschnitte zu unterteilen. Dadurch können die Teilabschnitte einfach vorgegeben werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Ansteuerung möglich ist. Dabei kann ein einzelner Positions- und/oder Wegsensor zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit und zur Bestimmung einer Position des zumindest einen Förderkolbens vorgesehen werden. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, mehrere Positions- und/oder Wegsensoren vorzusehen.
Besonders bevorzugt umfasst die Dickstoffpumpe zumindest einen weiteren Förderzylinder und einen weiteren Förderkolben, der in dem weiteren Förderzylinder geführt ist, wobei die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Teilabschnitt für die Förderkolben unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten und/oder unterschiedliche Vorschubdrücke einzustellen. Dadurch können die beiden Förderkolben gegenläufig betrieben werden, d.h. der eine Förderkolben führt einen Pumphub aus, während der andere Förderkolben einen Saughub ausführt. Gleichzeitig können für die Förderkolben unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten und/oder unterschiedliche Vorschubdrücke eingestellt werden, wodurch in den Teilabschnitten für den Förderkolben, der den Pumphub ausführt, andere Sollwertvorgaben festgelegt werden können als für den Förderkolben, der den Saughub ausführt. Dadurch kann einerseits ein besonders hoher Füllgrad bei dem Förderkolben, der den Saughub ausführt, erreicht werden. Gleichzeitig kann erreicht werden, dass der Förderkolben, der den Pumphub ausführt, keine Druckwellen erzeugt, die zu Schwingungen der Förderleitung führen. Unter einer "Einstelleinheit, die dazu vorgesehen ist, für die Förderkolben unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten und/oder unterschiedliche Vorschubdrücke einzustellen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit aus hydraulischen Komponenten verstanden werden, die zumindest teilweise eine getrennte Verstellung der Förderkolben ermöglicht.
Vorteilhafterweise umfasst die Dickstoffpumpe weiter zwei Antriebszylinder und zwei mit jeweils einem der Förderkolben gekoppelte Antriebskolben, die in den Antriebszylindern geführt sind und die mit den Antriebszylindern jeweils zumindest ein Druckvolumen begrenzen, sowie eine Hydraulikleitung, die die Druckvolumen miteinander verbindet, wobei die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, eine Betriebsmittelmenge in den Druckvolumen und der Hydraulikleitung zu verändern. Dadurch kann einerseits eine einfache bewegungstechnische Kopplung der Antriebszylinder erreicht werden, durch die die gegenläufige Bewegung der Förderkolben realisiert werden kann. Anderseits können durch die Änderung der Betriebsmittelmenge die Antriebszylinder bewegungstechnisch zumindest teilweise voneinander entkoppelt werden, wodurch Vorschubgeschwindigkeiten und/oder Vorschubdrücke, welche die Antriebskolben und damit auch die Förderkolben aufweisen, zumindest teilweise unabhängig voneinander eingestellt werden können. Durch eine solche Ausgestaltung kann somit ein Hydrauliksystem zum Antrieb der Förderkolben bereitgestellt werden, dass einerseits eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und andererseits eine hohe Flexibilität zulässt.
Vorzugsweise ist die Sensoreinheit zur getrennten Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeiten zumindest zwei Förderkolben vorgesehen. Dadurch kann die getrennte Einstellung insbesondere der Vorschubgeschwindigkeiten einfach von der Steuer- und/oder Regeleinheit überwacht werden, wodurch eine hohe Betriebssicherheit erreicht werden kann.
Weiter wird eine Betonpumpvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe vorgeschlagen. Insbesondere bei einer Betonpumpvorrichtung, bei der lange, flexible Förderleitungen verwendet werden, die an einem Ausleger befestigt sind, ist eine erfindungsgemäße Dickstoffpumpe vorteilhaft.
Außerdem wird ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe vorgeschlagen, in dem zumindest ein in zumindest einem Förderzylinder geführter Förderkolben in einem Fördertakt von einem ersten Totpunkt in einen zweiten Totpunkt bewegt wird, und in dem eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder ein Vorschubdruck des zumindest einen Förderkolbens während des Fördertakts verändert wird, wobei der Fördertakt in zumindest zwei unterschiedliche Teilabschnitte unterteilt wird, für die die Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Vorschubdruck individuell eingestellt werden.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

