Di ckstoff entils

Die Erfindung betri f ft ein Dickstof fventil und ein Verfahren zum Betätigen eines Dickstof fventils . Das Dickstof fventil umfasst ein Ventilglied, das in einen ersten Schalt zustand, einen zweiten Schalt zustand und einen dritten Schalt zustand geschaltet werden kann .

Das Betätigen eines solchen Dickstof fventils ist deswegen nicht ganz einfach, weil einerseits zum Betätigen des Dickstof fventils hohe Kräfte aufgewendet werden müssen, während andererseits nur eine kurze Zeitspanne von deutlich weniger als 1 Sekunde für den Schaltvorgang zur Verfügung steht . Eine der beiden Bedingungen einzuhalten, also entweder hohe Schaltkräfte oder eine kurze Schaltzeit , ist mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren möglich . Die Kombination aus beiden Bedingungen zu verwirklichen, hat sich als nicht ganz einfach herausgestellt . Im Unterschied zu einem Dickstof fventil mit lediglich zwei Stellungen ist es nämlich nicht möglich, die Endlagen eines Steuerzylinders als Anschläge zu verwenden .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Dickstof fventil und ein Verfahren vorzustellen, so dass das Dickstof fventil schnell und zuverlässig zwischen mehreren Schalt zuständen umgeschaltet werden kann . Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche . Vorteilhafte Aus führungs formen sind in den Unteransprüchen angegeben .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ventilglied zwischen einem ersten Schalt zustand und einem zweiten Schaltzustand umgeschaltet , indem einem Steuerzylinder ein erstes Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird . Das Ventilglied wird zwischen dem zweiten Schalt zustand und einem dritten Schalt zustand umgeschaltet , indem einem Steuerzylinder ein zweites Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird . Dem Steuerzylinder wird das erste Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt , indem ein Dosierkolben eines Dosierzylinders von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verfahren wird . Dem Steuerzylinder wird das zweite Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt , indem ein Dosierkolben eines Dosierzylinders von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verfahren wird . Das zweite Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann sich von dem ersten Volumen an Hydraulikflüssigkeit unterscheiden . Von der Erfindung umfasst sind auch Aus führungs formen, bei denen das Ventilglied zwischen mehr als drei Schalt zuständen umgeschaltet wird .

Zum Auslösen eines Schaltvorgangs wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich ein einzelnes Stellglied eines Dosierzylinders betätigt , um die Bewegung eines Dosierkolbens in dem Dosierzylinder in Gang zu setzen . Anschließend wird das gesamte Volumen an Hydraulikflüssigkeit , das der Dosierzylinder mit einer Bewegung zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung bereitstellt , dem Steuerzylinder zugeführt , um das Ventilglied in den nächsten Schalt zustand zu bringen . Indem der Dosierzylinder eine definierte Menge an Hydraulikflüssigkeit bereitstellt , ergibt sich unmittelbar ein definierter Zustand des Steuerzylinders . Es ist keine Rückkoppelung erforderlich, bei der der Zustand des Steuerzylinders gemessen wird, um in Abhängigkeit vom Ergebnis der Messung den Dosierzylinder anzusteuern . Ebenso ist es nicht erforderlich, den Zustand des Dosierzylinders zu überwachen oder ein zweites Stellglied des Dosierzylinders zu betätigen, um das Ende des Schaltvorgangs herbei zuführen . Das Dickstof fventil kann zwei Durchlassöf fnungen aufweisen, mit denen das Ventilglied zusammenwirkt . Wenn das Ventilglied eine Durchlassöf fnung öf fnet , kann Dickstof f hindurchtreten . Im geschlossenen Zustand einer Durchlassöf fnung kann kein Dickstof f hindurchtreten . Es kann einen Zwischenzustand geben, in dem die Durchlassöf fnung teilweise geöf fnet ist , so dass ein verglichen mit dem geöf fneten Zustand vermindertes Volumen an Dickstof f hindurchtreten kann . Das Dickstof fventil kann so ausgelegt sein, dass es drei Schalt zustande aufweist , wobei in einem ersten Schalt zustand nur die erste Durchlassöf fnung geöf fnet ist und wobei in einem weiteren Schalt zustand nur die zweite Durchlassöf fnung geöf fnet ist . Das Dickstof fventil kann so eingerichtet sein, dass vom ersten Schalt zustand in den zweiten Schalt zustand, vom zweiten in den dritten, vom dritten in den zweiten und vom zweiten in den ersten Schalt zustand geschaltet wird . Diese Schaltfolge kann zyklisch wiederholt werden .

Wenn das Dickstof fventil Schaltvorgänge umfasst , bei denen das Ventilglied in entgegengesetzten Richtungen bewegt wird, so kann für j ede der Bewegungsrichtungen ein separater Steuerzy- linder vorgesehen sein . Möglich ist auch ein einzelner Steuerzylinder, der beide Bewegungsrichtungen ansteuert .

