ZWEIZYLINDER-DICKSTOFFPUMPE

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe, insbesondere zur Förderung von Beton, bei der zwei Förderzylinder alternierend Dickstoff durch eine Saugleitung in eine Förderleitung fördern, wobei die Förderzylinder über hydraulisch angetriebene Antriebszylinder (12) angetrieben sind. Erfindungsgemäß sind die Antriebszylinder über einen Steuerblock (20) mit einer ersten verstellbaren, in eine Richtung fördernden Hydraulikpumpe (18) verbunden, wobei die erste Hydraulikpumpe auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks und mit ihrer Saugseite mit dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks verbunden ist. Weiterhin ist eine zweite verstellbare, in eine Richtung fördernde Hydraulikpumpe (34) mit kleinerem Fördervolumen als die erste Hydraulikpumpe vorgesehen, welche auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks und mit ihrer Saugseite mit einem Hydrauliktank (26) verbunden ist. Das von der zweiten Hydraulikpumpe erzeugte, überschüssige Hydrauliköl wird aus dem Hydraulikkreislauf gegen einen Staudruck vorbestimmter Größe zum Hydrauliktank ausgespeist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe insbesondere zur Förderung von Beton nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Zweizylinder-Dickstoffpumpen umfassen üblicherweise zwei Förderzylinder, welche schaltungstechnisch miteinander verknüpft und in ihrem Bewegungsablauf so synchronisiert sind, dass beim Pumpen des einen Förderzylinders der andere Förderzylinder einen Saughub ausführt. Am Ende jedes Hubes wird die Bewegungsrichtung des Zylinderkolbens jeweils umgesteuert, sodass ein ständiger Wechsel zwischen Pump- und Saughüben erfolgt.

[0003] Der Saughub dient dazu, einen Dickstoff wie Beton in den jeweils saugenden Förderzylinder zu fördern. Bei der darauffolgenden Pumpbewegung wird der zuvor angesaugte Dickstoff aus dem nunmehr pumpenden Förderzylinder in eine Förderleitung gedrückt. Damit dieser Vorgang stets in richtiger Art und Weise erfolgt, ist üblicherweise eine Rohrweiche vorhanden, welche zwischen zwei Schaltendstellungen hin- und herbewegbar ist, um die jeweils richtige Verbindung zwischen der Förderzylinderöffnung, dem Förderleitungsanschluss und der Dickstoffzuführung herzustellen.

[0004] Die Rohrweiche wird üblicherweise durch hydraulisch angetriebene Schwenkzylinder zwischen zwei Endstellungen hin- und hergeschwenkt, in welchen sie die jeweils notwendige Verbindung zwischen den Zylinderöffnungen der Förderzylinder und dem Förderleitungsanschluss bzw. der Dickstoffzuführung herstellen. Dabei ist die Rohrweiche mit ihrem einen Ende ständig mit der Förderleitung verbunden, während das andere Ende jeweils die Zylinderöffnung des gerade pumpenden Förderzylinders überdeckt. Die Zylinderöffnung des Saugzylinders steht damit zu einem Vorfüllbehälter hin offen, aus dem der Dickstoff angesaugt wird.

[0005] Die die Förderzylinder antreibenden Antriebszylinder werden typischerweise im Stand der Technik hydraulisch betrieben. Hierzu sind im Stand der Technik einerseits offene Hydraulikkreise (vgl. Figur 1) und andererseits geschlossene Hydraulikkreisläufe (vgl. Figur 2) bekannt.

