Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsanordnuπg für eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit mindestens einer durch ein Vorgabesignal in ihrer Fördermenge einstell¬ baren Hydropumpe, mit zwei mit einem Materialaufgabebe¬ hälter kommunizierenden, mittels durch die Hydropumpe angesteuerte Antriebszylinder im Gegentakt betätigbaren Förderzylindern, mit einer die Förderzylinder abwech¬ selnd mit dem Materialaufgabebehälter und einer Förder¬ leitung verbindenden, durch einen Umsteuermechanismus betätigbaren,' vorzugsweise als Rohrweiche ausgebildeten Lenkanordnung für den Materialfluß ^~ i und mit einer auf das Ende eines jeden Druckhubs der Antriebs- und/oder Förderzylinder ansprechenden Abtasteinrichtung, an de¬ ren Ausgang ein einen Umsteuervorgang der Leπkanordnung auslösendes Endlagensignal abgreifbar ist.

Während der Umschaltzeit der Rohrweiche wird bei der¬ artigen Dickstoffpumpen eine von der ulmenge für den Förderhub unabhängige Ölrnenge benötigt. Dies gilt ins¬ besondere für Einkreis-Systeme, bei denen die Hydropum¬ pe sowohl die Antriebszylinder der Zweizylinder-Kolben¬ pumpe als auch die Umschaltzylinder der Rohrweiche und gegebenenfalls ein nachgeschaltetes Absperrorgan betä¬ tigt. Vor allem für Einkreis-Anordnungen besteht also ein Bedürfnis nach einer Anpassung des Fördervolumens der Hydropumpe an die jeweilige Aufgabenstellung. Zu diesem Zweck ist bereits eine Verzögerungsschaltung vorgeschlagen worden, mit der während der Umschaltphase

der Rohrweiche der im Hauptkreislauf angeordnete Haupt¬ schieber so lange angedrosselt wird, bis die Umsteue¬ rung abgeschlossen ist. Bei dieser Anordnung wurde als nachteilig empfunden, daß bei einer geänderten Förder¬ menge der Hydropumpe sich auch das Drosselverhalten und damit das Zeitverhalten für die Umsteuerung ändert. Weiter ist eine Steuerungsaπordnung der genannten Art bekannt, bei der über eine fest eingestellte Drossel und ein Druckhalteventil eine Pumpe angesteuert wird, die auf einen steigenden Steuerdruck mit geringerem Schwenkwinkel, d.h. mit geringerer Fördermenge re¬ agiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steue¬ rungsaπordnung für Zweizylinder-Dickstoffpumpen zu schaffen, mit der das Fördervolumeπ der Hydropumpe im Verlauf eines Förder- und Umschaltzyklus an die augen¬ blicklichen Anforderungen optimal angepaßt werden kann.

Die erfinderische Lösung geht von dem Gedanken aus, daß die Fördermenge der Hydropumpe auf nach Maßgabe der an der Abtasteinrichtung abgegriffenen Endlagensignale oder nach Maßgabe von aus den Endlagensigπalen durch Signalumformung abgeleiteten Steuersignalen auswählbare Vorgabewerte einstellbar ist. Die Vorgabewerte können dabei eine nach Maßgabe der Endlagensignale oder der aus den Endlagensignalen abgeleiteten Steuersignale auswählbare fuπktionelle Abhängigkeit von Betriebspara- metern der Zweizyliπder-Dickstoffpumpe, insbesondere der Hydropumpe aufweisen. Insbesondere können die Vor-

