Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Dickstoffpumpe mit zwei über stirnseitige Öffnungen in einen Materialaufga¬ bebehälter mündenden, mittels mindestens einer hydraulischen Reversier- pumpe und über diese angesteuerter hydraulischer Antriebszylinder im Ge¬ gentakt betätigbaren Förderzylindern, mit einer innerhalb eines Materialauf- gabebehälters angeordneten, eintrittsseitig abwechselnd an die Öffnungen der Förderzylinder anschließbaren und die jeweils andere Öffnung freige¬ benden und austrittsseitig mit einer Förderleitung verbundenen, hydraulisch betätigbaren Rohrweiche, wobei die Antriebszylinder an ihrem einen Ende über je eine Hydraulikleitung mit einem Anschluss der Reversierpumpe und an ihrem anderen Ende über eine Schaukelölleitung miteinander hydraulisch verbunden sind, und mit einer Einrichtung zur Umsteuerung der Reversier¬ pumpe und der Rohrweiche nach Ablauf eines jeden Kolbenhubs.

Es ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe dieser Art bekannt (DE-A-19542258), bei welcher die Endlagen der Kolben der Antriebszylinder mittels Zylinderschaltsensoren unter Erzeugung von Endlagensignalen abgreifbar sind. Die Durchflussumkehr der Reversierpum¬ pe ist dort über die Endlagensignale der Antriebszylinder auslösbar. Gleich¬ zeitig wird die Rohrweiche umgesteuert. Diese Art der Pumpensteuerung funktioniert zuverlässig, wenn die Antriebszylinder der Pumpe einerseits und die Antriebszylinder der Rohrweiche andererseits in zwei Hydraulikkreisen angeordnet sind, wenn beispielsweise die Rohrweiche über einen durch eine Hydraulikpumpe aufladbaren Druckspeicher getrennt vom Hydraulikkreis der Antriebszylinder ansteuerbar ist. Bei sogenannten Einkreispumpen, bei de- nen die Druckflüssigkeit für die Umsteuerung der Rohrweiche unmittelbar aus dem von der Reversierpumpe gespeisten Hydraulikkreis der Antriebszy¬ linder abgezweigt wird, kommt es vor allem bei Variation der Fördermenge und der Konsistenz des Fördermittels zu Störungen, wenn die Kolben noch nicht ihre Endlage erreicht haben und die Umsteuerung der Rohrweiche be¬ reits einsetzt. Hinzu kommt, dass die Rohrweichenbewegung in diesem Fall ungedämpft abläuft und es dabei zu Schlägen und Schlaggeräuschen am Endanschlag kommt.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung und ein Verfahren zur Steuerung einer Zweizylinderdickstoffpumpe zu entwickeln, das auch bei Einkreispumpen und bei unterschiedlichen Beton- konsistenzen und Drücken eine zuverlässige und gedämpft ablaufende Rohrweichenumsteuerung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 6 angege¬ benen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An¬ sprüchen.

