EP2855945B1 - Hydrauliksystem - Google Patents

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EP2855945B1
EP2855945B1 EP13711642.2A EP13711642A EP2855945B1 EP 2855945 B1 EP2855945 B1 EP 2855945B1 EP 13711642 A EP13711642 A EP 13711642A EP 2855945 B1 EP2855945 B1 EP 2855945B1
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EP
European Patent Office
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hydraulic
pump
primary circuit
oil
valve
Prior art date
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EP13711642.2A
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EP2855945B2 (de
EP2855945A1 (de
Inventor
Jan-Martin VEIT
Werner MÜNZENMAIER
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Putzmeister Engineering GmbH
Original Assignee
Putzmeister Engineering GmbH
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    • F15B2211/781—Control of multiple output members one or more output members having priority

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system with a first hydraulic consumer driving primary circuit having a first, at least one motor-driven hydraulic pump comprehensive hydraulic drive unit with a second hydraulic consumer driving secondary circuit, the second, at least one further motor-driven hydraulic pump comprehensive hydraulic drive unit
  • a first operating state the hydraulic consumers arranged in the primary circuit and in the secondary circuit are independently supplied with hydraulic oil from a tank via their hydraulic drive units, wherein in a second operating state at standstill of the first consumer at least a part of the hydraulic oil from the primary circuit in the Secondary circuit for driving the second consumer is fed.
  • a hydraulic system of this kind is for example from the EP 1 995 155 A2 known.
  • Hydraulic systems of this type are used, for example, for driving and operating mobile thick matter pumps, which have arranged in the primary circuit hydraulic drive mechanism for the sludge pump and arranged in the secondary hydraulic drive and control mechanism for a trained example as articulated boom boom.
  • the drive mechanism of the slurry pump and the distributor boom is indeed operated simultaneously but independently via their respective hydraulic pumps.
  • the oil supply in the hydraulic circuits is limited by the oil supplied by the associated hydraulic pumps.
  • the present invention seeks to improve the known hydraulic system of the type specified in that an increased operating speed is made possible for specific tasks within the hydraulic system for a given pump power in the various hydraulic circuits.
  • the object of the invention is achieved in particular by the fact that the first consumer arranged in the primary circuit is expediently designed as a hydraulic drive mechanism of a slurry pump, while the second consumer arranged in the secondary circuit is designed as a drive and control mechanism of a distributor boom consisting of several fattening arms.
  • the inventive measure for example, for the automatic folding and unfolding of the distribution boom be used by oil from the main circuit of the slurry pump is supplied to the mast circle, for example via a suitable valve control.
  • the hydraulic drive mechanism of the slurry pump has two connected via a respective piston rod to a delivery cylinder hydraulic drive cylinder, which at one end via a main line with the at least one arranged in the primary circuit hydraulic pump and at its other end via a swing oil line are interconnected, wherein the primary circuit and the secondary circuit are connected to each other via a connecting line, in which a first, the oil flow selectively releasing or blocking control valve is arranged.
  • a first the oil flow selectively releasing or blocking control valve is arranged.
  • the oil flow to the tank selectively blocking or releasing control valve is expediently arranged within the primary circuit.
  • a further embodiment provides that within the primary circuit at least a third, the oil flow to the, from or between the hydraulic cylinders selectively blocking or releasing control valve is arranged.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that in the closed primary circuit at least one reversible and adjustable main pump and a pressure side in the primary circuit and the suction side opening into the tank feed pump is arranged.
  • a first embodiment variant provides in this case that the connecting line containing the control valve is branched off from one of the main lines of the primary circuit.
  • the main pump is activated in such a way that the pressure side of the main pump is connected to the relevant main line.
  • the piston of the drive cylinder connected to the main line concerned must be in its swing oil line be moved adjacent end position.
  • the connecting line containing the control valve is connected via a respective check valve to one of the main lines of the primary circuit.
  • a flow-releasing or blocking control valve may be arranged in the swing oil line between the hydraulic cylinders.
  • a further advantageous or alternative embodiment for this purpose may consist in that in the region of the end positions of the drive cylinder equipped with supply and Abspeiseventilen Hubaus GmbHsschleifen are arranged, and that in at least one of Hubaus somnsschleifen designed as a shut-off valve control valve or optionally connectable with the secondary circuit directional control valve is arranged ,
  • the hydraulic circuits shown in the drawing are intended for thick matter pumps having two delivery cylinders, not shown, whose frontal openings open into a material feed container and alternately be connected to a delivery line during the pressure stroke via a diverter valve.
  • the delivery cylinders are driven by hydraulic drive cylinders 7, 8, which are arranged in a first primary circuit I, in push-pull.
  • the drive piston of the drive cylinder 7,8 are connected via a common piston rod with the delivery piston in the delivery cylinders.
  • the drive cylinders 7, 8 form a first consumer in the primary circuit I, which also has a hydraulic drive unit comprising at least one motor-driven hydraulic pump 1, 2.
  • a secondary circuit II which has a second, another motor-driven hydraulic pump 22 comprehensive hydraulic drive unit.
  • the hydraulic consumers arranged in the primary circuit I and in the secondary circuit II can be acted upon independently of one another with hydraulic oil from a common tank 60 in a first operating state via their hydraulic drive units.
  • the primary circuit I with the drive cylinders 7,8 and the secondary circuit II with the mast control 24 Although simultaneously, but are driven separately from each other via their respective hydraulic pumps 1,2,22.
  • a special feature of the invention is that in a second operating state at standstill of the hydraulic cylinder 7.8 comprehensive consumer at least a portion of the hydraulic oil from the primary circuit I in the secondary circuit II can be fed to control the distribution boom. With this measure it is achieved that the extension and folding of the trained as articulated boom boom with stationary slurry pump can be performed by pressure oil supply from the primary circuit I faster.
