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Schlauchpumpe Die Erfindung bezieht sich auf pneumatisch oder hydraulisch
betriebene ventillose Förder- oder Dosiervorriohtungen fur Dickstoffe, insbesondere
Beton, und ftir SchAttgut und betrifft eine neuartige Schlauchpumpe, Es sind bereits
einige Bauarten von Schlauchpumpen bekannt. Die mechanisch betriebenen Pumpen, bei
denen ein Schlauch durch in Förderrichtung fortschreitende oder nacheinander einwirkende
mechanische Mittel gequetscht und wieder entspannt wird (z.B. deutsche Patentschriften
569 286 oder 1 013 172), sind zur Förderung von Stoffen mit groben Zuschlagstoffen
ungeeignet, weil einzelne Bestandteile, wenn sie nicht ausweichen können, in den
Schlauchmantel getrieben werden und diesen bald serstören.
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Besser geeignet sind hydraulisch oder pneumatisch betriebene Schlauchpumpen.
Bei einer bekannten Pumpe dieser Bauart sind in hintereinander geschaltelten Rohrkammern
aneinander schliessende Schläuche angeordnet, in denen sich das Fördergut befindet.
Durch periodische und phaenverschobene Beaufschlagung der Kammer mit Über- und
Unterdruck
laufen wellenförmige Ausbauchungen durch die Schläuche, wodurch das Gut gefördert
wird (deutsche Patentschrift 894 503).
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Bei einer ähnlichen Bauart laufen Druckwellen durch die miteinander
durch kleine Durchlässe verbundenen Kammern und bringen so einen durch die Kammern
führenden Schlauch zu rythmischen Verengungen (deutsche Patentschrift 1 007 632).
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Diesen Schlauchpumpen ist gemeinsam, dass das Fördermittel von bussen
auf den Schlauch wirkt'und sich das Fördergut im Schlauch befindet, der zur Förderung
entweder rundum oder diametral von aussen zusammengepresst oder -gequetscht wird
und sich im wesentlichen durch seine Eigenelastizität wieder ausdehnen muss, selbst
wenn dies durch Sog oder Quetschen in Querrichtung unterstützt wird.
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Hierdurch ist einerseits die Förderhöhe dieser Pumpen gering und andererseits
die Lebensdauer der hochbeanspruchten Schläuche begrenzt. Diese Nachteile können
auch durch Einführen von Innenkörpern in die Schläuche (als FUllkörper) nur unvollständig
behoben werden.
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Eine Pumpe, bei der sich das Fördermedium in dem Schlauch und das
Fördergut in dem zwischen Pumpenwand und Schlauch gebildeten ringförmigen Raum befindet,
wird in der amerikaninchen Patentschrift 3.173.372 angegeben, um Flüssigkeiten wie
Wasser zu fördern. Ihr Pumpenraum ist nicht in Kammern unterteilt, und aus diesem
Grunde kann sie ZU-mindest dann nicht zufriedenstellend arbeiten, wenn ein zähes
Fördergut wie Dickstoffe und Beton Widerstand leistet.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Anwendung dieser
Technik in kammer-unterteilten Räumen nicht nur eine schonende Belastung der elastischen
Schlauchwand sichergestellt ist, sondern auch mit einer passenden
Taktung
der Peristaltik zähe. Gut in Ausnutzung dieser Wandungselastizität bei gutem Wirkungsgrad
und auf grosse Höhe gefördert werden kann.
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Bei der Schlauchpumpe nach der Erfindung ist daher das Pumpengehäuse
in an sich bekannter Weise in mindestens drei hintereinander geschaltete Kammern
unterteilt, in denen über konzentrischen Innenkörpern elastische Schläuche angeordnet
sind. Diese Schläuche sind an ihren Enden dichtend auf den Innenkörper befeetigt
und werden mit ihrem mittleren Teil durch da. über Kammeranschlüsse und durch Zuführungen
in den Innenkörper zuströmende Fördermedium gegen die Kammerwände gepresst bzw.
kommen nach Entlastung durch Kontraktion vermöge ihrer Elastizität wieder zum Anliegen
gegen die Innenkörper, 80 dass stets eine Abdichtung zwischen Saug- und Druckseite
der Schlauchpumpe besteht, wenn zyklisch Hohlräume mit Fördergut von Kammer zu Kammer
von der Saug- zur Druckseite wandern.
