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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Feststoffpumpe nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Feststoffpumpen,
die mit zwei parallelen Pumpenzylindern arbeiten, die abwechselnd
den Schlamm ansaugen und ausdrücken
und die von Hydraulikzylindern betätigt werden, sind allgemein
bekannt und befinden sich vielfach im Einsatz. Den beiden Einlaßöffnungen
des Pumpengehäuses
bzw. Einlaßventilen
sind Einlaßventilzylinder
zugeordnet, die abwechselnd öffnen
und schließen,
um das Ansaugen des Schlammes zu ermöglichen, der ggf. durch eine
geeignete Zuführvorrichtung
herantransportiert wird. Den Auslaß öffnungen des Pumpengehäuses bzw.
den Auslaßventilen
sind außerdem
zwei Auslaßventilzylinder
zugeordnet, die abwechselnd öffnen
und schließen,
damit der Schlamm über
eine gemeinsame Ausgangsleitung ausgepreßt wird.
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Bei
einer bekannten Feststoffpumpe dieser Bauart ist bekannt, die Einlaß- und Auslaßventile senkrecht
zu den Achsen der Pumpenzylinder anzuordnen. Dadurch wird der Schlamm
während
des Ansaugvorgangs um 90° umgelenkt.
Wird für
die Zuführung
eine Zuführvorrichtung,
beispielsweise eine Doppelwellenzuführschnecke verwendet, ist für diese
ein erheblicher Energieaufwand erforderlich, um eine optimale Füllung der
Pumpenzylinder zu erhalten. Außerdem
besteht der Nachteil, daß die
Ventilstangen der Saugventile die Auslaßpassage des Pumpengehäuses unterteilen.
Dadurch wird die Förderung
von Schlämmen
mit großen
Feststoffpartikeln, wie zum Beispiel Steinen oder dergleichen, eingeschränkt.
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Es
ist auch bereits bekanntgeworden, die Einlaß- bzw. Auslaßventilzylinder
nicht rechtwinklig anzuordnen, sondern gegenläufig parallel und parallel
zu den Pumpenzylindern. Da die Auslaßventile und die Pumpenzylinder
annähernd
in einer Ebene liegen, sind die Einlaßventile derartig anzuordnen, daß der eingepreßte Schlamm
eine zweimalige Umlenkung von 90° zum
Pumpenzylinder erfährt.
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Aus
DE 28 25 144 A1 ist
eine Feststoffpumpe bekanntgeworden, die umfaßt ein Pumpengehäuse, zwei
parallele von Hydraulikzylindern angetriebene Pumpenzylinder, die
mit jeweils einer Pumpenkammer verbunden sind, eine Zuführvorrichtung
für Schlamm,
die über
Einlaßventile
mit Einlaßventilkammern
verbunden sind, die ihrerseits mit jeweils einer Pumpenkammer in
Verbindung stehen, wobei die Achsen von die Einlaßventile
betätigenden
Ventilzylindern parallel und im Abstand zu den Achsen der Pumpenzylinder
verlaufen und die Einlaßöffnungen entgegengesetzt
gerichtet zu den Pumpenzylindern am Pumpengehäuse geformt sind, wodurch die
angesaugte Strömung
eine zweifache Umlenkung erfährt.
Ferner weist die Feststoffpumpe Auslaßventilkammern auf, die über Auslaßventile
mit jeweils einer Pumpenkammer verbindbar und an einem gemeinsamen
Anschlußstutzen
angeschlossen sind, wobei die die Auslaßventile betätigenden
Verstellzylinder auf der den Einlaßventilzylindern gegenüberliegenden
Seite am Pumpengehäuse
angeschlossen sind und ihre Achsen parallel zu den Achsen der Pumpenzylinder
und Einlaßventilzylinder
verlaufen. Die Achsen der Einlaßzylinder
und der Pumpenzylinder liegen derart und die Pumpenkammer sowie
die Einlaßventilkammer
oder Übergangsbereich
sind so ausgebildet, daß die
angesaugte Strömung
eine Umlenkung von maximal 45° gegenüber den
Achsen des Ventilzylinders bzw. des Pumpenzylinders erfährt. Eine
90°-Umlenkung
ist jedoch durch den Einlaßkrümmer gegeben,
der dem Einlaßventil
vorgeordnet ist.