  • the primary circuit I and the secondary circuit II are connected to one another via a connecting line 29 in which a first control valve 28 (optionally releasing or blocking the oil flow) is provided.
  • Fig. 1 to 4 . 6 to 8 ) or 35 ( Fig. 5 ) is arranged.
  • the embodiments according to Fig. 1 to 6 refer to hydraulic systems whose primary circuit I is designed as a closed hydraulic circuit.
  • the consumer-forming drive cylinders 7 and 8 are driven there via the main lines 17,18 via a reversible and adjustable main pump 1 in push-pull.
  • a suction side connected to the tank 60 feed pump 2 is provided, via which one of the outgoing at the Kir Hughesventil 5 amount of oil corresponding amount of oil through the connected to the main lines 17 and 18 check valves 3 and 4 again on the low pressure side of the main pump 1 is fed. Any excess amount flows via the pressure limiting valve 43 into the tank 60.
  • Trained as a mast circle secondary circuit II includes a hydraulic pump 22, which can be configured either as a constant or variable displacement.
  • the hydraulic pump 22 is connected on the suction side to the tank 60 and on the pressure side via the pressure line 23 to the load designed as a mast control 24.
  • Fig. 1 to 4 and 6 to 8 is in the connecting line 29 between the primary circuit I and secondary circuit II designed as a 2/2-way valve control valve 28 is provided.
  • the directional control valve 28 blocks the connection between the primary circuit I. and the pressure line 23 from leaks oil-free, while in the switched position, the connection is turned on.
  • the main pump 1 is activated so that in the case of Fig. 1 on the main line 17 is the pressure side. Therefore, there must be driven the piston 70 of the drive cylinder 7 in its rod-side end position.
  • two additional check valves 30 and 31 are provided, via which a connection can be made from the main lines 17 or 18 to the directional valve 28.
  • the main pump 1 can be selectively controlled so that either the main line 17 or the main line 18, the pressure side. If the pressure side on the main line 18, the piston must be moved in the drive cylinder 8 in its rod-side end position.
  • an additional designed as a shut-off valve control valve 32 is provided, which leads to the tank 60 in the non-actuated state via the Kirndventil 5 and the pressure relief valve 6 escaped oil.
  • the control valve 32 is driven. As a result, the connection to the tank 60 is blocked, so that no more oil can be fed to the tank 60. This is the complete amount of oil of the feed pump 2 via the main pump 1 for feeding to the secondary circuit II available.
  • an additional shut-off valve 34 is provided between the throttle 16 and the check valve 13 of the Hubaus Heidelbergsschleife.
  • the piston 70 is located in the drive cylinder 7 in its rod-side end position and is built up due to the supply to the secondary circuit II (mast circle) pressure, oil flows from the main line 17 through the throttle 16, the connecting line 19 and the check valves 13,11 on the low pressure side 18. This oil is thus the feed not available for mast circle.
  • the valve 34 In the non-activated state, the valve 34 is open. If the valve 34 is activated, no more oil can flow away and the complete oil quantity of the feed pump 2 is available for feeding into the secondary circuit.
  • a control valve 35 designed as a directional control valve is alternatively provided in the stroke compensation loop of the cylinder 7.
  • oil can flow via the throttle 16 and the check valve 13.
  • the directional control valve 35 is activated and the piston 70 is located in the drive cylinder 7 in its rod-side end position, a connection of the main line 17 via the drive cylinder 7 and the line 29 to the pressure line 23 of the secondary circuit II (mast circle) is produced.
  • the supply to the low pressure side via the throttle 16 and the check valve 13 is locked. Thus, no more oil can flow, so that the complete amount of oil of the feed pump 2 of the feed is available.
  • an additional shut-off valve 33 is provided in the swing oil line 19.
  • the shut-off valve 33 connects the drive cylinders 7 and 8, so that they can perform the conveying cycle described above. If the shut-off valve 33 is activated, the connection is blocked by the swing oil line 19, so that the pistons 70, 80 in the drive cylinders 7, 8 can no longer travel. Also, the oil balance due to the leakage in the drive cylinders 7,8 can no longer take place. As a result, pressure in the drive cylinders 7, 8 and in the main lines 17, 18 can be established by the main pump 1 in any position of the pistons 70, 80.
  • the pressure relief valve 52 which via the check valves 53 and 54 is connected to the pressure chambers between the drive cylinders 7,8 and the shut-off valve 33, prevents inadmissibly high pressures with the shut-off valve 33 closed, which could occur due to the pressure ratio in the drive cylinders 7,8.
  • an open primary circuit I is provided for driving the concrete pump.
  • Fig. 7 sucks the main pump 44 via the suction line 48, the oil directly from the tank 60.
  • a reversing valve 36 which either the main line 47 with the working line 17 'or 18' and not connected line 18 'or 17' connects to the tank 60.
  • the pistons 70,80 in the drive cylinders 7 and 8 then proceed in push-pull as described above.
  • the reversing valve 36 is driven in the opposite direction.
  • the main pump 44 has an electrically proportional (EP) adjusting device 45. Should in the case of Fig.
  • both the mast pump 22 with controller 37 and the main pump 44 with controller 46 load-sensing LS
  • a directional control valve 38 is provided, via which either the load pressure of the drive cylinders 7, 8 reported via the line 41 or the load pressure of the mast control reported via the line 42 is fed to the load-sensing regulator (LS) 46 of the main pump 44.
