EP1003969B1

EP1003969B1 - Zweizylinder-dickstoffpumpe

Info

Publication number: EP1003969B1
Application number: EP98945133A
Authority: EP
Inventors: Friedrich Schwing
Original assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Current assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2002-06-19
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: BR9811171A; ES2180197T3; DE59804530D1; AU727999B2; CN1104558C; TR200000345T2; WO1999009315A1; CA2299391A1; HK1027149A1; JP2001515180A; US6450779B1; RU2193110C2; CA2299391C; AU9256798A; CN1265724A; DE19735091B4; ATE219554T1; KR100402197B1; DE19735091A1; KR20010022811A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zweizylinder-Dickstoffpumpen bestehen aus zwei Einzelpumpen, die schaltungstechnisch miteinander verknüpft und in ihrem Bewegungsablauf so synchronisiert sind, daß beim Pumpen des einen Zylinders (Z1) der andere Zylinder (Z2) einen Saughub ausführt. Üblicherweise sind dabei die Hubgeschwindigkeiten der Kolben in den beiden Zylindern gleich, so daß die zeitlichen Enden der Zylinderhübe (Saughub und Pumphub) zusammenfallen. Am Ende jedes Hubes wird die Bewegungsrichtung der Zylinderkolben jeweils umgesteuert, so daß ein ständiger Wechsel zwischen Pump- und Saughüben erfolgt.

Der Saughub dient dazu, Dickstoff wie Beton aus einem Vorfüllbehälter zu dem jeweils saugenden Zylinder zu fördern. In dem darauffolgenden Pumpstrom wird das zuvor angesaugte Material aus dem nunmehr pumpenden Zylinder in die Förderleitung gedrückt. Damit dieser Vorgang stets in richtiger Art und Weise erfolgt, sind üblicherweise ein oder mehrere Steuerorgane oder Umschaltventile - beispielsweise Rohrweichen oder Flachschieber - vorgesehen, welche sich zwischen zwei Schaltendstellungen hin und herbewegen, um die jeweils richtige Verbindung zwischen den Zylinderöffnungen, dem Förderleitungsanschluß und dem Vorfüllbehälter herzustellen.

Rohrweichen als derzeit gebräuchlichste Steuerorgane werden i.allg. so angeordnet, daß sie zwischen zwei Schalt-Endstellungen hin und her schwenkbar sind, in welchen sie die jeweils notwendige Verbindung zwischen den Zylinderöffnungen, dem Förderleitungsanschluß und dem Vorfüllbehälter herstellen. Dabei ist die Rohrweiche mit ihrem einen Ende ständig mit der Förderleitung verbunden, während das andere Ende jeweils die Zylinderöffnung des gerade pumpenden Zylinders überdeckt. Die Zylinderöffnung des Saugzylinders steht damit zum Vorfüllbehälter hin offen.

Da der Umsteuervorgang der Rohrweiche von einer Zylinderöffnung zur anderen nicht beliebig schnell erfolgen kann, wird der Förderstrom in der Förderleitung beim Hubwechsel unterbrochen. Daraus folgt zwangsläufig eine Diskontinuität des Förderstromes mit problematischen Folgen wie Beschleunigungsschlägen, Stößen, hohe mechanische Belastungen der Bauteile, Schwingungen eines ggf. angeschlossenen Verteilermastes, vermehrter Verschleiß usw..

Weitere negative Effekte können die Förderstromunterbrechungen weiter verlängern. Beispielsweise tritt oftmals der Effekt auf, daß der angesaugte Dickstoff wegen eines Luft - oder Gasgehaltes kompressibel ist. Mit Beginn des Pumphubes muß der Dickstoff dann zunächst auf den in der Förderleitung herrschenden Betriebsdruck vorkomprimiert werden, bevor der Förderstrom einsetzt. Je nach Art des Betons und in Abhängigkeit von den sonstigen Betriebsbedingungen kann aber auch die Notwendigkeit für eine Vorkompression vernachlässigbar klein sein.

Besonders problematisch ist allerdings eine andere Art der Förderstromunterbrechung. Diese wird dadurch verursacht, daß die Rohrweichen der vorstehend beschriebenen Art und Anordnung bei ihrer Schaltbewegung in der Mittelstellung die Förderzylinderöffnungen nicht gleichzeitig ganz überdecken (dieser Effekt wird als negative Überdeckung bezeichnet). Dabei kann der in der Förderleitung unter Druck stehende und gespannte Dickstoff in den mit noch nicht komprimiertem Dickstoff gefüllten Zylinder oder an dessen Öffnung vorbei in den Vorfüllbehälter zurückströmen (dieser Effekt wird als "Kurzschluß" bezeichnet).

