DE2103530A1 - Control valves for concrete and mortar pumps, in particular for pumping shotcrete - Google Patents
Control valves for concrete and mortar pumps, in particular for pumping shotcreteInfo
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Description
PatentanmeldungPatent application
Herrn Leo W« Englert, 3500 Kassel, Kölnische Strasse 113Mr. Leo W. Englert, 3500 Kassel, Kölnische Strasse 113
Steuerventile für Beton- und Mörtelpumpen insbesondere zur Förderung von SpritzbetonControl valves for concrete and mortar pumps, in particular for pumping shotcrete
Die Anwendung von Kugelνentilen, die sich im Betrieb von Mörtelpumpen bewährt haben, verursachte bei Betonpumpen erhebliche Schwierigkeiten, so daß man vorwiegend Flaoh- oder Drehschieber vorsehen musste, die jedoch infolge ihrer Bauart einen hohen technischen Aufwand erforderten und durch großen Verschleiß die Wirtschaftlichkeit des Pumpbetriebes beeinträchtigen. Mit der erfindungsgeeäßen Ausführung der Kugelventile ist jedoch die Möglichkeit ge-' geben, die Vorteile derselben auch bei Betonförderung auszunutzen. Besondere bei Spritzbeton mit Korngrößen bis 16 mm ist ihre Punktion gesichert. Jedooh ist bei entsprechender Relation zwischen Größtkorn und Kugeldurchmesser ihre Anwendung bei der .Förderung aller Betonarten möglich geworden.The use of ball valves, which are used in the operation of Mortar pumps have proven, caused considerable difficulties with concrete pumps, so that one predominantly flaoh or rotary valve had to be provided, which however, due to their design, required a high level of technical effort and the profitability of the pumping operation due to high wear affect. With the design according to the invention the ball valves, however, have the option of utilizing the advantages of the same when pumping concrete. Their puncture is secured, especially with shotcrete with grain sizes up to 16 mm. Jedooh is with appropriate Relation between the largest grain size and the ball diameter its application in the conveyance of all types of concrete has become possible.
In Figur 1 ist eine bisher überwiegend benutzte Bauart sol-'-eher Förderpumpe im Vertikalschnitt dargestellt. Im ZylinderIn Figure 1, a previously predominantly used design is sol -'- rather Feed pump shown in vertical section. In the cylinder
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bewegt β loh der Kolben 2, der im Saughub über das Saugventil 3 aus der Sauglöitung h das Fördergut ansaugt, so daß die Kammer 5 und der Zylinder 1 gefüllt werden und im Druckhub das Fördervoluraen über das Druckventil 6, Ausgleiohskammer 7 und Anschluß 8 in die Förderleitung gepresst wird. Die Kugeln 3 und 6 sind üblicherweise in Käfigen geführt und im Hub begrenzt. Obwohl die Kugeln infolge ihres Eigengewichts und des Rüokstosses des Fördergutes im Hubwechsel die Tendenz haben, auf ihren Sita zurückzufallen, würden sie ohn· Seitenführung meist einseitig auf ihren Sitz auftreffen, der dadurch schnell «erstört würde· Außerdem wäre die Förderung durch schleohten Ventilschiuss stark beeinträchtigt» Um ein leidliches Funktionieren der Kugelventile zu erzielen j war man gezwun gen, sie senkrecht anzuordnen und das Eigengewicht der Kugeln möglichst hoch zu wählen. Dabei musste man die Behinderung des Förderstromes durch die Käfige und die erhöhte Beanspruchung der Ventilsitze in Kauf nehmen· Letztere versuchte man durch Ummantelung eines Eisenkernes der Kugeln mit Gummi oder die Verwendung von Sitzen au· elastischem Material zu mindern.moves β loh the piston 2, which sucks in the conveyed material in the suction stroke via the suction valve 3 from the suction line h , so that the chamber 5 and the cylinder 1 are filled and in the pressure stroke the conveying volume via the pressure valve 6, Ausgleiohskammer 7 and port 8 into the Delivery line is pressed. The balls 3 and 6 are usually guided in cages and their stroke is limited. Although the balls have the tendency to fall back on their seat due to their own weight and the backstroke of the conveyed material in the stroke change, without lateral guidance they would usually hit their seat on one side, which would be quickly destroyed “In order to get the ball valves to function reasonably well, one was forced to arrange them vertically and to choose the weight of the balls as high as possible. The obstruction of the flow through the cages and the increased stress on the valve seats had to be accepted. Attempts were made to reduce the latter by encasing an iron core of the balls with rubber or by using seats made of elastic material.
