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Hydraulische Kolbenpumpe zur Förderung breiiger oder plastischer Massen.
Die verbreitetsten Geräte zur Förderung breiiger oder plastischer massen, vorzugsweise
Beton, sind die über Kurbelwellen angetriebenen kurzhübigen Kolbenpumpen.
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Um eine wirtschaftliche Förderleistung zu erhalten, war es notwendig,
die Kolbengeschwindigkeit verhältnismäßig hoch zu wählen. Durch die nun schnell
aufeinander folgenden Kolbenstöße (ca. 40 bis 60 Hübe/min.) wird die Pumpe und die
daran angeschlossene Förderleitung in starke Schwingungen versetzt.
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Ferner erfordern diese Pumpen zu ihrer Verankerung kostspielige Betonfundamente.
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Der Absperrschieber, der dem jeweiligen Hub entsprechend die Saug-oder
Druckleitung öffnet oder absperrt, muß auch diese schnelle Bewegung mitmachen. Diese
Umsteuerung geschieht mechanisch. Die hierbei auftretenden großen Kräfte und die
damit verbundene Bruchgefahr sowie dieser große Verschleiß wirken sich störend im
Betrieb aus.
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Es ist u. a. auch eine Pumpenart bekanntgeworden, bei welcher die
Nachteile der Mechanik durch Anwendung der Hydraulik vermieden werden sollen. Hierbei
wird ein kolbenstangenloser Kolben durch Druck und Sog der Wasserhydraulik hin und
her bewegt. Beim Druckhub schiebt der unter dem Wasserdruck stehende Kolben das
Fördergut vor sich her, während beim Saughub der Kolben durch den Sog des abgesaugten
Wassers zurückgeholt werden soll.
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Das Druckmedium, Wasser, wird während des Druckhubes hinter dem stangenlosen
Kolben, vor welchem sich das Fördergut befindet, gepreßt. Dabei vermischt es sich
mit den an den Zylinderwandungen verbleibenden Rückständen des Fördergutes. Mit
zunehmender Betriebsdauer wirken diese Beimengungen im Druckmedium verschleißend
auf den Druckerzeuger und gefährden damit die Betriebssicherheit.
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Wird die Wandreibung des Kolbens aber größer als der zur Verfügung
stehende Sog ist, ist die Förderarbeit unterbrochen, dae der Kolben dann wohl mit
dem Druck vorgeschoben, aber nicht mehr zurückgeholt werden kann. Diese Störung
kann meist nur durch zeitraubende Arbeiten beseitigt werden. Während dieser Zeit
kann sich das in der Leitung befindliche Fördergut absetzen und Verstopfungen bei
der Wiederinbetriebnahme können die Folge sein. Bei Pumpen dieser Art wird nur die
halbe Betriebszeit für den Druckhub ausgenutzt, während die andere Hälfte für den
Saughub benötigt wird. Der hierdurch bedingte Kraftunterschied wirkt sich sehr ungünstig
auf die für den Betrieb erforderliche Hydraulikpumpe aus, da diese in rascher'Folge
stoßweise beansprucht wird. Außerdem arbeitet das Antriebsaggregat unwirtschaftlich,
da nur während der halben Betriebszeit volle Leistung abgenommen wird, die Motorenstärke
aber für die größte aufkommende Belastung ausgelegt sein muß. Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, die Mängel und störanfälligkeit der bisher bekanntgewordenen Einrichtungen
dieser Art zu beaitigen und eine funktionssichere Einrichtung zur Förderung breiiger
oder plastischer Massen zu schaffen.
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Dieseswird erreicht, indem der Förderkolben mit einer Kolbenstange
versehen ist, an welcher ein oder mehrere hydraulische Arbeitszylinder angreifen.
Das Druckmedium wird nicht verschmutzt ; der Druckerzeuger in seiner Betriebssicherheit
nicht gefährdet. Der Raum des Förderzylinders hinter dem Kolben, in welchem sich
die Kolbenstange mit dem Kolben befindet, ist mit Spülwasser gefüllt,
| welches über Leitungen mit einem Aus-eichbehälter und einem
Ab- |
setzbehälter in Verbindung steht. Die sich auf dem Boden des Borderzylinders absetzenden
Schwerstoffe der Wasserverunreinigungen werden durch den Förderkolben während"desSAughubes
zusammengeschoben und fallen in den tiefliegenden Absetzbehälter, während das Wasser
jeweils in den höherliegenden Ausgleichbehälter verdrängt wird. Da diesem Behälter
lauferdneues Wasser zugeführt
wird und das überschüssig werdende,
durch schwimmende Verunreinigung trübe Wasser abgeleitet wird, hält sich der Verschmtzungsgrad
in erträglichen Grenzen, so daß hierdurch keine Störungen auftreten. Das Spülwasser
im Förderrohr steht unter dem Staudruck, der bei dem Saughub in der Leitung zwischen
dem Förderrohr und dem Ausgleichbehälter entsteht oder auch durch Drosseln erzeugt
werden kann. Der Staudruck drückt die Dichtlippen des Förderkolbens gegen die Förderzylinderwandungen,
wodurch verhindert wird, daß das Spülwasser an dem Kolben vorbei in den Förderraum
vor dem Kolben gelangt, so daß die für das Ansaugen des Fördergutes notwendige Saugleistung
voll ausgenutzt wird. Die Spülwasserfüllung hat außerdem den Zweck zu verhindern,
daß Luft an dem Kolben vorbei in den Förderraum gelangt und so den Saugvorgang unterbricht.
