DE102013206028A1

DE102013206028A1 - Piston pump for conveying material containing high-solids

Info

Publication number: DE102013206028A1
Application number: DE201310206028
Authority: DE
Inventors: Raimund Mäckle
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffhaltigem Fördergut (11), insbesondere von Frischbeton. Die Kolbenpumpe umfasst mindestens einen Förderzylinder (10), einen in dem Förderzylinder (10) mit radialem Spiel unter Bildung eines Ringspalts (44) zentrisch angeordneten, axial beweglichen Förderkolben (21) und eine rückwärtig am Förderkolben (21) angeordnete Kolbenstange (22). Der Förderkolben (21) weist ein zentrales Kolbengerüst (36), radial in Richtung der Zylinderfläche weisende, den Ringspalt (44) überbrückende Führungsmittel (46) und eine stirnseitig mittels eines Flanschelements (50) am Kolbengerüst (36) festgelegte, eine gegen die Zylinderinnenfläche anliegende und mit ihrer Stirnfläche (53) in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette (52) auf. Zur Reduzierung der Reibung und des Verschleißes innerhalb des Förderzylinders (10) wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass zwischen dem Kolbengerüst (36) und der Kolbenstange (22) ein im Förderzylinder (10) zentrisch geführter, auf seiner Rückseite (54) mit Wasser beaufschlagter und relativ zum Kolbengerüst (36) axial verschiebbarer Hilfskolben (38) angeordnet ist, und dass zwischen dem Hilfskolben (38) und dem Kolbengerüst (36) ein mit der Rückseite (54) des Hilfskolbens (38) kommunizierender, ein Wasserpolster begrenzender Pufferraum (40) angeordnet ist.The invention relates to a piston pump for conveying material (11) containing thick matter, in particular fresh concrete. The piston pump comprises at least one delivery cylinder (10), an axially movable delivery piston (21) arranged centrally in the delivery cylinder (10) with radial play to form an annular gap (44) and a piston rod (22) arranged at the rear of the delivery piston (21). The delivery piston (21) has a central piston structure (36), guide means (46) pointing radially in the direction of the cylinder surface and bridging the annular gap (44), and a guide means (46) fixed on the end face by means of a flange element (50) on the piston structure (36) and one against the cylinder inner surface abutting piston sleeve (52) with its end face (53) pointing in the conveying direction. To reduce the friction and wear within the delivery cylinder (10), it is proposed according to the invention that between the piston frame (36) and the piston rod (22) a centrally guided in the delivery cylinder (10) and exposed to water on its rear side (54) and an auxiliary piston (38) axially displaceable relative to the piston structure (36) is arranged, and that between the auxiliary piston (38) and the piston structure (36) a buffer space (40) communicating with the rear side (54) of the auxiliary piston (38) and delimiting a water cushion ) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffhaltigem Fördergut, insbesondere von Frischbeton mit mindestens einem Förderzylinder, mit einem in dem Förderzylinder mit radialem Spiel unter Bildung eines Ringspalts zentrisch angeordneten, axial beweglichen Förderkolben, wobei der Förderkolben ein zentrales Kolbengerüst, radial in Richtung der Zylinderfläche weisende, den Ringspalt überbrückende Führungsmittel und eine stirnseitig mittels eines Flanschelements am Kolbengerüst festgelegte, eine gegen die Zylinderinnenfläche anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette aufweist, und mit einer rückwärtig am Förderkolben angeordneten Kolbenstange.The invention relates to a piston pump for conveying thick material containing conveyed material, in particular fresh concrete with at least one delivery cylinder, with a centrally movable in the delivery cylinder with radial clearance to form an annular gap axially movable delivery piston, wherein the delivery piston a central piston stand, radially in the direction of the cylinder surface pointing, the annular gap bridging guide means and a front side fixed by means of a flange on the piston frame, one against the cylinder inner surface fitting and pointing with its end face in the conveying direction piston sleeve, and with a rearwardly arranged on the delivery piston piston rod.