gabewerte in Abhängigkeit von einem vorgegebenen maxi¬ malen Förderdruck oder in Abhängigkeit von einem vorge¬ gebenen Maximalwert des Produktes aus Fördermenge und Förderdruck der Hydropumpe nachgeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein ausgangsseitig mit einem Fördermengeπregler der Hydropumpe verbundenes Schaltelemeπt vorgesehen, das einen mit den Endlagensignalen oder mit aus den Eπdla- geπsignalen durch Signalu formuπg abgeleiteten Steuer¬ signalen beaufschlagten Steuereingang sowie mindestens zwei durch den Signalpegel am Steuereingang einstel]ba- re Schaltstellungen zur Durchsteueruπg unterschiedli¬ cher Vorgabesignale auf den Fördermengenregler auf¬ weist. Die Vorgabesignale können dabei eine nach Ma߬ gabe der Schaltstellung des Schaltelements auswählbare funktioneile Abhängigkeit von Betriebsparametern der Zweizylinder-Dickstoffpumpe, insbesondere der Hydro¬ pumpe aufweisen. Beispielsweise können die Vorgabesig¬ nale in Abhängigkeit von einem vorgegebenen maximalen Förderdruck oder in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Maximalwert des Produkts aus Fördermenge und Förder¬ druck der Hydropumpe variiert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vor dem Steuereingang des Schaltelements ein eingangs- seitig mit dem im wesentlichen ein Rechtecksignal bil¬ denden Eπdlagensignal beaufschlagbarer Signalumfnrmer angeordnet, dessen Ausgangssignal eine gegenüber dem Eingangssignal einstellbar nacheilende Rückflanke auf-

weist. Damit soll erreicht werden, daß nach der Um¬ steuerung der Rohrweiche und der darauf folgenden Um¬ steuerung der Förderrichtung in den Förderzylindern die Hydropumpe zunächst mit vorgegebener Fördermenge auf die anzuschiebende Dickstoffsäule einwirkt, was zu einer vorgegebenen Beschleunigung der Säule und zu einer Vorverdichtung des darin befindlichen Materials führt. Andererseits fallen die Ein- und Ausgangssignale des Signalumformers in ihren Vorderflanken zeitlich im wesentlichen zusammen, so daß unmittelbar nach Beendi¬ gung eines jeden Druckhubs die Rohrweiche weitgehend verzögerungsfrei umgesteuert wird.

Vorteilhafterweise weist der Signalumformer ein auf die Rückflanke des Endlagensignals ansprechendes Zeitverzö¬ gerungsglied vorzugsweise mit einstellbarer Verzöge¬ rungszeit auf. Der beispielsweise hydraulisch ausgebil¬ dete Signalumformer kann dabei eine einstellbare Dros¬ sel und ein zur Drossel parallel geschaltetes, von der Abtasteinrichtung zum Steuereiπgaπg hin öffnendes Rück¬ schlagventil aufweisen. Im Falle eines elektrischen Signalumformers kann eine auf die Rückflanke des elek¬ trischen Endlagensignals ansprechende Zeitverzögerungs¬ schaltung vorgesehen werden, die beispielsweise einen einstellbaren Digitalzähler oder ein einstellbares RC-Glied als Zeitverzögeruπgsglied aufweist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten -Ausgestaltung der Er¬ findung ist das Schaltelemeπt als Wegeventil ausgebil¬ det, das ein elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch

betätigbares Vorsteuerventil als Steuereingang, minde¬ stens zwei auf unterschiedliche Drücke einstellbare Auswahlanschlüsse und einen mit dem Regler für die Hy¬ dropumpe verbundenen, wahlweise mit einem der Auswahl¬ anschlüsse verbindbaren Arbeitsanschluß aufweist. Zweckmäßig ist dabei mindestens einer der Auswahlan¬ schlüsse mit einem variabel einstellbaren Vorgabesignal beaufschlagbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Er¬ findung ist das Wegeventil zwischen mindestens zwei auf der Seite der Auswahlanschlüsse angeordneten, mit Dros¬ seln, Druckhalteventilen und/oder Druckbegrenzungsven¬ tilen bestückten Steuersträngen umsteuerbar. Insbeson¬ dere kann das Wegeventil zwischen mindestens zwei auf der Seite der Auswahlanschlüsse angeordneten Parallel¬ strängen einer Drosselkette umgesteuert werden, wobei in mindestens einem der Parallelstränge eine Einstell¬ drossel angeordnet ist. Die Steuerstränge bzw. Drossel¬ ketten können vorzugsweise über eine Hilfspumpe mit einem vorgegebenen Steuerdruck beaufschlagt werden. Weiter können über das Schaltelement im Zuge des durch die Endlagensignale ausgelösten Umsteuervorgangs weite¬ re Schaltfunktionen ausgelöst werden. So können bei¬ spielsweise nach Maßgabe der Schaltstellung des Schalt¬ elements den jeweiligen Bedürfnissen angepaßte Hoch- druckbegrenzungeπ oder Drehmomentbegrenzungen durch entsprechende Beeinflussung der Vorgabesignale vorge¬ nommen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausfüh¬ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan einer Steuerungsanordnung für eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit einer Freifluß-Folgesteuerung von Antriebszylindern und Rohrweicheπzylindern in Eiπkreisanordnung;