Bei einem Schaltvorgang im Sinne der Erfindung wird eine definiertes Volumen an Hydraulikflüssigkeit von einem Dosierzylinder zu einem Steuerzylinder gefördert . Das Volumen an Hydraulikflüssigkeit ist so bemessen, dass ein in dem Steuerzylinder angeordneter Steuerkolben so angetrieben wird, dass der Steuerkolben das Ventilglied von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bewegt . Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass das Ventilglied zum Beginn und zum Ende eines Schaltvorgangs j eweils zum Stillstand gebracht wird . Möglich ist auch ein direkter Übergang zwischen einem ersten Schaltvorgang und einem unmittelbar darauf folgenden zweiten Schaltvorgang, so dass das Ventilglied mit dem Ende des ersten Schaltvorgangs abgebremst wird, ohne zum vollständigen Stillstand gebracht zu werden, und dass das Ventilglied mit dem Beginn des nächsten Schaltvorgangs wieder beschleunigt wird .

Eine Endstellung des Dosierkolbens ist durch die Konfiguration des Dosierzylinders festgelegt . Die Endstellung ergibt sich mit anderen Worten nicht daraus , dass ein Stellglied des Dosierzylinders zu einem bestimmten Zeitpunkt betätigt wird, um den Fluss an Hydraulikflüssigkeit zu unterbrechen . Eine Endstellung kann beispielsweise dadurch definiert sein, dass der Kolben mechanisch an einem Element des Dosierzylinders anstößt . Denkbar wäre auch, dass mit dem Erreichen der Endstellung ein Volumen an Hydraulikflüssigkeit eingeschlossen wird und der Dosierkolben auf diese Weise zum Halt gebracht wird . Die Endstellungen des Dosierzylinders können fest vorgegeben sein . Möglich ist auch, dass ein oder mehrere Endstellungen verändert werden können, wobei der Eingri f f zum Verändern einer Endstellung mit einem zeitlichen Abstand zum Ende eines Schaltvorgangs erfolgt .

Es ist möglich, j edem der Schaltvorgänge des Ventilglieds einen eigenen Dosierzylinder zuzuordnen . Im obigen Beispiel mit drei Schalt zuständen und vier Schaltvorgängen zwischen den Schalt zuständen gibt es dann vier Dosierzylinder , wobei das Volumen j edes Dosierzylinders genau einem der Schaltvorgänge entspricht . Das mit den Dosierzylindern zur Verfügung gestellte Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann sich unterscheiden . Wenn das erfindungsgemäße Dickstof fventil mehrere Dosierzylinder umfasst , können diese als voneinander separate Einheiten ausgebildet sein . Möglich ist auch die Verwendung eines Hydraulikblocks , in dem mehrere Dosierzylinder ausgebildet sind . Es kann ein einzelner Dosierzylinder vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist , verschiedene Schaltvorgänge des Dickstof fventils anzutreiben . Das für die beiden Schaltvorgänge erforderliche Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann übereinstimmen . Zwischen den beiden mit diesem Dosierzylinder angetriebenen Schaltvorgängen kann ein weiterer Schaltvorgang liegen, der mit einem anderen Dosierzylinder angetrieben wird .

Ein Dosierzylinder im Sinne der Erfindung kann so gestaltet sein, dass nur eine Bewegungsrichtung des Kolbens genutzt wird, um den Steuerzylinder anzutreiben, und dass der Kolben vor dem nächsten Schaltvorgang in die Ausgangsposition zurückgestellt wird . Möglich ist auch, den Dosierzylinder so zu gestalten, dass beide Bewegungsrichtungen des Kolbens zum Ansteuern des Steuerzylinders genutzt werden . Dabei kann das geförderte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bei den beiden Bewegungsrichtungen unterschiedlich sein, wie es beispielsweise bei einem Di f f erenzial zylinder der Fall ist .

Im einfachsten Fall ist der Dosierzylinder so eingerichtet , dass mit einer Bewegung zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung genau ein bestimmtes Volumen an Hydraulikflüssigkeit bereitgestellt wird . Alternativ kann der Dosierzylinder dazu ausgelegt sein, ein erstes Volumen an Hydraulikflüssigkeit und ein davon verschiedenes zweites Volumen an Hydraulikflüssigkeit bereitzustellen . Der Dosierzylinder kann einen ersten Dosierkolben und einen zweiten Dosierkolben aufweisen . Der erste Dosierkolben und der zweite Dosierkolben können über eine Kolbenstange miteinander verbunden sein . Bei j edem Hub des Dosierzylinders können sowohl der erste Dosierkolben als auch der zweite Dosierkolben ein definiertes Volumen an Hydraulikflüssigkeit verdrängen . Der Dosierzylinder kann so eingerichtet sein, die zur Verfügung gestellten Mengen an Hydraulikflüssigkeit sich nicht in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Kolben unterscheiden, so dass mit anderen Worten unabhängig von der Bewegungsrichtung mit j edem Hub sowohl das erste Volumen als auch das zweite Volumen bereitgestellt werden . Durch die Verwendung eines solchen Dosierzylinders kann j e nach Schaltvorgang der Steuerzylinder mit unterschiedlichen Mengen an Hydraulikflüssigkeit angesteuert werden .

