Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit zwei über stirnseitige Öffnungen in einen Materialaufgabebehälter mündenden, mittels mindestens einer hydrauli¬ schen Reversierpumpe und über diese angesteuerter hydraulischer An- triebszylinder im Gegentakt betätigbaren Förderzylindern, mit einer innerhalb des Materialaufgabebehälters angeordneten, eintrittsseitig abwechselnd an die Öffnungen der Förderzylinder anschließbaren und die jeweils andere Öffnung freigebenden und austrittsseitig mit einer Förderleitung verbunde¬ nen, hydraulisch betätigbaren Rohrweiche, wobei jeweils bei Beendigung eines Förderhubs ein Umsteuervorgang der Rohrweiche ausgelöst wird, wo¬ bei ferner die Antriebszylinder an ihrem einen Ende unter Bildung eines ge¬ schlossenen Hydraulikkreises mit je einem Anschluß der Reversierpumpe und an ihrem anderen Ende über eine Schaukelölleitung miteinander hyd¬ raulisch verbunden sind und wobei zur Umsteuerung der Rohrweiche Druck- öl aus den von der Reversierpumpe zu den Antriebszylindern führenden Hydraulikleitungen abgezweigt wird.

Es ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe dieser Art bekannt (DE-A 195 42 258), 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. In der Praxis werden die Endlagensignale üblicherweise über die beiden stangen- seitigen Zylinderschaltsensoren ausgelöst. Es kommt aber immer wieder vor, dass die Zylinderschaltsensoren ausfallen. In einem solchen Fall mußte bis¬ her auf Handbetrieb umgeschaltet oder die Maschine abgeschaltet werden. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung und ein Verfahren zu entwickeln, womit auch ohne die heute üblichen Zylinderschaltsensoren ein zuverlässiger Pumpen betrieb mit kontinuierli¬ chem Betonfluß gewährleistet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 , 6, 11 und 14 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht vor allem von der Erkenntnis aus, dass bei Einbeziehung einer Rechnersteuerung zusätzl iche Betriebsdaten aus dem Hydraulikkreis zur Ansteuerung der Reversierp>umpe und der Rohrwei¬ che ausgewertet werden können.

Eine erste Lösungsvariante der Erfindung sieht vor., dass die Umsteuerein- richtung eine computergestützte Anordnung zur Bestimmung der voraus¬ sichtlichen Hubdauer und zu deren Registrierung in einem Datenspeicher sowie zur Zeitüberwachung während eines jeden Ko Ibenhubs und zur Auslö- sung einer Rohrweichenumsteuerung und Durchflussumkehr der Reversier- pumpe nach Maßgabe einer definierten, im Vergleich zur voraussichtlichen Hubdauer verstrichenen Hubzeit aufweist. Bevorzu gt weist dabei die Um- steuereinrichtung eine Zeitüberwachungsroutine auf, die einen Algorithmus zur Bestimmung eines Vergleichswerts aus Hubzeit und voraussichtlicher Hubdauer und zu deren Umsetzung bei Überschreiten eines vorgegebenen Werts in ein Umsteuersignal für die Rohrweiche und7oder die Reversierpum- pe aufweist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass die Umsteuereinrichtung eine Eingaberoutine zur Abspeicherung der bei einem Einmessen der Betonpumpe bei mindestesns einer definierten För- dermenge gemessenen Hubdauer aufweist. Da die Fördermenge bei compu¬ terunterstützten Betonpumpen beispielsweise über ein Femsteuergerät vari¬ iert werden kann, ist es von besonderem Vorteil, w&nn die Umsteuereinrich- tung eine Rechenroutine zur Umrechnung der registrierten Hubdauer in Ab¬ hängigkeit von der an einem Fernsteuergerät eingestellten Fördermenge aufweist.

