EP1235982A1

EP1235982A1 - Dickstoffpumpe

Info

Publication number: EP1235982A1
Application number: EP00987322A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Hudelmaier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-09-04
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: AU2361001A; CN1298996C; EP1235982B1; DE50012582D1; US20030143089A1; US6793467B2; WO2001040649A1; ES2262556T3; CN1433506A; DE19957337A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dickstoffpumpe mit mindestens zwei sich im Pump- und Saugbetrieb abwechselnden Pumpeinheiten (1, 2), einer Förderleitung, einer Saugleitung und einem Umschaltventil zum Umschalten zwischen den Pumpeinheiten, wobei durch das Umschaltventil eine Pumpeinheit im Pumpbetrieb mit der Förderleitung und eine Pumpeinheit im Saugbetrieb mit der Saugleitung verbunden ist. Der Füllgrad der Pumpeinheit im Saugbetreib soll verbessert werden. Hierzu wird im Bereich der Saugleitung eine von den Pumpeinheiten getrennt wirkende Ladedruckeinrichtung (17) zum aktiven Bewirken einer Dickstoffvorverdichtung vorgesehen. Die Ladendruckeinrichtung (17) besteht aus den Quetschelementen (15, 16), die den flexiblen Saugleitungsabschnitt (10) zusammendrücken.

Description

Dickstoffpumpe

Die Erfindung betrifft eine Dickstoffpumpe mit mindestens zwei sich im Pump- und Saugbetrieb abwechselnden Pumpeinheiten, einer Forderleitung, einer Saugleitung, und einem Umschaltventil zum Umschalten zwischen den Pumpeinheiten, wobei durch das Umschaltventil eine Pumpeinheit im Pumpbetrieb mit der Forderleitung und eine Pumpeinheit im Saugbetrieb mit der Saugleitung verbunden

Dickstoffpumpen werden in sehr vielen Fallen zum Fordern von Beton eingesetzt, jedoch können auch gleichartige Stoffe mit solchen Pumpeinheiten gefordert werden Bekannt sind insbesondere Pumpenanordnungen, bei denen die Pump- einheiten von Zylinder/Kolben-Pumpen gebildet werden, die abwechselnd über eine Rohrweiche mit einer Forderleitung bzw mit einer Saugleitung verbunden werden Es gibt Anordnungen, bei denen die Rohrweiche innerhalb eines Vorratsbe- halters angeordnet ist und im Saugbetrieb die Zylinder/Kolben-Pumpe den Dick- stoff unmittelbar aus dem Vorratsbehalter ansaugt Der Vorratsbehalter ist in den meisten Fallen oben offen, damit Dickstoff nachgefüllt werden kann

Andere Pumpenkonstruktionen sehen vor, dass am unteren Ende eines Vorrats- behalters eine Saugleitung mundet, durch die der Dickstoff abgeführt wird Hierdurch lasst sich im Vorratsbehalter auch ein Forderorgan z B eine Schnecke anordnen, damit eine bessere Füllung garantiert ist An das andere Ende des vom Vorratsbehalter wegführenden Saugleitungsabschnitts schließt sich ein Rohrwei- chengehause an, was für eine geeignete Umschaltung zwischen den Pumpeinheiten und für eine Verbindung der Pumpeinheit entweder mit der Forderleitung oder mit der Saugleitung sorgt

Bei all diesen verschiedenen Pumpenkonstruktionen, gibt es Bestrebungen trotz des Umschaltvorgangs der Rohrweiche einen möglichst kontinuierlichen Pumpstrom zu erzeugen Bei einer gattungsgemaßen Konstruktion, die in der DE 197 35 091 A1 offenbart ist, wird auf ein altbekanntes Ansteuerverfahren für die Pumpeinheiten zurückgegriffen und mit einer außerhalb des Vorratsbehalters angeordneten Rohrweichenvorrichtung in Anwendung gebracht Bei diesem bekannten Verfahren arbeitet die Zylinder/Kolben-Pumpe im Saugbetrieb schneller als im Pumpbetrieb, wodurch der Saugvorgang der einen Pumpeinheit bereits abgeschlossen ist, wahrend der Pumpbetrieb der anderen Pumpeinheit noch andauert Anschließend wird mittels ebenfalls bereits bekannter Schieberelemente die mit der ersten Pumpeinheit in Kontakt stehende Dickstofffullungen vom Vorratsbehalter abgetrennt Anschließend erfolgt eine Vorkomprimierung des Dickstoffes mittels des Forderkolbens der ersten Pumpeinheit bis ein gewünschter Druck aufgebaut ist Währenddessen befindet sich die zweite Pumpeinheit immer noch im Pumpbetrieb Erst nach Aufbringung des Vorspanndruckes schaltet die Rohrweiche um Das eine Ende der Rohrweiche ist standig mit dem vom Vorratsbehalter wegführenden Saugleitungs- abschnitt verbunden, wohingegen die Forderleitung standig mit dem Hohlraum des Rohrweichengehauses in Verbindung steht Der vorgespannte Dickstoff kommt nunmehr mit dem unter Druck stehenden Dickstoff im Rohrweichengehau- se in Verbindung Dieser Vorgang fuhrt nicht zu einer Schwingung in der Forder- saule, da die Vorspannung bevorzugt auf dem Druckniveau in der Forderleitung liegt und daher ein Absacken der Dickstoffsaule in der Forderleitung nicht erfolgt Sobald die zweite Pumpeinheit ihren Pumpbetrieb beendet hat, übernimmt die erste Pumpeinheit den Pumpbetrieb Nachfolgend wird die zweite Pumpeinheit mittels der Rohrweiche und Offnen des Schiebers mit dem Vorratsbehalter verbunden Der Zyklus beginnt mit Vertauschung der Pumpeinheiten von neuem

