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Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung mit Kolbenpumpe zum
Fördern von dickflüssigen Massen, insbesondere Beton, mit einem Förderzylinder,
einem mittels Kolbenstange angetriebenen Förderkolben, dessen Durchmesser wesentlich
größer ist als der der Kolbenstange, einem oder mehreren auf die Förderkolbenstange
wirkenden Hydraulikzylindern und einer am hinteren Ende des Förderzylinders einmündenden
Wasserleitung.
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Bei einer bekannten derartigen Fördereinrichtung ist an dem vom Förderkolben
abgewandten Ende der Kolbenstange ein Arbeitskolben mit einem entsprechenden Hydraulikzylinder
vorgesehen, der zum Hin- und Herbewegen des Förderkolbens dient. Am hinteren Ende
des eigentlichen Förderzylinders ist auf dem Zylinder eine Spülwasserkammer aufgesetzt,
die im Bereich des Spülwassereintritts in den Zylinderraum ein Saugventil aufweist,
das während der Förderung von Beton in Offenstellung blockiert gehalten wird und
dessen Blockierunc, zum Zwecke der Entleerung und Reinigung der Förderleitung mit
Hilfe des in der Spülwasserkammer der Pumpe befindlichen Spülwassers gelöst wird.
In den hinteren Zylinderraum mündet ferner eine mit der Förderleitung verbundene
Umgehungsleitung, die normalerweise über ein Druckventil geschlossen gehalten wird.
Während die Pumpe Beton fördert, wird durch das offene Saugventil beim Arbeitshub
Spülwasser aus der Spülwasserkammer in den hinter dem Förderkolben liegenden Raum
des Förderzylinders gesaugt und anschließend beim Leerhub in umgekehrter Richtung
wieder in die Spülwasserkammer zurücktransportiert. Das praktisch nur unter dem
statischen Druck stehende Spülwasser # dient hierbei lediglich zum Spülen der Innenwände
des Förderzylinders. Wegen des verhältnismäßig geringen statischen Druckes kann
jedoch beim Vorwärtshub des Förderkolbens Betonschlempe, Sand usw. zwischen die
Zylinderwandung und den Förderkolben eindringen. Durch diese Verunreinigungen erfolgt
eine rasche Abnutzung des Kolbens bzw. auch der Zylinderwände. Weiterhin unterstützt
der geringe in der Spülwasserkammer herrschende statische Druck nicht die Wirkung
der Kolbenstange beim Vorwärtshub. Die Kolbenstange muß infolgedessen verhältnismäßig
kräftig ausgebildet sein, und außerdem muß auch der am hinteren Ende der Kolbenstange
vorgesehene Hy-
draulikzylinder für den vollen Förderdruck ausgelegt sein.
Beim Rückwärtshub des kleineren Antriebskolbens ist eine wesentlich geringere Kraft
als beim Vorwärtshub erforderlich, so daß die den Hydraulikzylinder antreibende
Hydraulikpumpe unterschiedlich belastet ist. Die Hydraulikpumpe weist deshalb einen
geringeren Wirkungsgrad und auch eine geringere Lebensdauer auf, als wenn sie ständig
gleichmäßig belastet wäre.
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Ferner ist eine Fördereinrichtung bekannt, bei der ein verhältnismäßig
lang mit gleichbleibendem Durchmesser ausgebildeter Kolben vorgesehen ist. In der
Nähe des hinteren Totpunktes dieses Kolbens mündet eine an eine Pumpe angeschlossene
Wasserleitung. über ein in Abhängigkeit von der Stellung der Kolbenstange gesteuertes
Ventil wird die Wasserleitung entweder beim Aufwärts- oder beim Abwärtshub geöffnet
bzw. geschlossen. Hierdurch soll zwischen dem Förderkolben und dem Zylinder eine
Sperrschicht aus unter Druck stehendem Wasser gebildet werden, die das Eindringen
von Sand oder anderem Material in den zwischen Kolben und Zy-
linder befindlichen
Ringraum verhindert. Wenn je-
doch durch das erwähnte Ventil der Wasserdruck
beim Vorwärtshub des Kolbens abgestellt wird, so kann während des Vorwärtshubs Sand
in den erwähnten Ringraum eintreten, während umgekehrt bei Abstellung beim Rückwärtshub
das gleiche auftreten kann. Außerdem gelten für diese bekannte Fördereinrichtung
bezüglich des Antriebes der Kolbenstange dieselben Nachteile wie bei der eingangs
erwähnten Fördereinrichtung.
