DE102010046649A1 - Dickstoffpumpe und Verfahren zur kontinuierlichen Förderung von Dickstoff - Google Patents

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Abstract

Pumpvorrichtung zur kontinuierlichen Förderung von Dickstoff, insbesondere Beton, mit mindestens zwei Hauptförderzylindern (1, 1'), einem schaltbaren Schieber (3), der in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders (1) und einer Förderleitung (4) und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders (1') und der Förderleitung (4) schafft, durch die der Dickstoff aus einem Aufnahmebehälter (2) für Dickstoff der Vorrichtung in Strömungsrichtung durch die Förderleitung (4) infolge der Pumpwirkung der im Gegentakt arbeitende Hauptförderzylinder (1, 1') gefördert wird, sowie mit mindestens einem stromabwärts des Schiebers (3) vorgesehenen Ausgleichszylinder (5), der Dickstoff aufnehmen und in die Förderleitung (13) abgeben kann und aus einer Kolben-Zylinder-Einheit die aus einem Hauptzylinder (10) und einem darin geführten Hauptkolben (15) gebildet ist, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit konzentrisch um einen Förderleitungsabschnitt (9) der Förderleitung (4) angeordnet ist, der in den Hauptzylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit mit seinem freien Ende eintaucht und mit diesem Hauptzylinder (10) eine zylindrische Speicherkammer (11) für die Aufnahme von Dickstoff begrenzt, in welche der Hauptkolben (15) der Kolben-Zylinder-Einheit axial geführt ist, und dass am Hauptzylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit ein Reduzierrohr (12) anschließt, welches in die ablaufseitige Förderleitung (13) in einem Abstand zum freien Ende des eintauchenden Förderleitungsabschnitts (9) einmündet. Mit dieser Gestaltung wird eine Pumpvorrichtung bereitgestellt, die Platz sparend, robust, verschleißarm und kostengünstig hergestellt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dickstoffpumpe, insbesondere Betonpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur kontinuierlichen Förderung von Dickstoff.
  • Pumpen für Dickstoff bestehen vornehmlich aus zwei einzelnen Förderpumpen, die parallel im Wechseltakt betrieben werden. Die beiden Pumpen führen mit ihren rohrförmigen Öffnungen in einen Einfülltrichter, aus dem der Dickstoff mit einem Saughub angesaugt wird. Anschließend wird die Rohröffnung über einen Schieber, auch Rohrweiche genannt, welche zwischen den Rohröffnungen der Pumpen hin- und her bewegbar ist, verbunden. Ein nachfolgender Pumphub drückt den Dickstoff dann jeweils aus dem Pumpzylinder über die Rohrweiche in die damit verbundene Förderleitung. Die Pumpvorrichtung weist bei jedem Umschaltvorgang der Rohrweiche von einer Zylinderöffnung zur anderen eine Schaltzeit auf, die zum Stillstand des Förderstroms führt. Dies führt zu einer diskontinuierlichen Pumpförderung. Diese Förderpause zieht mehrere negative Auswirkungen nach sich, wie Beschleunigungsschläge, Stöße, hohe mechanische Belastung der Bauteile, vermehrter Verschleiß, erhöhter Energiebedarf und Schwingungen, die sich auf einen angeschlossenen Verteilermast für die Aufnahme der Betonförderleitung entsprechend übertragen können.
  • Weiterhin besteht die Problematik, dass die beiden Rohröffnungen während des Schaltvorgangs über die Rohrweiche und den Einfülltrichter kurzfristig kurzgeschlossen sein können, sodass bei noch nicht vollendeten Pumphüben der Dickstoff vom pumpenden in den saugenden Zylinder befördert werden kann. Um dies zu verhindern bedarf es entsprechender konstruktiver Gestaltung und Steuerung der Rohrweichen, was aufwändig ist.
