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Beton-Rohrweiche
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Die Erfindung bezieht sich auf Betonpumpen, welche nach dem Rohrweichen-System
arbeiten. Hier wird ein drehbar oder schwenkbar gelagerter Teil der Druckleitung
der Betonpumpe vor den Zylinderöffnungen hin- und hergeschwenkt im Takt der Kolbenhübe.
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Das Schwenkrohr wird in der Regel im Vorfülltrichter der Betonpumpe
oder in einem groß gehaltenen Sauggehäuse hin- und hergeschwenkt. Die Lagerung des
Schwenkrohrs kann ausserhalb oder innerhalb des Vorfüllbehälters sein. Um zu verhindern,
daß die Rohrweiche während des Arbeitshubs des Förderkolbens von der Zylinderöffnung
durch den Förderdruck weggedrückt bzw. abgehoben wird, sind entsprechende Gegenhalte
oder Spannvorrichtungen bzw. Lagerungen vorgesehen.
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In der Vergangenheit ist eine Vielzahl solcher Betonpumpen bekannt
geworden. Dabei ist die Rohrweiche entweder S-förmig gestaltet und ihr Schwenklager
auf der den Zylinderöffnungen gegenüberliegenden Seite des Vorfüllbehälters gelagert
- so beschrieben z.B. in DP 1 285 319- andererseits ist auch eine Pumpe bekannt,
bei welcher das Druckrohr C-förmig ausgeführt ist. Dabei verläuft das Druckrohr
beispielsweise oberhalb der zylinderseitigen Trichterwand in Richtung der Antriebszylinder
nach hinten und ist auch dort gelagert - so beschrieben in DAS 2 162 406. DiesX
konhgw,ec,hneeht an Ihrem Ende, welches
vor den Zylinderöffnungen
hin- und herschwenkt, einen austauschbaren Verschleißring. Damit das Rohr durch
den Förderdruck von den Zylinderöffnungen nicht weggedrückt wird, ist an seinem
anderen, unteren Ende eine Abstützvorrichtung bzw.
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Abstützschiene angebracht, auf welcher das Rohr bei seinen Schwenkbewegungen
hin- und hergleitet. Durch Veränderung des Abstandes zwischen dieser Gleitschiene
oder dem dahinter befindlichen Querjoch und den Zylinderöffnungen kann hier der
Verschleiß ausgeglichen und eine hinreichende Dichtwirkung erzielt werden.
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Obwohl die Rohrweiche als beste und einfachste Lösung für die Gestaltung
eines Betonschiebers seit Mitte der 30er Jahre bekannt ist, wurden erst ab etwa
1970 Konstruktionen bekant welche den Anforderungen der Praxis genügten. Die wesentliche
Schwierigkeit, welche zu überwinden war, ist die der Abdichtung unter hohem Druck
bei gleichzeitig noch möglicher Verschiebbarkeit zum Zwecke der Umschaltung von
einem Zylinder zum andern.
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Bei den meisten Pumpen dieser Art wird durch die große Flächenwirkung
des Drucks die Lagerung des Schwenkrohrs mehr oder weniger elastisch verformt. Als
Folge davon hebt das Rohrende von der Zylinderöffnung um einige Millimeter ab.
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Als Folge davon tritt hier Zementschlempe aus mit der Folge einer
sogenannten Kranzbildung. Unter hohem Druck oder bei zum Bluten neigendem Beton
führt dies sehr schnell zu einer Verstopfung und Betriebsstörung. Diese Verformung
mit ihren nachteiligen Folgen wird dadurch begünstigt, weil-die Rohrweichen im allgemeinen
in großen Dimensionen gebaut werden müssen. Bei einem spezifischen Druck von 50
- 80 kp/cm2 und dem in der Regel üblichen Durchmesser der Zylinderöffnung von 180
- 200 imin, ergeben sich dann so hohe Axialkräfte, welche auch bei robuster Ausführung
zu elastischen Dehnungen von oft mehreren Millimetern führen, mit der Folge, daß
der Beton unter Druck im Spalt ausblutet und die Öffnung auf die geschilderte Weise
EltioPfrtr4azu kommt jedoch noch
der Nachteil, daß bei Wegnahme
des Drucks die Rohrweiche oft verklemmt ist, weil sich der so gebildete Spalt zwischen
den Verschleissen mit Sand und ausgepresster Zementschlempe gefüllt hat. Hierdurch
wird manchmal der Schaltvorgang unmöglich gemacht. Wird dann eine große Kraft zum
Durchschalten aufgewendet, dann entsteht entsprechend hoher Verschleiß.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist es, daß bei
vielen Konstruktionen der auftretende Verschleiß nicht mit geeigneten Nachstellvorrichtungen
ausgeglichen werden kann. Wenn diese jedoch vorhanden sind, wird häufig falsch oder
gar nicht nachgestellt. Dies hat zur Folge, daß in zunehmendem Maße Betriebsstörungen
und noch höherer Verschleiß auftritt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist, daß die Schwenkrohre
meistens als Reduzierrohr konisch ausgebildet sind. Dies hat u.a. den Vorzug, daß
derjenige Durchmesset, an welchem das Schwenkrohr gelagert und in seiner Drehbewegung
gegen die dahinter liegende, feste Druckleitung abgedichtet wird, kleiner ausgeführt
werden kann als die Zylinderöffnung. Letztere muß wegen der erforderlichen guten
Saugfähigkeit für das steife Fördergut groß gehalten sein.