In einer Aus führungs form haben die beiden Dosierkolben des Dosierzylinders einen übereinstimmenden Querschnitt . Der Unterschied zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen kann sich daraus ergeben, dass die Kolbenstange in nur einer der beiden Dosierkammern angeordnet ist . Welcher der beiden Dosierkolben das größere Volumen fördert , kann von der Bewegungsrichtung der Kolben abhängen .

Alternativ ist auch denkbar, dass ein Dosierzylinder eine Mehrzahl von Dosierkolben umfasst , wobei der Querschnitt der Dosierkolben voneinander abweicht . Insbesondere kann der Dosierzylinder drei Dosierkolben aufweisen, von denen zwei den gleichen Querschnitt haben und der dritte einen davon abweichenden Querschnitt hat . Auch mit einem solchen Dosierzylinder können bei j edem Hub zwei verschiedene Mengen an Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden .

Dosierzylinder dieser Art können verwendet werden, um zwei verschiedene Schaltvorgänge des Ventilglieds anzusteuern . Für den ersten Schaltvorgang kann dem Steuerzylinder das erste Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden, für den zweiten Schaltvorgang kann dem Steuerzylinder das zweite Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden . Möglich ist auch, einen solchen Dosierzylinder zu verwenden, um drei verschiedene Schaltvorgänge des Ventilglieds anzusteuern . Zusätzlich zu den beiden genannten Schaltvorgängen kann ein dritter Schaltvorgang angesteuert werden, indem dem Steuerzylinder die Summe aus dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen zugeführt wird .

Wenn der Dosierkolben eines Dosierzylinders sich während eines Schaltvorgangs von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung bewegt , wird der Steuerkolben des Steuerzylinders zunächst beschleunigt und dann wieder abgebremst . Beim Abbremsen des Steuerkolbens entsteht ein Unterdrück in der Hydraulikflüssigkeit im Steuerzylinder . Wenn die Hydraulikflüssigkeit dem Unterdrück standhält , wird der Stell zylinder allein auf diese Weise ausreichend abgebremst . Zusätzliche Maßnahmen zum Abbremsen des Steuerzylinders sind dann nicht erforderlich .

Wird der auf die Hydraulikflüssigkeit wirkende Unterdrück zu groß , kann es zu Kavitation kommen, so dass sich Gasblasen in der Hydraulikflüssigkeit bilden . Dies kann zur Folge haben, dass der Stell zylinder nicht exakt in der gewünschten Position abgebremst wird . Um dies zu verhindern, kann das Dickstof fventil so eingerichtet sein, dass der Steuerzylinder beim Annähern an eine Schaltposition ergänzend zu dem Unterdrück zwischen Steuerkolben und dem Dosierzylinder aktiv gebremst wird .

Die Bewegung, mit der das Ventilglied zwischen den verschiedenen Schalt zuständen umgeschaltet wird, kann eine Schwenkbewegung sein . Der Schwenkwinkel für den Übergang zwischen einem ersten Schalt zustand und einem zweiten Schalt zustand kann zwischen 10 ° und 30 ° , vorzugsweise zwischen 15 ° und 25 ° liegen .

Das für einen Schaltvorgang auf zuwendende Drehmoment kann größer sein als 1 kNm, vorzugsweise größer sein als 5 kNm, weiter vorzugsweise größer sein als 10 kNm . In einer Aus führungs form liegt das auf zuwendende Drehmoment zwischen 18 kNm und 35 kNm . Auch höhere Werte bis beispielsweise 100 kNm sind möglich . Die Schaltzeit, innerhalb derer ein Schaltvorgang durchgeführt wird, kann kürzer sein als 1 Sekunde, vorzugsweise kürzer sein als 0,5 Sekunden, weiter vorzugsweise kürzer sein als 0,3 Sekunden. Dies kann für alle oder für einen Teil der Schaltvorgänge des Dickstoffventils gelten. In einer Aus führungs form liegt die Schaltzeit zwischen 0,1 und 0,3 Sekunden. Die Zeitspanne zwischen dem Ende eines Schaltvorgangs und dem Beginn des sich daran anschließenden Schaltvorgangs kann kürzer sein als 1 Sekunde. Diese Werte können jeweils für einen Teil der Schaltvorgänge eines Dickstoffsventils oder für alle Schaltvorgänge eines Dickstoffventils gelten.