Kolbenpumpen dieser Art werden beispielsweise zum Fördern von industriellen Dickstoffen oder Frischbeton eingesetzt. In der Regel weisen Dickstoffpumpen zwei Förderzylinder auf, deren stirnseitige Öffnungen in einen Materialaufgabebehälter münden und abwechselnd während eines Förderhubs beispielsweise über eine Rohrweiche mit einer Förderleitung verbindbar und während eines Füllhubs unter Ansaugen des Materials zum Materialaufgabebehälter hin offen sind. Die Kolben der Förderzylinder werden über hydraulische Antriebszylinder im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förderkolben über eine gemeinsame Kolbenstange mit dem Kolben je eines Antriebszylinders verbunden. Die Förderkolben stehen dabei unmittelbar mit dem Fördergut in Berührung. Dementsprechend sind die Kolbendichtungen und die Innenflächen der Förderzylinder einer hohen Beanspruchung ausgesetzt und unterliegen einem entsprechenden Verschleiß. Das meist aus einem Metallkörper bestehende Kolbengerüst dient als Bindeglied zwischen dem Kolbenantrieb und dem Fördergut zur Aufnahme und Weitergabe der beim Pumpen entstehenden Kräfte. Die Führungsmittel sorgen für einen richtungsgenauen Lauf der Förderkolben im Förderzylinder und verhindern im Zusammenspiel mit der Kolbenmanschette ein Verkippen des Förderkolbens insbesondere beim Ausschieben des Förderguts. Die Kolbenmanschette dient sowohl beim Füllhub als auch beim Förderhub zum Abdichten des für die Bewegung des Kolbens im Zylinder notwendigen Ringspalts. Weiter dichtet die Kolbenmanschette das Flanschelement zum Kolbengerüst hin ab und verhindert so das Eindringen von Fördergut in den Kolben.Piston pumps of this type are used, for example, for conveying industrial thick materials or fresh concrete. As a rule, sludge pumps have two delivery cylinders whose front-side openings open into a material feed container and are alternately connectable to a delivery line during a delivery stroke, for example via a diverter valve and are open during a filling stroke while the material is being drawn to the material supply container. The pistons of the delivery cylinders are driven by hydraulic drive cylinders in push-pull. For this purpose, the delivery pistons are connected via a common piston rod to the piston of each drive cylinder. The delivery pistons are directly in contact with the conveyed material. Accordingly, the piston seals and the inner surfaces of the delivery cylinders are subjected to high stress and are subject to wear. The usually consisting of a metal body piston scaffold serves as a link between the piston drive and the conveyed for receiving and passing the forces generated during pumping. The guide means ensure a directionally accurate running of the delivery piston in the delivery cylinder and prevent in interaction with the piston sleeve tilting of the delivery piston, especially when pushing out the conveyed. The piston sleeve serves both during Füllhub and the delivery stroke for sealing the necessary for the movement of the piston in the cylinder annular gap. Furthermore, the piston seal seals the flange element from the piston frame back and thus prevents the ingress of conveyed material into the piston.

Beim Förderhub baut sich im Förderzylinder ein Förderdruck auf, der sich als axial wirkende Flächenlast auf die Kolbenmanschette auswirkt. Um dieser Last entgegenzuwirken, stützt sich die Kolbenmanschette in axialer Richtung am Kolbengerüst ab. Beim Füllhub, bei welchem Fördergut aus einem Materialaufgabebehälter in den Förderzylinder angesaugt wird, entsteht hingegen ein Unterdruck im Förderzylinder. In diesem Fall wechselt die Flächenlast auf die Kolbenfläche ihr Vorzeichen. Der Unterdruck versucht die Kolbenmanschette vom Kolbengerüst abzuheben. Das Flanschelement hat hier die Aufgabe, die Kolbenmanschette so abzustützen, dass ein Abheben vermieden wird.During the delivery stroke, a delivery pressure builds up in the delivery cylinder, which acts as an axially acting surface load on the piston cuff. To counteract this load, the piston sleeve is supported in the axial direction on the piston frame. When Füllhub, in which conveyed material is sucked from a material feed container in the delivery cylinder, however, creates a negative pressure in the delivery cylinder. In this case, the surface load on the piston surface changes its sign. The negative pressure tries to lift the piston seal from the piston frame. The flange here has the task to support the piston sleeve so that a lift is avoided.

