-
Hydraulischer Zwillingskolbenantrieb, insbesondere für Betonpumpen
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zwillingskolbenantrieb, insbesondere
für Betonpumpen, mit stangen-bzw. ringseitig durch eine Kommunikationsleitung verbundenen
Zylindern und diesen jeweils zugeordneten Endlagenschaltern bzw. Vorspannventilen
in einem hydraulischen Steuerkreis eines Umsteuerventils für abwechselnde Arbeitshubbeaufschlagung
der beiden Kolben aus einer Hauptdruckleitung einer Hydraulikquelle.
-
Durch die ringseitige Kommunikationsverbindung der beiden Zylinder
wird die ringseitige Druckmittelfüllung des ersten Zylinders während des Arbeitshubs
seines Kolbens ringseitig in den zweiten Zylinder eingepreßt, so daß dessen Kolben
gegensinnig zu dem des ersten Zylinders im Rückhub bewegt wird. Die hierbei ringseitig
abwechselnd in den einen und den anderen Zylinder eingepreßte
Druckmittelmenge
unterliegt jedoch, insbesondere wegen der ringseitig aus den Zylindern herausgeführten
Kolbenstangen, einem unvermeidlichen Leckageverlust, durch den die Kolben rückhübe
verkürzt werden. Der Zwillingskolbenantrieb arbeitet dann nicht mehr mit der erforderlichen
Gleichmvåßigteit.
-
Zum Ausgleichen dieser Druckmittelleckagen der ringseitigen Zylinderraumfüllung
ist es derzeit bekannt, zusätzlich ein bestimmtes Quantum des hydraulischen Druckmittels
aus der Hauptdruckleitung in die Kommunikationsleitung nachzuspeisen.
-
Dies erfolgt entweder- über ein von Hand betätigbares-Ventil oder
wenigstens ein Vorsparinventil, das ~bei den am Ende des Arbeits hubs jedes der
Kolben entstehenden Druckspitzen anspricht und den übertritt des Druckmittels aus
der Hauptdruckleitung in die Kommunikationsleitung ermöglicht. Während die Handnachspeisung
zu sehr der menschlichen Willkür sowie dem Zufall unterliegt und demzufolge unzuverlässig
ist, hat auch die Nachspeisung mittels der Vorspannventile zu keinem befriedigenden
Ergebnis geführt, da die Druckmitteldosierung in Abhängigkeit von den sich dauernd
ändernden Undichtigkeiten der Zylinder-Kolbeneinheiten erfolgen muß und die Vorspannventile
nicht nur aufwendig sondern darüberhinaus auch sehr störanfällig sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Zwillingskolbenantrieb
mit geringstem Konstruktionsaufwand so weiterzubilden, daß das Nachspeisen des Druckmittels
in die gommunikationsleitung selbsttätig sowie mit der erforderlichen Dosierung
erfolgt und keines aufwendigen sowie störanfälligen Vorspannventils bedarf. Dies
wird dadurch erreicht, daß der
hydraulische Steuerkreis durch wenigstens
ein Rückschlagventil mit der Kommunikationsleitung verbunden ist.
-
Diese Maßnahme ist mit geringstem Konstruktionsauf wand an allen hydraulischen
Ztillingskolbenantrieben durchführbar und erübrigt das Vorsehen eines störanfälligen
sowie aufwendigen Vorspannventils, da lediglich der hydraulische Steuerkreis zwischen
einem der-Endschalter bzw. Vorspannventile und dem Umsteuerventil mit der Eommunikationsleitung
über ein Rückschlagventil verbunden werden muß, das preisgünstig erhältlich, robust
und demzufolge absolut betriebssicher ist. Während das Rückschlagventil den übertritt
des Druckmittels aus der Kommunikationsleitung in den hydraulischen Steuerkreis
unterbindet, ermöglicht es beim Ansprechen eines der Endlagenschalter bzw. Vorspannventile
den übertritt des Steuerdruckmittels aus der hydraulischen Steuerleitung in die
Eommunikationsleitung, bis der im rückhub befindliche Kolben seine Endlage erreicht
hat und demzufolge die jeweilige Druckmittelleckage ausgeglichen ist. Wenigstens
ein dem Umsteuerventil im Steuerkreis vor- oder nachgeschaltetes Drosselventil einfacher
Bauart unterbindet hierbei, daß das Umsteuerventil betätigt wird, bevor der Bëckageverlust
des Druckmittels ausgeglichen ist. Zweckmäßig ist es, wenn der die Endlagenschalter
einschließende Steuerkreis zwischen der Hydraulikquelle und dem Umsteuerventil an
die Hauptdruckleitung angeschlossen ist. Dadurch werden die im Steuerkreislauf angeordneten
Endlagenschalter immer aus der Druckleitung im gleichen Strömungssinn mit dem Druckmittel
beaufschlagtj wodurch konstruktiv einfache und demzufolge preisgünstig erhältliche
Endlagenschalter verwendet werden können.
