JP2004505191A - 濃厚物質ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端面側の開口部を介して材料装入容器に開口している2つの搬送シリンダと、2つの液圧駆動シリンダであって、ピストン棒側のポンプ接続部と底部側のポンプ接続部とを介して、択一的に切換え制御可能な液圧ポンプと結合され、且つポンプ接続部とは逆の側の端部においてスイングオイル管を介して互いに連通しており、該駆動シリンダの駆動ピストンと搬送シリンダの搬送ピストンとが対を成して共通のピストン棒を介して互いに固定連結されている前記2つの液圧駆動シリンダと、該駆動シリンダに端部領域において接続され、付属の駆動ピストンを終端位置において橋絡させ、逆止弁を有している補償管と、駆動シリンダの端部のうち1つの端部から所定の間隔を持って配置され、制御装置に接続され、駆動ピストンの通過に応答して液圧ポンプを切換え制御するための終端位置信号を発する2つの位置センサとを備えた濃厚物質ポンプに関するものである。
【0002】
この種の2シリンダ濃厚物質ポンプは公知であり、2つの位置センサが両駆動シリンダのうち一方の駆動シリンダに配置されている(これに関しては、
【特許文献1】
欧州特許公告第0446206B号公報
を参照)。他方の駆動シリンダでは終端位置の監視は行なわれない。この公知の2シリンダ濃厚物質ポンプで明かになったことは、ピストンのそばを漏れ流が通過するためにシリンダ内部の流動状況が圧力状況に応じてスイングオイル供給(Schaukeloelaufspeisung)になったりスイングオイル損失(Schaukeloelverlust)になったりすることであり、よって両ピストンのうち一方のピストンが先行したり遅延したりすることである。
【0003】
たとえば水によるクリーニング作動の場合のようにシステム圧が比較的低い場合、ピストン棒側における駆動シリンダ内部の圧力オイル供給はスイングオイル供給になる。その結果第2の駆動シリンダのピストンが先行し、この先行のためにシリンダとの衝突性機械的終端位置接触が生じ、望ましくない。他方高圧作動時には、すなわち濃厚物質搬送状態においては、ピストン周囲に漏れ流が生じるために内部でスイングオイル損失になる。これにより第2の駆動シリンダでピストンストロークが短縮されるため、搬送シリンダ側に閉塞部が形成されることがある。このコンクリート閉塞部は搬送シリンダから押し出すことができないので、吸込み過程のたびに搬送シリンダ内部へ引き戻される。コンクリート閉塞部は徐々に硬くなり、搬送シリンダ内部で摩耗を促進させる。
【0004】
駆動シリンダが底部側で液圧ポンプに接続している底部側接続部では、低圧作動時にスイングオイル損失が発生する。このために両ピストンのうち一方のピストンが先行し、他方の第2の駆動シリンダで望ましくない終端位置衝突が生じる。高圧作動時にはスイングオイル供給が発生し、第1の駆動シリンダで早期の切換えが行なわれるために第2の駆動シリンダ内部に閉塞部が形成され、上述のような欠点を生じさせる。
【0005】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の濃厚物質ポンプ内にセンサ装置を設けて、低圧作動時の終端位置衝突も高圧作動時の閉塞部形成も防止することである。
本発明は、上記課題を解決するため、請求項1に記載の構成要件の組合せを提案する。本発明の有利な構成と他の構成は従属項から明らかである。
【0006】
本発明による解決法の基本思想は、位置センサを駆動シリンダに適宜配置することにより搬送シリンダ内での閉塞部形成と終端位置衝突とを回避でき、他方補助的な補正手段を用いることにより自動的な行程補償が得られるというものである。これを達成するため、本発明によれば、両位置センサが両駆動シリンダのピストン棒側端部から間隔を持って配置されていること、両駆動シリンダのうち一方の駆動シリンダの底部側端部から所定の間隔をおいて補正センサが付加的に配置され、補正センサは他方の駆動シリンダの位置センサの代わりに一時的に切換え制御を行なうために作動可能であることが提案される。この場合補正センサの課題は、該当する駆動シリンダ内に設けられる駆動ピストンが該補正センサの位置を通過しなくなったとき、すなわちオイル漏れ状況のために行程が短縮されたときに自動的な行程補償を行なうことである。
【0007】