Auch Konstruktionen, bei denen die Rohrweiche standig mit der Forderleitung in Verbindung steht und der Saugleitungsabschnitt zum Rohrweichengehause fuhrt, können mit solch einem Verfahren betrieben werden, wenn entsprechende Schieber eingesetzt sind Siehe z B die Konstruktion der DE 196 41 771 A1 Nachteilig bei diesen Konstruktionen ist es jedoch, dass ein Teil des Fordervolumens der Pumpeinheiten durch diesen Vorspannvorgang verschenkt wird Die Pumpeinheiten müssen deshalb großer ausfallen als notwendig wäre

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dickstoffpumpe der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Ausgestaltung der Pumpeinheiten zulasst

Hierzu ist erfindungsgemaß vorgesehen, dass im Bereich der Saugleitung eine von den Pumpeinheiten getrennt wirkende Ladedruckeinrichtung zum aktiven Bewirken einer Dickstoffvorverdichtung vorgesehen ist

Das bedeutet, dass entweder unabhängig von der Pumpeinheit oder in Unterstützung eine separate Einrichtung vorgesehen ist, die von der Saugleitung her ein Nachdrucken des Dickstoffs zur Bereitstellung einer Vorverdichtung bewirkt Bei Verwendung einer Zylinder/Kolben-Pumpe verringert sich hierdurch der erforderliche Weg für eine Vorverdichtung oder es wird überhaupt kein Weg benotigt, wenn die Ladedruckeinrichtung die Vorverdichtung komplett übernimmt Die Pumpeinheiten müssen demnach genau dieses für die Vorkomprimierung benotigte Volumen weniger fordern Dies fuhrt zu einer Reduzierung der Große der Pumpeinheiten Darüber hinaus ergibt sich noch ein weiterer positiver Effekt Durch das aktive Nachdrucken des Dickstoffs durch die Ladedruckeinrichtung erfolgt ein besseres Füllen der Pumpeinheit bzw der Saugleitung Bislang mussten z B für Beton die Offnungsquerschnitte von Zylinder/Kolben-Pumpen eine bestimmte Große aufweisen, damit durch die Unterdruckwirkung eine gute Füllung des Zylinders erzielt werden konnte Die Große dieser Öffnung lasst sich nunmehr aufgrund des Nachschiebens des Dickstoffs durch die Ladedruckeinrichtung reduzieren Dies hat aber auch zur Folge, dass die Pumpeinheiten naher aneinander angeordnet werden können und sich somit die Umschaltzeiten, z B bei Verwendung einer Rohrweiche, beachtlich reduzieren lassen Auch die an die Offnungen anschließenden Elemente, wie Rohrweiche etc können verkleinert werden, was insbesondere hinsichtlich der im System wirkenden Kräfte aufgrund des Dickstoffdru- ckes sehr vorteilhaft ist. Auch schwer ansaugbare Dickstoffe können mit einer Ladedruckeinrichtung problemlos gepumpt werden. Darüber hinaus kann die Pumpeinheit im Saugbetreib schneller betrieben werden, da die Saugwirkverluste durch die Ladedruckeinrichtung kompensiert werden können. Eine separate Ladedruckeinrichtung eignet sich auch hervorragend zum nachträglichen Umbau bestehender Dickstoffpumpen. Behält man bestehende Pumpeinheiten bei und verwendet nunmehr erfindungsgemäß zusätzlich die getrennt wirkende Ladedruckeinrichtung, lässt sich aufgrund der besseren Füllung der Pumpeinheit im Saugbetrieb der Pumpwirkungsgrad um bis zu 20 % verbessern.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Saugleitung einen elastisch verformbaren Abschnitt umfasst und die Ladedruckeinrichtung Quetschelemente aufweist, durch die der elastisch verformbare Abschnitt der Saugleitung für eine Druckerhöhung zusammendrückbar ist. Vorteilhafterweise kann ein solcher verformbarer Abschnitt sich an einen Vorratsbehalter anschließen. Geeignete Quetschelemente sorgen dann für ein Verschließen des elastisch verformbaren Abschnittes mit anschließendem Druckaufbau. Aufgrund der relativ geringen Kompressibilität des Dickstoffes müssen hauptsächlich Lufteinschlüsse überwunden werden. Der verformbare Abschnitt wird daher so weit verformt, bis sich der gewünschte Druckaufbau in der Saugleitung einstellt. Dies könnte auch durch mehrere Quetschelemente erfolgen. Auch kann ein Quetschelement von seiner Formgebung her so ausgestaltet sein, dass diese Funktion in einem Vorgang erfolgt.

Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass drehbar gelagerte Quetschelemente zuerst den verformbaren Abschnitt zusammendrücken und somit die Saugleitung verschließen und anschließend in Richtung Pumpeinheit verfahren werden. Dieser Vorgang erinnert an das Fördern von Medien mittels einer Schlauchpumpe. Aus diesem Grunde ist es gemäß einer Variante zusätzlich vorteilhaft, wenn der elastisch verformbare Abschnitt der Saugleitung ein Schlauchstück ist. Schlauchstücke, die entsprechend hohe Drücke aushalten, sind im Stand der Technik bestens bekannt. Zum Teil werden bereits Schlauchpumpen zum Fördern von Beton eingesetzt, so dass bezüglich der Werkstoffauswahl und Armierung des Schlauchstückes im Stand der Technik ausreichend Beispiele zu finden sind. Bevorzugt kann dieses Schlauchstück mittels geeigneter Kupplungselemente in die Saugleitung zwischengefügt werden, was einen schnellen Austausch im Reparatur- bzw. Verschleißfall ermöglicht und auch eine flexiblere Anordnung zulässt. Eine ausreichende Dauerhaltbarkeit geeigneter Schlauchstücke für derartige Quetschzwecke ist gegeben.

