CS219288B2 - Pump for thick substances particularly for conveying the concrete mixture - Google Patents

Description

Vynález se týká čerpadla na husté látky, zejména к dopravování betonové^ směsiskříní trubkové výhybky, s výkyvným tělesem, které je upevněno na kyvném hřídelha .střídavě spojuje výstupní otvor ve stěně skříně se dvěma vstupními otvory ve druhé stěně skříně, přičemž středy vstupních a výstupních otvorů jsou umístěny v radiálním odstupu od osy kyvného hřídele.

Čerpadlo podle vynálezu může kromě betonu dopravovat i směsi kalové konzistence, např. z odkalovacích nádrží. Vynález však bude popsán v následujícím textu v souvislosti s dopravou betonové směsi, protože v tomto případě jde z nejrůznějších důvodů, např. v důsledku zhoršení jakosti betonu ztrátou vody a v důsledku otěru vyvolaného pískem v betonu, o obzvlášť těžce dopravovatelnou látku. Čerpadlo podle vynálezu má zpravidla dva válce dopravující betonovou směs střídavě; každému válci je ve skříni trubkové výhybky přiřazen vstupní otvor, kterým prochází do výkyvného tělesa dílčí množství betonové směsi vytlačené pístem z válce.

Na výstupní otvor skříně navazuje naproti tomu s výhodou jedno výtlačné potrubí, do kterého se zavádí čerpaná betonová směs. Trubková výhybka umožňuje, aby dopravní válec, během sacího zdvihu nasál betonovou směs přes skříň výhybky z násypky umístěné Obvykle nad skříní, načež se nasátý betton v následujícím taktu čerpadla vytlačuje.

Čerpadla na betonovou směs jsou známá jak v popsaném provedení, tak v mnoha dalších. Jejich funkce však není vždycky spolehlivá, zejména tehdy, když čerpadlo pracuje proti velkému odporu. Přitom totiž vznikají velké hydrostatické síly, např. až 200 kN, které vedou к tomu, že i při bohatém dimenzování zatížených pružných dílů čerpadla, kiteré musejí tyto síly zachycovat, dochází к deformacím.

Deformace vedou ke vzniku štěrbin mezi těsnicími tělesy trubkové výhybky, která po sobě kloužou. Tím vznikají i bez zhoršujícího vlivu nevyhnutelného otěru netěsnosti, jež mají za následek vytlačení části vody z betonové směsi — a tedy provozní poruchy. Kromě toho vnikají zrna písku do vznikajících štěrbin, kde se při každém poklesu tlaku v trubkové výhybce, který nastává pravidelně v taktu čerpadla, zachytí a sevřou, což -vede к chybám a poruchám při přehazování výhybky а к velkému opotřebení.

К odstranění těchto problémů byla navržena těsnění ve tvaru opotřebitelného kroužku, který byl uložen osově posuvně ve výkyvném tělese, zatěžován tlakem dopravovaného materiálu, a tím přitlačován к těsnicím plochám (viz německý spis DOS č. 2614 895). Ukázalo se však, že i v tomto případě vede vnikání písku ke vzpříčení jednotlivých dílů čerpadla. Prstencová štěrbina mezi koncem výkyvného tělesa a opo4 «V ' . . ..........

třebitelným,, kroužkem upevněným na výkyvném tělese mění totiž svou délku se zatížením, tedy s roztahováním přídržného· ústrojí, a zvětšuje se během výtlačného· zdvihu čerpadla o několik milimetrů.

Během přehazování trubkové výhybky dochází к poklesu zatížení, čímž se zmenší zatížení pružně upnutého přídržného ústrojí a prstencová štěrbina se znovu stlačí. Aby se pružné deformace zmenšily na nejmenší míru, upravovaly se velmi krátké tažné kotvy nebo ohebné nosiče.

Je známé vytvoření výkyvného· tělesa jako trubky ohnuté přibližně do tvaru písmene S, přičemž výstupní otvor výkyvné trubky má stejný volný průřez jako výstupní otvor skříně čerpadla. V tomto místě se tedy vzájemně vyrovnávají hydrostatické síly, které jinak působí v ose kyvného hřídele. Na vstupních otvorech, které leží v určité vzdálenosti od osy kyvného hřídele, vznikají však ohybové momenty, jež jsou dány velikostí působících sil a jejich radiálních vzdáleností od osy hřídele. To vede ke vzpříčení zásobníku na betonovou směs, poněvadž kyvný hřídel je uložen v jeho stěně, a v důsledku toho ke vzniku štěrbin na vstupních otvorech.