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Aus
US 5,252,037 A ist
eine Feststoffpumpe bekannt geworden, bei deren Pumpengehäuse zwei parallele – von Hydraulikzylindern
angetriebene – Pumpenzylinder
vorgesehen sind, die mit jeweils einer Pumpenkammer verbunden sind.
Eine Zufuhrvorrichtung für
Schlamm ist über
Einlaßventile
mit Einlaßventilkammern
verbunden, die ihrerseits mit jeweils einem Pumpenzylinder in Verbindung
stehen, wobei die Einlaßventilöffnungen
auf der zu den Pumpenzylindern entgegengesetzten Seite am Pumpengehäuse geformt
sind, wodurch die Schlammströmung
eine zweifache Umlenkung erfährt.
Ferner sind Auslaßventilkammern
vorgesehen, die über
Auslaßventile
mit jeweils einer Pumpenkammer verbindbar und an einen gemeinsamen
Auslaßstutzen
angeschlossen sind, wobei die die Auslaßventile betätigenden
Auslaßventilzylinder
auf der den Einlaßventilzylindern
gegenüberliegenden
Seite am Pumpengehäuse
angeordnet sind. Die parallelen Achsen von Einlaßventilzylindern und Auslaßventilzylindern
verlaufen im Winkel zu den Pumpenzylindern, und die Zufuhrvorrichtung,
die Pumpenkammer und die Einlaßventilkammer
sind so ausgebildet und gehen so ineinander über, dass die angesaugte Schlammströmung eine
Umlenkung im Winkelbereich von 45° oder
kleiner gegenüber
den Achsen der Einlaßventilzylinder
und der Pumpenzylinder erfährt.
Aus
DE 3 635 723 A1 ist
eine Feststoffpumpe mit Direktbeschickung bekannt geworden, bei
der die Auslaßventile unter
einem Winkel relativ zu den Hauptzylinderachsen angeordnet sind.
Die Einlaßventilsitze
erstrecken sich in einer Längsebene
zur Hauptpumpenebene in einem Winkel zwischen 0° und minus 90°. Eine Saugventilstange,
wie sie bei herkömmlichen
Pumpen vorgesehen ist, ist nicht vorgesehen. Der Schlamm wird beim
Einpressen durch die Förderschnecke
zwei Mal um 90° umgelenkt,
und zwar einmal im Schneckenausgang selbst und dann in der Pumpe.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feststoffpumpe der gattungsgemäßen Art
dahingehend zu verbessern, daß die
Strömung
in dem Pumpengehäuse
beim Ansaugen des Schlammes eine möglichst geringe Richtungsänderung
erfährt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 7 und 8 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Feststoffpumpe nach
Anspruch 1 liegen die Achsen der Einlaßventilzylinder und der Pumpenzylinder
so nahe zusammen und Pumpenkammer, Einlaßventilkammer und der zugehörige Verbindungsbereich
sind so geformt und gehen derart ineinander über, daß die angesaugte Strömung keine
Umlenkung erfährt,
die über
einen Winkelbereich von etwa 45° und
weniger hinausgeht. Damit diese nur geringfügige Umlenkung erreicht wird,
ist es zweckmäßig, wenn
die Einlaßventilkammer
eine Abmessung aufweist, daß ein
relativ großer Strömungsquerschnitt
geschaffen ist für
den Übergang
zur eigentlichen Pumpenkammer, welche dem jeweiligen Pumpenzylinder
gegenüberliegt.
Voraussetzung ist ferner, daß die
Auslaßventilkammer
bzw. das Auslaßventil
nicht in gleicher Höhe
liegt wie der Pumpenzylinder, sondern ebenfalls einen gewissen Versatz
dazu hat. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Versatz
derart, daß die
Achse des Pumpenzylinders noch außerhalb der Auslaßventilöffnung liegt.
Dadurch ist für
die Strömung
nach außen
ebenfalls eine Umlenkung erforderlich. Diese Umlenkung ist jedoch
relativ unproblematisch, da es möglich
ist, mit Hilfe des Pumpenzylinders bzw. seines entsprechenden Antriebs
dafür einen
ausreichenden Druck zu erzeugen, um für das einwandfreie Ausströmen des
Schlamms zu sorgen.