  • LS load-sensing regulator
  • the high pressure of the hydraulic pump compared with the load pressure and kept constant the difference of the two pressures via an adjusting.
  • the adjusting mechanism ensures that the oil quantity is independent of the load pressure.
  • the load pressure of the drive cylinder 7,8 is tapped via the shuttle valve 37 selectively from the working line 17 'or 18'.
  • the load pressure of the drive cylinders 7 and 8 goes to the regulator 46 of the main pump 44. This regulates the pressure difference at the adjusting throttle 50, with which the speed of the pistons 70, 80 in the drive cylinders 7 and 8 are adjusted independently of the load pressure can. If hydraulic oil from the primary circuit I is to be fed to the secondary circuit II, the controller 46 of the main pump 44 is notified of the load pressure of the mast control by actuating the valve 38 via the line 42. This regulates load pressure independent, the pressure difference at the variable throttle 51, with which the amount of supplied hydraulic oil can be adjusted.
  • the invention relates to a hydraulic system, preferably for driving and operating a mobile slurry pump.
  • the hydraulic system comprises a primary hydraulic circuit I driving a first hydraulic consumer, which has a hydraulic drive unit comprising at least one motor-driven hydraulic pump 1, 2, 4.
  • a secondary hydraulic circuit II controlling a second hydraulic consumer is provided, which has a second, at least one further motor-driven hydraulic pump 22 comprising a hydraulic drive unit.
  • the arranged in the primary circuit I and the secondary circuit II hydraulic consumers 7,8; 24 are independent in a first operating state of their hydraulic drive units from each other with hydraulic oil from a common tank 60 acted upon.
  • a special feature of the invention is that in a second operating state at standstill of the first consumer 7.8 at least a portion of the hydraulic oil from the primary circuit I in the secondary circuit II is fed to drive the second load 24.
  • first consumer 7,8 is designed as a hydraulic drive mechanism of the slurry pump, while arranged in the secondary circuit II second consumer 24 is designed as a drive and control mechanism of a plurality of Mastarmen distribution boom.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einem einen ersten hydraulischen Verbraucher ansteuernden Primärkreis, der ein erstes, mindestens eine motorisch angetriebene Hydraulikpumpe umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist, mit einem einen zweiten hydraulischen Verbraucher ansteuernden Sekundärkreis, der ein zweites, mindestens eine weitere motorisch angetriebene Hydraulikpumpe umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist, wobei die im Primärkreis und im Sekundärkreis angeordneten hydraulischen Verbraucher in einem ersten Betriebszustand über ihre hydraulischen Antriebsaggregate unabhängig voneinander mit Hydrauliköl aus einem Tank beaufschlagt sind, wobei in einem zweiten Betriebszustand bei Stillstand des ersten Verbrauchers zumindest ein Teil des Hydrauliköls aus dem Primärkreis in den Sekundärkreis zur Ansteuerung des zweiten Verbrauchers zugespeist wird. Mit dieser Maßnahme wird ohne Erhöhung der Drehzahl der motorisch angetriebenen Hydraulikpumpen mehr Öl für den Betrieb des zweiten Verbrauchers zur Verfügung gestellt und damit eine höhere Leistung, insbesondere eine höhere Betriebsgeschwindigkeit erzielt. Ein Hydrauliksystem dieser Art ist beispielsweise aus der EP 1 995 155 A2 bekannt.
  • Hydrauliksysteme dieser Art werden beispielsweise zum Ansteuern und Betätigen von mobilen Dickstoffpumpen verwendet, die einen im Primärkreis angeordneten hydraulischen Antriebsmechanismus für die Dickstoffpumpe sowie einen im Sekundärkreis angeordneten hydraulischen Antriebs- und Steuermechanismus für einen beispielsweise als Knickmast ausgebildeten Verteilermast aufweisen. Im Betriebszustand einer solchen, vorzugsweise als Betonpumpe ausgebildeten Dickstoffpumpe wird der Antriebsmechanismus der Dickstoffpumpe und des Verteilermasts zwar gleichzeitig aber über ihre jeweiligen Hydraulikpumpen unabhängig voneinander betätigt. Die Ölzufuhr in den Hydraulikkreisen ist dabei durch die von den zugehörigen Hydraulikpumpen gelieferte Ölmenge begrenzt. Es gibt jedoch auch Betriebszustände, bei denen nur einer der Hydraulikkreise aktiviert wird. Dies ist beispielsweise vor und nach einem Pumpvorgang beim Aus- und Einfalten des Verteilermasts zwischen einer eingeklappten Transportstellung und einer ausgeklappten Betriebsstellung der Fall. Bei modernen Betonpumpen läuft dieser Aus- und Einfaltvorgang programmgesteuert ab. Da dieser Vorgang zugleich eine Wartezeit für den Pumpenfahrer bedeutet, besteht ein Bedarf nach einer raschen Ausführung, die mit den üblicherweise im Masthydraulikkreis zur Verfügung stehenden Pumpleistungen zu wünschen übrig lässt.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Hydrauliksystem der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass für spezielle Aufgabenstellungen innerhalb des Hydrauliksystems bei gegebener Pumpleistung in den verschiedenen Hydraulikkreisen eine erhöhte Betriebsgeschwindigkeit ermöglicht wird.
  • Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung die in Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird vor allem dadurch gelöst, dass der im Primärkreis angeordnete erste Verbraucher zweckmäßig als hydraulischer Antriebsmechanismus einer Dickstoffpumpe ausgebildet ist, während der im Sekundärkreis angeordnete zweite Verbraucher als Antriebs- und Steuermechanismus eines aus mehreren Mastarmen bestehenden Verteilermasts ausgebildet ist. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Maßnahme beispielsweise für das automatische Ein- und Ausfalten des Verteilermasts genutzt werden, indem Öl aus dem Hauptkreis der Dickstoffpumpe dem Mastkreis beispielsweise über eine geeignete Ventilsteuerung zugespeist wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der hydraulische Antriebsmechanismus der Dickstoffpumpe zwei über je eine Kolbenstange mit einem Förderzylinder verbundene hydraulische Antriebszylinder auf, die an ihrem einen Ende über je eine Hauptleitung mit der mindestens einen im Primärkreis angeordneten Hydraulikpumpe und an ihrem anderen Ende über eine Schaukelölleitung miteinander verbunden sind, wobei der Primärkreis und der Sekundärkreis über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, in der ein erstes, den Ölfluss wahlweise freigebendes oder sperrendes Steuerventil angeordnet ist. Um den für die Zuspeisung in die Sekundärleitung erforderlichen Druckaufbau zu gewährleisten, ist zweckmäßig innerhalb des Primärkreises mindestens ein zweites, den Ölfluss zum Tank wahlweise sperrendes oder freigebendes Steuerventil angeordnet. Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass innerhalb des Primärkreises mindestens ein drittes, den Ölfluss zu den, aus den oder zwischen den Hydraulikzylindern wahlweise sperrendes oder freigebendes Steuerventil angeordnet ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im geschlossenen Primärkreis mindestens eine reversierbare und verstellbare Hauptpumpe sowie eine druckseitig in den Primärkreis und saugseitig in den Tank mündende Speisepumpe angeordnet ist. Eine erste Ausführungsvariante sieht in diesem Falle vor, dass die das Steuerventil enthaltende Verbindungsleitung von einer der Hauptleitungen des Primärkreises abgezweigt ist. Damit von der Hauptpumpe der für die Maststeuerung notwendige Druck aufgebaut werden kann, wird in diesem Falle die Hauptpumpe so angesteuert, dass an der betreffenden Hauptleitung die Druckseite der Hauptpumpe ist. Dementsprechend muss in diesem Fall der Kolben des mit der betreffenden Hauptleitung verbundenen Antriebszylinders in seine der Schaukelölleitung benachbarte Endlage gefahren werden. Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist die das Steuerventil enthaltende Verbindungsleitung über je ein Rückschlagventil an eine der Hauptleitungen des Primärkreises angeschlossen. Dadurch kann die Hauptpumpe wahlweise so angesteuert werden, dass entweder an der einen oder an der anderen Hauptleitung die Druckseite liegt.
  • Weiter kann in der Schaukelölleitung zwischen den Hydraulikzylindern ein den Durchfluss freigebendes oder sperrendes Steuerventil angeordnet sein. Eine weitere vorteilhafte oder alternative Ausgestaltung hierzu kann darin bestehen, dass im Bereich der Endlagen der Antriebszylinder mit Zu- und Abspeiseventilen bestückte Hubausgleichsschleifen angeordnet sind, und dass in mindestens einer der Hubausgleichsschleifen ein als Absperrventil ausgebildetes Steuerventil oder ein wahlweise mit dem Sekundärkreis verbindbares Wegeventil angeordnet ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    bis 6 hydraulische Schaltungsanordnungen von Hydrauliksystemen mit einem geschlossenen Primärkreis zum Betätigen einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe und einem Sekundärkreis für die Steuerung eines Verteilermasts;
    Fig. 7
    und 8 hydraulische Schaltungsanordnungen von Hydrauliksystemen mit offenem Primärkreis zum Ansteuern und Betätigen einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe und mit einem Sekundärkreis für die Steuerung eines Verteilermasts.
  • Die in der Zeichnung dargestellten Hydraulikschaltungen sind für Dickstoffpumpen bestimmt, die zwei nicht dargestellte Förderzylinder aufweisen, deren stirnseitige Öffnungen in einen Materialaufgabebehälter münden und abwechselnd während des Druckhubs über eine Rohrweiche mit einer Förderleitung verbindbar sind. Die Förderzylinder werden über hydraulische Antriebszylinder 7,8, die in einem ersten Primärkreis I angeordnet sind, im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Antriebskolben der Antriebszylinder 7,8 über eine gemeinsame Kolbenstange mit den Förderkolben in den Förderzylindern verbunden. Die Antriebszylinder 7,8 bilden einen ersten Verbraucher in dem Primärkreis I, der außerdem ein mindestens eine motorisch angetriebene Hydraulikpumpe 1,2 umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist. Weiter ist bei allen Ausführungsbeispielen ein Sekundärkreis II vorgesehen, der ein zweites, eine weitere motorisch angetriebene Hydraulikpumpe 22 umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist. Die im Primärkreis I und im Sekundärkreis II angeordneten hydraulischen Verbraucher sind in einem ersten Betriebszustand über ihre hydraulischen Antriebsaggregate unabhängig voneinander mit Hydrauliköl aus einem gemeinsamen Tank 60 beaufschlagbar. Auf diese Weise können der Primärkreis I mit den Antriebszylindern 7,8 und der Sekundärkreis II mit der Maststeuerung 24 zwar gleichzeitig, aber über ihre jeweiligen Hydraulikpumpen 1,2,22 getrennt voneinander angetrieben werden.
  • Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass in einem zweiten Betriebszustand bei Stillstand des die Hydraulikzylinder 7,8 umfassenden Verbrauchers zumindest ein Teil des Hydrauliköls aus dem Primärkreis I in den Sekundärkreis II zur Ansteuerung des Verteilermasts zugespeist werden kann. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass das Aus- und Einfalten des als Knickmast ausgebildeten Verteilermasts bei stillstehender Dickstoffpumpe durch Druckölzufuhr aus dem Primärkreis I schneller ausgeführt werden kann. Um dies zu erreichen, sind bei allen Ausführungsbeispielen der Primärkreis I und der Sekundärkreis II über eine Verbindungsleitung 29 miteinander verbunden, in welcher ein erstes, den Ölfluss wahlweise freigebendes oder sperrendes Steuerventil 28 (Fig. 1 bis 4, 6 bis 8) bzw. 35 (Fig. 5) angeordnet ist. Um den für die Zuspeisung erforderlichen Druck im Primärkreis I zu erzeugen, werden verschiedene Ausführungsvarianten vorgeschlagen, die im Folgenden näher erläutert werden.
  • Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 6 beziehen sich auf Hydrauliksysteme, deren Primärkreis I als geschlossener Hydraulikkreis ausgebildet ist. Die den Verbraucher bildenden Antriebszylinder 7 und 8 sind dort über die Hauptleitungen 17,18 über eine reversier- und verstellbare Hauptpumpe 1 im Gegentakt angetrieben. Dies bedeutet, dass der Kolben 70 im Antriebszylinder 7 ausfährt, wenn der Kolben 80 im Antriebszylinder 8 über das in der Schaukelölleitung 19 strömende Öl zurückgeschoben wird. Haben beide Kolben 70,80 in den Antriebszylindern 7,8 ihre Endlage erreicht, kehrt die Hauptpumpe 1 ihre Förderrichtung um, so dass sich die Kolben in die jeweils andere Richtung bewegen. Aus dem geschlossenen Primärkreis I bestehend aus Hauptpumpe 1, Hauptleitungen 17,18, Antriebszylinder 7,8 und Schaukelölleitung 19 wird immer eine entsprechende Ölmenge über das Wechselspülventil 5 und das Druckbegrenzungsventil 6 in den unter Atmosphärendruck stehenden Tank 60 ausgespeist. Über das Druckbegrenzungsventil 6 kann dabei die auszuspeisende Ölmenge eingestellt werden. Das Wechselspülventil 5 besitzt zwei mit den Hauptleitungen 17 und 18 verbundene Steuerleitungen 25,26, welche den Ventilschieber des Wechselspülventils 5, je nachdem auf welcher Seite der Hochdruck ansteht, hin- und herverschieben. Über die Ausspeiseleitungen 20 und 21 wird dann über die Hauptleitungen 17 oder 18 von der Niederdruckseite Öl zum Tank 60 ausgespeist. Zusätzlich ist eine saugseitig mit dem Tank 60 verbundene Speisepumpe 2 vorgesehen, über die eine der am Wechselspülventil 5 ausgespeisten Ölmenge entsprechende Ölmenge über die mit den Hauptleitungen 17 und 18 verbundenen Rückschlagventile 3 und 4 wieder auf der Niederdruckseite der Hauptpumpe 1 eingespeist wird. Eine eventuelle Überschussmenge fließt über das Druckbegrenzungsventil 43 in den Tank 60.
  • Befindet sich die Hauptpumpe 1 auf Nullförderung, herrscht in den Leitungen 17 und 18 Gleichdruck, so dass der Ventilschieber des Wechselspülventils 5 in Mittelstellung bleibt und kein Öl ausgespeist wird. In diesem Zustand fließt die komplette Ölmenge der Speisepumpe 2 über das Druckbegrenzungsventil 43 in den Tank 60.
  • Aufgrund auftretender Leckagen in den Antriebszylindern 7 und 8 muss bei bestimmten Betriebszuständen Öl zu- oder abgespeist werden, damit die betreffenden Kolben 70,80 jeweils ihre Endlagen erreichen können. Erreicht z.B. der Kolben 80 im Zylinder 8 seine bodenseitige Endlage nicht, während der Kolben 70 im Zylinder 7 seine stangenseitige Endlage erreicht hat, kann dem Zylinder 8 über die Drossel 16, das Rückschlagventil 13 und die Schaukelölleitung 19 Öl zugeführt werden, so dass auch der Kolben 80 im Zylinder 8 seine bodenseitige Endlage erreicht. Hat dagegen der Kolben 70 im Zylinder 7 seine stangenseitige Endlage noch nicht erreicht, während der Kolben 80 im Zylinder 8 sich bereits in seiner bodenseitigen Endlage befindet, wird über das Rückschlagventil 11 Öl abgespeist, so dass der Kolben 70 im Zylinder 7 in seine stangenseitige Endlage fahren kann. Dabei muss der als Kugelhahn ausgebildete Kolbenendlagehahn 10 geöffnet sein. Dem bodenseitigen Rückschlagventil 11 entspricht auf der Seite des Zylinders 8 das Rückschlagventil 12, während dem Kolbenendlagehahn 10 dort der Kolbenendlagehahn 9 entspricht. Andererseits entspricht dem stangenseitigen Rückschlagventil 13 am Zylinder 7 das Rückschlagventil 14 am Zylinder 8, während die stangenseitige Drossel 16 dort der Drossel 15 entspricht. Der als Mastkreis ausgebildete Sekundärkreis II enthält eine Hydraulikpumpe 22, welche wahlweise als Konstant- oder als Verstellpumpe ausgeführt sein kann. Die Hydraulikpumpe 22 ist saugseitig mit dem Tank 60 und druckseitig über die Druckleitung 23 mit dem als Maststeuerung 24 ausgebildeten Verbraucher verbunden.
  • Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 und 6 bis 8 ist in der Verbindungsleitung 29 zwischen Primärkreis I und Sekundärkreis II ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 28 vorgesehen. In der Ruhestellung sperrt das Wegeventil 28 die Verbindung zwischen dem Primärkreis I und der Druckleitung 23 leckölfrei ab, während in der geschalteten Stellung die Verbindung durchgeschaltet ist. Damit von der Hauptpumpe 1 der für die Maststeuerung 24 notwendige Druck aufgebaut werden kann, wird die Hauptpumpe 1 so angesteuert, dass im Falle der Fig. 1 an der Hauptleitung 17 die Druckseite ist. Deshalb muss dort der Kolben 70 des Antriebszylinders 7 in seine stangenseitige Endlage gefahren werden. Da bei der Zuspeisung zum Sekundärkreis II (Mastkreis) der Primärkreis I geöffnet wird und das dem Sekundärkreis II zugespeiste Öl nicht mehr zur Hauptpumpe 1 zurück fließt, kann nur so viel Öl zugespeist werden, wie die Speisepumpe 2 nachfördert. Über die elektrisch proportionale (EP) Mengenverstellung 27 der Hauptpumpe 1 kann die maximal mögliche Menge begrenzt werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei zusätzliche Rückschlagventile 30 und 31 vorgesehen, über welche eine Verbindung von den Hauptleitungen 17 oder 18 zum Wegeventil 28 hergestellt werden kann. Dadurch kann die Hauptpumpe 1 wahlweise so angesteuert werden, dass entweder an der Hauptleitung 17 oder an der Hauptleitung 18 die Druckseite liegt. Ist die Druckseite an der Hauptleitung 18 muss der Kolben im Antriebszylinder 8 in seine stangenseitige Endlage gefahren werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein zusätzliches als Absperrventil ausgebildetes Steuerventil 32 vorgesehen, das im nicht angesteuerten Zustand das über das Wechselspülventil 5 und das Druckbegrenzungsventil 6 ausgespeiste Öl zum Tank 60 führt. Zur Zuspeisung zum Sekundärkreis II (Mastkreis) wird das Steuerventil 32 angesteuert. Dadurch wird die Verbindung zum Tank 60 gesperrt, so dass kein Öl mehr zum Tank 60 ausgespeist werden kann. Damit steht die komplette Ölmenge der Speisepumpe 2 über die Hauptpumpe 1 zur Zuspeisung zum Sekundärkreis II zur Verfügung.
  • Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 ist ein zusätzliches Absperrventil 34 zwischen der Drossel 16 und dem Rückschlagventil 13 der Hubausgleichsschleife vorgesehen. Befindet sich der Kolben 70 im Antriebszylinder 7 in seiner stangenseitigen Endlage und wird aufgrund der Zuspeisung zum Sekundärkreis II (Mastkreis) Druck aufgebaut, fließt Öl von der Hauptleitung 17 über die Drossel 16, die Verbindungsleitung 19 und die Rückschlagventile 13,11 auf die Niederdruckseite 18. Dieses Öl steht somit der Zuspeisung zum Mastkreis nicht zur Verfügung. Im nicht angesteuerten Zustand ist das Ventil 34 geöffnet. Wird das Ventil 34 angesteuert, kann kein Öl mehr abfließen und die komplette Ölmenge der Speisepumpe 2 steht zur Zuspeisung in den Sekundärkreis zur Verfügung.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist anstelle des Steuerventils 28 alternativ ein als Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 35 in der Hubausgleichsschleife des Zylinders 7 vorgesehen. Im nicht angesteuerten Zustand kann Öl über die Drossel 16 und das Rückschlagventil 13 fließen. Wird das Wegeventil 35 angesteuert und befindet sich der Kolben 70 im Antriebszylinder 7 in seiner stangenseitigen Endlage, wird eine Verbindung der Hauptleitung 17 über den Antriebszylinder 7 und die Leitung 29 mit der Druckleitung 23 des Sekundärkreises II (Mastkreises) hergestellt. Gleichzeitig ist die Abspeisung auf die Niederdruckseite über die Drossel 16 und das Rückschlagventil 13 gesperrt. Damit kann kein Öl mehr abfließen, so dass die komplette Ölmenge der Speisepumpe 2 der Zuspeisung zur Verfügung steht.
  • Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 ist ein zusätzliches Absperrventil 33 in der Schaukelölleitung 19 vorgesehen. Im nicht angesteuerten Zustand verbindet das Absperrventil 33 die Antriebszylinder 7 und 8, so dass diese den oben beschriebenen Förderzyklus durchführen können. Wird das Absperrventil 33 angesteuert, ist die Verbindung durch die Schaukelölleitung 19 gesperrt, so dass die Kolben 70,80 in den Antriebszylindern 7,8 nicht mehr verfahren können. Auch der Ölausgleich aufgrund der Leckage in den Antriebszylindern 7,8 kann nicht mehr stattfinden. Dadurch kann in jeder beliebigen Stellung der Kolben 70,80 Druck in den Antriebszylindern 7,8 und in den Hauptleitungen 17,18 durch die Hauptpumpe 1 aufgebaut werden. Das Druckbegrenzungsventil 52, welches über die Rückschlagventile 53 und 54 mit den Druckkammern zwischen den Antriebszylindern 7,8 und dem Absperrventil 33 verbunden ist, verhindert unzulässig hohe Drücke bei geschlossenem Absperrventil 33, die aufgrund der Druckübersetzung in den Antriebszylindern 7,8 auftreten könnten.
