DE19735091A1 - Zweizylinder-Dickstoffpumpe - Google Patents
Zweizylinder-DickstoffpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Zweizylinder-Dickstoffpumpen bestehen aus zwei Einzelpumpen, die
schaltungstechnisch miteinander verknüpft und in ihrem Bewegungsablauf so
synchronisiert sind, daß beim Pumpen des einen Zylinders (Z1) der andere
Zylinder (Z2) einen Saughub ausführt. Üblicherweise sind dabei die
Hubgeschwindigkeiten der Kolben in den beiden Zylindern gleich, so daß die
zeitlichen Enden der Zylinderhübe (Saughub und Pumphub) zusammenfallen.
Am Ende jedes Hubes wird die Bewegungsrichtung der Zylinderkolben jeweils
umgesteuert, so daß ein ständiger Wechsel zwischen Pump- und Saughüben
erfolgt.
Der Saughub dient dazu, Dickstoff wie Beton aus einem Vorfüllbehälter zu dem
jeweils saugenden Zylinder zu fördern. In dem darauffolgenden Pumpstrom wird
das zuvor angesaugte Material aus dem nunmehr pumpenden Zylinder in die
Förderleitung gedrückt. Damit dieser Vorgang stets in richtiger Art und Weise
erfolgt, sind üblicherweise ein oder mehrere Steuerorgane oder Umschaltventile -
beispielsweise Rohrweichen oder Flachschieber - vorgesehen, welche sich
zwischen zwei Schaltendstellungen hin und herbewegen, um die jeweils richtige
Verbindung zwischen den Zylinderöffnungen, dem Förderleitungsanschluß und
dem Vorfüllbehälter herzustellen.
Rohrweichen als derzeit gebräuchlichste Steuerorgane werden i.allg. so
angeordnet, daß sie zwischen zwei Schalt-Endstellungen hin und her schwenkbar
sind, in welchen sie die jeweils notwendige Verbindung zwischen den
Zylinderöffnungen, dem Förderleitungsanschluß und dem Vorfüllbehälter
herstellen. Dabei ist die Rohrweiche mit ihrem einen Ende ständig mit der
Förderleitung verbunden, während das andere Ende jeweils die Zylinderöffnung
des gerade pumpenden Zylinders überdeckt. Die Zylinderöffnung des
Saugzylinders steht damit zum Vorfüllbehälter hin offen.
Da der Umsteuervorgang der Rohrweiche von einer Zylinderöffnung zur anderen
nicht beliebig schnell erfolgen kann, wird der Förderstrom in der Förderleitung
beim Hubwechsel unterbrochen. Daraus folgt zwangsläufig eine Diskontinuität
des Förderstromes mit problematischen Folgen wie Beschleunigungsschlägen,
Stößen, hohe mechanische Belastungen der Bauteile, Schwingungen eines ggf.
angeschlossenen Verteilermastes, vermehrter Verschleiß usw.
Weitere negative Effekte können die Förderstromunterbrechungen weiter
verlängern. Beispielsweise tritt oftmals der Effekt auf, daß der angesaugte
Dickstoff wegen eines Luft- oder Gasgehaltes kompressibel ist. Mit Beginn des
Pumphubes muß der Dickstoff dann zunächst auf den in der Förderleitung
herrschenden Betriebsdruck vorkomprimiert werden, bevor der Förderstrom
einsetzt. Je nach Art des Betons und in Abhängigkeit von den sonstigen
Betriebsbedingungen kann aber auch die Notwendigkeit für eine Vorkompression
vernachlässigbar klein sein.
Besonders problematisch ist allerdings eine andere Art der
Förderstromunterbrechung. Diese wird dadurch verursacht, daß die Rohrweichen
der vorstehend beschriebenen Art und Anordnung bei ihrer Schaltbewegung in
der Mittelstellung die Förderzylinderöffnungen nicht gleichzeitig ganz
überdecken (dieser Effekt wird als negative Überdeckung bezeichnet). Dabei kann
der in der Förderleitung unter Druck stehende und gespannte Dickstoff in den
mit noch nicht komprimiertem Dickstoff gefüllten Zylinder oder an dessen
Öffnung vorbei in den Vorfüllbehälter zurückströmen (dieser Effekt wird als
"Kurzschluß" bezeichnet).
