EP0364519A1

EP0364519A1 - Mehrzylinder-kolbenpumpe

Info

Publication number: EP0364519A1
Application number: EP89902735A
Authority: EP
Inventors: Ernst Egli
Original assignee: Aliva AG
Current assignee: Sika Equipment AG
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1990-04-25
Also published as: JPH02504414A; US5061158A; KR900700758A; AU614592B2; BR8906480A; WO1989009339A1; FI895680A0; RU1771516C; AU3186689A

Description

Mehrzylinder-Kolbenpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrzylinder- Kolbenpumpe der Drehschieberbauart zum Fördern fliess- fähiger Stoffe, insbesondere Beton.

Die zur Zeit in der Praxis verwendeten Mehrzylinder-Kol¬ benpumpen für die Betonförderung werden in einem Artikel in der "Baumaschinen + Bautechnik", Heft Nr. 2, vom Februar 1985 von Dipl.-Ing. Alfred Prawit, Essen, unter dem Titel "Analyse der Betonschiebersysteme" beschrie- ben. In diesem Artikel werden Vor- und Nachteile der heute gängigen Betonschiebersysteme erläutert.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Mehrzylinder-Kolbenpumpe, welche im Aufbau einfacher, und daher im Betrieb funktionssicherer und zudem auch im Unterhalt gegenüber bekannten Ausführungen anspruchs¬ loser ist.

Eine derartige mehrzylindrige Kolbenpumpe zeichnet sich aus durch einen der Ansprüche.

Anschliessend wird anhand einer Zeichnung ein Ausfuhrungs- beispiel einer derartigen Mehrzylinder-Kolbenpumpe erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Mehrzylinder-Kolbenpumpe mit Dieselmotor, Hydraulikpumpe und Fahrwerk für das Fördern von. Beton u. dgl. in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Pumpenteils zur Mehr¬ zylinder-Kolbenpumpe nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt gemäss Schnittlinie III - III der Pumpe nach Fig. 2, in der einen Schieber¬ endlage,

Fig. 4 einen Schnitt analog Fig. 3, mit der Pumpe in der anderen Schieberendlage,

Fig. 5 eine Vorderansicht von der Förderseite her der Mehrzylinder-Kolbenpumpe gemäss Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Mehrzylinder-Kolbenpumpe 1 für das Nassspritzen, welches auch als Dichtstromförderung bezeichnet wird und welche insbesondere zum Fördern von Beton dient. Eine komplette derartige Installation umfasst einen Fahrmischer für die Materiallieferung, eine Betonpumpe 3, eine Dosierpumpe für Zusatzmittel sowie eine Düse inkl. Mischeinheit für die Zugabe von Druckluft und Zusatzmitteln sowie einen Kompressor für die Druckluftversorgung. Im folgenden wird nur die Pumpe 3 im einzelnen beschrie¬ ben. Diese umfasst zur Aufnahme des pumpfähigen Betonge¬ misches einen Trichter 4 mit einem Rührwerk 5, dessen Rührorgane 8, als Arme ausgebildet, paarweise auf einer angetriebenen Welle 6 angeordnet sind. (Fig. 2 bis 4) Der Trichter 4 ist gegen sein unteres Ende hin nach innen zu einem Seitenteil 9 des Trichterbodens geformt, während der anschliessende Trichterboden-Mittelteil 10 die Form einer Wanne aufweist. Diese Form sichert minima- len Totraum mit einem Minimalrest an Beton beim Betriebs¬ ende.

