DE3525003C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei einem Verfahren gemäß der DE-OS 16 84 501 von mehreren Zylinder-Kolben-Einheiten abwechselnd Beton in eine Lieferleitung gefördert. An der Zylinder-Kolben-Einheiten zugewandten Ende der Lieferleitung ist ein Vorraum angeordnet, von dem aus sich in Richtung zu jeder Zylinder-Kolben-Einheit ein Strangsatz erstreckt. Jeder Strang ist gegen den Vorraum und/oder an seiner auf die Zylinder-Kolben- Einheit ausgerichteten Öffnung mit einem anlegbaren Kolben ventilartig verschließbar. Bei den Zylinder-Kolben-Einheiten sind jeweils Zylinder und Kolben zur Öffnung des zugehörigen Stranges hin bewegbar. Während der gerade fördernde Zylinder an einer Öffnung zugehörigen Strangöffnung anliegt und sein Kolben den Beton in den Strang und die Lieferleitung bewegt, besteht zwischen dem anderen Zylinder und dessen Öffnung im Strang ein Spalt, durch den durch den sich nach rückwärts bewegenden Kolben Beton in den Zylinder gesaugt wird. Zum Hubwechsel wird der gefüllte Zylinder an den zugehörigen Strang herangeführt und anschließend der Kolben in Förderbewegung versetzt. Dabei werden sich etwas überlappende Förderungen angestrebt, um eine in etwa kontinuierliche Gesamtförderung zu erreichen. Für den Rücklauf jedes Förderkolbens ist eine größere Geschwindigkeit vorgesehen als für den Vorlauf. Der Bewegunsablauf und der Rhythmus sind sehr kompliziert. Außer den Hüben der Kolben sind auch die Zylinderbewegungen zu steuern und die jeweilige Materiallieferung in einen Spalt. Die aufwendige Anlage arbeitet schwerfällig und mit einem Zeitaufwand, der heutigen Anforderungen nicht entspricht. So muß offenbar die Betonzufuhr abwechselnd in Richtung des einen und anschließend in Richtung des anderen Spaltes erfolgen, und spätestens dann gestoppt weden, wenn sich der betreffende Zylinder auf seinen Anschlußstrang zubewegt. Andernfalls muß der Zylinder durch den nachfließenden Beton hindurchbewegt werden, was außer zu erhöhtem Energieaufwand zu starken Verschmutzungen bei ungenauer Dichtung und zu frühzeitigem Verschleiß führt. Der zurückgehende Kolben soll durch Saugwirkung eine zugehörige Dichtungskugel in eine Dichtstellung und Beton ansaugen. Damit wird aber nur ein Teil des Kolbenhubs für den Beton nutzbar, oder - falls die Kugel nicht korrekt schließt - viel zu wenig Beton angesaugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren und eine Vorrichtung zum Fördern von Beton zu schaffen mit denen ohne unerwünschte Nebenerscheinungen, wie heftige Pulsationsschläge mit baulich einfachen Mitteln ein rascher, kontinuierlicher Betonfluß erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen aufeinander abgestimmten Zeitabläufe der Saug- und Förderhübe gelöst. Der Druckhub eines Förderkolbens nimmt hierbei einen längeren Zeitraum ein als der Saughub. Die Zeitsumme aus Saug- und Druckhub bleibt jedoch immer gleich, da zur Zeit für den Saughub die Umschaltzeit für die Lieferleitung und damit die Stillstandszeit des Kolbens kommt. Damit wird eine vorteilhaft synchrone Gegensinnigkeit der beiderseitigen Kolbenbewegungen erhalten.

Der vorteilhaften Abstimmung der Bewegungs-Zeitabläufe dient auch das Merkmal des Anspruches 2.

Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruches 3. Die Zusatzpumpe zur Druckversorgung der den Druckhub beginnenden Zylinder-Kolben-Einheit sorgt dafür, daß dem noch drückenden Förderkolben keine Antriebsenergie entzogen werden muß. Die Energiezufuhr zum Kolben, der sich in Bewegung setzen soll, ist auf einfache Weise zeitgerecht und größenmäßig genau einzuschalten. Da an der im Druckhub befindlichen Zylinder-Kolben-Einheit und damit an dem ihr zugehörigen Rückschlagventil der Druck der Hydraulikpumpe ansteht, welche den Druck von der Zusatzpumpe übertrifft, kann dies nur den anderen, in Bewegung zu setzenden Kolben beaufschlagen. Dies gilt auch für die Stillstandszeit des Kolbens, der den Druckhub beendet hat. Die Zusatzpumpe sorgt ferner für eine gegenüber dem Druckhub höhere Geschwindigkeit des Kolbens im Saughub.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Verfahrens anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte, teilweise auf­ gebrochene Ansicht einer Fördervor­ richtung für Beton,