Die Art und Weise wie die Dichtaufgabe der Kolbenmanschette bisher gelöst wird, bringt einige entscheidende Nachteile mit sich, allen voran die große Reibung zwischen Kolbenmanschette und Zylinderfläche. Diese Reibung führt zu einem hohen Verschleiß der Kolbenmanschette an dieser Stelle. Dementsprechend erreichen auch moderne Kolbenmanschetten mit eingelegter Bewehrung nur wenig zufriedenstellende Standzeiten. Da andererseits diese Reibung durch den Kolbenantrieb überwunden werden muss, stellt sich zudem eine erhebliche Verlustleistung ein, die nicht zum Fördern des Dickstoffs zur Verfügung stehen kann.The way in which the sealing task of the piston sleeve has been solved hitherto brings with it some decisive disadvantages, above all the great friction between the piston sleeve and the cylinder surface. This friction leads to a high wear of the piston seal at this point. Accordingly, modern piston boots with inserted reinforcement reach only a few satisfactory service life. On the other hand, since this friction must be overcome by the piston drive, also sets a considerable power loss, which can not be available for conveying the thick stock available.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kolbenpumpe der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass die Reibungsverluste am Förderkolben unter Beibehaltung guter Dichtungseigenschaften reduziert werden.Proceeding from this, the present invention seeks to improve the piston pump of the type specified in that the friction losses are reduced to the delivery piston while maintaining good sealing properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this problem the features specified in claim 1 are proposed. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, dass zwischen dem Kolbengerüst und der Kolbenstange ein im Förderzylinder zentrisch geführter, auf seiner Rückseite mit Wasser beaufschlagter und relativ zum Kolbengerüst axial verschiebbarer Hilfskolben angeordnet ist und dass zwischen dem Hilfskolben und dem Kolbengerüst ein mit der Rückseite des Hilfskolbens kommunizierender, ein Wasserpolster begrenzender Pufferraum angeordnet ist. Der Hilfskolben hat dabei zweckmäßig den gleichen Durchmesser wie der Betonförderkolben. Deshalb wird zu Beginn eines Förderhubs im Wasserpolster ein Wasserdruck aufgebaut. Erst wenn der Wasserdruck hinter dem Förderkolben unter zusätzlicher Berücksichtigung des Reibungsanteils etwas größer als der Betondruck ist, setzt sich der Förderkolben in Bewegung. Der Förderkolben wird also nicht durch mechanisches Anliegen durch den Hilfskolben bewegt, sondern unter Zwischenschaltung des Wasserpolsters. Dabei richtet sich der sich einstellende Wasserdruck nach dem Betondruck, der sich aufgrund der Pumpbedingungen, insbesondere aufgrund der Förderhöhe einstellt. Die Tatsache, dass der Wasserdruck im Wasserpolster etwas höher ist als der Druck in der Betonsäule wird erreicht, dass während des Förderhubs kein Beton in den Dichtspalt zwischen der Kolbenmanschette und der Zylinderwand eintreten kann. Wenn überhaupt etwas in den Dichtspalt gelangen kann, dann nur das Wasser vom Pufferraum her. Dies hat während des gesamten Förderhubs zum einen eine Spülwirkung zur Folge. Das Spülwasser gelangt dabei vom Pufferraum aus durch den Dichtspalt zwischen den Führungsmitteln hindurch zur Kolbenmanschette. Außerdem wird hierdurch die Reibung verringert. Während des Förderhubs wird also automatisch ein Gleichgewicht zwischen dem Betondruck und dem Wasserdruck im Wasserpolster und der Menge des Spülwassers eingestellt.The solution according to the invention consists essentially in that between the piston frame and the piston rod a centrally guided in the delivery cylinder, on its rear side acted upon with water and axially displaceable relative to the piston frame auxiliary piston is arranged and that between the auxiliary piston and the piston frame with the back of the auxiliary piston communicating, a water cushion limiting buffer space is arranged. The auxiliary piston expediently has the same diameter as the concrete delivery piston. Therefore, a water pressure is built up at the beginning of a delivery stroke in the water cushion. Only when the water pressure behind the delivery piston, with additional consideration of the friction component is slightly greater than the concrete pressure, the delivery piston is set in motion. The delivery piston is thus not moved by mechanical concerns by the auxiliary piston, but with the interposition of the water cushion. In this case, the adjusting water pressure depends on the concrete pressure, which is adjusted due to the pumping conditions, in particular due to the delivery height. The fact that the water pressure in the water cushion is slightly higher than the pressure in the concrete column is achieved that during the delivery stroke no concrete can enter the sealing gap between the piston sleeve and the cylinder wall. If anything can get into the sealing gap, then only the water from the buffer space ago. This results in a flushing effect during the entire delivery stroke. The rinse water passes from the buffer space through the sealing gap between the guide means through to the piston sleeve. In addition, this reduces the friction. During the delivery stroke, therefore, a balance is automatically set between the concrete pressure and the water pressure in the water cushion and the amount of rinse water.

Das Wasserpolster muss nach jedem Förderhub nachgefüllt werden. Um dies zu erreichen, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Rückseite des Hilfskolbens über ein in Richtung Wasserpolster öffnendes und in der Gegenrichtung schließendes Rückschlagventil mit dem Pufferraum kommuniziert. Wenn der Hilfskolben über eine Radialdichtung gegen die Zylinderinnenfläche anliegt, kann dies dadurch erreicht werden, dass die Radialdichtung zugleich ein Rückschlagventil bildet. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird dadurch erzielt, dass der Hilfskolben mindestens einen zwischen seiner Rückseite und dem Pufferraum verlaufenden, zur Seite des Pufferraums hin mit einem das Rückschlagventil bildenden, unter der Einwirkung eines Überdrucks vom Hilfskolben abhebenden Verschlusselement begrenzten Durchgangskanal aufweist. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass beim Füllhub Wasser von der Rückseite des Hilfskolbens her über das Rückschlagventil in den Pufferraum gelangt.The water cushion must be refilled after every delivery stroke. To achieve this, it is proposed according to a preferred embodiment of the invention that the rear side of the auxiliary piston communicates with the buffer space via a check valve which opens in the direction of the water cushion and closes in the opposite direction. If the auxiliary piston rests against the cylinder inner surface via a radial seal, this can be achieved by the fact that the radial seal also forms a non-return valve. A further improvement in this regard is achieved in that the auxiliary piston has at least one extending between its rear and the buffer space, to the side of the buffer space out with a check valve forming, under the action of an overpressure of the auxiliary piston contrasting closure member limited passageway. With these measures, it is achieved that during the filling stroke water from the back of the auxiliary piston passes through the check valve in the buffer space.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kolbengerüst einen eingeschlossenen Innenraum aufweist, in welchen ein am Hilfskolben angeformter, axial ausgerichteter Hilfskolbenansatz eingreift. Der Hilfskolbenansatz greift dabei mit einem verdickten kolbenartigen Ende in den Innenraum ein. Der Innenraum ist wassergefüllt und kommuniziert über einen zwischen dem Kolbengerüst und dem Hilfskolbenansatz freibleibenden Spalt mit dem Pufferraum. Der Hilfskolbenansatz hat in dem Innenraum die Funktion eines Stoßdämpfers. Er verhindert einen harten Anschlag oder ein Klappern des Hilfskolbens am Kolbengerüst, wenn zum Beispiel am Ende der Lebensdauer der Dichtungen das Wasserpolster nicht mehr ausreichend gegenüber der Stangenseite des Hilfskolbens abgedichtet ist.A further preferred embodiment of the invention provides that the piston frame has an enclosed interior, in which engages an integrally formed on the auxiliary piston, axially aligned auxiliary piston neck. The auxiliary piston approach engages with a thickened piston-like end in the interior. The interior is filled with water and communicates with the buffer space via a gap that remains free between the piston frame and the auxiliary piston extension. The auxiliary piston approach has the function of a shock absorber in the interior. It prevents a hard stop or a rattling of the auxiliary piston on the piston frame, if, for example, at the end of the life of the seals, the water cushion is no longer sufficiently sealed against the rod side of the auxiliary piston.

Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird dadurch erzielt, dass der Hilfskolben über eine vorzugsweise im Innenraum angeordnete Druckfeder am Kolbengerüst abgestützt ist. Die Druckfeder kann dabei als Schraubendruckfeder oder als Ringscheibenfeder ausgebildet sein.A further improvement in this regard is achieved in that the auxiliary piston is supported on the piston frame via a preferably arranged in the interior of a compression spring. The compression spring can be designed as a helical compression spring or as a disc spring.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing. Show it

1 ein Schema einer Zweizylinder-Kolbenpumpe für die Förderung von Dickstoffen; 1 a diagram of a two-cylinder piston pump for the delivery of thick matter;

2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Förderzylinder nach 1 mit einer ersten Ausführungsvariante des Förderkolbens in geschnittener Darstellung; 2 an enlarged section of the delivery cylinder after 1 with a first embodiment of the delivery piston in a sectional view;

3 und 4 Darstellungen entsprechend 2 für zwei weitere Ausführungsvarianten des Förderkolbens. 3 and 4 Representations accordingly 2 for two further variants of the delivery piston.

Die in 1 dargestellte Kolbenpumpe ist zur Förderung von dickstoffartigem Fördergut 11, insbesondere von Flüssigbeton bestimmt. Sie besteht im Wesentlichen aus zwei Förderzylindern 10, 10', deren stirnseitige Öffnungen 12, 12' in einen Materialaufgabebehälter 14 münden und abwechselnd während eines Förderhubs D (Druckhub) über eine Rohrweiche 16 mit einer Förderleitung 18 verbindbar und während eines Füllhubs S (Saughub) unter Ansaugen des Materials zum Materialaufgabebehälter 14 hin offen sind. Die Förderzylinder 10, 10' werden über hydraulische Antriebszylinder 20, 20' im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förderkolben 21, 21' über eine gemeinsame Kolbenstange 22, 22' mit den Antriebskolben 24, 24' verbunden. Im Bereich zwischen den Förderzylindern 10, 10' und den Antriebszylindern 20, 20' befindet sich ein Wasserkasten 26, durch den die Kolbenstangen 22, 22' hindurchgreifen. Die Förderzylinder 10, 10' sind zum Wasserkasten 26 hin offen. Dementsprechend werden die Förderkolben 21, 21' auf ihrer Rückseite 54 mit Wasser aus dem Wasserkasten 26 beaufschlagt. Damit wird sowohl eine Reinigungswirkung als auch eine Kühlwirkung erzeugt.In the 1 Piston pump shown is for the promotion of dickstoffartigem conveyed 11 , in particular of liquid concrete. It essentially consists of two delivery cylinders 10 . 10 ' , whose frontal openings 12 . 12 ' in a material feed container 14 open and alternately during a delivery stroke D (pressure stroke) via a diverter valve 16 with a conveyor line 18 connectable and during a filling stroke S (suction stroke) while sucking the material to the material feed container 14 are open. The delivery cylinders 10 . 10 ' be about hydraulic drive cylinder 20 . 20 ' driven in push-pull. For this purpose, the delivery pistons 21 . 21 ' via a common piston rod 22 . 22 ' with the drive pistons 24 . 24 ' connected. In the area between the delivery cylinders 10 . 10 ' and the drive cylinders 20 . 20 ' there is a water tank 26 through which the piston rods 22 . 22 ' reach through. The delivery cylinders 10 . 10 ' are to the water box 26 open. Accordingly, the delivery pistons 21 . 21 ' on her back 54 with water from the water tank 26 applied. This creates both a cleaning effect and a cooling effect.