  • Zum Zwecke einer im Wesentlichen kontinuierlichen Betonförderung ist es bekannt ( DE 10 2005 008 938 B4 ), ablaufseitig nach der Rohrweiche eine Förderleitung mit verschiebbarem Rohrbogen vorzusehen, der als Ausgleichszylinder fungiert. Während eines Pumphubes wird das Rohrvolumen der Förderleitung durch Ausschieben des Rohrbogens erhöht. Während des Umschaltvorgangs der Rohrweiche wird der Förderstrom durch Einziehen des Rohrbogens und der damit verbundenen Volumenverkleinerung der Rohrleitung aufrecht erhalten. Weiterhin weist die Förderleitung ein Absperrventil auf, welches ein Rückfließen des Dickstoffes während des Schaltvorgangs der Rohrweiche durch Schließen der Förderleitung verhindern kann. Eine ähnliche Konstruktion wird in der DE 37 38 35 9 A1 verwendet, wobei der Ausgleichszylinder schräg an der Förderleitung angeordnet ist und eine zusätzliche nachgeschaltete Rohrweiche die Funktion des Absperrventils übernimmt. Diese Lösungsansätze sind aber relativ aufwändig und verbesserungsfähig.
  • Auch nach der DE 42 08 75 4 A1 ist ein Ausgleichszylinder in Form einer Kolbenpumpe vorgesehen, die an der nachfolgenden Förderleitung angeschlossen ist. Weiterhin ist die Rohrweiche an beiden Seiten zu den Rohröffnungen der Pumpen mit Schieberplatten ausgestattet, die ein Rückströmen des Dickstoffs in den Einfülltrichter verhindern sollen und eine Vorkompression des Dickstoffs in der Anfangsphase eines Pumphubes ermöglicht. Hier bedarf es besonderer Steuerungsvorkehrungen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe und ein Verfahren zur kontinuierlichen Förderungen von Dickstoff bereitzustellen, welche einen geringen konstruktiven Aufwand aufweist sowie platzsparend und robust ausgebildet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Pumpe bzw. das Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 11 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.
  • Nach Maßgabe der Erfindung wird zur Überbrückung der Förderpausen der Hauptförderzylinder ein Ausgleichzylinder bereitgestellt, dessen Kolbenzylindereinheit vorzugsweise kontinuierlich um einen Förderleitungsabschnitt der Förderleitung angeordnet ist. Die Kolbenzylindereinheit weist einen Hauptzylinder und einen darin geführten Hauptkolben auf, wobei der Hauptzylinder in das freie Ende eines Förderleitungsabschnitts der Förderleitung eintaucht und mit diesem eine zylindrische Speicherkammer zur Aufnahme von Dickstoff begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass der Ausgleichszylinder in einer schlanken und kompakten Bauform ausgeführt und gleichzeitig an einem beliebigen Ort der Förderleitung platziert werden kann. Eine Rücksichtnahme auf abstehende Ausgleichszylinder oder auf dessen örtliche Platzierung ist nicht mehr notwendig und begünstigt eine kompaktere Bauweise der Autobetonpumpe. Durch die konzentrische Ausrichtung des Ausgleichszylinders zur Förderleitung wird erreicht, dass der im Ausgleichzylinder gespeicherte Dickstoff in einfacher Weise durch einen Förderhub in die gleiche Richtung wie die des Förderstromes gepumpt wird. In diesem Zusammenhang nutzt die Erfindung das strömungstechnische Verhalten von Dickstoffen, insbesondere Beton, das sich deutlich von herkömmlichen Flüssigkeiten, die nur. den Weg des geringsten Widerstandes wählen, unterscheidet. Aufgrund der beschriebenen Anordnung und Förderrichtung des Ausgleichszylinders wird am freien Ende des Förderleitungsabschnitts eine Art Pfropfen aus Dickstoff gebildet, der einen Rückfluss des Dickstoffs weitgehend verhindert. Durch die Nutzung dieses Effektes ist eine eingangs beschriebene konstruktive Absperrung der zulaufseitigen Förderleitung nicht mehr notwendig und führt zu einer deutlich einfacheren und kostengünstigeren Bauweise der Pumpvorrichtung.
  • Weiterhin muss der Dickstoff während des Pumpvorganges des Ausgleichszylinders nur in geringer Weise über das Reduzierrohr, welches an den Hauptzylinder anschließt, umgelenkt werden. Durch den kleinen Umlenkwinkel werden günstige Strömungsverhältnisse während des Förderhubs des Ausgleichszylinders erreicht, die zu einem geringerem Verschleiß der beteiligten Bauteile führen. Durch die symmetrische Bauform besteht zudem der Vorteil, dass sich der Verschleiß gleichmäßig auf das gesamt Reduzierrohr verteilt und partielle Stellen, die einem verstärkten Verschleiß ausgesetzt sind, vermieden werden.