Gemäß einer bevorzugten oder alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sensor zur Überwachung des Hydraulikdrucks auf der Hochdruckseite der Reversierpumpe vorgesehen, dessen Ausgangssignal mit einer Druck¬ überwachungsroutine der Umsteuereinrichtung zur Auslösung einer Rohr¬ weichenumsteuerung und Durchflussumkehr der Reversierpumpe auswert- bar ist. Zu diesem Zweck kann während eines jeden Druckhubs ein mittlerer Pumpendruck ermittelt und abgespeichert werden. Die Drucküberwachungs¬ routine weist dann einen Algorithmus zur Bestimmung eines am Ende eines jeden Druckhubs im betreffenden Antriebszylinder gegenüber dem mittleren Druckwert auftretenden Druckanstieg und zu dessen Umsetzung in ein Um- Steuersignal für die Rohrweiche und/oder die Reversierpumpe auf.

Wenn im Abstand von den Stangen- und bodenseitigen Enden der Antriebs¬ zylinder je ein auf einen vorbeilaufenden Kolben ansprechender Zylinder¬ schaltsensor angeordnet ist, kann die Umsteuereinrichtung außerdem eine auf die Ausgangssignale ausgewählter Zylinderschaltsensoren ansprechen¬ de Wegüberwachungsroutine zur Auslösung der Rohrweichenumsteuerung und/oder Durchflussumkehr der Reversierpumpe aufweisen. Die Umsteuer¬ einrichtung kann in diesem Fall zusätzlich eine Messroutine zur Hubdauer¬ bestimmung aus den Ausgangssignalen der Zylinderschaltsensoren und zu deren Registrierung aufweisen. Die auf diese Weise in einem Datenspeicher registrierte Hubdauer kann im Notfall zur Zeitsteuerung der Durchflussum¬ kehr eingesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die auf ausge- wählte Zylinderschaltsensoren ansprechende Wegüberwachungsroutine, die auf die Druckmesswerte ansprechende Drucküberwachungsroutine und die auf die Hubzeit ansprechende Zeitüberwachungsroutine eine vorzugsweise hierarchisch strukturierte, redundante Programmfolge zur Umsteuerung der Rohrweiche und/oder der Reversierpumpe bilden.

Die erfindungsgemäße Steuerung schaltet im Normalbetrieb die Reversier- pumpe beim Erreichen der bodenseitigen Zylinderschalter um und sorgt so¬ mit für einen kontinuierlichen Betonfluß. Gleichzeitig wird während des Be¬ triebs die jeweilige Hubdauer errechnet und der mittlere Hochdruck am Druckausgang der Reversierpumpe ermittelt und in Datenspeichern abge¬ legt.

Für den Fall, dass mindestens einer der stangenseitigen Zylinderschaltsen¬ soren ausfällt, kann die Steuerung für den Weiterbetrieb der Pumpe automa¬ tisch auf mindestens einen der bodenseitigen Zylinderschaltsensoren umge¬ schaltet werden. Die stangenseitigen Zylinderschaltsensoren sind zwar prio- risiert. Beim Betrieb werden jedoch die Stangen- und die bodenseitigen Zy¬ linderschaltsensoren überwacht und können unabhängig voneinander für die vorgenannten Messvorgänge aktiviert werden.

Für den Fall, dass drei oder alle vier Zylinderschaltsensoren ausfallen, kann mit den zusätzlichen erfindungsgemäßen Maßnahmen die Hubzeit seit dem letzten Umschaltvorgang überwacht und mit der registrierten Hubdauer ver¬ glichen werden. Die voraussichtliche Hubdauer kann in Abhängigkeit von der Fördermenge, der Drehzahl oder der Viskosität des Förderguts berechnet werden. Ist die Hubzeit annähernd abgelaufen, so wird der Hochdruck am Pumpenausgang mit dem mittleren abgespeicherten Hochdruck des aktuel¬ len Hubes verglichen. Bei einem Anstieg des Druckes über eine vorgegebe¬ ne Schwelle kann in diesem Fall eine Zwangsumsteuerung veranlasst wer¬ den.

Sofern die gemessene Hubzeit die registrierte Hubdauer übersteigt und bis dahin kein Druckanstieg festgestellt wird, kann eine Zwangsumsteuerung allein aufgrund der Zeitmessung erfolgen. Damit ist sichergestellt, dass auch bei einem Ausfall des Drucksensors ein automatischer Weiterbetrieb der Be¬ tonpumpe gewährleistet ist.