Fig. 2 ein vereinfachtes hydraulisches Schaltschema für den Antrieb der Vorrichtung,

Fig. 3 sechs unterschiedliche Arbeitsstel­ lungen von Kolben-Zylinder-Einhei­ ten und

Fig. 4 ein Weg-Zeitdiagramm zu den Stellun­ gen nach Fig. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Fördereinrichtung zeigt in Draufsicht einen etwa trichterförmigen Behälter 1 zur Auf­ nahme von Boden, beispielsweise aus Transportbetonmischern. Der Beton wird in eine nur angedeutete Lieferleitung 2 über ein Schwenkrohr 3 und ein Rohrknie 4 gefördert. Dies geschieht mittels zweier Förderzylin­ der 5, deren Förderkolben 6 miteinander abwechselnd je­ weils einen Saug- und einen Druckhub ausführen. Dabei ist das Schwenkrohr 3 hydraulisch über einen Schieber 7 jeweils mit der Mündung des drückenden Förder­ zylinders verbindbar. Die Mündung des jeweils saugenden Förderzylinders 6 ist in dieser Arbeitsphase zum Behälter 1 hin offen, so daß sich der Zylinder von dort her füllt (vgl. den gestrichelt dargestellten Pfeil in Fig. 1).

Die Förderkolben 6 werden mittels Zylinder-Kolben-Einhei­ ten 8 bewegt, von denen in Fig. 1 nur die Zylinder 9 schematisch angedeutet sind. An der Ver­ bindungsstelle zwischen den Förderzylindern 5 und den Zy­ linder-Kolben-Einheiten 8 sind Gehäuse 10 angeordnet.

Fig. 2 zeigt vereinfacht das Schema einer Hydraulikanlage zur Betätigung der Zylinder-Kolben-Einheiten 8 und der damit gekoppelten Förderkolben 6. In Fig. 2 ist ein För­ derzylinder 5 und ein Förderkolben 6 bruchstückweise und schematisiert in Verbindung mit einer der Zylinder-Kol­ ben-Einheiten 8 angedeutet. Ebenso schematisiert ist der gleichfalls von der Hydraulikanlage betätigbare Schieber 7 angedeutet.

Jede Zyinder-Kolben-Einheit 8 weist einen Kolben 11 auf, dessen Bewegunsablauf sich über seine Kolbenstange 12 auf den Förderkolben 6 überträgt.

Der Antrieb für die Zylinder-Kolben-Einheiten im Druck­ hub erfolgt im wesentlichen mittels einer Hydraulikpumpe 13. Eine Zusatzpumpe 14 liefert für bestimmte Bewegungsab­ schnitte der Kolben zusätzlichen Förderstrom. Das hydraulische Leitungsnetz weist folgende Abschnitte auf:

Ein Strang 15 führt von der Hydraulikpumpe 13 bis zu einem Verzwei­ gungspunkt 16 und von dort ein Strang 17 bis zu einem Zweiwegeventil 18 und ein Strang 19 bis zu einem Umschaltventil 20.

Vom Zweiwegeventil 18 führt ein Strang 21 in den kolben­ stirnseitigen Bereich eines Zylinders 9 ₁. (Die Indexbe­ zeichnungen 1 und 2 werden nachfolgend für die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten bei der Schilderung ihrer Bewe­ gungsabläufe gebraucht.)

Ein Strang 22 führt vom Zweiwegeventil 18 in den kolben­ stirnseitigen Druckraum des Zylinders 9 ₂. Die Stränge 21 und 22 sind somit durch das Zweiwegeventil 18 wahlweise mit der Hydraulikpumpe 13 verbindbar.

Vom Umschaltventil 20 führt ein Strang 23 zu der einen, ein Strang 24 zu der anderen Seite eines Kolbens 7 a im Schieber 7. Außerdem führt vom Umschaltventil 20 ein Strang 25 zum Rücklauf 26 derart, daß je nach Ventilstel­ lung eine Seite des Schiebers 7 mit der Hydraulikpumpe 13 und die jeweils andere mit dem Rücklauf 26 verbunden ist.