  • Besonders günstige Strömungsverhältnisse werden durch eine konische Bauform des Reduzierrohrs erreicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Hauptkolben über eine Antriebseinheit, vorzugsweise hydraulisch, bewegt, um die Saug- und Pumphübe vollziehen zu können. Denkbar wäre auch eine Antriebseinheit, die nur einen Pumphub ausführt, wobei der Saughub über den Pumpdruck der Hauptförderzylinder hervorgerufen wird. Vorteilhafter ist allerdings eine Antriebseinheit, die auch einen Unterdruck erzeugenden Saughub bereitstellt kann, der das Ansaugen des Dickstoffs in die Speicherkammer unterstützt.
  • Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn die Antriebseinheit einen Hydraulikkolben und ein Koppelrohr aufweist, welche konzentrisch um den Förderleitungsabschnitt der Förderleitung angeordnet sind, wobei der Hydraulikkolben über das Koppelrohr mit dem Hauptkolben verbunden ist. Diese Bauweise hat den Vorteil, dass dieser Förderleitungsabschnitt innenseitig Dickstoff transportiert und gleichzeitig außenseitig den Hydraulikzylinder begrenzt. Durch die Übernahme von zwei Funktionen durch ein Bauteil können Materialkosten eingespart und eine einfache Konstruktion erreicht werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform des Ausgleichszylinders wird die dem freien Ende des Förderleitungsabschnittes abgewandte Seite des Hauptkolbens mit Spülmittel beaufschlagt. Hiermit wird erreicht, dass die zuvor mit Dickstoff gefüllte Speicherkammer bei Vollendung des Pumphubs des Ausgleichszylinders mit Spülmittel gespült wird. Diese Spülung hat mehrere Vorteile. Zum einen wird die Speicherkammer von Verunreinigungen mit Dickstoff befreit, welche durch Undichtigkeiten zwischen dem Hauptkolben und dem Hauptzylinder hervorgehen, wobei der Dickstoff vom Spülmittel aufgenommen bzw. gelöst wird. Zusätzlich bestehen die Vorteile, dass die Maßtoleranzen des Hauptzylinders geringer ausfallen können und die Funktionsfähigkeit des Ausgleichszylinders durch Undichtigkeiten aufgrund von Verschleiß nicht beeinträchtigt wird.
  • Vorzugsweise kann das Spülmittel mit Zusatzmitteln versetzt werden. Zweckmäßig sind unter anderem Korrosionsmittel sowie Schmier- und Pflegemittel, um die Haltbarkeit der Bauteile und der Dichtungen des Hauptkolbens zu erhöhen. Je nach Art des geförderten Dickstoffs kann auch ein dem Spülmittel zugesetztes Lösungsmittel für das Aufnehmen und Lösen des Dickstoffs sinnvoll sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführung ist der Hauptzylinder über eine lösbare Verbindung mit einem Zylinderdeckel, der an einem Zylinderrohr befestigt ist, verbunden. Der Hauptzylinder und das daran anschließende Reduzierrohr stellen dem Verschleiß stark ausgesetzte Bauteile dar und können durch das Lösen der Verbindungselemente am Zylinderdeckel und an der ablaufseitigen Förderleitung einfach ausgetauscht werden. Der Austausch kann am Einsatzort erfolgen und führt somit zu geringen Ausfallzeiten der Pumpvorrichtung.
  • Um dem Verschleiß des Ausgleichszylinders entgegenzuwirken, kann das Reduzierrohr und auch der Hauptzylinder mit einer verschleißfesten Innenbeschichtung versehen werden, wobei sich insbesondere bei der Förderung von Beton eine Kunststoffbeschichtung, vorzugsweise aus Polyurethan, als günstig erwiesen hat.