[0006] In der Figur 1 ist ein typischer offener Hydraulikkreislauf 10 dargestellt, der die beiden Antriebszylinder 12 der Förderzylinder (nicht dargestellt) einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe hydraulisch antreibt. In dem in Figur 1 dargestellten offenen Kreis ist die Hydraulikpumpe 18 als verstellbare, in eine Richtung fördernde Hydraulikpumpe 18 dargestellt. Die Hydraulikpumpe 18 fördert auf die Druckseite eines Steuerblocks 20, in welchem, wie üblicherweise vorgesehen, ein 4/3-Wegeventil 22 angeordnet ist. Da es sich hierbei um einen offenen Hydraulikkreislauf 10 handelt, wird das rücklaufende Hydrauliköl vom Steuerblock 20 über einen Ölfilter 24 in einen Hydrauliktank 26 geleitet. Bei diesem System erfolgt das Umschalten der Kolbenhübe der beiden Antriebszylinder 12 in einer rein hydraulischen Folgesteuerung. Es zeichnet sich durch seine Einfachheit und durch die einfachen Komponenten aus. Allerdings ist ein vergleichsweise großes Hydraulikölvolumen notwendig. Das erforderliche Hydraulikölvolumen hängt hierbei entscheidend davon ab, wieviel Hydrauliköl über den Hydrauliktank 26 geschleust wird, da das Hydrauliköl vor Wiedereinspeisung in den Hydraulikkreislauf 10 im Tank 26 durch das Ölvolumen beruhigt werden muss. Bei einem offenen Hydraulikkreislauf 10 ist somit wegen des hohen Hydrauliköldurchflusses ein relativ groß dimensionierter Hydrauliktank 26 erforderlich. Das gesamte System ist daher aufgrund des notwendigerweise groß dimensionierten Hydrauliktanks 26 enorm wartungsintensiv. Der Steuerblock 20 ist vergleichsweise schwer aufgebaut und groß dimensioniert.

[0007] Eine alternative Ansteuerung der Antriebszylinder 12 über einen geschlossenen Hydraulikkreis 10, wie er ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figur 2 erläutert. Auch hier ist eine Hydrauliktandempumpe 18 vorhanden, welche allerdings als verstellbare Hydraulikpumpe mit zwei Förderrichtungen ausgebildet ist, da sie dazu dient, durch den Wechsel der Förderrichtung der Pumpe 18 (Reversieren) das Umschalten der Kolbenhübe der Antriebszylinder 12 zu steuern. In der hier dargestellten Ausführungsvariante ist folglich in dem die Antriebszylinder 12 antreibenden Hydraulikkreis 10 kein Steuerblock mehr vorhanden. An die Stelle des Steuerblocks tritt hier die Richtungsumkehr der Hydraulikpumpe 18. Der geschlossene Hydraulikkreislauf 10 weist darüber hinaus ein Ausspeiseventil 27 auf, über welches jeweils ein Teil des Hydrauliköls über einen Ölfilter 24 in einen Hydrauliktank 26 abgeleitet werden kann. Das aus dem geschlossenen Hydraulikkreislauf 10 entnommene Hydrauliköl, welches auch zusätzlich das Leckageöl umfasst, wird durch eine zusätzlich vorgesehene Speisepumpe 19 aus dem Tank 26 heraus über zwei Rückschlagventile 16 wieder dem Hydraulikkreislauf 10 zugeführt. Da hier die Richtungsumkehr der Antriebszylinder 12 durch das Reversieren, d.h. den Richtungswechsel der Hydrauliktandempumpe 18 erfolgt, ist bei diesem System ein Umschalten der Kolbenhubrichtungen nur mit einer elektrischen Folgesteuerung möglich.

[0008] Der geschlossene Hydraulikkreislauf 10 hat den Vorteil, dass lediglich ein geringes Hydraulikölvolumen und somit ein kleiner dimensionierter Hydrauliktank 26 nötig ist und dass kein Hauptsteuerblock vorhanden ist. Es besteht hier auch keine Begrenzung der Pumpengröße und der Hydraulikfilter 24 kann vergleichsweise klein dimensioniert werden. Andererseits ist es nachteilig, dass die zusätzlich vorzusehende Speisepumpe 19 das einzuspeisende Hydrauliköl bei einem sehr hohen Druckniveau von beispielsweise 30 bar einspeisen muss. Dadurch werden hier recht teure Komponenten benötigt, das gesamte System ist sehr komplex. Eine Fehlersuche im Hydrauliksystem 10 bzw. eine Einstellung des Hydrauliksystems 10 gestaltet sich enorm aufwendig. Ferner unterliegt die sehr häufig reversierende Pumpe 18 einer hohen Beanspruchung bzw. Wechselbelastung und damit einem erhöhten Verschleiß.

[0009] Insbesondere bei mobilen Betonpumpen stellt das erforderliche Hydraulikölvolumen bezüglich des Gewichts eine entscheidende Größe dar, bei einem Ölwechsel auch für den Betreiber hinsichtlich der Kosten.