Fig. 2 ein Schaltelement zur Fördermengensteuerung mit elektrischem Zeitverzögeruπgsglied;

Fig. 3 ein Schaltelemerft zur Fördermengeπsteuerung mit hydraulischem Zeitverzögeruπgsglied;

Fig. 4 einen Schaltplan einer Steuerungsanordnuπg ent¬ sprechend Fig. 1 mit zusätzlichen Schaltfunk- tioπen.

Die Dickstoffpumpe besteht im wesentlichen aus zwei Förderzylindern 1,1', deren stirnseitig-e Öffnungen 2,2' in einen nicht dargestellten Materialaufgabebehälter münden und abwechselnd während des Druckhubs über eine Rohrweiche mit einer Förderleitung 4 verbindbar sind. Die Förderzylinder 1,1* werden über hydraulische An¬ triebszylinder 5,5' und die im gezeigten Ausführungs¬ beispiel als Schrägscheiben-Axialkolbeπpumpe ausgebil¬ dete Reversier-Hydropu pe 6 im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förderkolben 7,7' mit den Kol¬ ben 8,8' der Antriebszylinder 5,5' über eine gemeinsame

Kolbenstange 9,9' verbunden. Zwischen den Förderzylin¬ dern 1,1' und den Antriebszylindern 5,5' befindet sich ein Wasserkasten 10, durch den die Kolbenstangen 9,9' hindurchgreifen.

Die Aπtriebszylinder 5,5' werden im gezeigten Ausfüh¬ rungsbeispiel bodenseitig über die Druckleitungen 11,11' des Hauptkreislaufs mit Hilfe der Reversierpumpe 6 mit Drucköl beaufschlagt und sind an ihrem stangen- seitigen Ende über eine Querleitung 12 hydraulisch mit¬ einander verbunden. Zum Zwecke der Hubkorrektur ist an den beiden Enden des Antriebszylinders 5' je eine den betreffenden Antriebskolben 8' in dessen Endstellungen überbrückende, ein Rückschlagventil 13 enthaltende Druckausgleichsleitung 14 angeordnet.

Die Bewegungsrichtung der Aπtriebskolben 8,8' und damit der Förderkolben 7,7' wird dadurch umgekehrt, daß die Schrägscheibe 15 der Reversierpumpe 6 ausgelöst durch ein Umsteuerorgan durch die Null-Lage hindurchschwenkt und damit die Förderrichtung des Drucköls in den Lei¬ tungen 11,11' des Hauptkreislaufs im Freifluß wechselt. Die Fördermenge der Reversierpumpe 6 wird bei vorgege¬ bener Antriebsdrehzahl durch den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 15 bestimmt. Der Schrägscheibenwinkel und damit die Fördermeπge ist proportional zu einem Steuer¬ druck p verstellbar, der über die Leitungen 16, 17 und 17' und das im betreffenden Leitungsweg befindliche U - steuerveπtil 20 den Stellzylinder 18 betätigt. Der

Steuerdruck p ^~ s wird nach Maßgabe der Schaltzustände der

Dickstoffpumpe mit den weiter unten erläuterten Mitteln variiert. Zur Einstellung des Hochdruck- und Nieder- druckπiveaus im Hauptkreislauf sind Druckregler 70 und 71 vorgesehen, deren Steuereingänge über ein Wechsel- veπtil 72 bzw. ein Wegeventil 73 mit der jeweils Hoch¬ druck- bzw. Niederdruck führenden Leitung 11,11' des Hauptkreislaufes verbindbar sind.