  • In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 7 und 8 ist jeweils ein offener Primärkreis I zum Antrieb der Betonpumpe vorgesehen. Im Falle der Fig. 7 saugt die Hauptpumpe 44 über die Saugleitung 48 das Öl direkt aus dem Tank 60. Zwischen der Hauptleitung 47 und den Arbeitsleitungen 17' und 18' befindet sich ein Umsteuerventil 36, welches wahlweise die Hauptleitung 47 mit der Arbeitsleitung 17' oder 18' und die nicht verbundene Leitung 18' oder 17' mit dem Tank 60 verbindet. Die Kolben 70,80 in den Antriebszylindern 7 und 8 verfahren dann im Gegentakt wie oben beschrieben. Zur Umkehr der Bewegungsrichtung wird das Umsteuerventil 36 in der Gegenrichtung angesteuert. Die Hauptpumpe 44 besitzt eine elektrisch proportionale (EP) Verstelleinrichtung 45. Soll im Falle der Fig. 7 dem Sekundärkreis II (Mastkreis) Hydrauliköl zugespeist werden, wird das Ventil 36 nicht angesteuert. Damit ist die Verbindung der Hauptleitung 47 mit den Arbeitsleitungen 17',18' gesperrt. Wird nun das Wegeventil 28 angesteuert, kann über die Hauptleitung 47 und die Leitung 29 Öl aus dem Primärkreis I dem Sekundärkreis II zugeführt werden. Theoretisch kann das komplette Fördervolumen der Hauptpumpe 44 hierbei dem Sekundärkreis II zugespeist werden. In der Praxis wird die zugespeiste Ölmenge über die elektrisch proportionale Mengenverstellung 45 eingestellt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist alternativ sowohl die Mastpumpe 22 mit Regler 37 als auch die Hauptpumpe 44 mit Regler 46 (Load-Sensing LS) LS-geregelt. Hier ist ein Wegeventil 38 vorgesehen, über welches wahlweise der über die Leitung 41 gemeldete Lastdruck der Antriebszylinder 7,8 oder der über die Leitung 42 gemeldete Lastdruck der Maststeuerung dem Load-Sensing-Regler (LS) 46 der Hauptpumpe 44 zugeführt wird. Bei LS-geregelten Hydraulikpumpen wird der Hochdruck der Hydraulikpumpe mit dem Lastdruck verglichen und die Differenz der beiden Drücke über ein Verstellorgan konstant gehalten. Das Verstellorgan sorgt dafür, dass die Ölmenge unabhängig vom Lastdruck ist. Der Lastdruck der Antriebszylinder 7,8 wird über das Wechselventil 37 wahlweise von der Arbeitsleitung 17' oder 18' abgegriffen. Ist das Wegeventil 38 nicht angesteuert, geht der Lastdruck der Antriebszylinder 7 und 8 auf den Regler 46 der Hauptpumpe 44. Dieser regelt die Druckdifferenz an der Verstelldrossel 50, mit welcher lastdruckunabhängig die Geschwindigkeit der Kolben 70,80 in den Antriebszylindern 7 und 8 eingestellt werden kann. Soll dem Sekundärkreis II Hydrauliköl aus dem Primärkreis I zugespeist werden, wird dem Regler 46 der Hauptpumpe 44 durch Ansteuerung des Ventils 38 über die Leitung 42 der Lastdruck der Maststeuerung gemeldet. Dieser regelt lastdruckunabhängig die Druckdifferenz an der Verstelldrossel 51, mit welcher die Menge des zugespeisten Hydrauliköls eingestellt werden kann.
  • Im vorstehenden wurde die Erfindung ausführlich für den Anwendungsfall einer mobilen Zweizylinder-Dickstoffpumpe beschrieben. Grundsätzlich ist es möglich, das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip auch auf andere Hydrauliksysteme mit mindestens zwei Hydraulikkreisläufen zu übertragen, wie sie beispielsweise bei Baggern oder anderen Arbeitsmaschinen vorkommen.
  • Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf ein Hydrauliksystem, vorzugsweise zum Ansteuern und Betätigen einer mobilen Dickstoffpumpe. Das Hydrauliksystem umfasst einen einen ersten hydraulischen Verbraucher ansteuernden Primärkreis I, der ein mindestens eine motorisch angetriebene Hydraulikpumpe 1,2,44 umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist. Weiter ist ein einen zweiten hydraulischen Verbraucher ansteuernder Sekundärkreis II vorgesehen, der ein zweites, mindestens eine weitere motorisch angetriebene Hydraulikpumpe 22 umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist. Die im Primärkreis I und im Sekundärkreis II angeordneten hydraulischen Verbraucher 7,8;24 sind in einem ersten Betriebszustand über ihre hydraulischen Antriebsaggregate unabhängig voneinander mit Hydrauliköl aus einem gemeinsamen Tank 60 beaufschlagbar. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass in einem zweiten Betriebszustand bei Stillstand des ersten Verbrauchers 7,8 zumindest ein Teil des Hydrauliköls aus dem Primärkreis I in den Sekundärkreis II zur Ansteuerung des zweiten Verbrauchers 24 zugespeist wird. Vorteilhafterweise ist der im Primärkreis I angeordnete erste Verbraucher 7,8 als hydraulischer Antriebsmechanismus der Dickstoffpumpe ausgebildet, während der im Sekundärkreis II angeordnete zweite Verbraucher 24 als Antriebs- und Steuermechanismus eines aus mehreren Mastarmen bestehenden Verteilermasts ausgebildet ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hauptpumpe (Hydraulikpumpe)
    2
    Speisepumpe (Hydraulikpumpe)
    3
    Rückschlagventil
    4
    Rückschlagventil
    5
    Wechselspülventil
    6
    Druckbegrenzungsventil
    7
    Antriebszylinder
    8
    Antriebszylinder
    9,10
    Kolbenendlagenhahn
    11,12
    Rückschlagventil
    13,14
    Rückschlagventil
    15,16
    Drossel
    17
