DE19726220C2 - Förderpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe, insbesondere zum Fördern von flüs­ sigen und breiigen Medien, wie etwa Fließestrich oder dergleichen, mit einer Pumpenkammer, die mit einem Einlaßkanal zum Zuführen und einem Auslaß­ kanal zur Abgabe des zu fördernden Mediums verbunden ist, mit wenigstens je einem Ein- und Auslaßventil in der Form eines Rückschlagventils mit ei­ nem entgegen der Förderrichtung an einem Ventilsitz dichtend abstützbaren Ventilkörper im Ein- und Auslaßkanal und einem in der Pumpenkammer an­ geordneten Verdrängungskörper, der als Hohlkörper ausgebildet ist und des­ sen Volumen durch Einleiten und Abziehen eine Druckmediums zur wech­ selweisen Verkleinerung und Vergrößerung des Pumpenkammer-Volumens vergrößerbar und verkleinerbar ist.

Eine Pumpe der eingangs genannten Art ist beispielsweise eine Membran­ pumpe, deren Pumpenkammer teilweise durch eine Membran begrenzt ist, auf deren anderer Seite sich ein Hohlraum befindet, der mit einem Druckme­ dium gefüllt werden kann. Dadurch wird die Membran vorgewölbt, und die Pumpenkammer entsprechend verkleinert. Als Ventile können einfache Ku­ gel-Rückschlagventile verwendet werden (DE-PS 577 401 und DE-AS 10 33 514).

Membranpumpen werden in der Technik häufig verwendet, eignen sich je­ doch beispielsweise nur bedingt für aggressive, breiige Medien, wie etwa Fließestrich. Fließestrich wird auf Baustellen gemischt oder mit Hilfe eines Transportwagens angeliefert und mit Hilfe von Förderpumpen bis hin zu obe­ ren Stockwerken von Gebäuden gepumpt.

Beim Pumpen von Fließestrich kommt es immer wieder zu Verstopfungen im Förderschlauch. Dadurch können extrem hohe Förderdrücke entstehen, die bei Membranpumpen rasch zu Verschleiß und Zerstörung der Membran füh­ ren. Im übrigen kommt es an den verwendeten Kugel-Rückschlagventilen, genauer gesagt an deren Ventilsitzen und Kugeln, zu Estrich-Ablagerungen, so daß die Ventile nicht mehr dicht schließen. Membranpumpen sind daher insgesamt für den vorliegenden Anwendungsbereich wenig geeignet.

Am gebräuchlichsten sind Schneckenpumpen, deren Verwendung jedoch ebenfalls keine unproblematische Lösung darstellt. Bei Verstopfungen im För­ derschlauch wird der Druck so hoch, daß die Förderschnecke im Mörtel nach 10 bis 20 Sekunden verschleißt.

Es ist daher notwendig, die Verstopfung sofort zu erkennen und zu beseitigen oder die Schnecke abzuschalten. Mit Hilfe von Druckschaltern ist dies jedoch nicht in zufriedenstellender Weise gelungen. Andererseits reagieren Förder­ schnecken auf Trockenlauf noch empfindlicher. Zur Vorab-Ermittlung einer Trockenlauf-Situation sind Füllstandswächter im Estrich-Zufuhrsystem ver­ wendet worden, die sich als sehr anfällig erwiesen haben.

Kolbenpumpen mit oder ohne zwangsgesteuerte Schieber oder Kugelventile sind sehr teuer. Bei Verstopfungen können sehr hohe Förderdrücke entste­ hen, durch die die Förderschläuche zerstört werden können. An der Kolben­ manschette ergibt sich rascher Verschleiß.

