DE19531358A1 - Dickstoffpumpe, insbesondere zum Fördern von Beton - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Dickstoffpumpen, insbesondere zum Fördern von Beton, mit einer Schwenkrohrweiche zum Verbin­ den von mindestens zwei Austrittsöffnungen entsprechender, den Förderdruck aufbringender Förderzylinder mit der Eintrittsöff­ nung eines Förderrohrs, wobei die Austrittsöffnungen in einer Gehäuseplatte angeordnet sind, auf der ein Eintrittsstirnsei­ tenbereich der Rohrweiche gleitbar abgedichtet anliegt, und die Eintrittsöffnung in einer zweiten Gehäuseplatte angeordnet ist, auf der ein Austrittsstirnseitenbereich der Rohrweiche gleitbar abgedichtet anliegt.

Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der DE-OS 29 44 128 be­ kannt. Dort ist eine Dickstoffpumpe mit einer Rohrweiche be­ schrieben, die zum einen auf einer die Öffnungen der Förderzy­ linder umgebenen Brillenplatte und zum anderen auf einer die Öffnung der Förderleitung umgebenen Platte gleitet. Die Rohr­ weiche wird gegenüber den Platten durch an deren Stirnseitenbe­ reiche aufgesetzte Ringe abgedichtet, die so konstruiert sind, daß sie durch den Innendruck in der Rohrweiche gegen die Plat­ ten gepreßt werden. Desweiteren ist zu berücksichtigen, daß die Austrittsöffnung der Rohrweiche nierenförmig ausgebildet ist und somit immer ein beträchtlicher Teil des Förderdruckes auf diesen Teil des Gehäuses wirkt. Die axiale Abstützung der Rohr­ weiche erfolgt über eine entsprechend stabil ausgebildete, mit einem Axiallager versehene Schwenkachse. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß von den auf der Rohrweiche sit­ zenden Ringen beträchtliche Wege überbrückt werden müssen, um Spalte im Dichtungsbereich zu verhindern, da insbesondere auf der Platte auf der Förderleitungsseite eine beträchtliche Druckbelastung aufgebracht ist, die entsprechende Verformungen mit sich bringt. Das assymmetrisch zur Platte angebrachte Axiallager der Schwenkwelle gleicht dieses nur unzureichend aus.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dickstoff­ pumpe, insbesondere zum Fördern von Beton, der eingangs genann­ ten Art bereitzustellen, die eine gleichmäßige, konstruktiv einfache Abdichtung der Rohrweiche auch bei hohen Förderdrücken ermöglicht.

Zwar sind aus der DE-OS 31 22 825 und der DE-OS 32 42 600 Be­ tonpumpen bekannt, bei der eine einseitige Abstützung einer Rohrweiche zum Erhöhen des Dichtdrucks auf einer Seite erfolgt. Jedoch handelt es sich hierbei um Rohrweichen, die im Bereich des Eintritts der Förderleitung in einem Lager im Gehäuse dreh­ bar geführt sind und nicht um Schwenkrohrweichen, die mit ihren beiden Stirnendbereichen an Gehäuseplatten entlanggleiten.

Dem gegenüber hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß zumindest eine der Gehäuseplatten sowohl die Funktion einer Dichtplatte, als auch die Funktion einer die Vorspannung auf­ bringenden Stützplatte übernimmt. Hierdurch wird eine gleichmä­ ßige Dichtkraft über den gesamten Umfang des Stirnseitenbe­ reichs der Rohrweiche erzeugt, wodurch ein Verkanten nicht auf­ treten kann. Die Schwenkachse muß gegenüber früheren Konstruk­ tionen nicht mehr so große Axialkräfte bzw. Biegemomente über­ tragen, da diese weitgehenst von der Vorspannung kompensiert werden. Darüberhinaus läßt sich der Berührungsbereich zwischen den Stirnseitenbereichen und den entsprechend zugeordneten Platten relativ einfach ausgestalten, da dort auf wegausglei­ chende Elemente verzichtet werden kann. Bevorzugterweise wird die Vorspannung im wesentlichen in der Größenordnung des höch­ sten Förderdruckes zuzüglich Sicherheitsfaktoren gewählt.

Um auch größere Verschleißraten ausgleichen zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform besonders günstig, wenn zumindest eine der Gehäuseplatten in der Richtung der Vorspan­ nung verschiebbar angeordnet ist.

Günstigerweise kann die Vorspannung von Federelementen aufge­ bracht werden, wodurch eine kostengünstige Konstruktion gegeben ist. Bei geeigneter Wahl der Federelemente kann auch ein be­ stimmter Betrag an Verschleiß ohne Funktionsbeeinträchtigung ausgeglichen werden.