Ein Leitungsstrang 27 verbindet die beiden Kolbenstirnsei­ tenbereiche der Zylinder 9 ₁ und 9 ₂ miteinander. Zwischen beiden zweigt ein Strang 28 zu einem Umschaltventil 29 ab. Vor der Mündung des Stranges 28 in die Zylinder 9 ₁ und 9 ₂ enthält der Strang 27 jeweils ein Rückschlagventil 30 bzw. 31, je­ weils mit Schließrichtung auf den Strang 28 zu.

Vom Umschaltventil 29 führt ein Strang 32 zum Rücklauf 26 sowie ein Strang 33 zur Zusatzpumpe 14. Außerdem führt vom Umschaltventil 29 ein Strang 34 in den Bereich der Zylinder-Kolben-Einheiten, wo er in einen die stangensei­ tigen Bereiche der Zylinder 9 ₁ und 9 ₂ verbindenden Strang 35 mündet. Dieser Strang enthält keine Ventile.

Zwischen dem kolbenseitigen Bereich des Zylinders 9 ₁ und der Steueranschlußseite des Rückschlagventils 31 verläuft eine Steuerleitung 36. Ebenso ist der Zylinder 9 ₂ über eine Steuerleitung 37 mit dem Rückschlagventil 30 verbunden.

Der Hydraulikpumpe 13 ist ein Druckbegrenzungsventil 38, der Zusatzpumpe 14 ein Druckbegrenzungsventil 39 zugeordnet.

Mit der geschilderten Vorrichtung und einem zusätzlichen gesteuerten elektrischen Schaltsystem für die Umschaltventile 20, 29 und das Zweiwegeventil 18 ist ein Bewegungsablauf der Kolben 11 erzielbar, der anhand der Fig. 3 und 4 nachstehend beschrie­ ben wird. Der Bewegungsablauf gilt in gleicher Weise für die Förderkolben 6 und bestimmt damit das Fördern von Be­ ton aus dem Behälter 1 in die Lieferleitung 2.

In Fig. 3 sind die Zylinder 9 ₁ und 9 ₂ mit den zugehörigen Kolben 11 ₁ und 11 ₂ in sechs verschiedenen Phasen während eines gesamten Vor- und Rückhubes dargestellt. Fig. 4 zeigt in einem Weg-Zeitdiagramm die wechselnden Geschwindigkeiten der Kolben während dieser Phase.

Ausgangsstellung für die Phase I ist die Stellung der Kol­ ben und der Ventile, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Hydraulikpumpe 13 beaufschlagt über den Strang 15, das Ventil 18 und den Strang 21 den Zylinder 9 ₁ mit einem Druck P ₁. Gleich­ zeitig hält die Hydraulikpumpe 13 über die Stränge 15, 19 und 23 sowie das Ventil 20 den Schieber 7 in seiner im Bild rechten Stellung. Die rechte Seite des Schiebers ist über das Umschaltventil 20 mit dem Ablauf 26 verbunden. Die stangenseitigen Bereiche der Zylinder 9 ₁ und 9 ₂ sind über die Stränge 35, 34 und 32, sowie das Umschaltventil 29 mit dem Rücklauf 26 verbunden. Die Zusatzpumpe 14 ist über die Stränge 33, 28 und 27, sowie die Ventile 29 und 31 mit dem stirnseitigen Ende des Kolbens 9 ₂ verbunden. Die Zusatzpumpe 14 be­ aufschlagt damit den Kolben 11 ₂ mit einem Druck P ₂ von dem Beginn der Phase I bis zum Beginn der Phase II (Zeitdauer Δ t). Der Kolben 11 ₁ beendet den Druckhub mit der Geschwindigkeit V 1. Der Kolben 11 ₂ be­ ginnt unter der Einwirkung des Druckes P ₂ bereits seinen Druckhub mit einer Geschwindigkeit V ₂, die kleiner ist als die Geschwindigkeit V ₁.