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Es ist weiterhin eine Betonpumpe bekannt, bei der in einem Förderzylinder
ein fliegend gelagerter Kolben angeordnet ist. Mittels Wasserdruck wird dieser Kolben
nach vorn bewegt, so daß der Beton aus dem Zylinder ausgepreßt wird. Durch Umschaltung
eines Steuerventils kann nunmehr ebenfalls mittels Wasserdruck der Kolben zurückgesaugt
werden. Dies hat jedoch mehrere Nachteile: Beim Zurücksaugeri des Kolbens werden
Betonschlempe und Steine zwischen Kolben und Zylinder hindurchgesaugt. Das Zurücksaugen
des Kolbens kann nur verhältnismäßig langsam erfolgen. Da dieser nur durch den atmosphärischen
Druck zurückgedrückt wird, ist der Kolben durch Steinchen od. dgl. verklemmt oder
schwer beweglich. So entsteht hinter dem Kolben ein Vakuum, ohne daß dieser weiterbewegt
wird. Diese bekannte Betonpumpe ist deshalb sehr störanfällig. Diese zwischen Kolben
und Zy-
linderwandung eintretenden Feststoffteilchen beschädigen Kolben und
Zylinderwandung und führen zu einem raschen Verschleiß dieser beiden Teile.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Fördereinrichtung der eingangs erwähnten
Bauart zu schaffen, bei der einerseits das Eindringen von Verunreinigungen zwischen
Arbeitskolben und Zylinderwandung verhindert wird, bei der andererseits der zum
Antrieb dienende Hydraulikmotor einen besseren Wirkungsgrad aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Wasserleitung
und damit der hinter dem Kolben liegende Zylinderraum ständig an einen unter im
wesentlichen gleichbleibenden höherem Druck stehenden Wasserbehälter angeschlossen
ist. Das in den Zylinderraum hinter dem Förderkolben unter Druck eintretende Wasser
hat mehrere Wirkungen. Verwendet man beispielsweise einen überdruck von etwa
10 atü, so wird auf den Förderkolben ein erheblicher Druck ausgeübt, welcher
die Wirkung des auf die Kolbenstange wirkenden Hydraulikzylinders wesentlich verstärkt.
Es ist deshalb möglich, einen kleineren Hydraulikzylinder und außerdem eine Kolbenstange
mit geringerem Durchmesser zu verwenden. Beim Rückwärtshub wirkt der Wasserdruck
dem Druck des Hydraulikzylinders entgegen, da das Wasser wieder in den Wasserbehälter
zurÜckgedrückt werden muß. Die Hydraulikpumpe ist also auch beim Rückwärtshub des
Zylinders belastet und wirkt nicht im Leerlauf. Es wird deshalb ein guter Wirkungsgrad
der Hydraulikpumpe und eine längere Lebensdauer derselben erreicht. Durch den Wasserdruck
wird ferner ein Eindringen von Betonschlempe, Sand, Steinchen od. dgl. zwischen
Kolben und Zylinderwandung vermieden. Dieses Eindringen von Feststoffteilchen wird
sowohl beim Vorwärtshub als auch beim Rückwärtshub verhindert. Hierdurch wird eine
große Lebensdauer von Kolben und Förderzylinder erreicht. Weiterhin erfolgt durch
das hinter dem Kolben angeordnete
Wasser auch eine dauernde Spülung
der Innenwände des Förderzylinders, so daß irgendwelche, zwischen Kolben und Zylinderwandung
hindurchgetretene Masseteilchen bei jedem Hub der Pumpe selbsttätig entfernt werden.
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Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung schematisch
und im teilweisen Längsschnitt dargestellt.