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Die Drehlagerung und ihre Abdichtung muß zur Vermeidung von Bauaufwand
und zur Verringerung der Kräfte und des Verschleißes klein gehalten sein. Deshalb
tritt an dem demzufolge konisch gestalteten, teuren Schwenkrohr erheblicher Verschleiß
auf, der zu hohen Kosten führt.
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Wird das Schwenkrohr, um dem zu begegnen, mit großer Wandstärke ausgeführt,
so ist es schwer und führt infolge der Massenkräfte beim schnellen Durchschalten
zu heftigem Schlagen der Pumpe mit den entsprechenden Geräuschen.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es a) eine Vorrichtung zu schaffen, welche
den Verschleiß automatisch ausgleicht, b) welche trotz elastischem Nachgeben der
Abstützung des Schwenkrohrs selbsttätig eine gute Dichtwirkung entwickelt, damit
der Beton im Schieberspait nicht ausgepresst wird, c) den durch die erforderliche
Verjüngung im Schwenkrohr auftretenden Verschleiß möglichst auf ein leicht auswechselbares
und preisgünstiges Teil zu konzentrieren mit der Folge, daß das dann möglichst zylindrisch
auszubildende Schwenkrohr geringerer Wandstärke leicht, preisgünstiger und ruhiger
laufend ausgebildet werden kann.
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Bei dieser Erfindung wird nun vorgeschlagen, daß zwischen dem Ende
des Schwenkrohrs 1 und dem darauf axial verschiebbar gelagerten Verschleißring 7
ein Zwischenring 8 angeordnet ist, dessen äusserer Durchmesser 12 größer ist als
der Wirkdurchmesser 13 des Verschleißrings 7, mit welchem dieser gegen die Verschleißplatte
6 anliegt.
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Der Zwischenring 8 kann mit dem Rohrende des Schwenkrohrs 1 fest verbunden
sein. Wahlweise ist es denkbar, daß dieser Ring dort lose mit hinreichender Axialführung
und einem axialen Anschlag aufgesteckt ist.
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Sobald der Kolben 4 im Zylinder 3 durch Vorwärtsbewegung Druck erzeugt,
führt dieser Druck zu einer Anpressung des Verschleißringes 7 gegen die Verschleißplatte
6. Andererseits wird der Zwischenring 8 gegen das Rohrende 1 gedrückt. Letzteres
erklärt sich dadurch, daß der Durchmesser 12 größer ist als der Zentrierdurchmesser
11.
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Der Verschleißring 7 wird deshalb gegen die Verschleißbrille 6 dichtend
durch den Betondruck selbst angepresst, weil der
Durchmesser 12
größer ist als der sogenannte Wirkdurchmesser 13, mit welchem der Verschleißring
7 gegen die Verschleißplatte 6 anliegt. Dieser Wirkdurchmesser 13 ist geringfügig
größer als der Innendurchmesser 14 des Verschleißrings 7.
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Wird nun durch hohen Betondruck das Maschinengestell der Betonpumpe
so verformt, daß sich die Rohrweiche 1 geringfügig vom Zylinder 1 wegbewegt, so
führt dies nicht zu einem Abheben des Rings 7 von der Platte 6, sondern dazu, daß
der Ring 8 geringfügig aus dem Ring 7 austaucht. Der zwischen den beiden Teilen
7 und 8 im Durchmesser 12 verbleibende Ringspalt kann hierbei abgedichtet werden
durch eine Dichtung 9 von beliebiger, bekannter Bauart, z.B. einem einfachen O-Ring.
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Die Länge der zylindrischen Überlappung zwischen dem Verschleißring
7 und dem Zwischenring 9 im Durchmesser 12 beträgt wenigstens 10 - 15 mm, so daß
keine Gefahr besteht, daß durch die elastische Entfernung der Rohrweiche 1 vom Zylinder
3 der Ring 8 aus dem Verschleißring 7 austaucht.