Die Umschaltung der Rohrweiche 3 erfolgt über die vor¬ zugsweise als Plungerzylinder ausgebildeten Hydrozylin- der 21,21', die über die vom Hauptkreislauf abgezweig¬ ten Leitungen 22,22' , das Umsteuerventil 30 und die Druckleitungen 23,23' direkt mit dem von der Reversier¬ pumpe 6 geförderten DruckÖl beaufschlagt werden. Die Vorsteuerung des Umsteuerventils 30 erfolgt bei dem ge¬ zeigten Ausführungsbeispiel hydraulisch über die Lei¬ tungen 24,24', die über die Wegeventile 21 und 40 mit dem Steuerdruck einer gemeinsam mit der Reversierpumpe 6 angetriebenen Hilfspumpe 25 beaufschlagbar sind. Die Hilfspumpe 25 lädt auch den geschlossenen Hauptkreis über die Rückschlagventile 75,75' auf und ist abgesi¬ chert durch das Druckbegrenzungsventil 74. Das Wegeven¬ til 31 ist über die elektrisch oder gegebenenfalls auch hydraulisch abgegriffenen Endlagensignale x bzw. xx des Antriebszylinders 5 betätigbar, während das Wegeventil 40 nach Maßgabe des in den zum Stellzylinder 18 führen¬ den Steuerleitungen 17,17' herrschenden Druckes um¬ steuerbar ist. Die Betätigung des die Förderricht.ung der Reversierpumpe 6 bestimmenden Hauptsteuerventils 20 erfolgt über Endlagensignale der Rohrweichenzylinder

21,21', die über die Hydraulikleituπgen 26,26' und/oder über elektrische Signalgeber y abgreifbar sind.

Der Steuerdruck p , mit dem der Fördermengenregler 18 der Hydropumpe 6 angesteuert wird, wird nach Maßgabe der Schaltzustände der Dickstoffpumpe automatisch durch eine im gezeigten Ausführungsbeispiel als Drosselkette ausgebildete Schaltungsanordnung über ein Wegeventil 61 (Fig. 1 und 2) bzw. 60 (Fig. 3) eingestellt. Die Dros¬ selkette wird auf der Seite der Vordrossel 69 über die Hilfspumpe 25 mit Niederdruck ND beaufschlagt und ist auf der Seite der in Parallelsträngen angeordneten Ver¬ stelldrosseln 65 und 125 mit dem Tank 100 verbunden. Wird die Druckölströmung an der Drossel 125 unterbro¬ chen, so wird wegen des fehlenden Druckabfalls an der

Drossel 69 der volle Niederdruck ND als Steuerdruck ps abgegriffen, so daß die Hauptpumpe 6 über den Regler 18 auf den vollen Schweπkwinkel durchgesteuert wird. Wäh¬ rend des Förderhubs befindet sich das Wegeventil 61 (bzw. 60) in seiner federzeπtrierten Stellung, in der der Durchgang zur Verstelldrossel 125 geöffnet ist und das Drucköl von der Festdrossel 69 über die Verstell¬ drossel 125 in Richtung Tank abfließt. Dadurch ergibt sich ein Druckgefälle, aufgrund dessen der Steuerdruck p sich auf einen Wert (Regelvorgabe p.) einstellt, der kleiner als der Niederdruck ND ist. Die Hauptpumpe 6 wird dementsprechend über den Regler 18 auf einen neuen, zum Stei.-rriruck μ proportionalen Schwenkwinkel eingeregelt, der der gewünschten Fördermenge in der Hubphase entspricht. Am Ende eines jeden Förderhubs

wird über eine elektrische oder hydraulische Abtast¬ einrichtung im Bereich des Aπtriebszylinders 5 jeweils ein Endlagensignal x bzw. xx abgegriffen und über einen elektrischen oder hydraulischen Signalumformer 63 bzw.