U jiného známého čerpadla (viz německý spis DAS č. 2104 191) opatřeného rovněž výkyvným tělesem ve tvaru esovitě zahnuté trubky se tyto momenty zachycují v ložisku kyvného hřídele. Kyvný hřídel potom musí mít značně velký průměr, aniž by se přitom úplně odstranily pružné deformace a vznik štěrbin. Při vysokém odporu proti pohybu dopravovaného materiálu není toto provedení prakticky použitelné.

U dalšího čerpadla na husté látky (viz německý patent č. 21 62 406) je jako výkyvného tělesa použito trubky zahnuté přibližně do tvaru písmene U, jejíž zadní část je u dolního ramene podepřena příčným třmenem. Na rozdíl od předchozích provedení klouže opěra výkyvné trubky v dopravovaném materiálu, což dále zvyšuje tření a opotřebení čerpadla. Mimo to musí být příčný třmen uchycen poměrně dlouhými tažnými kotvami. Pružné deformace, které vznikají následkem značného pružného roztahování tažné kotvy a průhybem třmenu, mají za následek vznik širokých štěrbin na vstupních otvorech.

Dále je známé čerpadlo na ^: husté látky (viz USA patent č. 1 278 247), trubková výhybka je opatřena výkyvným tělesem, které je přizpůsobeno tvarově dnu skříně, má kruhový vstupní otvor a dva výstupní otvory, jejichž okraje se částečně překrývají. Vzdálenost všech tří otvorů od osy kyvného hřídele je stejně velká. К utěsnění vstupních otvorů je na vnitřní stěnu skříně nasazena brýlová deska se dvěma otvory. Na nuto desku působí značně velká osová síla. Kdyby se měla tato axiální síla přenášet pomocí kyvného hřídele na skříň čer padla, vznikly by velké síly kolmé ke hřídeli, které by hřídel i při velké pevnosti materiálu pružně prohýbaly a měly by tedy za následek zpříčení skříně a výkyvného tělesa. Při přepínání výkyvného tělesa dochází tedy i u tohoto provedení vlivem štěrbin к sevření jednotlivých částí čerpadla, což zvyšuje otěr a zhoršuje provozních spolehlivost čerpadla.

Účelem vynálezu je zlepšit konstrukci čerpadla na hustou látku zejména v tom smyslu, aby se snížilo mechanické zatížení stěny skříně se vstupními otvory a aby nedocházelo к namáhání kyvného hřídele ohybem.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že kyvný hřídel je uložen axiálně a vzdálenost vstupních otvorů skříně od osy kyvného hřídele je větší, než vzdálenost výstupního otvoru a že na výkyvném tělese je součin plochy výstupního otvoru a vzdálenosti jejího těžiště od osy kyvného hřídele rovný součinu plochy vstupního otvoru a vzdálenosti jejího těžiště od osy kyvného hřídele.

Je samozřejmě účelné, aby úhel výkyvu výkyvného tělesa byl co nejmenší. Podle vynálezu je proto obrys částečně se překrývajících výstupních otvorů výkyvného tělesa ledvinkovitého tvaru.

Podle dalšího význaku vynálezu je к axiálnímu uložení kyvného hřídele na výstupní straně skříně umístěno axiální ložisko, zatěžované kyvným liřídplem v opačném směru, než proudí dopravovaná směs.

Účelně je kyvný hřídel i na vstupní straně skříně uložen v axiálním ložisku, vytvořeném jako upínací ústrojí pro skříň čerpadla.

Podle dalšího význaku vynálezu jsou otvory výkyvného tělesa obklopeny opotřebitelnými prsténci, které jsou uloženy osově pohyblivě na příslušné čelní straně výkyvného tělesa.