[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Zweizylinder-Dickstoffpumpe derart weiterzubilden, dass sie energieeffizient und mit einem möglichst einfach bauenden und robusten Hydraulikkreislauf mit möglichst geringem Hydraulikölvolumen betreibbar ist.

[0011] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach wird eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe, insbesondere zur Förderung von Beton, vorgesehen, bei der zwei Förderzylinder alternierend den Dickstoff durch eine Saugleitung in eine Förderleitung fördern, wobei die Förderzylinder über hydraulisch angetriebene Antriebszylinder angetrieben sind.

[0012] Erfindungsgemäß ist die Zweizylinder-Dickstoffpumpe dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszylinder über einen Steuerblock mit einer ersten verstellbaren, in eine Richtung fördernden Hydraulikpumpe verbunden sind, wobei die erste Hydraulikpumpe auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks und mit ihrer Saugseite mit dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks verbunden ist, dass eine zweite verstellbare, in eine Richtung fördernde Hydraulikpumpe mit kleinerem Fördervolumen als die erste Hydraulikpumpe vorgesehen ist, welche auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks und mit ihrer Saugseite mit einem Hydrauliktank verbunden ist, wobei das von der zweiten Hydraulikpumpe erzeugte, überschüssige Hydrauliköl aus dem Hydraulikkreislauf gegen einen Staudruck vorbestimmter Größe zum Hydrauliktank ausgespeist wird.

[0013] Das Hydrauliksystem weist also grundsätzlich zwei verstellbare Hydraulikpumpen auf, welche beide in die Hochdruckseite des Steuerblocks fördern. Dabei ist die größere erste Hydraulikpumpe von einer Bauart wählbar, wie sie typischerweise in offenen Hydraulikkreisen verwendet wird. Die erste Hydraulikpumpe unterliegt somit einer geringeren Belastung und ist dadurch weniger schadensanfällig und robuster bzw. haltbarer. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die erste Hydraulikpumpe aber in einem geschlossenen Hydraulikkreis verwendet. Die kleinere zweite Hydraulikpumpe entspricht in ihrer Baugröße ungefähr der Speisepumpe, wie sie zuvor anhand des in Figur 2 gezeigten geschlossenen Hydraulikkreislaufs nach dem Stand der Technik erläutert wurde. Die zweite Hydraulikpumpe wird erfindungsgemäß jedoch als eine verstellbare Hydraulikpumpe in einem offenen Hydraulikkreis eingesetzt. Der geschlossene Hydraulikkreislauf wird bei der ersten Hydraulikpumpe erfindungsgemäß dadurch hergestellt, dass deren Saugseite mit dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks verbunden ist.

[0014] Der Hydraulikkreislauf der erfindungsgemäßen Zweizylinder-Dickstoffpumpe vereint in sich die Vorteile des geschlossenen und des offenen Hydraulikkreislaufs ohne die jeweiligen Nachteile. Gegenüber dem offenen Hydraulikkreislauf wird das benötigte Hydrauliktankvolumen verringert bzw. im Wesentlichen halbiert, und zwar dadurch, dass lediglich die kleinere Hydraulikpumpe aus dem Hydrauliktank ansaugt, die größere Hydraulikpumpe jedoch nicht. Insbesondere bei gewichtskritischen Anwendungen, beispielsweise bei mobilen Betonpumpen mit Verteilermast, ist die Einsparung von Hydrauliköl von erheblichem ökonomischem Vorteil.

[0015] Gegenüber einem geschlossenen Hydraulikkreislauf hebt sich das erfindungsgemäße System durch die Verwendung einfacherer, kostengünstigerer und weniger schadensanfälliger einseitig fördernder, d.h. nicht reversierender, Hydraulikpumpen ab, was ebenfalls einen ökonomischen Vorteil darstellt. Darüber hinaus benötigen aus dem Stand der Technik bekannte geschlossene Hydraulikkreisläufe einen separaten Ölkreislauf zur Kühlung des Hydrauliköls, wohingegen beim erfindungsgemäßen System eine Kühlung im Niederdruckbereich des Hydraulikkreislaufs bzw. auf der Niederdruckseite des Steuerblocks untergebracht werden kann. Der in der erfindungsgemäßen Zweizylinder-Dickstoffpumpe realisierte Hydraulikkreislauf hat ferner den Vorteil, dass weniger gekühlt werden muss und vergleichsweise wenig Energie vernichtet wird, da im geschlossenen Hydraulikkreis der ersten Hydraulikpumpe ein vergleichsweise hoher Hydraulikdruck verbleibt.