Insgesamt führen die vorstehend beschriebenen Effekte zu einer erheblichen zeitlichen Unterbrechung des Förderstromes in der Förderleitung und durch die Rückströmung aus der Förderleitung ggf. auch zu einer erheblichen Verminderung der Förderleistung. Man kann die nachteiligen Effekte durch eine Beschleunigung der Schaltbewegung zwar verringern, aber nicht vollständig ausschalten.

Es besteht daher der Wunsch, die Unterbrechungen des Förderstromes zu vermeiden und den Beton kontinuierlich zu fördern. Aus dem Stand der Technik sind hierzu bereits mehrere Lösungsansätze bekannt, die aber entweder nur unzureichend funktionstüchtig sind oder einen nicht mehr vertretbaren konstruktiven Aufwand bedeuten, der die Pumpen zu teuer und unwirtschaftlich macht.

Nach einer Idee werden die Kolbengeschwindigkeiten in den Förderzylindern unterschiedlich bemessen, z.B. wird die Sauggeschwindigkeit um so viel größer als die Pumpgeschwindigkeit gewählt, daß der Saughub so früh beendet ist, daß in der verbleibenden Zeit bis zum Ende des Pumphubes bereits das Verschwenken der Rohrweiche bis zur Mittelstellung zwischen den beiden Zylindern einsetzen kann. Dabei werden mehrere Phasen durchlaufen, in deren erster die Zylinderöffnung des Zylinders, der zuvor gesaugt hat, mittels eines Absperrelementes verschlossen wird, so daß der unter Druck stehende Beton in keiner Phase in den Vorfüllbehälter zurückströmen kann. Durch das Verschliessen der Zylinderöffnung wird zudem eine Vorkompression des im Zylinder befindlichen Dickstoffes auf den in der Förderleitung herrschenden Betriebsdruck möglich. In einer weiteren Schwenk-Phase wird die Öffnung des zuvor saugenden Zylinders, noch während des immer noch laufenden Pumphubes des anderen Zylinders, ebenfalls mit der Förderleitung verbunden. In dieser Position (Pumpbereitschaftsstellung) verbleibt der mit dem vorkomprimierten Dickstoff gefüllte Zylinder bis zum Ende des Pumphubes und startet dann ohne Zeitverzögerung und ohne Druckabfall in der Förderleitung seinerseits den Pumphub, während die Öffnung des zuvor pumpenden Zylinders zunächst in einer dritten Phase mittels eines weiteren Absperrelementes verschlossen wird (zur Vermeidung eines Kurzschlusses). In einer vierten und letzten Phase wird die Öffnung dieses Zylinders zum Vorfüllbehälter freigegeben und der Zylinder bzw. der Kolben dieses Zylinders beginnt seinen Saughub, und zwar wiederum mit höherer Geschwindigkeit als der des laufenden Pumphubes. An das Ende des Saughubes schließt sich bei wiederum noch laufendem Pumphub in umgekehrter Richtung ein erneuter Umschaltvorgang der Rohrweiche an.

Nach einer weiteren, in der DE PS 29 09 964 beschriebenen, Lösung der Anmelderin wird jedem Förderzylinder für die Steuerung des Saug - und Pumpstromes bei Vermeidung des Zurückströmens und unter Ermöglichung der Vorkompression jeweils eine eigene Rohrweiche zugeordnet. Dabei verhindert eine als Absperrelement seitlich an die Eintrittsöffnung der Rohrweiche angeformte Absperrplatte das Rückströmen und ermöglicht den Vorkompressionshub. Die Austrittsenden der Rohrweichen münden in ein Hosenrohr ein, dessen Austritt mit der Förderleitung in Verbindung steht. Diese Pumpe ist besonders in Hinsicht auf ihre Baubreite, den Konstruktionsaufwand (zwei Rohrweichen, d.h. doppelter Materialaufwand) und den Energieverbrauch (doppelter Energieaufwand für die zwei Schwenkantriebe der Rohrweichen) verbesserungswürdig.