Schließlich werden auch Schlauchverdrängerpumpen eingesetzt, die jedoch geringe Standzeiten haben. Bei einer Verstopfung im Schlauch wird der Schlauch sofort beschädigt und abgerissen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich in besonderem Maße zum Fördern von breiigen, zum Anbacken neigenden Medien eignet und insbesondere beim Fördern derartiger Medien eine dauerhafte, sichere Funktion sowie lange Le­ bensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Förderpumpe der obigen Art dadurch gelöst, daß der Verdrängungskörper ein in sich geschlossener, schwimmend in der Pumpenkammer angeordneter Hohlkörper aus einem elastischen, dehnbaren Material ist, daß Ein- und Auslaßkanal der Pumpenkammer einander gegen­ überliegend angeordnet sind und daß die Ventilkörper zur Steuerung des Ein- und Auslaßkanals mit dem Hohlkörper auf gegenüberliegenden Seiten verbunden sind.

Ein Verdrängungskörper dieser Art, der im wesentlichen die Form eines Gummiballs haben kann, läßt sich sehr abriebfest herstellen. Aufgrund der gleichmäßigen Belastung der Wand des Hohlkörpers auf dem gesamten Um­ fang können sehr hohe Drücke aufgenommen und weitergegeben werden, oh­ ne daß eine Zerstörung oder Beschädigung zu befürchten ist. Eine Einspan­ nung und Abdichtung, wie sie auf dem gesamten Umfang einer Membran not­ wendig ist, ist nicht erforderlich. Einfache Führungen zur Positionierung des Verdrängungskörpers in der Pumpenkammer reichen aus, oder der Verdrän­ gungskörper kann gegebenenfalls auch frei beweglich in der Pumpenkammer Vorzugsweise sind das Ein- und Auslaßventil als Rückschlagventil mit einem entgegen der Förderrichtung an einem Ventilsitz dichtend abstützbaren Ven­ tilkörper ausgebildet. Der Ventilkörper kann eine Kugel oder auch ein Ventil­ kegel sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Ventilkörper des Ein- und Auslaßventils zur Steuerung des Ventils mit dem Verdrängungskörper über Verbindungsstangen oder dergleichen verbunden. Bei einer derartigen Gestaltung wird beim Förderhub, also bei Vergrößerung des Verdrängungskörpers, der Ventilkörper des Einlaßventils entgegen der Förderrichtung und somit auf seinen entsprechenden Ventilsitz bewegt, wäh­ rend der Ventilkörper des Auslaßventils in Förderrichtung vorgeschoben wird und den entsprechenden Ventilsitz verläßt. Das Fördergut kann daher ausgestoßen werden, ohne daß die Gefahr eines Rückstroms besteht. Beim Saughub sind die Verhältnisse umgekehrt. Die Wirkung von Rückschlagventi­ len bleibt zwar grundsätzlich erhalten, aber die Ventilkörper werden nicht nur durch die bestehende Druckdifferenzen gegen die Ventilsitze gedrückt, sondern zusätzlich über die Verformung des ausdehnbaren Verdrängungskör­ pers zwangsgesteuert. Anhaftendes Fördergut wird daher von den Ventilkör­ pern und den Ventilsitzen verdrängt.

Zur Begrenzung des Weges der Ventilkörper in Förderrichtung sind im Ein- und Auslaßkanal Anschläge vorgesehen.

Die Pumpenkammer und der Verdrängungskörper besitzen vorzugsweise im wesentlichen die Form einer Kugel. Die Form kann jedoch auch ellipsoid, lin­ senförmig oder dergleichen gewählt werden. Das Druckmedium kann Luft oder auch Hydrauliköl sein.

Zum Füllen und Leeren des Verdrängungskörpers ist dieser über einen Schlauch, der die Außenwand der Pumpenkammer durchdringt, mit der Au­ ßenseite verbunden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längschnitt durch eine erfindungsgemäße Förderpumpe und zeigt eine Pumpenkammer und einen in der Pumpenkam­ mer angeordneten Verdrängungskörper gemäß einer ersten Ausführungsform während des Pumpvorgangs;

Fig. 2 entspricht der Darstellung gemäß Fig. 1 und zeigt die Förder­ pumpe während des Füllvorgangs;