Diese Mittel versagen jedooh bei der Förderung von Beton, da Gummi und ähnliche Materialien schnell zerstört wurden.However, these means fail in the promotion of concrete, as rubber and similar materials were quickly destroyed.
Die geschilderten Nachteile werden durch Kugeln gemäß der Erfindung vermieden. Sie besteht darin, daß die aus Stahl, Gußeisen oder einem anderen verschleißfesten WerkstoffThe disadvantages outlined are avoided by balls according to the invention. It consists in the fact that those made of steel Cast iron or another wear-resistant material
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gefertigten Kugeln mit einem vorzugsweise zentrischen Hohlraum versehen sind, durch den ihr Raumgewicht gleich oder angenähert gleich dem Raumgewicht des Fördergutes wird. Für Beton wäre das eine Wichte von etwa 2th, Durch diese Maßnahme schwimmt die Kugel im Fördergut} sie macht jede Strömbewegung desselben mit. Da in den Ventil— kammern eine vorwiegend laminare Strömung auftritt, die axial zu den VentHoffnungen verläuft, wird die Kugel bei ihrer Schließbewegung mit Sicherheit auf den Ventilsitz geführt, ohne daß es einer besonderen seitlichen Führung bedarf, wie sie zum Beispiel beim liegenden Ventil bisher nötig war. Das Fördergut kann jetmt unbehindert von irgendwelchen Führungskäfigen frei strömen. Lediglich eine Hubbegrenzung für die Kugel ist vorzusehen, wofür ein quer durch die Kammer gesteckter Bolzen genügt, der die Strömung nioht nennenswert stört.manufactured balls are provided with a preferably central cavity, through which their volume weight is equal to or approximately equal to the volume weight of the material to be conveyed. For concrete this would be a specific weight of about 2 t h. With this measure, the ball floats in the conveyed material} it follows every flow movement of the same. Since a predominantly laminar flow occurs in the valve chambers, which runs axially to the vent openings, the ball is guided with certainty onto the valve seat during its closing movement without the need for a special lateral guide, as was previously necessary for the valve lying down was. The conveyed material can now flow freely unhindered by any guide cages. Only a stroke limitation for the ball is to be provided, for which a bolt inserted transversely through the chamber is sufficient, which does not significantly disturb the flow.
Die nun wesentlich leichteren Kugeln verschleißen sich und ihre Ventilsitze nicht mehr so schnell, weshalb diese, im Gegensatz zu dem teilweise bisher verwendeten plastischen Material aus gehärtetem Stahl oder ähnlichem verschleißfesten harten Material ausgeführt werden, wodurch wiederum die Standzeit verlängert und die Schließung verbessert wird«The now much lighter balls wear out and their valve seats are no longer so fast, which is why these, in contrast to the plastic one that has been partially used up to now Material made of hardened steel or similar wear-resistant hard material, which in turn extends the service life and improves the closure will"
Bei Terwendung der "schwimmenden" Kugeln schließen alle Ventile gleich gut, ohne Rücksicht darauf, ob sie senkrecht, liegend, schräg oder auch in unterschiedlicherWhen the "floating" balls are used, all of them close Valves equally well, regardless of whether they are vertical, lying, oblique or in different ways
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Lag· angebracht sind.Lag · are appropriate.