Das erfindungsgemäße Dickstoffventil kann verwendet werden, um den Fluss von Dickstoff in einer Dickstoffpumpe zu steuern, bei der der Dickstoff mit zwei Förderzylindern im Wechsel gefördert wird. Ein Arbeitstakt der Dickstoffpumpe kann einen ersten Abschnitt umfassen, in dem der erste Förderzylinder mit einer Vorwärts-Bewegung Dickstoff durch eine geöffnete erste Durchlassöffnung des Dickstoffventils fördert, während der zweite Förderzylinder mit einer Rückwärts-Bewegung Dickstoff aus einem Vorrat ansaugt. In einem zweiten Abschnitt des Arbeitstakts kann der erste Förderzylinder weiterhin mit einer Vorwärts-Bewegung Dickstoff durch die geöffnete erste Durchlassöffnung fördern, während die zweite Durchlassöffnung geschlossen ist, so dass der Dickstoff in dem zweiten Förderzylinder verdichtet werden kann. In einer dritten Phase des Arbeitstakts können die erste Durchlassöffnung und die zweite Durchlassöffnung geöffnet sein, so dass der erste Förderzylinder und der zweite Förderzylinder parallel Dickstoff in das Dickstoffventil fördern können. In einer vierten Phase des Arbeitstakts fördert der zweite Förderzylinder mit einer Vorwärts-Bewegung Dickstoff durch die geöffnete zweite Durchlassöffnung des Dickstoffventils, während die erste Durchlassöf f- nung freigegeben ist, so dass der erste Förderzylinder mit einer Rückwärts-Bewegung Dickstoff aus dem Vorrat ansaugen kann. Der Arbeitstakt setzt sich fort, indem in einer fünften Phase der Dickstoff in dem zweiten Förderzylinder verdichtet wird, und indem in einer sechsten Phase der erste Förderzylinder und der zweite Förderzylinder parallel Dickstoff durch die erste Durchlassöffnung und die zweite Durchlassöffnung fördern. Anschließend beginnt der Arbeitstakt erneut.

In einer Ausführungsform, die insbesondere für eine solche Dickstoffpumpe geeignet ist, hat das Ventilglied fünf Schaltzustände. Im ersten Schalt zustand ist die erste Durchlassöffnung geöffnet und die zweite Durchlassöffnung zum Dickstoffvorrat hin freigegeben. Im zweiten Schalt zustand ist die erste Durchlassöffnung geöffnet und die zweite Durchlassöffnung geschlossen. Im dritten Schalt zustand sind die erste Durchlassöffnung und die zweite Durchlassöffnung beide geöffnet. Im vierten Schalt zustand ist die zweite Durchlassöffnung geöffnet und die erste Durchlassöffnung zum Dickstoffvorrat hin freigegeben. Im fünften Schalt zustand ist die zweite Durchlassöffnung geöffnet und die erste Durchlassöffnung geschlossen.

Das Dickstoffventil kann so gestaltet sein, dass das zum Umschalten vom ersten Schalt zustand in den zweiten Schalt zustand erforderliche Volumen an Hydraulikflüssigkeit identisch ist mit dem Volumen an Hydraulikflüssigkeit zum Umschalten vom vierten Schalt zustand in den fünften Schalt zustand . Das Dickstoffventil kann einen Dosierzylinder umfassen, mit dem sowohl der Übergang vom ersten Schalt zustand in den zweiten Schaltzustand als auch der Übergang vom vierten Schalt zustand in den fünften Schalt zustand angetrieben werden. Das Dickstof fventil kann so gestaltet sein, dass das zum Umschalten vom zweiten Schalt zustand in den dritten Schaltzustand erforderliche Volumen an Hydraulikflüssigkeit identisch ist mit dem Volumen an Hydraulikflüssigkeit zum Umschalten vom fünften Schalt zustand in den dritten Schalt zustand . Das Dickstof fventil kann einen Dosierzylinder umfassen, mit dem sowohl der Übergang vom zweiten Schalt zustand in den dritten Schaltzustand als auch der Übergang vom fünften Schalt zustand in den dritten Schalt zustand angetrieben werden . Das mit dem zweiten Dosierzylinder geförderte Volumen kann größer sein als das mit dem ersten Dosierzylinder geförderte Volumen . Die für den Übergang vom ersten Schalt zustand in den zweiten Schalt zustand erforderliche Kraft kann größer sein als die für den Übergang vom zweiten Schalt zustand in den dritten Schalt zustand erforderliche Kraft .