Fig. 1: schematisiert einen Teil einer Betonpumpvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe,
Fig. 2: Sollwertvorgaben für eine Vorschubgeschwindigkeit in einem ersten Betriebsmodus,
Fig. 3: Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit in einem zweiten Betriebsmodus,
Fig. 4: schematisiert ein Hydrauliksystem der Betonpumpvorrichtung,
Fig. 5: schematisiert ein Teil des Hydrauliksystems und
Fig. 6: eine Anbindung von Förderzylindern an das Hydrauliksystem mittels eines Verbindungsstücks.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine Betonpumpvorrichtung mit einer Dickstoffpumpe zum Pumpen von Beton, wie sie beispielsweise auf einem Fahrgestell eines nicht näher dargestellten Nutzfahrzeugs montiert werden kann, um Beton vordem Abbinden von einem Mischfahrzeug an einen Ausbringort zu fördern. Zur Zuführung von Beton an die Dickstoffpumpe umfasst die Betonpumpvorrichtung einen Materialaufgabebehälter 38, aus dem die Dickstoffpumpe Beton, der beispielsweise über einen Betonmischer zugeführt wird, ansaugt. Zur Förderung des Betons an den Ausbringort umfasst die Betonpumpvorrichtung eine Förderleitung 39. Das Nutzfahrzeug weist dabei in der Regel einen Ausbringer auf, an dem die Förderleitung 39 typischerweise angebracht ist.
Die Dickstoffpumpe umfasst zwei Förderzylinder 10, 11, die jeweils zur Förderung von Beton vorgesehen sind. Weiter umfasst die Dickstoffpumpe zwei Förderkolben 12, 13, die jeweils in dem zugeordneten Förderzylinder 10, 11 geführt sind. Zur Erzeugung eines möglichst kontinuierlichen Förderstroms aus Beton sind die Förderkolben 12, 13 dazu vorgesehen, gegenläufig bewegt zu werden.
Zum Antrieb der Förderkolben 12, 13 umfasst die Dickstoffpumpe einen Hydroantrieb mit einer Hydropumpe 40, zwei Antriebszylinder 23, 24 und zwei Antriebskolben 25, 26. Die Antriebskolben 25, 26 sind über Kolbenstangen jeweils starr mit einem der Förderkolben 12, 13 verbunden. Die Antriebskolben 25, 26 sind doppelt wirkend ausgebildet, d.h. sie umschließen mit den Antriebszylindern 23, 24 jeweils zwei Druckvolumen 27, 28, 29, 30, durch die die Antriebskolben 25, 26 in beide Richtungen aktiv verstellt werden können.
Das Nutzfahrzeug, welches mit der Betonpumpvorrichtung versehen ist, weist einen Antriebsstrang mit einem nicht näher dargestellten Getriebe und eine Antriebsmaschine 41 auf, die primär zur Fortbewegung vorgesehen sind. Der Antriebsstrang ist mit einem Nebenantrieb versehen, an den die Hydropumpe 40 angebunden ist. Die Hydropumpe 40 wird dadurch mit einer Drehzahl beaufschlagt, die von der Drehzahl der Antriebsmaschine 41 abhängt. Um eine Förderleistung der Dickstoffpumpe zu verstellen, ist die Hydropumpe 40 verstellbar. Vorzugsweise ist die Hydropumpe 40 als eine Reservierpumpe mit einer Schrägscheibe 42 und einem Aktuator 43 zur Verstellung des Neigungswinkels ausgebildet. Durch Verstellung des Neigungswinkels ist eine Förderleistung der Hydropumpe 40 verstellbar. Zudem kann die Förderleistung über die Drehzahl der Antriebsmaschine 41 eingestellt werden. Die Förderleistung der Hydropumpe 40, von der die Förderleistung der Dickstoffpumpe abhängt, ist durch eine Betriebsmittelmenge und einen Betriebsmitteldruck, die die Hydropumpe 40 bereitstellt, definiert. Die Förderleistung der Dickstoffpumpe ist somit durch die Drehzahl der Antriebsmaschine 41 und den Neigungswinkel der Schrägscheibe 42 der Hydropumpe 40 einstellbar.
Ein Arbeitszyklus eines einzelnen Förderkolbens 12, 13 besteht aus zwei Fördertakten 14, wobei der einzelne Förderkolben 12, 13 in dem ersten Fördertakt 14 einen Saughub und in dem nachfolgenden Fördertakt 14 einen Pumphub ausführt. Während des Saughubs werden die Förderzylinder 10, 11 mit Beton gefüllt. Während des Pumphubs wird der Beton mittels der Förderkolben 12, 13 wieder aus dem Förderzylindern 10, 11 hinausgedrückt. Die beiden Förderkolben 12, 13 sind dabei für einen gegenläufigen Betrieb vorgesehen, d.h. während der eine Förderkolben 12, 13, einen Saughub durchführt, führt der andere Förderkolben 12, 13 einen Pumphub aus.
Zur Umschaltung zwischen dem Saughub und dem Pumphub umfasst die Dickstoffpumpe eine Rohrweiche 44. Die Rohrweiche 44 umfasst ein S-förmiges Rohrstück 45, mittels dessen die Förderleitung 39 wahlweise mit dem einen Förderzylinder 10 oder dem anderen Förderzylinder 11 verbindbar ist. Weiter umfasst die Rohrweiche 44 einen Umstellmechanismus, der dazu vorgesehen ist, das Rohrstück 45 jeweils an den Förderzylinder 10, 11 anzubinden, der in dem entsprechend Fördertakt 14 einen Pumphub ausführt. Damit ist jeweils einer der Förderzylinder 10, 11 mit der Förderleitung 39 verbunden, während der andere Förderzylinder 10, 11 mit dem Materialaufgabebehälter 38 verbunden ist. Die Rohrweiche 44 wird jeweils zwischen zwei Fördertakten 14 umgeschaltet. Die Förderleistung der Dickstoffpumpe ist während der Umschaltung der Rohrweiche 44 gleich Null oder zumindest nahezu null.
Zur Anbindung der Antriebszylinder 23, 24 an die Hydropumpe 40 umfasst die Dickstoffpumpe ein Hydrauliksystem mit einer Mehrzahl von Hydraulikleitungen 31, 32, 33, 34, 35 (vgl. Figur 4). Das Hydrauliksystem ist als ein offenes Hydrauliksystem ausgebildet. Grundsätzlich kann das Hydrauliksystem aber auch zumindest teilweise als ein geschlossenes Hydrauliksystem ausgebildet sein.
Die erste Hydraulikleitungen 31 dient als zentrale Versorgungsleitung und ist an einen Druckausgang der Hydropumpe 40 angebunden. Die Hydraulikleitung 31 weist stets einen Betriebsmitteldruck auf, der einem Ausgangsdruck der Hydropumpe 40 entspricht. Die zwei weiteren Hydraulikleitungen 32 ,33 sind jeweils mit einer der ersten Druckvolumen 27, 28 der Antriebszylinder 23, 24 verbunden. Die Hydraulikleitungen 32, 33 sind zur Versorgung der Antriebszylinder 23, 24 während eines Pumphubs vorgesehen, d.h. sie werden mit Betriebsmitteldruck beaufschlagt, wenn der entsprechende Förderkolben 12, 13 in diesem Fördertakt 14 einen Pumphub ausführt, bei dem der Beton aus dem entsprechenden Förderzylinder 10, 11 hinausgedrückt wird. Die weitere Hydraulikleitung 34 verbindet die beiden zweiten Druckvolumen 29, 30 der Antriebszylinder 23, 24 miteinander. Die Hydraulikleitung 34 bildet eine Schaukelleitung aus, die für eine bewegungstechnische Kopplung der Förderkolben 12, 13 vorgesehen ist. Die Hydraulikleitung 35 bildet eine Rückführleitung aus, die mit einem Betriebsmittelsumpf 46 für die Hydropumpe 40 verbunden ist.
Zur Umschaltung der Rohrweiche 44 zwischen zwei Fördertakten 14 umfasst der Umschaltmechanismus der Rohrweiche 44 eine Verstellzylindereinheit 47 mit zwei Plungerzylindern, die ebenfalls an das Hydrauliksystem angebunden sind. Das Hydrauliksystem umfasst zwei weitere Hydraulikleitungen 36, 37, die die Plungerzylinder der Verstellzylindereinheit 47 mit Betriebsmittel versorgen. Das S-förmige Rohrstück 45 ist mechanisch mit den Plungerzylindern der Verstellzylindereinheit 47 verbunden. Die Verstellzylindereinheit 47 ist dazu vorgesehen, die Schaltstellung des Rohrstücks 45 zu verändern.
Zur Steuerung der Antriebszylinder 23, 24 umfasst die Dickstoffpumpe eine Einstelleinheit mit hydraulischen Steuerventilen 48, 49, 50 sowie eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 17 zur Ansteuerung der Steuerventile 48, 49, 50 der Einstelleinheit. Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist weiter zur Ansteuerung des Aktuators 43 zur Veränderung des Neigungswinkels der Schrägscheibe 42 vorgesehen. Zudem ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, die Drehzahl der Antriebsmaschine 41 zu verändern. Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist dadurch dazu vorgesehen, den von der Hydropumpe 40 bereitgestellten Betriebsmitteldruck und die von der Hydropumpe 40 bereitgestellte Betriebsmittelmenge zu verändern. Zudem ist die Steuer- und Regeleinheit 17 zur Ansteuerung der Antriebszylinder 23, 24 vorgesehen.
Das erste Steuerventil 48 ist zur Ansteuerung der Antriebszylinder 23, 24 vorgesehen. Das Steuerventil 48 ist zwischen der Hydraulikleitung 31, die als Versorgungsleitung ausgebildet ist, und den beiden Hydraulikleitungen 32, 33, an die die ersten Druckvolumen 27, 28 der Antriebszylinder 23, 24 angebunden sind, angeordnet. Zudem ist die als Rückführleitung ausgebildete Hydraulikleitung 35 an das Steuerventil 48 angebunden.