Fig. 3 ist ein Längschnitt durch die Förderpumpe und zeigt diese ge­ mäß einer zweiten Ausführungsform während des Pumpvor­ gangs;

Fig. 4 entspricht der Darstellung gemäß Fig. 3 und zeigt die Förder­ pumpe während des Füllvorgangs.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Förderpum­ pe, die zum Fördern von flüssigen und breiigen Medien geeignet ist. Die För­ derpumpe wird gebildet durch eine gemäß Fig. 1 und 2 kugelförmige Pum­ penkammer 12, einen mit der Pumpenkammer verbundenen Einlaßkanal 14, durch den das zu fördernde Medium in die Pumpenkammer 12 gelangt, und einen dem Einlaßkanal gegenüberliegenden Auslaßkanal 16, durch den das zu fördernde Medium aus der Pumpenkammer heraus abgegeben wird. In un­ mittelbarer Nähe zur Pumpenkammer 12 befindet sich innerhalb des Einlaß­ kanals 14 ein Einlaßventil 18 mit einem Ventilkörper 20, einem Ventilsitz 22 und einem Anschlag 24, der die Bewegung des Ventilkörpers in Förder­ richtung begrenzt. Entsprechend ist im Auslaßkanal 16 ein Auslaßventil 26 mit einem Ventilkörper 28, einem Ventilsitz 30 und einem Anschlag 32 an­ geordnet. Die Anschläge 24 und 32 sind so ausgeführt, daß sie zwar die Be­ wegung der Ventilkörper 20, 28 begrenzen, aber das Durchströmen des zu fördernden Mediums durch den Ein- und Auslaßkanal 14, 16 im wesentlichen ungehindert ermöglichen, auch wenn der Ventilkörper am Anschlag anliegt.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind die Ventilsitze 22 und 30 des Einlaß- und Aus­ laßventils 18 und 26 in der durch die nicht bezeichneten Pfeile angegebenen Strömungsrichtung des zu fördernden Mediums hinter den jeweiligen An­ schlägen 24, 32 angeordnet, und die Ventilkörper 20, 28 sind kugelförmig ausgebildet. Die Ventilkörper können auch andere geeignete Formen aufwei­ sen, wie etwa kegelförmig oder dergleichen.

Innerhalb der Pumpenkammer 12 ist ein Verdrängungskörper 34 angeord­ net, mit dessen Hilfe das in der Pumpenkammer enthaltene Medium wäh­ rend des Pumpvorgangs aus dieser durch den Auslaßkanal 26 hindurch ver­ drängt wird. Der Verdrängungskörper 34 ist ein Hohlkörper, der gemäß der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform als Hohlkugel ausgebildet ist. Der aus einem elastischen, dehnbaren Gummi bestehende Verdrängungskörper 34 wird über eine durch eine Öffnung 36 in der Pumpenkammerwand 38 hindurchgeführte Schlauchleitung 40 mit einem Druckmedium versorgt. Da­ durch kann das Volumen des Verdrängungskörpers beim Einleiten des Druckmediums vergrößert und beim Ableiten des Druckmediums verkleinert werden.

Zum Verkleinern des Volumens des Verdrängungskörpers 34 kann das Druckmedium abgelassen oder auch bis zur Bildung eines Unterdrucks abge­ saugt werden.

Wie in Fig. 1 und 2 zu sehen ist, sind die Ventilkörper 20,28 des Ein- und Auslaßventils 18, 26 über Verbindungselemente 42, 44 fest mit dem Verdrän­ gungskörper 34 verbunden, so daß das Ein- und Auslaßventil 18, 26 mit Hilfe des sich ausdehnenden und zusammenziehenden Verdrängungskörpers 34 gesteuert werden können. Dies ist gerade dann sinnvoll, wenn beim Fördern von beispielsweise breiigen Medien, wie etwa Estrichen, Ablagerungen an den Ventilsitzen auftreten, die die Funktion der Förderpumpe nachteilig be­ einflussen können. Die Zwangsführung der Ventilkörper führt dazu, daß der Ventilkörper 20 des Einlaßventils 18 bei ausgedehntem Verdrängungskörper 34 in seinen Ventilsitz 22 gedrückt und der Ventilkörper 28 des Auslaßven­ tils 26 bei zusammengezogenem Verdrängungskörper in seinen Ventilsitz 30 gezogen wird und eventuelle Ablagerungen verdrängt werden. Andererseits wird der Verdrängungskörper 34 von den Ventilkörpern 20, 28 über die Ver­ bindungselemente 42, 44 in der Pumpenkammer 12 geführt. Die Verbin­ dungselemente können im wesentlichen stangenförmig ausgebildet sein.