Eine andere Ausgestaltung der Ladedruckeinrichtung sieht vor, dass diese eine Membran umfasst. Eine Membran lässt sich einseitig durch die unterschiedlichsten Medien mit Druck beaufschlagen, so dass eine Auswölbung erfolgt, die den gewünschten Vorverdichtungs- bzw. Nachdrückeffekt erzielt.

Bei einer besonders robusten und wartungsarmen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ladedruckeinrichtung eine Zylinder/Kolbeneinheit umfasst. Diese Einheit könnte z.B. gleich oder ähnlich einer Pumpeinheit, bevorzugt mit kleineren Abmaßen, ausgestaltet sein und z.B. seitlich in die Saugleitung münden.

Im Falle, dass die Pumpleistung der Ladedruckeinrichtung größer ist als die Saugleistung einer der Pumpeinheiten, besteht noch zusätzlich der Vorteil, dass die Ladedruckeinrichtung ihren Vorverdichtungsvorgang schon während des Saugbetriebs, insbesondere in der Endphase, aufnehmen kann und diesen überlagert. In optimaler Weise ließen sich der Saugbetrieb und der Vorverdichtungsvorgang so aufeinander abstimmen, dass beide zur gleichen Zeit enden.

Bevorzugt kann die Ladedruckeinrichtung Einstellmittel zum Einstellen der Dickstoffverdichtung umfassen. Günstigerweise könnte hierzu die Kraft ermittelt werden, mit der z.B. Quetschelemente auf ein Schlauchstück gedrückt werden. Hierdurch lassen sich auch ohne direkte Druckmessung in der Dickstoffleitung Rückschlüsse auf den dort vorherrschenden Druck ziehen. Durch die Druckeinstellung lässt sich das Pumpverhalten zur Reduzierung von Pumpstößen optimieren. Für die verschiedenen Dickstoffe können unterschiedliche Vorverdichtungsdrucke relevant sein

Um Beschädigungen der Dickstoffpumpe zu vermeiden, kann die Ladedruckeinrichtung eine Uberlastsicherung zum Begrenzen der maximalen Dickstoffvorver- dichtung umfassen Dies konnte bei Verstopfungen oder Schaltstorungen etc von großem Vorteil sein, insbesondere um einen elastisch verformbaren Abschnitt der Saugleitung zu schützen

Die Ladedruckeinrichtung kann selbsttätig arbeiten oder unmittelbar mit dem Antrieb der Pumpeinheiten gekoppelt sein Von Vorteil ist es gemäß einer Variante, wenn die Quetschelemente der Ladedruckeinrichtung mittels einer Hydrauhkein- πchtung betatigbar sind Der Hydraulikkreislauf für die Quetschelemente kann unmittelbar mit einem Hydraulikkreislauf für die Pumpeinheiten gekoppelt werden, so dass eine direkte Abhängigkeit besteht Jedoch sind auch alle anderen möglichen Ansteuer ungskonstruktionen denkbar

Für Dickstoffe, wie Beton, haben sich insbesondere als Pumpeinheiten Forderzylinder mit Forderkolben bewahrt, weshalb diese gemäß einer Ausfuhrungsform bevorzugt eingesetzt werden Mittels solcher Pumpeinheiten lassen sich die für die Betonforderung gewünschten Drucke zur Erzielung sehr großer Pumphohen aufbringen

Auch haben sich für einen solchen Einsatz als Umschaltventil Rohrweichen mit Schwenkrohrkorper bewahrt, da die diese sich relativ unempfindlich gegenüber dem zu pumpenden Medium geben Eine Variante sieht eine entsprechende Anwendung vor

Die vorliegende Erfindung konnte auch bei innerhalb eines Vorratsbehalters angeordneten Rohrweichen Anwendung finden Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist jedoch vorgesehen, dass die Rohrweiche ein den Schwenkrohrkorper zumindest bereichsweise im Abstand umgebendes Gehäuse umfasst, dass ein zwischen dem Gehäuse und dem Schwenkrohrkorper gebildeter Hohlraum Bestandteil der Förderleitung ist und der zwischen den Pumpeinheiteπ umschaltbare Schwenkkörper Bestandteil der Saugleitung ist. Durch diese Anordnung entstehen keine Dichtprobleme an dem Schwenkrohrkorper (insbesondere S-Rohr) und einer Brillenplatte. Auch sind nur geringe oder keine Reaktionskräfte an dem Schwenkrohrkorper (insbesondere S-Rohr) und dessen Lagerung vorhanden.

Eine weitere Ausführungform besteht darin, dass die Rohrweiche ein den Schwenkrohrkorper zumindest im Abstand umgebendes Gehäuse umfasst, das ein zwischen dem Gehäuse und dem Schwenkrohrkorper gebildeter Hohlraum Bestandteil der Saugleitung ist und der zwischen den Pumpeinheiten umschaltbare Schwenkrohrkorper Bestandteil der Förderleitung ist. Die bei einer solchen Variante vorherrschenden Bedingungen sind hinreichend aus üblichen Konstruktionen bekannt und beherrschbar. Darüber hinaus liegt beim Umschalten des Schwenkrohrkörpers eine gleiche Druckbedingung vor wie bei dem anderen Ausführungsbeispiel, da auch das Gehäuse durch die Ladedruckeinrichtung unter Druck steht.

Aufgrund der Tatsache, dass die Innenwandung des Gehäuses ständig mit Dick- stoff in Berührung steht und ein Schwenkrohrkorper an Teilen der Innenwandung entlanggieitet, ist es gemäß einer Variante vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Innenwandung des Gehäuses zumindest bereichsweise mit Verschleißelementen versehen ist. Diese können dann ausgetauscht werden.