Insgesamt führen die vorstehend beschriebenen Effekte zu einer erheblichen
zeitlichen Unterbrechung des Förderstromes in der Förderleitung und durch die
Rückströmung aus der Förderleitung ggf. auch zu einer erheblichen
Verminderung der Förderleistung. Man kann die nachteiligen Effekte durch eine
Beschleunigung der Schaltbewegung zwar verringern, aber nicht vollständig
ausschalten.
Es besteht daher der Wunsch, die Unterbrechungen des Förderstromes zu
vermeiden und den Beton kontinuierlich zu fördern. Aus dem Stand der Technik
sind hierzu bereits mehrere Lösungsansätze bekannt, die aber entweder nur
unzureichend funktionstüchtig sind oder einen nicht mehr vertretbaren
konstruktiven Aufwand bedeuten, der die Pumpen zu teuer und unwirtschaftlich
macht.
Nach einer Idee werden die Kolbengeschwindigkeiten in den Förderzylindern
unterschiedlich bemessen, z. B. wird die Sauggeschwindigkeit um so viel größer
als die Pumpgeschwindigkeit gewählt, daß der Saughub so früh beendet ist, daß
in der verbleibenden Zeit bis zum Ende des Pumphubes bereits das
Verschwenken der Rohrweiche bis zur Mittelstellung zwischen den beiden
Zylindern einsetzen kann. Dabei werden mehrere Phasen durchlaufen, in deren
erster die Zylinderöffnung des Zylinders, der zuvor gesaugt hat, mittels eines
Absperrelementes verschlossen wird, so daß der unter Druck stehende Beton in
keiner Phase in den Vorfüllbehälter zurückströmen kann. Durch das
Verschließen der Zylinderöffnung wird zudem eine Vorkompression des im
Zylinder befindlichen Dickstoffes auf den in der Förderleitung herrschenden
Betriebsdruck möglich. In einer weiteren Schwenk-Phase wird die Öffnung des
zuvor saugenden Zylinders, noch während des immer noch laufenden Pumphubes
des anderen Zylinders, ebenfalls mit der Förderleitung verbunden. In dieser
Position (Pumpbereitschaftsstellung) verbleibt der mit dem vorkomprimierten
Dickstoff gefüllte Zylinder bis zum Ende des Pumphubes und startet dann ohne
Zeitverzögerung und ohne Druckabfall in der Förderleitung seinerseits den
Pumphub, während die Öffnung des zuvor pumpenden Zylinders zunächst in
einer dritten Phase mittels eines weiteren Absperrelementes verschlossen wird
(zur Vermeidung eines Kurzschlusses). In einer vierten und letzten Phase wird
die Öffnung dieses Zylinders zum Vorfüllbehälter freigegeben und der Zylinder
bzw. der Kolben dieses Zylinders beginnt seinen Saughub, und zwar wiederum
mit höherer Geschwindigkeit als der des laufenden Pumphubes. An das Ende des
Saughubes schließt sich bei wiederum noch laufendem Pumphub in umgekehrter
Richtung ein erneuter Umschaltvorgang der Rohrweiche an.
Nach einer weiteren, in der DE PS 29 09 964 beschriebenen, Lösung der
Anmelderin wird jedem Förderzylinder für die Steuerung des Saug- und
Pumpstromes bei Vermeidung des Zurückströmens und unter Ermöglichung der
Vorkompression jeweils eine eigene Rohrweiche zugeordnet. Dabei verhindert
eine als Absperrelement seitlich an die Eintrittsöffnung der Rohrweiche
angeformte Absperrplatte das Rückströmen und ermöglicht den
Vorkompressionshub: Die Austrittsenden der Rohrweichen münden in ein
Hosenrohr ein, dessen Austritt mit der Förderleitung in Verbindung steht. Diese
Pumpe ist besonders in Hinsicht auf ihre Baubreite, den Konstruktionsaufwand
(zwei Rohrweichen, d. h. doppelter Materialaufwand) und den Energieverbrauch
(doppelter Energieaufwand für die zwei Schwenkantriebe der Rohrweichen)
verbesserungswürdig.
In der gattungsgemäßen US 3,663,129 wird vorgeschlagen, die Steuerung des
Dickstoffstromes einer kontinuierlich fördernden Zweizylinder-Dickstoffpumpe
mit nur einer einzigen Rohrweiche zu realisieren. Im Gegensatz zur DE PS 29 09
964 weist die Pumpe der US 3,663,129 zwar nur eine einzige vom Druckstrom
durchflossene Rohrweiche auf, problematisch ist allerdings deren
überdimensional große Eintrittsöffnung. Sie erstreckt sich langlochförmig über
den Bogen des Schwenkradius und muß eine Länge aufweisen, die mindestens
dem dreifachen Durchmesser der Förderzylinderöffnungen entspricht, da in einer
Zwischenphase (Pumpbereitschaftsstellung des Zylinders, der zuvor gesaugt hat)
beide Zylinder mit der Förderleitung verbunden sein müssen.