Das Dickstof fventil kann so gestaltet sein, dass das zum Umschalten vom dritten Schalt zustand in den vierten Schaltzustand erforderliche Volumen an Hydraulikflüssigkeit identisch ist mit dem Volumen an Hydraulikflüssigkeit zum Umschalten vom dritten Schalt zustand in den ersten Schalt zustand . Das Dickstof fventil kann einen Dosierzylinder umfassen, mit dem sowohl der Übergang vom dritten Schalt zustand in den vierten Schaltzustand als auch der Übergang vom dritten Schalt zustand in den ersten Schalt zustand angetrieben werden . Das für diesen Schaltvorgang ( dritter Schaltvorgang) geförderte Volumen kann größer sein als das für den Übergang vom ersten Schalt zustand zum zweiten Schalt zustand ( erster Schaltvorgang) geförderte Volumen und/oder größer sein als das für den Übergang vom zweiten Schalt zustand zum dritten Schalt zustand ( zweiter Schaltvorgang) geförderte Volumen . In einer Aus führungs form entspricht das Volumen des dritten Schaltvorgangs der Summe aus dem Volumen des ersten Schaltvorgangs und dem Volumen des zweiten Schaltvorgangs . Der dritte Schaltvorgang kann mit demselben Dosierzylinder/denselben Dosierzylindern angetrieben werden wie der erste Schaltvorgang und der zweiten Schaltvorgang .

In einer Variante wird das erfindungsgemäße Dickstof fventil genutzt , um eine von einer Dickstof fpumpe separate Rohrweiche zu steuern . Das Ventilglied kann so eingerichtet sein, dass eine erste Einlassöf fnung und eine zweite Einlassöf fnung des Dickstof fventils wechselweise geöf fnet und geschlossen werden . Die Rohrweiche kann ein oder mehrere Auslassöf fnungen aufweisen, durch die der Dickstof f wieder aus dem Dickstof fventil austritt . Im Falle mehrerer Auslassöf fnungen kann die Rohrweiche ein zweites Ventilglied umfassen, so dass eine erste Auslassöf fnung und eine zweite Auslassöf fnung wechselweise geöf fnet und geschlossen werden . Das zweite Ventilglied kann ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert werden . Möglich ist auch, dass die Rohrweiche zwei Auslassöf fnungen hat und dass ein Ventilglied im Sinne der Erfindung genutzt wird, um zwischen der ersten Auslassöf fnung und der zweiten Auslassöf fnung umzuschalten .

Die Erfindung betri f ft außerdem ein Dickstof fventil mit einem Ventilglied, das zwischen einem ersten Schalt zustand, einem zweiten Schalt zustand und einem dritten Schalt zustand umschaltbar ist . Das Dickstof fventil umfasst einen Steuerzylinder zum Betätigen des Ventilglieds und ein oder mehrere Dosierzylinder, die eine erste Endstellung und eine zweite Endstellung eines Dosierkolbens aufweisen . Dem Steuerzylinder wird zum Umschalten des Ventilglieds zwischen dem ersten Schalt zustand und dem zweiten Schalt zustand ein erstes Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, indem ein Dosierkolben zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verfahren wird. Dem Steuerzylinder wird zum Umschalten des Ventilglieds zwischen dem zweiten Schalt zustand und dem dritten Schalt zustand ein zweites Volumen an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, indem ein Dosierkolben zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verfahren wird .

Die Erfindung betrifft auch eine Dickstoffpumpe, die mit einem erfindungsgemäßen Dickstoffventil ausgestattet ist. Die Dickstoffpumpe kann zwei oder mehr als zwei Förderzylinder umfassen. Schließlich betrifft die Erfindung eine mit einem erfindungsgemäßen Dickstoffventil ausgestattete Rohrweiche.

Das Dickstoffventil kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind. Das Verfahren kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Dickstoffventils beschrieben sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Aus führungs formen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: ein Fahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen

Dickstoffpumpe ausgestattet ist;

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe;

Fig. 3: eine Funktionsskizze eines Arbeitstakts eine erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe;

Fig. 4: eine schematische Darstellung der Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Dickstoffventils; Fig. 5: die Ansicht aus Fig. 4 bei einer alternativen Aus führungs form der Erfindung;

Fig. 6, 7: Aus führungs formen von Dosierzylindern für ein erfindungsgemäßes Dickstoffventil;

Fig. 8, 9: schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen

Rohrweichen .

Ein in Fig. 1 gezeigter Lastwagen 14 ist mit einer Betonpumpe 15 ausgestattet, die Flüssigbeton aus einem Vorfüllbehälter 16 durch eine Förderleitung 17 fördert. Die Betonpumpe ist eine Dickstoffpumpe 15 im Sinne der Erfindung. Die Förderleitung 17 erstreckt sich entlang einem Mastarm 18, der auf einem Drehkranz 19 drehbar gelagert ist. Der Mastarm 18 umfasst drei Mastarm-Segmente 20, 21, 22, die gelenkig miteinander verbunden sind. Indem die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 über die Gelenke relativ zueinander geschwenkt werden, kann der Mastarm 18 zwischen einem eingefalteten Zustand und einem ausgefalteten Zustand verfahren werden. Die Förderleitung 17 erstreckt sich bis über das distale Ende des dritten Mastarm-Segments 22 hinaus, so dass im ausgefalteten Zustand des Mastarms 18 der Flüssigbeton in einem von der Betonpumpe 15 entfernten Bereich ausgebracht werden kann.