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Die Innenkörper dienen, den toten Raum der Pumpe ausnützend, zugleich
zur Zuführung dee Fördermediums in die Kammer und als Sttttzkörper für die entlasteten
Schläuche.
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Die erfindung erschöpft sich nun keineswegs in mechanischer oder kinematischer
Umkehr der bekannten Standard-Bauart, nämlich in einer Vertauschung von Arbeitsraum
und Förderraum. Ihr wesentliches Merkmal ist, die elastischen Schläuche nicht nur
als Trennwand zwischen innerem Druckmedium und äusserem Fördergut su verwenden,
sondern einen Teil der beim Aufblahen der Schläuche erforderlichen Energie in deren
Werkstoff-Elastizität su speichern und zum Ansaugen des Pördergutes su verwenden,
wenn sich die Schläuche nach Entlastung zusammenzieen.
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Die erfindungsgemässe Schlauchpumpe benötigt also für ihre Funktion
lediglich ein Druckmedium, z.B. Druckluft oder Druckwasser, und nicht auch ein Vakuum
wie die bekannten
Ausführung, d.h. sie kommt ohne "Saugphase" im
Fördermedium aus. Trotzdem kann sie ohne Unterstützung durch die Schwerkraft des
Fördergutes auch aus einen auf gleichem Niveau liegenden Behälter fördern. Jede
ihrer (drei) Kammern kann durch das Aufblähen der Schläuche - Fördergut aus ihrem
Ringraum verdrängen und beim Zusammenziehen seitlich Fördergut ansaugen. Ausserdem
wirkt jede Kammer in einem Takt des Zyklus' als Ventil, da bei aufgeblähtem Schlauch
der Durchgang durch den Ringraum gesperrt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Kammern
aus zusammengeflanschten Rohren, zwischen denen sich die Rohre zentierende Ringe
befinden, von denen jeweils einer zu einem Kuierrohr gehört und mit Speichen den
zugehörigen Innenkörper an einem Ende hält und zentriert. Vorteilhaft greifen die
so nur einseitig gehaltenen Innenkörper benachbarter Kammern stirneeitig formschltissig
ineinander und zentrieren sich gegenseitig. Die Zentrierringe sind vorteilhaft zugleich
als Kammeranschlüsse für das Fördermedium ausgebildet. - So entsteht eine einfach
aufgebaute Schlauchpumpe aus wenigen Teilen, die schnell montiert und zur Reparatur
zerlegt werden kann.
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Um den Strömungswiderstand der im Fördergut liegenden Innenkörper
klein zu halten, können vor dem ersten bzw.
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hinter dem letzten Innenkörper Konuskörper angeordnet und die Anschlussrohre
zur Schlauchpumpe konisch aufgeweitet sein. Hierdurch werden die Zu- und Abströmbedingungen
der Schlauchpumpe günstig gestaltet.
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Bei einer Abwandlungsform der Schlauchpumpe haben die Schläuche eine
von einem Ende aus zunehmende Wandstärke, was einen erhöhten Wirkungsgrad in einer
Förderriohtung ergibt, Nach einer anderen Abwandlungsform können die Schläuche aus
mehreren konzentrischen, untereinander nicht
verbundenen Schichten
bestehen, um die Schubspannungen in einem Volumenelement des Schlauchquerschnittes
zu verringern.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Schlauchpumpe
eine mit dem Fördermedium als Antrieb taktweise arbeitende Steuervorrichtung. Diese
weist für jeden Kammeranschluss ein Schaltventil nach Art einea Dreiwegeventile
mit doppelseitiger Vorsteuerung auf, wobei hinter jedem Schaltventil ein Überdruckventil
in eine Steuerleitung führt, von der ein Rückschlagventil in den Kammeranschluss
zurückfuhrt und die sich verzweigt zu dem ersten Steueranschluss des nächstfolgenden
Schaltventils, der bei Ansteuerung das Schaltventil auf Durchgang zwischen einer
Zuleitung für das Fördermedium und seinem Kammeranschluss schaltet, sowie zu dem
zweiten Steueranschluss des unmittelbar vorangehenden Schaltventils, der bei Ansteuerung
das Schaltventil auf Durchgang zwischen seinem Kammeranschluss und einer Entlastungsleitung
schaltet. Bei gleichzeitiger Ansteuerung beider Steueranschlüsse eines Schaltventils
findet jedoch kein Schaltvorgang statt.