Zur Vereinfachung der Pumpensteuerung können die vorstehend beschrie- benen Maßnahmen auch einzeln zur Umsteuerung der Rohrweiche und der Reversierpumpe eingesetzt 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 Antriebshydraulik für eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer redundanten Programmfolge für die Pumpensteuerung.

Die in Fig. 2 dargestellte Steuerungsanordnung ist für eine Dickstoffpumpe entsprechend Fig. 1 bestimmt, die zwei Förderzylinder 50, 50' aufweist, de¬ ren stirnseitige Öffnungen 52 in einen Materialaufgabebehälter 54 münden und abwechselnd während des Druckhubs über eine Rohrweiche 56 mit ei¬ ner Förderleitung 58 verbindbar sind. Die Förderzylinder 50, 50' werden über hydraulische Antriebszylinder 5, 5' und eine Reversierhydropumpe 6 im Ge¬ gentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förderkolben 60, 60' der Förderzylinder 50, 50' mit den Kolben 8, 8' der Antriebszylinder 5, 5' über eine gemeinsame Kolbenstange 9, 9' verbunden.

Die Antriebszylinder 5, 5' werden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bodenseitig über die Hydraulikleitungen 11 , 11' des Hydraulikkreislaufs mit Hilfe der Reversierpumpe 6 mit Drucköl beaufschlagt und sind an ihrem stangenseitigen Ende über eine Schaukelölleitung 12 hydraulisch miteinan¬ der verbunden. Die Bewegungsrichtung der Antriebskolben 8, 8', und damit der gemeinsamen Kolbenstangen 9, 9', wird dadurch umgekehrt, dass die Durchflussrichtung der Reversierpumpe 6 über eine einen Computer 14 und einen Verstellmechanismus 16 enthaltende Umsteuereinrichtung 18 umge¬ kehrt wird. Die Reversierpumpe 6 weist zu diesem Zweck eine Schrägschei¬ be 62 auf, die bei der Umsteuerung durch ihre Nullage 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 18 weist zu diesem Zweck mehrere redundante Steuer¬ routinen auf, die unter Bildung einer hierarchisch strukturierten Programm¬ folge miteinander verknüpft sind (vgl. Fig. 3).

Die Umsteuereinrichtung verwertet Ausgangssignale der jeweils im Abstand von den stangenseitigen und bodenseitigen Enden der beiden Antriebszylin¬ der 5, 5' angeordneten Zylinderschaltsensoren 20, 22 und 20', 22', die aus- gangsseitig mit der rechnergestützen Umsteuereinrichtung 18 verbunden sind. Die Zylinderschaltsensoren sprechen auf die beim Pumpbetrieb vorbei¬ laufenden Antriebskolben 8, 8' an und signalisieren dieses Ereignis an den Rechnereingang 66, 68. Beim Auftreten der Ausgangssignale wird in der Umsteuereinrichtung ein Umsteuersignal 76 ausgelöst, das die Reversier¬ pumpe 6 über den Verstellmechanismus 16 umsteuert. Im Zuge des Um- steuervorgangs wird außerdem eine Umsteuerung der Rohrweiche 56 über das Wegeventil und die Plungerzylinder 72, 72' ausgelöst. Im Normalbetrieb werden primär die Signale der stangenseitigen Zylinderschaltsensoren 20, 20' zur Erzeugung eines Umsteuersignais 76 verwendet. Dazu weist der Computer 14 eine Wegüberwachungsroutine 40 auf, in welcher d ie Aus¬ gangssignale der stangenseitigen Zylinderschaltsensoren 20, 20' unter Bil¬ dung eines Umsteuersignais 76 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 den bodenseitigen Zylinderschaltsensoren 22, 22' zur Bil¬ dung des Umsteuersignais 76 über die Überwachungsroutine 40 aktiv iert.