Eine besonders günstige Ausführungsform ist dann gegeben, wenn die Vorspannung von Hydraulikelementen aufgebracht wird. Die Hydraulikelemente haben den Vorteil, daß z. B. bei einem einmal eingestellten Betriebsdruck selbst großer Verschleiß an den entsprechenden Berührteilen der Rohrweiche und Gehäuseplatten ohne Beeinträchtigung der Funktion ausgeglichen werden kann. Des weiteren können die Hydraulikelemente auch in Abhängigkeit vom Förderdruck gesteuert werden, so daß eine möglichst geringe resultierende Dichtkraft (Differenz zwischen Vorspannung und Förderdruck) entsteht, so daß auch die Umschaltkräfte zum Ver­ schwenken der Rohrweiche entsprechend gering sein können.

Desweiteren können Zuganker vorgesehen sein, die einseitig am Gehäuse befestigt sind, sich im wesentlichen parallel zur Rohr­ weiche und durch zumindest eine der Gehäuseplatte erstrecken und sich gegenüber dieser zum Erzeugen der Vorspannung abstüt­ zen. Die Zuganker dienen somit gleichzeitig zur Führung der zweiten Gehäuseplatte und zur Übertragung der Vorspannung. Da die Zuganker beliebig um den Schwenkbereich der Rohrweiche an­ geordnet sein können, ist eine symmetrische Übertragung der Vorspannung auf einfache Weise sichergestellt.

Zur Erhöhung der Gesamtlebensdauer können die Gehäuseplatten im Bereich ihrer jeweiligen Hauptöffnungen austauschbare Ver­ schleißbahnen umfassen, auf denen die Stirnseitenbereiche der Rohrweiche gleitbar anliegen. Die Verwendung solcher Ver­ schleißbahnen hat sich als zweckmäßig erwiesen, da aufgrund der zu pumpenden Materialien und der rauhen Arbeitsbedingungen bei der Verwendung derartiger Pumpen ein Verschleiß im wesentlichen nicht zu vermeiden ist. Solche Verschleißbahnen sind darüber­ hinaus geometrisch sehr einfach aufgebaute Teile, die auf eine einfache Weise lösbar befestigt und somit austauschbar sind.

Vorteilhafter Weise können die Stirnseitenbereiche der Rohrwei­ che Dicht- bzw. Verschleißelemente umfassen, die austauschbar sind und gleitbar an den Gehäuseplatten anliegen. Dies hat den Vorteil, daß auch die Stirnseitenbereiche der Rohrweiche vor all zu großer Abnutzung geschützt sind und die Dichtbedingungen nochmals verbessert sind.

Insbesondere hat sich herausgestellt, daß die vorgeschlagene Erfindung besonders günstig ist bei einer Ausführungsform, bei der die Rohrweiche eine Strömungsquerschnittsform derart auf­ weist, daß in einer mittleren Schaltstellung Austrittsöffnungen von sich zum Erzeugen eines kontinuierlichen Förderstroms ab­ wechselnde Förderzylinder nach außen abgedichtet kurzgeschlos­ sen sind und gemeinsam mit der Einlaßöffnung des Förderrohrs in Verbindung stehen. In diesem Zusammenhang wird ausdrücklich auf die deutsche Patentanmeldung 1 95 03 986 hingewiesen, in der die genaue Funktionsweise einer so ausgestalteten Rohrweiche und die Funktionsweise einer entsprechenden Dickstoffpumpe genau er­ läutert ist. Die besonderen Vorteile einer solchen Ausgestal­ tung liegen darin, daß ein kontinuierlicher, nicht pulsierender Förderstrom erzeugt werden kann. Dadurch, daß auch der Ein­ trittsbereich der Rohrweiche zur Erzeugung des Kurzschlusses vergrößert ausgebildet sein muß, entstehen durch den Förder­ druck in diesem Bereich beträchtliche Kräfte, die sich durch die erfindungsgemäße Abstützung der Rohrweiche über die Gehäu­ seplatten sehr gut kompensieren lassen. In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit den Strömungsquerschnitt einheitlich durchgehend auszugestalten, wodurch an beiden Gehäuseplatten gleiche Druckkräfte erzeugt werden, so daß im wesentlichen kei­ ne Biegemomente auf die Schwenkwelle übertragen werden.