Die bei den üblichen hohen Betriebsdrücken auftretenden hohen Kräfte können
diese Rohrweiche und der die Rohrweiche aufnehmende Vorfüllbehälter gar nicht
oder nur bei äußerst dicker Wandstärke aufnehmen. Dies wird dadurch
verschlimmert, daß sich auch durch die erforderlichen, kurzen Schwenkzeiten
über die langen Schaltwege sehr hohe Massenkräfte und Momente ergeben. Auch
statisch betrachtet ist das durch die große Wandstärke bedingte Mehrgewicht der
meist mobilen Pumpen ebenso wie die hohen Kosten nicht akzeptabel.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine kontinuierlich fördernde Zweizylinder-
Dickstoffpumpe mit geringem konstruktivem Aufwand zu schaffen.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1.
Den aus dem Stand der Technik bekannten kontinuierlich fördernden
Dickstoffpumpen ist gemeinsam, daß ihre Entwicklung seit langem dabei stehen
geblieben ist, die Rohrweiche in üblicher Weise im Bodenbereich des
Vorfüllbehälters anzuordnen und der Rohrweiche die Funktion zuzuordnen, den
Pump-(Druck-)strom von den Zylindern zur Förderleitung zu leiten. Hier geht die
Erfindung überraschend einen anderen Weg, denn sie ordnet die Rohrweiche
zwischen der Saugseite der Förderzylinder und der Saugleitung an und trennt
den Vorfüllbehälter funktional vom Rohrweichengehäuse. Die Erfindung
realisiert damit auf einfache Weise eine einfache und kompakte Rohrweiche zur
Steuerung eines kontinuierlichen Dickstofflusses. So benötigt die
erfindungsgemäße Rohrweiche an ihrem die Zylinderöffnungen bestreichenden
Ende lediglich eine kreisrunde Öffnung mit dem Durchmesser der Saugleitung.
Die Erfindung schafft ferner eine besonders kompakte Anordnung, bei welcher
die Rohrweiche in einem sehr kleinen separaten Gehäuse angeordnet ist, das eine
sozusagen "minimale" Geometrie aufweist, bei der die Seitenlängen des Gehäuses
nur unwesentlich länger sind als der Durchmesser der Leitungs- und
Zylinderöffnungen. Das Gehäuse steht ständig unter Förderdruck, wobei der
Hohlraum zwischen der Außenkontur der Rohrweiche und der Innenkontur des
Gehäuses auf einfache Weise als Druckleitung fungiert und den jeweils
pumpenden Zylinder mit der Förderleitung verbindet.
Im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik (US 3,663,129) wird
dabei die Rohrweiche nicht pump- sondern saugseitig angeordnet. Damit
entstehen gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik nicht mehr die
Probleme einer überdimensionalen Auslegung des Rohrweichenausganges infolge
der hohen Drücke in der Förderleitung.
Aus der DE AS 16 53 614 ist es zwar bekannt, eine den Dickstoff steuernde
Rohrweiche in einem separaten Gehäuse anzuordnen, wobei die Rohrweiche den
Dickstoffluß (Saugstrom) vom Vorfüllbehälter zu den Zylindern leitet. Allerdings
ist die in dieser Schrift gezeigte Pumpe nicht dazu geeignet, kontinuierlich
Dickstoff zu fördern. Um dies besser zu verstehen, sei zunächst die
schweizerische Patentanmeldung CH 8986/61 oder die US 3 146 721 erwähnt,
welche den Stand der Technik darstellen, den die DE AS 16 53 614 verbessern
will. Die CH 8986/61 beschreibt eine hydraulische Kolbenpumpe zur Förderung
dickflüssiger, breiiger oder plastischer Massen. Die Kolbenpumpe umfaßt einen
zylindrischen Ventilschieber mit zwei bogenförmigen Kanälen, welche durch
Verdrehen den Materialeinlaß und den Materialauslaß jeweils abwechselnd mit
einem der Förderzylinder verbinden. Dabei kommt der Materialfluß zwangsläufig
momentan zum Stillstand, wenn sich der Ventilschieber in einer
Zwischenstellung befindet.