Auch ist es sinnvoll, wenn gemäß einer Ausführungsform das Gehäuse mindestens eine verschließbare Wartungs- bzw. Reinigungsöffnung aufweist.

Bevorzugt kann ein Ende der Saugleitung an einen Vorratsbehalter angeschlossen sein. Schließlich besteht die Möglichkeit, das Umschaltventil flexibel an z.B. einem Betonmischfahrzeug anzuordnen. Auch kann durch diese Anordnung die Füllung der Saugleitung unterstützt werden, da der volle Druck des Dickstoffs aus dem Vorratsbehalter auf dieser lasten kann. Vorteilhafterweise kann der Vorratsbehalter hohenverstellbar und schwenkbar ausgestaltet sein Dies ist insbesondere bei Ausfuhrungsformen sehr einfach möglich, bei denen das Umschaltventil nicht unmittelbar im Vorratsbehalter selbst angeordnet ist Durch die Hohenverstellung erhöht sich auch der Fulldruck der Saugleitung

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf ein Saug-/Pumpverfahren einer Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 Das Verfahren umfasst folgende Schritte

Verbinden der Forderleitung mit einer ersten Pumpeinheit,

Verbinden der Saugleitung mit einer zweiten Pumpeinheit,

die erste Pumpeinheit schaltet auf Pumpbetrieb,

die zweite Pumpeinheit schaltet auf Saugbetrieb,

Vorverdichten bzw Nachdrucken des Dickstoffs in der Saugleitung mittels einer von der ersten Pumpeinheit getrennt verdichtenden Ladedruckeinrichtung bis gewünschte Vorverdichtung bzw Fullmenge in der zweiten Pumpeinheit erzielt ist

Das Verfahren hat entsprechend den Vorteil, dass auch separat von einer druckaufbringenden Pumpeinheit eine Vorverdichtung durch eine Ladedruckeinrichtung stattfinden kann Die Ansteuerung der Pumpeinheit gestaltet sich wesentlich einfacher, da die Vorverdichtung maßgeblich von einer separaten Betätigung einer Ladedruckeinrichtung abhangt Das Verfahren stellt daher einen kontinuierlicheren Forderstrom bereit Die in Anspruch 12 wiedergegebenen Schritte laufen anschließend nach einem Umschaltvorgang jeweils für die andere Pumpeinheit (erste Pumpeinheit im Saugbetrieb, zweite Pumpeinheit im Pumpbetrieb) ab, bis der Zyklus dann von neuem beginnt Der Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte lauft teilweise gleichzeitig bzw überschneidend ab Insbesondere kann der Vor- verdichtungs- bzw Nachdruckvorgang nach Beenden des Saugbetriebs, überschneidend zum Saugbetrieb oder wahrend des Saugbetriebs mit gleichzeitigem Ende erfolgen

Die größte Vereinfachung wird dann erzielt, wenn die erste Pumpeinheit beim Vorverdichtungsschritt durch die Ladedruckeinrichtung stillsteht bzw den Saugbetrieb beendet Die optimale Füllung der Pumpeinheit wird dann durch die Ladedruckeinrichtung bestimmt Diese entspricht dann auch gleichzeitig der maximal möglichen Füllung, durch die sich der Wirkungsgrad der Pumpeinheiten betrachtlich erhohen lasst

Eine weitere Verfahrensvariante besteht dann, dass in der Endphase des Saugbetriebs der zweiten Pumpeinheit die Ladedruckeinrichtung mit einer, den Saugbetrieb der zweiten Pumpeinheit überlagernden Leistung zugeschaltet wird Die Endphase wird demnach hauptsachlich von der Ladedruckeinrichtung bestimmt, die dann den Dickstoff nachdruckt Gleichzeitig beendet jedoch die zweite Pump- einheit ihren Saugbetrieb, um ihre maximale Fullstellung noch einzunehmen Wahrend dieses gesamten Vorgangs kann sich bereits die gewünschte Dickstoffverdichtung einstellen, obwohl die zweite Pumpeinheit mit ihrem Saugbetrieb noch nicht gänzlich fertig ist

Gunstigerweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die zweite Pump- einheit den Saugbetrieb gleichzeitig mit dem Vorverdichtungs- bzw Nachdruckvorgang beendet Das bedeutet, dass sobald die zweite Pumpeinheit mit dem Saugbetrieb fertig ist, eine vollständig vorgespannte Dickstoffsaule vorhanden ist, die dann durch Umschalten in den Pumpbetrieb in die Forderleitung gedruckt werden kann Zeitverluste durch die Vorverdichtung entstehen somit nicht

Unstetigkeiten im Forderstrom, insbesondere durch Zurucksacken der Dickstoffsaule in der Forderleitung können gemäß einer Variante dadurch verringert werden, dass durch die Vorverdichtung ein Druck in der Saugleitung aufgebaut wird, der im Wesentlichen dem Druck in der Förderleitung während des Pumpbetriebs entspricht. Beim Umschaltvorgang von der einen auf die andere Pumpeinheit kommt der vorverdichtete Dickstoff mit dem Dickstoff in der Förderleitung in Verbindung. Da beide im Wesentlichen den gleichen Druck aufweisen, entstehen keine Schwingungen in der Dickstoffsäule.

Damit auch der Umschaltvorgang weiter optimiert werden kann, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass während eines Umschaltvorgangs von der ersten auf die zweite Pumpeinheit beide Pumpeinheiten mit halbiertem Volumenstrom im Pumpbetrieb arbeiten. Überdeckungen, die beim Umschaltvorgang z.B. durch ein Umschaltventil vorhanden sind, werden hierdurch kompensiert. Als Ergebnis ist auch während des Umschaltvorgangs ein möglichst konstanter Förderstrom vorhanden.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a bis 1 d eine schematische Ablauffolge des Pumpvorgangs bei einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe, und

Fig. 2a bis 2i eine schematische Ablauffolge einer zweiten Ausführungsform bei einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe.