Günstig ist insbesondere eine Ausführungsform, bei der zwei sich abwechselnde Förderzylinder mit jeweils einer Austritts­ öffnung und eine Rohrweiche mit durchgehend nierenförmigem Strömungsquerschnitt vorgesehen ist. In den meisten Anwendungs­ fällen läßt sich der gewünschte Förderstrom mittels zweier För­ derzylinder erreichen, weshalb eine solche Ausführungsform den meisten Anforderungen genügt. Die nierenförmige Ausgestaltung des Strömungsquerschnittes läßt eine symmetrische Anordnung der Schwenkachse im Ausgangspunkt des Radius der Nierenform zu. Hierdurch vereinfacht sich der geometrische Aufbau der Rohrwei­ che beträchtlich.

Bevorzugt kann der Strömungsquerschnitt der Rohrweiche durchge­ hend parallel zu einer Schwenkachse der Rohrweiche verlaufen, wodurch wie bereits erwähnt die Druckkräfte im gleichen Abstand an beiden Gehäuseplatten zur Schwenkachse angreifen und somit sich das Moment aufhebt.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Dickstoffpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung in geschnittener Darstellung,

Fig. 2 die Dickstoffpumpe aus Fig. 1 entlang der Linie II-II geschnitten,

Fig. 3 eine Schwenkrohrweiche aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 eine zweite Gehäuseplatte mit Seitenwänden und

Fig. 5 die Gehäuseplatte aus Fig. 4 in einer schematischen Draufsicht.

Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform umfaßt im we­ sentlichen zwei sich im Pumpenbetrieb abwechselnde Förderzylin­ der 1 und 2, die jeweils über eine Austrittsöffnung 3 mit einer Wanne 4 in Verbindung stehen, eine in der Wanne 4 angeordnete Schwenkrohrweiche 5 und ein über eine Eintrittsöffnung 6 mit der Wanne 4 in Verbindung stehendes Förderrohr 7.

Die Förderzylinder 1 und 2 weisen jeweils einen Förderkolben 8 auf, der entsprechend seinem Takt den Dickstoff aus der Wanne 4 in den Förderzylinder 1, 2 einsaugt oder über die Rohrweiche 5 in das Förderrohr 7 preßt. Dieser Vorgang ist abhängig von der Stellung der Rohrweiche 5.

Die Wanne 4 besteht im wesentlichen aus Seitenwänden 9a, b, ei­ ner Bodenwand 10 und zwei Frontwänden, die als erste und zweite Gehäuseplatte 11, 12 bezeichnet werden. Die erste Gehäuseplatte 11 weist entsprechend den beiden Förderzylindern 1 und 2 zwei nebeneinander angeordnete Austrittsöffnungen 3 auf. Sie wird aus diesem Grunde auch häufig Brillenplatte genannt. Die För­ derzylinder 1 und 2 sind entsprechend mit der ersten Gehäuse­ platte 11 abgedichtet verbunden. Die zweite Gehäuseplatte 12 ist verschiebbar innerhalb der Seitenwände 9a, b und der Boden­ wand 10 angeordnet und an ihrem Kantenbereich entsprechend ge­ nau an diese angepaßt und eventuell mit geeigneten Mitteln ab­ gedichtet. Die zweite Gehäuseplatte 12 weist drei Öffnungen 13 auf, durch die Zuganker 14 hindurchgeführt sind, die unter an­ derem dazu dienen, die zweite Gehäuseplatte 12 zu führen. Die Zuganker 14 sind mit ihrem der ersten Gehäuseplatte 11 zuge­ wandten Ende in dieser lösbar eingeschraubt. Auf der anderen Seite erstrecken sich die Zuganker mit einem Endbereich 15 über die zweite Gehäuseplatte 12 nach außen hin weg, so daß dort mit Hilfe eines Kopfes 16 die Möglichkeit besteht zwischen der Rückseite der zweiten Gehäuseplatte 12 bzw. eines um die Öff­ nungen 13 angeordneten Bundes 17 und dem Kopf 16 entsprechende Federelemente 18, z. B. Tellerfederpakete, anzuordnen. Die zwei­ te Gehäuseplatte 12 wird somit in Richtung der ersten Gehäuse­ platte 11 gedrückt.