An einer vorderen Abschlusswand 12 des Trichters 4 ist ein Druckrohrträger 13 befestigt, welcher ein zylindrisches Aussenrohr 14, einen Abschlussdeckel 15 sowie eine Verstärkung 16 umfasst. Den Hauptteil dieses Druckrohrträgers 13 bildet ein sich in Förder¬ richtung konisch verjüngendes Druckrohr 18, welches in einem Anschlussflansch 19 endet und dem Anschlies- sen, über eine mehr oder weniger lange Förderleitung, des eigentlichen Spritzaggregates dient. Zu diesem Druckrohrträger 13 gehört ferner, auf der Gegenseite des Flansches 19, ein innerer Endflansch 20, welcher zur Aufnahme des inneren Endes des zylindrischen Aussen- rohres 14 mit einem Bördel 21 versehen ist. Diese bauliche Einheit des Druckrohrträgers 13 lagert mit dem inneren Endflansch 20 in einem Gegenflansch (Schneidring) 23, wobei ein Dichtungsring 24 dem Abdichten und Nachspan¬ nen dieser Uebergangsstelle dient. Wie Fig. 5 zeigt, wird der Abschlussdeckel 15 des Druckrohrträgers 13 mittels zweier seitlicher Spann¬ schrauben 54 festgehalten. Unten am Abschlussdeckel 15 ist ein Lagerzapfen 55 vorgesehen, welcher der Aufnah-- me eines Schwenkarmes 58 dient, dessen anderes Ende in einem Chassis-Zapfen 57 drehgelagert ist. Diese einfache Konstruktion ermöglicht es, nach Lösen der beiden Spannschrauben 54, den ganzen Druckrohrträger

13 über den Abschlussdeckel 15 und die Zapfen 55 und 57 sowie den Schwenkarm 58 aus seiner Arbeitslage auszu¬ fahren und damit in einfacher Weise zu reinigen. Dadurch ist auch ein guter Zutritt zum Unterteil des Trichters

14 sichergestellt, was insbesondere auch zum Reinigen nach dem Arbeitsende wichtig ist. Alle Teile sind daher sehr leicht zugänglich zum Auswechseln bzw. deren Kontrolle und Unterhalt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist als hinterer Abschluss des feststehenden Teiles der Pumpe 3 eine Rückwand 25 vorgesehen, die sich bis zum unteren Teil eines Vers ärkungsSegmentes 26, ebenfalls zum Festteil der Pumpe 3 gehörend, erstreckt. Dieses Verstärkungssegment 26 ist in' den Fig. 2 bis 4 sichtbar. Um die beim Pumpen grossen Reaktionskräfte aufzunehmen, ist dieses Segment 26 mit Rippen 27 verstärkt. Die Rippen 27 sind ferner mit einem Aussenflanschringsegment 29 verbunden, welches die in den Fig. 3 und 4 ersichtliche Form aufweist. Das Segment 29 ist mit einem Ringflansch 30 verschraubt. Der Ringflansch 30 dient u.a. dem Festhalten einer Lippendichtung 31, die auf dem Aussenflanschringsegment 29 in in Fig. 2 ersichtlicher Weise aufliegt. Am Ring¬ flansch 30 ist ein Kugellager-Aussenring 34 befestigt, während der zugehörende Kugellager-Innenring 35 mit einer sehr massiven Antriebsplatte 36 verschraubt ist. Diese Antriebsplatte 36 ist Trägerin eines der wichtig¬ sten Teile der Betonpumpe 3, einer sogenannten Brillen¬ platte 33, welche halbkreisförmig, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ausgebildet ist und mit zwei von der Drehachse der Brillenplatte 33 gleich weit entfernten Ansaug- oder Ausstossöffnungen 51 und 52 versehen ist.

Die Antriebsplatte 36 ist mit einem Hydraulikmotor 38 verbunden, welcher über einen Kurbelarm 40, eine Kurbelstange 41 sowie zwei Gelenkzapfen 42 und 43 in einem Schwenkbereich von ungefähr 60°, nämlich je 30° um die Mittelnormalebene der Pumpe 3 ausschwenkend, die Antriebsplatte 36 und mit ihr die Brillenplatte 33 mit einer Schaltzeit von beispielsweise 0,5 sek hin und her schwenkt. Der Hydraulikmotor 38 treibt den Kurbeltrieb nur in einer Richtung an.