有利には補正センサが所定の時間間隔で切換え制御過程のために作動可能であるのがよい。本発明の有利な構成によれば、必要に応じて切換え制御が行なわれる。これを行うため、補正センサは該補正センサのピストン信号がないときで、且つ対向する駆動シリンダに設けられた位置センサのピストン信号があるときに作動可能である。この場合有利な構成は、制御装置が、補正センサを作動させるため、少なくとも駆動ピストンの行程時間の2倍に相当する時定数を持った遅延回路または遅延ソフトウェアを有していることである。この遅延回路または遅延ソフトウェアは、補正センサのピストン信号がないときで、且つ対向する駆動シリンダに設けられた位置センサのピストン信号があるときに作動可能であり、補正センサのピストン信号が発生したときにリセット可能である。しかしながら、多くの適用例では、補正センサが所定の時間間隔でその都度切換え制御のために作動可能であれば十分である。
【0008】
作動の信頼性を向上させるため、それぞれ2つの冗長性の位置センサが設けられているのが有利である。
位置センサと補正センサは、駆動ピストンが終端位置の方向に通過するときに応答する近接スイッチまたはマグネティックスイッチとして構成されている。近接スイッチまたはマグネティックスイッチは直接切換え制御回路内に配置することができる。しかし基本的には、位置センサと補正センサとを、ピストンが終端位置方向に通過したときに終端位置信号を発する信号発生器として構成してもよい。
【0009】
液圧ポンプがリバーシングポンプとして、特に斜板カム型スラストピストンポンプとして構成されているのが有利である。同様の目的は一方向に搬送を行なう液圧ポンプによっても達成される。この場合には、駆動シリンダのポンプ接続部は方向制御弁を介して液圧ポンプと連結される。
【0010】
基本的には、駆動ピストンに並列接続可能な2つまたはそれ以上の液圧ポンプが設けられていてよい。
図面には本発明の実施形態が図示されており、以下にこれを詳細に説明する。
【0011】
図1に図示した濃厚物質ポンプは主に2つの搬送シリンダ10から構成されている。これら搬送シリンダ10の端面側開口部12は材料装入容器14に開口しており、圧縮行程(矢印16)の間管切換え器18を介して搬送管20と交互に連結可能で、吸込み行程(矢印22)の間は材料装入容器14のほうへ開口して材料を吸込む。搬送シリンダ10は液圧駆動シリンダ24’,24”を介してプッシュプル方式で駆動される。この目的のため、搬送ピストン26は共通のピストン棒28を介して駆動シリンダ24’,24”の駆動ピストン30’,30”と結合されている。搬送シリンダ10と駆動シリンダ24’,24”との間にはウォーターボックス32が設けられ、ウォーターボックス32をピストン棒28が貫通している。
【0012】
駆動シリンダ24’,24”はピストン棒側の接続部34’,34”において(図2a,図2b)、または底部側の接続部36’,36”において(図3a,図3b)、モータ43を介して駆動される液圧ポンプ40’,40”の液圧接続部40’,40”と圧力管38’,38”を介して接続され、反対側の接続部36’,36”または34’,34”においては、スイングオイル管44を介して互いに連通している。行程を修正する目的で、駆動シリンダ24’,24”の両端部にはそれぞれ、該当する駆動ピストン30’,30”をその終端位置で橋絡し且つ逆止弁46を有している補償管48が配置されている。
【0013】
図2と図3にそれぞれ図示した実施形態では、リバーシングポンプとして構成された液圧ポンプ42が設けられている。駆動ピストン30’,30”の運動方向、よって搬送ピストン26の運動方向は、リバーシングポンプ42の斜板カム50を切換え信号により作動させてゼロ位置を通過するように回動させることにより管38’,38”内の圧力オイルの搬送方向を逆転させることで逆転させる。リバーシングポンプ42の搬送量は、所定の駆動回転数では斜板カム50の回動角によって決定される。切換え工程を生じさせるため、駆動シリンダ24,24’のピストン棒側端部から間隔をもって位置センサ52’,52”が配置されている。位置センサ52’,52”はそばを通過する駆動ピストン30’,30”に応答して、リバーシングポンプ42を切換え制御するための終端位置信号を発する。この目的のため、リバーシングポンプ42の斜板カム50は制御装置51に接続され、制御装置51では、位置センサ52’,52”から発せられた終端位置信号が評価される。ピストン棒側に配置された位置センサ52’,52”は、各搬送行程の際に搬送ピストン26が開口部12のすぐ近くに到達して、その結果コンクリート閉塞部が形成されないようにする。さらに、一方の駆動シリンダ24’の底部側端部の近くには補正センサ54が設けられている。補正センサ54は他方の駆動シリンダ24”のピストン棒側位置センサ52”の代わりに制御装置51を介して一時的に作動可能で、切換え制御工程を開始させる。
