Pumpe zum Fördern von dickflüssigen Massen, insbesondere Beton Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern von dickflüssigen Massen, insbesondere Beton.
Es ist bereits eine Pumpenkonstruktion bekannt, bei welcher ein Förderkolben mittels eines Arbeits m2diums in einem festen Zylinder verschiebbar ist, von dem ein Ende mit Sperr- und Öffnungsorganen zum Zu- und Abführen des Fördergutes versehen isst. Dabei ist der Kolben frei beweglich, das heisst an. kein Gestänge angclenkt, und durch Druck- bzw. Saug wirkung des Arbeitsmediums auf die vom Fördergut abgek h.rte Seite des Kolbens in der einen bzw. andern Richtung bewegbar.
Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass bei der Bewegung des Kolbens durch den Sog des Arbeitsmediums die auf den Kolben aus geübte Schubkraft durch dien herrschenden, Atmo sphärendruck begrenzt ist. Wenn: nun die Bewegung des Kolbens im Zylinder aus irgend einem Grunde gehemmt ist, kann es vorkommen, dass der Kolben beim Saughub stecken bleibt.
Ein weiterer Nachteil kann sich dadurch einstellen, dass beim Saughub in folge Undichtigkeit des Kolbens gegenüber der Zylin derwand Luft oder Fördergut auf die vom Arbeits medium beaufschlagte Seite des Kolbens gesaugt wird, wodurch die Arbeitsweise ebenfalls eine Beeinträch tigung erfährt. Falls das Fördergut flüssiger Beton ist, besteht aus dem vorstehenden Grunde die Gefahr eines Wasser- und Zemententzuges aus dem Beton, was einer Qualitätsverminderung des Betons gleich kommt.
Es sind auch schon Pumpen bekannt, die mit einem Förderkolben und einem Antriebskolben aus gestattet sind, wobei die Kolben durch eine Stange miteinander gekuppelt und in gleichachsig zueinander angeordneten Zylindern verschiebbar sind, von denen einer Sperr- und Öffnungsorgane zum Zu- und. Ab führen des Fördergutes aufweist.
Bei solchen Pumpen wird der Antriebskolben doppelseitig beaufschlagt. Die Verbindungsstange zwischen den Kolben wird da- her nur bei Bewegung der beiden Kolben in einer Richtung auf Zug beansprucht. Die Druckbeanspru chung macht eine entsprechend kräftige Dimensionie- rung der Verbindungsstange nötig, damit sie auf keinen Fall ausknicken kann.
Schon eine sehr geringe Ausbie:gung :der Stange während der Druckphase hätte eine erhöhte Reibungsbeanspruchung der Stange durch die die beiden Zylinderräume gegeneinander trennenden Stopfbüchsen zur Folge. In der Druckphase ist auch ein Verkanten und Verklemmen der Kolben in den Zylindern wahrscheinlicher als in der Zug phase.
Die geschilderten Nachteile der bisherigen. Kon- s'ruktionen sollen durch die Erfindung in einfacher und sicherer Weise vermieden werden..
Die erfindungsgemässe Pumpe weist, wie bekannt, einen Förderkolben und einen Antriebskolben auf, die durch eine Stange miteinander gekuppelt und in gleichachsig zueinander angeordneten Zylindern durch ein Druckmittel verschiebbar sind, deren einer Zylin der Sperr- und Öffnungsorgane zum Zu- und Abführen des Fördergutes aufweist.
Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass je eine Leitung zum Ein.- und Aus lassen des Druckmittels in die einander zugekehrten Endteile der beiden Zylinder einmündet, so dass die Kolben in der einen Richtung durch Druckwirkung auf den Förderkolben und in der andern Richtung durch Druckwirkung auf den Antriebskolben ver schiebbar sind, damit die Stange zwischen :den Kol ben in beiden Fällen auf Zug beansprucht wird.
Dadurch wird es möglich, die Stange ohne Gefahr verhältnismässig schwach zu dimensionieren und somit Material, Kosten und Gewicht einzusparen. Ausser der Vermeidung der geschilderten Nachbeile bekannter Konstruktionen ergeben sich durch die erfindungs- gemässe Pumpe aber noch zusätzliche Vorteile.
Da das Druckmedium für die Kolbenbewegung in der einen oder andern: Richtung auf verschiedene Kalben ein wirkt, ist es möglich, die beaufschlagten Flächen dieser Kolben verschieden gross auszubilden, beispiels weise so, dass der Antriebskolben einen kleineren Quer schnitt hat als der Förderkolben. Für das Einsaugen von Fördergut in die Pumpe genügt nämlich eine geringere Verstellkraft an den Kolben als für das Ausstossen des Fördergutes aus der Pumpe.