Da sich jedoch zwischen der ersten und zweiten Gehäuseplatte 11, 12 die Rohrweiche 5 befindet, wird diese zwischen den Plat­ ten 11, 12 mit einer entsprechend gewählten Vorspannung einge­ klemmt. Die Rohrweiche 5 weist über ihre gesamte Länge einen gleichbleibenden nierenförmigen Strömungsquerschnitt 19 auf. Der Eintrittsstirnseitenbereich 20 und der Austrittsstirnsei­ tenbereich 21 sind eben und parallel zueinander ausgebildet, so daß sie flach mit den zugeordneten Gehäuseplatten 11, 12 abge­ dichtet in Anlage sind. Des weiteren weist die Rohrweiche 5 ein Achsrohr 22 auf, dessen Mittenachse der Ausgangspunkt für den Radius der Nierenkrümmung des Strömungsquerschnittes 19 ist. Die Breite B des Strömungsquerschnittes 19 entspricht im we­ sentlichen dem Durchmesser der Austrittsöffnung 2 und der Ein­ trittsöffnung 6. Die Länge des gesamten Strömungsquerschnittes 19 ist so gewählt, daß in einer mittleren Schaltstellung beide Austrittsöffnungen 3 gemeinsam kurzgeschlossen und von der Wan­ ne 4 getrennt sind. Das Achsrohr 22 ist über zwei seitliche Stege 23 zusätzlich verstärkt am Grundkörper der Rohrweiche 5 angebracht. Die eigentliche Achse, mit deren Hilfe die Rohrwei­ che 5 geschwenkt wird, kann zusätzlich ebenfalls noch die Funk­ tion eines Zugankers übernehmen, weshalb die Ausgestaltung des Endbereiches entsprechend mit den Bezugsziffern 15′, 16′, 17′ gekennzeichnet ist. Bei dieser Ausführungsform muß lediglich eine Maßnahme getroffen werden, damit die Federelemente 18 nicht an rotierenden Teilen reiben. Die Achse 24 ist in ent­ sprechenden Achsöffnungen 25 in der ersten und zweiten Gehäuse­ platte 11, 12 drehbar gelagert und mit dem Schwenkrohr 22 fest verbunden. Das über die erste Gehäuseplatte 11 überstehende En­ de der Achse 24 ist über eine Kurbel 26 mit dem Kolben 27 eines Schwenkzylinders 28 verbunden.

Die Eintrittsöffnung 6 steht bei jeder Schaltstellung der Rohr­ weiche 5 mit dem Strömungsquerschnitt 19 in Verbindung und ist somit immer von Wanne 4 getrennt.

Im folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des obigen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein Dickstoff, insbesondere Beton, wird in die Wanne 4 einge­ füllt. Dies geschieht in aller Regel kontinuierlich. Es sei der Vollständigkeit halber angemerkt, daß die unterschiedlichsten Dickstoffe, wie Klärschlamm, aber auch pastöse Massen in der Lebensmitteltechnik mit einer derartigen Pumpe gefördert werden können. In einer ersten Schaltstellung ist eine der Austritts­ öffnungen 3 mit der Wanne 4 verbunden und der entsprechende Förderkolben 8 des Förderzylinders 1 bewegt sich nach hinten, um Dickstoff aus der Wanne 4 in den Förderzylinder 1 einzusau­ gen. Zur selben Zeit fördert der andere Förderzylinder 2 Dick­ stoff über seine Austrittsöffnung 3 über die Rohrweiche 5 in die Förderleitung 7.

Der Umschaltvorgang der Rohrweiche 5 über den Schwenkzylinder 28 gestaltet sich nun derart, daß der Förderzylinder 2 während des Schaltvorgangs weiter fördert bis bei einer mittleren Schaltstellung der Rohrweiche 5 beide Förderzylinder 1 von der Wanne 4 getrennt sind und mit dem Förderrohr 7 verbunden sind. Der Förderzylinder 1 hat bis dahin während des Schaltvorgangs stillgestanden oder bereits seinen Förderhub begonnen, was von den jeweiligen Pumpbedingungen abhängt. Der zweite Förderzylin­ der 2 beendet seinen Förderhub und verharrt in seiner Stellung. Die Rohrweiche 5 schwenkt derweil weiter bis nur noch der erste Förderzylinder 1 mit dem Förderrohr 7 verbunden ist und der Förderzylinder 2 seinen Saughub zum Einsaugen von Dickstoff aus der Wanne 4 beginnen kann. Dieser Pumpenbetrieb hat den Vor­ teil, daß bei geeigneter Abstimmung von Schwenkbewegung der Rohrweiche 5 und Kolbenbewegung der Förderzylinder 1, 2 ein kontinuierlicher, nicht pulsierender Förderstrom erzeugt werden kann.