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 80 ausgewertet wird. Die Drucküberwachungsroutine 80 errechnet im Verlauf eines Hubvorgangs einen mittleren Hochdruck und umfaßt einen Algo rithmus zur Bestimmung eines am Ende eines jeden Förderhubs auftretenden Druckanstiegs und zu dessen Umsetzung in ein Umsteuersignal 76' für die Reversierpumpe 6 und/oder die Rohrweiche 56. Dieses Umsteuersignal wird bevorzugt bei einem Ausfall der Zylinderschaltsensoren 20, 20'; 22, 22' zur Umsteuerung verwendet.

Weiter kann bei der Einmessung der Betonpumpe eine von der Ford ermen- ge und der Antriebsdrehzahl der Reversierpumpe 6 abhängige Hiibdauer bestimmt und in einem Datenspeicher des Rechners 14 abgelegt werden. Auch während des Pumpbetriebs läßt sich die Hubdauer über die stangen- seitigen und bodenseitigen Zylinderschaltsensoren 20, 20'; 22, 22' in .Abhän¬ gigkeit von der eingestellten Fördermenge und der Motordrehzahl messen und registrieren. Wenn dazu nach jedem Umschaltvorgang die Hubzeit ü- berwacht und mit der registrierten Hubdauer verglichen wird, kann riieraus über eine Zeitüberwachungsroutine 82 des Rechners 14 ein Umsteuersignal 76" für die Reversierpumpe 6 und/oder die Rohrweiche 56 abgeleitet wer¬ den. Die Vergleichsroutine 82 weist dabei zweckmäßig einen Algorithmus auf, der auch eine Umrechnung der gespeicherten Hubdauer bei der Verstel- lung der Fördermenge und/oder der Motordrehzahl ermöglicht. Mit dem hier¬ aus abgeleiteten Umsteuersignal 76" wird sichergestellt, dass auch bei Aus¬ fall der Zylinderschaltsensoren 20, 20'; 22, 22' und des Drucksensors 24 o- der bei NichtVorhandensein dieser Sensoren eine automatische Umsteue- rung der Reversierpumpe 6 und der Rohrweiche 56 ausgelöst werden kann.

In der beschriebenen Umsteuereinrichtung sind die auf ausgewählte Zylin¬ derschaltsensoren 20, 20'; 22, 22' ansprechende Überwachungsroutine 40, die auf den Drucksensor 24 ansprechende Drucküberwachungsroutine 80 und die auf die Hubzeit ansprechende Zeitüberwachungsroutine 82 in dieser Reihenfolge zu einer redundanten, prioritätsstrukturierten Programmfolge (Fig. 3) miteinander verknüpft. Die Auslösung des Umsteuervorgangs erfolgt über eine der drei Routinen der Programmfolge. Außerdem wird in dem Pro¬ grammblock 84 nach jedem Umsteuervorgang die Hubzeit überwacht und gegebenenfalls eine neue Hubdauer abgespeichert.

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 in den Förderzylindern 50, 50' wird ein Umsteuervorgang der Rohrweiche 56 und der Reversierpumpe 6 ausge- löst. Um einen zuverlässigen Betrieb auch bei Ausfall von Schalt- oder Drucksensoren zu gewährleisten, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass beim Einmessen der Betonpumpe und/oder während des Pumpbe¬ triebs die Hubdauer der Kolben in den Antriebszylindern gemessen und re¬ gistriert wird, und dass während eines jeden Förderhubs die Hubzeit über- wacht und mit der registrierten Hubdauer verglichen wird, und dass die Re¬ versierpumpe 6 jeweils unter Durchflussumkehr durchgeschwenkt und/oder die Rohrweiche umgesteuert wird, wenn die Hubzeit die registrierte Hubdau- er um ein vorgegebenes Maß übersteigt. Zusätzlich können die Ausgangs¬ signale eines mit der Reversierpumpe verbundenen Drucksensors oder an den Arbeitszylindern angeordneter Zylinderschaltsensoren 20, 20' zur Auslö¬ sung eines Umsteuervorgangs ausgewertet werden.