[0016] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.

[0017] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Größenverhältnis der ersten Hydraulikpumpe zur zweiten Hydraulikpumpe ca. 5 zu 1 ist.

[0018] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Staudruck von einem Ventil erzeugt wird, welches den Rücklaufanschluss des Steuerblocks mit dem Hydrauliktank verbindet.

[0019] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erzeugte Staudruck 3 bis 15 bar, insbesondere ca. 5 bar beträgt. Durch das Ventil ist es somit beispielsweise möglich, den Rücklaufdruck auf ca. 5 bar konstant zu halten.

[0020] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Ölfilter vorhanden ist, über den das aus dem Hydraulikkreislauf ausgespeiste Hydrauliköl geführt wird.

[0021] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Steuerblock ein 4/3-Wegeventil zur Ansteuerung der Antriebszylinder angeordnet ist.

[0022] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Niederdruckbereich zwischen dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks und der Saugseite der ersten Hydraulikpumpe eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Hydrauliköls vorgesehen ist.

[0023] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ventil, der Ölfilter, die Kühleinrichtung und der Hydrauliktank seriell miteinander hydraulisch verbunden sind. Somit wird das von der zweiten Hydraulikpumpe erzeugte überschüssige Hydrauliköl über das Ventil, den Ölfilter und den Ölkühler zum Hydrauliktank ausgeleitet.

[0024] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1:

einen offenen Hydraulikkreislauf zum Betreiben einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach dem Stand der Technik;

Figur 2:

einen geschlossenen Hydraulikkreislauf zum Betreiben einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach dem Stand der Technik; und

Figur 3:

ein Ausführungsbeispiel eines Hydraulikkreislaufs zum Betreiben einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung.

[0025] In der Figur 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zweizylinder-Dickstoffpumpe gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 10 ist der Hydraulikkreis bezeichnet, über den zum einen zwei jeweils einen Förderzylinder antreibende Antriebszylinder 12 derartig hydraulisch angesteuert werden, dass die Förderzylinder (nicht dargestellt) alternierend den Dickstoff, in der Regel Beton, durch eine Saugleitung in eine Förderleitung (nicht dargestellt) fördern.

[0026] Die Antriebszylinder 12 werden durch einen Steuerblock 20 mit Hydraulikflüssigkeit, in der Regel Hydrauliköl, versorgt und sind zur Gegensynchronisation der Kolbenhübe untereinander hydraulisch verbunden. Zur hydraulischen Ansteuerung der Antriebszylinder 12 dient ein in dem Steuerblock 20 angeordnetes 4/3-Wegeventil 30, welches über eine verstellbare, in eine Richtung fördernde erste Hydraulikpumpe 18 mit Hydrauliköl versorgt wird. Diese ist auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks 20 bzw. des 4/3-Wegeventils 30 verbunden. Die Saugseite der ersten Hydraulikpumpe 18 ist mit dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks 20 bzw. des 4/3-Wegeventils 30 verbunden, so dass die erste Hydraulikpumpe 18 in einem geschlossenen Hydraulikkreislauf gefahren wird.

[0027] Parallel zur ersten Hydraulikpumpe 18 ist eine in ihrer Größe um ca. ein Fünftel kleinere zweite Hydraulikpumpe 34 vorgesehen, welche ebenfalls eine verstellbare, in eine Richtung fördernde Hydraulikpumpe darstellt. Diese ist auf ihrer Saugseite mit einem Hydrauliktank 26 verbunden, um von dort Hydrauliköl aufzunehmen und auf die Hochdruckseite des Steuerblocks 20 bzw. in die Hochdruckleitung, welche die Druckseite der ersten Hydraulikpumpe 18 mit dem Hochdruckanschluss des Steuerblocks 20 bzw. des 4/3-Wegeventils 30 verbindet, einzuspeisen. Somit fördern beide verstellbaren, in eine Richtung fördernden Hydraulikpumpen 18, 34 auf die Hochdruckseite des Steuerblocks 20.