Die Verbindungselemente 42, 44 zwischen den Ventilkörpern 20, 28 und dem Verdrängungskörper 34 sind in ihrer Länge so bemessen, daß im vollständig ausgedehnten Zustand des Verdrängungskörpers 34 der Ventilkörper 20 des Einlaßventils 18 in den Ventilsitz 22 und der Ventilkörper 28 des Auslaßven­ tils 26 gegen den Anschlag 32 gedrückt wird. Im zusammengezogenen Zustand des Verdrängungskörpers 34 wird der Ventilkörper 20 des Einlaßven­ tils 18 gegen den Anschlag 24 und der Ventilkörper 28 des Auslaßventils 26 gegen den Ventilsitz 30 gedrückt. Auf diese Weise erfolgt auch eine gewisse Zentrierung des Verdrängungskörpers 34 in bezug auf die angedeutete waa­ gerechte und senkrechte Achse der Pumpenkammer 12.

Der Verdrängungskörper 34 kann in nicht gezeigter Weise mit Führungen versehen sein, die ihn in bezug auf die senkrechte Achse der Pumpenkam­ mer 12 zentrieren, so daß beim Ausdehnen bzw. Zusammenziehen des Ver­ drängungskörpers 34 eine gleichmäßige Ausdehnung bzw. ein gleichmäßiges Zusammenziehen des Verdrängungskörpers gegeben ist.

Im folgenden soll anhand von Fig. 1 und 2 die Funktionsweise der Förder­ pumpe 10 erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Förderpumpe am Ende des Pumpvorganges, d. h. der Verdrän­ gungskörper 34 weist sein größtes Volumen auf, und das im Bereich zwi­ schen der Außenfläche des Verdrängungskörpers 34 und der Innenfläche der Pumpenkammer 12 vorhandene Förder-Medium ist im wesentlichen vollständig durch das geöffnete Auslaßventil 26 hindurch in den Auslaßkanal 16 abgegeben worden. Das Einlaßventil 18 ist während des Pumpvorgangs entsprechend geschlossen.

Anschließend wird das im Verdrängungskörper 34 enthaltene Druckmedium durch die Schlauchleitung 40 abgegeben, damit sich das Volumen des Ver­ drängungskörpers 34 verkleinert. Dabei wird der Ventilkörper 28 des Aus­ laßventils 26 in Richtung seines der Pumpenkammer 12 zugewandten Ventil­ sitzes 30 gezogen, und der Ventilkörper 20 des Einlaßventils 18 wird in Richtung des der Pumpenkammer zugewandten Anschlags 24 gezogen. Auf­ grund des abnehmenden Volumens des Verdrängungskörpers 34 wird in der Pumpenkammer 12 ein Unterdruck erzeugt, der das zu fördernde Medium durch den Einlaßkanal 14 und das geöffnete Einlaßventil 18 hindurch in die Pumpenkammer 12 saugt und den in Fig. 2 gezeigten Füllvorgang einleitet. Das Auslaßventil 26 ist dabei geschlossen.

Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Förderpumpe, die sich nur hinsichtlich der Form der Pumpenkammer 12 und des Verdrängungskörpers 34 von der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausfüh­ rungsform unterscheidet. Es werden daher die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet. Da die Funktion der Förderpum­ pe zudem der der ersten Ausführungsform entspricht, soll auf diesbezügliche Erläuterungen verzichtet werden.