Die Antriebszylinder 20, 20' werden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bodenseitig über Druckleitungen 28, 28' an den Anschlüssen A und B mit Hilfe einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe abwechselnd mit Drucköl beaufschlagt. An ihrem stangenseitigen Ende sind die Antriebszylinder 20, 20' durch eine Verbindungsleitung 30 hydraulisch miteinander gekoppelt. Zur Auslösung des Umsteuervorgangs sind in der Nähe der boden- und stangenseitigen Enden der Antriebszylinder Messsonden 32, 32', 34, 34', in der Wandung des jeweiligen Antriebszylinders 20, 20' angeordnet. Die Messsonden sprechen auf die im Zuge der Förder- und Füllhubbewegungen vorbeilaufenden Antriebskolben 24, 24' an und geben im Bereich der Umschaltstellen ein digital auswertbares Endlagensignal ab. Anstelle des vorstehend beschriebenen ölhydraulischen Antriebs kann grundsätzlich auch ein mechanischer oder elektromechanischer Antriebsmechanismus für die Förderkolben verwendet werden.The drive cylinder 20 . 20 ' be in the embodiment shown on the bottom side via pressure lines 28 . 28 ' alternately applied to the terminals A and B by means of a hydraulic pump, not shown, with pressure oil. At its rod end are the drive cylinder 20 . 20 ' through a connecting line 30 hydraulically coupled with each other. To trigger the Umsteuervorgangs near the bottom and rod ends of the drive cylinder measuring probes 32 . 32 ' . 34 . 34 ' , in the wall of the respective drive cylinder 20 . 20 ' arranged. The measuring probes refer to the drive pistons passing in the course of the conveying and filling stroke movements 24 . 24 ' in and in the area of the switching points from a digitally evaluable Endlagensignal. Instead of the above In principle, a mechanical or electromechanical drive mechanism for the delivery pistons can also be used.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht im speziellen Aufbau der Förderkolben 21, 21', womit eine Verminderung der Reibwirkung und damit der Verschleißwirkung sowie eine Reduzierung der Antriebskräfte im Bereich der Förderzylinder 10, 10' erzielt werden soll. Zur sprachlichen Vereinfachung wird im Folgenden ebenso wie in den Ansprüchen jeweils im Singular von einem Förderkolben 21 und einem Förderzylinder 10 gesprochen, obwohl im Falle einer Zweizylinder- oder Mehrzylinder-Kolbenpumpe jeweils zwei oder mehrere Exemplare vorhanden sind.A special feature of the invention is the special construction of the delivery piston 21 . 21 ' , whereby a reduction of the friction effect and thus the wear effect as well as a reduction of the driving forces in the area of the delivery cylinder 10 . 10 ' should be achieved. For linguistic simplification is hereinafter as well as in the claims in each case in the singular of a delivery piston 21 and a conveyor cylinder 10 spoken, although in the case of a two-cylinder or multi-cylinder piston pump in each case two or more copies are available.

Die in den 2 bis 4 gezeigten Förderkolben 21 weisen übereinstimmend ein zentrales Kolbengerüst 36 und einen Hilfskolben 38 auf, die im Zusammenwirken mit einem in dem Pufferraum 40 befindlichen Wasserpolster als Bindeglied zwischen dem Kolbenantrieb auf der Seite der Kolbenstange 22 und dem unter dem Förderdruck stehenden Dickstoff auf der Seite 45 des Förderguts 11 zur Übertragung der beim Pumpen entstehenden Kräfte fungieren. Zwischen dem Kolbengerüst 36 und dem Förderzylinder 10 befindet sich ein Ringspalt 44, der durch Führungsmittel 46 überbrückt wird, die in Form je eines Ringes in eine radial nach außen offene umlaufende Nut 48 des Kolbengerüsts 36 eingelegt sind. Die Führungsmittel 40 bestehen zweckmäßig aus einem elastomeren Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan oder Polyethylen oder deren Derivaten.The in the 2 to 4 shown delivery piston 21 coincidentally have a central piston frame 36 and an auxiliary piston 38 on, in cooperation with one in the buffer space 40 located water cushion as a link between the piston drive on the side of the piston rod 22 and the heavy material under the delivery pressure on the side 45 of the conveyed goods 11 act to transmit the forces generated during pumping. Between the piston frame 36 and the delivery cylinder 10 there is an annular gap 44 that by guiding means 46 is bridged, in the form of each ring in a radially outwardly open circumferential groove 48 of the piston frame 36 are inserted. The guiding means 40 suitably consist of an elastomeric plastic, such as polyurethane or polyethylene or derivatives thereof.