Die Phase II erstreckt sich über einen Zeitabschnitt t _u , die Zeit, die zum Umschalten des Ventiles 20 und der da­ raufhin erfolgenden Verschiebung des Schiebers 7 in sei­ ne andere Endstellung benötigt wird, einschließlich der vom Schieber 7 bewirkten Umstellung des Schwenkrohres 3 an die Mündung des anderen Förderzylinders. In der Hydraulik­ anlage erfolgt keine weitere Schaltung. Während der Pha­ se II verharrt der Kolben 11 ₁ in der Endstellung seines Druckhubes, hat die Geschwindigkeit V = 0. Der Kolben 11 ₂ setzt den begonnenen Druckhub mit der langsamen Anfangs­ geschwindigkeit V ₂ fort.

Die Phase III beginnt durch Umschalten des Zweiwegeventiles 18 und des Umschaltventiles 29. Dadurch wird die Hydraulik­ pumpe 13 mit dem kolbenstirnseitigen Bereich des Zylin­ ders 9 ₂ verbunden. Gleichzeitig wird die Verbindung die­ ses Bereiches mit der Zusatzpumpe 14 unterbrochen. Der Kolben 11 ₂ führt nunmehr einen Druckhub mit der Geschwin­ digkeit V ₁ aus, bis er, am Ende der Phase IV dessen Endstel­ lung erreicht hat (in Fig. 3 als Ausgangsstellung der Phase V).

Durch die Schaltung des Umschaltventiles 29 beaufschlagt die Zusatzpumpe 14 nunmehr die Zylinder 9 ₁ und 9 ₂ jeweils in ihrem kolbenstangenseitigen Bereich mit einem Druck P ₂. Der Druck P ₂ ist kleiner als der Druck P ₁. Daher drückt der Kolben 11 ₂ gegen den Druck P ₂ die von ihm beim Druck­ hub zu verdrängende Flüssigkeit in den Strang 35, der Kolben 11 ₁ erhält damit auf der Stangenseite eine zusätzli­ che Druckbeaufschlagung zur Wirkung der Pumpe 14. Sein Rückhub erfolgt mit der Geschwindigkeit v ₃. Diese Hubbe­ wegung entspricht dem Saughub des zugehörigen Förderkol­ bens 6. Am Ende der Phase III, d. h. zu Beginn der Pha­ se IV, haben die Kolben 11 ₁ und 11 ₂ ihre Ausgangsstellung wie in Fig. 2 genau vertauscht. Der weitere Verlauf der Phasen IV, V und VI entspricht dem bereits geschilderten Ablauf, nur mit sozusagen vertauschen Kolben und einer entsprechend vertauschten Druckbeaufschlagung. Die Zu­ satzpumpe 14 setzt den Kolben 11 ₁ mit einer Anfangsge­ schwindigkeit v ₂ in Druckrichtung in Bewegung, während der Kolben 11 ₂ seinen Druckhub vollendet.

Das Weg-Zeitdiagramm für die Kolbenhübe der Hydraulikvor­ richtung entspricht dem Hubablauf der Förderkolben für die Betonförderung. Dies bedeutet, daß der gesamte Druck­ hub eines Förderkolbens einen längeren Zeitraum einnimmt, nämlich t = Δ t + t _u + t ₃, als der Saughub mit der Dauer t ₃. Die Zeitsaumme aus Saug- und Druckhub, t ₃ + t, bleibt jedoch immer gleich, so daß die Gegensinnigkeit der beiderseiti­ gen Kolbenbewegungen erhalten bleibt. Während des Zeit­ raumes Δ t drücken beide Kolben. Der eine Förderkolben, über den Schieber 7 mit der Lieferleitung 2 verbunden, be­ endet in diesem Zeitraum seinen Druckhub und bleibt an­ schließend während der Umschaltzeit T _u stehen. Der andere, Förderkolben wird, unmittelbar am Ende seines Saughubes, bereits wieder langsam in Richtung des Druckhubes in Be­ wegung gesetzt, mit Hilfe der Zusatzpumpe 14. Der gerade in entgegengesetzter Richtung in den Zylinder eingesaug­ te Beton erhält damit bereits ebenfalls eine Anfangsbe­ wegung in Richtung auf die zum Behälter 1 hin noch offene Mündung des Förderzylinders 5. Nach Beendigung des Um­ schaltvorganges, d. h. den Anschluß an die Lieferleitung 2, und dem gleichzeitigen Umschalten auf eine größere Ölför­ dermenge durch die Hydraulikpumpe 13 ändert sich die Ge­ schwindigkeit des Förderkolbens. Der Beton wird aus dem Förderzylinder in die Lieferleitung gepreßt, ohne daß die Gefahr eines schlagartigen Überganges, einer Stockung oder gar eines Rücklaufens, bedingt durch schlechte Füllung, ein­ tritt. Von diesem Zeitpunkt an wird der andere Förderkolben in Richtung seines Saughubes bewegt und zwar schneller als im Druckhub. Die Geschwindigkeitserhöhung wird durch die Zusatzpumpe 14 ermöglicht. Sie gewährleistet, daß der Saug­ hub in dem Augenblick beendet ist, in dem durch entspre­ chende Schaltvorgänge ein neuer Druckhub eingeleitet wird, ehe der andere Kolben seinen Druckhub vollständig beendet hat.

