DE29807027U1 - Dickstoffpumpe - Google Patents

Dickstoffpumpe

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Description

Dickstoffpumpe
Die Erfindung bezeichnet eine Dickstoffpumpe für Suspensionen oder andere heterogene fest flüssig Mischungen, vorzugsweise für gewöhnliche Mörtel, Putze und Betone.
Es ist aus der IPC (Internationale Patentklassifikation) bekannt, Beton oder Putze mittels geeigneter Transportmittel zum Einsatzort zu befördern. In E04F 21/02 sind Geräte zum Verputzen von Wänden aufgeführt, wobei Mischer in der Klasse B01F 3/00 und Pumpen in der Klasse F04B 15/02 erfaßt sind. So offenbart die Druckschrift DE3113141A1 einen Mischer für Beton mit drehendem Rührer und die Druckschrift DE9311891U1 ein mobiles Fördergerät zum Fördern von Maschinenputz. Die zugeordnete Pumpeinheit dafür weist eine Förderschnecke auf. Derartige Pumpen mit Förderschnecken sind aber gezielt in ihrer Schneckenausführung dem zu pumpenden Material anzupassen, da hier die Korngröße, Fördervolumen und Druck im wesentlichen abgestimmt werden müssen, um die Funktion der Pumpe zu gewährleisten. Der relativ hohe - wesentlich von der Körnung der Feststoffphase bestimmten - Verschleiß von Förderschnecken, ist ein weiterer Nachteil. Der Einsatz von Thixotropiemitteln zur Gewährleistung geeigneter Fließeigenschaften sind weitestgehende Voraussetzungen für die Bearbeitung von Maschienenputzen. Dabei bewirken die Thixotropiemittel bei mechanischer Beanspruchung eine gelartige Verflüssigung, so daß während der Förderung und Weiterleitung stets hinreichend gute Fließeigenschaften vorliegen. Derartige Pumpen mit Förderschnecken sind für gewöhnliche Mörtel und Putze, bei denen diese Thixotropiemittel fehlen, deswegen weitgehend ungeeignet.
Rotationskolbenarbeitsmaschinen als solche, zu der auch Pumpen mit Förderschnecken zuzuordnen sind, werden allgemein in der Klasse F04C 2/00 eingeordnet. Einen Spezialfall stellen Pumpen mit im Hubeingriff stehenden Schiebern dar, welche in F04C 2/348 eingeordnet sind. Beispiele dafür sind in der
Druckschrift DE8805078U1 offenbart. Der Vorteil derartiger Pumpen liegt insbesondere in der positiven Arbeitsweise im Hinblick auf Druck, Fördervolumen und Körnung. Durch geeignete konstruktive Maßnahmen wird deren Verwendung auch für Dickstoffe sichergestellt. So beschreiben die Druckschriften DE680917, DE6609199 und DE4405333C1 eine derartige Pumpe für Dickstoffe. Bei der Förderung von gewöhnlichen Mörteln und Putzen setzen sich jedoch Teile des Mörtels an den Funktionselementen der Pumpe ab, so daß diese nach einiger Zeit unbenutzbar wird. Die Ursache dessen ist in der partiellen Entmischung der Mörtel-Suspension zu sehen, was auch als ,Ausbluten" bekannt ist. Diese Entmischung wiederum hat seine Ursache in quasistabilen Druckgradienten, welche insbesondere in Volumenbereichen hinter der Verdichtungsstrecke in strömungsarmen Randbereichen auftreten, z.B. hinter Kanten.
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Realisierung einer Dickstoffpumpe für Suspensionen der oben beschriebenen Art ohne notwendige Thixotropiemittel, insbesondere gewöhnlichen Mörtel, Putze sowie Beton, welche verschleißarm und ohne Modifikation von Pumpelementen vergleichsweise universell einsetzbar ausgeführt ist.
Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Wesen der Erfindung liegt in einem - im Ausgangsbereich der Rotationskolbenpumpe mit im Hubeingriff stehenden Schiebern - integrierten Mischwerk zur Zwangsmischung des Dickstoffs.
Durch die erzwungene Scherbeanspruchung bei einer Zwangsmischung des im Ausgangsbereich verweilenden Fördergutes wird der Ausbildung von quasistabilen Druckgradienten entgegengewirkt, so daß es nicht zu einer wesentlichen Entmischung der Suspensionsbestandteile kommt. Damit wird ein Ansetzen
und schließlich ein Festsetzen von Feststoffteilchen wirkungsvoll unterdrückt. Dadurch eignet sich eine derartige Pumpe auch für Dickstoffe ohne zusätzliche Thixotropiemittel, insbesondere für gewöhnliche Putze und Mörtel, sowie Beton.
Die Vorteile der Erfindung liegen hauptsächlich in der Möglichkeit der Förderung von Suspensionen ohne Thixotropiemittel bei vergleichbar hohen erzielbaren Druck.
Weiterhin vorteilhaft ist die zusätzliche Durchmischung des Fördergutes im Ausgangsbereich der Pumpe.
Das integrierte Mischwerk, welches durch mechanisch bewegte Elemente eine ausreichende Mischung bewirkt und bezüglich des druckabhängigen „Fließens" des Fördergutes die Pumpe in einem strömungsöptimalen Zustand hält, ist vorteilhaft als rotierendes Rührwerk ausgeführt. Der Rührer überstreicht bei einer vollen Umdrehung des Rührwerks ein Mischvolumen, welches vorteilhaft im wesentlichen dem Ausgangsbereich der Pumpe entspricht. Bei geeigneter beschreibender Kurvenbahn der Schieber besteht die Möglichkeit, daß sich das Pumpvolumen und das Mischvolumen scheiden. Dadurch wird bezüglich des Fördergutes die Pumpe regelmäßig von möglicherweise festgesetzten Feststoffteilchen befreit. Vorteilhaft ist eine phasenstarre Kopplung der Drehung bzw. derer Vielfache zwischen der Pumpe und dem Rührwerk, indem der Rührer stets zwischen zwei Schieber eingreift, damit er nicht mit den optional noch nicht vollständig eingefahrenen Schiebern kollidieren kann. Eine parallele Anordnung der Achsen des Rotors und des Rührwerks ist im Hinblick auf ein maximiertes Ausräumvolumen vorteilhaft. Ebenso vereinfacht dies den Antrieb des Rührwerks durch Verwendung geeigneter Zahnradpaarungen. Eine vertikale Ausführung verweist auf die Möglichkeit einer solchen Form, wobei je nach konstruktiver Ausführung entschieden werden sollte.