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Die Uberdruckventile sind so eingestellt, das sie bei Erreichen das
maximalen Kammerdruckes öffnen. Diese Steuervorrichtung erlaubt eine zuverlässige
Steuerung der Schlauchpumpe mit einfachen hydraulischen oder pneumatischen Schaltmitteln,
wobei eine Umkehr der Förderrichtung durch Vertauschen einiger Steuerleitungen oder
Kammeranschlttsse leicht möglich ist. Vorteilhaft sind in den Zuleitungen zu den
Schaltventilen Rückschlagventil vorgesehen, welche Druckabfälle in der jeweils beaufschlagten
Kammer beim Beaufschlagen der nächsten Kammer verhindern.
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Durch ein Drosselventil in der Zuführungsleitung für das Druckmedium
kann die Förderleistung der Schlauchpumpe stufenlos verändert werden. Die Schlauchpumpe
eignet sich so besonders auch als Dosierpumpe.
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Um eine gleichmässige Förderung zu erzeielen, können schliesslich
mehrere parallel arbeitsende Schlauchpumpen mit zyklisch vertauschten Kammeranschlüssen
an eine Steuervorrichtung angeschlossen sein.
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Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungebeispiel einer
Dreikammer-Schlauchpumpe mit Steuervorrichtung näher erläutert, das in der Zeichnung
dargestellt ist; in dieser zeigen: Fig. 1 eine Schlauchpumpe im Längsechnitt; Fig.
2 das Schaltschema einer Steuervorrichtung für die Schlauchpumpe in Fig. 10 Die
Schlauchpumpe in Fig. 1 besitzt drei Kammern, I, II, III. Diese werden jeweils aus
einem Flanschrohr 1 und einem zentrischen Innenkörper 2 gebildet, über den ein Schlauch
4 aus elastischem Werkstoff, bevorzugt Gummi oder Kunststoff, gezogen ist. Zwischen
den Flanschen 5 der Flaeschrohre sitzen diese zentrierenden Ringe 6, und in jedem
Ring ist ein Innenkörper durch Speichen 7 und 11 gehalten und zentriert. Die Innenkörper
zentrieren sich gegenseitig mit in entsprechende Sacklöcher eingreifenden Stirnzapfen
3. Vor und hinter der Kammerbatterie sitzen an den Ubergängen zur Saug- bzw. Druckleitung
Konuskörper 13 und konische Anschlussrohre 14. Ein Zentrierring 6' zwischen dem
Flansch 5 der Kammer III und dem Flansch 15 des Anschlussrohres 14 trägt mit Speichen
11 ein Kernstuck 16, das den Innenkörper 2 dieser Kammer zentriert und den Konuskörper
13 aufnimmt.
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In jeden Innenkörper ist auf einen Teil seiner Länge eine Axialbohrung
9 eingebracht, von der Radialbohrungen 8, 10 abgehen. Die Radialbohrung 8 sitzt
in Höhe des zugehörigen
Zentrierringes 6 und ist an die Speiche
7 angeschlossen.
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Diese Speiche ist hohl und führt durch den Ring nach aussen. Die Bohrung
10 mündet in den Ringsplat zwischen Innenkörper und zugehörigem Schlauch0 Die Rohrspeichen
7 bilden die Kammeranschlüsse an die Schaltventile 20 (Fig. 2) für das Fördermedium,
mit dem die Kammern I, II, III nacheinander beaufschlagt werden, wie noch erläutert
werden wird.