In der gattungsgemäßen US 3,663,129 wird vorgeschlagen, die Steuerung des Dickstoffstromes einer kontinuierlich fördernden Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit nur einer einzigen Rohrweiche zu realisieren. Im Gegensatz zur DE PS 29 09 964 weist die Pumpe der US 3,663,129 zwar nur eine einzige vom Druckstrom durchflossene Rohrweiche auf, problematisch ist allerdings deren überdimensional große Eintrittsöffnung. Sie erstreckt sich langlochförmig über den Bogen des Schwenkradius und muß eine Länge aufweisen, die mindestens dem dreifachen Durchmesser der Förderzylinderöffnungen entspricht, da in einer Zwischenphase (Pumpbereitschaftsstellung des Zylinders, der zuvor gesaugt hat) beide Zylinder mit der Förderleitung verbunden sein müssen.

Die bei den üblichen hohen Betriebsdrücken auftretenden hohen Kräfte können diese Rohrweiche und der die Rohrweiche aufnehmende Vorfüllbehälter gar nicht oder nur bei äußerst dicker Wandstärke aufnehmen. Dies wird daurch verschlimmert, daß sich auch durch die erforderlichen, kurzen Schwenkzeiten über die langen Schaltwege sehr hohe Massenkräfte und Momente ergeben. Auch statisch betrachtet ist das durch die große Wandstärke bedingte Mehrgewicht der meist mobilen Pumpen ebenso wie die hohen Kosten nicht akzeptabel.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine kontinuierlich fördernde Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit geringem konstruktivem Aufwand zu schaffen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1.

Den aus dem Stand der Technik bekannten kontinuierlich fördernden Dickstoffpumpen ist gemeinsam, daß ihre Entwicklung seit langem dabei stehen geblieben ist, die Rohrweiche in üblicher Weise im Bodenbereich des Vorfüllbehälters anzuordnen und der Rohrweiche die Funktion zuzuordnen, den Pump-(Druck-)strom von den Zylindern zur Förderleitung zu leiten. Hier geht die Erfindung überraschend einen anderen Weg, denn sie ordnet die Rohrweiche zwischen der Saugseite der Förderzylinder und der Saugleitung an und trennt den Vorfüllbehälter funktional vom Rohrweichengehäuse. Die Erfindung realisiert damit auf einfache Weise eine einfache und kompakte Rohrweiche zur Steuerung eines kontinuierlichen Dickstofflusses. So benötigt die erfindungsgemäße Rohrweiche an ihrem die Zylinderöffnungen bestreichenden Ende lediglich eine kreisrunde Öffnung mit dem Durchmesser der Saugleitung.

Die Erfindung schafft ferner eine besonders kompakte Anordnung, bei welcher die Rohrweiche in einem sehr kleinen separaten Gehäuse angeordnet ist, das eine sozusagen "minimale" Geometrie aufweist, bei der die Seitenlängen des Gehäuses nur unwesentlich länger sind als der Durchmesser der Leitungs- und Zylinderöffnungen. Das Gehäuse steht ständig unter Förderdruck, wobei der Hohlraum zwischen der Außenkontur der Rohrweiche und der lnnenkontur des Gehäuses auf einfache Weise als Druckleitung fungiert und den jeweils pumpenden Zylinder mit der Förderleitung verbindet.

Im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik (US 3,663,129) wird dabei die Rohrweiche nicht pump- sondern saugseitig angeordnet. Damit entstehen gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik nicht mehr die Probleme einer überdimensionalen Auslegung des Rohrweichenausganges infolge der hohen Drücke in der Förderleitung.

Aus der DE AS 16 53 614 ist es zwar bekannt, eine den Dickstoff steuernde Rohrweiche in einem separaten Gehäuse anzuordnen, wobei die Rohrweiche den Dickstoffluß (Saugstrom) vom Vorfüllbehälter zu den Zylindern leitet. Allerdings ist die in dieser Schrift gezeigte Pumpe nicht dazu geeignet, kontinuierlich Dickstoff zu fördern. Um dies besser zu verstehen, sei zunächst die schweizerische Patentanmeldung CH 8986/61 oder die US 3 146 721 erwähnt, welche den Stand der Technik darstellen, den die DE AS 16 53 614 verbessern will. Die CH 8986/61 beschreibt eine hydraulische Kolbenpumpe zur Förderung dickflüssiger, breiiger oder plastischer Massen. Die Kolbenpumpe umfaßt einen zylindrischen Ventilschieber mit zwei bogenförmigen Kanälen, welche durch Verdrehen den Materialeinlaß und den Materialauslaß jeweils abwechselnd mit einem der Förderzylinder verbinden. Dabei kommt der Materialfluß zwangsläufig momentan zum Stillstand, wenn sich der Ventilschieber in einer Zwischenstellung befindet.