[0028] In der aus dem Steuerblock 20 bzw. dem 4/3-Wegeventil 30 austretenden Rücklaufleitung wird durch ein Ventil 25 ein konstanter Staudruck in Höhe von 5 bar erzeugt. Überschüssiges Hydrauliköl wird aus der Rücklaufleitung gegen diesen Staudruck von 5 bar über das Ventil 25 und einen Ölfilter 24 zum Hydrauliktank 26 hin ausgespeist. Der nichtausgespeiste Rest des Hydrauliköls verbleibt in dem geschlossenen Kreislauf und wird von der ersten Hydraulikpumpe 18, bei welcher ein Druck von 25 bar anliegt, auf die Hochdruckseite des Steuerblocks 20 gefördert.

[0029] Der hier realisierte Hydraulikkreislauf 10 bietet den Vorteil, dass vergleichsweise wenig Energie vernichtet wird. Im geschlossenen Kreis der ersten Hydraulikpumpe 18 verbleibt ein vergleichsweise hoher Hydraulikdruck von etwa 25 bar. Das Hydrauliköl muss nicht so stark gekühlt werden. Die hier verwendete nur in eine Richtung fördernde Hydraulikpumpe 18 entspricht einer Bauart, wie sie auch in einem typischen offenen Hydraulikkreis verwendet werden kann. Diese ist in ihrer Anschaffung und im Betrieb günstiger als die üblicherweise in geschlossenen Kreisläufen verwendeten, in beide Richtungen wirkenden Hydraulikpumpen. Insgesamt wird auch weniger Hydrauliköl benötigt als in einem offenen Kreislauf. Das System ist generell einfach zu installieren und vergleichsweise einfach zu warten.

Bezugszeichenliste:

[0030] 

10

Hydraulikkreislauf

12

Antriebszylinder

16

Rückstoßventil

18

Erste Hydraulikpumpe

19

Speisepumpe

20

Steuerblock

22

4/3-Wegeventil

24

Ölfilter

25

Ventil

26

Hydrauliktank

27

Ausspeiseventil

30

4/3-Wegeventil

34

Zweite Hydraulikpumpe

Ansprüche

1. Zweizylinder-Dickstoffpumpe insbesondere zur Förderung von Beton, bei der zwei Förderzylinder alternierend den Dickstoff durch eine Saugleitung in eine Förderleitung fördern, wobei die Förderzylinder über hydraulisch angetriebene Antriebszylinder (12) angetrieben sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebszylinder (12) über einen Steuerblock (20) mit einer ersten verstellbaren, in eine Richtung fördernden Hydraulikpumpe (18) verbunden sind, wobei die erste Hydraulikpumpe (18) auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks (20) und mit ihrer Saugseite mit dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks (20) verbunden ist, dass eine zweite verstellbare, in eine Richtung fördernde Hydraulikpumpe (34) mit kleinerem Fördervolumen als die erste Hydraulikpumpe (18) vorgesehen ist, welche auf ihrer Druckseite mit der Hochdruckseite des Steuerblocks (20) und mit ihrer Saugseite mit einem Hydrauliktank (26) verbunden ist, wobei das von der zweiten Hydraulikpumpe (34) erzeugte, überschüssige Hydrauliköl aus dem Hydraulikkreislauf (10) gegen einen Staudruck vorbestimmter Größe zum Hydrauliktank (26) ausgespeist wird.

2. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Größenverhältnis der ersten Hydraulikpumpe (18) zur zweiten Hydraulikpumpe (34) ca. 5 zu 1 ist.

3. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck von einem Ventil (25) erzeugt wird, welches den Rücklaufanschluss des Steuerblocks (20) mit dem Hydrauliktank (26) verbindet.

4. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Staudruck 3 bis 15, insbesondere ca. 5 bar beträgt.

5. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölfilter (24) vorhanden ist, über den das aus dem Hydraulikkreislauf (10) ausgespeiste Hydrauliköl geführt wird.

6. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerblock (20) ein 4/3-Wegeventil (30) zur Ansteuerung der Antriebszylinder (12) angeordnet ist.

7. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Niederdruckbereich zwischen dem Rücklaufanschluss des Steuerblocks (20) und der Saugseite der ersten Hydraulikpumpe (18) eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Hydrauliköls vorgesehen ist.

8. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (25), der Ölfilter (24), die Kühleinrichtung und der Hydrauliktank (26) seriell miteinander verbunden sind.

Zeichnung