Die bisher wegen der Schließung bevorzugte senkrechte Anordnung beider Ventile führte zu unerwünschten Bauhöhen solcher Pumpen oder zur Notwendigkeit der Ansaugung des Fördergutes von unten und zu einer sehr nachteiligen starken Umlenkung des Förderstromes bei engsten Radien· Der Einsatz der sogenannten Doppelkolben-Ausgleiohe-Pumpen wurde hierdurch auf verhältnismäßig plastische und "fette" Mörtelmischungen mit geringem Grobkorn-Anteil (kaum über 10 mm) begrenzt. Der unter solchen Bedingungen gemischte Spritzbeton wie· nur mäßige und gegenüber dem bekannten Trockenspritzverfahren (Torkretieren) geringer· Festigkeiten auf· Die dem Laien vielleicht geringfügig vorkommende Neuerung bewirkte in der Praxia des Betonspritzens, daß nunmehr •chter Spritzbeton bia 16 mm maximaler Korngröße mit der Norm entsprechendem Zementgehalt, Kornaufbau und Konsistenz (wie er nicht mehr von unten anzusaugen gewesen wäre) atügig gefördert und dadurch einwandfrei verspritzt werden konnte, so daß die Vorteil· des sogenannten Beton-Kaßspritzverfahrens nicht mehr mit einer Qualitätsminderung des gespritzten Betone erkauft werden müssen.The vertical one previously preferred because of the closure The arrangement of both valves led to undesirable heights of such pumps or to the need for suction of the conveyed material from below and a very disadvantageous one strong deflection of the delivery flow with the tightest radii · The use of the so-called double piston balancing pumps This resulted in relatively plastic and "fat" mortar mixtures with little Coarse grain content (hardly more than 10 mm) limited. The under such conditions mixed sprayed concrete as · only moderate and compared to the known dry spraying method (Gate locking) lower · strengths · the novelty, which may be insignificant for the layman, caused in the practice of spraying concrete that now • Real shotcrete with a maximum grain size of 16 mm with the Standard corresponding cement content, grain structure and consistency (as it would no longer have to be sucked in from below) atügig promoted and thus splattered perfectly could be, so that the advantage of the so-called concrete spraying process no longer have to be bought with a reduction in the quality of the sprayed concrete.
Die Doppelkolben-Ausgleichspumpen haben damit für die Förderung von Beton eine erhöhte Bedeutung erlangt. Ihre Arbeitsweise ist anhand der Figuren 2, 3 und h -näher beschrieben, die gleisfezeitig die Möglichkeit 911The double piston equalizing pumps have thus become more important for pumping concrete. Its mode of operation is described in more detail with reference to FIGS. 2, 3 and h, the option 911 on the track
•rkennen lassen, die durch di· "schwimmenden1· Kugeln ' erschlossen werden. In dem Arbeitszylinder 9 (Figur 2 Vertikalschnitt) befindet sich der Hauptkolben 10, der bei seinem Saughub den Beton aus dem ZuIaufkanal oder einem Vorratsbehälter 11 ansaugt, wobei die Schwerkraft die Saugwirkung unterstützt· Der Beton gelangt von 11 an der sich nach unten bewegenden Ventilkugel 12 vorbei in den Zylinderraum 13» Beim Oruokhub des• Allow rkennen, the floating by di · "1 · balls' are developed. In the working cylinder 9 (Figure 2 vertical section) is the main piston 10, of the concrete from the ZuIaufkanal or reservoir 11 draws in its intake stroke, wherein the gravity supports the suction effect · The concrete flows from 11 past the valve ball 12, which is moving downwards, into the cylinder chamber 13 »During the Oruokhub des
Kolben 10 passiert der Beton die Druckventilkugel 14 fPiston 10, the concrete passes the pressure valve ball 14 f