Konstrukcí podle vynálezu se dosáhne toho, že výkyvné těleso je osově vedeno pouze kyvným hřídelem a je na něm zavěšeno v osovém směru, takže na kyvný hřídel nepůsobí ohybová zatížení a na skříň čerpadla deformující smyková napětí. To má např. tu výhodu; že těsnicí prstence nasazené na výkyvné těleso, které se opírají v důsledku tlaku betonové směsi o stěny skříně kolmé ke kyvnému hřídeli, se mohou optimálně přizpůsobit stěnám skříně. Tím se vyrovnává jak nestejnoměrný otěr, tak případné rozměrové tolerance skříně.

Výkyvné těleso má malou délku, a proto je i skříň čerpadla značně zkrácená, takže její části mohou být dostatečně tuhé a pevné, áby v osovém směru docházelo jenom к minimálnímu roztahování skříně. Axiální roztahování skříně čerpadla podstatně snižuje osová síla, která působí z kyvného hřídele přes axiální ložisko na skříň proti směru dopravovaného materiálu. Když je kyvný hřídel mimoto opatřen i na vstupní straně upínacím ústrojím, lze axiální roztahování skříně téměř úplně potlačit, poněvadž kyvný hřídel má velkou tuhost proti tahovému namáhání. Konstrukcí podle vynálezu se mimoto dosáhne toho, že tření během výkyvného pohybu, tedy i opotřebení výkyvného tělesa, je nepatrné, poněvadž axiální síla je zachycována normálním kluzným ložiskem mimo prostor naplněný betonovou směsí. Poněvadž axiální roztahování skříně je nepatrné, nedochází к sevření zrn písku vtlačených během práce čerpadla do štěrbin.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení znázorněným na výkresu, kde značí obr. 1 bokorysný pohled a v částečném řezu čerpadlo na husté látky podle vynálezu, obr. 2 řez vedený rovinou II—II na obr. 1, obr. 3 řez vedený rovinou III—III na obr. 1, obr. 4 rez vedený rovinou IV—IV na obr. 1 a obr. 5 rez vedený rovinou V—V na obr. 3.

Ve znázorněném příkladu provedení je pod čerchovaně zakresleným zásobníkem 1 umístěna trubková výhybka 2. Trubková výhybká 2 má krátkou skříň 3, která je rozdělena v příčném směru žebrem tvořícím příčnou stěnu 4. Na příčné stěně 4 je upevněna brýlová deska 5, v níž jsou upraveny dva vstupní otvory 6, 7 pro betonovou směs dopravovanou dvěma dopravními válci 8, 9 (obr. 2). Konce obou dopravních válců 8, 9 jsou uloženy v pouzdrech 10, 11, která mají na čelních stranách těsnění 12 a jsou uložena v příčné stěně 4 a v zadní stěně 5‘ skříně 3. Skříň 3 je uzavřena víkem

14. N'a věnci víka 14 jsou umístěny šrouby 15 zašroubované do otvorů v přírubě 16 skříně. Na vnitrní straně víka 4 je upevněna desíka 17 s výstupním otvorem 25. Pouzdro 19 s těsněním 20, 20‘ slouží ke kapalinotěsnému připojení vytlačovacího potrubí 21, do kterého čerpadlo vtlačuje betonovou směs.

Oba dopravní válce 8, 9 nasávají střídavě betonovou směs z vnitřního prostoru 24 skříně 3, kam spadává ze zásobníku 1. V následujícím taktu čerpadla vytlačují střídavě dopravní válce 8, 9 nasátou betonovou směs vstupními otvory 6, 7 v brýlové desce 5. Než začne tento takt, spojí se vstupní otvory 6, 7 s výstupním otvorem 25 skříně 3, který je umístěn v opotřebitelné desce 17. К tomuto spojení slouží výkyvné těleso 26 (obr. 1, 2), Jehož vytvoření je patrné zejména z obr. 3 a 4. Výkyvné těleso 26 má podle obr. 3 vstupní otvor 28, který je obklopen osově pohyblivým vstupním prstencem 27 a omezen hranou 29. Hrana 29 dává vstupnímu otvoru 28 kruhový světlý průřez. Těžiště vstupního otvoru 28 leží tedy ve středu kruhové plochy.