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Mit 1 ist der Förderzylinder bezeichnet, in dem ein Förderkolben
2 mittels einer Kolbenstange 3 hin- und herbeweglich angeordnet ist. Die
Kolbenstange 3
wird mittels eines Hochdruckzylinders 4 bzw. Hochdruckkolbens
4 a betätigt. Vor dem Förderzylinder 1
ist ein hydraulisch betätigter Schieber
5 vorgesehen, der den Zufluß von frischem Beton aus dem Einfülltrichter
6 bzw. den Abfluß desselben durch den Auspreßstutzen 7 steuert. Am
hinteren Ende des Förderzylinders 1 mündet eine Wasserleitung 8 ein.
Erfindungsgemäß ist diese Wasserleitung 8 ständig an einen unter im wesentlichen
gleichbleibendem höherem Druck stehenden Wasserbehälter 9 angeschlossen.
Nach der Zeichnung ist zu diesem Zweck vorteilhaft ein mit Luft und Wasser gefüllter
Behälter 9 vorgesehen, dessen Luftraum über eine Druckluftleitung 20 an einen
Kompressor 17 angeschlossen ist, während der Wasserraum des Behälters durch
eine bis in Bodennähe des Behälters reichende Rohrleitung 8 mit dem Förderzylinder
1 verbunden ist. Der Wasserbehälter 9 und der Druckmittelbehälter
10 der Hydraulikanlage können hierbei zu einem einzigen langgestreckten Behälter
11 vereinigt sein, wobei zur Trennung der beiden Flüssigkeiten eine Trennwand
12 vorgesehen ist. Im Wasserbehälter 9 sind ferner Kühlrohre 13 vorgesehen,
die von dem in der Hydraulikanlage erwärmten Druckmittel, z. B. Öl, durchflossen
werden.
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Ein Motor 15 für die Hydraulikpumpe 16 ist an der Stirnseite
des Behälters 11 angeflanscht. An der anderen Seite des Antriebsmotors
15 kann ferner noch ein Kompressor 7 vorgesehen sein, welcher zur
Erzeugung des überdruckes in dem Wasserbehälter dient. Dieser überdruck soll zweckmäßig
etwa 8 bis 10 atü betragen. Zur Steuerung der Hydraulikanlage ist
ferner noch eine Steuereinrichtung 18 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise dieser neuen Fördereinrichtung ist folgende: Es
sei beispielsweise angenommen, daß ein einstufiger Kompressor 17 für einen
maximalen Druck von etwa 8,5 atü vorgesehen ist. In der linken, bei 2' angedeuteten
Stellung des Förderkolbens wird dann mit diesem Kompressor im Behälter
9 ein überdruck von etwa 8,5 atü erzielt, worauf der Kompressor abgeschaltet
wird. Dann wird der Steuerschieber 5 so betätigt, daß die Öffnung zu dem
Einfülltrichter 6
freigegeben wird. Der Förderkolben 2 wird aus seiner vorderen
strichpunktiert dargestellten Lage 2' durch Wirkung des Hydraulikzylinders 4 bzw.
des Hochdruckkolbens 4 a in seine hintere dargestellte Lage bewegt, wobei
der Beton aus dem Trichter 6 in den Förderzylinder 1 eingesaugt wird.
Da der Zylinderraum 1 a hinter dem Förderkolben 2 bei dem Rückwärtshub des
Kolbens mit Wasser gefüllt ist, so wird dieses Wasser verdrängt und durch die Leitung
8 in den Behälter 9 zurückgedrückt, da hierdurch der Behälter
9 mit dem aus dem Förderzylinder 1 verdrängten Wasser gefüllt wird,
so steigt der überdruck an, beispielsweise auf etwa 10 atü.