Diesen Stand der Technik will die DE AS 1653 614 dadurch verbessern, daß sie
ein Drehschieberventil für eine Schlammpumpe schafft, bei dem es nicht jeweils
vorübergehend zu einer Unterbrechung des Materialstromes kommt. Dies
erreicht die Lösung der DE AS 1 653 614 durch ein becherartiges Ventilgehäuse
mit drei Öffnungen in der Seitenwandung und durch einen becherartigen
Ventilkörper, dessen Bodenteil sich in der Nähe des Bodenteiles des
Ventilgehäuses befindet und zwei Flügel hat. Der becherartige Ventilkörper
verbindet jeweils einen Vorfüllbehälter mit einem der Zylinder. Es handelt sich
also bei dem becherartigen Ventilkörper im weitesten Sinne um eine saugseitig
angeordnete "Rohrweiche". Verhindert wird mit dieser Weiche aber lediglich, daß
das Material unter Druckwirkung bei Störungen des Synchronismus zwischen
Ventilschieber und Förderzylinder (damals offenbar noch ein
steuerungstechnisches Problem) momentan stillsteht, denn der Materialauslaß
bleibt ständig geöffnet. Ein kontinuierliches Pumpen ist dagegen nicht möglich
und wird auch an keiner Stelle der Schrift angesprochen. Beispielsweise wird in
Kenntnis der vorliegenden Erfindung deutlich, daß der Saugseite des Ventiles der
DE 16 53 614 ein Absperrelement zur Verhinderung des Rückströmens fehlt.
Die vorliegende Erfindung versieht die gattungsgemäße Dickstoffpumpe dagegen
mit einem Umschaltventil, dessen Rohrweiche saugseitig angeschlossen und mit
dem dennoch ein kontinuierliches Pumpen realisierbar ist. Unter anderem liegt
dies an dem zusätzlichen Absperrelement zum Verschluß der Saugleitung
und/oder der ersten und/oder zweiten Öffnungen des Rohrweichengehäuses, mit
dem zuverlässig verhindert werden kann, daß Dickstoff in die Saugleitung oder
sogar in den Vorfüllbehälter zurückfließen kann. Diese Maßnahme ist aus der
DE 16 53 614 eben nicht bekannt.
Ein weiteres Problem des DE 16 53 614 ist darin zu sehen, daß das dargestellte
Ventil schwer und extrem materialaufwendig ist. Auch aus diesem Grund wurde
der Gedanke der DE 16 53 614, d. h. der Gedanke einer saugseitigen Rohrweiche,
nie zur Realisierung einer kontinuierlich fördernden Pumpe aufgegriffen.
Durch die Kombination der Merkmale des Anspruches 1 wird dagegen ein sehr
kompaktes Umschaltventil realisierbar, dessen geometrische Abmessungen in
erstaunlicher Weise minimierbar sind. Dies liegt unter anderem daran, daß an
den Absperrelementen des Umschaltventiles keine zu großen Druckdifferenzen
auftreten, welche diese Komponenten übermäßig belasten werden. Während des
Umschaltens treten in idealer Weise an den Absperrelementen sogar überhaupt
keine Druckdifferenzen auf.
Zu Steuerung der Pumpe bzw. ihres Ventiles wird bevorzugt das eingangs
genannte Verfahren eingesetzt, d. h., die Kolbengeschwindigkeiten in den
Förderzylindern werden unterschiedlich bemessen und die Sauggeschwindigkeit
wird um so viel größer als die Pumpgeschwindigkeit gewählt, daß der Saughub so
früh beendet ist, daß in der verbleibenden Zeit bis zum Ende des Pumphubes
bereits das Verschwenken der Rohrweiche einsetzen kann. Dabei werden
wiederum mehrere Phasen durchlaufen. Zur' näheren Erläuterung wird auf die
Figurenbeschreibung verwiesen.
Vorteilhafte Varianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug
auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a und b verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung mit L-förmiger Rohrweiche;
Fig. 2a bis d verschiedene Phasen des Schaltzyklus des Umschaltventiles aus
Fig. 1;
Fig. 3a und b verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung mit L-förmiger Rohrweiche;
Fig. 4a bis d die vier verschiedenen Phasen des Schaltzyklus des
Umschaltventiles aus Fig. 3;
Fig. 5a bis c verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines dritten
Ausführungsbeispiels der Erfindung mit S-förmiger Rohrweiche;
Fig. 6a bis d die vier verschiedenen Phasen des Schaltzyklus des
Umschaltventiles aus Fig. 5;
Fig. 7a bis c verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines vierten
Ausführungsbeispiels der Erfindung mit S-förmiger Rohrweiche;
Fig. 8a und b zwei Phasen des Schaltzyklus des Umschaltventiles aus Fig. 7.