Diesen Stand der Technik will die DE AS 1653 614 dadurch verbessern, daß sie ein Drehschieberventil für eine Schlammpumpe schafft, bei dem es nicht jeweils vorübergehend zu einer Unterbrechung des Materialstromes kommt. Dies erreicht die Lösung der DE AS 1 653 614 durch ein becherartiges Ventilgehäuse mit drei Öffnungen in der Seitenwandung und durch einen becherartigen Ventilkörper, dessen Bodenteil sich in der Nähe des Bodenteiles des Ventilgehäuses befindet und zwei Flügel hat. Der becherartige Ventilkörper verbindet jeweils einen Vorfüllbehälter mit einem der Zylinder. Es handelt sich also bei dem becherartigen Ventilkörper im weitesten Sinne um eine saugseitig angeordnete "Rohrweiche". Verhindert wird mit dieser Weiche aber lediglich, daß das Material unter Druckwirkung bei Störungen des Synchronismus zwischen Ventilschieber und Förderzylinder (damals offenbar noch ein steuerungstechnisches Problem) momentan stillsteht, denn der Materialauslaß bleibt ständig geöffnet. Ein kontinuierliches Pumpen ist dagegen nicht möglich und wird auch an keiner Stelle der Schrift angesprochen. Beispielsweise wird in Kenntnis der vorliegenden Erfindung deutlich, daß der Saugseite des Ventiles der DE 1 653 614 ein Absperrelement zur Verhinderung des Rückströmens fehlt.

Die vorliegende Erfindung versieht die gattungsgemäße Dickstoffpumpe dagegen mit einem Umschaltventil, dessen Rohrweiche saugseitig angeschlossen und mit dem dennoch ein kontinuierliches Pumpen realisierbar ist. Unter anderem liegt dies an dem zusätzlichen Absperrelement zum Verschluß der Saugleitung und/oder der ersten und/oder zweiten Öffnungen des Rohrweichengehäuses, mit dem zuverlässig verhindert werden kann, daß Dickstoff in die Saugleitung oder sogar in den Vorfüllbehälter zurückfliessen kann. Diese Maßnahme ist aus der DE 1 653 614 eben nicht bekannt.

Ein weiteres Problem des DE 1 653 614 ist darin zu sehen, daß das dargestellte Ventil schwer und extrem materialaufwendig ist. Auch aus diesem Grund wurde der Gedanke der DE 1 653 614, d.h. der Gedanke einer saugseitigen Rohrweiche, nie zur Realisierung einer koninuierlich fördernden Pumpe aufgegriffen.

Durch die Kombination der Merkmale des Anspruches 1 wird dagegen ein sehr kompaktes Umschaltventil realisierbar, dessen geometrische Abmessungen in erstaunlicher Weise minimierbar sind. Dies liegt unter anderem daran, daß an den Absperrelementen des Umschaltventiles keine zu großen Druckdifferenzen auftreten, welche diese Komponenten übermäßig belasten würden. Während des Umschaltens treten in idealer Weise an den Absperrelementen sogar überhaupt keine Druckdifferenzen auf.

Zu Steuerung der Pumpe bzw. ihres Ventiles wird bevorzugt das eingangs genannte Verfahren eingesetzt, d.h., die Kolbengeschwindigkeiten in den Förderzylindern werden unterschiedlich bemessen und die Sauggeschwindigkeit wird um so viel größer als die Pumpgeschwindigkeit gewählt, daß der Saughub so früh beendet ist, daß in der verbleibenden Zeit bis zum Ende des Pumphubes bereits das Verschwenken der Rohrweiche einsetzen kann. Dabei werden wiederum meherere Phasen durchlaufen. Zur näheren Erläuterung wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.