Weiter ist eine stirnseitig mittels eines Flanschelements 50 am Kolbengerüst 36 festgelegte, mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette 52 vorgesehen. Die Kolbenmanschette 52 verhindert im Zusammenspiel mit den Führungsmitteln 46 ein Verkippen des Förderkolbens 21 insbesondere beim Förderhub. Eine weitere Funktion der Kolbenmanschette 52 besteht in der Abdichtung des für die Bewegung des Förderkolbens 21 notwendigen Ringspalts 44 zwischen dem Förderkolben 21 und dem Förderzylinder 10 sowohl beim Füllhub S als auch beim Förderhub D. Außerdem dichtet die Kolbenmanschette 52 das Flanschelement 50 zum Kolbengerüst 36 hin ab und verhindert so das Eindringen von Fördergut in diesem Bereich. Das Flanschelement 50 kann entweder am Kolbengerüst 36 angeformt oder unter Zwischenklemmen der Kolbenmanschette 52 an dieses angeschraubt sein.Next is a front side by means of a flange 50 on the piston frame 36 fixed, with its face in the conveying direction facing piston seal 52 intended. The piston cuff 52 prevented in interaction with the management tools 46 a tilting of the delivery piston 21 especially during the delivery stroke. Another function of the piston sleeve 52 consists in the sealing of the movement of the delivery piston 21 necessary annular gap 44 between the delivery piston 21 and the delivery cylinder 10 both the filling stroke S and the delivery stroke D. In addition, the piston seal seals 52 the flange element 50 to the piston frame 36 hin and prevents the penetration of conveyed in this area. The flange element 50 can either be on the piston frame 36 molded or under Zwischenklemmen the piston sleeve 52 be screwed to this.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Kolbengerüst 36 und der Kolbenstange 22 ein im Förderzylinder 10 zentrisch geführter, auf seiner Rückseite 54 mit Wasser beaufschlagter und relativ zum Kolbengerüst 36 axial verschiebbarer Hilfskolben 38 angeordnet ist und dass zwischen dem Hilfskolben 38 und dem Kolbengerüst 36 ein mit der Rückseite 54 des Hilfskolbens 38 über eine Art Rückschlagventil kommunizierender, ein Wasserpolster begrenzender Pufferraum 40 angeordnet ist. Der Hilfskolben 38 hat den gleichen Durchmesser wie das Kolbengerüst 36. Er liegt über eine Radialdichtung 56 gegen die Zylinderinnenfläche an. Der wassergefüllte stangenseitige Außenraum 57 auf der Rückseite 54 des Hilfskolbens und der Pufferraum 40 kommunizieren über ein in Richtung Pufferraum 40 öffnendes und in der Gegenrichtung schließendes Rückschlagventil miteinander.A special feature of the invention is that between the piston frame 36 and the piston rod 22 one in the delivery cylinder 10 centric, on its back 54 acted upon with water and relative to the piston stand 36 axially displaceable auxiliary piston 38 is arranged and that between the auxiliary piston 38 and the piston frame 36 one with the back 54 of the auxiliary piston 38 via a kind of check valve communicating, a water cushion limiting buffer space 40 is arranged. The auxiliary piston 38 has the same diameter as the piston frame 36 , He lies over a radial seal 56 against the cylinder inner surface. The water-filled rod-side exterior 57 on the back side 54 of the auxiliary piston and the buffer space 40 communicate via one towards the buffer space 40 opening and closing in the opposite direction check valve with each other.

Bei den in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen fungiert die Radialdichtung 56 des Hilfskolbens 38 zugleich als Rückschlagventil. Im Unterschied dazu weist der in 4 gezeigte Hilfskolben 38 mindestens zwei zwischen seiner Rückseite 54 und dem Pufferraum 40 verlaufende Durchgangskanäle 59 auf, die durch ein auf der Seite des Pufferraums 40 angeordnetes Verschlusselement 58 begrenzt sind. Das Verschlusselement 58 ist unter der Einwirkung eines Überdrucks vom Hilfskolben 38 in Richtung Pufferraum 40 abhebbar und bildet damit ein Rückschlagventil.At the in 2 and 3 In the embodiments shown, the radial seal acts 56 of the auxiliary piston 38 at the same time as a check valve. In contrast, the in 4 shown auxiliary piston 38 at least two between his back 54 and the buffer space 40 running through channels 59 on that by one on the side of the buffer space 40 arranged closure element 58 are limited. The closure element 58 is under the influence of an overpressure from the auxiliary piston 38 in the direction of the buffer space 40 liftable and thus forms a check valve.

Beim Ausführen eines Förderhubs D wird in dem Wasserpolster im Pufferraum 40 zunächst ein Wasserdruck aufgebaut. Sobald der Wasserdruck den an der Stirnseite des Förderkolbens 21 anliegenden Betondruck überwindet, setzt sich der Förderkolben 21 in Bewegung. Während des Förderhubs D richtet sich der sich im Pufferraum 40 einstellende Wasserdruck stets nach dem momentanen Betondruck im Druckraum 45, der sich aufgrund der Pumpbedingungen bzw. der Förderhöhe ergibt. Der Wasserdruck wird wegen der Reibung im Bereich der Kolbenmanschette 52 und der Führungsmittel 46 etwas höher als der Betondruck sein. Deshalb kann während eines Förderhubs D kein Beton in den Ringspalt 44 zwischen Kolbenmanschette 52 und Zylinderwand eintreten. Es ist vielmehr zu erwarten, dass stets etwas Wasser vom Pufferraum 40 über die Kolbenmanschette 52 in den Druckraum 45 nach außen dringt und damit eine Spülwirkung erzeugt. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich während des Förderhubs D automatisch ein Gleichgewicht zwischen Betondruck, Wasserdruck und der Menge des nach außen dringenden Spülwassers einstellt. Dadurch wird zugleich eine Verringerung der Reibung und eine Verschleißminderung und damit eine Verringerung der benötigten Antriebsleistung erzielt.When performing a delivery stroke D is in the water cushion in the buffer space 40 initially built up a water pressure. Once the water pressure at the front of the delivery piston 21 overcoming applied concrete pressure, the delivery piston settles 21 moving. During the delivery stroke D, it is directed in the buffer space 40 adjusting water pressure always according to the instantaneous concrete pressure in the pressure chamber 45 , which results from the pumping conditions or the delivery head. The water pressure is due to the friction in the area of the piston sleeve 52 and the guide 46 to be slightly higher than the concrete pressure. Therefore, during a delivery stroke D no concrete in the annular gap 44 between piston sleeve 52 and cylinder wall enter. It is rather to be expected that always some water from the buffer space 40 over the piston cuff 52 in the pressure room 45 penetrates to the outside and thus produces a rinsing effect. In other words, this means that automatically balances between concrete pressure, water pressure and the amount of outward rinse water during the delivery stroke D. As a result, a reduction in friction and a reduction in wear and thus a reduction in the required drive power is achieved at the same time.