Die Betonpumpe 15 umfasst gemäß Fig. 2 einen ersten Förderzylinder 22 und einen zweiten Förderzylinder 23, die in einem Wechselbetrieb Flüssigbeton aus dem Vorfüllbehälter 16 ansaugen und in Richtung einer Auslassöffnung 24 fördern. Mit einem zwischen den Förderzylindern 22, 23 und der Auslassöffnung 24 angeordneten Dickstoffventil 25 wird der Fluss des Flüssigbetons zwischen den Förderzylindern 22, 23 und der Auslassöffnung 24 gesteuert. Das Dickstoffventil umfasst ein Ventilglied 26, das bezogen auf eine Schwenkachse 32 schwenkbar gelagert ist und das über einen Betätigungshebel 27 zwischen verschiedenen Schalt zuständen umgeschaltet werden kann . Das Dickstof fventil 25 umfasst einen ersten Steuerzylinder 27 und einen zweiten Steuerzylinder 28 , die hydraulisch angetrieben auf den Betätigungshebel 27 wirken .

Das Dickstof fventil 25 hat gemäß Fig . 3 eine Mehrzahl von Schalt zuständen, die während eines Arbeitstakts der Betonpumpe 15 wie folgt auf einander! olgen . In einem Schalt zustand A ist der Steuerzylinder 28 vollständig ausgefahren und der Betätigungshebel 27 ist entgegen dem Uhrzeigersinn in seine äußerste Position gefahren . Das Ventilglied 26 öf fnet eine erste Durchlassöf fnung 30 , die an den Innenraum des ersten Förderzylinders 22 angeschlossen ist . Der erste Förderzylinder 22 fördert in dieser Phase des Arbeitstakts mit einer Vorwärts-Bewegung Flüssigbeton durch die erste Durchlassöf fnung 30 und den Innenraum des Ventilglieds 26 zur Auslassöf fnung 24 . Die zweite Durchlassöf fnung 31 ist im Schalt zustand A freigegeben, so dass der zweite Förderzylinder 23 mit einer Rückwärts-Bewegung Flüssigbeton aus dem Vorfüllbehälter 16 ansaugen kann .

Ausgehend von Schalt zustand A wird das Dickstof fventil in Schalt zustand B umgeschaltet , indem der zweite Steuerzylinder 29 ein Stück weit ausgefahren wird . Der Betätigungshebel 27 wird im Uhrzeigersinn in eine Position geschwenkt , die zwischen der äußeren Positionen aus Schalt zustand A und einer mittleren Stellung des Betätigungshebels 27 liegt . Die erste Durchlassöf fnung 30 bleibt geöf fnet , so dass der erste Förderzylinder 22 weiterhin Flüssigbeton durch das Ventilglied 26 fördern kann . Die zweite Durchlassöf fnung 31 ist geschlossen, der zweite Förderzylinder 23 verdichtet mit einer Vorwärts-Bewegung den Flüssigbeton im zweiten Förderzylinder 23 . Ausgehend von Schalt zustand B wird in einen Schalt zustand C umgeschaltet , indem der zweite Steuerzylinder 29 weiter ausgefahren wird, so dass der Betätigungshebel 27 in einer mittleren Stellung angeordnet ist . Das Ventilglied 26 öf fnet die erste Durchlassöf fnung 30 und die zweite Durchlassöf fnung 31 , so dass beide Förderzylinder 22 , 23 parallel Flüssigbeton durch das Ventilglied 26 fördern können .

Ausgehend von Schalt zustand C wird in einem Schalt zustand D umgeschaltet , indem der zweite Steuerzylinder 29 vollständig ausgefahren wird, so dass der Betätigungshebel 27 in seine im Uhrzeigersinn betrachtet äußerste Stellung gebracht wird . Das Ventilglied 26 öf fnet die zweite Durchlassöf fnung 31 , so dass der zweite Förderzylinder 23 Flüssigbeton durch das Ventilglied 26 fördern kann . Die erste Durchlassöf fnung 30 wird freigegeben, so dass der erste Förderzylinder 22 mit einer Rückwärts-Bewegung Flüssigbeton aus dem Vorfüllbehälter 16 ansaugen kann .