und gelangt über Kanal 15 in den Stauraum 16. Dieser .bildet den vorderen Teil des neben Zylinder 10 angeordneten Zylinders 10 a, in welchem der unter Federdruck stehende Ausgleichskolben 9 a. gleitet· Er weicht unter dem infolge der Verengung von 17 entstehenden Druok au·, so daß der Zylinder 10 a einen Teil des geförderten Betonvolumens aufnimmt, während der andere Teil direkt in die Förderleitung eintritt·and reaches the storage space 16 via channel 15 . Forms the front part of the cylinder 10 a arranged next to cylinder 10, in which the under spring pressure upright compensating piston 9 a. slides · He gives way below the pressure resulting from the narrowing of 17, so that the cylinder 10a is part of the conveyed Volume of concrete, while the other part enters the delivery line directly
Beim Saughub des Kolben 9 wird das in Zylinder 10 a ge- % During the suction stroke of piston 9, that in cylinder 10 a is %
speicherte Betonvolumen durch den nun vorgetriebenen Kolben 9 a ausgestossen. Hierdurch wird eine fast stossfreie Förderung erreicht, die für das Spritzen von Beton erforderlich ist·stored concrete volume ejected by the now advanced piston 9 a. This makes an almost seamless Achievement of the conveyance required for spraying concrete
Das Saugventil mit Kugel 12 ist in Figur 2 auf der Ventilachse "a" dargestellt, die vorzugsweise senkrecht steht, jedoch je nach Zweckmäßigkeit aus konstruktiven Gründen einen nach jeder Richtung beliebigen Winkel "b" gegen dieThe suction valve with ball 12 is shown in Figure 2 on the valve axis "a", which is preferably perpendicular, but depending on the expediency for structural reasons, an arbitrary angle "b" in any direction against the
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-Senkrechte einnehmen kann.- Can take upright.
Die Figur 3 zeigt als Wagerecht-Sclinitt die AusgJ.eich.spumpe mit den wagerecht gleichachsig liegenden Kugeln. 12 und 14 und dem ebenfalls gleichachsig angeordneten Kanal 15» während Figur k die in gleicher Ebene, aber schräg zu einander und zur Zylinderachse, angeordneten. Ventilachsen zeigt. Bei dieser Anordnung ergeben sich besonders kleine "schädliche11 Räume für die Kammer 13 und Kanal 15·FIG. 3 shows the horizontal alignment pump with the balls lying horizontally and on the same axis. 12 and 14 and the channel 15, which is also arranged coaxially, while FIG. K is arranged in the same plane, but at an angle to one another and to the cylinder axis. Shows valve axes. This arrangement results in particularly small "harmful 11 spaces" for the chamber 13 and channel 15.
Xn Figur 5 1st eine der Möglichkeiten dargestellt, die erfindungsgemäßen Ventilkugeln herzustellen· Um eine aus Stahlblech gepreßte Kernkugel 18 ist der Mantel 19 aus zum Beispiel Grauguss gegossen, wobei Kernstützen die zentrale Lage des Kernes sichern. Die Gießform kann dabei als Kühlkokille ausgebildet sein, so daß der Mantel eine gewünschte Oberflächenhärte erhält. Xn Figure 5 is shown one of the possibilities that Manufacture of valve balls according to the invention · Around a core ball 18 pressed from sheet steel is the jacket 19 Cast from gray cast iron, for example, with core supports securing the central position of the core. The mold can be designed as a chill mold so that the jacket has a desired surface hardness.
Mit der vorliegenden Erfindung ist besonders die wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeit der robusten Doppelkolben-Ausgleichepumpen zur Betonförderung allgemein und insbesondere zum Naßbeton-Spritzen erweitert worden, wobei letztere· für schalungsfreies Betonieren beziehungsweise nur einseitige Schalung von größter Bedeutung geworden ist.The present invention makes it particularly economical to use the robust double-piston equalizing pumps for concrete pumping in general and especially for wet concrete spraying has been expanded, with the latter · for formwork-free concreting or only one-sided formwork has become of paramount importance.
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