  • Für die Erzielung eines kontinuierlichen Förderstroms ist es ferner zweckmäßig, dass der Pumphub des Ausgleichzylinders zeitlich so gesetzt wird, dass die gesamte Förderpause zwischen den Pumphüben der im Gegentakt arbeitenden Hauptförderzylinder ausgeglichen wird. Hierbei kann die bereits Eingangs beschriebene Vorkompression bei Beginn der Pumphübe der Hauptförderzylinder und des Ausgleichzylinders berücksichtigt werden. Folglich kann der Pumphub des Ausgleichzylinders bereits vor dem Ende eines Pumphubes eines Hauptförderzylinders beginnen, um am Pumpende eines Hauptförderzylinders einen den Hauptförderzylindern annähernd gleichen Förderstrom zur erreichen.
  • Gleiches gilt auch für den umgekehrten Fall, dass die Pumphübe der Hauptförderzylinder bereits vor dem Ende des Pumphubes des Ausgleichszylinders in der bereits beschriebenen Weise beginnen. Da sich die Pumphübe der Hauptförderzylinder und des Ausgleichszylinders überschneiden, werden deren Förderströme im Überschneidungsbereich addiert. Im Ergebnis weist der gesamte Förderstrom einen kontinuierlichen Verlauf auf.
  • Zweckmäßigerweise endet ein Pumphub eines Hauptförderzylinders oder des Ausgleichzylinders deshalb bereits dann, wenn der mit dem Pumphub beginnende Ausgleichszylinder bzw. Hauptförderzylinder einen Anteil von mindestens 85%, vorzugsweise 95%, des kontinuierlichen Förderstroms erreicht hat. Diese Maßnahme reduziert kurzfristige Förderstromspitzen im Sinne eines relativ kontinuierlichen Förderstroms.
  • Wenn der Verlauf der Förderströme der Hauptförderzylinder und die Schaltzeit der Rohrweiche bekannt ist, kann das Volumen der Speicherkammer und die Pumpgeschwindigkeit des Ausgleichzylinders vorzugsweise so ausgelegt werden, dass der Ausgleichszylinder nach Überwindung der Vorkompressionsphase einen den Hauptförderzylindern annähernd gleich hohen konstanten Förderstrom mit einer Toleranz von maximal 10% vorzugsweise maximal 5% bezogen auf den konstanten Förderstrom der Hauptförderzylinder aufweist.
  • Aus dem typischen Verlauf des Förderstroms eines Hauptförderzylinders, insbesondere einer Autobetonpumpe, und den Schaltzeiten ergibt sich, dass der Pumphub des Ausgleichzylinders in einer Zeitspanne von vorzugsweise höchstens 0,5 Sekunden, insbesondere höchstens 0,3 Sekunden, vor Beendung des Pumphubs des Hauptförderzylinders bis zu Beendung des Pumphubs des Hauptförderzylinders mit seinem Pumphub startet.
  • Des Weiteren ergibt sich, dass der Pumphub eines Hauptförderzylinders in einer Zeitspanne von vorzugsweise höchstens 0,7 Sekunden, insbesondere höchstens 0,4 Sekunden, vor Beendung des Pumphubes des Ausgleichzylinders bis zur Beendung des Pumphubs des Ausgleichszylinders mit seinem Pumphub startet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Pumpvorrichtung in einem Zustand in dem der Hauptzylinder des Ausgleichszylinder Dickstoff aufgenommen hat;
  • 2 einen Ausgleichszylinder in einem Zustand in dem der Hauptzylinder Dickstoff abgegeben hat;
  • 3 ein Diagramm über den zeitlichen Förderstrom ohne Ausgleichszylinder;
  • 4 ein Diagramm über den zeitlichen Förderstrom mit Ausgleichzylinder;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Autobetonpumpe.