【0014】
駆動ピストン30’,30”は必ずしも駆動シリンダ24’,24”の内面に密接に当接しないので、作動時駆動シリンダ24’,24”の内部には、ピストン棒側のシリンダ室と底部側のシリンダ室との圧力差に応じて漏れ流が生じる。図2a,図2bおよび図3a,図3bにはそれぞれ低圧作動ND(アイドリング作動またはクリーニング作動)と高圧作動HD(濃厚物質搬送)とに典型的なピストン棒側シリンダ室および底部側シリンダ室内の圧力値が記載されている。これらの圧力値が駆動ピストン30’,30”の周囲でのオイル漏れ流を生じさせる。圧力差のために生じる漏れ流は円弧状の矢印56’,56”の長さによって定量的に示唆されている。図2aと図3aには低圧時の典型的な圧力状況が記載され、図2bと図3bにbには高圧作動時の典型的な圧力値が記載されている。駆動シリンダ24’,24”内の圧力状況は、底部側とピストン棒側でのピストン面積を考慮して圧力管38’,38”内の圧力から算出したものである。
【0015】
図2aに例示した圧力状況は低圧範囲でピストン棒側の駆動時に発生するものであるが、この場合吸込み方向においても(駆動シリンダ24’)圧縮方向においても(駆動シリンダ24”)スイングオイル管44の方向にオイル漏れ流56’,56”が生じる。したがって駆動シリンダ24’,24”ではスイング型オイル供給が行われる。ピストン棒側に配置されている位置センサ52’,52”を介してリバーシングポンプ42の切換え制御が規則的に行われるので、オーバーフローになっても補償管48を介して漸次スイングオイル過剰になり、このスイングオイル過剰により結局は駆動ピストン30’,30”は底部側シリンダ端部に達する前にその運動を逆転する。この過程は補正センサ54を介して監視することができる。駆動ピストン30’がその運動過程において補正センサ54に到達しなくなると、遅延時間が経過した後に、図示していない制御装置を介して補正センサ54が切換え制御のために作動し、位置センサ52”が遮断される。これにより駆動ピストン30”のピストン棒側終端位置においてスイングオイルが隣接の補償管48を介して低圧側の圧力管38”内へ押し出され、これは駆動ピストン30’がその底部側終端位置に達するまで継続する。このようにただ1回の切換え過程で補正センサ54を介して自動的な行程補償が達成される。
【0016】
図2bの高圧作動の場合、例示した圧力状況から明らかになることは、吸込み作動時(駆動シリンダ24’)にはスイングオイル供給が矢印56’の方向に行われ、圧縮作動時(駆動シリンダ24”)にはスイングオイル損失が矢印56”の方向に行なわれるということである。この場合、与えられた圧力状況のために全体的にはスイングオイル損失が支配的である。これが意味するところは、圧縮を行っているピストンがそのピストン棒側終端位置に達する前に、吸い込みを行なっているピストンがその底部側終端位置に到達するということである。ピストンの切換え制御はピストン棒側の位置センサ52’,52”を介して行なわれるので、吸込み側では補償管48を介して流動が補償される。この補償によって生じる補償流動は、圧縮を行っているピストンをそのピストン棒側終端位置へ位置センサ52’,52”まで変位させる。この場合行程修正はもっぱら補償管48だけを介して行われるので、高圧作動時の補正センサ54には監視機能はあるが、切換え制御機能はない。
【0017】
図3a、図3bの底部側駆動の場合には、スイングオイル管44はピストン棒側の接続部34’,34”に接続されている。これに対応して以下のような作動状況が生じる。
【0018】