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Der
Schneckenförderer,
beispielsweise eine Doppelwellenschnecke, kann entweder im oberen oder
im unteren Bereich der Feststoffpumpe angeordnet werden, je nach
den betrieblichen Anforderungen. Liegt sie unten, kann sie direkt
auf dem Boden angeordnet werden, was in manchen Einsatzfällen, bei
denen eine geringe Einlaufhöhe
in den Schneckeneinlaufflansch gefordert ist, von Vorteil ist. Nach einer
Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsitze für die Einlaß- und Auslaßventile
auswechselbar angeordnet und vorzugsweise durch Verschraubung befestigt.
Der Ventilsitz wird vorzugsweise von einem Ring gebildet, der mit
Hilfe einer geeigneten Ventilsitzplatte durch Verschraubung befestigt
ist.
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Bei
der oben beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung liegen sämtliche
Achsen von Pumpen- und Ventilzylinder parallel.
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Bei
der Lösung
nach Patentanspruch 7 verlaufen die parallelen Achsen von Einlaßventilzylinder und
Auslaßventilzylinder
im Winkel zu den Achsen der Pumpenzylinder. Auf diese Weise erfolgt
eine Dreifachumlenkung der angesaugten Strömung zum Pumpenzylinder, wobei
jedoch die Umlenkungswinkel relativ klein sind. Dagegen erfolgt
eine relativ starke Umlenkung für
die abgegebene Schlammenge, wobei jedoch der Winkelbereich für die Umlenkung sich
ebenfalls in Grenzen hält.
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Die
Schräganordnung
von Einlaß-
und Auslaßzylinder
ist an sich bekannt. Bei der bekannten Pumpe sind die entsprechenden
Ventilsitze in den entsprechenden Leitungsabschnitten untergebracht. Die
Einlaßströmung wird
bei der bekannten Pumpe ebenfalls um 90° gelenkt, während die Auslaßströmung keinerlei
Umlenkung erfährt.
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Bei
der Lösung
nach Patentanspruch 8 ist vorgesehen, dass die Achsen der Einlaßventilzylinder
im spitzen Winkel zueinander verlaufen, wobei ihr Schnittpunkt im
Bereich der Zuführvorrichtung
liegt. Die Auslaßventilzylinder
haben eine gleiche Anordnung wie bei der eingangs be schriebenen
Lösung nach
Patentanspruch 1. Wird bei der Lösung
nach Anspruch 8 eine Doppelwellenschnecke für die Zuführung verwendet, dann liegt
der Schnittpunkt der beiden Achsen der Einlaßventilzylinder etwa auf einer
Linie zwischen den beiden Schneckenwellen. Die Pumpenzylinder und
die Schneckenwellenförderer liegen
annähernd
auf einer Achse, wobei jedoch der Schlamm bei der Förderung
in die Pumpenzylinder über
die Einlaßventilkammer
eine Umlenkung erfährt,
deren maximaler Winkel sich wiederum in Grenzen hält und deutlich
unter 60°,
vorzugsweise kleiner als 45°,
ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
den Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Pumpe nach
der Erfindung während
eines Ausschiebevorgangs.
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2 zeigt
die Pumpe nach 1 während des Befüllungszustands.
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3 zeigt
die Draufsicht auf die Pumpe nach 1.
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4 zeigt
die Seitenansicht der Pumpe nach 1.
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5 zeigt
einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Pumpe nach
der Erfindung während
des Ausschiebens.
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6 zeigt
die Pumpe nach 5 während des Auffüllens.
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7 zeigt
die Seitenansicht der Pumpe nach 5 oder 6.
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8 zeigt
einen Schnitt durch die weitere Ausführungsform einer Pumpe nach
der Erfindung während
des Ausschiebens.
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9 zeigt
die Pumpe nach 8 während des Füllens.
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10 zeigt
eine Draufsicht auf die Pumpe nach 8 oder 9.
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11 zeigt
einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Pumpe nach
der Erfindung.
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12 zeigt
die Draufsicht teilweise im Schnitt der Pumpe nach 11.