Dále má výkyvné těleso 26, viz zejména obr. 4, na opačné straně výstupní otvor 32 obklopený osově pohyhlivým výstupním prstencem 30. Výstupní otvor 32 je omezen čelní hranou 31 výkyvného tělesa 26, jeho obrys je ledvinkovitý, viz zejména obr. 4. V tomto ledvinkovitém obrysu se tedy částečně překrývají dvě kruhové výstupní plochy a jejich těžiště leží uprostřed ledvinkovitého výstupního otvoru 32. Těžiště má od geometrické osy 35 radiální vzdálenost R2, zatímco střed vstupního otvoru 28 má od této' - osy 35 radiální vzdálenost Rp

Výkyvné těleso 26 je v znázorněném příkladu vytvořeno vcelku s ramenem 37, s nímž je spojen dvěma dvojicemi 39, 40 šroubů ložiskový kryt '38. ' Střední úsek kyvného hřídele 44 je upnut mezi ramenem 37 a ložiskovým krytem 38.

Jak ukazuje obr. 5, je ' kyvný hřídel 44 v místě upnutí ve výkyvném tělese 26 opatřen mnohostěnovým úsekem 45. Ten končí nákružkem - 46 většího průměru, takže výkyv né těleso 26 se dá osově ustavit . na kyvném hřídeli 44. Nákružek 46 přechází ve válcový úsek 47 menšího' ' průměru, který - je ulo• žen v kombinovaném radiálně-axiálním ložisku ' 48 ' neseném . skříní 3. Na ' opačné straně - přechází mnohostěnový úsek 45 ' - v užší válcový úsek 49, . 'který ' pokračuje vřetenem 50.'' Na vřetení . 5.0 - je - - našroubována - matice 50. - a pojistná - matice .51. -Maticemi 51, 52 je kyvný - hřídel 44 - upnut v několikadílném ko. touici - 53, - který - -se- opírá o čelní .-stranu ložiskového pouzdra 54. Ložiskové - pouzdro 54 tvoří tedy axiální - ložisko, které - je ' zatížené ve směru -.-proti . - pohybu - betonové směsi výkyvným tělesem- 26.

Předpokládá-li - se, . - že plocha vstupního otvoru 28 - výkyvného tělesa - - - 26 - podle obr. 3, - zatížená.- - , hydrostatickým ' tlakem, - má - velikost - - - · - a - označí-li se hydrostaticky ' zatížená - - - plocha .- ledvinkového - výstupního - otvoru 32 - výkyvného tělesa- -26 podle - -obr. - 4 - jako F₂, -platí - F₂ - = .-z . Fp - - Součinitel z. . ozna: ‘č.uje. - veličinu .· závislou - - na' -· konstrukci·'- --čerpadla - a - udává; - kolikrát- - je - hydrostaticky zatížená plocha výkyvného- tělesa 26 na vstupním - otvoru - 28 '' menší, než hydrostaticky zatížená plocha - ledvinkového výstupního otvoru 32.

Předpokládá-li se dále, že každý vstupní otvor - 28 je zatížen hydraulickým tlakem K·! a výstupní otvor 32 tlakem K₂, platí z podmínky rovnosti momentů

Ki . Ri = K₂ . R₃

Protože tedy K₂ = z . K_b platí Ri — z . . R2. To -však znamená, že síly působící v obou ložiskách kyvného hřídele 44 naznačené na obr. 1 vůbec nevznikají, a že tedy tyto -síly V = 0.

Z toho vyplývá následující: když jsou radiální vzdálenosti R od kyvného hřídele 44 zvoleny tak, že vzdálenost Rt středu vstup ního otvoru 28 je z-násobně větší než vzdálenost R2 těžiště ledvinkového výstupního otvoru 32, nevznikají svislé síly, které by působily na kyvný hřídel 44, tedy na jeho ložiska, protože momenty jsou rovné nule. Kyvný hřídel 44 není tedy namáhán na ohyb a -skříň 3 se nepříčí. Podle příkladu provedení je kyvný hřídel 44 uváděn do pohybu přes pístový pohon 60 klikou 61, která natáčí konec kyvného hřídele 44 opatřený klínovými drážkami 62 (obr. 5). ' Zatímco podle obr. 5 je levý válcový konec kyvného ' hřídele 44 pouze veden, je podle obr. 1 vytvořen a uložen v axiálním ložisku 66 stejně jako na pravé straně skříně ' 3, která je uzavřena víkem 14, a zajištěn maticí 63 a pojistnou maticí 64. Kyvný hřídel 44 lze tedy upnout na obou koncích, aby nedocházelo k . - deformacím dílů čerpadla, které zachycují axiální zatížení ložisek. - Klínové drážky 62 jsou z tohoto důvodu umístěny za maticemi 63,' 64, které umožňují axiální upnutí - a jsou součástí ložiska 66.