Die Erfindung geht vor allem von dem Gedanken aus, dass sowohl die Kol¬ ben in den Arbeitszylindern als auch die Rohrweiche in ihrem Bewegungsab- lauf überwacht und unter Berücksichtigung der gemessenen Bewegungsab¬ läufe rechnergestützt umgesteuert werden sollten. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die pumpenseitigen Hydrau¬ likanschlüsse der Antriebszylinder und die Umsteuerzylinder der Rohrweiche in parallel geschalteten Zweigen eines von der Reversierpumpe gespeisten Hydraulikkreises angeordnet sind, dass die Rohrweiche einen auf ihre Schwenklage ansprechenden Positionsgeber aufweist, dass mindestens zwei im Abstand voneinander an den Antriebszylindern angeordnete, auf die vorbeilaufenden Kolben der Antriebszylinder ansprechende Zylinderschalt¬ sensoren und/oder ein auf den Druckverlauf am Hochdruckausgang der Re- versierpumpe ansprechender Drucksensor vorgesehen sind, und dass die rechnergestützte Umsteuereinrichtung eine auf Ausgangssignale des Positi¬ onsgebers einerseits und auf Ausgangssignale der Zylinderschaltsensoren und/oder des Drucksensors andererseits ansprechende Steuerroutine für eine programmgesteuerte Ansteuerung eines Steuerorgans zur Einstellung der Durchflussmenge und -richtung der Reversierpumpe sowie eines im Hydraulikzweig der Rohrweiche angeordneten Umsteuerorgans aufweist. Der Positionsgeber der Rohrweiche ist dabei zweckmäßig als Winkelgeber ausgebildet, dessen Ausgangssignal ein Maß für die Schwenklage der Rohrweiche ist.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Steuerorgan durch eine Schrägscheibe der Reversierpumpe gebildet ist und dass die Schrägscheibe hydraulisch oder elektromechanisch betätigbar ist. Das Umsteuerorgan der Rohrweiche kann beispielsweise als elektromagne¬ tisch oder hydraulisch ansteuerbares Wegeventil ausgebildet sein.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es verfahrensmäßig möglich, dass während des Umsteuervorgangs die Schwenklage der Rohrweiche ge¬ messen wird, dass während des Fördervorgangs die Position der Kolben in den Antriebszylindern überwacht und in einem Endabschnitt eines jeden Kolbenhubs die Kolbengeschwindigkeit durch Reduzierung der von der Re- versierpumpe gelieferten Fördermenge abgebremst und der Kolben mit ge¬ ringer Geschwindigkeit auf Endanschlag gefahren wird, dass bei angeschla¬ genem Kolben die Druckzufuhr zu einem Betätigungsorgan der Rohrweiche umgesteuert und die von der Reversierpumpe in einer Erhöhungsphase ge¬ lieferte Fördermenge ohne Richtungsumkehr erhöht wird, bis die Rohrweiche eine definierte Zwischenlage auf ihrem Schwenkweg erreicht hat, dass an¬ schließend die von der Reversierpumpe gelieferte Fördermenge zurückge¬ fahren wird, bis die Rohrweiche zu einem Endanschlag gelangt, und dass sodann die Durchflussrichtung der Reversierpumpe umgekehrt und die Druckzufuhr zur Rohrweiche über ein Umsteuerorgan unterbrochen oder durch Umsteuerung beibehalten wird. - A - Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei der ab¬ schließenden Durchflussumkehr der Reversierpumpe ein mit der Rohrweiche verbundenes hydraulisches Umsteuerorgan umgesteuert oder gesperrt wird. Die Reversierpumpe kann in der Erhöhungsphase während des Umsteuer- Vorgangs kurzzeitig auf maximale Liefermenge gesteuert werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schema- tischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe in teilwei¬ se geschnittener schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2 ein Schaltschema einer rechnergestützten Steuereinrichtung für eine Einkreis-Zweizylinder-Dickstoffpumpe;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Umsteuervorgangs von Reversierpumpe und Rohrweiche am Ende eines jeden Kolben¬ hubs.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Steuerungseinrichtung ist für eine Dickstoffpumpe entsprechend Fig. 1 bestimmt, die zwei Förderzylinder 50,50' aufweist, deren stirnseitige Öffnungen 52 in einen Materialaufgabebe¬ hälter 54 münden und abwechselnd während des Druckhubs über eine Rohrweiche 56 mit einer Förderleitung 58 verbindbar sind. Die Förderzylinder 50,50' werden über hydraulische Antriebszylinder 5,5' und eine Reversier- hydropumpe 6 im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förder¬ kolben 60,60' der Förderzylinder 50,50' mit den Kolben 8,8' der Antriebszy¬ linder 5,5' über eine gemeinsame Kolbenstange 9,9' verbunden.

Die Antriebszylinder 5,5' werden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bo- denseitig über die Hydraulikleitungen 11 ,11' des Hydraulikkreislaufs mit Hilfe der Reversierpumpe 6 mit Drucköl beaufschlagt und sind an ihrem Stangen- seitigen Ende über eine Schaukelölleitung 12 hydraulisch miteinander ver¬ bunden. Die Bewegungsrichtung der Antriebskolben 8,8' und damit der ge¬ meinsamen Kolbenstangen 9,9' wird dadurch umgekehrt, dass die Durch¬ flussrichtung der Reversierpumpe 6 über eine einen Computer 14 und einen Verstellmechanismus 16 enthaltende Umsteuereinrichtung 18 umgekehrt wird. Die Reversierpumpe 6 weist zu diesem Zweck eine Schrägscheibe 62 auf, die bei der Umsteuerung durch ihre Nulllage hindurchgeschwenkt wird, so dass sich die Förderrichtung des Drucköls in den Hydraulikleitungen 11 ,11' umkehrt. Die Fördermenge der Reversierpumpe 6 kann bei vorgege- bener Drehzahl des nicht dargestellten Antriebsmotors durch den Schwenk¬ winkel der Schrägscheibe 62 variiert werden. Der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 62 kann dabei über ein Fernsteuergerät 64 mit Unterstützung des Computers 14 verstellt werden.