  • 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Pumpvorrichtung einer Betonpumpe, wie sie insbesondere für Autobetonpumpen verwendet wird, bei denen die Betonpumpe jeweils auf dem Fahrzeugchassis angeordnet ist, auf dem auch ein Mastbock mit einem Knickmastaufbau vorgesehen ist. Ein solcher Knickmastaufbau setzt sich aus mehreren Mastarmen zusammen, die gelenkig miteinander verbunden sind und an denen die Betonförderleitung aufgehängt ist, welche durch die Pumpe mit Beton gespeist wird. Diese Autobetonpumpen sind bekannt. Die in 1 dargestellte Pumpe umfasst zwei Hauptförderzylinder 1, 1', deren Auslässe mit einem Aufnahmebehälter 2 verbunden sind, einen sich an die Hauptförderzylinder 1, 1' anschließenden schaltbaren Schieber 3, der in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zum Hauptförderzylinder 1 und einer Förderleitung 4 herstellt sowie eine an die Förderleitung 4 angeschlossene Ausgleichszylindereinheit 5. Der schaltbare Schieber 3 kann über eine hydraulische Antriebseinheit 6 zwischen dem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand bewegt werden, der den schaltbaren Schieber 3 mit dem Hauptförderzylinder 1' verbindet. Bis auf den Ausgleichszylinder 5 handelt es sich um bekannte Bauelemente einer Betonpumpe.
  • Die Ausgleichszylindereinheit 5 ist untergliedert in einen Hydraulikbereich 7 und einen Medienbereich 8. Durch beide Bereiche erstreckt sich ein Förderleitungsabschnitt 9, der im Medienbereich 8 von einem Hauptzylinder 10 konzentrisch umschlossen ist und dabei eine Speicherkammer 11 zur Aufnahme von Beton ausbildet. An den Hauptzylinder 10 schließt auf Höhe des freien Endes des Förderleitungsabschnittes 9 ein Reduzierrohr 12 an, welches konisch zur ablaufseitigen Förderleitung 13 zuläuft und mit diesem über eine Flanschverbindung 14 verbunden ist. In der Speicherkammer 11 zwischen dem Außenumfang des Förderleitungsabschnitts 9 und der Innenseite des Hauptzylinders 10 befindet sich ein Hauptkolben 15, der den Förderleitungsabschnitt 9 und den Hauptzylinder 10 über radiale Dichtungen druckdicht abschließt. Der Hauptzylinder 10 und der darin geführte Hauptkolben 15 bilden mit dem vom Hauptzylinder 10 konzentrisch umgebenden Teil des Förderleitungsabschnitts 9 eine Kolben-Zylinder-Einheit. Der Hauptkolben 11 ist gemäß 2 über ein Koppelrohr 16 mit einem Hydraulikkolben 17 verbunden, über den die Kraftübertragung auf den Hauptkolben 15 erfolgt. Der Hydraulikkolben 17 liegt ebenfalls druckdicht an der Außenseite des Förderleitungsabschnittes 9 im Hydraulikbereich 7 und an der Innenseite eines Zylinderrohres 18 an und weist zu beiden Seiten radiale Dichtungen auf. An beiden axialen Enden des den Förderleitungsabschnitt 9 konzentrisch umgebenden Zylinderrohrs 18 sind Stutzen 19, 19' angebracht, über die druckbeaufschlagtes Hydrauliköl ein- und ausgepumpt werden kann, um mit dessen Druck den Hydraulikkolben 17 axial hin und her bewegen zu können. Ein Zylinderboden 20 schließt das Zylinderrohr 18 an seinem axialen, dem Förderrohr 4 zugewandtem Ende ab und ist druckdicht mit dem Förderleitungsabschnitt 9 verbunden. Am gegenüberliegenden Ende des Zylinderrohrs 18 ist ein Zylinderdeckel 21 angebracht, der über eine Flanschverbindung 22 mit dem Hauptzylinder 10 verbunden ist und gleichzeitig den axialen Abschluss der Speicherkammer 11 bildet.
  • Der Zylinderdeckel 21 weist an seiner radialen Innenseite Dichtungen gegenüber der Außenseite des Koppelrohres 16 auf, die den Medienbereich 8 und den Hydraulikbereich 9 druckdicht voneinander abschließen. Die Speicherkammer 11 kann zwischen der dem freien Ende des Förderleitungsabschnittes 9 abgewandten Seite des Hauptkolbens 15, dem Zylinderdeckel 21 und dem Koppelrohr 16 mit Spülwasser 23 befüllt werden. Das Spülwasser 23 wird über eine Wasserleitung 24 und einem daran angeschlossenen Spülmittelbehälter 25 eingeführt. Der Ausgleichszylinder 1 ist zulaufseitig über eine Flanschverbindung 26 mit der Förderleitung 4 verbunden. Die Spülmittelbefüllung der Speicherkammer 11 erfolgt nach einem Förderpumphub des Hauptkolbens 15, falls die Kammer gesäubert werden soll.