62 auf den elektromagnetischen bzw. hydraulischen Vor- steuereiπgang des Wegeventils 61 bzw. 60 gelegt. Da¬ durch wird nun der Steuerdruck ps = p ά-, durch die Dros- seikette zwischen der Vordrossel 69 und der Verstell¬ drossel 65 (Regelvorgabe p„) eingestellt. Während der Umsteuerphase der Rohrweiche wird also ein neuer, je nach Anforderungen höherer oder niedrigerer Steuerdruck p zur Ansteuerung des Fördermengenreglers 18 einge- stellt. Während die Vorderflanke des am Antriebszylin¬ der 5 abgegriffenen Endlagensignals x bzw. xx nahezu ohne zeitliche Verzögerung zur Umsteuerung des Wegeven¬ tils 61 bzw. 60 führt (im hydraulischen Fall gemäß Fig. 3 wird dies durch das Rückschlagventil 64 gewährlei¬ stet) , tritt am Ende der Umschaltphase und damit zu Beginn des neuen Förderhubs über das Verzögerungsglied

63 bzw. 62 eine Verzögerung der Umschaltung des Wege¬ ventils 61 bzw. 60 ein (im Falle der Fig. 3 verursacht durch die Verstelldrossel 66). Dadurch wird erreicht, daß nach der Umsteuerung der Rohrweiche 3 und der da¬ rauf folgenden Umsteuerung der Förderrichtung in den Förderzylindern 5,5', die Reversierpumpe 6 im Haupt¬ kreislauf zunächst mit der zuvor eingestellten Förder¬ menge auf die anzuschiebende Dickstoffsäule einwirkt, was z.B. bei einer zuvor höh ^~ r eingestellten Förde>r- menge zu einer kurzzeitigen Beschleunigung der Dick¬ stoffsäule und zu einer Vorverdichtung des darin be-

findlichen Materials führt. Auf der Seite der Ein¬ stelldrossel 65 der Drosselkette ist ferner ein Hoch¬ druck-Begrenzungsventil 82 angeordnet, das eine Ver¬ stellung des maximalen Hochdrucks während der Umschalt¬ phase mit Zeitverzögerung ermöglicht. Im Hochdruckfall senkt das Begrenzungsventil 82 den Steuerdruck zwischen der Drossel 69 und der Verstelldrossel 65 ab, so daß die Hauptpumpe 6 auf eine entsprechend niedrigere För¬ dermenge, insbesondere auf die Fördermenge 0 zurückge¬ schwenkt werden kann. In einem weiteren Strang der Drosselkette befindet sich ein extern ansteuerbares Umschaltventil 68, das in der federzentrierten Stellung gesperrt ist und in der dürchgeschalteten Stellung hinter der Drossel 69 einen unmittelbaren Abfluß zum Tank bildet, so daß über den Steuerdruck p = 0 die Hydropumpe 6 auf Fördermenge 0 geschaltet werden kann.

Die gezeigte Schaltungsanordπung führt zu einer Folge¬ steuerung der Antriebszylinder 5,5' und der Rohrwei¬ chenzylinder 21,21', die wie folgt funktioniert:

Wenn im Zuge eines Fördervorgangs beispielsweise die stangenseitige Endlage des Aπtriebskolbens 8 im An¬ triebszylinder 5 erreicht wird, wird über das elek¬ trisch abgegriffene Endlagensignal x eine Umsteuerung des Wegeventils 31 und des Wegeventils 61 (bzw. 60) ausgelöst. Dadurch wird das Umsteuerventil 30 unter Auslösung eines Umsteuervorgangs an den Rchrweichenzy- linderπ 21,21' umgesteuert, wobei die Förderrichtung der Reversierpumpe 6 zunächst noch erhalten bleibt und