Die er wähnte Verkleinerung des Querschnittes des An triebskolbens und des betreffenden Zylinders erlaubt auch eine Einsparung an Material, Kosten und Ge wicht.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Pumpe teils in Seitenansicht und teils im senkrechten Längsschnitt.
Fig. 2 stellt in grösserem Massstab eine Einzelheit der Pumpe im waagrechten Längsschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 dar.
Fig. 3 ist ein senkrechter Längsschnitt nach der Linie 111-11I in Fig. 2 während der Ansaugbewegung des Förderkolbens.
Fig. 4 ist eine ähnliche Darstellung während der Förderbewegung des Förderkolbens, und Fig. 5 zeigt die Pumpe ohne Einfülltrichter für das Fördergut, teils in Draufsicht und teils im waagrech ten Längsschnitt, sowie schematisch die zum Betrieb der Pumpe benötigten Hilfseinrichtungen.
Auf einem Gestell 10 sind zwei durch Rohre ge bildete Zylinder 11 und 12 waagrecht verlaufend und axial hintereinander angeordnet.
Die beiden Zylinder 11 und 12 sind durch ein hohles Zwischenstück 13 starr miteinander verbunden, das auch die Innenräume der Zylinder 11 und 12 gegeneinander abdichtet. In einem Zylinder 11 ist ein Förderkolben 14 verschieb bar angeordnet, der durch eine Zugstange 15 mit einem zweiten Kolben 16 gekuppelt ist, welcher sich im zweiten Zylinder 12 befindet. Beide Kolben 14 und 16 sind gegen die Wand des betreffenden Zylinders 11 bzw. 12 abgedichtet.
Am Zwischenstück 13 sind zwei Rohrstutzen 17 und 18 vorhanden (Fig. 1 und 5), die in den einen bzw. den andern Zylinder 11 bzw. 12 einmünden, und zwar auf den einander zugekehrten Seiten der Kolben 14 und 16. Die Rohrstutzen 17 und 18 dienen zum Ein- und Auslassen eines Druckmittels, z. B. Wasser, zwecks Erzeugung einer hin und her gehenden Be wegung der Kolben 14 und 16.
An den Stirnenden des zweiten Zylinders 12 befinden sich elektrische Steuerschalter 19 und 20, die vom Kolben 16 in seiner einen bzw. andern Endlage betätigbar sind zwecks Umsteuerung der Bewegungsrichtung der Kolben 14 und 16.
Der Zylinder 11 ist an seinem vom Zwischenstück 13 abgekehrten Ende mit einem Kasten 21 verbunden, in welchem ein Schieber 22 in waagrechter Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung der Zylinder 11 und 12 beweglich geführt ist (Fig. 2 bis 4). Die eine Stirn- wand des Kastens 21 trägt einen hydraulischen Zylin der 23, dessen in der Zeichnung nicht dargestellter, von beiden Seiten beaufschilagbarer Kolben mit dem Schie@be:r 22 gekuppelt ist, um denselben betätigen zu können.
Der Schieber 22 weist zwei Durchbrechungen 24 und 25 auf. Die Durchbrechung 24 ist derart aus gebildet und angeordnet, dass sie in der einen Endlage des Schiebers 22 gemäss Fig. 2 und 3 den Innenraum des Zylinders 11 mit dem Auslauf eines Einfülltrich- ters 26 verbindet, welcher auf eine entsprechende Öffnung 27 an der Oberseite des Kastens 21 aufgesetzt ist.
Die andere Durch#brechung 25 ist derart angeord net und ausgebildet, dass sie in der andern Endlage des Schiebers 22 gemäss Fi@g.4 den Innenraum des Zylinders 11 mit einem Austrittsstutzen 28 der Pumpe verbindet. In der erstgenannten Endlage<I>dies</I> Schiebers 22 ist die Verbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders 11 und dem Austrittsstutzen 28 unterbro chen, während in der zweitgenannten Endlage des Schiebers 22 die Verbindung zwischen dem Einfüll- trichter 26 und dem Innenraum des Zylinders 11 unterbrochen ist.
Der Schieber 22 bildet somit die Sperr- und, Öffnungsorgan.- des Zylinders 11.
Die für den. Betrieb der beschriebenen Pumpe erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen sind in Fig. 5 schematisch veranschaulicht.
Der bereits erwähnte Rohrstutzen 17 ist mittels einer Rohrleitung 30 mit einem Dreiweghahn 31 ver bunden, der seinerseits über eine Rohrleitung 32 und ein Drosselventil 33 mit der Druckseite einer Hilfs pumpe 34 in Verbindung steht. Die Hilfspumpe 34 kann beispielsweise eine Kreisel- oder eine Dreh- kälbenpumpe sein. Zu ihrem Antrieb ist sie mit einem Elektromotor 35 gekuppelt. Die Saugseite der Pumpe 34 ist durch eine Rohrleitung 36 mit einem Flüssig keitsbehälter 37 verbunden.