  • Die 2 zeigt in größerer Darstellung den Ausgleichzylinder 5 in einem Zustand, in dem der Hauptkolben 15 vollständig bis zum freien Ende des Förderleitungsabschnitts 9 ausgefahren ist, so dass die Speicherkammer 11 kein Volumen für die Aufnahme von Beton bereitstellt. Die Speicherkammer 11 ist dabei auf der dem freien Ende des Förderleitungsabschnittes 9 abgewandten Seite des Hauptkolbens 15 vollständig mit Spülwasser 23 befüllt, welches über die Spülmittelleitung 24 aus dem Spülmittelbehälter 25 entnommen wurde.
  • 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Betonpumpe ohne Ausgleichszylindereinheit 5 nach der Erfindung, an dessen X-Achse die Zeit und an den dessen Y-Achse die Förderströme der beiden Hauptförderzylinder aufgetragen sind. Im Bereich der X-Achse, der mit TDH1 gekennzeichnet ist, wird der zeitliche Förderstrom des ersten Hauptförderzylinders dargestellt. Zu Beginn des Pumpvorgangs steigt der Förderstrom stetig an und geht dann in eine bauchige Kurve über, wobei dieser Bereich die Vorkompression des Dickstoffs kennzeichnet. Anschließend weist der Hauptförderzylinder einen konstanten Förderstrom auf, der nach Beendigung des Pumphubes abrupt endet. Anschließend wird eine gewisse Schaltzeit, die auf der X-Achse mit TSchalt bezeichnet wird, für den Schaltvorgang des, Schiebers benötigt, während dessen kein Förderstrom vorhanden ist. Der anschließende Förderstrom des zweiten Hauptförderzylinders, der auf der X-Achse mit TDH2 bezeichnet wird, entspricht dem des ersten Hauptförderzylinders, wobei diesem eine weitere Schaltzeit TSchalt folgt. Da die Hauptförderzylinder im Wechseltakt betrieben werden, wiederholt sich die beschriebene zeitliche Abfolge der Förderströme stetig. Ersichtlich ist hierbei die Betonförderung diskontinuierlich.
  • Die 4 zeigt ein schematisches Diagramm gemäß der 3 auf, wobei die Pumpvorrichtung mit einem Ausgleichszylinder betrieben wird, dessen Förderstrom auf der X-Achse mit TDH3 gekennzeichnet ist. Die zeitlichen Förderströme der zwei Hauptförderzylinder unterscheiden sich nicht von den Förderströmen der 3 ohne Ausgleichszylinder, werden nunmehr aber zur Bewerkstelligung einer kontinuierlichen Betonförderung durch den Pumpbetrieb der Ausgleichszylindereinheit 5 überlagert. Der Förderstrom des Ausgleichszylinders, der auf der X-Achse mit TDH3 bezeichnet wird, überbrückt die Schaltzeit TSchalt und überlappt gleichzeitig die beiden Förderströme der Hauptförderzylinder, die auf der X-Achse mit TDH1 und TDH2 gekennzeichnet sind. Der Pumpvorgang des Ausgleichszylinders beginnt bevorzugt bereits etwa 0,3 Sekunden vor dem Ende des Pumpvorgangs eines Hauptförderzylinders und damit am Ende des Pumpvorgangs eines Hauptzylinders im hier beschriebenen Beispiel mit etwa 95% der vollen Förderleistung des Ausgleichszylinders, so dass der abrupte Abfall der Förderleistung des Hauptzylinders bereits durch die Förderung des Ausgleichszylinders kompensiert wird. Wie 4 zeigt, ergibt sich hierdurch eine nahezu konstante Förderleistung der Betonpumpe, wie die horizontale Linie auf Höhe 10 der Y-Achse zeigt, mit allenfalls ganz geringen Förderschwankungen im Übergang von Pumpbetrieb Hauptförderzylinder und Ausgleichszylinder, die natürlich durch geeignete Steuerung entsprechend reguliert, insbesondere minimiert werden können. Der Ausgleichszylinder ist hier so ausgelegt, dass sein Pumpvorgang 0,5 Sekunden nach Beginn des Pumphubes eines Ausgleichszylinders endet und etwa 95% die volle Pumpleistung bzw. des vollen Förderstroms eines Hauptförderzylinders zur Verfügung stehen. Eine Pumpvorrichtung mit Ausgleichszylinder zeigt dadurch einen praktisch kontinuierlichen Förderstrom von Dickstoff auf.