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Selbstverständlich können die Zuleitungen auch auf andere Weise angeschlossen
und in den Innenkörper 2 fortgefuhrt werden, s.B. über radiale Durchführungen vor
oder hinter allen Kammern und axiale parallele Bohrungen durch die einzelnen Innenkörper,
von denen je eie in einer Kammer in den Ringspalt zwischen Innenkörper und Schlauch
mündet.
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Die Schläuche sind am ihren Enden mit Schlauchklemmen 12 an den Innenkörpern
befestigt. Um ihre Haltbarkeit zu erhöhen, können diese Enden n bekannter Weise
verstärkt sein.
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Das Fördergut bewegt sich durch den Ringraum zwischen den Schläuchen
über den Innenkörpern und den Flanschrohren.
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Bei einer ausgeführten Pumpe betrug die Querschnittsbreite im Ring
17 K, und dt. Zuschlagstoffe des Fördergutes hatten eine Korngrösse bis zu 12 mm.
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Zum Betrieb der Schlauchpumpe wird das Fördermedium, bevorzugt Druckluft
oder Druckwasser, in bekannter Weise zyklisch getaktet den Kammern I, II und III
zugeführt und wieder abgelassen, so dass stete zwischen Saugseite (s.B.
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links in Fig. 1) und Druckseite (z.B. rechte in Fig. 1) der Schlauchpumpe
der Ringraum zwischen Flanschrohr 1 und Schlauch 4 einer Kammer entweder mit Fördergut
oder aufgeblähtem Schlauch (vgl. Fig. 1, Kammer III) ausgefüllt ist und ständig
Räume mit Fördergut von Kammer zu Kammer von
der Saug- zur Druckseite
wandern. Die Förderrichtung ist durch die Richtung des Taktzyklus gegeben und umkehrbar.
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Bei einer Abwandlungsform der Schlauchpumpe besitzen die Schläuche
von der Saug- zur Druckseite einer Kammer zunehmende Wanddicke. Bei Druckbeaufschlagung
einer Kammer bläht sich der Schlauch in diesem Fall zuerst an seinem auf der Saugseite
gelegenen schwächeren Querschnitt auf, wodurch sich ein besserer Wirkungsgrad der
Schlauchpumpe in der bevorzugten Förderrichtung ergibt, jedoch eine Förderung in
umgekehrter Richtung möglich bleibt.
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Zum Betrieb der Schlauchpumpe dient bevorzugt die in Fig. 2 schematisch
dargestellte pneumatische oder hydraulische Steuervorrichtung.
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Dieee Steuervorrichtung besitzt zyklisch in der Reihenfolge der Kammern
I, II, III fUr jede Kammer: - ein Sohaltventil 20, das an die gemeinsame Zuleitung
21 angeschlossen ist und in Schaltstellung A (Druck auf Steuerleitung für den Steueranschluss
A) zwischen dieser und dem Kammeranschluss 7 durchschaltet, hingegen in Schaltstellung
B (Druck auf Steuerleitung für den Steueranschluss B) zwischen dem Kammeranschluss
7 und einer gemeinsamen Entlastungsleitung 22 durchs chaltet (eteht an beiden Steueransehltissen
Druck an, dann findet kein Schaltvorgang statt); - ein Überdruckventil 23, das bei
Erreichen des vollen Kammerdruckes von Kammeranschluss 7 in je eine Steuerleitung
24 öffnet; - ein Rückschlagventil 25, das von der Steuerleitung 24 zum Kammeranschluss
7 zurückführt; - ein Rückschlagventil 27, das von der Zuleitung 21 zum Eingang des
Schaitventils 20 führt.
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Jede von einem Kammeranschluss ausgehende Steuerleitung
(z.B.
24II) führt zum Steueranschluss A des nächstfolgenden Steuerventils (z.B. 20III)
und zum Steueranschluss B des unmittelbar vorausgehenden Steuerventils (z.B. 20I),
bezogen auf die vorgegebene Förderrichtung.
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Die Rückschlagventile 25I, 25II, 25III ermöglichen die Entlastung
der Steuerleitungen.