Das Steuerventil 48 ist als ein 4/3-Wegeventil ausgebildet. Es weist drei Schaltstellungen auf. Die mittlere Schaltstellung ist als eine Neutralstellung ausgebildet. In der mittleren Schaltstellung sind die vier Hydraulikleitungen 31, 32, 33, 35, die an das Steuerventil 48 angebunden sind, voneinander getrennt. In der ersten Schaltstellung verbindet das Steuerventil 48 die Hydraulikleitung 32 zur Versorgung des ersten Antriebszylinders 23 mit der als Versorgungsleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 31, wodurch Betriebsmittel, das von der Hydropumpe 40 bereitgestellt wird, in das Druckvolumen 27 strömt. Gleichzeitig ist die Hydraulikleitung 33 zur Versorgung des zweiten Antriebszylinders 24 mit der als Rückführleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 35 verbunden, wodurch Betriebsmittel aus dem Druckvolumen 28 über die Hydraulikleitungen 33, 35 in den Betriebsmittelsumpf 46 strömt. In der zweiten Schaltstellung verbindet das Steuerventil 48 die Hydraulikleitung 33 zur Versorgung des zweiten Antriebszylinders 24 mit der als Versorgungsleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 31, wodurch Betriebsmittel, das von der Hydropumpe 40 bereitgestellt wird, in das Druckvolumen 28 strömt. Gleichzeitig verbindet das Steuerventil 48 die Hydraulikleitung 32 zur Versorgung des ersten Antriebszylinders 23 mit der als Rückführleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 35, wodurch Betriebsmittel aus dem Druckvolumen 27 über die Hydraulikleitungen 32, 35 in den Betriebsmittelsumpf 46 strömt. Zur Schaltung der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung weist das Steuerventil 48 zwei Aktuatoren auf, die an die Steuer- und Regeleinheit 17 angebunden sind. Sind die Aktuatoren unbestromt, schaltet das Steuerventil 48 selbstständig in die mittlere Schaltstellung. Durch Bestromung des entsprechenden Aktuators wird das Steuerventil 48 in die dem Aktuator zugeordnete Schaltstellung geschaltet.
Die Dickstoffpumpe umfasst weiter ein Verbindungsstück 58, das dazu vorgesehen ist, die Antriebszylinder 23, 24 hydraulisch miteinander zu verbinden (vgl. Fig. 6). Zusätzlich ist das Verbindungsstück 58 zur Ausgestaltung des Steuerventils 48 vorgesehen. Das Verbindungsstück 58 ist mehrteilig ausgebildet. Insbesondere die Druckvolumen 27, 28 und/oder die Druckvolumen 29, 30 sind über das Verbindungsstück 58 an die Hydropumpe 40 und den Betriebsmittelsumpf 46 angebunden. Das Verbindungsstück 58 weist dazu zwei Betriebsmittelanschlüsse 31', 35' auf, an welche die Hydraulikleitungen 31, 35 angebunden sind. Über den Betriebsmittelanschluss 31' wird das Verbindungsstück 58 mit Betriebsmittel versorgt. Über den Betriebsmittelanschluss 35' wird das Betriebsmittel zurück in den Betriebsmittelsumpf 46 geführt. Die Hydraulikleitungen 32, 33, die zwischen dem Steuerventil 48 und den Druckvolumen 27, 28 angeordnet sind, sind in das Verbindungsstück 58 integriert. Sie sind insbesondere nicht als flexible Leitungen ausgeführt.
Zusätzlich weist das Verbindungsstück 58 zwei Betriebsmittelanschlüsse 49', 50' auf, die zur Anbindung der Steuerventile 49, 50 vorgesehen sind. Die Steuerventile 49, 50 können alternativ auch in das Verbindungsstück 58 integriert sein. Das Verbindungsstück 58 ist dabei insbesondere dazu vorgesehen, einen Betriebsmitteldruck und/oder eine Betriebsmittelmenge in zumindest einem der Druckvolumen 27, 28, 29, 30 zu verändern. Eine Ausgestaltung des Verbindungsstücks 58 ist dabei grundsätzlich unabhängig von einer Unterteilung des Fördertakts 14 in Teilabschnitte 18.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem das Verbindungsstück 58 zur Steuerung des Betriebsmitteldrucks und/oder der Betriebsmittelmenge in sämtlichen Druckvolumen 27, 28, 29, 30 vorgesehen ist, umfasst das Verbindungsstück 58 eine Mehrzahl von Ventilausnehmungen 61. Die Ventilausnehmungen 61 können wahlweise zur Aufnahme von Einbauventilen 59 oder zur Aufnahme von Schieberwellen 60 vorgesehen werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Verbindungsstück 58 eine Mehrzahl von Schieberwellen 60, welche innerhalb der Ventilausnehmungen 61 axial verschiebbar angeordnet sind. Alternativ kann das Verbindungsstück 58 eine Mehrzahl von Einbauventilen 59 aufweisen, die in die Ventilausnehmungen 61 eingesetzt werden. Die Schieberwellen 60, oder äquivalent die Einbauventile 59, sind dazu vorgesehen, die Betriebsmittelanschlüsse 31', 35', 49', 50' unterschiedlich miteinander zu verbinden. Mittels der Schieberwellen 60 und/oder der Einbauventile 59 sind dabei insbesondere der Betriebsmitteldruck und/oder die Betriebsmittelmenge in den Druckvolumen 27, 28, 29, 30 veränderbar. Die Schieberwellen 60 können dabei hydraulisch und/oder elektrisch angesteuert werden. Als Einbauventile 59 sind insbesondere Magnetventile vorteilhaft. Grundsätzlich können aber auch andere Ventile verwendet werden.
Zur Ansteuerung der Verstellzylindereinheit 47 umfasst die Einstelleinheit ein weiteres Steuerventil 51. Das Steuerventil 51 ist zwischen der Hydraulikleitung 31, die als Versorgungsleitung ausgebildet ist, und den beiden Hydraulikleitungen 36, 37, an die die Plungerzylinder der Verstellzylindereinheit 47 angebunden sind, angeordnet. Das Steuerventil 51 ist ebenfalls als ein 4/3-Wegeventil ausgebildet. Es ist parallel zu dem Steuerventil 48 geschaltet. Das Steuerventil 51 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls zwei Aktuatoren zur Ansteuerung. Grundsätzlich kann eines der Steuerventile 48, 51 auch hydraulisch betätigt und an das andere Steuerventil 48, 51 angebunden sein, womit auf die Aktuatoren des entsprechenden Steuerventils 48, 51 verzichtet werden kann.
Zur Erfassung einer Schaltstellung der Verstellzylindereinheit 47 umfasst die Pumpvorrichtung in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Positionssensoren 62, 63, die dazu vorgesehen sind, ein Signal bereitzustellen, wenn die Rohrweiche 44 vollständig umgeschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich zu den beiden Positionssensoren 62, 63 kann die Pumpvorrichtung auch einen Wegsensor aufweisen, welcher dazu vorgesehen ist, eine aktuelle Position des Plungerzylinders zu erfassen. Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist dazu vorgesehen, mittels der Positionssensoren 62, 63 eine vollständige Umschaltung der Rohrweiche 44 in ihre Schaltstellungen zu erfassen. Zur Erfassung der Umschaltung der Rohrweiche 44 können grundsätzlich beliebige Sensoren verwendet werden, wie beispielsweise Magnetfeldsensoren oder elektrische Widerstandssensoren. Zur Erfassung der Schaltstellung ist es beispielsweise denkbar, an den Plungerzylinder eine Spannung anzulegen und eine Stromstärke durch den Plungerzylinder zu erfassen.
In einem Fördertakt 14, in dem der erste Förderkolben 12 einen Pumphub und der zweite Förderkolben 13 einen Saughub ausführt, wird das Steuerventil 48 in die erste Schaltstellung geschaltet. Das Steuerventil 51 zur Ansteuerung der Rohrweiche 44 ist in diesem Fördertakt 14 in die zweite Schaltstellung geschaltet. Während des Fördertakts 14 ist das erste Druckvolumen 27 des ersten Antriebszylinders 23, dessen Antriebskolben 25 mit dem für den Pumphub vorgesehen ersten Förderkolben 12 verbunden ist, mit einem Betriebsmitteldruck beaufschlagt. Während des Pumphubs des ersten Förderkolbens 12 verringert sich das zweite Druckvolumen 29 des ersten Antriebszylinders 23. Das aus dem zweiten Druckvolumen 29 verdrängte Betriebsmittel strömt über die als Schaukelleitung ausgebildete Hydraulikleitung 34 in das zweite Druckvolumen 30 des zweiten Antriebszylinders 24, wodurch der zweite Antriebskolben 26 gegensinnig zu dem ersten Antriebskolben 25 bewegt wird. Der zweite Förderkolben 13 führt dadurch den Saughub aus. Das erste Druckvolumen 28 des zweiten Antriebszylinders 24 ist drucklos geschaltet.
Ist der Fördertakt 14 beendet, d.h. die Förderkolben 12, 13 in ihren Totpunkten angelangt, wird das Steuerventil 48 zur Ansteuerung der Antriebszylinder 23, 24 in die mittlere Schaltstellung geschaltet. Anschließend wird das Steuerventil 51 zur Ansteuerung der Rohrweiche 44 in die erste Schaltstellung geschaltet. Sobald die Rohrweiche 44 umgeschaltet ist, wird das Steuerventil 48 zur Ansteuerung der Antriebszylinder 23, 24 in die zweite Schaltstellung geschaltet, wodurch im nächsten Fördertakt 14 der erste Förderkolben 12 einen Saughub und der zweite Förderkolben 13 einen Pumphub ausführt.