-
Bei Zwillingskolben-Betonpumpen mit einem motorisch angetriebenen
Schieberventil ist es bekannt, die Pumpenkolben durch einen Zwillingskolbenantrieb
der vorher beschriebenen Art und den Ventilschieber durch einen zweiten Zwillingskolbenantrieb
in hydraulischer Steuerkopplung mit dem ersten Zwillingskolbenantreb anzutreiben,
wobei die Endlagenschalter jedes ringseitig durch die zugeordnete Kommunikationslei-tung
verbundenen Zylinderpaars in den hydraulischen Steuerkreis des anderen Zylinderpaars
geschaltet sind. Bei einem solchen Doppel-Zwillingskolbenantrieb ist es besonders
zweckmäßig, wenn die hydraulischen Steuerkreise des ersten und zweiten Zylinderpaars
jeweils durch das zugeordnete Rückschlagventil mit der Kommunikationsleitung des
anderen Zylinderpaars verbunden sind. Dadurch kann, wie später noch naher erläutert
wird, in wirtschaftlicher Weise das in bereits vorher beschriebener Art dem zugeordneten
Umsteuerventil vor- und/oder nachgeschaltete Drosselventil eingespart werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zwillingskolbenantriebs
der vorher beschriebenen Art, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgeänderten
Ausführungsform des Zwillingskolbenantriebs, und Fig. 3 eine schematische Darstellung
eines Doppel-Zwillingskolbenantriebs.
-
Ein hydraulischer Zwill ingskolbenant-rieb gemäß der Ze 1 cinung ist
insbesondere für Betonpumpen in Verbindung mit deren Ärbeitszyl indern oder Schieberventil
en geei;rlet irnd l*CiSt
stangen- bzw. ringseitig durch eine Kommunikationsleitung
1 verbundene Zylinder 2, 3 auf, an deren arbeitshubseitigen Enden jeweils ein hydraulischer
Endlagenschalter 4 bzw. 5 angeordnet ist und betätigt wird, sobald der zugeordnete
Kolben seinen arbeitshubseitigen Totpunktbereich erreicht.
-
Die Zylinder 2, 3 sind einem Hydrauliksystem mit einer Hydraulikquelle,
beispielsweise Druckmittelpumpe 6, einem Vorratsbehälter 7 für das Druckmittel,
einer Hauptdruckleitung 8, einem Druckbegrenzungsventil 9, einem Druclgmesser 10,
einer Hauptrücklaufleitung 11 und einem in der letzteren angeordneten Filter 12
zugeordnet. Jeder der Zylinder 2, 3 ist arbeitshubseitig über eine Zu- und Rücklaufleitung
14 bzw. 15 an das Umsteuerventil 13 angeschlossen. Dieses ist im Sinne einer abwechselnden
Ärbeitshubbeaufschlagung der den Zylindern 2, 3 zugeordneten Kolben durch einen
hydraulischen Steuerkreis 16 (gestrichelt eingezeichnet) betätigbar, der die Endlagenschalter
S, 5 und wenigstens ein das Ansprechen des Umsteuerventils 13 in beiden Schaltrichtungen
verzögerndes Drosselventil 17 einschließt.
-
Der Steuerkreis 16 ist zwischen einem der Endlagenschalter, beispielsweise
dem Endlagenschalter 4, und dem Umsteuerventil 13 mit der Kommunikationsleitung
1 über wenigstens ein Rückschlagventil 18 verbunden, das mit Sperrichtung zum Steuerkreis
16 angeordnet ist. Unterschiedlich oder zusätzlich'dazu, könnte der Steuerkeis 16
auch zwischen dem Endlagenschalter 5 und dem Umsteuerventil 13 über ein Rückschlagventil
18 mit der Kommunikationsleitung 1 verbunden sein, wie dies in der Fig. 1 punktiert
angedeutet ist.