Wie insbsondere aus Fig. 2 ersichtlich, dient die äusserst robust ausgebildete Antriebsplatte 36 der Aufnahme zweier Zylinder 44 und 45 der Betonpumpe 3. In jedem dieser Zylinder 44, 45 befindet sich ein Doppelkolben 47 mit einem Hydraulikkolben 48 am einen und einem Betonkolben 49 am anderen Ende der gemeinsamen Kolbenstange. Der Hydraulikantrieb des Kolbens 48 sowie die ganze übrige Steuerung ist nicht dargestellt. Sie bildet nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, sichert aber die Synchronisierung der zum Betonfördern nötigen aufeinander abgestimmten Bewegungen der Teile. Bei dieser Konstruktion befinden sich im betonangefüll¬ ten Trichter 4 ausser dem Rührwerk 5, welches ebenfalls über einen Hydraulikmotor 39 angetrieben wird, keine beweglichen Teile. Es" ist daher auch nicht nötig, wie dies bisher vorgesehen wurde, beim Umsteuern von Saugräumen in Druckräume und umgekehrt Teile der sich im Betontrichter 4 befindenden Betonmasse unnütz zu verschieben, womit auch entsprechend heikle Dichtungs¬ probleme sowie Kräfte und Momente, d.h. Konfigurationen, welche bisher oftmals zu Schwierigkeiten führen, weit¬ gehend problemlos bewältigt werden können. Bei der beschriebenen Ausführung einer Betonpumpe sind die nicht im Trichter zweckbedingten beweglichen Teile, d.h. das Rührwerk 5, auf der Aussenseite des Trichters 4 angebracht. Die Brillenplatte 3, als Steuerschieber dienend, bringt durch Schwenken den jeweils mit Beton angefüllten Zylinder 44 bzw. 45 in fluchtende Verbindung mit dem Eingang zum konischen Druckrohr 18. Danach beginnt in dieser Lage, wie sie die Fig. 2 und 3 zeigen, der entsprechende Betonkolben 49 die im vorangegangenen Takt beim Zurückfahren dieses Kolbens 49 im Zylinder 45 aufgenommene Betonmenge durch das konische Druckrohr in angegebener Pfeilrichtung zur Spritzdüse zu fördern. Dabei bewegt sich der in Fig. 2 ersichtliche Betonkolben 49 ungefähr bis in die Abschlussebene der Brillenplatte 33 in seine Totpunktlage. Beim nächsten Takt, in welchem der Zylinder 45 in die in Fig. 4 ersichtliche Lage umgeschwenkt wird, gelangt der Zylinder 44, gefüllt mit Beton, in die in Fig. 2 ersichtliche Ausstossläge. Es wäre aber grundsätzlich möglich, den Druckkolben, gemäss Fig. 2 den Kolben 49, bis in den Trichtergegen¬ flansch 23 vorstossen zu lassen, um gegebenenfalls nach dem Zurückfahren ein leichteres Verschwenken der Brillenplatte 33 beim Umsteuern zu erreichen.

Während also, wie Fig. 2 zeigt, der ersichtliche Betonkolben 49 im Zylinder 45 die vorher angesaugte Betonmasse in das konische Druckrohr 18 auεstösst, erzeugt der im Gegentakt im Zylinder 44 in Fig. 2 zurücklaufende andere Betonkolben 49 im Zylinder 44 einen Unterdruck, so dass aus dem Trichter 4 Beton in diesen Raum einfliesst, wobei das entsprechend in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn drehende Rührwerk 5 das Einfliessen dieses Betons in den Zylinder 44 unterstützt.

Die verschiedenen Antriebselemente, wie Hydraulikmotor

38 und Hydraulikzylinder 46, 50, sind derart synchronisiert, dass in den Totpunktsbereichen der beiden Betonförderkolbeu 49 das Umschwenken der Antriebsplatte 36 mit der Brillen¬ platte 33 erfolgt, so dass, wie Fig. 4 zeigt, der volle Zylinder 44 der Eingangsöffnung des konischen Druckrohres 18 gegenüberliegt, während der entleerte Zylinder 45 in den Innenraum des Trichters 4 mündet und beim anschliessenden Zurückbewegen des Kolbens 49 dieser seinen Zylinder 45 mit Beton füllt.