die Antriebskolben 8,8' über das Drucköl in der Leitung 11 in ihrer jeweiligen Endlage gehalten werden. Wenn die Rohrweiche 3 ihre Endlage erreicht hat, wird über das entsprechende Endlagensigπal das Ventil 20 umge¬ steuert. Dadurch wechselt die Vorsteuerung am Stellzy- linder 18, so daß die Schrägscheibe 15 der Reversier¬ pumpe 6 unter Umkehrung der Förderrichtung durch¬ schwenkt. Da das Wegeventil 61 (bzw. 60) über das Ver¬ zögerungsglied 63 (bzw. 62) zeitverzögert umgeschaltet wird, wird die Fördermenge der Hydropumpe 6 zunächst durch die Drosselkette 69,65 bestimmt (Regelvorgabe p„) und erst nach Ablauf der Verzögerungszeit auf den durch die Drosselkette 69, 125 definierten Wert (Regelvorgabe p.) umgeschaltet. Das Umsteuersignal wird parallel dazu zwischen dem Ventil 20 und dem Stellzyliπder 18 abge¬ griffen und auf die Vorsteuerung des Ventils 40 ge¬ schaltet. Das Ventil 40 wechselt damit seine Lage und sorgt so dafür, daß die Rohrweichenzylinder 21,21' die zuvor eingenommene Endstellung trotz der Förderrich- tungsumkehr der Reversierpumpe 6 beibehalten. Mittels des dem Umsteuerventil 20 vorgeschalteten Rückförder¬ ventils 32 in den Steuerleitungen 26,26' können bei Bedarf die Antriebszylinder 5,5' in entgegengesetzter Weise beaufschlagt werden, so daß Material aus der Förderleitung in den Materialaufgabebehälter zurückge¬ fördert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in der fe¬ derzentrierten Stellung des Wegeventils 61 allein das Hochdruckbegrenzungsventil 70 wirksam, während in der

durchgeschalteteπ Stellung des Ventils 61 das Hoch- druckbegreπzungsventil 82 hierzu parallel geschaltet wird. Am Druckbegrenzungsventil 82 kann daher siπnvol- lerweise nur ein niedrigerer Druckgreπzwert eingestellt werden als am Ventil 70, was gleichbedeutend damit ist, daß in der durchgesteuerten Stellung des Ventils 61 nur ein niedrigerer Begreπzungsdruck als in der federzen¬ trierten Stellung dieses Ventils eingestellt werden kann.

Mit dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß das Ventil 70 in einen der auswahlseitigen Steuersträπge des Wechselven¬ tils 61 gelegt wird, so daß die Einstellung des Begren¬ zungsdrucks in beiden Schaltstellung unabhängig vonein¬ ander erfolgen kann. Weiter sind in den beiden Steuer¬ strängen Regelventile 200 und 300 angeordnet, deren Steuereingänge über das Wechselventil 72 mit der Hoch¬ druckseite der Hydropumpe 6 verbunden sind und die den am Eingang anstehenden Vorgabedruck p ₁ bzw. p„ nach Maßgabe einer hyberbolischen Abhängigkeit aus Hochdruck und Fördermenge (Vorgabewert p _1f p ₂ ) einregulieren. Da¬ mit kann eine an die Anforderungen beim Fördervorgang und beim Umschaltvorgang angepaßte Drehmomentbegrenzung für den Antriebsmotor der Pumpe 6 eingestellt werden.

Die beschriebene Einkreis-Anordnung ist vor allem für kleiner- bzw. langsam laufende Anlagen geeignet-, bei denen es auf eine möglichst geringe Anzahl an hydrau¬ lischen Baugruppen ankommt. Für große, schnellaufende

Maschinen bietet sich eine Zweikreis-Folgeschaltung an, bei der das Rohrweichen-Umsteuerveπtil 30 nicht über die Leitungen 22,22' an den Hauptkreislauf, sondern an einen getrennten Hydraulikkreislauf angeschlossen wird. Im letzteren Falle kann das Wegeventil 40 entfallen. Die durch das Wegeventil 60 bzw. 61 über die Endlagen¬ signale x und xx umsteuerbare Anpassungsschaltuπg kann darüber hinaus auch in hydraulischen Folgesteuerungen mit Hydropumpen mit nur einer Stromrichtung und einem Umsteuerschieber in der Hauptförderleitung mit Vorteil eingesetzt werden.