Die Umsteuerung der Reversierpumpe 6 und der Rohrweiche 56 erfolgt, so¬ bald die Kolben 8,8' der Antriebszylinder 5,5' ihre Endlage erreichen. Die Umsteuereinrichtung verwertet Ausgangssignale der jeweils im Abstand von den stangenseitigen und bodenseitigen Enden der beiden Antriebszylinder 5,5' angeordneten Zylinderschaltsensoren 20,22 und 20', 22', die ausgangs- seitig mit der rechnergestützten Umsteuereinrichtung 18 verbunden sind. Die Zylinderschaltsensoren sprechen auf die beim Pumpbetrieb vorbeilaufenden Antriebskolben 8,8' an und signalisieren dieses Ereignis an den Rechnerein¬ gängen 66,68. Beim Auftreten der Ausgangssignale wird in der Umsteuerein¬ richtung zeitverzögert ein Umsteuersignal ausgelöst, das die Reversierpum- pe 6 über den Verstellmechanismus 16 umsteuert. Im Zuge des Umsteuer¬ vorgangs wird außerdem eine Umsteuerung der Rohrweiche 56 über das Wegeventil 79 und die Umsteuerzylinder 72,72' ausgelöst. Im Normalbetrieb werden primär die Signale der stangenseitigen Zylinderschaltsensoren 20,20' zur Erzeugung eines Umsteuersignais verwendet. Dazu weist der Computer 14 eine Schaltroutine auf, in welcher die Ausgangssignale der stangenseiti¬ gen Zylinderschaltsensoren 20,20' unter Bildung eines Umsteuersignais für die Reversierpumpe 6 und/oder die Rohrweiche 56 ausgewertet werden. Für den Fall, dass mindestens einer der stangenseitigen Zylinderschaltsensoren 20,20' ausfällt, wird an deren Stelle mindestens einer der bodenseitigen Zy¬ linderschaltsensoren 22,22' zur Bildung des Umsteuersignais für die Schalt¬ routine aktiviert.

Die Umsteuereinrichtung 18 umfasst ferner einen Drucksensor 24, der an die Hochdruckseite 78 der Reversierpumpe 6 angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal im Rechner 14 mit Hilfe einer Drucküberwachungsroutine ausgewertet wird. Die Drucküberwachungsroutine errechnet im Verlauf eines Hubvorgangs einen mittleren Hochdruck und umfasst einen Algorithmus zur Bestimmung eines am Ende eines jeden Förderhubs auftretenden Druckan¬ stiegs und zu dessen Umsetzung in ein Umsteuersignal für die Reversier¬ pumpe 6 und/oder die Rohrweiche 56. Dieses Umsteuersignal wird bevor¬ zugt bei einem Ausfall der Zylinderschaltsensoren 20,20', 22, 22' zur Umsteu- erung verwendet.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Rohrweiche 56 ei¬ nen auf ihre Schwenklage ansprechenden Positionsgeber 80 aufweist, und dass die rechnergestützte Umsteuereinrichtung 18 eine auf die Ausgangs- Signale des Positionsgebers 80 sowie auf die Ausgangssignale der Zylinder¬ schaltsensoren 20, 20', 22, 22' und/oder des Drucksensors 24 ansprechende Steuerroutine für eine programmgesteuerte Ansteuerung der Schrägscheibe 62 der Reversierpumpe 6 sowie des im Hydraulikzweig 82 der Rohrweiche56 angeordneten Umsteuerorgans 79 aufweist. Bei dem gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel ist der Positionsgeber 80 als Winkelgeber ausgebildet, wäh¬ rend das Umsteuerorgan 79 als elektromagnetisch ansteuerbares Wegeven¬ til ausgebildet ist.