Der andere bereits er wähnte Rohrstutzen 18 ist mittels einer Rohrleitung 38 an einen zweiten Dreiweghahn 39 angeschlossen, der seinerseits über eine Rohrleitung 40 ebenfalls mit dem Drosselventil 33 verbunden ist. Beide Dreiweg hähne 31 und, 39 stehen ferner über eine Rückfluss- leitung 41 mit dem Flüssigkeitsbehälter 37 in Ver bindung.
Die zum Betätigen der beiden Hähne 31 und 39 dienenden Hebel 42 und 43 sind durch ein Gestänge 44, 45 miteinander und mit einer Kolbenstange 46 gekuppelt. Die letztere ist an einem nicht dargestellten beidseitig beaufschlagbaren Kolben eines hydrau lischen Zylinders 47 befestigt.
Eine Servopumpe 48, welche mit einem elektrischen Antriebsmotor 49 gekuppelt ist, steht über eine Druckmittelleitung 50 mit den Räumen auf der einen Kolbenseite der hy draulischen Zylinder 23 und 47 in Verbindung, wäh rend eine andere Druckmittelleitung 51 die Servo- pumpe 48 mit den Räumen auf der andern Kolbenseite der genannten hydraulischen Zylinder 23 und 47 verbindet.
Für die Steuerung der Servo- pumpe 48 sind zwei elektrische Leitungen 52 und 53 vorhanden, die je ein Aderpaar aufweisen und zu den beiden Steuerschaltern 19 und 20 führen, deren letz- terer in Fig. 5 nicht gezeichnet ist, da er sich vor der Zeichnungsebene befindet.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschrie benen Anlage ist wie folgt: In dem in Fig. 5 .dargestellten Zeitpunkt wird mit tels der Hilfspumpe 34 Flüssigkeit, z. B. Wasser, aus dem Behälter 37 durch die Rohrleitung 32, den. Hahn 31, die Rohrleitung 30 und den Rohrstutzen 17 in den Zylinder 12 gefördert, wodurch der Kolben 16 in Fig. 1 und 5 nach links bewegt wird.
Der Kolben 16 zieht mittels der Zugstange 15 auch den Förderkolben 14 im Zylinder 11 in der gleichen Richtung. Über den Rohrstutzen 18, die Rohrleitung 38, den Hahn 39 und die Rückflussleitung 41 stösst zugleich der Kolben 14 Flüssigkeit aus dem Zylinder 11 zum Flüssigkeitsbehält; r 37 zurück. Der Schieber 22 be findet sich hierbei in der in Fig. 2 und 3 veranschau lichten Stellung.
Der Förderkolben 14 saugt dick flüssiges Fördergut aus dem Einfülltrichter 26 durch die Durchbrechung 24 des Schiebers 22 in den Zylin der 11 hinein.
Wenn der Kolben 16 seine in Fig. 5 linke Endlage erreicht, betätigt er den Steuerschalter 19, welcher über die elektrische Leitung 52 .die Servopumpe 48 derart umsteuert, dass dieselbe über die Druckmittel- leitung 50 ein Druckmittel, z. B. Öl, zu den hydrau lischen Zylindern 23 und 47 fördert und zugleich über die Druckmittelle:ltung 51 aus den genannten Zylin dern 23 und 47 Druckmittel zur Pumpe 48 zurück- fliessen, lässt.
Mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 23 wird dadurch der Schieber 22 in seine andere End'- lag;. gemäss Fig.4 bewegt, wobei die Verbindung zwischen dem Zylinder 11 und dem Trichter 26 ab gesperrt und zwischen dem Zylinder 11 und dem Austrittsstutzen 28 geöffnet wird.
Mit Hilfe des hy draulischen Zylinders 47 werden die beiden Hähne 31 und 39 umgestellt, so dass nunmehr die. mittels der Hilfspumpe 34 geförderte Flüssigkeit über die Leitung 40, den Hahn 39, die Leitung 38 und den Rohrstutzen 18 in den Zylinder 11 strömt, während gleichzeitig aus dem Zylinder 12 die Flüssigkeit über den Rohrstutzen 17, die Leitung 30, den Hahn 31 und die Rückfluss- leitung 41 zum Behälter 37 zurückfliessen kann.
Die in den Zylinder 11 eingepumpte Flüssigkeit treibt den Förderkolben 14 in Fig. 5 nach rechts, wobei der Förderkolben 14 das im Zylinder 11 befi.nd@liche Fördergut durch die Durchbrechung 25 des Schiebers 22 und den Austrittsstutzen 28 hinauspresst und mit tels der Stange 15 auch den Kolben 16 im Zylinder 11. in der gleichen Richtung bewegt.