Ein Absetzbehälter ist bei mehrzylindrigen Pumpen an jedem Förderzylinder angeschlossen,
während der Ausgleichbehälter mit allen Förderzylindern verbunden ist. Auf diese
Weise ist es möglich, auf den Zustand des Förderkolbens je nach Mengenanfall der
abgesetzten Massen zurückzuschließen.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindunggegenstandes
in vereinfachter Weise dargestellt, und zwar in Fig. 1 eine Pumpe mit zwei auseinanderarbeitenden,
durch eine Kolbenstange verbundenen Förderkolben mit zwei Drehschiebern, die über
einen hydraulischen Arbeitszylinder betätigt werden, in Fig. 2 eine Pumpe mit zwei
zueinander arbeitenden Förderzylindern mit einem durch einen hydraulischen Arbeitszylinder
betätigten Drehschieber, in Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Pumpe, deren
Förderzylinder parallel zueinander arbeiten und mit hydraulisch betätigten Flachschiebern
ausgerüstet ist, und Fig., 4 zeigt diese Pumpe in der Seitenansicht.
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Fig. 1 zeigt die durchgehende Kolbenstange 1, an deren Enden die Förderkolben
2 und 2a angeordnet sind. In der Mitte der Kolbenstange 1 ist der Kolben 3 des hydraulischen
Arbeitszylinders 4, der über die Leitungen 5 und 5a mit dem Steuergerät 6 verbunden
ist, angeordnet. Durch wechselndes Druckgeben auf die Leitungen 5 und 5a werden
die Kolben 2 und 2a hin-und herbewegt. Die Enden der Florderzylinder 7 und 7a sind
mit DrehschiEbern 8 und 8a, die über die Hebel 9 und 9a mit dem Gestänge 10 verbunden
sind, verschlossen. Der im Punkt 11 beweglich angeordnete hydraulische Arbeitszylinder
12 ist mit seiner Kolbenstange im Gelenkpunkt 13 des Gestänges 10 und des Hebels
9a beweglich angelenkt.
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Der Arbeitszylinder 12 ist über die Leitungen 14 und 14a mit dem Steuergerät
6 verbunden. Der Trichter 15 ist mit je einem Auslauf an den Förderzylindern 7 und
7a angeschlossen. Die Darstellung zeigt den Schieber 8 in der für den Druckhub geöffneten
Stellung, während der Förderkolben 2 den Druckhub beendet hat und der Schieber 8a
für den Saughub geöffnet ist und der Förderkolben 2a den Saughub beendete. Das Steuerventil
6 wird an den Nocken 16 und 16a über die Nockenwelle 17, die von der Hydraulikpumpe
18 angetrieben wird, geschaltet. Um den nächsten. Pumpvorgang auszuführen wird von
der Nockenwelle 17 der Nocken 16 des Steuerventiles 6 betätigt, worauf dem Arbeitszylinder
12 über die Leitung 14a das Druckmedium zugeführt wird. Die Leitung 14 wird zur
Rücklaufleitung und gibt das durch den Kolben des Arbeitszylinders 12 verdrängte
Druckmedium über die Leitung 19 an den Behälter 20 zurück.
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Nachdem nun der Punkt 13 nach Punkt 13a gewandert ist, haben sich
die Schieberstellungen derart geändert, daß die Saug-und Druckseite der Förderzylinder
7 und 7a wechselten. Nun wird der Nocken 16a betätigt und über die Leitung 5 der
Arbeitszylinder 4 beaufschlagt. Die Leitung 5a wird zur Rücklaufleitung. Der Förderkolben
2a bewegt sich in die gestrichelte dargestellte Lage und drückt das zuvor angesaugte
Fördergut in die Leitung 21a, die beispielsweise mit der Leitung 21 mit einem Hosenstück
22 verbunden ist. Das Spülwasser, welcher durch den Anschluß 23 in den Ausgleichsbehälter
24
und über die Leitung 25 in den Förderzylinder 7 geleitet war, wurde durch diesen
Arbeitshub durch den Kolben 2 über die Leitung 25 in den Ausgleichsbehälter 24 zurückgedrückt,
während sich der Raum in dem Förderzylinder 7a hinter dem Förderkolben 2a, gestrichelt,
über die Leitung 26 mit Spülwasser auffüllt. Die schweren Verunreinigungen im Förderzylinder
7 wurden durch den Kolben 2 über die Leitung 27 in den Absetzbehälter 28 geschoben.
Die Leitung 29 ermöglicht das Auffangen der im Spülwasser des Förderzylinders 7a
anfallenden Schwerstoffe im Absetzbehälter 30. Über den Überlauf 31 am Ausgleichsbehälter
24 wird das durch schwimmende Reste verunreinigte Wasser abgeleitet.