Im Falle des Füllhubs S entsteht im Pufferraum 40 ein Unterdruck, so dass Wasser über das jeweilige Rückschlagventil 56, 58 und den stangenseitigen Außenraum 57 des Förderkolbens 21 in den Pufferraum 40 gelangen und diesen auffüllen kann.In the case of the filling stroke S arises in the buffer space 40 a negative pressure, allowing water through the respective check valve 56 . 58 and the rod-side exterior 57 of the delivery piston 21 in the buffer space 40 reach and can fill this.

Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das Kolbengerüst 36 einen eingeschlossenen Innenraum 60 aufweist, in welchen ein am Hilfskolben 38 angeformter, axial ausgerichteter Hilfskolbenansatz 62 eingreift. Der Hilfskolbenansatz greift dabei mit seinem verdickten kolbenartigen Ende 64 in den Innenraum 60 ein. Der Innenraum ist wassergefüllt und kommuniziert über einen zwischen dem Kolbengerüst 36 und dem Hilfskolbenansatz 62 freibleibenden Spalt 66 mit dem Pufferraum 40. Dem Hilfskolbenansatz 62 mit seinem kolbenartigen Ende 64 kommt eine Führungsfunktion für den Hilfskolben 38 im Kolbengerüst 36 zu. Außerdem erhält man eine Vergrößerung des Wasservolumens im kombinierten Pufferraum 40 und Innenraum 60 sowie eine Dämpfungsfunktion bei der Bewegung des Hilfskolbens 38. Um zu verhindern, dass der Hilfskolben 38 gegen das Kolbengerüst hart anschlägt, ist bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine zwischen Kolbengerüst 36 und Hilfskolben 38 eingespannte Druckfeder 68 angeordnet.Another special feature of the invention is that the piston frame 36 an enclosed interior 60 in which one on the auxiliary piston 38 molded, axially aligned auxiliary piston approach 62 intervenes. The auxiliary piston approach engages with its thickened piston-like end 64 in the interior 60 one. The interior is filled with water and communicates with one between the piston frame 36 and the auxiliary piston approach 62 remaining gap 66 with the buffer space 40 , The auxiliary piston approach 62 with its piston-like end 64 comes a guide function for the auxiliary piston 38 in the piston frame 36 to. In addition, one obtains an increase in the water volume in the combined buffer space 40 and interior 60 and a damping function during the movement of the auxiliary piston 38 , To prevent the auxiliary piston 38 strikes hard against the piston frame is in the in 3 embodiment shown additionally between a piston frame 36 and auxiliary piston 38 clamped compression spring 68 arranged.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffhaltigem Fördergut 11, insbesondere von Frischbeton. Die Kolbenpumpe umfasst mindestens einen Förderzylinder 10, einen in dem Förderzylinder 10 mit radialem Spiel unter Bildung eines Ringspalts 44 zentrisch angeordneten, axial beweglichen Förderkolben 21 und eine rückwärtig am Förderkolben 21 angeordnete Kolbenstange 22. Der Förderkolben 21 weist ein zentrales Kolbengerüst 36, radial in Richtung der Zylinderfläche weisende, den Ringspalt 44 überbrückende Führungsmittel 46 und eine stirnseitig mittels eines Flanschelements 50 am Kolbengerüst 36 festgelegte, eine gegen die Zylinderinnenfläche anliegende und mit ihrer Stirnfläche 53 in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette 52 auf. Zur Reduzierung der Reibung und des Verschleißes innerhalb des Förderzylinders 10 wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass zwischen dem Kolbengerüst 36 und der Kolbenstange 22 ein im Förderzylinder 10 zentrisch geführter, auf seiner Rückseite 54 mit Wasser beaufschlagter und relativ zum Kolbengerüst 36 axial verschiebbarer Hilfskolben 38 angeordnet ist, und dass zwischen dem Hilfskolben 38 und dem Kolbengerüst 36 ein mit der Rückseite 54 des Hilfskolbens 38 kommunizierender, ein Wasserpolster begrenzender Pufferraum 40 angeordnet ist.In summary, the following should be noted: The invention relates to a piston pump for conveying material containing high-solids 11 , especially of fresh concrete. The piston pump comprises at least one delivery cylinder 10 , one in the delivery cylinder 10 with radial clearance to form an annular gap 44 Centrally arranged, axially movable delivery piston 21 and a rearward on the delivery piston 21 arranged piston rod 22 , The delivery piston 21 has a central piston frame 36 , pointing radially in the direction of the cylindrical surface, the annular gap 44 bridging guide means 46 and a front side by means of a flange member 50 on the piston frame 36 fixed, one against the cylinder inner surface fitting and with its end face 53 in the conveying direction facing piston sleeve 52 on. To reduce friction and wear inside the delivery cylinder 10 is proposed according to the invention, that between the piston frame 36 and the piston rod 22 one in the delivery cylinder 10 centric, on its back 54 acted upon with water and relative to the piston stand 36 axially displaceable auxiliary piston 38 is arranged, and that between the auxiliary piston 38 and the piston frame 36 one with the back 54 of the auxiliary piston 38 communicating, a water cushion limiting buffer space 40 is arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 10'10, 10 ': Förderzylinderdelivery cylinders
1111: Fördergutconveyed
12, 12'12, 12 ': stirnseitige Öffnungenfrontal openings
1414: MaterialaufgabebehälterMaterial feed container
1616: Rohrweichediverter
1818: Förderleitungdelivery line
20, 20'20, 20 ': Antriebszylinderdrive cylinder
21, 21'21, 21 ': Förderkolbendelivery piston
22, 22'22, 22 ': Kolbenstangepiston rod
24, 24'24, 24 ': Antriebskolbendrive piston
2626: Wasserkastencistern
28, 28'28, 28 ': Druckleitungenpressure lines
3030: Verbindungsleitungconnecting line
32, 32', 34, 34'32, 32 ', 34, 34': Messsondenprobes
3636: Kolbengerüstpiston structure
3838: Hilfskolbenauxiliary piston
4040: Pufferraumbuffer space
4444: Ringspaltannular gap
4545: Druckraumpressure chamber
4646: Führungsmittelguide means
4848: umlaufende Nutcircumferential groove
5050: Flanschelementflange
5252: Kolbenmanschettepiston packing
5353: Stirnflächeface
5454: Rückseite HilfskolbenRear auxiliary piston
5656: Radialdichtungradial seal
5757: Außenraumouter space
5858: Verschlusselementclosure element
5959: DurchgangskanalThrough channel
6060: Innenrauminner space
6262: HilfskolbenansatzAuxiliary piston extension
6464: verdicktes kolbenartiges Endethickened piston-like finish
6666: Spaltgap
6868: Druckfedercompression spring
DD: Förderhubdelivery stroke
SS: Füllhubfilling stroke