Wesentlich ist der geschilderte Ge­ schwindigkeitsunterschied zwischen Saug- und Druckhub je­ des Kolbens und die zeitliche Abstimmung zu dem Hubablauf des anderen Förderkolbens.

Claims (5)

1. Verfahren zum Fördern von Beton aus einem Behälter in eine Lieferleitung mittels zweier durch eine Umstellungsvorrichtung jeweils abwechselnd mit dem Behälter oder der Lieferleitung verbindbarer Förderzylinder, deren Förderkolben miteinander abwechselnd einen Saug- und einen Druckhub ausführen, wobei jeweils ein Förderkolben seinen Druckhub beginnt, bevor der Druckhub des anderen Förderkolbens beendet ist und wobei die Kolbengeschwindigkeit während des Saughubes wenigstens zeitweise größer ist als beim Druckhub, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Förderkolben seinen Druckhub zu Beginn über zwei Zeitabschnitte Δ t und t _u mit einer Geschwindigkeit v ₂ und den Rest des Druckhubes über eine Zeit t ₃ + Δ t mit einer Geschwindigkeit v ₁ größer als v ₂ zurücklegt, anschließend für den zum Umschalten der Umstellvorrichtung notwendigen Zeitraum t _u stillsteht und anschließend den Saughub mit einer gegenüber der Geschwindigkeit beim Druckhub größeren Geschwindigkeit v ₃ in einem Zeitabschnitt t ₃ ausführt, worauf der Förderkolben unmittelbar mit dem neuen Druckhub beginnt, wobei während des ersten Zeitabschnittes Δ t des den Druckhub ausführenden Kolbens der andere Kolben seinen Saughub beendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit v ₃ für den Saughub jedes Kolbens etwa der Summe der Geschwindigkeiten v ₁ und v ₂ aus dem Druckhub entspricht.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit jeweils einer Zylinder-Kolben-Einheit für das Bewegen eines Förderkolbens und mit einer Hydraulikpumpe für die Betätigung der Zylinder-Kolben-Einheit, von der eine wahlweise schaltbare Leitung in den kolbenseitigen Raum jedes Zylinders führt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzpumpe (14) zur weiteren Druckmittelversorgung der beiden Druckräume der zwei Zylinder-Kolben-Einheiten (8) angeordnet ist, daß sich zwischen den kolbenstirnseitigen Druckräumen der Zylinder-Kolben-Einheiten (8) ein sie verbindender Strang (27) der Hydraulik-Anlage erstreckt, in welchem ein über ein Umschaltventil (29) wahlweise mit der Zusatzpumpe (14) oder mit einem Druckmittelrücklauf (26) verbindbarer Strang (28) mündet, daß die Abschnitte des Stranges (27) zwischen jedem Zylinder (9) und der Mündung des Stranges (28) jeweils ein durch den Druck im Zylinder (9) schließbares Rückschlagventil (30 bzw. 31) enthalten, und daß die Zylinder (9) der Zylinder-Kolben-Einheiten (8) im Endbereich ihrer Kolbenstangenseite einen sie verbindenden Strang (35) aufweisen, der ebenfalls über das Umschaltventil (29) wahlweise mit dem Druckmittelrücklauf (26) oder der Zusatzpumpe (14) verbindbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Zylinder (9) an seinem kolbenstirnseitigen Ende über eine Steuerleitung (36 bzw. 37) mit der Steueranschlußseite des dem anderen Zylinder (9) zugeordneten Rückschlagventils (31 bzw. 30) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Lieferleitung (2) die Förderzylinder (5) wechselseitig mittels eines Schwenkrohres (3) anschließbar sind, das mittels eines Schiebers (7) über ein gesteuertes Zweiwegeventil (20) betätigbar ist.