Vorteilhafte Varianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a und b: verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit L-förmiger Rohrweiche;
Fig. 2a bis d: verschiedene Phasen des Schaltzyklus des Umschaltventiles aus Fig. 1;
Fig. 3a und b: verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit L-förmiger Rohrweiche;
Fig. 4a bis d: die vier verschiedenen Phasen des Schaltzyklus des Umschaltventiles aus Fig. 3;
Fig. 5a bis c: verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit S-förmiger Rohrweiche;
Fig. 6a bis d: die vier verschiedenen Phasen des Schaltzyklus des Umschaltventiles aus Fig. 5;
Fig. 7a bis c: verschiedene Ansichten eines Umschaltventiles eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit S-förmiger Rohrweiche;
Fig. 8a und b: zwei Phasen des Schaltzyklus des Umschaltventiles aus Fig. 7.

Zunächst sei der konstruktive Aufbau der vier verschiedenen Ausführungsbeispiele nach Fig. 1, 3, 5 und 7 beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe zur kontinuierlichen Förderung eines Dickstoffes, insbesondere zur kontinuierlichen Förderung von Beton (gepunktet dargestellt), welche zwei (hier nur ansatzweise dargestellte) Förderzylinder 1, 2 zur Förderung von Beton aus einer Saugleitung 3 in eine Förderleitung 4 aufweist.

Zwischen die Förderzylinder 1, 2, die Saugleitung 3 und die Förderleitung 4 ist ein Umschaltventil 5 mit einer Rohrweiche 6 geschaltet. Das Umschaltventil 5 weist ein separates - d.h. ein eigenes, vom Vorfüllbehälter 7 baulich getrenntes - Rohrweichengehäuse 8 mit wenigstens vier Öffnungen a, b, c, d auf, wobei die erste und die zweite Öffnung a bzw. b an den ersten bzw. den zweiten Förderzylinder 1, 2, die dritte Öffnung c an die Saugleitung 3 und die vierte Öffnung d an die Förderleitung 4 angeschlossen ist. Das Rohrweichengehäuse 8 weist ferner ein gestuftes Bodenteil 81 auf, in welchem die dritte Öffnung c ausgespart ist und in welche die Saugleitung 3 mündet, einen daran anschliessenden, zylindrischen Grundkörper 82, in dessen Umfangswandung die Öffnungen a und b ausgespart sind, und einen konischen Deckelabschnitt 83, in dem die Öffnung d ausgespart wird und an welche die Förderleitung 4 angeschlossen ist.

Die Eintrittsöffnung RE (in der durch den Pfeil S angedeuteten Strömungsrichtung des Betons) der L-förmigen Rohrweiche 6 mündet in dritte Öffnung c des Rohrweichengehäuses 8 und ist fest mit der Saugleitung 3 verbunden. Die Austrittsöffnung RA der Rohrweiche 6 ist dagegen zwischen den ersten und zweiten Öffnungen a, b zum Anschluß der Förderzylinder 1, 2 (oder diesen vorgeschalteten Rohrstücken) verschwenkbar. Zum Zweck des Verschwenkens ist eine Antriebswelle 9 vorgesehen, an welche eine (nicht dargestellte) Antriebseinheit angeschlossen werden kann. Zwischen der Rohrweichen-Außenwandung x und der Gehäuse-Innenwandung y ist ein Hohlraum H ausgebildet, welcher als Druckleitung zwischen dem jeweils pumpenden Förderzylinder 1, 2 und der Förderleitung 4 dient und der während des Pumpens ständig unter Förderdruck steht.

Ein Bogenstück 11 mit zwei bogenförmigen Fortsätzen 12, 13 beidseits der Rohrweichen-Austrittsöffnung RA ist derart an die Rohrweiche 6 angeformt, daß sich ein Absperrelement 10 bildet, welches beim Verdrehen der Rohrweiche 6 an der Innenwandung des zylindrischen Abschnittes 82 anliegt und auch die Austrittsöffnungen a oder b zum Anschluß der Zylinder 1, 2 freigeben oder verschliessen kann.

Von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 unterscheidet sich das der Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß anstelle des Bogenstückes 11 als Absperrelement ein Absperrschieber 14 in der Saugleitung 3 angeordnet ist. Der Schieber 14 stellt eine weitere konstruktive und bauliche Vereinfachung der Erfindung dar, denn es entfällt die Notwendigkeit zur Ausformung des Bogenstückes 11. Auch die Abdichtung des Schiebers 14 gestaltet sich als unkomplizierter als die Abdichtung des Bogenstückes 11.