-
Wird beispielsweise der den Zylinder 2 zugeordnete Kolben im. Arbeitshub
über das Umsteuerventil 13 sowie die Zu- und Rücklaufleitung 14 aus der Hauptdruckleitung
8 mit dem Druckmittel des Hydrauliksystems beaufschlagt, so verdrängter die ringraumseitige
Druckmittel füllung des Zylinders 2 über die Kommunikationsleitung 1 in den Ringraum
des Zylinders 3, so daß dessen Kolben im Rückhub bewegt wird und die arbeitshubseitige
Druckmittelfüllung des Zylinders 3 im Rücklauf über die Zu- und Rücklauf leitung
15, das Umsteuerventil 13 sowie die Hauptrücklaufleitung 11 in den Vorratsbehälter
7 zwingt. Sobald der Kolben des Zylinders 2 bei ansteigendem Druck im Hydrauliksystem
seinen arbeitshubseitigen 'Potpunktbereich erreicht hat, wird der Endlagenschalter
4 im Sinne einer Verbindung der Hauptdruckleitung 8 mit dem in der Fig. 1 linksseitigen
Zweig des Steuerkreises 16-betätigt, so daß dessen Druckpotential dem der Hauptdruckleitung
8 angeglichen wird. Hat nun der Kolben des Zylinders 3 infolge eines Leckageverlustes
der ringraumseitigen Druckmittelfüllung der Zwillingszylinderanordnung seinen rückhubseitigen
otpuiiktbereich noch nicht erreicht, so wird aus dem linksseitigen Zweig des Steuerkreises
16 solange'Druckmittel iiber das Rückschlagventil 18mit dem Druckpotential der Hauptdruckleitung
8 in die Kommunikationsleitung 1 nachgespeist, bis der lieckageverlust des Druckmittels
ausgeglichen ist und dieses den Kolben des Zylinders 3 in dessen Totpunktbereich
bewegt hat. Der Ausgleich der Drucknittelleckage bedarf nur einer sehr kurzen Zeitspanne,
während der das Ansprechen des Umsteuerventils 13 durch das Drosselventil 17 verzögert
wird.
-
Daher wird das Umsteuerventil 13 erst nach dem Ausgleich der Druckmittelleckage
im Sinne einer arbeitshubseitigen Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens im Zylinder
3 und eines Rücklaufs der arbeitshubseitigen Druckmittelfüllung des Zylinders 2
zum Vorratsbehälter 7 umgeschaltet.
-
Bei der Zusfährungsform des Zwillingskolbenantriebs gemäß I:ig. 1
ist ist der die Endlagenschalter 4, 5 einschließende Steuerkreis 16 zwischen der
Hydraulikquelle 6 und dem Umsteuerventil 13 an die Kaupdruckleitung 8 des Hydrauliksysteias
angeschlossen.
-
Ili der Fig. 2 ist ein Zwillingskolbenantrieb mit einem Hydrauliksystem
dargestellt, das sich von dem gemäß Fig, 1 nur dadurch unterscheidet, daß es zum
Betätigen des Umsteuerventils 13 einen Steuerkreis 16' aufweist, der keine hydraulischen
Endlagenschalter sondern zwei Vorspannventile 19, 20 mit zu jeweils einem parallelgeschalteten
Rückschlagventil 21 bzw . 22 einschließt. Bei diesem Hydrauliksystem wird jeder
Kolben der Zylinder 2, 3 am Ende seines Arbeitshubs durch nicht eingezeichnete Anschläge
zum Stillstand gebracht, wodurch im Hydrauliksystem kurzzeitige Druckspitzen entstehen,
durch die das jeweils dem arbeitshubseitig beaufschlagten Zylinder 2 bzw. 3 zugeordnete
Vorspannventil 19 bzw. 20 gegen seine Vorspannung geöffnet wird und einen Druckmittelubertritt
aus der jeweils über das Umsteuerventil 13 an die IIauptdruckleitung angeschlossenen
Zu- und Rücklaufleitung 14 bzw. 15 in den der letzteren zugeordneten Zwei des Steuerkreises
16' zwecks entsprechender Betätigung des Umsteuerventils 13 eTmögldit.