図3aの低圧作動時には、両シリンダ24’,24”内ではピストン棒側の漏れオイルが底部側のシリンダ室の中へ流動し、その結果スイングオイル損失になる。このため、ピストン棒側の位置センサ52’,52”を介して切換え制御が行われるので、漸次行程が短縮される。この行程短縮は補正センサ54を介して外部から監視することができる。位置センサ52”を介して切換え制御する場合駆動ピストン30’が補正センサに到達しなければ、一定の遅延時間経過後に、位置センサ52”を遮断して補正センサ54を介して1回だけ切換え制御を行う。これにより駆動ピストン30’の行程が拡大され、他方駆動ピストン30”はすでにそのピストン棒側終端位置にある。この状態で駆動シリンダ24”により圧力オイルがピストン棒側の補償管48を介してスイングオイル側へ搬送され、この搬送は行程補償が達成されるまで行われる。どのような行程補償に対しても補正センサ54を介しての1回のみの切換え制御サイクルが必要であるにすぎない。
【0019】
図3bの高圧作動では、どの行程においてもピストン棒側でスイングオイル供給が行なわれる。その結果漏れ流のバランスが生じる。これを図中矢印56’,56”の長さによって象徴的に示唆した。正常作動時にはリバーシングポンプの切換え制御はピストン棒側の位置センサ52’,52”を介して開始されるので、直接駆動されるピストンが付属のピストン棒側位置センサに達する前に、スイングオイルを介して駆動されるピストンは常にその底部側終端位置に達する。すなわち行程補償は常に底部側の補償管48を介して行なわれるので、高圧作動時の補正センサ54には監視機能だけがあり、切換え制御機能はない。
【0020】
図4および図5に図示した各実施形態が図3aおよび図4aに図示した実施形態と異なるのは、一方向搬送を行う液圧ポンプ42が設けられていることである。両駆動シリンダ間での液圧接続部の切換え制御は、圧力管38’,38”内に配置された方向制御弁58により行なう。方向制御弁58は位置センサ52’,52”と補正センサ54と制御装置51とを介して図3aおよび図3bの実施形態と同様に制御可能である。図4の実施形態の場合には閉じた液圧回路が設けられている。すなわちオイル還流は再び液圧ポンプに戻る。図5の実施形態の場合には開いた液圧回路が設けられている。すなわちオイルは液圧タンク60から汲み出され、オイル還流はこの液圧タンク60へ戻る。図3aと図3bの実施形態に設けられていた液圧接続部40’,40”は図4と図5の各実施形態に設けられ、すなわち方向制御弁58の駆動シリンダ24’,24”側の出口側に設けられている。
【0021】
本発明を総括すると以下のようになる。本発明は濃厚物質ポンプ、特にコンクリート搬送用の濃厚物質ポンプに関する。本発明による濃厚物質ポンプは、端面側の開口部12を介して材料装入容器14に開口している2つの搬送シリンダ10と、2つの液圧駆動シリンダ24’,24”とを有し、これらシリンダのピストン26,30’,30”は対を成して共通のピストン棒28を介して互いに固定連結されている。さらに、2つの液圧駆動シリンダ24’,24”はポンプ接続部とは逆の側の端部においてスイングオイル管44を介して互いに連通している。駆動シリンダは、よって搬送シリンダはリバーシングポンプ42を介してプッシュプル方式で駆動される。リバーシングポンプ42の切換え制御のため、駆動シリンダの端部のうち1つの端部から所定の間隔を持って配置され、駆動ピストン30’,30”の通過に応答する2つの位置センサ52’,52”が設けられている。搬送シリンダ10内でのコンクリート閉塞部の形成と駆動ピストン30’,30”の終端位置衝突とを防止するため、本発明によれば、両位置センサ52’,52”が両駆動シリンダ24’,24”のピストン棒側端部から間隔を持って配置されていること、両駆動シリンダ24’,24”のうち一方の駆動シリンダ24’の底部側端部から所定の間隔をおいて補正センサ54が補助的に配置され、補正センサ54は他方の駆動シリンダ24”の位置センサ52”の代わりに一時的に切換え制御を行なうために作動可能であることが提案される。
【図面の簡単な説明】
【図1】
2シリンダ濃厚物質ポンプの部分断面斜視図である。
【図2aと2b】
低圧作動時と高圧作動時におけるピストン棒側にリバーシングポンプを接続させた濃厚物質ポンプの駆動液圧系を示すもので、漏れ流を矢印で示唆した図である。
【図3aと3b】
底部側にリバーシングポンプを接続した駆動液圧系の、図2aおよび図2bに対応する図である。
【図4】
方向制御弁を介して切換え制御可能な一方向性液圧ポンプを底部側に接続した濃厚物質ポンプの駆動液圧系の閉じた液圧系を示した図である。
【図5】
駆動液圧系の開放液圧系を示す図4に対応する図である。
Claims (12)