Mit diesen Maßnahmen kann die Rohrweiche 56 in Abhängigkeit von ihrer Winkelstellung mit Hydrauliköl beaufschlagt werden, so dass eine rasche, aber dennoch gedämpft ablaufende Umsteuerbewegung stattfindet. Im Folgenden wird anhand des Diagramms nach Fig. 3 der Umsteuervor¬ gang der Rohrweiche näher erläutert. Aufgetragen sind in Abhängigkeit von der Zeit im oberen Diagramm die Schaltstellung 79' des Umsteuerventils 79, im mittleren Diagramm die Winkelstellung 80' des Winkelgebers 80 und im unteren Diagramm die über die Winkelstellung 62' der Schrägscheibe 62 der Reversierpumpe 6. Weiter sind angedeutet die Punkte an denen die stange- seitigen Zylinderschaltsensoren 20 und 20' durch den vorbeilaufenden Kol¬ ben 8, 8' ansprechen und ein Umsteuersignal abgeben. Nach Auftreten des Umsteuersignais an den Zylinderschaltsensoren wird zunächst je nach För- derleistung bzw. Hubdauer eine Verzögerungsstrecke x abgewartet, bis die Schrägscheibe 62 der Reversierpumpe 18 angesteuert wird. Die Verzöge¬ rung ergibt eine Rampe R in der Fördermenge, die zu einer Abbremsung des Kolbens 8,8' führt. Am Ende der Bremsrampe steht der Kolben am Zylinder¬ boden. Von da an schwenkt die Schrägscheibe 62 in einer Pushover-Phase P nochmals voll aus, so dass in der bisherigen Vorschubrichtung ein Druck aufgebaut wird, der die Rohrweiche 56 von ihrer Ausgangsposition A aus in Bewegung setzt. Nachdem die Rohrweiche eine vorgegebene Zwischenposi¬ tion Z überschreitet, die durch den Positionsgeber 80 signalisiert wird, wird die Schrägscheibe 62 wieder zurückgeschwenkt. Die Zufuhr zu den ZyMn- dem 72 bzw. 72' der Rohrweiche wird schließlich gestoppt, wenn die Endpo¬ sition E der Rohrweiche erreicht ist. In diesem Fall fährt das Wegeventil 79 auf seine neutrale Zwischenposition. Schließlich wird die Schrägscheibe vollständig durchgeschwenkt, so dass der Rückhub stattfinden kann.

Das beschriebene Verfahren ist besonders für Einkreis-Zweizylinder- Dickstoffpumpen von Vorteil, bei denen die pumpenseitige Hydraulikan¬ schlüsse der Antriebszylinder und die Umsteuerzylinder der Rohrweiche in parallel geschalteten Zweigen eines von der Reversierpumpe gespeisten Hydraulikkreises angeordnet sind.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Zweizylinder- Dickstoffpumpe, deren Förderkolben mittels einer hydraulischen Reversier- pumpe 6 und über diese angesteuerter hydraulischer Antriebszylinder im Gegentakt betätigt werden. Die Förderzylinder 50,50' werden bei jedem Druckhub über eine Rohrweiche 56 mit einer Förderleitung 58 verbunden. Bei Beendigung eines jeden Förderhubs wird ein Umsteuervorgang der Re- versierpumpe 6 und der Rohrweiche 56 ausgelöst. Um einen zuverlässigen Betrieb auch in Einkreis-Zweizylinder-Dickstoffpumpen zu erzielen, wird ge¬ mäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Rohrweiche einen auf ihre Schwenklage ansprechende Positionsgeber aufweist. Ferner sind mindes- tens zwei im Abstand voneinander an den Arbeitszylindern angeordnete, auf die vorbeilaufenden Kolben der Antriebszylinder ansprechende Zylinder¬ schaltsensoren und/oder ein auf den Druckverlauf am Hochdruckausgang der Reversierpumpe ansprechender Drucksensor vorgesehen. Die rechner¬ gestützte Umsteuereinrichtung weist eine auf Ausgangssignale des Positi- onsgebers einerseits und auf Ausgangssignale der Zylinderschaltsensoren und/oder des Drucksensors andererseits ansprechende Steuerroutine auf, die für eine programmgesteuerte Ansteuerung eines Steuerorgans zur Ein¬ stellung der Durchflussmenge und -richtung der Reversierpumpe sowie ei¬ nes im Hydraulikzweig der Rohrweiche angeordneten Umsteuerorgans auf- weist.