Claims

Piston pump for conveying material containing high-solids, in particular fresh concrete, with at least one delivery cylinder ( 10 ), with one in the delivery cylinder ( 10 ) with radial clearance to form an annular gap ( 44 ) Centrally arranged, axially movable delivery piston ( 21 . 21 ' ), wherein the delivery piston ( 21 . 21 ' ) a central piston framework ( 36 ), pointing radially in the direction of the cylinder surface, the annular gap ( 44 ) bridging guide means ( 46 ) and a front side by means of a flange ( 50 ) on the piston frame ( 36 ), one against the cylinder inner surface fitting and with its end face ( 53 ) in the conveying direction pointing piston sleeve ( 52 ), and with a rearward on the delivery piston ( 21 . 21 ' ) arranged piston rod ( 22 ), characterized in that between the piston frame ( 36 ) and the piston rod ( 22 ) in the delivery cylinder ( 10 ) centrically guided, on its back ( 54 ) acted upon with water and relative to the piston stand ( 36 ) axially displaceable auxiliary piston ( 38 ), and that between the auxiliary piston ( 38 ) and the piston frame ( 36 ) a buffer space ( 40 ) is arranged with a water cushion.

Piston pump according to claim 1, characterized in that the rear side ( 54 ) of the auxiliary piston ( 38 ) over one towards the buffer space ( 40 ) opening and closing in the opposite direction check valve with the buffer space ( 40 ) communicates.

Piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the auxiliary piston ( 38 ) via a radial seal ( 56 ) abuts against the cylinder inner surface.

Piston pump according to claim 3, characterized in that the radial seal ( 56 ) at the same time forms a check valve.

Piston pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the auxiliary piston ( 38 ) at least one between its back ( 54 ) and the buffer space ( 40 ) passageway ( 59 ) which faces the side of the buffer space ( 40 ) with a non-return valve forming, under the action of an overpressure from the auxiliary piston ( 38 ) lifting closure element ( 58 ) is limited.

Piston pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston frame ( 36 ) an enclosed interior ( 60 ), in which a on the auxiliary piston ( 38 ) formed, axially aligned auxiliary piston approach ( 62 ) intervenes.

Piston pump according to claim 6, characterized in that the auxiliary piston extension ( 62 ) with its thickened piston-like end ( 64 ) in the interior ( 60 ) intervenes.

Piston pump according to claim 6 or 7, characterized in that the interior ( 60 ) is filled with water and via a between the piston frame ( 36 ) and the auxiliary piston approach ( 62 ) remaining gap ( 66 ) with the buffer space ( 60 ) communicates.

Piston pump according to one of claims 6 to 8, characterized in that the auxiliary piston ( 38 ) via a compression spring ( 68 ) on the piston frame ( 36 ) is supported.

Piston pump according to claim 9, characterized in that the pressure spring ( 68 ) is designed as a helical compression spring or as a disc spring.