    Hauptleitung
    18
    Hauptleitung
    17'
    Arbeitsleitung
    18'
    Arbeitsleitung
    19
    Schaukelölleitung
    20
    Ausspeiseleitung
    21
    Ausspeiseleitung
    22
    Mastpumpe (Hydraulikpumpe)
    23
    Druckleitung
    24
    Maststeuerung
    25
    Steuerleitung
    26
    Steuerleitung
    27
    Mengenverstellung
    28
    Steuerventil (2/2-Wegeventil)
    29
    Verbindungsleitung
    30
    Rückschlagventil
    31
    Rückschlagventil
    32
    Steuerventil
    33
    Absperrventil
    34
    Absperrventil
    35
    Steuerventil
    36
    Umsteuerventil
    37
    Wechselventil
    38
    Wegeventil
    41
    Leitung
    42
    Leitung
    43
    Druckbegrenzungsventil
    44
    Hauptpumpe (Hydraulikpumpe)
    45
    Verstelleinrichtung (Mengenverstellung)
    46
    Load-Sensing-Regler (LS)
    47
    Hauptleitung
    48
    Saugleitung
    50
    Verstelldrossel
    51
    Verstelldrossel
    52
    Druckbegrenzungsventil
    53
    Rückschlagventil
    54
    Rückschlagventil
    60
    Tank
    70
    Kolben
    80
    Kolben
    I
    Primärkreis
    II
    Sekundärkreis

Claims (9)

  1. Hydrauliksystem mit einem einen ersten hydraulischen Verbraucher (7,8) ansteuernden Primärkreis (I), der ein erstes mindestens eine motorisch angetriebene Hydraulikpumpe (1,2,44) umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist, mit einem einen zweiten hydraulischen Verbraucher (24) ansteuernden Sekundärkreis (II), der ein zweites, mindestens eine weitere motorisch angetriebene Hydraulikpumpe (22) umfassendes hydraulisches Antriebsaggregat aufweist, wobei die im Primärkreis (I) und im Sekundärkreis (II) angeordneten hydraulischen Verbraucher in einem ersten Betriebszustand über ihre hydraulischen Antriebsaggregate unabhängig voneinander mit Hydrauliköl aus einem Tank (60) beaufschlagt sind, und wobei in einem zweiten Betriebszustand bei Stillstand des ersten Verbrauchers (7,8) zumindest ein Teil des Hydrauliköls aus dem Primärkreis (I) in den Sekundärkreis (II) zur Ansteuerung des zweiten Verbrauchers (24) zugespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass der im Primärkreis (I) angeordnete erste Verbraucher (7,8) als hydraulischer Antriebsmechanismus einer Dickstoffpumpe ausgebildet ist, während der im Sekundärkreis (II) angeordnete zweite Verbraucher (24) als Antriebs- und Steuermechanismus eines aus mehreren Mastarmen bestehenden Verteilermasts der Dickstoffpumpe ausgebildet ist, wobei in dem zweiten Betriebszustand bei arbeitender Hydraulikpumpe (22) im Sekundärkreis das Hydrauliköl zugespeist wird, so dass das Aus- und Einfalten des Verteilermasts bei stillstehender Dickstoffpumpe schneller ausgeführt werden kann.
  2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antriebsmechanismus der Dickstoffpumpe zwei über je eine Kolbenstange mit einem Förderzylinder verbundene hydraulische Antriebszylinder (7,8) aufweist, die an ihrem einen Ende über je eine Hauptleitung (17,18) mit der mindestens einen im Primärkreis (I) angeordneten Hydraulikpumpe (1,2) und an ihrem anderen Ende über eine Schaukelölleitung (19) miteinander verbunden sind, und dass der Primärkreis (I) und der Sekundärkreis (II) über eine Verbindungsleitung (29) miteinander verbunden sind, in der ein erstes, den Ölfluss wahlweise freigebendes oder sperrendes Steuerventil (28,35) angeordnet ist.
  3. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Primärkreises (I) mindestens ein zweites, den Ölfluss zum Tank wahlweise sperrendes oder freigebendes Steuerventil (5,32,36) angeordnet ist.
  4. Hydrauliksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Primärkreises (I) mindestens ein drittes, den Ölfluss zu den, aus den oder zwischen den Hydraulikzylindern wahlweise sperrendes oder freigebendes Steuerventil (33,36) angeordnet ist.
  5. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Primärkreis (I) mindestens eine reversierbare und verstellbare Hauptpumpe (1) sowie eine druckseitig in den Primärkreis (I) und saugseitig in den Tank (60) mündende Speisepumpe (2) angeordnet ist.
  6. Hydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das Steuerventil (28) enthaltende Verbindungsleitung (29) von einer der Hauptleitungen (17) des Primärkreises (I) abgezweigt ist.
  7. Hydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das Steuerventil (28) enthaltende Verbindungsleitung (20) über je ein Rückschlagventil (30,31) an eine der Hauptleitungen (17,18) des Primärkreises (I) angeschlossen ist.
  8. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schaukelölleitung (19) zwischen den Hydraulikzylindern ein den Durchfluss freigebendes oder sperrendes Steuerventil (33) angeordnet ist.
  9. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Endlagen der Kolben (70,80) in den Antriebszylindern (7,8) mit Zu- und Abspeiseventilen bestückte Hubausgleichsschleifen angeordnet sind, und dass in mindestens einer der Hubausgleichsschleifen ein als Absperrventil ausgebildetes Steuerventil (34) oder ein wahlweise mit dem Sekundärkreis (II) verbindbares Wegeventil (35) angeordnet ist.
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