Ausgehend von Schalt zustand D wird das Dickstof fventil in Schalt zustand E umgeschaltet , indem der erste Steuerzylinder 28 ein Stück weit ausgefahren wird . Der Betätigungshebel 27 wird entgegen dem Uhrzeigersinn in eine Position geschwenkt , die zwischen der äußeren Position aus Schalt zustand D und einer mittleren Stellung des Betätigungshebels 27 liegt . Die zweite Durchlassöf fnung 31 bleibt geöf fnet , so dass der zweite Förderzylinder 23 weiterhin Flüssigbeton durch das Ventilglied 26 fördern kann . Die erste Durchlassöf fnung 30 ist geschlossen, der zweite Förderzylinder 23 verdichtet mit einer Vor- wärts-Bewegung den Flüssigbeton im ersten Förderzylinder 22 .

Ausgehend von Schalt zustand E wird das Dickstof fventil in Schalt zustand F umgeschaltet , indem der erste Steuerzylinder 28 weiter ausgefahren wird, so dass der Betätigungshebel 27 in einer mittleren Stellung angeordnet ist . Das Ventilglied 26 öf fnet die erste Durchlassöf fnung 30 und die zweite Durchlassöf fnung 31 , so dass beide Förderzylinder 22 , 23 parallel Flüssigbeton durch das Ventilglied 26 fördern können .

Ausgehend von Schalt zustand F wird wieder in Schalt zustand A zurückgeschaltet , indem der erste Steuerzylinder 28 vollständig ausgefahren wird . Damit beginnt ein neuer Arbeitstakt der Betonpumpe 15 .

Zwischen den Schalt zuständen A und F liegt ein Schwenkwinkel von etwa 80 ° . Die Schaltvorgänge zwischen den Schalt zuständen A, B, C sowie zwischen den Schalt zuständen D, E , F erstrecken sich j eweils über einen Schwenkwinkel von etwa 20 ° . Das Drehmoment , dass für die Schaltvorgänge auf zuwenden ist , liegt bei etwa 30 kNm . Für einen Schaltvorgang steht eine Schaltzeit von etwa 0 , 3 Sekunden zur Verfügung . Die Verweildauer in einem Schalt zustand vor dem nächsten Schaltvorgang ist kürzer als 1 Sekunde .

Die Ansteuerung der Steuerzylinder 28 , 29 erfolgt gemäß Fig . 4 über eine Mehrzahl von Dosierzylindern 33 , 34 , 35 , die j eweils dazu ausgelegt sind, den Steuerzylindern 28 , 29 eine definierte Menge an Hydraulikflüssigkeit zuzuführen . Für den Übergang von Schalt zustand A zu Schalt zustand B wird der erste Dosierzylinder 33 von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verfahren, wodurch dem zweiten Steuerzylinder 29 ein Volumen von 440 ml an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird . Für den Übergang von Schalt zustand B zu Schalt zustand C wird der zweite Dosierzylinder 34 betätigt , wodurch dem zweiten Steuerzylinder 29 ein Volumen von 530 ml an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird . Für den Übergang von Schalt zustand C zu Schalt zustand D wird der dritte Dosierzylinder 35 betätigt , wodurch dem zweiten Steuerzylinder 29 ein Volumen von 970 ml an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird . Entsprechend erfolgt in umgekehrter Drehrichtung der Übergang zwischen den Schaltzuständen D, E , F, indem die Dosierzylinder 33 , 34 , 35 in entgegengesetzter Richtung betätigt werden .

Bei j edem der Schaltvorgänge wird genau einer der Dosierzylinder 33 , 34 , 35 von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung bewegt . Dies erfordert j eweils das Betätigen von lediglich einem einzelnen Stellglied des Dosierzylinders 33 , 34 , 35 , mit dem die Bewegung des betref fenden Dosierkolbens in Gang gesetzt wird, die Bewegung des Dosierkolbens endet bei Erreichen der zweiten Endstellung automatisch, ohne dass ein weiteres Stellglied betätigt werden muss und ohne dass ein weiterer Steuer- oder Regelvorgang erfolgt .

Bei der alternativen Aus führungs form gemäß Fig . 5 erfolgt die Ansteuerung der Steuerzylinder 28 , 29 mit lediglich zwei Dosierzylindern 34 , 35 . Für den Übergang von Schalt zustand A zu Schalt zustand B wird erneut der erste Dosierzylinder 33 betätigt , für den Übergang von Schalt zustand B zu Schalt zustand C wird der zweite Dosierzylinder 34 betätigt . Der Übergang von Schalt zustand C zu Schalt zustand D erfolgt , indem sowohl der erste Dosierzylinder 34 als auch der zweite Dosierzylinder 35 betätigt werden . Die Summe aus dem Volumen der beiden Dosierzylinder 34 , 35 entspricht dem größeren Schwenkwinkel , den das Ventilglied 26 zwischen dem Schalt zustand C und dem Schalt zustand D zurücklegt . Das Schalten in entgegengesetzte Richtung erfolgt für den Übergang von Schalt zustand D bis E wiederum mit dem ersten Dosierzylinder 34 , für den Übergang von Schalt zustand E zu Schalt zustand F mit dem zweiten Dosierzylinder 35 und von Schalt zustand F zu Schalt zustand A mit den beiden Dosierzylindern 34 , 35 gemeinsam . Die Dosierzylinder 33 , 34 , 35 können voneinander separate Komponenten sein, mit voneinander getrennten Zylindern und darin angeordneten Kolben . Möglich ist auch eine Gestaltung in Form eines Hydraulikblocks , wobei in dem Hydraulikblock eine Mehrzahl von Zylindern ausgebildet ist .