Der Betriebsmitteldruck, der in den Druckvolumen 27, 28, 29, 30 der Antriebszylinder 23, 24 herrscht, entspricht dem Vorschubdruck 16 des entsprechenden Förderkolbens 12, 13 während eines Fördertakts 14. Sofern die Hydropumpe 40 eine ausreichende Betriebsmittelmenge bereitstellt, hängt die Vorschubgeschwindigkeit 15, die der entsprechende Förderkolben 12, 13 während des Fördertakts 14 aufweist, von Eigenschaften des Betons, wie insbesondere einer Fließgeschwindigkeit, die der Beton aufweist, und dem Vorschubdruck 16, den die Hydropumpe 40 maximal bereitstellt, ab. Die Vorschubgeschwindigkeit 15 ist damit durch den maximal von der Hydropumpe 40 bereitstellbaren Betriebsmitteldruck begrenzt. Die Vorschubgeschwindigkeit 15 kann somit insbesondere durch Veränderung der von der Hydropumpe 40 bereitgestellten Betriebsmittelmenge und/oder durch Veränderung des von der Hydropumpe 40 maximal bereitgestellt Drucks eingestellt werden. Mittels der Einstelleinheit und der Steuer- und Regeleinheit 17 sind somit der Vorschubdruck 16 und die Vorschubgeschwindigkeit 15 der Förderkolben 12, 13 veränderbar.
Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist dazu vorgesehen, den Fördertakt 14 in mehrere Teilabschnitte 18 zu unterteilen. Die Vorschubgeschwindigkeit 15 und der Vorschubdruck 16 sind für jeden der Teilabschnitte 18 individuell vorgebbar. Die Teilabschnitte 18, in die die Steuer- und Regeleinheit 17 jeden Fördertakt 14 unterteilt, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Wegabschnitte ausgebildet. Die Förderkolben 12, 13 sind maximal über eine Wegstrecke bewegbar, die durch die beiden Totpunkte des entsprechenden Förderkolbens 12, 13 definiert wird. Die Steuer- und Regeleinheit 17 unterteilt diese Wegstrecke jedes Förderkolbens 12, 13 in jeweils gleich große Wegabschnitte. Die Wegabschnitte bilden dann die Teilabschnitte 18 aus, für die die Vorschubgeschwindigkeit 15 und der Vorschubdruck 16 des entsprechenden Förderkolbens 12, 13 jeweils individuell einstellbar sind.
Die Rohrweiche 44 ist dazu vorgesehen, unabhängig von einer Unterteilung des zumindest einen Fördertakts 14 in die zwei Teilabschnitte 18 umgeschaltet zu werden. Die Teilabschnitte 18 sind damit unabhängig von einem aktuellen Schaltzustand der Rohrweiche 44. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rohrweiche 44 dazu vorgesehen, zwischen zwei Fördertakten geschaltet zu werden, d.h. die Rohrweiche 44 wird zwischen den Schaltstellungen umgeschaltet, während sich die Förderkolben 12, 13 in den Totpunkten befinden. Eine Bewegung der Förderkolben 12, 13 wird dabei unterbunden, während die Rohrweiche 44 umgeschaltet wird. Eine Umschaltung der Rohrweiche 44 ist zeitlich von den Fördertakten 14 getrennt.
In sämtlichen Teilabschnitten 18 ist die Rohrweiche 44 in eine der Schaltstellungen geschaltet, d.h. befindet sich in einer Endlage und ist nicht in einen Zwischenzustand zwischen den Schaltstellungen geschaltet. Die Teilabschnitte 18 unterteilen damit lediglich den Fördertakt 14 unabhängig von der Umschaltung der Rohrweiche 44.
Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist dementsprechend dazu vorgesehen, den Fördertakt 14 in die zumindest zwei Teilabschnitte 18 zu unterteilen, nachdem die Rohrweiche 44 in eine ihrer Schaltstellungen geschaltet ist. Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist dazu vorgesehen, mittels der Positionssensoren 62, 63 die vollständige Umschaltung der Rohrweiche 44 in eine ihrer Schaltstellungen zu erkennen.
Grundsätzlich kann die Umschaltung der Rohrweiche 44 mit zumindest einem der Fördertakte 14 zumindest teilweise zeitlich überlappen. In einer solchen Ausgestaltung ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, zumindest eines der Druckvolumen 27, 28, 29, 30, welche von den Antriebszylindern 23, 24 für die Förderkolben 12, 13 begrenzt werden, mit einem Druck zu beaufschlagen, um den entsprechenden Förderkolben 12, 13 zu verstellen, während gleichzeitig die Verstellzylindereinheit 47 der Rohrweiche 44 mit Druck beaufschlagt wird.
In einer solchen Ausgestaltung ist die Steuer- und Regeleinheit 17 in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen, zusätzlich zu den zwei Teilabschnitten 18, in die die Steuer- und Regeleinheit 17 den Fördertakt 14 unterteilt, zumindest einen weiteren Teilabschnitt vorzusehen, der für die Verstellung der Rohrweiche 44 vorgesehen ist. In einer solchen Ausgestaltung sind die Teilabschnitte 18 unabhängig von einem aktuellen Schaltzustand der Rohrweiche 44. Die weiteren für die Verstellung der Rohrweiche 44 vorgesehenen Teilabschnitte hängen hingegen von dem aktuellen Schaltzustand der Rohrweiche 44 ab. Für die Umschaltung der Rohrweiche 44 können dabei grundsätzlich auch weitere Teilabschnitt 18 vorgesehen werden. Für die Umschaltung der Rohrweiche 44 können dabei insbesondere der erste Teilabschnitt 18 und der letzte Teilabschnitt 18 eines Fördertakts 14 vorgesehen werden. Die weitere Unterteilung des Fördertakts 14 in die zumindest zwei Teilabschnitte 18 ist von den Teilabschnitten, die für die Umschaltung der Rohrweiche 44 vorgesehen sind, grundsätzlich unabhängig. Die Teilabschnitte, die zur Umstellung der Rohrweiche 44 vorgesehen sind, können dabei Sollwertvorgaben für einen Umschaltdruck und/oder eine Umschaltgeschwindigkeit der Verstellzylindereinheit 47 vorgesehen werden.
Weiter weist die Dickstoffpumpe eine Bedieneinheit 19 zur Eingabe von Parametern auf, von denen die Vorschubgeschwindigkeit 15 und der Vorschubdruck 16 zumindest abhängen. Die Bedieneinheit 19 umfasst fahrzeugfeste Bedienelemente sowie eine Fernsteuerung. Die Parameter, die mittels der Bedieneinheit 19 eingegeben werden können, sind als Sollwertvorgaben für den entsprechenden Teilabschnitt 18 ausgebildet und zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit 15 und des Vorschubdrucks 16 durch die Steuer- und Regeleinheit 17 vorgesehen. Für jeden Teilabschnitt 18 ist dabei zumindest ein Parameter eingebbar. Für jeden Teilabschnitt 18 des Fördertakts 14 kann zumindest eine Sollwertvorgabe eingegeben werden, von dem die Vorschubgeschwindigkeit 15 und der Vorschubdruck 16 in dem entsprechenden Teilabschnitt 18 zumindest abhängt. Die Steuer- und Regeleinheit 17 verstellt dabei insbesondere die Drehzahl der Antriebsmaschine 41 und den Neigungswinkel der Schrägscheibe 42 der Hydropumpe 40, um zumindest die Vorschubgeschwindigkeit 15 entsprechend der Sollwertvorgaben einzustellen.
Die Parameter, die mittels der Bedieneinheit 19 eingebbar sind, sind als Werte für die Vorschubgeschwindigkeit 15 ausgebildet. Die Bedieneinheit 19 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Schalter 52 auf, mittels dessen eine Anzahl der Teilabschnitte 18, in die die Steuer- und Regeleinheit 17 den Fördertakt 14 unterteilt, einstellbar ist. Weiter weist die Bedieneinheit 19 einen Schalter 53 auf, mittels dessen für jeden Teilabschnitt 18 als Parameter die Vorschubgeschwindigkeit 15 vorgebbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Bedieneinheit 19 noch einen zusätzlichen Schalter 54 auf, mittels dessen für jeden Teilabschnitt 18 als Parameter die Sollwertvorgabe den Vorschubdruck 16 eingestellt werden kann. Der Schalter 54 kann beispielsweise mittels eines Touchscreens ausbildet sein. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Zuordnung der dargestellten Schalter 52, 53, 54 denkbar. Insbesondere ist es denkbar, dass die Schalter 53, 54 jeweils zur Einstellung von Sollwertvorgaben als Parameter für einen Teil der Teilabschnitte 18 vorgesehen sind. Die Schalter 52, 53, 54 sind vorzugsweise an der Fernbedienung vorgesehen.
Beispielsweise kann der eine Schalter 53 zur Einstellung einer Sollwertvorgabe für die Vorschubgeschwindigkeit 15 in den ersten Teilabschnitten 18 und der andere Schalter 54 zur Einstellung einer Sollwertvorgabe für die Vorschubgeschwindigkeit 15 in einem weiteren Teilabschnitten 18 vorgesehen werden. In einem solchen Betriebsmodus ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, für die restlichen Teilabschnitte 18, für die der Bediener keine Sollwertvorgabe eingegeben hat, selbstständig Sollwertvorgaben zu berechnen. Anhand der von dem Bediener für die einzelnen Teilabschnitte 18 eingegebenen Sollwertvorgaben, beispielsweise für den ersten Teilabschnitt 18 und den fünften Teilabschnitt 18, interpoliert die Steuer- und Regeleinheit 17 dann die Sollwertvergaben für die restlichen Teilabschnitte 18, beispielsweise indem sie für den ersten bis fünften Teilabschnitt 18 eine stetig zunehmende Betriebsmittelmenge und für den fünften bis letzten Teilabschnitt 18 eine stetig abnehmende Betriebsmittelmenge als Sollwertvorgaben einstellt. Sowohl die einzelnen Sollwertvorgaben zur Interpolation sämtlicher Sollwertvorgaben als auch die direkt eingegebenen Sollwertvorgaben für sämtliche Teilabschnitte 18 können dabei wahlweise variabel eingestellt werden oder es werden fixe Werte vorgegeben.
Zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit 15 und des Vorschubdrucks 16 weist die Dickstoffpumpe eine Sensoreinheit auf. Die Sensoreinheit ist zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit 15 und zur Bestimmung des Vorschubdrucks 16 vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoreinheit einen Drucksensor 20, einen Wegsensor 21 und einen Positionssensor 22. Die Sensoreinheit kann zusätzlich zur Überwachung der Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder des Vorschubdrucks 16 vorgesehen werden. Ferner umfasst die Sensoreinheit einen Drehzahlsensor 57 zur Bestimmung der Drehzahl der Antriebsmaschine 41.
Zur Bestimmung des Vorschubdrucks 16 ist der Drucksensor 20 vorgesehen. Der Drucksensor 20 erfasst den Betriebsmitteldruck in den Hydraulikleitungen 32, 33. Der Betriebsmitteldruck wiederum ist direkt proportional zu dem Vorschubdruck 16. Mittels des Drucksensors 20 kann die Steuer- und Regeleinheit 17 direkt den Vorschubdruck 16 bestimmen.
Insbesondere der Wegsensor 21 zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit 15 des Förderkolbens 12 kann unterschiedliche Ausgestaltung aufweisen. Beispielsweise kann der Wegsensor 21 als ein Kabelsensor ausgebildet sein, bei dem eine Wegstreckenänderung über ein Kabel auf ein Sensorrad übertragen wird, dessen Drehbewegung durch einen entsprechenden Drehwinkelgeber erfasst wird. Alternativ sind aber auch andere Ausgestaltungen, wie beispielsweise mit elektrischen Sensoren, die die Wegstrecke anhand eines elektrischen Widerstands bestimmen, oder optischen Gebern denkbar. Grundsätzlich ebenfalls denkbar ist, anstelle des Wegsensors 21 mehrere Positionssensor vorzusehen.
Der Positionssensor 22 ist zur Bestimmung einer Position des Förderkolbens 13 vorgesehen. Durch die bewegungstechnische Kopplung der beiden Förderkolben 12, 13 über die Hydraulikleitung 34 entspricht die Position des Förderkolbens 13 grundsätzlich der gegensinnigen Position des Förderkolbens 12. Der Positionssensor 22 dient insbesondere zum Abgleich der Positionen der Förderkolben 12, 13. Zusätzlich kann der Positionssensor 22 auch für eine Steuerung anderer Bauteile verwendet werden. Insbesondere können der Positionssensor 22 und/oder ein zur Bestimmung einer Position des Förderkolbens 14 vorgesehener, äquivalent angeordneter Positionssensor dazu vorgesehen werden, den Fördertakt 14 in die Teilabschnitte 18 zu unterteilen, die in diesem Fall als Wegabschnitte ausgebildet sind und in denen die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder der Vorschubdruck 16 individuell einstellbar sind.
Die Einstelleinheit ist dabei dazu vorgesehen, für die beiden Förderkolben 12, 13 unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten 15 und unterschiedliche Vorschubdrücke 16 einzustellen. In einem Fördertakt 14 weist dadurch der Förderkolben 12, 13, der einen Pumphub ausführt, zumindest zeitweise eine andere Vorschubgeschwindigkeit 15 und einen anderen Vorschubdruck 16 auf als der Förderkolben 12, 13, der einen Saughub ausführt. Die Sensoreinheit ist dabei dazu vorgesehen, insbesondere die Vorschubgeschwindigkeiten 15 der beiden Förderkolben 12, 13 getrennt voneinander zu bestimmen.
Zur Einstellung der unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten 15 weist die Einstelleinheit die zwei weiteren Steuerventile 49, 50 auf (vgl. Figur 5). Das Steuerventil 49 ist zwischen der Hydraulikleitung 32 zur Versorgung des ersten Antriebszylinders 23 und der als Schaukelleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 34 angeordnet. Das zweite Steuerventil 50 ist zwischen der Hydraulikleitung 33 zur Versorgung des zweiten Antriebszylinders 24 und der als Schaukelleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 34 angeordnet. Die weiteren Steuerventile 49, 50 sind dazu vorgesehen, eine Betriebsmittelmenge in den zweiten Druckvolumen 29, 30 der Antriebszylinder 23, 24 und der Hydraulikleitung 34, die die Druckvolumen 29, 30 verbindet, zu verändern. Die Steuerventile 49, 50 sind als Proportionalventile ausgebildet.
Während eines Fördertakts 14 weist die Hydraulikleitung 32, 33 des Antriebszylinders 23, 24, der einen Pumphub ausführt, einen wesentlich höheren Betriebsmitteldruck auf als die Hydraulikleitung 32 ,33 des Antriebszylinders 23, 24, der einen Saughub ausführt. Der Betriebsmitteldruck in der als Schaukelleitung ausgebildeten Hydraulikleitung 34 ist dabei wesentlich geringer als der Betriebsmitteldruck in der Hydraulikleitung 32, 33 des Antriebszylinders 23, 24, der einen Pumphub ausführt. Der Betriebsmitteldruck in der Hydraulikleitung 34 ist gleich dem Vorschubdruck 16, der zum Ansaugen von Beton aus dem Materialaufgabebehälter 38 notwendig ist, während der Betriebsmitteldruck in der Hydraulikleitung 32, 33 des Antriebszylinders 23, 24, der einen Pumphub ausführt, dem Vorschubdruck 16 entspricht, der dazu notwendig ist, um den Beton in die Förderleitung 39 zu drücken. Durch Öffnen des Steuerventils 49, 50, das mit der Hydraulikleitung 32, 33 des Antriebszylinders 23, 24 verbunden ist, der den Saughub ausführt, kann somit während des Fördertakts 14 die Betriebsmittelmenge in den Druckvolumen 29, 30 und der Hydraulikleitung 34 verringert werden. Umgekehrt kann durch Öffnen des Steuerventils 49, 50, das mit der Hydraulikleitung 32, 33 des Antriebszylinders 23,24 verbunden ist, der den Pumphub ausführt, die Betriebsmittelmenge in den Druckvolumen 29, 30 und der Hydraulikleitung 34 erhöht werden.
Indem die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, für die Förderkolben 12, 13 unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten 15 und unterschiedliche Vorschubdrücke 16 vorzugeben, können die Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 des Förderkolbens 12, 13, der den Pumphub ausführt, und die Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 des Förderkolbens 12, 13, der den Saughub ausführt, in den einzelnen Teilabschnitten 18 unterschiedliche Werte aufweisen (vgl. Figur 2). Sind die Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 des Förderkolbens 12, 13, der den Pumphub ausführt, und die Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 des Förderkolbens 12, 13, der den Saughub ausführt, gleich, können die Steuerventile 48, 49 geschlossen bleiben (vgl. Figur 3).
Um die Vorschubgeschwindigkeiten 15 indirekt bestimmen zu können, weist die Sensoreinheit zwei Durchflusssensoren 55, 56 auf, die dazu vorgesehen sind, Änderung der Betriebsmittelmenge in den Druckvolumen 29, 30 und der Hydraulikleitung 34 zu bestimmen. Die Durchflusssensoren 55, 56 sind jeweils mit einem der Steuerventile 49, 50 in Reihe geschaltet. Anhand der gemessenen Änderung der Betriebsmittelmenge kann die Steuer- und Regeleinheit 17 ausgehend von der Vorschubgeschwindigkeit 15 des ersten Förderkolbens 12 die Vorschubgeschwindigkeit 15 des zweiten Förderkolbens 13 bestimmen. Der Positionssensor 22 dient insbesondere der Verifikation der so bestimmten Vorschubgeschwindigkeit 15.
Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist insbesondere dazu vorgesehen, durch Veränderung des Vorschubdrucks 16 die Vorschubgeschwindigkeiten 15 auf die Sollwertvorgaben einzuregeln. Grundsätzlich kann die Steuer- und Regeleinheit 17 zusätzlich oder alternativ dazu vorgesehen sein, den Vorschubdruck 16 auf Sollwertvorgaben einzuregeln. Zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder des Vorschubdrucks 16 ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, zusätzlich zur Ansteuerung der Steuerventile 48, 49, 50 die Drehzahl der Antriebsmaschine 41 und den Neigungswinkel der Schrägscheibe 42 der Hydropumpe 40 zu verändern.
In einem möglichen Algorithmus zur Steuerung der Antriebszylinder 23, 24, in dem die Steuer- und Regeleinheit 17 den Fördertakt 14 in die Teilabschnitte 18 unterteilt, legt ein Bediener mit dem Schalter 52 als Sollwertvorgabe eine Anzahl der Teilabschnitte 18 fest. Über den Schalter 53 legt der Bediener als Sollwertvorgaben Parameter für die Vorschubgeschwindigkeiten 15 fest. Anschließend schaltet die Steuer- und Regeleinheit 17 die Hydropumpe 40 ein und erhöht die Drehzahl der Antriebsmaschine 41 auf eine aus den Sollwertvorgaben ergebenden Wert.