Des weiteren ist die Rotationskolbenpumpe mit im Hubeingriff stehenden Schiebern für die Förderung von Dickstoffen mit radialen Rückströmkanälen
zwischen den inneren Hubbereichen der Schieber und dem Außenbereich des Rotors ausgebildet, damit eine partielle Rückströmung vom verdichteten Pumpvolumen über den inneren Hubbereich in den Eingangsbereich ermöglicht wird, welche - zur Gewährleistung der über eine Kurvenscheibe gesteuerten vollen Bewegungsfreiheit der einzelnen Schieber - ein Festsetzen von Feststoffteilchen im inneren Hubbereich verhindert. Dieser Rückströmkanal weist optional eine Relativbewegung zum Rotor auf, damit die damit verbundenen Scherkräfte einen Selbstreinigungseffekt unterstützend bewirken. Der Rückstömkanal sollte einen derartigen Querschnitt aufweisen, welchen lediglich das Feinkorns der Sieblinie des Feststoffanteils passieren kann, damit im druckfreien Ruhezustand der Pumpe ein Eindringen der Grobkörner der Suspension im Wesentlichen verhindert wird. Optional ist der Rotor mit einem hohlen Rotorbereich zur Bildung eines einfach zusammenhängenden Volumens im inneren Hubbereich aller Schieber versehen, welches die Durchmischüng der Suspension unterstützt und somit ebenfalls einer Entmischung und folglich einem Festsetzen der Feststoffteilchen entgegenwirkt. Bezüglich zweier diametraler Schieber ist eine federnd biegsame Verbindung beider vorteilhaft, um bei ungeeigneten Materialien des Feststoffanteils notfalls ein Ausweichen eines Schiebers - beim Eintritt in den Druckraum - ohne hohe Materialbeanspruchung zu ermöglichen. Ein Ausweichen des Grobkorns selbst wird durch eine optional axial schräg ausgeführte Statorauskleidung unterstützt, welche den Übergang zum Druckraum bildet.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
Fig. 1 als Dickstoffpumpe (Achsenschnitt senkrecht zur Rotationsachse)
Fig. 2 als Achsenschnitt längs zur Rotationsachse zu Fig. 1
Fig. 3 als Einzelheit mit Teilschnitt
Fig. 4 als eine vertikal arbeitende Variante der Dickstoffpumpe
näher erläutert.
• ·
• ·
Nach Fig. 1 und unter Berücksichtigung der zugeordneten weiteren Figuren 2-3 besteht eine Dickstoffpumpe aus einer Rotationskolbenpumpe 1 mit im Hubeingriff stehenden Schiebern 2, in welche ein Mischwerk 3 integriert ist. Die Auskleidung des Pumpvolumens der Rotationskolbenpumpe 1 sowie die Schieber 2 bestehen vorteilhaft aus Hartmetall. Ein Rührer 4 überstreicht bei einer vollen Umdrehung des als Rührwerks ausgeführten Mischwerks 3 ein Mischvolumen 5. Der Rührer kann sowohl als gekrümmte Wendel, Kammstruktur oder Fläche ausgeführt sein und besteht vorteilhaft aus einem elastischen Material, z.B. Stahl oder Gummi. Bei geeigneter beschreibender Kurvenbahn 6 der Schieber 2 besteht die Möglichkeit, daß sich das Pumpvolumen und das Mischvolumen 5 scheiden, wobei das Mischvolumen 5 vorteilhaft im wesentlichen dem Ausgangs 7 der Pumpe entspricht. Eine parallele Anordnung der Achsen 8 des Rotors und des Rührwerks ist im Hinblick auf ein maximiertes Ausräumvolumen, welches sich aus dem Schnittvolumen ergibt, vorteilhaft.
Dies vereinfacht zudem den Antrieb des Rührwerkes durch Zahnradpaarungen 9. Zwischen den inneren Hubbereichen der Schieber 2 und dem Außenbereich des Rotors ist ein Rückströmkanal 10 ausgebildet. Dieser ist vorteilhaft als eine radiale Aussparung in einer Kurvenscheibe 11 ausgebildet. Zur Vermeidung des Eindringens von Großkörnern erweist sich eine Kanaltiefe von ca. 1.5mm als geeignet. Vorteilhaft ist der Rotor mit einem hohlen Rotorbereich 12 zur Bildung eines einfach zusammenhängenden Volumens im inneren Hubbereich aller Schieber 2 versehen. Vorteilhaft ist weiterhin eine federnd biegsame Verbindung 13 zwischen zwei diametral gegenüberliegender Schieber 2. Diese kann vorteilhaft als draht- oder bandförmige, optional gekröpfte Feder ausgebildet sein. Ebenso ist eine optional axial schräg ausgeführte Statorauskleidung vorteilhaft, welche den Übergang vom Eingangsbereich zum Druckraum bildet.
In einer modifizierten Variante nach Fig. 4 kann zur Vermischung auch eine vertikale Ausführung des Mischers verwandt werden. Eine vertikale Mischerausführung ist insofern vorteilhaft, da hier die Mischung bis in das Leitungssystern erfolgt und ein Entmischen im wesentlichen nicht mehr stattfindet. Vorteil-
haft ist des Weiteren eine Öffnungsklappe zum vereinfachten Eingriff in den Mischraum zwecks möglicherweise notwendiger Wartungsarbeiten.
Verwendete Bezugszeichen
1 Rotationskolbenpumpe
2 Schieber
3 Mischwerk
4 Rührer
5 Mischvolumen
6 beschreibende Kurvenbahn
7 Ausgang
8 Achsen
9 Zahnradpaarung
10 Rückströmkanal
11 Kurvenscheibe
12 hohler Rotorbereich
13 Verbindung