  • 5 zeigt die Anwendung der oben beschriebenen Betonpumpe für eine Autobetonpumpe, die hier allgemein mit 30 bezeichnet ist und ein Lastkraftfahrzeug mit einem Chassis 31 und einem darauf angeordneten Mastbock 32 mit einem verschwenkbaren Drehschemel 33 aufweist. Am Drehschemel 33 ist ein Knickmastaufbau 34 angelenkt, der hier aus insgesamt gelenkig, d. h. klappbar miteinander verbundenen Mastarmen 35, 36 und 37 gebildet ist, an dem die Betonförderleitung 13 aufgehängt ist. Ferner weist die Autobetonpumpe 30 eine oberhalb des hinteren Fahrgestells auf dem Chassis 31 angeordnete Betonpumpe auf, die in 1 allerdings versteckt ist und über die Ausgleichszylindereinheit 5 mit der abgehenden Betonförderleitung verbunden ist. Ferner ist aus 5 auch der Einfülltrichter für die Aufnahme des Betons vorgesehen, der hier mit 38 bezeichnet ist und aus dem die beiden Hauptförderzylinder im Gegentakt Beton absaugen und schließlich in die abgehende Betonförderleitung 13 fördern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005008938 B4 [0004]
    • DE 3738359 A1 [0004]
    • DE 4208754 A1 [0005]

Claims (19)

  1. Dickstoffpumpe, insbesondere Betonpumpe, mit einer Pumpvorrichtung zur kontinuierlichen Förderung von Dickstoff, insbesondere Beton, mit mindestens zwei Hauptförderzylindern (1, 1') zum Fördern des Dickstoffs, einem schaltbaren Schieber (3), der in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen einem Auslass des ersten Hauptförderzylinders (1) und einer Förderleitung (4) und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen einem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders (1') und der Förderleitung (4) schafft, durch die der Dickstoff aus einem Aufnahmebehälter (2) für Dickstoff durch die Förderleitung (4) infolge der Pumpwirkung der im Gegentakt arbeitenden Hauptförderzylinder (1, 1') gefördert wird, sowie mit mindestens einem stromabwärts des Schiebers (3) vorgesehenen Ausgleichszylinder (5), der Dickstoff aufnehmen und in die Förderleitung abgeben kann und aus einer Kolben-Zylinder-Einheit aus einem Hauptzylinder (10) und einem darin geführten Hauptkolben (15) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit konzentrisch um einen Förderleitungsabschnitt (9) der Förderleitung (4) angeordnet ist, der in den Hauptzylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit mit seinem freien Ende eintaucht und mit diesem Hauptzylinder (10) eine zylindrische Speicherkammer (11) für die Aufnahme von Dickstoff begrenzt, in welche der Hauptkolben (15) der Kolben-Zylinder-Einheit axial geführt ist, und dass am Hauptzylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit ein Reduzierrohr (12) anschließt, welches in die ablaufseitige Förderleitung (13) in einem Abstand zum freien Ende des eintauchenden Förderleitungsabschnitts (9) einmündet.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzierrohr (12) sich vorzugsweise konisch in Richtung der ablaufseitigen Förderleitung (9) verjüngt.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkolben (15) über eine Antriebseinheit, vorzugsweise hydraulisch, axial in beide Richtungen bewegbar ist.
  4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Hydraulikkolben (17) und ein Koppelrohr (16) aufweist, welche konzentrisch um den Förderleitungsabschnitt (9) der Förderleitung (4) angeordnet sind, wobei der Hydraulikkolben (17) über das Koppelrohr (16) mit dem Hauptkolben (15) verbunden ist.
  5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben (17) druckdicht von dem Förderleitungsabschnitt (9) der Förderleitung (4) und einem äußerem Zylinderrohr (18) der Kolben-Zylinder-Einheit radial umschlossen ist, wobei das Zylinderrohr (18) an seinen beiden Enden einen Stutzen (19, 19') für den Ein- und Auslass des Druck übertragenden Mediums, vorzugsweise Hydrauliköl, aufweist.