In dem ersten Teilabschnitt 18 ist die Vorschubgeschwindigkeit 15 von dem Vorschubdruck 16 abhängig gesteuert. Zur Einstellung der maximalen Vorschubgeschwindigkeit 15 werden die Förderkolben 12, 13 mit dem höchstmöglichen Vorschubdruck 16 beaufschlagt, der durch Ansteuerung der Hydropumpe 40 und der Antriebsmaschine 41 möglich ist. Durch die maximale Beschleunigung wird der Beton in dem Förderzylinder 10, 11, der einen Pumphub ausführt, komprimiert. Für die Vorschubgeschwindigkeiten 15 der Förderkolben 12, 13 ergibt sich damit während der Komprimierung eine maximale Beschleunigung. Als Sollwertvorgaben für den Vorschubdruck 16 in dessen Abhängigkeit die Vorschubgeschwindigkeit 15 gesteuert wird, ist dabei ein Wert hinterlegt, bei dem eine optimale Komprimierung gegeben ist. Ist die Sollwertvorgabe für den Vorschubdruck 16 an dem Drucksensor 20 erreicht und damit der Beton ausreichend komprimiert, wird die Beschleunigung der Förderkolben 12, 13 gestoppt.
In den anschließenden Teilabschnitten 18 fahren die Förderkolben 12, 13 beispielsweise mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit 15 weiter. In den anschließenden Teilabschnitten 18 wird der Beton aus dem entsprechenden Förderzylinder 10, 11 hinausgedrückt. Vorzugsweise werden die Förderkolben 13 in den Teilabschnitten 18 jeweils mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit 15 verfahren, bis der nächste Teilabschnitt 18 erreicht wird.
Der nächste Teilabschnitt 18 kann für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder den Vorschubdruck 16 andere Sollwertvorgaben aufweisen. Im nächsten Teilabschnitt 18 wird die Vorschubgeschwindigkeit 15 wieder beschleunigt oder verzögert, bis die entsprechende Sollwertvorgabe erreicht ist. Im letzten Teilabschnitt 18 schließlich wird die Vorschubgeschwindigkeit 15 der Förderkolben 12, 13 auf Null reduziert. Gleichzeitig wird die Rohrweiche 44 umgeschaltet und der nächste Fördertakt 14 kann beginnen.
Als Weiterbildung weist die Steuer- und Regeleinheit 17 einen Speicher auf, der zur Ablage von Ablaufprogrammen vorgesehen ist. Die Ablaufprogramme können dabei vordefiniert sein, d.h. die Ablaufprogramme sind herstellerseitig in dem Speicher abgelegt. Es ist aber auch denkbar, dass ein Bediener eigene Ablaufprogramme ablegen kann, oder dass der Bediener die vordefinierten Ablaufprogramme verändern kann. Die Ablaufprogramme entsprechen dabei einem Satz frei definierbarer Sollwertvorgaben. Der Bediener kann die unterschiedlichen Ablaufprogramme mittels der Schalter 52, 53, 54 auswählen und/oder verändern.
Alternativ zu der direkten Eingabe der Vorschubgeschwindigkeit 15 und des Vorschubdrucks 16 als Sollwertvorgaben bzw. der Ablaufprogramme mittels der Bedieneinheit 19 ist es auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 17 Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder den Vorschubdruck 16 selbstständig bestimmt. Insbesondere ist es auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 17 Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder den Vorschubdruck 16 bereitstellt, die ein Bediener übernehmen oder ändern kann. Beispielsweise kann die Bedieneinheit 19 zur Eingabe eines Betoncodes als Parameter vorgesehen sein, anhand dessen die Steuer- und Regeleinheit 17 die Sollwertvorgaben bestimmt. Der Betoncode wird vorzugsweise von einem Lieferanten, wie einem Betonwerk oder einem Mischwerk, des zu pumpenden Betons zur Verfügung gestellt, beispielsweise in Form einer Onlineübermittelung, in Form eines Barcodes oder in Form eines RFID-Tags. Grundsätzlich sind auch andere Übermittlungsarten, die automatisch mittels der Steuer- und Regeleinheit 17 ausgelesen werden können, geeignet. Der Betoncode definiert dabei wesentliche Eigenschaften des zu pumpenden Betons. Für diesen Betriebsmodus sind in der Steuer- und Regeleinheit 17 Sollwertvorgaben hinterlegt, die bei Eingabe des entsprechenden Betoncodes ausgewählt und aktiviert werden.
Durch zusätzliche Sensoren ist es auch denkbar, auf eine Bedieneinheit 19 zur Eingabe von Parametern vollständig oder zumindest teilweise zu verzichten. Die Sensoreinheit kann beispielsweise einen Sensor aufweisen, der dazu vorgesehen ist, wesentliche Eigenschaften des Betons, wie insbesondere seine Fließgeschwindigkeit, zu bestimmen. In der Steuer- und Regeleinheit 17 ist für einen solchen Betriebsmodus eine Kennlinie hinterlegt, die in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Betons für die einzelnen Teilabschnitte 18 des Fördertakts 14 jeweils Sollwertvorgaben für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und den Vorschubdruck 16 bestimmt. Die Steuer- und Regeleinheit 17 kann dabei für den Förderkolben 12, 13, der den Pumphub ausführt, und den Förderkolben 12, 13, der den Saughub ausführt, unterschiedliche Kennlinien aufweisen.
Weiter kann die Steuer- und Regeleinheit 17 ein Betriebsprogramm aufweisen, in dem Sekundärparameter für die Bestimmung der Sollwertvorgaben verwendet werden. Sekundärparameter sind insbesondere Parameter, die nicht direkt in der Dickstoffpumpe bestimmt werden. Die Sensoreinheit weist für diesen Betriebsmodus Sensoren auf, die beispielsweise zur Bestimmung einer Bewegung des Auslegers oder zur Bestimmung von Abstützkräften vorgesehen sind. Erkennt die Steuer- und Regeleinheit 17 anhand dieser Sekundärparameter eine Schwingung des Auslegers, die auf die Dickstoffpumpe zurückzuführen ist, verändert die Steuer- und Regeleinheit 17 die Sollwertvorgaben für die einzelnen Teilabschnitte 18 des Fördertakts 14. Mittels der Einstelleinheit verändert die Steuer- und Regeleinheit 17 dabei die Vorschubgeschwindigkeit 15 und den Vorschubdruck 16 in den einzelnen Teilabschnitten 18 des Fördertakts 14 so lange, bis die Schwingungen minimiert werden.
Insbesondere in den Betriebsmodi, in denen die Steuer- und Regeleinheit 17 die Vorschubgeschwindigkeit 15 und den Vorschubdruck 16 in den einzelnen Teilabschnitten 18 selbstständig verändert, ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, einen Füllungsgrad der Förderzylinder 10, 11 zu bestimmen. Die Steuer- und Regeleinheit 17 berechnet dabei einen zu erwartenden Füllungsgrad und verändert die Vorschubgeschwindigkeit 15 und den Vorschubdruck 16 so lange, bis der Füllungsrad maximal ist. In den Betriebsmodi, in denen die Steuer- und Regeleinheit 17 den Füllungsgrad bestimmt, ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, den Füllungsrad zu maximieren.
In einem solchen Betriebsmodus ist die Steuer- und Regeleinheit 17 dazu vorgesehen, einen Sollwert für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder den Vorschubdruck 16, welcher bei der Unterteilung des Fördertakts 14 in die Teilabschnitte 18 festgelegt wird, mit einem Istwert für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder den Vorschubdruck 16, der während des entsprechenden Teilabschnitts 18 tatsächlich erreicht wurde, zu vergleichen. Stellt die Steuer- und Regeleinheit 17 eine Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert fest, ist die Steuer- und Regeleinheit 17 in dem entsprechenden Betriebsmodus dazu vorgesehen, in einem nachfolgenden Fördertakt 14 und/oder in einem nachfolgenden Teilabschnitt 18 den Sollwert für den entsprechenden Teilabschnitt 18 anzupassen. Zudem ist die Steuer- und Regeleinheit 18 dazu vorgesehen, Istwerte von aufeinanderfolgenden Teilabschnitten 18 in Relation zu den zugehörigen Sollwerten zu vergleichen. Ist beispielsweise lediglich in einem einzigen Teilabschnitt 18 der Istwert des Vorschubdrucks 16 geringer als der Sollwert für den Vorschubdruck 16 in dem Teilabschnitt 18, kann darauf geschlossen werden, dass in diesem Teilabschnitt 18 der zu pumpende Beton schlechter verdichtet ist als in den benachbarten Teilabschnitten 18. Die Steuer- und Regeleinheit 17 ist dann dazu vorgesehen, im nachfolgenden Fördertakt 14 den Sollwert für die Vorschubgeschwindigkeit 15 und/oder den Vorschubdruck 16 zu verändern. Alternativ kann die Steuer- und Regeleinheit 17 auch dazu vorgesehen werden, bei einer Abweichung zwischen Sollwert und Istwert im nachfolgenden Fördertakt 14 die Unterteilung in die Teilabschnitte 18, d.h. insbesondere eine Anzahl oder Länge der Teilabschnitte 18, zu verändern.