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Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Zwischenring 8 konisch
auszubilden, vorzugsweise so, daß er die gesamte Reduzierung.zwischen dem Durchmesser
14 der Saugöffnung bzw. Durchmesser 15 des Zylinders 3 und dem Durchmesser der abgehenden
Druckleitung 2 ganz in sich verjüngt.Dies hat zur Folge, daß das Schwenkrohr 1 über
seine gesamte Länge mit gleichem Durchmesser oder nur ganz leicht konisch gemacht
zu werden braucht.
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Die Folge davon ist, daß dieses Rohr preisgünstig herstellbar und
leicht ist. Die Folge ist auch ein ruhiger Lauf und geringes Schlagen. Ein weiterer
wesentlicher Vorteil ist die Tatsache, daß der gegenüber dem Gleitverschleiß an
einem zylindrischen Rohr um Vielfaches höhere Reduzierungsverschleiß konzentiert
wird auf den leicht auswechselbaren Zwischenring 8.
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Letzterer kann darüber hinaus auf seiner Innenseite mit Hartelektroden
gepanzert werden, so daß dieser Verschleiß weiter herabgesetzt wird. Die im allgemeinen
bestehende Befürchtung,
daß hier durch die starke Verjüngung vermehrt
Verstopfungen auftreten, ist unbegründet.Bei den an dieser Stelle noch vorhandenen,
relativ großen Durchmessern von 150 - 200 mm läßt sich im allgemeinen Beton in der
üblichen Körnung um max.
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30 - 40 mm noch sehr leicht reduzieren. Diese von früher her befürchtete
Verstopfungeneigung bei steilen Verjüngungen ist im übrigen hauptsächlich dadurch
aufgetreten, daß vor diesen Verjüngungen unter dem hohen Betondruck Spalten entstanden
sind, welche zu Auspressungen führten. Die dort entstandenen, harten Betonknollen
konnten dann natürlich die Verjüngung nicht mehr passieren. Die Ursache lag also
nicht in der Verjüngung selbst, sondern in der Tatsache, daß diese Stopper in davorliegenden
Zonen produziert wurden.
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Bei dieser Ausführung der Rohrweiche dagegen und der oben geschilderten
automatischen Dichtwirkung durch selbsttätige Anpressung des Verschleißringes 7
gegen die Verschleißplatte 6 werden deshalb in der Praxis solche Nachteile einer
steilen Verjüngung im Zwischenring 8 nicht beobachtet.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Gestaltung der Verschleißringe unterscheidet
sich auch grundsätzlich von jenen bekannten Ringen von ähnlichem Aussehen, bei welchen
jedoch Verschleißring 7 im ganzen konisch ausgebildet war, wie wenn im gezeigten
Beispiel die Ringe 7 und 8 eine Einheit wären. Diese konischen Ringe waren auf dem
zylindrischen Ende des Schwenkrohrs 11 axial verschiebbar gelagert. Ganz natürlich
wurden diese Verschleißringe unter Druck an das Ende der Rohrweiche 1 stark angepresst
und mit den geschilderten nachteiligen Wirkungen von der Verschleißplatte 6 unter
Spaltbildung abgehoben.
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Die geradezu erstaunliche Wirkung der erfindungsgemaßen Rohrweiche
offenbart sich dann, wenn mit einer so gestalteten Betonpumpe
Wasser
anstelle von Beton gepumpt wird. Hierbei zeigt sich erstaunlicherweise eine absolute
Dichtwirkung, die jenem eines Sitzventils entspricht, Wird diese Rohrweiche bei
Förderung von Beton gegen hohe Drücke eingesetzt, dann zeigen sich auf der Innenseite
keine sogenanntenKranzbildungen, weder am Ende der Rohrweiche 1 noch am Zylinderende
bzw. in der Bohrung der Verschleißplatte 6. Jene führen bekanntlich zu Verengung
der Durchströmungsquerschnitte und haben Verstopfungen zur Folge.
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Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Gestaltung ist es, daß sich
der Verschleiß, welcher beim gegenseitigen Verschieben des Ringes 7 gegen die Verschleißplatte
6 beim Schaltvorgang der Rohrweiche entsteht, automatisch ausgleicht. Eine Verringerung
des Abstandes zwischen Rohrweiche 1 und Zylinder 3 durch Nachstellen der Anschläge
9 und 10 - bei anderen Rohrweichen-Konstruktionen der entsprechenden Nachstell-Lagerung
etc.-entfällt. Damit entfällt auch die Fehlbedienung. Die Maschine wird weitgehender
wartungsfrei.
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Das in der Abbildung gezeigte Beispiel zeigt die erfindungsgemgße
Gestaltung am Beispiel einer C-förmigen Rohrweiche.