Es ist zudem lediglich notwendig, den Schieber 14 separat betätigen zu können und Steuersignale zu generieren, welche entsprechend zu den einzelnen Phasen des Pumpens den Schieber 14 schliessen und öffnen. Dies stellt aber bei der Präzision moderner Steuerungen kein weiteres Problem dar. Da der Schieber 14 nur in seinen Schaltendstellungen Druckdifferenzen ausgesetzt ist, gestaltet sich auch das Schalten des Schiebers 14 ohne Druckdifferenz als problemlos.

Durch den Einsatz des Schiebers 14 ergibt sich ein weiterer konstruktiver Vorteil. Dieser folgt daraus, daß die Rohrweiche 6 mit einem flachen Deckel 84 anstelle des konischen Deckels 83 aus Fig.1 versehen werden kann, denn auch mit dem flachen Deckel 84, in welchem die Öffnung d zum Anschluß der Förderleitung 4 ausgespart ist, verbleibt nunmehr genug Durchflußraum für den Beton im Hohlraum H. Diesen Raum beansprucht bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zum Teil das Bogenstück 11. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 stellt somit für eine Vielzahl von Betonarten die vielleicht optimale Realisierung der Erfindung dar, denn das Rohrweichengehäuse 8 und die Rohrweiche 6 werden auf eine wohl minimale Größe (im Bereich der Rohrdurchmesser) und wenige unkompliziert herstellbare Bauteile beschränkt.

Fig. 5 zeigt ein zu Fig. 1 analoges Ausführungsbeispiel, bei dem allerdings anstelle einer L-förmigen Rohrweiche 6 eine S-förmige Rohrweiche 6' verwendet wird. Diese Rohrweiche 6' wird bei verschiedenen Betonarten bevorzugt, da in ihr andere Strömungsverhältnisse herrschen als in der stärker gekrümmten L-förmigen Rohrweiche 6. Entsprechend zur S-Form der Rohrweiche 6' ist hier das Rohrweichengehäuse geformt: es paßt sich quasi der S-Form in seiner Außenkontur an und verjüngt sich von einem ebenen Deckelabschnitt 801 aus im Bereich eines quasi "konischen" Gehäuseabschnittes 802. Im Deckelabschnitt 801 sind die Öffnungen a, b ausgespart und im Gehäuseabschnitt 802 sind die Öffnung c und d für die Förderleitung vorgesehen. An seinem dem Deckelabschnitt 801 gegenüberliegenden Ende verjüngt sich der Abschnitt 802 bis auf den Außendurchmesser der Rohrweiche bzw. den Durchmesser der Öffnung d zum Anschluß der Saugleitung 3. Der Deckelabschnitt 801 wird von mehreren (z.B. 10 oder mehr) Rippen 15 stabilisiert, welche zwischen dem Deckelabschnitt 801 und der Antriebswelle 9 ausgebildet sind.

Ähnlich wie in Fig. 1 dient als Absperrelement in Fig. 5 wiederum ein "Bogenstück" 11' (siehe hierzu auch Fig. 6), welches hier als ebener Scheibenbogen ausgebildet ist und wiederum beidseits der Rohrweichenausrittsöffnung RA Fortsätze 12' und 13' aufweist. Die Antriebswelle 9 dreht wiederum die Rohrweiche 6 und das daran angeformte Bogenstück 11'.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 entspricht in seinem Aufbau weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5, denn es wird wiederum eine S-förmige Rohrweiche eingesetzt. Ähnlich zur Fig. 3 wird aber anstelle eines Bogenelementes 11' als Absperrelement erneut der Absperrschieber 14 in der Saugleitung 3 angeordnet. Es ergeben sich wiederum die Vorteile der Ersparnis eines aufwendigeren Absperrelementes in Bogenform und der leichteren Abdichtbarkeit.

Nachfolgend soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Pumpe anhand der Fig. 2, 4, 6 und 8 erläutert werden. Es sei zunächst auf Fig. 2 und 6 verwiesen, welche (wie andererseits Fig. 4 und 8) bzgl. des Ablaufes ihrer Schaltzyklen jeweils zueinander analog sind.

Die Arbeitsweise der Betonpumpe bzw. des Umschaltventiles übernimmt die Idee unterschiedlicher Kolbengeschwindigkeiten des saugenden und des pumpenden Förderzylinders 1, 2. Dabei wird die Sauggeschwindigkeit wiederum um so viel größer als die Pumpgeschwindigkeit gewählt, daß der Saughub so früh beendet ist, daß in der verbleibenden Zeit bis zum Ende des Pumphubes bereits das Verschwenken der Rohrweiche 6 einsetzen kann.