Zunächst sei der konstruktive Aufbau der vier verschiedenen
Ausführungsbeispiele nach Fig. 1, 3, 5 und 7 beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe zur
kontinuierlichen Förderung eines Dickstoffes, insbesondere zur kontinuierlichen
Förderung von Beton (gepunktet dargestellt), welche zwei (hier nur ansatzweise
dargestellte) Förderzylinder 1, 2 zur Förderung von Beton aus einer Saugleitung
3 in eine Förderleitung 4 aufweist.
Zwischen die Förderzylinder 1, 2, die Saugleitung 3 und die Förderleitung 4 ist
ein Umschaltventil 5 mit einer Rohrweiche 6 geschaltet. Das Umschaltventil 5
weist ein separates - d. h. ein eigenes, vom Vorfüllbehälter 7 baulich getrenntes -
Rohrweichengehäuse 8 mit wenigstens vier Öffnungen a, b, c, d auf, wobei die
erste und die zweite Öffnung a bzw. b an den ersten bzw. den zweiten
Förderzylinder 1, 2, die dritte Öffnung c an die Saugleitung 3 und die vierte
Öffnung d an die Förderleitung 4 angeschlossen ist. Das Rohrweichengehäuse 8
weist ferner ein gestuftes Bodenteil 81 auf, in welchem die dritte Öffnung c
ausgespart ist und in welche die Saugleitung 3 mündet, einen daran
anschließenden, zylindrischen Grundkörper 82, in dessen Umfangswandung die
Öffnungen a und b ausgespart sind, und einen konischen Deckelabschnitt 83, in
dem die Öffnung d ausgespart wird und an welche die Förderleitung 4
angeschlossen ist.
Die Eintrittsöffnung RE (in der durch den Pfeil S angedeuteten
Strömungsrichtung des Betons) der L-förmigen Rohrweiche 6 mündet in dritte
Öffnung c des Rohrweichengehäuses 8 und ist fest mit der Saugleitung 3
verbunden. Die Austrittsöffnung RA der Rohrweiche 6 ist dagegen zwischen den
ersten und zweiten Öffnungen a, b zum Anschluß der Förderzylinder I, 2 (oder
diesen vorgeschalteten Rohrstücken) verschwenkbar. Zum Zweck des
Verschwenkens ist eine Antriebswelle 9 vorgesehen, an welche eine (nicht
dargestellte) Antriebseinheit angeschlossen werden kann. Zwischen der
Rohrweichen-Außenwandung x und der Gehäuse-Innenwandung y ist ein
Hohlraum H ausgebildet, welcher als Druckleitung zwischen dem jeweils
pumpenden Förderzylinder 1, 2 und der Förderleitung 4 dient und der während
des Pumpens ständig unter Förderdruck steht.
Ein Bogenstück 11 mit zwei bogenförmigen Fortsätzen 12, 13 beidseits der
Rohrweichen-Austrittsöffnung RA ist derart an die Rohrweiche 6 angeformt, daß
sich ein Absperrelement 10 bildet, welches beim Verdrehen der Rohrweiche 6 an
der Innenwandung des zylindrischen Abschnittes 82 anliegt und auch die
Austrittsöffnungen a oder b zum Anschluß der Zylinder 1, 2 freigeben oder
verschließen kann.
Von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 unterscheidet sich das der Fig. 3 im
wesentlichen dadurch, daß anstelle des Bogenstückes 11 als Absperrelement ein
Absperrschieber 14 in der Saugleitung 3 angeordnet ist. Der Schieber 14 stellt
eine weitere konstruktive und bauliche Vereinfachung der Erfindung dar, denn es
entfällt die Notwendigkeit zur Ausformung des Bogenstückes 11. Auch die
Abdichtung des Schiebers 14 gestaltet sich als unkomplizierter als die Abdichtung
des Bogenstückes 11.
Es ist zudem lediglich notwendig, den Schieber 14 separat betätigen zu können
und Steuersignale zu generieren, welche entsprechend zu den einzelnen Phasen
des Pumpens den Schieber 14 schließen und öffnen. Dies stellt aber bei der
Präzision moderner Steuerungen kein weiteres Problem dar. Da der Schieber 14
nur in seinen Schaltendstellungen Druckdifferenzen ausgesetzt ist, gestaltet sich
auch das Schalten des Schiebers 14 ohne Druckdifferenz als problemlos.