Claims

Dickstoffpumpe umfassend zwei Förderzylinder (10, 11), zwei Förderkolben (12, 13) und zum Antrieb der Förderkolben (12, 13) einen Hydroantrieb mit Hydropumpe (40), zwei Antriebszylinder (23, 24) und zwei Antriebskolben (25, 26), wobei die Förderkolben (12,13) in den jeweils zugeordneten Förderzylinder (10, 11) geführt sind und dazu vorgesehen sind, in einem Fördertakt (14) von einem ersten Totpunkt in einen zweiten Totpunkt bewegt zu werden, sowie mit einer Einstelleinheit und einer Steuer- und/oder Regeleinheit (17), die dazu vorgesehen sind, zumindest eine Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder einen Vorschubdruck (16) des zumindest einen Förderkolbens (12, 13) während des Fördertakts (14) zu verändern,
wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (17) dazu vorgesehen ist, den Fördertakt (14) in zumindest zwei unterschiedliche Teilabschnitte (18) zu unterteilen, für die die Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder der Vorschubdruck (16) individuell einstellbar sind,

wobei die Dickstoffpumpe eine Bedieneinheit (19) aufweist zur Eingabe von zumindest einem Parameter für zumindest einen Teilabschnitt (18), von dem die Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder der Vorschubdruck (16) in dem zumindest einen Teilabschnitt (18) zumindest abhängt, und

ein Verbindungsstück (58) die Antriebszylinder (23, 24) hydraulisch miteinander verbindet,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbindungsstück (58) eine Mehrzahl von Ventilausnehmungen (61) umfasst, wobei die Ventilausnehmungen (61) bevorzugt zur Aufnahme von Einbauventilen (59) oder von Schieberwellen (60) vorgesehen sind.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (18), die für den Fördertakt vorgesehen sind, als Wegabschnitte und/oder Zeitabschnitte ausgebildet sind.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskolben (25, 26) doppelt wirkend ausgebildet sind, wodurch sie mit den Antriebszylindern (23, 24) jeweils zwei Druckvolumen (27, 28, 29, 30) umschliessen, durch die die Antriebskolben (25, 26) in beide Richtungen verstellt werden können, wobei die Druckvolumen (27, 28) und/oder Druckvolumen (29, 30) über das Verbindungsstück (58) an die Hydropumpe (40) und einen Betriebsmittelsumpf (46) angebunden sind.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in das Verbindungsstück (58) Steuerventile (49, 50) integriert sind, wobei das Verbindungsstück (58) dazu vorgesehen ist, einen Betriebsmitteldruck und/oder eine Betriebsmittelmenge in zumindest einem der Druckvolumen (27, 28, 29, 30) zu verändern, und/oder