Die vier wesentlichen Phasen bzw. Schritte des Schaltens sind besonders gut in Fig. 6 zu erkennen. In der ersten Phase (Fig. 6a) ist die Zylinderöffnung des Förderzylinders 2 (der zuvor einen Saughub durchgeführt hatte), bereits von einem Fortsatz 12' des Bogenstückes 11' verdeckt, die Rohrweichen-Austrittsöffnung RA wird vom Deckelabschnitt 801 verschlossen. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Beton aus dem Zylinder 2 in die Saugleitung 3 bzw. den Vorfüllbehälter 7 zurückströmen kann. Durch das Verschliessen der Zylinderöffnung b wird zudem eine Vorkompression des im Zylinder 2 befindlichen Dickstoffes auf den in der Förderleitung 4 herrschenden Betriebsdruck möglich. Währenddessen pumpt der andere Zylinder noch Dickstoff durch das Rohrweichengehäuse 8 in die Förderleitung 4.

Danach dreht sich die Rohrweiche in eine Stellung (Fig. 6b), in welcher beide Förderzylinder 1 und 2 mit dem Inneren des Rohrweichengehäuse verbunden sind. Der Pumphub des Zylinder 1 läuft noch, während der Zylinder 2 mit seinem vorkomprimierten Inhalt ruht und dadurch, daß seine Öffnung zum Hohlraum H freigegeben ist, eine Pumpbereitschaftsstellung eingenommen hat; die Saugleitung 3 bleibt abgesperrt, denn die Rohrweiche liegt mit ihrer zylindrischen Austrittsöffnung RA am Deckel 801 an.

In einem dritten Schritt startet der Förderzlinder 2 aus seiner Pumpbereitschaftsstellung ohne Zeitverzögerung und ohne Druckabfall in der Förderleitung 4 seinerseits den Pumphub, während die Öffnung a des zuvor pumpenden Zylinders 1 in der dritten Phase mittels des Fortsatzes 13' des Absperrelementes 11' verschlossen wird (Fig. 6c). Auch die Rohrweichen-Austrittsöffnung ist noch verschlossen.

In einer vierten und letzten Phase wird die Öffnung des Zylinders 1 zur Saugleitung 3 bzw. zum Vorfüllbehälter 7 freigegeben und der Kolben des Förderzylinders 1 beginnt seinen Saughub, und zwar wiederum mit höherer Geschwindigkeit als der des laufenden Pumphubes (siehe Fig. 6d). An das Ende des Saughubes schließt sich bei wiederum noch laufendem Pumphub in umgekehrter Richtung ein erneuter Umschaltvorgang der Rohrweiche 6 in die zu Fig. 6a analoge Stellung in Bezug auf den Förderzylinder 1 an.

Beim Betrieb der Ausführungsvarianten mit den Absperrschiebern 14 anstelle der Bogenstücke 11 und 11' ergibt sich lediglich der Unterschied, daß der Absperrschieber 14 mit Schritt eins schließt (Fig. 4a, erste Phase), während der Schritt zwei und drei verschlossen bleibt (Fig. 4b und 4c, zweite und dritte Phase) und mit dem letzten und vierten Schritt während der Saugphase wieder öffnet (Fig. 4d, vierte Phase).

Bezugszeichenliste

Förderzylinder: 1, 2
Saugleitung: 3
Förderleitung: 4
Umschaltventil: 5
Rohrweiche: 6 , 6'
Vorfüllbehälter: 7
Rohrweichengehäuse: 8, 8'
Antriebswelle: 9
Absperrelement: 10
Bogenstücke: 11, 11'
Bogenstück-Fortsätze: 12, 13, 12', 13'
Absperrschieber: 14
Rippen: 15
Öffnungen: a, b, c, d
Rohrweichen-Außenwandung: x
Gehäuse-Innenwandung: y
Strömungsrichtung (Saugen): S
Hohlraum: H
Eintrittsöffnung Rohrweiche: RE
Austrittsöffnung Rohrweiche: RA
Elemente der versch. Rohrweichengehäuse: gestuftes Bodenteil: 81
zylindrischer Grundkörper: 82
konischer Deckelabschnitt: 83
flacher Deckel: 84
Deckelabschnitt: 801
Gehäuseabschnitt: 802