Die beschriebene Betonpumpe löst die gestellte Aufgabe in allen Teilen. Sie ist auch baulich äusserst gedrungen. Die Förderung des Betons erfolgt durch das feste konische Druckrohr 18 immer gradlinig, was nicht nur zu geringem Verschleiss, sondern auch zu geringeren Druckverlusten beiträgt. Die drehbeweglichen Teile zum Umsteuern liegen nicht, wie bei bisherigen Ausführungen im Trich¬ ter, sondern ausserhalb; denn die Antriebsplatte 36 mit der Brillenplatte 33 ist Träger der beiden Zylin- der 44 und 45. Gegebenenfalls können auch bei Mehr¬ zylindermaschinen mehr als zwei Zylinder vorgesehen werden. Dadurch ist die gradlinige Förderung gesichert und das Vermeiden unnötiger Betonmassenbewegungen er¬ reicht. Die Verschleissteile können auf einfache Art und Weise ersetzt werden. Auch das Ausschwenken des

Druckrohrträgers in der erläuterten Weise ist äusserst einfach, das Verlustvolumen im Trichter bezüglich Beton asse ist minimal und das Zuführen des Betons beim Ansaugen des Betonkolbens in den entsprechenden Zylinder durch das nun mögliche tiefe Anordnen des Rührwerks sicher¬ gestellt. Damit sind auch viele der heiklen Stellen der bisherigen Pumpeneliminiert oder in leicht zugäng¬ liche Bereiche gebracht, was sich in jeder Beziehung vorteilhaft auswirkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrzylinder-Kolbenpumpe der Drehschieberbauart zum Fördern fliessfähiger Stoffe, insbesondere Beton, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (33, 36) mit den Kolben (48, 49) und deren Zylindern (44, 45) zum gemeinsamen Verschwenken verbunden ist.

2. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gutstrichter (4) und, als einzig im Betrieb bewegter Pumpenzubehör im Trichter (4) , ein in diesem wirkendes Rührwerk (5) angeordnet ist.

3. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde- stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (33, 36) ausserhalb des Gutstrich¬ ters (4) angeordnet ist.

4. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde- stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckförderphase des Fördergutes die För¬ derzylinderachse mit der Längsachse des anschliessenden_f vorzugsweise konischen Druckrohres (18) koaxial ist.

5. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber eine Brillenplatte (33) sowie eine mit ihr verbundene Antriebsplatte (36)_. enthält, welche vorzugsweise kugel- oder rollengelagert ist.

6. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb, z.B. eine Hydraulikpumpe (37) , vorge¬ sehen ist, welcher, z.B. über einen Hydraulikmotor (38) und einen Kurbeltrieb, die A triebsplatte antreibt.

7. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydraulikmotor (39) das Rührwerk (5) antreibt.

8. Mehrzylinder-Kolbenpumpe,vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der freien Zylinderenden auf einer gemeinsamen Rollenbahn gelagert sind.

9. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Druckrohrträger (13) mit dem Druckrohr (18) , einem äusseren Abschlussdeckel (15) , einem mit dem Druckrohr vorzugsweise koaxialen zylindrischen Aussenrohr (14) und einem für die beiden Rohre (14, 18) gemeinsamen Innenflansch (20) .

10. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde- stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine, das Druckrohr (18) enthaltende Baueinheit zum demontierbaren Einschieben in den Trichter vorgesehen ist, die Befestigung vorzugsweise durch Spannen (54) erfolgt, wobei die Baueinheit z.B. ausfahrbar abgestützt (55, 57, 58) ist.

11. Mehrzylinder-Kolbenpumpe, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschwenkteil (33, 36, 44, 45, 48, 49) eine von Trichter (4) demontierbare Baueinheit bildet.