Durch den Einsatz des Schiebers 14 ergibt sich ein weiterer konstruktiver Vorteil.
Dieser folgt daraus, daß die Rohrweiche 6 mit einem flachen Deckel 84 anstelle
des konischen Deckels 83 aus Fig. 1 versehen werden kann, denn auch mit dem
flachen Deckel 84, in welchem die Öffnung d zum Anschluß der Förderleitung 4
ausgespart ist, verbleibt nunmehr genug Durchflußraum für den Beton im
Hohlraum H. Diesen Raum beansprucht bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1
zum Teil das Bogenstück 11. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 stellt somit für
eine Vielzahl von Betonarten die vielleicht optimale Realisierung der Erfindung
dar, denn das Rohrweichengehäuse 8 und die Rohrweiche 6 werden auf eine wohl
minimale Größe (im Bereich der Rohrdurchmesser) und wenige unkompliziert
herstellbare Bauteile beschränkt.
Fig. 5 zeigt ein zu Fig. 1 analoges Ausführungsbeispiel, bei dem allerdings
anstelle einer L-förmigen Rohrweiche 6 eine S-förmige Rohrweiche 6' verwendet
wird. Diese Rohrweiche 6' wird bei verschiedenen Betonarten bevorzugt, da in ihr
andere Strömungsverhältnisse herrschen als in der stärker gekrümmten
L-förmigen Rohrweiche 6. Entsprechend zur S-Form der Rohrweiche 6' ist hier das
Rohrweichengehäuse geformt: es paßt sich quasi der S-Form in seiner
Außenkontur an und verjüngt sich von einem ebenen Deckelabschnitt 801 aus im
Bereich eines quasi "konischen" Gehäuseabschnittes 802. Im Deckelabschnitt 801
sind die Öffnungen a, b ausgespart und im Gehäuseabschnitt 802 sind die
Öffnung c und d für die Förderleitung vorgesehen. An seinem dem
Deckelabschnitt 801 gegenüberliegenden Ende verjüngt sich der Abschnitt 802 bis
auf den Außendurchmesser der Rohrweiche bzw. den Durchmesser der Öffnung d
zum Anschluß der Saugleitung 3. Der Deckelabschnitt 801 wird von mehreren
(z. B. 10 oder mehr) Rippen 15 stabilisiert, welche zwischen dem Deckelabschnitt
801 und der Antriebswelle 9 ausgebildet sind.
Ähnlich wie in Fig. 1 dient als Absperrelement in Fig. 5 wiederum ein
"Bogenstück" 11' (siehe hierzu auch Fig. 6), welches hier als ebener
Scheibenbogen ausgebildet ist und wiederum beidseits der
Rohrweichenausrittsöffnung RA Fortsätze 12' und 13' aufweist. Die
Antriebswelle 9 dreht wiederum die Rohrweiche 6 und das daran angeformte
Bogenstück 11'.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 entspricht in seinem Aufbau weitgehend dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 5, denn es wird wiederum eine S-förmige
Rohrweiche eingesetzt. Ähnlich zur Fig. 3 wird aber anstelle eines
Bogenelementes 11' als Absperrelement erneut der Absperrschieber 14 in der
Saugleitung 3 angeordnet. Es ergeben sich wiederum die Vorteile der Ersparnis
eines aufwendigeren Absperrelementes in Bogenform und der leichteren
Abdichtbarkeit.
Nachfolgend soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Pumpe anhand der Fig.
2, 4, 6 und 8 erläutert werden. Es sei zunächst auf Fig. 2 und 6 verwiesen, welche
(wie andererseits Fig. 4 und 8) bzgl. des Ablaufes ihrer Schaltzyklen jeweils
zueinander analog sind.
Die Arbeitsweise der Betonpumpe bzw. des Umschaltventiles übernimmt die Idee
unterschiedlicher Kolbengeschwindigkeiten des saugenden und des pumpenden
Förderzylinders 1, 2. Dabei wird die Sauggeschwindigkeit wiederum um so viel
größer als die Pumpgeschwindigkeit gewählt, daß der Saughub so früh beendet
ist, daß in der verbleibenden Zeit bis zum Ende des Pumphubes bereits das
Verschwenken der Rohrweiche 6 einsetzen kann.