Claims (14)

Schutzansprüche
1. Dickstoffpumpe für Suspensionen, welche als Rotationskolbenpumpe (1) mit im Hubeingriff stehenden Schiebern (2) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß im Ausgangsbereich der Rotationskolbenpumpe (1) ein Mischwerk (3) zur Zwangsmischung des Dickstoffs integriert ist.
2. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischvolumen (5) im wesentlichen dem Ausgang (6) der Dickstoffpumpe entspricht.
3. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischwerk (3) als rotierendes Rührwerk ausgeführt ist.
4. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rührer die Suspension aus dem Pumpenvolumen ausräumt, indem er regelmäßig in das Pumpenvolumen eingreift.
5. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Drehung des Rührwerks phasenstarr aus der Drehung des Rotors der Dickstoffpumpe ableitet.
6. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen (8) des Rotors der Dickstoffpumpe und des Mischwerks (3) parallel verlaufen.
7. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb des Mischwerkes (3) über Zahnradpaarungen (9) vom Antrieb des Rotors der Dickstoffpumpe abgeleitet wird.
8. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß radiale Rückströmkanäle (10) zwischen den inneren Hubbereichen der Schieber (2) und dem Außenbereich des Rotors ausgebildet sind.
9. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückströmkanal (10) bezüglich einer Fläche eine Relativbewegung zum Rotor aufweist, indem er insbesondere zwischen der Kurvenscheibe (11) und dem Rotor ausgebildet wird.
10. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitts des Rückströmkanals (10) nur vom Feinkornanteil der Sieblinie des Feststoffanteils der Suspension passierbar ist.
11. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor einen hohlen Rotorbereich (12) ausbildet, welcher die inneren Hubbereiche aller Schieber (2) in der Art eines einfach zusammenhängenden Volumens verbindet.
&iacgr;&ogr;
12. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß je zwei diametrale Schieber (2) über eine federnd biegsame Verbindung (13) gekoppelt sind.
13. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der radiale Übergang der Statorauskleidung axial schräg ausgeführt ist.
14. Dickstoffpumpe für Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischwerk (3) bezüglich seiner Achse (8) vertikal ausgeführt ist.
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