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In Fig. 2 ist eine Pumpe mit zueinander arbeitenden Förderkolben 2
und 2a dargestellt. Die Arbeitsweise ist wie bei der Pumpe unter Fig. 1 beschrieben,
lediglich daß hierbei nur ein Drehschieber 8 notwendig ist und das Gestänge 10 nicht
benötigt wird, da die Kolbenstange des Arbeitszylinders 12 direkt im Purlt 13a an
dem Hebel 9 angelenkt ist.
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Da bei dieser Ausführungsartzwei db Förderkolben 2 und 2a strebende
Arbeitszylinder 4 und 4a angeordnet sind, wurde das Steuergerät 6 mit einem weiteren
Nocken 16b ausgerüstet. Der Arbeitszylinder 4a wird über die Leitungen 5 und 5a
über die Nocken 16a und der Arbeitszylinder 4 über die Leitungen 5b und 5c über
den Nocken 16b beaufschlagt. Um zu erreichen, daß die beiden Kolben 3 und 3a die
gleiche Arbeitsgeschwindigkeit erhalten, ist im Steuergerät 6 ein Mengenregler angeordnet,
der den Leitungen 5-5c gleiche Druckmittelmengen zufließen läßt.
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In Fig. 3 ist ein beispielweises Schema der Pumpe mit parallel zu
einander angeordneten Förderzylindern dargestellt. Der Förderkolben 2a hat den Saughub
und der Förderkolben 2 den Druckhub beendet.
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Die Kolbenstangen 1 und 1a tragen an ihren außen liegenden Enden ein
Querjoch 32 und 32a, an welchem sich wiederum die Anschläge 33 und 33a befinden
und die außen liegenden Enden der Kolbenstangen der hydraulischen Arbeitszylinderpaare
4 und 4a angelenkt sind.
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In der Endstellung hat der Anschlag 33a über den Nocken 16 das Steuerventil
6 umgeschaltet und dabei den Durchfluß für das Druckmedium vom Druckerzeuger über
die Leitung 14a in die hydraulischen Arbeitszylinder 12 und 12a geleitet, welche
die Flachschieber 34 und 34a derart bewegen, daß der Förderkolben 2a den Druckhub
und der Förderkolben 2 den Saughub beginnen kann. Eingeleitet wird dieser Vorgang,
indem der Arbeitszylinder 12a über ein Gestänge bei Erreichen seiner Endstellung
das Ventil 6a dergestalt umsteuert, daß über die Leitung 5 das Druckmedium vom Druckerzeuger
in die Arbeitszylinder 4a des Förderzylinders 7a geleitet wird. Dabei werden die
Kolben 3a in den hydraulischen Arbeitszylindem 4a vorwärts bewegt. Da selbige über
ihre Kolbenstangen und dem Querjoch 32a mit der Kolbenstange 1a des Förderkolbens
2a in Verbindung stehen, schiebt der Förderkolben 2a das zuvor angesaugte Fördergut
in die Förderleitung 21a. Das durch die Kolben 3a verdrängte Umlaufmedium wird durch
die Verbindungsleitungen 35 in die hydraulischen Arbeitszylinder 4 gegen die Kolben
3 gedrückt und bewirkt, da selbige über ihre Kolbenstangen, über das Joch 32 und
der Kolbenstange 1 mit dem Förderkolben 2 in Verbindung stehen, den Saughub. Das
von den Kolben 3 verdrängte Druckmedium wird über die Leitung 5a und dem Ventil
6a in den Vorratsbehälter des Druckerzeugers zurückgeleitet.
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Sobald der Anschlag 33 gegen den Nocken 16a des Steuerventils 6 stößt,
wird das vorbeschriebene Arbeitsspiel wiederholt, wobei die Funktionen der mit dem
Zusatz"a"Taezebhneten Teile mit denen ohne"a"bezifferten Teile wechseln und umgekehrt.
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Hierdurch wird die automatische Arbeitsweise herbeigeführt.
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Durch Betätigung des Ventils 36 können beide Kolbenstangen-Systeme
eingefahren werden, was für den Transport des Gerätes tunlich ist.
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In Fig. 4 wird ein Gerät nach l'ig. 3 in der Seitenansicht dargestellt.
Insbesondere werden darin der Einfülltrichter sowie die Spüleinrichtung für den
Förderzylinder 7 erkennbar, welche
in der Zeichnung Fig. 3 der besseren
Lesbarkeit halber nicht gezeichnet wurden. Der Spülwasser-Auslgeichsbehälter 24
ist über die Leitung 25 und der Absetzbehälter 28 über die Leitung 27 mit dem Förderzylinder
7 verbunden. Ferner stellen 15 den Einfülltrichter, 34 den Flachschieber für die
Saugseite, 34a den Flachschieber zur Druckleitung dar.
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Statt der Steuerung durch Anschläge und Nockenwellen ist die Steuerung
der Arbeitsbewegungen über Kontakte oder Zeitrelais auch in kombinierter Weise möglich.