-
Auch bei dieser Ausführungsform eines Zwillingskolbenantriebs ist
ds Rückschlagventil 18 sperrseitig zwischen einem der Vorspannventile 19 bzw. 20
und dem Umsteuerventil 13 an den hydraulischen Steuerkreis 16' sowie durchlaßseitig
an die Kommunikationsleitung 1 angeschlossen, so daß Leckageverluste der Druckmittelführung
auf der Ringraumseite der Zylinder 2, 3 in der -ereits vorher beschriebenen Weise
aus dem Steuerkreis @ vor dem Betätigen des Umsteuerventils 13 ausge-
In
der Fig.3 ist im unteren Zeichnungsteil ein gemäß Fig.1 ausgebildeter Zwillingskolbenantrieb
ZKA dargestellt, der eine hydraulische Steuerungskopplung mit einem zweiten Zwillingskolbenantrieb
ZKh" gleicher Art aufweist Der zweite Zwillingskolbenantrieb ZKA" weist gleichfalls
stangen- bzw. ringseitig durch eine Kommunikationsleitung 1" verbundene Zylinder
2", 3", diesen jeweils zugeordnete Endlagerschalter 4",5", und ein Umsteuerventil
13 EI in einem hydraulischen Steuerkreis 16" auf. Der erste Zwillingskolbenantrieb
ZKA ist beispielsweise den Pumpenkolben einer nicht eingezeichneten Betonpumpe mit
Zwillingszylindern und einem Schieberventil zugeordnet, das durch den zweiten Zwillingskolbenantrieb
ZKA"betätigt wird. Hierbei sind jedoch die dem Zylinderpaar 2,3 des ersten Zwillingskolbenantriebs
ZKA zugeordneteriEndlagerschalter 4,5 in den hydraulischen Steuerkreis 16" des zweiten
Zwillingskolbenantriebs ZKA" und dessen zugeordnete Endlagenschalter 4",5" in den
hydraulischen Steuerkreis 16 des ersten Zwillingskolbenantriebs ZKA geschaltet.
Eine derartige Steuerungskopplung zweier Zwillingskolbenantriebe gewährleistet bei
einer Betonpumpe, daß die aufeinanderfolgenden Hübe des Schieberventils erst nach
Vollendung der abwechselnden Arbeitshübe der Pumpenkolben eingeleitet werden und
umgekehrt.
-
Jedem der hydraulischen Steuerkreise 16,16" ist ein sperrseitig daran
angeschlossenes Rückschlagventil 18 bzw. 18" zugeordnet, wobei jedoch der Steuerkreis
16 des ersten Zwillingskolbenantriebs ZKA über das zugeordnete Rückschlagventil
18 an die Kommunikantionsleitung 1" der Zylinder 211,311 des zweiten Zwillingsiolbenantriebes
ZKA" angeschlossen ist, während dessen Steuerkreis 16"
durch das
zugeordnete 9.ückschlagventil 18" mit der Kommunikationsleitunb 1 des ersten Zwillingskolbenantriebs
ZKA verbunden ist.
-
Für die Erläuterung der Wirkungsweise des Doppel-Zylinderkolbenantriebs
soll vorausgesetzt werden, daß der Kolben des Zylinders 2 gerade seinen arbeitshubseitigen
Totpunktbereich erreicht hat und das Umsteuerventil 13" im hydraulischen Steuerkreis
16" des zweiten Zwillingskolbenantriebs ZKA" durch den Endlagenschalter 4 im Sinne
einer arbeitshubseitigen Beaufschlagung des Zylinders 2" umgeschaltet wurde. Durch
dessen gegen den Widerstand des Schieberventils im Arbeitshub bewegten Kolben wird
in der Hauptdruckleitung 8 des Hydrauliksystems und demzufolge auch im daran angeschlossenen
Steuerkreis 16" der Arbeitshubdruck des im Zylinder 2" bewegten Kolbens während
dessen gesamten Hubzeit, d.h. während einer verhältnismäßig lagen Zeitspanne, aufrechterhalten.
Dadurch kann das Druckmittel aus dem hydraulischen Steuerkreis 16" über das Rückschlagventil
18" in einer selbst bei extrem hohem Leckageverlust im ersten Zwillingskolbenantrieb-ZKA
- usreichenden Menge in die Kommunikationsleitung 1 zwischen dbn Zylindern 2,3 nachgespeist
werden.
-
Der gleiche yorgang wiederholt sich zum Ausgleichen einer Druckmittelleckage
im zweiten Zwillingskolbenantrieb ZKA" über das Rüctschlagventil 18 des hydraulischen
Steuerkreises 16, in dem durch den gleichzeitigen Arbeitshub des ersten Zwillingskolbenantriebs
ZKA dessen Arbeitshubdruck gleichfalls während der gesamten hubzeit, d. h. einer
verhältnismäßig langen Zeitspanne, aufrechterhalten wird.
-
Das Ansprechen der Umsteuerventile i3,13" muß daher nicht wie beim
einfachen Zwillingskolbenantriebqgemäß Fig.1 und 2 bis zum Ausgleichen der jeweiligen
Druckmittelleckageexerzögert werden, so daß-die in den hydraulischen Steuerkreisen
16,16" gestrichelt angedeut-eten Drosselventile 17,17" gegebenenfalls eingespart
werden können, da auch ohne die letzteren auf jeden Ball weit mehr Druckmittel zum
Leckageausgleich zur Verfügung steht, als unter normalen Umständen erforderlich
ist.
-
- Patentansprüche -