Claims

Zweizylinder-Dickstoffpumpe zur kontinuierlichen Förderung eines Dickstoffes, insbesondere zur kontinuierlichen Förderung von Beton, welche zwei Förderzylinder (1, 2) zur Förderung des Dickstoffes aus einer Saugleitung (3) in eine Förderleitung (4) und ein Umschaltventil (5) mit einer verschwenkbaren Rohrweiche (6, 6') zum Umschalten zwischen dem ersten und zweiten Förderzylinder (1, 2) aufweist, wobei

a) das Umschaltventil (5) ein Rohrweichengehäuse (8, 8') mit wenigstens vier Öffnungen (a - d) aufweist, wobei die erste bzw. die zweite Öffnung (a, b) an den ersten bzw. den zweiten Förderzylinder (1, 2), die dritte Öffnung (c) an die Saugleitung (3) und die vierte Öffnung (d) an die Förderleitung (4) angeschlossen ist,

b) die in dem Rohrweichengehäuse (8, 8') angeordnete Rohrweiche (6, 6') eine Eintrittsöffnung (RE) aufweist, welche in die dritte Öffnung (c) des Rohrweichengehäuses (8, 8') mündet und stets mit der Saugleitung (3) verbunden ist und eine Austrittsöffnung (RA), welche zwischen den ersten und zweiten Öffnungen (a, b) zum Anschluß der Förderzylinder (1, 2) verschwenkbar ist,

c) zwischen der Rohrweichen-Außenwandung (x) und der Rohrweichengehäuse-Innenwandung (y) ein Hohlraum (H) ausgebildet ist, welcher die Druckleitung zwischen dem jeweils pumpenden Förderzylinder (1 oder 2) und der Förderleitung (4) bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß

d) wenigstens ein Absperrelement (10, 14) zum Verschluß der Saugleitung (3) und/oder der ersten und/oder zweiten Öffnungen (a, b) des Rohrweichengehäuses (8, 8') vorgesehen ist, so daß der Hohlraum (H) ständig unter Förderdruck steht.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrweiche (6) als L-Rohr ausgebildet ist.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrweichengehäuse (8) einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt (82) aufweist, welcher von einem ebenen oder konischen Deckel (83, 84) verschlossen ist.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Öffnung (a, b) in der Wandung des zylindrischen Abschnittes (82) ausgespart sind, und daß die dritte und die vierte Öffnung (c, d) in den gegenüberliegenden Deckellabschnitten (81 sowie 83 oder 84) ausgespart sind.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrweiche (6') als S-Rohr ausgebildet ist.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen im wesentlichen der S-Form der Rohrweiche angepaßten, nahezu konisch ausgebildeten, Gehäuseabschnitt (802) aufweist, welcher von einem ebenen Deckelabschnitt (801) verschlossen ist.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich sich der Gehäuseabschnitt (802) an seinem dem Deckelabschnitt (801) gegenüberliegenden Ende bis auf den Außendurchmesser der Rohrweiche (6') bzw. den Durchmesser der Öffnung (d) zum Anschluß der Saugleitung (3) verjüngt.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelabschnitt (801) von mehreren Rippen 15 stabilisiert wird, welche zwischen Deckelabschnitt (801) und Antriebswelle 9 ausgebildet sind.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Öffnung (a, b) im Deckelabschnitt (801) ausgespart sind und daß die dritte und die vierte Öffnung (c, d) im Gehäuseabschnitt (802) ausgespart sind.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Absperrelemente (10) als Bogenstück (11) ausgebildet ist, welches beidseits der zylindrischen Austrittsöffnung (RA) der Rohrweiche (6, 6') bogenförmige Fortsätze (12, 13) aufweist, welche derart ausgebildet sind, daß sie die ersten und/oder zweiten Öffnungen (a, b) verschliessen können.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenstück (11) an die Rohrweichenaußenwandung (x) angeformt ist, so daß es durch Drehungen der Rohrweiche mitgedreht wird.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenstück (11) mit einer scheibenartigen oder einer zylindrischen Fläche an der Rohrweichengehäuse-Innenwandung (y) anliegt.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Absperrelemente (10) zur Absperrung der Saugleitung (3) ausgebildet ist.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement ein Absperrschieber (14) ist.
Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrweichengehäuse (8, 8') räumlich getrennt von einem Vorfüllbehälter (7) ausgebildet ist.