JP2004505191A - 濃厚物質ポンプ - Google Patents

Abstract

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。

Description

【０００１】
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。