Alternativ kann die Erfindung auch verwirklicht werden, indem ein einzelner Dosierzylinder mit einer Mehrzahl von Dosierkammern ausgestattet ist . In Fig . 6 ist ein Dosierzylinder 36 in Form eines Di f f erenzial zylinders gezeigt . In dem Dosierzylinder 36 sind zwei Kolben 37 , 38 angeordnet , die über eine Kolbenstange 39 miteinander verbunden sind . Zwischen dem ersten Kolben 37 und einer gegenüberliegenden Stirnwand 40 ist eine erste Dosierkammer 41 eingeschlossen . Zwischen dem zweiten Kolben 38 und einer Mittelwand 42 ist eine zweite Dosierkammer 43 eingeschlossen . Bei einer Bewegung des Kolbens aus der in Fig . 6 gezeigten rechten Endstellung in die linke Endstellung wird die Hydraulikflüssigkeit aus beiden Dosierkammern 41 , 43 verdrängt , wobei das Volumen in der zweiten Dosierkammer 43 aufgrund der in der Dosierkammer 43 angeordneten Kolbenstange 39 kleiner ist als das Volumen der ersten Dosierkammer 41 . Bei der Bewegung des Kolbens in entgegengesetzter Richtung ist es umgekehrt . Indem die Steuerzylinder 28 , 29 in geeigneter Weise mit der ersten Dosierkammer 41 , mit der zweiten Dosierkammer 43 oder mit beiden Dosierkammern 41 , 43 zugleich verbunden werden, können alle in den Fig . 4 und 5 gezeigten Schaltvorgänge angesteuert werden .

Eine weitere Aus führungs form eines für die Erfindung geeigneten Dosierzylinders 44 ist in Fig . 7 dargestellt . Der Dosierzylinder 44 hat drei Kolben 45 , 46 , 47 , von denen der mittlere Kolben 45 einen größeren Durchmesser hat und von denen die beiden äußeren Kolben 46 , 47 einen kleineren Durchmes- ser haben. Die drei Kolben 45, 46, 47 sind über eine Kolbenstange 48 miteinander verbunden. In der rechten Endstellung liegt der Kolben 47 an der rechten Stirnwand 49 an. In der linken Endstellung liegt der Kolben 46 an der linken Stirnwand 50 an. Bei einer Bewegung der Kolben 45, 46, 47 von der rechten Endstellung in die linke Endstellung wird ein erstes Volumen an Hydraulikflüssigkeit von dem äußeren Kolben 46 verdrängt, und es wird ein zweites Volumen an Hydraulikflüssigkeit von dem mittleren Kolben 45 verdrängt. Entsprechendes gilt bei der umgekehrten Bewegungsrichtung der Kolben 45, 46, 47. Indem entweder das von dem äußeren Kolben 46, 47 verdrängte Volumen oder das von dem mittleren Kolben 45 verdrängte Volumen oder eine Summe aus beiden Volumina den Steuerzylindern 28, 29 zugeführt wird, können alle in den Fig. 4 und 5 gezeigten Schaltvorgänge des Dickstoffventils 25 angesteuert werden.

Gemäß Fig. 8 kann das erfindungsgemäße Dickstoffventil auch in Form einer Rohrweiche 51 verwendet werden, die nicht Bestandteil einer Betonpumpe ist. Die Rohrweiche 51 hat zwei Einlassöffnungen 52, 53 und eine Auslassöffnung 54. An die Einlassöffnungen 52, 53 ist jeweils eine Rohrleitung (nicht gezeigt) angeschlossen, durch die ein Flüssigbeton zu der Rohrweiche 51 gefördert wird. Durch Umschalten des Dickstoffventils kann entweder der von der ersten Einlassöffnung 52 kommende Flüssigbeton oder der von der zweiten Einlassöffnung 53 kommende Flüssigbeton oder der von beiden Einlassöffnungen 52, 53 kommende Flüssigbeton zu der Auslassöffnung 54 geleitet werden. Möglich ist auch, das erfindungsgemäße Dickstoffventil bei einer in Fig. 9 gezeigten Rohrweiche 55 anzuwenden, die eine

Einlassöffnung 56 und zwei Auslassöffnungen 57, 58 hat.