  6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem freien Ende des Förderleitungsabschnitts (9) abgewandte Seite des Hauptkolbens (15) der Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Spülmittel (23), vorzugsweise Spülwasser, beaufschlagbar ist.
  7. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülmittel (23) mit Zusatzmitteln, insbesondere Antikorrosionsmittel, Lösungsmittel für den Dickstoff sowie Schmier- und Pflegemittel für die Dichtungen des Hauptkolbens (15), versetzt ist.
  8. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hauptzylinder (10) ein Zylinderdeckel (21) über ein lösbares Verbindungselement, vorzugsweise eine Flanschverbindung (22), mit dem Zylinderrohr (18) befestigt ist, wobei der Zylinderdeckel (21) die Speicherkammer (11) an der der Antriebseinheit zugewandten Seite abschließt.
  9. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderdeckel (21) einen Anschlag für die axiale Bewegung des Hydraulikkolbens (17) bildet.
  10. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzierrohr (12) und/oder der Hauptzylinder (10) eine verschleißfeste Innenbeschichtung, insbesondere aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan, aufweist.
  11. Verfahren zur kontinuierlichen Förderung eines Dickstoffs mit einer Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schaltzustand einer der beiden Hauptförderzylinder (1, 1'), in dem dieser in Verbindung mit der Förderleitung (4) steht und während seines Pumphubs Dickstoff in die Förderleitung (4) fördert, der Ausgleichszylinder (5) durch Saughub des Hauptkolbens (15) Dickstoff aufnimmt, und dass der Ausgleichszylinder (5) kurz vor oder bei Beendung des Pumphubs des Hauptförderzylinders (1, 1') den in der Speicherkammer (11) der Kolben-Zylinder-Einheit gespeicherten Dickstoff durch Hub des Hauptkolbens (15) über das Reduzierrohr (12) in die daran anschließende abgehende Förderleitung (13) fördert.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichszylinder (5) kurz nach oder bei Beginn des Pumphubs des anderen Hauptförderzylinders (1, 1') die Förderung des in der Speicherkammer (11) gespeicherten Dickstoffs in die abgehende Förderleitung (13) beendet.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptförderzylinder (1, 1') im Gegentakt arbeiten.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (11) während des Pumphubs des Hauptkolbens (15) mit Spülmittel (23) gespült wird und das Spülmittel (23) während des Saughubs des Hauptkolbens (15) aus der Speicherkammer (11) abgeführt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumphübe der Ausgleichszylinder (5) und der Hauptförderzylinder (1, 1') nach dem Beginn der Pumphübe und nach der Überwindung einer Vorkompressionsphase annähernd gleich hohe konstante Förderströme mit einer Toleranz von höchstens 10%, insbesondere höchstens 5% bezogen auf die Förderströme der Hauptförderzylinder (1, 1') aufweisen.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumphub eines Hauptförderzylinders (1, 1') zu dem Zeitpunkt endet, an dem der Ausgleichszylinder nach Beginn seines Pumphubes mindestens 85%, insbesondere 95%, des konstanten Förderstromes der Hauptförderzylinder (1, 1') erreicht hat.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumphub des Ausgleichszylinders (5) zu dem Zeitpunkt endet, an dem ein Hauptförderzylinder (1, 1') nach Beginn seines Pumphubes mindestens 85%, insbesondere 95%, des konstanten Förderstroms erreicht hat.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkolben (15) des Ausgleichszylinders (5) in einer Zeitspanne von höchstens 0,5 Sekunden, insbesondere höchstens 0,3 Sekunden, vor Beendung des Pumphubs des Hauptförderzylinders (1, 1') bis zur Beendung des Pumphubs des Hauptförderzylinders (1, 1') mit seinem Pumphub startet.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumphub eines Hauptförderzylinders (1, 1') in einer Zeitspanne von höchstens 0,7 Sekunden, insbesondere höchstens 0,4 Sekunden, vor Beendung des Pumphubs des Ausgleichszylinders (5) bis zur Beendung des Pumphubs des Ausgleichszylinders (5) mit seinem Pumphub startet.
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