Die vier wesentlichen Phasen bzw. Schritte des Schaltens sind besonders gut in
Fig. 6 zu erkennen. In der ersten Phase (Fig. 6a) ist die Zylinderöffnung des
Förderzylinders 2 (der zuvor einen Saughub durchgeführt hatte), bereits von
einem Fortsatz 12' des Bogenstückes 11' verdeckt, die Rohrweichen-
Austrittsöffnung RA wird vom Deckelabschnitt 801 verschlossen. Auf diese Weise
wird verhindert, daß der Beton aus dem Zylinder 2 in die Saugleitung 3 bzw. den
Vorfüllbehälter 7 zurückströmen kann. Durch das Verschließen der
Zylinderöffnung b wird zudem eine Vorkompression des im Zylinder 2
befindlichen Dickstoffes auf den in der Förderleitung 4 herrschenden
Betriebsdruck möglich. Währenddessen pumpt' der andere Zylinder noch Dickstoff
durch das Rohrweichengehäuse 8 in die Förderleitung 4.
Danach dreht sich die Rohrweiche in eine Stellung (Fig. 6b), in welcher beide
Förderzylinder 1 und 2 mit dem Inneren des Rohrweichengehäuse verbunden
sind. Der Pumphub des Zylinder 1 läuft noch, während der Zylinder 2 mit seinem
vorkomprimierten Inhalt ruht und dadurch, daß seine Öffnung zum Hohlraum H
freigegeben ist, eine Pumpbereitschaftsstellung eingenommen hat; die
Saugleitung 3 bleibt abgesperrt, denn die Rohrweiche liegt mit ihrer zylindrischen
Austrittsöffnung RA am Deckel 801 an.
In einem dritten Schritt startet der Förderzylinder 2 aus seiner
Pumpbereitschaftsstellung ohne Zeitverzögerung und ohne Druckabfall in der
Förderleitung 4 seinerseits den Pumphub, während die Öffnung a des zuvor
pumpenden Zylinders 1 in der dritten Phase mittels des Fortsatzes 13' des
Absperrelementes 11' verschlossen wird (Fig. 6c). Auch die Rohrweichen-
Austrittsöffnung ist noch verschlossen.
In einer vierten und letzten Phase wird die Öffnung des Zylinders 1 zur
Saugleitung 3 bzw. zum Vorfüllbehälter 7 freigegeben und der Kolben des
Förderzylinders 1 beginnt seinen Saughub, und zwar wiederum mit höherer
Geschwindigkeit als der des laufenden Pumphubes (siehe Fig. 6d). An das Ende
des Saughubes schließt sich bei wiederum noch laufendem Pumphub in
umgekehrter Richtung ein erneuter Umschaltvorgang der Rohrweiche 6 in die zu
Fig. 6a analoge Stellung in Bezug auf den Förderzylinder 1 an.
Beim Betrieb der Ausführungsvarianten mit den Absperrschiebern 14 anstelle der
Bogenstücke 11 und 11' ergibt sich lediglich der Unterschied, daß der
Absperrschieber 14 mit Schritt eins schließt (Fig. 4a, erste Phase), während der
Schritt zwei und drei verschlossen bleibt (Fig. 4b und 4c, zweite und dritte Phase)
und mit dem letzten und vierten Schritt während der Saugphase wieder öffnet
(Fig. 4d, vierte Phase).