An den Stutzen 28 kann eine nicht dargestellte Rohrleitung beliebiger Länge angeschlossen sein., mit deren Hilfe das dick flüssige Fördergut an eine gewünschte Stelle geleitet werden kann.
Sobald der Kolben 16 seine in FinG. 1 und 5 rechts liegende Endhage erreicht, betätigt er den Steuerschal ter 20, der seinerseits über die elektrische Leitung 53 die Servopumpe 48 umsteuert.
Nun fördert die Servo- pumpe 48 über die Druckrnittelleitung 51 Druckmittel zu den Zylindern 23 und 47, während gleichzeitig aus diesen Zylindern über die Leitung 50 Druckmittel zur Servopumpe zurückfliesst. Mittels des Zylinders 23 wird der Schieber 22 in die in Fig. 2 und 3 dargestellte Endlage zurückbewegt,
wobei die Verbindung zwi schen dem Zylinder 11 und dem Austrittsstutzen 28 unterbrochen und zwischen dem Zylinder 11 und dem Trichter 26 geöffnet wird. Mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 47 werden die beiden Hähne 31 und 39 in die zuerst beschriebene und in Fig. 5 veranschaulichte Stellunggebracht, wonach die Kolben 14 und 16 in der bereits beschriebenen Weise wieder in Fig. 5 nach links bewegt werden.
Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich periodisch, solange die Motoren 35 und 49 im Be trieb sind. Bei jeder Bewegung des Förderkolbens 14 in Fig. 1 und 5 nach links wird Fördergut, z.
B. flüs- siger Beton, aus dem Trichter 26 in den Zylinder 11 eingesaugt, um dann beider nachfolgenden Bewegung des Förderkolbens 14 in der andern Richtung aus dem Zylinder 11 durch dien Austrittsstutzen 28 ausgestossen Du werden.
Es ist ersichtlich, dass die Bewegung des Kolbens 14 sowohl in der einen als auch in der anderen Rich tung allein durch Druckwirkung der von der Hilfs- pumpe geförderten Flüssigkeit hervorgerufen wird, wobei diese Flüssigkeit einmal: auf den Antriebskolben 16 und einsmal direkt auf den Förderkelten 14 drückt.
Die Stange 15, welche die beiden Kolben 14 und 16 miteinander kuppelt, wird, somit immer nur auf Zug beansprucht, nie aber auf Druck, so dass eine Knik- kung der Stange 15 völlig ausgeschlossen ist, selbst wenn die Stange 15 verhältnismässig geringe Quer- schnittsabmessungen aufweist.
Die hauptsächlichsten Vorteile, die sich aus der beschriebenen Konstruktion der Pumpe nach Fig. 1 ergeben, sind kurz wie folgt: Da die Bewegung des Förderkolbens 14 stets durch Druck, niemals durch Sog, des von der Hilfs pumpe 34 geförderten Druckmittels erfolgt, ist ein Hängenbleiben des Kolbens 14 im Zylinder ausge schlossen,
und die Schubkraft zum Bewegungsantrieb des Kolbens 14 kann praktisch beliebig gross gemacht werden, entsprechend der Förderleistung der Hilfs- pumpe 34 und der Einstellung des Drosselventils 33.
Auch bei der Bewegung des Förderkolbens 14 in Fig. 1 und 5 nach links, zwecks Einsaugens von För- dergut aus dem Trichter 26 in den Zylinder 11, herrscht auf der vom Fördergut abgekehrten Seite des Kolbens 14 kein Unterdruck, sondern noch ein geringer überdruck, so dass keine Gefahr besteht, dass Fördergut oder wenigstens der flüssige Bestandteil 1 desselben auf die andere Seite des Förderkolbens 14 gelangt.
Weil die Bewegung des Förderkolbens 14 auch bei der Bewegung zum Einsaugen von Fördergut aus dem Trichter 26 in den Zylinder 11 auch ohne Unterstützung der Schwerkraft sicher gewährleistet ist, kann der Zylinder 11 in waagrechter Lage betrieben werden, wodurch sich eine geringere Bauhöhe der Pumpe bei gleichem Fassungsvermögen des Trichters 26 ergibt als im Falle eines Zylinders.
Das Einfüllen d.. -s Fördergutes in den Trichter 26 kann daher bequemer erfolg-In. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Hilfspumpe 34 immer nur auf Druck arbeiten muss, wodurch gewährleistet ist, dass keine Luft in das flüssige Druckmittel eingesaugt wird. Die Hilfspumpe 34, der Antriebsmotor 35 und der Behälter 37 können in beliebiger Entfernung von der Pumpe aufgzstellt werden, da Reibungsverluste in den langen Rohrleitungen eine untergeordnete Rolle spie len. Bisher wurde wegen der Sogwirkung der Hilfs pumpe 34 der Abstand auf einige Meter beschränkt.