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In
den 1 bis 4 ist eine Feststoffpumpe 10 darge stellt,
von der jedoch nur ein Pumpenzylinder 12, ein Einlaßventilzylinder 14,
ein Schneckenförderer 16 sowie
ein Auslaßventilzylinder 18 dargestellt
wird. Die genannten Teile sind mit einem Pumpengehäuse 20 verbunden,
in dem eine Einlaßventilkammer 22 und
eine Pumpenkammer 24 ausgebildet sind. Es versteht sich,
daß das
Pumpengehäuse 20 vertikal
unterteilt ist zur Bildung von zwei Einlaßventilkammern bzw. Pumpenkammern.
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Der
Auslaßventilzylinder
bzw. das Auslaßventil
ist mit einem getrennten Gehäuseteil 26 verbunden.
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Zwischen
dem Schneckenförderer 16 und
einer Einlaßöffnung 32,
die von einer Platte 34 gebildet ist, mit der ein Ventilsitzring 36 im
Pumpengehäuse 20 festgelegt
ist, wobei die Platte 34 am Pumpengehäuse 20 festgeschraubt
ist, ist ein Saugzylinder 38 geschaltet. Seine Achse verläuft etwas
schräg
zur Öffnung 32.
In 1 ist das mit 40 bezeichnete Ventilglied
in der Anlage am Ventilsitzring 36 dargestellt, wobei der
Ventilkegel an der Kolbenstange des Einlaßventilzylinders 14 durch
Schraubung befestigt ist. Der Pumpenkolben 42 des Pumpenzylinders 12 ist
in der weitesten ausgefahrenen Stellung. Er ist, wie nicht näher dargestellt,
mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 44 angetrieben. Das
Auslaßventilglied 46,
das in gleicher Weise aus gebildet und angebracht ist, ist in der
Offenstellung gezeigt. Der zugehörige
Ventilsitz 48 läßt mithin
die aus dem Pumpenzylinder 12 austretende Schlammenge in
die zugehörige
Auslaßventilkammer 49 hindurch.
Die Auslaßventilkammer
beider Auslaßventile
sind gemeinsam an einen mittigen Ausgangsstutzen 50 angeschlossen.
In der in 1 gezeigten Darstellung wird
mithin Schlamm aus dem Pumpenzylinder 12 über das
geöffnete
Auslaßventilglied 46 in
den Ausgangsstutzen 50 herausgedrückt. Dabei ist das Einlaßventilglied 40 geschlossen.
In dieser Position kann daher der Schneckenförderer 16 keinen Schlamm
in das Pumpengehäuse 10 fördern. Der
Schneckenförderer 16 ist
im übrigen
von einem geeigneten Antrieb 52 angetrieben und wird bei 54 von
oben auf nicht dargestellte Weise gefüllt. 2 zeigt
ein geöffnetes
Ventil 40 und ein geschlossenes Ventil 46. Man
erkennt dabei, daß die
Strömung,
die durch den Schneckenförderer 16 und durch
das Einfahren des Pumpenkolbens 42 in den Kammern 22 und 24 erzeugt
wird, eine schwache S-Kurve vollzieht, daher nur geringfügig umgelenkt wird,
in jedem Fall um einen Winkel kleiner als 45° gegenüber den Achsen der Ventilzylinder 14 bzw.
der Pumpenzylinder 12. Daher ist der Strömungswiderstand
relativ gering. Dies liegt daran, daß die Achsen der Ventilzylinder 14,
die koaxial sind zu den Achsen der Einsaugöffnung, sehr nahe an den Achsen
der Pumpenzylinder 12 liegen. Der unterste Punkt der Ansaug öffnung 32 liegt
nur geringfügig
außerhalb des
obersten Punktes des Pumpenzylinders 12. Darüber hinaus
ist die Einlaßventilkammer 22 relativ groß im Verhältnis zur
Pumpenkammer 24 ausgeführt,
so daß die
Strömung,
die sich zwischen den Kammern 22, 24 einstellt,
einen schrägen
Verlauf hat im Winkel zu den erwähnten
Achsen. Durch diese relativ schwache Umlenkung ist die erforderliche Druckkraft
für den
Förderer 54 relativ
gering. Die Achsen der Auslaßventilzylinder 18 sind
hingegen deutlich zu den Achsen des Pumpenzylinders 12 versetzt.