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Bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens arbeitet die Hydraulikpumpe
16 gegen den überdruck des Wassers und bewirkt gleichzeitig das Einsaugen
des Betons in den Förderzylinder 1. Hat der Förderkolben 2 seine hinterste
Stellung erreicht, so wird der ölkreislauf durch die Steuereinrichtung
18 umgesteuert. Mittels des Steuerschiebers 5 wird zunächst die Öffnung
zu dem Einfülltrichter 6 geschlossen und die Öffnung zu dem Auspreßstutzen
7 freigegeben. Dann erfolgt eine Vorwärtsbewegung des Förderkolbens durch
den Druck des Hydraulikzylinders. Gleichzeitig wirkt aber auch auf den Kolben 2
des Förderzylinders ein Druck des durch die Leitung 8
aus dem Wasserbehälter
9 in den Zylinderraum 1 a
eintretenden Wassers. Die Wirkung
des Hydraulikzylinders wird also von dem Wasserdruck erheblich unterstützt, wobei
nach dem vorerwähnten Beispiel bei Beginn des Förderhubes ein überdruck von
10 atü auf den Förderkolben 2 wirkt. Dies ermöglicht es, einen kleineren
Hydraulikzylinder und dementsprechend auch eine Kolbenstange mit geringerem Durchmesser
zu verwenden. Durch den im Zylinderraum 1 a herrschenden Wasserdruck wird
gleichzeitig, wie bereits oben erwähnt wurde, das Eindringen von Feststoffteilchen
zwischen den Kolben 2 und die Wandung des Förderzylinders 1 verhindert.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann der Druckmittelbehälter
10 verhältnismäßig klein ausgebildet sein, so daß er nur eine verhältnismäßig
geringe Menge Druckmittels, z. B. Öl, aufnehmen kann. Bekanntlich wird dieses
jedoch beim Arbeiten der Hydraulikanlage stark erwärmt. Zur Abkühlung des öles ist
deshalb ein Kühlrohr 13 durch den Wasserbehälter 9 hindurchgeführt.
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Es kann vorteilhaft sein, im Wasserbehälter 9 noch eine Heizvorrichtung
zur Erwärmung des Druckwassers eine größere Wärmemenge auf den Förderzylinder
1 und damit den angesaugten und geförderten Beton zu übertragen. Um Wärmeverluste
zu vermeiden, kann ferner der Wasserbehälter 9 und gegebenenfalls auch der
Förderzylinder 1 noch eine Wärmeisolierung aufweisen. Durch diese Isolierung
wird dann ein nahezu vollkommener bzw. verlustloser Wärmeaustausch (Drucköl-Druckwasser-Beton)
erzielt.
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Das Druckwasser des Behälters 9 kann ferner vorteilhaft zur
Reinigung bzw. Spülung des Auspreßstutzens 7 benutzt werden. Zu diesem Zweck
ist vom Wasserraum des Behälters 9 eine mit Ventil 21 absperrbare Druckwasserleitung
19 zu dem hinteren Ende des Auspreßstutzens 7 geführt. Die Einmündung
dieser Druckwasserleitung in den Stutzen 7 ist bei 24 angedeutet. Es ist
ersichtlich, daß bei dieser Anordnung nicht nur der Auspreßstutzen 7 die
an diesen Stutzen anschließende Betonförderleitung sondern auch das vordere Ende
des Förderzylinders 1,
der Schieber 5 und schließlich auch der untere
Teil des Trichters 6 mit dem Druckwasser gespült und von anhaftendem Betonmörtel
befreit werden kann.
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Es ist ferner durch diese Leitung 19 ein Auswechseln des Wassers
sowie eine Druckentlastung des Wasserbehälters 9 möglich.
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Es kann ferner auch noch eine mit Ventil 23 absperrbare Druckluftleitung
22 vorgesehen sein, die vom Luftraum des Behälters 9 in den Auspreßstutzen
zur
Mündung 24 geführt ist, so daß in der vorerwähnten Weise dieser Auslaßstutzen usw.
auch noch mit Preßluft gereinigt werden kann.
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Die Erfindung soll nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt sein. Es wäre auch denkbar, an Stelle eines hinter dem Förderzylinder
1 angeordneten Hydraulikzylinders zwei seitlich des Förderzylinders angeordnete
Hydraulikzylinder zu verwenden, die dann in bekannter Weise über ein Joch die Kolbenstange
3 betätigen. Ferner könnten an Stelle von einem Förderzylinder zwei derartige
nebeneinander angeordnet sein, die beide an einen einzigen Druckwasserbehälter und
dieselbe Hydraulikanlage angeschlossen sein können. Die beiden nebeneinander angeordneten
Förderzylinder würden dann im Gegentakt arbeiten, so daß eine ununterbrochene Förderung
des Betons erreicht wird.