Der Verdrängungskörper 34 weist im Gegensatz zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 eine im Längsschnitt etwa elliptische Form auf. Entspre­ chend ist auch die Pumpenkammer 12 im Längsschnitt elliptisch ausgebil­ det.

Die verwendeten Ventile am Einlaß und Auslaß der Pumpenkammer 12 müs­ sen nicht zwangsläufig nach Art von Rückschlagventilen ausgebildet sein und einen kugel- oder kegelförmigen Ventilkörper aufweisen. Grundsätzlich kommt die Verwendung vieler unterschiedlicher Ventiltypen, etwa auch der Einsatz von Schlauchquetschventilen oder verschiedener Schieber- oder Klappenkonstruktionen in Betracht, da der dehnbare Verdrängungskörper eine ausreichende Stellkraft zur Betätigung derartiger Ventile liefert.

In bekannter Weise ergibt sich ein gleichmäßiger Förderstrom durch den Einsatz von Tandem-Doppelpumpen mit wechselndem Förderhub.

Claims (10)

1. Förderpumpe, insbesondere zum Fördern von flüssigen und breiigen Me­ dien, wie etwa Fließestrich oder dergleichen, mit einer Pumpenkammer (12), die mit einem Einlaßkanal (14) zum Zuführen und einem Auslaßkanal (16) zur Abgabe des zu fördernden Mediums verbunden ist, mit wenigstens je einem Ein- und Auslaßventil (18, 26) in der Form eines Rückschlagventils mit einem entgegen der Förderrichtung an einem Ventilsitz (22, 30) dichtend ab­ stützbaren Ventilkörper (20, 28) im Ein- und Auslaßkanal (14, 16) und einem in der Pumpenkammer (12) angeordneten Verdrängungskörper (34), der als Hohlkörper ausgebildet ist und dessen Volumen durch Einleiten und Abzie­ hen eines Druckmediums zur wechselweisen Verkleinerung und Vergröße­ rung des Pumpenkammer-Volumens vergrößerbar und verkleinerbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (34) ein in sich ge­ schlossener, schwimmend in der Pumpenkammer (12) angeordneter Hohl­ körper aus einem elastischen, dehnbaren Material ist, daß Ein- und Auslaßka­ nal (14, 16) der Pumpenkammer (12) einander gegenüberliegend angeordnet sind und daß die Ventilkörper (20, 28) zur Steuerung des Ein- und Auslaßka­ nals (18, 26) mit dem Hohlkörper (34) auf gegenüberliegenden Seiten ver­ bunden sind.

2. Förderpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ wegung der Ventilkörper (20, 28) in Förderrichtung begrenzt ist durch je­ weils einen im Ein- und Auslaßkanal (14, 16) angeordneten Anschlag (24, 32).

3. Förderpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Verdrängungskörper (34) und den Ventilkör­ pern (20, 28) des Ein- und Auslaßventils (18, 26) jeweils ein im wesentlichen starres, stangenförmiges, beim Pumpvorgang bis in den Ein- und Auslaßkanal (14, 16) hineinragendes Verbindungselement (42, 44) vorgesehen ist.

4. Förderpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilkörper (20, 28) des Ein- und Auslaßventils (18, 26) je­ weils eine Ventilkugel oder ein Ventilkegel sind.

5. Förderpumpe gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpenkammer (12) und der Verdrängungskörper (34).

6. Förderpumpe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pum­ penkammer (12) und der Verdrängungskörper (34) die Form einer Kugel aufweisen.

7. Förderpumpe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pum­ penkammer (12) und der Verdrängungskörper (34) im Längsschnitt etwa el­ liptisch ausgebildet sind.

8. Förderpumpe gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckmedium Druckluft oder Hydraulikfluid ist.

9. Förderpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckmedium Wasser ist.

10. Förderpumpe gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdrängungskörper (34) aus Gummi besteht.