Der Aufbau der Pumpe ist in den Zeichen nur schematisch dargestellt. Für einige der Baugruppen gibt es jedoch im Stand der Technik genug Beispiele, wie diese im Detail aufgebaut sind, so dass hierauf verwiesen wird.

Die in den Fig. 1a bis 1d dargestellte Dickstoffpumpe dient vorrangig zum Fördern von Beton. Diese umfasst eine erste Pumpeinheit 1 und eine zweite Pumpeinheit 2. Es handelt sich bei den Pumpeinheiten 1 und 2 um Zylinder/Kolben-Pumpen, die mittels eines längsbeweglichen, hin und her fahrbaren Kolbens 3 und 4 den Dickstoff entweder ansaugen oder pumpen. Die Kolben 3 und 4 werden über ge- eignete Hydrauliksteuerungen angesteuert, so dass geeignete Pumpdrücke aufgebracht werden können. Der Querschnitt der Pumpeinheiten 1 und 2 ist kreisförmig, so dass an ihrem einen Ende jeweils kreisförmige Öffnungen 5 und 6 vorhanden sind. Die kreisförmigen Öffnungen münden in einem Rohrweichengehäuse 7 im Abstand zueinander. Im Wesentlichen senkrecht zu der dargestellten E- bene weist das Rohrweichengehäuse 7 eine weitere kreisförmige Öffnung 8 auf, an der ein nicht weiter dargestellter Förderleitungsstrang angeschlossen ist. Dieser Förderleitungsstrang steht somit mit dem Inneren des Rohrweichengehäuses 7 in direkter Verbindung. Den Pumpeinheiten 1 und 2 gegenüberliegend ist eine weitere Öffnung 9 im Rohrweichengehäuse 7 vorgesehen, die mit einem Sauglei- tungsabschnitt 10 in Verbindung steht.

Die Öffnung 9 mündet nicht in das Innere des Rohrweichengehäuses 7, sondern ist Bestandteil eines S-förmigen Schwenkrohrkörpers 1 1. Die Schwenkachse bzw. Drehachse des Schwenkrohrkörpers 1 1 ist gleichzeitig die Mittenachse der Öffnung 9. Das gegenüberliegende Ende des Schwenkrohrkörpers 11 gleitet auf einer Brillenplatte 12, die Bestandteil des Rohrweichengehäuses 7 ist. Dieses gegenüberliegende Ende lässt sich zum einen mit der Öffnung 5 der ersten Pumpeinheit 1 oder mit der Öffnung 6 der zweiten Pumpeinheit 2 in Deckung bringen. In Abhängigkeit der Schaltstellung des Schwenkrohrkörpers 11 befindet sich demnach der Saugleitungsabschnitt 10 einmal mit der Pumpeinheit 1 , wie in der Fig. 1 a dargestellt, oder in der anderen Schaltstellung mit der Pumpeinheit 2 in Verbindung, wie in Fig. 1 d dargestellt.

Der Saugleitungsabschnitt 10 ist an seinem anderen Ende mit einem Vorratsbehalter bzw. Einfülltrichter 13 verbunden, in den der Dickstoff eingefüllt wird. Im Falle von Beton erfolgt dies z.B. mittels eines Betonfahrmischers.

Aus den Zeichnungen ist zu entnehmen, dass das Innere des Schwenkrohrkörpers 11 Bestandteil der Saugleitung ist, und dass der zwischen der Innenseite des Rohrweichengehäuses 7 und der Außenseite des Schwenkrohrkörpers 11 gebildete Hohlraum 14 Bestandteil der Förderleitung ist. Der Saugleitungsabschnitt 10 besteht zumindest zum Teil aus einem elastisch verformbaren Schlauchstück. Es handelt sich hierbei um einen hochfesten, bevorzugt mit einer Armierung versehenen Elastomerschlauch, wie er auch bereits bei Schlauchpumpen für die Dickstoffförderung eingesetzt wird. An der Außenseite des Saugleitungsabschnitts 10 sind zumindest an einer Stelle verfahrbare Quetschelemente 15,16 vorgesehen, die den Saugleitungsabschnitt 10 in radialer Richtung zusammendrücken können. Die Ansteuerung dieser Quetschelemente, bevorzugt Rollen, erfolgt mittels eines hydraulischen Antriebs, der mit dem Antrieb der Pumpeinheiten 1 und 2 gekoppelt sein kann. Es besteht auch die Möglichkeit, dass auch nur ein Quetschelement gegen einen Festanschlag, auf dem der Saugleitungsabschnitt 10 aufliegt, wirkt. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Quetschelemente 15,16 neben ihrer radialen Betätigungsrichtung auch axial zum Saugleitungsabschnitt 10 verfahrbar sind. Sie rollen sich dann um Achsen an dessen Oberfläche, insbesondere in Richtung der Pumpeinheiten 1 und 2, ab.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Dickstoffpumpe anhand der Fig. 1a bis 1 d näher erläutert.