V - důsledku této konstrukce je kyvný hřídel 44, na němž je zavěšeno výkyvné těleso 26, uložen - axiálně' nejméně v jednom ložisku 54, případně 66, které -může být umístěno -na' přední -stěně skříně 3.

Přitom jsou vstupní otvory 6, 7 -do vnitřního -prostoru 24 skříně 3, kterých se ' dotýká výkyvné těleso 26 ' a jeho vstupní prstence 27, a které jsou umístěny v brýlové desce 5, uloženy -taJx, - že vzdálenost jejich středů nebo těžišť od osy kyvného hřídele 44 je větší než odpovídající vzdálenost výstupního otvoru '25 skříně 3.

Výkyvné těleso; 26 je vytvořeno tak, -že v obou koncových polohách kyvného ' hřídele - 44 překrývá - jeho vstupní otvor - 28 - jeden - z obou- vstupních- otvorů 6, 7 'skříně 3 a jeho - výstupní otvor 32 překrývá ' výstupní otvor -25 skříně ,3. . Výkyvné těleso 26 a rameno 70 (obr. 5J, případně ' 37 (obr. 3), které je -spojuje - -s kyvným hřídelem 44, jsou dimenzovány tak, aby -si -polohy otvorů vzájemně odpovídaly.

Celní strany výkyvného tělesa 26 končí před svislými stěnami skříně 3, které leží proti nim, a mezera mezi čely výkyvného tělesa 26 a stěnami skříně 3 je uzavřena opotřebitelnými prstenci.

Osy, které -spojují -střed vstupních otvorů 6, 7 s výstupním otvorem 25 skříně 3 -a střed vstupního- otvoru 28 výkyvného tělesa 26 -se .středy kruhových ploch tvořících jeho ledvinkový výstupní otvor 32, mají větší sklon, než jaký by byl nezbytný v případě, kdyby všechny otvory měly od osy kyvného hřídele 44 stejnou vzdálenost. Ledvinkový výstupní -otvor 32 umožňuje malý úhel výkyvu výkyvného· tělesa 26.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Čerpadlo na husté látky, zejména к dopravování betonové směsi skříní trubkové výhybky, s výkyvným tělesem, které je upevněno na kyvném hřídeli a střídavě spojuje výstupní otvor v jedné stěně skříně se dvěma vstupními otvory ve druhé stěně skříně, přičemž středy vstupních a výstupních otvorů jsou umístěny v radiálním odstupu od osy kyvného hřídele, vyznačené tím, že kyvný hřídel (44) je uložen axiálně a vzdálenost (R_t) vstupních otvorů (6, 7) skříně (3) od osy (35) kyvného hřídele (44) je větší než vzdálenost (R₂) výstupního otvoru (25), na výkyvném tělese (26) je součin plochy výstupního otvoru (32) a vzdálenosti jejího těžiště od osy (35) kyvného hřídele (44) rovný součinu plochy vstupního otvoru (28) a vzdálenosti jejího těžiště od osy (35) kyvného hřídele (44).
2. 2. Čerpadlo podle bodu 1, vyznačené tím, že ve výkyvném tělese (26) je obrys částečně se překrývajících výstupních otvorů (32) ledvinkového tvaru.
3. 3. Čerpadlo podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že к axiálnímu uložení kyvného hřídele (44) je na výstupní straně skříně (3) umístěno axiální ložisko zatěžované kyvným hřídelem (44) ve směru proti směru dopravy čerpaného materiálu.
4. 4. Čerpadlo podle bodu 3, vyznačené tím, že kyvný hřídel (44) je uložen na vstupní straně .skříně (3) axiálním ložiskem (66), které je vytvořeno jako upínací ústrojí (63, 64) skříně (3).
5. 5. Čerpadlo podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že otvory (28, 32) výkyvného tělesa (26) jsou obklopeny opotřébitelnými prstenci (27, 30), které jsou uloženy osově pohyblivě na příslušné čelní straně výkyvného tělesa (26).