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Der im Zylinder 3 laufende Förderkolben 4 saugt zunächst den Beton
durch die Rückwand 5 und die Verschleißplatte 6 des Vorfülltrichters an. Nachdem
der Zylinder gefüllt ist, schwenkt die Rohrweiche, welche im Druckrohr 2 etwa oberhalb
der Zylinder gelagert ist, mit Hilfe des Verschiebezylinders 17 und dem Hebel 18
vor die Zylinderöffnung.
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Das c-förmige Schwenkrohr 1 ist abgestützt durch das Querjoch 10 und
die Fersenstütze 9. Daraufhin bewegt sich automatisch gesteuert der Förderkolben
zum Druckhub vorwärts und befördert den Beton zur Druckleitung 2 während die übrigen
Förderzylinder gleichzeitig ansaugen. Hier kann es sich um i-,2-oder mehrzylindrige
Pumpen handeln.
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Während des Druckhubs wird auf die geschilderte Weise der Verschleißring
7 gegen die Platte 6 gepresst, während sich durch elastische Verformung des Maschinengestells
und des Querjochs 10 der Zwischenring 8 leicht aus dem Verschleißring 9 im Durchmesser
12 aushebt. Der dortige Umfangsspal-t ist jedoch durch die Dichtung 9 leckfrei.
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Anstelle der gezeichneten O-Ring-Dichtung 9 kann auch eine Vierkant-,
Nutring- oder Umfangsring-Dichtung angewendet werden. Auch ohne elastische Dichtung
arbeitet die erfindungsgemäß Vorrichtung unter Beton recht zuverlässig, weil sich
der Umfangsspalt 12 unter Druck nicht weitet.
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Der Zwischenring 8 kann auf dem Schwenkrohr 1 entweder lose aufliegen,
leicht festgeklemmt oder durch Schweißen etc.
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fest verbunden sein, ohne daß sich die geschilderte Wirkung ändert.
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Die Größe des Zwischenrings 8 kann weitgehend zusammenschrumpfen oder
entfallen, wenn die Durchmesser der Zylinder in die Nähe der Größe des Schwenkrohrs
1 reduziert werden, beispielsweise um hohe Förderdrücke mit ölhydraulischen Maschinen
zu erzeugen. In Extremfällen ist sogar denkbar, daß das Schwenkrohr 1 im Durchmesser
größer ist als der Förderzylinder (Abb. 2).
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Erfahrungsgemäß genügt es, den Durchmesser 12 gegenüber dem Durchmesser
13 um wenige Millimeter größer zu machen, um die geschilderte Wirkung zu erzielen.
Diese geringe Vergrösserung hat eine für die Dimensionierung der Maschine nur unwesentliche
Vergrößerung der Axialkräfte in der Rohrweiche zur Folge. Eine dadurch erzeugte,
höhere Axialdehnung durch elastische Verformung des Maschinengestells oder des Zuggestänges
für das Querjoch 10 wird ohne weiteres durch Austauchen des Zwischenrings 8 aus
dem Verschleißring 7 im Durchmesser 12 aufgenommen.
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SelbstverStändlich ist die erfindungsgemäße Anordnung ebenso wie am
C-förmigen Schwenkrohr auch an S-förmig und sonst gestalteten Rohrweichen mit dem
gleichen Effekt zu verwenden.
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Figur 3 zeigt eine Anordnung in leicht veränderter Bauweise.
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Hier ist der Zwischenring 8 ganz über den dichtenden Verschleißring
7 gezogen und eine Dichtung 9 eingelegt. Deren radiale Vorspannung löst nicht nur
eine Dichtwirkung aus zwischen 7 und 8, sondern auch eine leichte Anpressung von
Verschleißring 7 an Verschleißplatte 6. Diese Ausführung kann unter bestimmten Voraussetzungen
Vorteile haben, insbesondere führt sie zu einfach gestalteten, billig herzustellenden
Verschleißringen 7. Ihre Wirkung ist im Prinzip dieselbe wie bei Figur 1.
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Zur besseren Anpressung an die Platte 6 kann der Verschleißring 7
aussen eine Fase 16 aufweisen.
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Der Dichtring 9 kann auch hier im Querschnitt rund oder rechteckig
sein bzw. eine sonst dem geschilderten Zweck dienende Querschnittsform aufweisen!
Zudem ist denkbar, auf bekannte Weise in die elastische Dichtung metallische Spreizvorrichzungen
einzulegen oder einzuvulkanisieren. So wird Dichtung 9 auch bei Saugbetrieb sicher
in ihrem Sitz bzw. ihren Rillen gehalten.