Es versteht sich von alleine, daß in der letztgenannten Schalt­ stellung der Rohrweiche 5 der Strömungsquerschnitt 19 nunmehr mit einem beträchtlichen Teil der zweiten Gehäuseplatte 12 und ersten Gehäuseplatte 11 durch die Stirnseitenbereiche 20, 21 abgedichtet in Verbindung steht, wodurch eine große Druckbela­ stung auf diesen Platten 11, 12 wirkt. Diese Druckbelastung versucht die Platten 11, 12 auseinanderzudrücken, was durch die geeignete Vorspannung über die Federelemente 18 verhindert wird. Die Vorspannung der Federelemente 18 ist demnach so ge­ wählt, daß selbst bei großen Förderdrücken die Platten 11, 12 nicht von den Stirnseitenbereichen 20, 21 der Schwenkweiche 5 abheben, und somit immer eine ausreichende Abdichtung gewähr­ leistet ist. Durch die gleichmäßige Anordnung der Zuganker 14 wird darüberhinaus eine über den Umfang der Stirnseitenbereiche 20, 21 gleichmäßige Dichtkraft erzeugt. Durch den geradlinigen Querschnitt 19 der Rohrweiche 5, der an allen Zwischenquer­ schnitten konstant ist, wird auch kein zusätzliches Biegemoment auf die Achse 24 übertragen.

In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen können zum Ausgleich von Verschleiß Zwischenscheiben im Bereich der Fede­ relemente 18 angeordnet werden, um eine gleichbleibende Vor­ spannung zu garantieren. Des weiteren ist es oftmals üblich das an den Gehäuseplatten 11, 12 mit entsprechenden Öffnungen ver­ sehene Verschleißplatten lösbar angebracht sind, auf denen die Stirnseitenbereiche 20, 21 gleiten, die ebenfalls entsprechende Dicht- bzw. Verschleißelemente aufweisen können.

Claims (10)

1. Dickstoffpumpe, insbesondere zum Fördern von Beton, mit ei­ ner Schwenkrohrweiche (5) zum Verbinden von mindestens zwei Austrittsöffnungen (3) entsprechender, den Förderdruck aufbrin­ gender Förderzylinder (1, 2) mit der Eintrittsöffnung (6) eines Förderrohrs (7), wobei die Austrittsöffnungen (3) in einer Ge­ häuseplatte (11) angeordnet sind, auf der ein Eintrittsstirn­ seitenbereich (20) der Rohrweiche (5) gleitbar abgedichtet an­ liegt, und die Eintrittsöffnung (6) in einer zweiten Gehäuse­ platte (12) angeordnet ist, auf deren Austrittsstirnseitenbe­ reich (21) der Rohrweiche (5) gleitbar abgedichtet anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Gehäuseplatten (11, 12) derart mit einer Vorspannung in Richtung der anderen Gehäuseplatte (11, 12) be­ lastet ist, daß auch bei anstehendem Förderdruck in der Rohr­ weiche (5) die Stirnseitenbereiche (20, 21) mit der jeweils zu­ geordneten Gehäuseplatte (11, 12) dichtend in Berührung blei­ ben.

2. Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Gehäuseplatten (11, 12) in der Richtung der Vorspannung verschiebbar angeordnet ist.

3. Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung von Federelementen (18) aufgebracht ist.

4. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung von Hydraulikelementen aufgebracht ist.

5. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zuganker (14) vorgesehen sind, die einseitig am Gehäuse be­ festigt sind, sich im wesentlichen parallel zur Rohrweiche (5) und durch zumindest eine der Gehäuseplatte (12) erstrecken und sich gegenüber dieser zum Erzeugen der Vorspannung abstützen.

6. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseplatten (11, 12) im Bereich ihrer jeweiligen Hauptöffnungen (3, 6) austauschbare Verschleißbahnen umfassen, auf denen die Stirnseitenbereiche (20, 21) der Rohrweiche (5) gleitbar anliegen.

7. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseitenbereiche (20, 21) der Rohrweiche (5) Dicht­ bzw. Verschleißelemente umfassen, die austauschbar sind und gleitbar an den Gehäuseplatten (11, 12) anliegen.

8. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrweiche (5) eine Strömungsquerschnittsform (19) der­ art aufweist, daß in einer mittleren Schaltstellung Austritts­ öffnungen (3) von sich zum Erzeugen eines kontinuierlichen För­ derstroms abwechselnde Förderzylinder (1, 2) nach außen abge­ dichtet kurzgeschlossen sind und gemeinsam mit der Eintritts­ öffnung (6) des Förderrohrs (7) in Verbindung stehen.

9. Dickstoffpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich abwechselnde Förderzylinder (1, 2) mit jeweils einer Austrittsöffnung (3) und einer Rohrweiche (5) mit durch­ gehend nierenförmigen Strömungsquerschnitt (19) vorgesehen sind.

10. Dickstoffpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt (18) der Rohrweiche (5) durchge­ hend parallel zu einer Schwenkachse (24) der Rohrweiche (5) verläuft.