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Die Rückschlagventile 27I, 27II und 27III verhindern, dass sich Druckabfälle
in der Zuleitung 21, beispielsweise während des Aufblähens des Schlauches einer
Kammer, in einer anderen Kammer auswirken und deren Sperrfunktion beeinträchtigen.
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Die Arbeitsweise der Steuervorrichtung sei an einem Beispiel erläutert,
wobei von der Stellung in Fig. 1 susgegangen wird: Das Fördermedium tritt über das
Schaltventil 20III (Stellung A) in den Kammeranschluss 7III und weitet den Schlauch
4III auf. Wird der maximale Kammerdruck pmax in Kammer III erreicht, so spricht
das Überdruckventil 23III an, und der Druck geht über die Steuerleitung 24III auf
die Schaltventile 20II, Steueranschluss B, und 20I, Steueranschluss A. Damit wird
7II entlastet und über 201 (Stellung A) tritt der Druck in 71 und weitet im nächsten
Takt den Schlauch 4I in Kammer I auf. Bei Erreichen von in in 7I geht der Druck
über 23c und 24I auf 20II, Steueranschluss A, und 20III, Steueranschluss B. 20II
kann jedoch nicht schalten, da am Steueranschluss B noch Gegendruck herrscht. 20111
geht in Stellung B und entlastet 7III sowie über das Rückschlagventil 25III und
Steuerleitung 24III die Schaltventile 20I, Steueranschluss A, und 20II, Steueranschluss
3. Dadurch geht 2011 in Stellung A, und es wird 7II beaufschlagt und im dritten
Takt 4II aufgeweitet. Spricht bei Pmax 23II an, so werden über 24II 20I, Steueranschluss
B, und 20III, Steueranschluss A, beaufschlagt; 20III kann jedoch nicht schalten,
da am Steueranschluss B noch Gegendruck herrscht. 20I geht in
Stellung
B, wodurch 7I sowie ZOII, Steueranschluss A, und 20III, Steueranschluss B, entlastet
werden. Jetzt kann 20III in Stellung A gehen, und der Zyklus beginnt von neuem.
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Mit dem regelbaren Drosselventil 26 in der Zuleitung 27 kann man das
Fördermediui dosieren und damit die Pörderleistung der Schlauchpuipe stufenlos verändern.
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Um die Förderrichtung umzukehren werden einfach die beiden äusseren
Kammeranschlüsse miteinander vertauscht.
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Wie man aus der Schilderung erkennt, füllt sich jeweils eine Kammer
mit Fördergut, während eine andere, stromab gelegene durch Aufblähen ihres Schlauches
entleert wird, während in der dritten, im vorhergehenden Takt entleerten Kammer
der Schlauch nooh aufgebläht bleibt und den Rückfluss sperrt. Das Pördergut tritt
intermittierend auf der Druckseite der Pumpe (reehts in Fig. 1) aus.
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Um einen gleichmässigen Pörderstrom zu erhalten, kann eine Steuervorrichtung
mehrere, bevorzugt drei parallel geschaltete dreikammerige Schlauchpumpen betreiben,
deren Kammeranschlüsse zyklisch vertauscht an der Steuervorrichtung liegen. Bei
jedem Takt eines Zyklus liefert dann eine der Pumpen.
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Die Anzahl der Kammern braucht nicht auf drei beschränkt sein, wie
im dargestellten Beispiel, sondern es können fUr grosse Förderhöhen beliebig viele
Kammern hintereinander geschaltet sein, wie dies an sich bei Schlauchpumpen bekannt
ist. Die erfindungsgemässe Schlauchpumpe ist aber durch ihre einfache Bauart auch
als Relaispumpe besonders geeignet.
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Am Ende einer langen, abfallenden Leitung angeordnet,
wirkt
sie als Bremse und Dosiervorrichtung und verhindert damit ein Entmischen des Fördergutes.
Durch eine einfache Drossel in der Zuleitung für das unter Druck stehende Pördermedium
wird eine stufenlose Regulierung der Förderleistung erreichte