- 端面側の開口部(12)を介して材料装入容器(14)に開口している2つの搬送シリンダ(10)と、2つの液圧駆動シリンダ(24’,24”)であって、ピストン棒側のポンプ接続部(34’,34”)と底部側のポンプ接続部(36’,36”)とを介して、択一的に切換え制御可能な液圧ポンプ(42)と結合され、且つポンプ接続部とは逆の側の端部においてスイングオイル管(44)を介して互いに連通しており、該駆動シリンダ(24’,24”)の駆動ピストン(30’,30”)と搬送シリンダ(10)の搬送ピストン(26)とが対を成して共通のピストン棒(28)を介して互いに固定連結されている前記2つの液圧駆動シリンダ(24’,24”)と、該駆動シリンダ(24’,24”)に端部領域において接続され、付属の駆動ピストン(30’,30”)を終端位置において橋絡させ、逆止弁(46)を有している補償管(48)と、駆動シリンダの端部のうち1つの端部から所定の間隔を持って配置され、制御装置(51)に接続され、駆動ピストン(30’,30”)の通過に応答して液圧ポンプ(42)を切換え制御するための終端位置信号を発する2つの位置センサ(52’,52”)とを備えた濃厚物質ポンプにおいて、
両位置センサ(52’,52”)が両駆動シリンダ(24’,24”)のピストン棒側端部から間隔を持って配置されていること、
両駆動シリンダ(24’,24”)のうち一方の駆動シリンダ(24’)の底部側端部から所定の間隔をおいて補正センサ(54)が補助的に配置され、補正センサ(54)は他方の駆動シリンダ(24”)の位置センサ(52”)の代わりに一時的に切換え制御を行なうために作動可能であることを特徴とする濃厚物質ポンプ。 - 補正センサ(54)が有利には所定の時間間隔で切換え制御過程のために作動可能であることを特徴とする、請求項1に記載の濃厚物質ポンプ。
- 制御装置(51)が補正センサ(54)を作動させるための遅延回路または遅延ソフトウェアを備えたプロセッサを有していることを特徴とする、請求項1または2に記載の濃厚物質ポンプ。
- 遅延回路または遅延ソフトウェアが駆動ピストンの行程時間の少なくとも2倍に相当する時定数を有していることを特徴とする、請求項3に記載の濃厚物質ポンプ。
- 遅延回路が、補正センサ(54)の終端位置信号がないときで且つ対向する駆動シリンダ(24”)に配置された位置センサ(52”)の終端位置信号があるときに作動可能であり、補正センサの終端位置信号が発生したときにリセット可能であることを特徴とする、請求項3または4に記載の濃厚物質ポンプ。
- 遅延回路がリトリガー可能な遅延継電器として構成されていることを特徴とする、請求項3から5までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
- ピストン棒側にそれぞれ2つの冗長性の位置センサ(52’,52”)が設けられていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
- 位置センサ(52’,52”)と補正センサ(54)は、それぞれの駆動ピストン(30’,30”)が終端位置の方向に通過するときに応答する近接スイッチまたはマグネティックスイッチとして構成されていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
- 位置センサ(52’,52”)と補正センサ(54)は、それぞれの駆動ピストン(30’,30”)が終端位置の方向に通過するときに終端位置信号を発する信号発生器として構成されていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
- 液圧ポンプがリバーシングポンプ(42)として、特に斜板カム型スラストピストンポンプとして構成されていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
- 液圧ポンプ(42)が一方向に搬送を行なうこと、駆動シリンダ(24’,24”)のポンプ接続部(36’,36”)が方向制御弁(58)を介して液圧ポンプ(42)と連結されていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
- 並列接続される少なくとも2つの液圧ポンプ(42)が設けられていることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一つに記載の濃厚物質ポンプ。
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