Zunächst wird der Dickstoff, insbesondere Beton in den Vorratsbehalter 13 eingefüllt. Die Quetschelemente 15,16 der Ladedruckeinrichtung 17 sind dabei in ihrem geöffneten Zustand. Der Dickstoff fließt durch sein Eigengewicht und des zumeist höher angeordneten Vorratsbehälters 13 zumindest teilweise in den Saugleitungsabschnitt 10 hinein. Der Schwenkrohrkorper 1 1 befindet sich in der in Fig. 1 a dargestellten Stellung und verbindet den Saugleitungsabschnitt 10 mit der Pumpeinheit 1. Zu Beginn befindet sich der Kolben 3 der Pumpeinheit 1 in der Nähe der Öffnung 5. In dieser Stellung startet der Saugbetrieb der Pumpeinheit 1 und der Kolben 3 fährt zurück. Durch den Unterdruck wird Dickstoff durch den Saugleitungsabschnitt 10 und den Schwenkrohrkorper 11 in die Pumpeinheit 1 eingesaugt. Beim allerersten Hub ist selbstverstandich der Luftanteil beim Ansaugvorgang etwas großer Da die Funktion der Dickstoffpumpe im normalen Betrieb naher erläutert werden soll, soll für die folgenden Erläuterungen von einer normalen Füllung mit üblichem Luftanteil sowie bereits gefüllter Forderleitung ausgegangen werden

Nachdem der Kolben 3 der Pumpeinheit 1 seine Endstellung erreicht hat bzw kurz vorher, wird die Ladedruckeinrichtung 17 betätigt Hierzu fahren die Quetschelemente 15 und 16 zusammen und drucken den flexiblen Saugleitungsabschnitt 10 zusammen bis dieser an der Quetschstelle verschlossen ist Durch diesen Vorgang wird auch gleichzeitig Dickstoff in den Saugleitungsabschnitt 10 über den Schwenkrohrkorper 1 1 und in die Pumpeinheit 1 nachgedruckt, so dass eine Vorverdichtung stattfindet Da der Dickstoff an sich relativ unkompressibel ist und hauptsächlich der prozentual viel geringere Luftanteil komprimiert werden muss, kann durch relativ geringe Verformung des Saugleitungsabschnit.es 10 eine respektable Druckerhohung des Dickstoffes erreicht werden Sollte die reine radiale Verformung des Saugleitungsabschnitts 10 durch die Quetschelemente 15, 16 nicht ausreichen, können diese auch noch axial verfahren werden, so dass sich hierdurch der Druck weiter steigern lasst

Aufgrund des Nachdrückens des Dickstoffes in die Pumpeinheit 1 erfolgt eine optimale Füllung bei vollständig zurückgefahrenem Kolben 3 Dieser Zustand ist in Fig 1 c dargestellt Wahrend des gesamten Vorspannvorgangs fordert der Kolben 4 der Pumpeinheit 2 Dickstoff in die Forderleitung Durch Vorbewegen des Kolbens 4 in Richtung des Rohrweichengehauses 7 wird der sich dann befindliche Dickstoff in den Hohlraum 14 und aus der Öffnung 8 in den daran angeordneten Forderleitungsabschnitt gedruckt Die Vorspannung des Dickstoffs in der Saugleitung erfolgt bevorzugt mit dem gleichen Druck, wie das Herausdrucken des Dickstoffs mittels des Kolbens 4 Anschließend erfolgt gemäß Fig 1 d ein Umschwenken des Schwenkrohrkorpers 11 , so dass die Pumpeinheit 1 über die Öffnung 5 mit dem Hohlraum 14 des Rohrweichengehauses 7 in Verbindung steht und die Pumpeinheit 2 mit der Saugleitung verbunden ist Sobald der Schwenk- rohrkörper 11 vollständig in seine zweite Stellung geschwenkt ist, öffnet die Ladedruckeinrichtung 17 durch Zurückfahren der Quetschelemente 15 und 16 (siehe Fig. 1 d). Sobald beim Umschalten von der Stellung aus Fig. 1 c in die Stellung aus Fig. 1 d eine negative Überdeckung des Schwenkrohrkörpers 11 mit der Öffnung 5 stattfindet, steht der vorgespannte Inhalt der Pumpeinheit 1 sofort mit dem ebenfalls unter Druck stehenden Dickstoff in dem Rohrweichengehäuse 7 in Verbindung. Eine Kompression des Dickstoffs in der Pumpeinheit 1 aufgrund des nunmehr anliegenden Förderdrucks findet nicht statt, da dieser bereits entsprechend vorgespannt ist.

Beim Umschaltvorgang gibt es zumindest zwei Ansteuerungsvarianten. Entweder beginnt der Kolben 3 mit seinem Pumphub erst, wenn der Schwenkrohrkorper 11 vollständig zur anderen Pumpeinheit 2 übergeschwenkt ist oder während des Umschaltvorgangs führen beide Kolben 3 und 4 einen Pumphub mit halber Fördergeschwindigkeit aus. Im zweiten Fall bedeutet dies, dass Kolben 3 seine Bewegung schon beginnt, wenn Kolben 4 seinen Pumphub noch gerade beendet.

Nach vollständigem Umschalten gemäß der Fig. 1 d fährt dann der Kolben 3 mit voller Geschwindigkeit, während der Kolben 4 seinen Saughub beginnt und Dickstoff über den Saugleitungsabschnitt aus dem Vorratsbehalter 13 ansaugt. Der Pumpvorgang setzt sich dann mit vertauschten Pumpeinheiten fort.

Durch das Erreichen einer optimalen Füllung der Pumpeinheiten beim Saugbetrieb und der zusätzlichen Vorspannung durch die Ladedruckeinrichtung 17 kann die Kapazität der Pumpeinheiten 1 und 2 vollständig ausgenutzt werden. Gegenüber gleichartigen Pumpeinheiten, bei denen die Komprimierung durch die Kolben 3 oder 4 selbst vorgenommen wird, ergibt sich eine Wirkungsgradverbesserung von bis zu 20 %.