dass das Verbindungsstück (58) zur Ausgestaltung des Steuerventils (48) vorgesehen ist, wobei das Verbindungsstück (58) bevorzugt mehrteilig ausgebildet ist.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (58) zwei Betriebsmittelanschlüsse (31', 35') aufweist, an welche Hydraulikleitungen (31, 35) angebunden sind, wobei das Verbindungsstück (58) über den Betriebsmittelanschluss (31') mit Betriebsmittel versorgt wird, wobei Betriebsmittel über den Betriebsmittelanschluss (35') zurück in den Betriebsmittelsumpf (46) geführt wird, wobei gegebenenfalls Hydraulikleitungen (32, 33) zwischen einem Steuerventil (48) und den Druckvolumen (27, 28) angeordnet und in das Verbindungsstück (58) integriert sind, wobei die Hydraulikleitungen (32, 33) vom Verbindungsstück (58) bevorzugt als nicht flexible Leitungen ausgeführt sind.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (48) zur Ansteuerung der Antriebszylinder (23, 24) vorgesehen oder als 4/3 Wegeventil ausgebildet ist.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dickstoffpumpe zur Anbindung der Antriebszylinder (23, 24) an die Hydropumpe (40) ein Hydrauliksystem mit einer Mehrzahl von Hydraulikleitungen (31, 32, 33, 34, 35) umfasst, wobei die Hydraulikleitung (34) eine Schaukelleitung ausbildet, die für eine bewegungstechnische Kopplung der Förderkolben (12, 13) vorgesehen ist, wobei das Hydrauliksystem als ein offenes Hydrauliksystem und/oder zumindest teilweise als geschlossenes Hydrauliksystem ausgebildet ist.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Antriebszylinder (23, 24) und die zwei mit jeweils einem der Förderkolben (12, 13) gekoppelten Antriebskolben (25, 26), die in den Antriebszylindern (23, 24) geführt sind und die mit den Antriebszylindern (23, 24) jeweils zumindest ein Druckvolumen (29, 30) begrenzen, sowie die Hydraulikleitung (34), die die Druckvolumen (29, 30) miteinander verbindet, wobei die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, eine Betriebsmittelmenge in den Druckvolumen (29, 30) und der Hydraulikleitung (34) zu verändern.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dickstoffpumpe eine Sensoreinheit zur direkten oder indirekten Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder des Vorschubdrucks (16) aufweist, wobei die Sensoreinheit bevorzugt
- einen Drucksensor (20) zur Bestimmung des Vorschubdrucks (16), wobei mittels Drucksensor (20) die Steuer- und/oder Regeleinheit (17) den Vorschubdruck (16) direkt bestimmen kann,

- einen Wegsensor (21) zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit (15) des Förderkolbens (12),

- einen Positionssensor (22) zur Bestimmung einer Position der Förderkolbens (12, 13), sowie

- gegebenenfalls einen Drehzahlsensor (57) zur Bestimmung der Drehzahl der Antriebsmaschine (41)
umfasst.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickstoffpumpe eine Rohrweiche (44) umfasst, wobei die Rohrweiche (44) in die zwei Teilabschnitte 18 umgeschaltet werden kann, wobei die Rohrweiche (44) mit dem zumindest einen Fördertakt (14) zumindest teilweise zeitlich überlappt, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (17) dazu vorgesehen ist, zumindest eines der Druckvolumen (27, 28, 29, 30), welche von den Antriebszylindern (23, 24) für die Förderkolben (12, 13) begrenzt werden, mit einem Druck zu beaufschlagen, um den entsprechenden Förderkolben (12, 13) zu verstellen, während gleichzeitig eine Verstellzylindereinheit (47) der Rohrweiche (44) mit Druck beaufschlagt wird.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickstoffpumpe zumindest einen Positions- und/oder Wegsensor (21, 22), der zur Bestimmung einer Position des zumindest einen Förderkolbens (12, 13) vorgesehen ist, aufweist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (17) dazu vorgesehen ist, den Fördertakt (14) anhand eines Positions- und/oder Wegsignals des zumindest einen Positions- und/oder Wegsensors (21, 22) in die Teilabschnitte (18) zu unterteilen.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (18), die für die Umstellung der Rohrweiche (44) vorgesehen sind, Sollwertvorgaben für einen Umschaltdruck und/oder Umschaltgeschwindigkeit der Verstellzylindereinheit (47) aufweisen.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur getrennten Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeiten (15) der zumindest zwei Förderkolben (12, 13) vorgesehen ist.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (17) einen Speicher zur Speicherung zumindest eines Ablaufprogramms mit zumindest einer Sollwertvorgabe aufweist.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- das zumindest eine Ablaufprogramm vordefiniert und herstellerseitig im Speicher abgelegt ist,

- der Bediener eigene Ablaufprogramme ablegen kann,

- der Bediener die vordefinierten Ablaufprogramme verändern kann, oder

- der Bediener die unterschiedlichen Ablaufprogramme mittels Schalter (52, 53, 54) auswählt und/oder verändert.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickstoffpumpe eine Bedieneinheit (19) mit Schalter (52, 53, 54) aufweist, wobei mittels
- Schalter (52) eine Anzahl der Teilabschnitte (18), in die die Steuer- und Regeleinheit (17) den Fördertakt (14) unterteilt, einstellbar ist,

- Schalter (53) für jeden Teilabschnitt (18) als Parameter die Vorschubgeschwindigkeit (15) vorgebbar ist, und/oder

- Schalter (54) für jeden Teilabschnitt (18) als Parameter die Sollwertvorgabe den Vorschubdruck (16) eingestellt werden kann.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (19) zur variablen Eingabe eines Werts für den zumindest einen Parameter und/oder zur Auswahl aus einer vorgesehenen Liste von Werten für den zumindest einen Parameter vorgesehen ist, wobei bevorzugt der Bediener für die Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder den Vorschubdruck (16) beliebige oder nahezu beliebige Werte zwischen 0% und 100% einstellen kann.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Parameter als eine Sollwertvorgabe zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder Vorschubdrucks (16) ausgebildet ist.
Dickstoffpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit
- ein Steuerventil (51) zur Ansteuerung der Verstellzylindereinheit (47) aufweist, und/oder

- dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Teilabschnitt (18) für die Förderkolben (12, 13) unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten (15) und/oder unterschiedliche Vorschubdrücke (16) einzustellen.
Betonpumpvorrichtung mit einer Dickstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Betonpumpvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung zur Erfassung einer Schaltstellung der Verstellzylindereinheit (47) Positionssensoren (62, 63) umfasst und/oder einen Wegsensor um eine aktuelle Position des Plungerzylinders zu erfassen.
Verfahren zum Betrieb einer Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, in dem zumindest ein in zumindest einem Förderzylinder (10, 11) geführter Förderkolben (12, 13) in einem Fördertakt (14) von einem ersten Totpunkt in einen zweiten Totpunkt bewegt wird, und in dem eine Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder ein Vorschubdruck (16) des zumindest einen Förderkolbens (12, 13) während des Fördertakts (14) verändert wird, wobei der Fördertakt (14) in zumindest zwei unterschiedliche Teilabschnitte (18) unterteilt wird, für die die Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder der Vorschubdruck (16) individuell eingestellt werden
dadurch gekennzeichnet, dass
bei der Bedieneinheit (19) der Dickstoffpumpe zumindest einen Parameter für zumindest einen Teilabschnitt (18) eingegeben wird, von dem die Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder der Vorschubdruck (16) in dem zumindest einen Teilabschnitt (18) zumindest abhängt, und

ein Verbindungsstück (58) die Antriebszylinder (23, 24) hydraulisch miteinander verbindet, wobei das Verbindungsstück (58) eine Mehrzahl von Ventilausnehmungen (61) umfasst, wobei die Ventilausnehmungen (61) bevorzugt zur Aufnahme von Einbauventilen (59) oder von Schieberwellen (60) vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Teilabschnitt (18) die Vorschubgeschwindigkeit (15) von dem Vorschubdruck (16) abhängig gesteuert wird, wobei ein nächster Teilabschnitt (18) andere Sollwertvorgaben aufweist,

- im nächsten Teilabschnitt (18) die Vorschubgeschwindigkeit (15) und/oder der Vorschubdruck (16) beschleunigt oder verzögert wird bis die entsprechende Sollwertvorgabe erreicht ist, und/oder

- im letzten Teilabschnitt (18) die Vorschubgeschwindigkeit (15) auf null reduziert wird.