Im gezeigten Falle liegt der oberste Punkt der Auslaßöffnung noch
außerhalb
der Achse des Pumpenzylinders 12, so daß die vom Pumpenzylinder ausgepreßte Schlammenge
ebenfalls eine schwach S-förmige
Kurve durchströmt.
Mithin wird eine sehr kompakte Pumpe erhalten, die optimale Strömungsverhältnisse
verwirklicht.
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In 4 ist
die Seitenansicht der Pumpe nach den 1 bis 3 dargestellt,
wobei man erkennt, daß sie
auf einem Gestell 56 angeordnet ist, das auf einem nicht
gezeigten Untergrund aufsteht, wobei der Zuführförderer 16 über dem
Untergrund angehoben ist. Bei der Ausführungsform nach den 5 bis 7 sind
die Verhältnisses
genau umgedreht. Da jedoch gleiche Teile wie bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 4 verwendet
werden, werden auch gleiche Be zugszeichen eingesetzt, denen lediglich
ein 'a" hinzugefügt ist.
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Bei
den 5 bis 7 ist das Pumpengehäuse 20a um
180° verdreht,
wodurch die Auslaßventilzylinder 18a oberhalb
der Pumpenzylinder 12a liegen und die Einlaßventilzylinder 14a unterhalb. Dadurch
kann der Schneckenförderer 16a unmittelbar
auf dem Untergrund aufstehen (siehe 5 und 6),
was für
manche Einsatzzwecke von großem Vorteil
ist. In der Wirkungsweise und auch im übrigen Aufbau liegt jedoch
kein Unterschied gegenüber
der Ausführungsform
nach den 1 bis 4 vor.
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Man
erkennt an den 8 bis 10, daß das Pumpengehäuse 20b,
das sehr ähnlich
dem nach den 1 bis 3 geformt
ist, in der Zeichenebene um einen Winkel von etwa 30° entgegengesetzt
der Uhrzeigerrichtung gedreht ist, wobei die Achsen der Ventilzylinder 14b, 18b diese
Drehung entsprechend mitgemacht haben. Die Achsen der Pumpenzylinder 12b und
des Förderers 16b verbleiben
hingegen in der Horizontalen. Auf diese Weise ist der Saugzylinder 38b etwas
mehr geneigt. Der Abgangsstutzen 50b ist jedoch wie in
den 1 bis 3 mit horizontaler Achse ausgeführt. Wie
in den 1 und 2, zeigt 8 das Ausschieben
von Schlamm und 9 das Ansaugen bzw. Auffüllen des
Pumpen zylinders 12b. Auf die Funktion muß daher
im einzelnen nicht mehr eingegangen werden. Man erkennt jedoch aus
den 8 und 9, daß die Strömung vom Saugzylinder 38b bis
zum Pumpenzylinder 12b beim Ansaugen dreimal umgelenkt wird.
Diese Umlenkung erfolgt jedoch stets wiederum über einen relativ schwachen
Winkel, so daß der Strömungswiderstand
relativ gering ist.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 11 und 12 sind
Pumpenzylinder 12c, Schneckenförderer 16c sowie Auslaßventilzylinder 18c in
gleicher Weise angeordnet wie bei der Ausführungsform nach den 1 bis 4.
Allerdings liegen die Achsen von Auslaßventilzylinder 18c und
Schneckenförderer 16c näher zusammen.
Dies beruht darauf, daß die
Einlaßöffnungen 32c in
das Ventilgehäuse 20c in Höhe der Achsen
der Pumpenzylinder 12c liegen. Damit jedoch eine Ventilanordnung
zum wahlweisen Verschließen
der Öffnungen 32c möglich ist,
haben die Öffnungen
divergierende Achsen, wie sich aus 12 ergibt.
Entsprechend verlaufen die Achsen der Einlaßventilzylinder 14c,
die sich auf einer Linie schneiden, die mittig zwischen den Schneckenwellen 16c liegt.
Daher muß die
aus dem Ansaugzylinder 38c in das Ventilgehäuse 22c und
anschließend
in das Pumpengehäuse 24c eintretende
Strömung
einen schwachen S-Verlauf nehmen, um in den Pumpenzylinder 12c eintreten
zu können.
Auch hier ist daher ein relativ geringer Strömungswiderstand vorhanden.