Claims (15)
1. Zweizylinder-Dickstoffpumpe zur kontinuierlichen Förderung insbesondere
von Beton, bei der zwei Förderzylinder (1, 2) den Dickstoff durch eine Saug
leitung (3) in eine Förderleitung (4) fördern und ein Umschaltventil (5) mit
einer schwenkbaren Rohrweiche (6, 6') zum Umschalten zwischen dem er
sten und dem zweiten Förderzylinder (1, 2) vorgesehen ist, wobei
- a) das Umschaltventil (5) ein Rohrweichengehäuse (8, 8') mit wenigstens vier Öffnungen (a-d) aufweist, wobei die erste bzw. die zweit Öffnung (a, b) an den ersten bzw. den zweiten Förderzylinder (1, 2) die dritte Öffnung (c) an die Saugleitung (3) und die vierte Öffnung (d) an die Förderleitung (4) anschließbar ist,
- b) die in dem Rohrweichengehäuse (8, 8') angeordnete Rohrweiche (6, 6') eine Eintrittsöffnung (RE) aufweist, welche in die dritte Öffnung (c) des Rohrweichengehäuses (8, 8') mündet und fest mit der Saugleitung (3) ver bunden wird und eine Austrittsöffnung (HA), welche zwischen den ersten und zweiten Öffnungen (a, b) zum Anschluß der Förderzylinder (1, 2) ver schwenkbar ist,
- c) zwischen der Rohrweichenaußenwandung (x) und der Rohrweichenin nenwandung (y) ein Hohlraum (H) ausgebildet ist, welcher die Drucklei tung zwischen dem jeweils pumpenden Förderzylinder (1 oder 2) und der Förderleitung (4) bildet und ständig unter Förderdruck steht, dadurch ge kennzeichnet, daß
- d) wenigstens ein Absperrelement (10) zum Verschluß der Saugleitung (3) und/oder der zweiten Öffnung (a, b) des Rohrweichengehäuses (8, 8') vorge sehen und so geformt ist, daß kein Dickstoff in die Saugleitung (3) bzw. den Vorfüllbehälter (7) zurückströmen kann und durch das Verschließen der Förderzylinderöffnung (1 oder 2) eine Vorkompession des im Förderzylin der (1 oder 2) befindlichen Dickstoffes auf den in der Förderleitung (4) herrschenden Betriebsdruck ermöglicht ist, während der an der Förderzy linder (1 oder 2) Dickstoff durch das Rohrweichengehäuse (8) in die Förder leitung (4) pumpt,
- e) wobei in einer folgenden Zwischenphase (Fig. 6b) bei de Förderzylinder (1, 2) mit dem Inneren des Rohrweichengehäuses (8, 8') verbunden sind, in der der Pumphub des Förderzylinders (1) noch läuft, während der andere Förderzylinder (2) mit seinem vorkomprimierten Inhalt ruht, jedoch eine Pumpenbereitschaftsstellung einnimmt und die Saugleitung (3) abgesperrt bleibt,
- f) worauf der Förderzylinder (2) aus seiner Pumpbereitschaftsstellung ohne Zeitverzögerung und ohne Druckabfall in der Förderleitung (4) seinen Pumphub startet.
2. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrweiche (6) als L-Rohr ausgebildet ist.
3. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrweichengehäuse (8) einen im wesentlichen zylindrischen
Abschnitt (82) aufweist, welcher von einem ebenen oder konischen Deckel
(83, 84) verschlossen ist.
4. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite Öffnung (a, b) in der Wandung des
zylindrischen Abschnittes (82) ausgespart sind, und daß die dritte und die
vierte Öffnung (c, d) in den gegenüberliegenden Deckellabschnitten (81
sowie 83 oder 84) ausgespart sind.
5. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrweiche (6') als S-Rohr ausgebildet ist.
6. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse einen im wesentlichen der S-Form der Rohrweiche
angepaßten, nahezu konisch ausgebildeten, Gehäuseabschnitt (802)
aufweist, welcher von einem ebenen Deckelabschnitt (801) verschlossen ist.
7. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sich sich der Gehäuseabschnitt (802) an seinem dem Deckelabschnitt
(801) gegenüberliegenden Ende bis 'auf den Außendurchmesser der
Rohrweiche (6') bzw. den Durchmesser der Öffnung (d) zum Anschluß der
Saugleitung (3) verjüngt.
8. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Deckelabschnitt (801) von mehreren Rippen 15
stabilisiert wird, welche zwischen Deckelabschnitt (801) und Antriebswelle 9
ausgebildet sind.
9. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Öffnung (a, b) im
Deckelabschnitt (801) ausgespart sind und daß die dritte und die vierte
Öffnung (c, d) im Gehäuseabschnitt (802) ausgespart sind.
10. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Absperrelemente (10) als
Bogenstück (11) ausgebildet ist, welches beidseits der zylindrischen
Austrittsöffnung (HA) der Rohrweiche (6, 6') bogenförmige Fortsätze (12,
13) aufweist, welche derart ausgebildet sind, daß sie die ersten und/oder
zweiten Öffnungen (a, b) verschließen können.
11. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bogenstück (11) an die Rohrweichenaußenwandung (x) angeformt
ist, so daß es durch Drehungen der Rohrweiche mitgedreht wird.
12. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bogenstück (11) mit einer scheibenartigen oder
einer zylindrischen Fläche an der Rohrweichengehäuse-Innenwandung (y)
anliegt.
13. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Absperrelemente (10) zur
Absperrung der Saugleitung (3) ausgebildet ist.
14. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Absperrelement ein Absperrschieber (14) ist.
15. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrweichengehäuse (8, 8') räumlich
getrennt von einem Vorfüllbehälter (7) ausgebildet ist.
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