Anhand der Fig. 2a bis 2i wird nunmehr eine Variante des vorangegangenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Der Unterschied besteht hauptsächlich in der Ansteuerung der Dickstoffpumpe und nicht in einem prinzipiell anderen Aufbau

Sofern auf gleiche Bauelemente wie bei dem vorangegangenen Ausfuhrungsbei- spiel zurückgegriffen wird, werden gleiche Bezugsziffern verwendet und auf die vorangegangene Bschreibung verwiesen

Gemäß der Fig 2a befindet sich die Pumpeinheit 1 im Saugbetrieb und die Pumpeinheit 2 im Pumpbetrieb Die Ladedruckeinrichtung 17 ist offen, so dass ein Ansaugen aus dem Vorratsbehalter 13 in die Pumpeinheit 1 erfolgen kann Anschließend wird gegen Ende des Saugbetriebs gemäß der Fig 2b und 2c die La- dedruckeinnchtung 17 betätigt, so dass eine vollständige Füllung der Pumpeinheit

1 stattfindet und eine Vorspannung durch Drucksteigerung vorhanden ist Wahrend der Kolben 4 noch weiterfordert, schaltet der Schwenkrohrkorper 11 in eine mittlere Stellung Gleichzeitig halbiert sich die Fordergeschwindigkeit des Kolbens 4 und der Kolben 3 startet mit halber Fordergeschwindigkeit seinen Pumpbetrieb Beide Kolben 3 und 4 fordern demnach gleichzeitig, jedoch mit gleichem Volumenstrom wie zuvor

In dieser Zwischenstellung steht das an der Brillenplatte 12 anliegende Ende des Schwenkrohrkorpers mit keiner Öffnung 5 oder 6 der Pumpeinheiten 1 oder 2 in Verbindung Die Ladedruckeinrichtung 17 öffnet durch radiales auseinander Fahren der Quetschelemente 15 und 16 Gemäß der Fig 2e beendet der Kolben 4 seinen Pumphub und schließt im Wesentlichen eben mit der Brilienplatte 12 ab und verschließt demnach die Öffnung 6 Sobald der Kolben 4 seinen Pumphub stoppt, fahrt der Kolben 3 mit normaler Fordergeschwindigkeit weiter, so dass der Volumenstrom, der aus der Öffnung 8 hinausgedruckt wird, aufrecht erhalten bleibt

Anschließend schaltet bzw schwenkt der Schwenkrohrkorper 11 vollständig in seine zweite Stellung, in der er den Saugleitungsabschnitt 10 mit der Pumpeinheit

2 verbindet Die Pumpeinheit 2 beginnt dann mit dem Saugbetrieb durch Zurück- fahren des Kolbens 4 Der Umschaltvorgang aus der Stellung der Fig 2e in die Stellung der Fig 2f hat keinen Einfluss auf den Forderstrom, da der Kolben 4 einen Kurzschluss zwischen Schwenkrohrkorper 11 und Rohrweichengehause 7 verhindert

Gegen Ende des Saugbetriebs gemäß der Fig 2g und 2h setzt dann die Lade- druckemπchtung 17 wieder ein und sorgt für eine vollständige Füllung der Pump- einheit 2 mit entsprechender Vorspannung Der Vorspanndruck soll auch hier im Wesentlichen dem Forderdruck in der Forderleitung, insbesondere im Rohrwei- chengehause 7, entsprechen

In Fig 2ι ist wiederum der Umschaltvorgang in die andere Richtung äquivalent zur Fig 2e dargestellt Beide Kolben 3 und 4 befinden sich dann im Pumphub mit jeweils halber Geschwindigkeit

Dieses Verfahren ist auch bei einer Ausfuhrungsform anwendbar, bei der der Schwenkrohrkorper 11 nicht mit dem Saugleitungsabschnitt, sondern mit der Forderleitung in standiger Verbindung steht Bei einer solchen Ausfuhrungsform erfolgt die Ansaugung über das Rohrweichengehause Bei den beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen können noch Einstellmittel zum Einstellen der Ladedruckeinrichtung vorgesehen sein, um unterschiedliche Dickstoffverdichtungen einjus- tieren zu können Darüber hinaus kann auch eine Uberlastsicherung zum Begrenzen der maximalen Dickstoffverdichtung und Vermeiden der Überlastung der Dickstoffpumpe vorhanden sein

Die erfindungsgemaße Art der Ausgestaltung einer Dickstoffpumpe eignet sich auch hervorragende für Umrüstungen bei bestehenden Pumpanlagen Selbst Dickstoffpumpen, die nicht über Pumpeinheiten verfugen, die gemäß der Variante der Fig 2a bis 2ι ansteuerbar sind können mit einer Ladedruckeinrichtung nachträglich versehen werden, so dass sich auch hier ein kontinuierlicher Forderstrom einstellt Das bedeutet, dass auch die einfachste Form von Dickstoffpumpen für größere Forderhohen einsetzbar ist Bei großen Forderhohen entstehen Schwin- gungen, die aufgrund eines nicht kontinuierlichen Forderstroms, eine sehr große Rolle spielen Insbesondere werden auch Kompressionsstoße, die durch schlagartiges Komprimieren des sich in einer Pumpeinheit befindlichen Dickstoffvolu- mens beim Umschalten durch die Vorspannung beseitigt

Weitere Varianten sehen z B vor, dass die Ladedruckeinrichtung eine Membran umfasst oder durch eine zylindrische Kolbeneinheit gebildet wird Darüber hinaus kann auch die Pumpleistung der Ladedruckeinrichtung großer sein als die Saugleistung einer der Pumpeinheiten Ein vorteilhaftes Gehäuse wird dadurch erzielt, dass zumindest ein Teil der Innenwandung des Gehäuses zumindest bereichsweise mit Verschleißelementen versehen sein kann Darüber hinaus kann bei einer Variante das Gehäuse mindestens eine verschließbare Wartungs- bzw Reinigungsoffnung aufweisen Ein hohenverstellbar und schwenkbarer Vorratsbehalter bringt ebenfalls einige Vorteile bei einer Variante

Das Verfahren kann auch durch einen zusätzlichen Schritt ergänzt sein, bei der in der Endphase des Saugbetriebs einer der Pumpeinheiten die Ladedruckemπch- tung mit einer, den Saugbetrieb dieser Pumpeinheit überlagernden Leistung zugeschaltet wird Insbesondere kann die zweite Pumpeinheit den Saugbetrieb gleichzeitig mit dem Vorverdichtungs- bzw Nachdruckvorgang beenden

Claims

Patentansprüche

1 Dickstoffpumpe mit mindestens zwei sich im Pump- und Saugbetrieb abwechselnden Pumpeinheiten (1 ,2), einer Forderleitung, einer Saugleitung, und einem Umschaltventil (11 ) zum Umschalten zwischen den Pumpeinheiten (1 ,2), wobei durch das Umschaltventil (11 ) eine Pumpeinheit (1 ,2) im Pumpbetrieb mit der Forderleitung und eine Pumpeinheit (1 ,2) im Saugbetrieb mit der Saugleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Saugleitung eine von den Pumpeinheiten (1 ,2) getrennt wirkende Ladedruckeinrichtung (17) zum aktiven Bewirken einer Dickstoffverdichtung vorgesehen ist

2 Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitung einen elastisch verformbaren Abschnitt (10) umfasst und die Lade- druckeinπchtung (17) Quetschelemente ( 5,16) aufweist, durch die der elastisch verformbare Abschnitt (10) der Saugleitung für eine Druckerhohung zusammendruckbar ist

3 Dickstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Abschnitt (10) der Saugleitung ein Schlauchstuck ist

4 Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lade- druckeinnchtung eine Membran umfasst

5 Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lade- druckeinnchtung eine Zylinder/Kolbeneinheit umfasst

6 Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpleistung der Ladedruckeinrichtung großer ist als die Saugleistung einer der Pumpeinheiten (1 ,2)

7. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedruckeinrichtung (17) Einstellmittel zum Einstellen der Dickstoffvor- verdichtung umfasst.

8. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedruckeinrichtung eine Überlastsicherung zum Begrenzen der maximalen Dickstoffvorverdichtung umfasst.

9. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschelemente (15, 16) der Ladedruckeinrichtung (17) mittels einer Hydraulikeinrichtung betätigbar sind.

10. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinheiten (1 ,2) Förderzylinder mit Förderkolben sind.

11. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil eine Rohrweiche mit Schwenkrohrkorper (11 ) ist.

12. Dickstoffpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweiche ein den Schwenkrohrkorper (11 ) zumindest bereichsweise im Abstand umgebendes Gehäuse (7) umfasst, das ein zwischen dem Gehäuse (7) und dem Schwenkrohrkorper (11 ) gebildeter Hohlraum (14) Bestandteil der Förderleitung ist und der zwischen den Pumpeinheiten (1 ,2) umschaltbare Schwenkrohrkorper (11 ) Bestandteil der Saugleitung ist.

13. Dickstoffpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweiche ein den Schwenkrohrkorper (11 ) zumindest im Abstand umgebendes Gehäuse (7) umfasst, das ein zwischen dem Gehäuse (7) und dem Schwenkrohrkorper (11 ) gebildeter Hohlraum (14) Bestandteil der Saugleitung ist und der zwischen den Pumpeinheiten (1 ,2) umschaltbare Schwenkrohrkorper (1 ) Bestandteil der Förderleitung ist.

14. Dickstoffpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Innenwandung des Gehäuses (7) zumindest bereichsweise mit Verschleißelementen versehen ist.

15. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) mindestens eine verschließbare Wartungs- bzw. Reinigungsöffnung aufweist.

16. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Saugleitung an einen Vorratsbehalter (13) angeschlossen ist.

17. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehalter (13) höhenverstellbar und schwenkbar ist.

18. Saug-. Pumpverfahren einer Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , das folgende Schritte umfasst:

Verbinden der Förderleitung mit einer ersten Pumpeinheit (1 );

Verbinden der Saugleitung mit einer zweiten Pumpeinheit (2); die erste Pumpeinheit (1 ) schaltet auf Pumpbetrieb; die zweite Pumpeinheit (2) schaltet auf Saugbetrieb;

Vorverdichten bzw. Nachdrücken des Dickstoffs in der Saugleitung mittels einer von der ersten Pumpeinheit (1 ) getrennt verdichtenden Ladedruckeinrichtung (17) bis gewünschte Vorverdichtuπg bzw. Füllmenge in der zweiten Pumpeinheit (2) erzielt ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpeinheit (1 ,2) beim Vorverdichtungsschritt durch die Ladedruckeinrichtung (17) stillsteht bzw. den Saugbetrieb beendet.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Endphase des Saugbetriebs der zweiten Pumpeinheit (2) die Ladedruckeinrichtung mit einer, den Saugbetrieb der zweiten Pumpeinheit (2) überlagernden Leistung zugeschaltet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpeiπheit (2) den Saugbetrieb gleichzeitig mit dem Vorverdichtungs- bzw. Nachdrückvorgang beendet.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorverdichtung ein Druck in der Saugleitung aufgebaut wird, der im Wesentlichen dem Druck in der Förderleitung während des Pumpbetriebs entspricht.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Umschaltvorgangs von der ersten auf die zweite Pumpeinheit (1 ,2) beide Pumpeinheiten (1 ,2) mit halbiertem Volumenstrom im Pumpbetrieb arbeiten.