JP2001515180A - 二筒式濃密物質ポンプ - Google Patents
二筒式濃密物質ポンプInfo
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Abstract
Description
回路技術によって連結されるとともに、一方のシリンダ(Z1)が吐出を行う間
に他方のシリンダ(Z2)が吸込行程を行うように動作順序が同期化されている
。通常、ピストンの往復動速度は両シリンダにおいて等しくして、シリンダ行程
(吸込行程および吐出行程)の終了時間が一致するようにされている。シリンダ
ピストンの運動方向は、吐出行程と吸込行程とを絶え間なく交互に行なうため、
各行程の終了時に逆転する。
定のシリンダに送給する役割を果たす。これに続く吐出流においては、先に吸込
された物質は今度は吐出を行なうシリンダから送出管へと押し出される。この過
程が常に適切に行われるよう、通常は1つまたはそれ以上の制御器または逆転弁
、たとえばダイバータ弁や平すべり弁などが設けられるが、これらは、シリンダ
開口部、送出管連結部、および呼び水タンクの間を正確に連結するために2つの
端位置の間を前後に移動するものである。
に旋回するように配置されており、該2つの端位置において、ダイバータはシリ
ンダ開口部、送出管連結部および呼び水タンクの間の必要な連結を確立する。ダ
イバータは一方の端部が常に送出管と連結され、他方の端部は吐出を行っている
特定のシリンダのシリンダ開口部を覆う。したがって、吸込を行っているシリン
ダのシリンダ開口部は、呼び水タンクに向けて開いている。
、所望の速度で行うことができないため、送出管における物資の流れは行程が変
化する際に中断される。そのため必然的に物質の流れが不連続となり、結果的に
、加速度衝撃、サージ、構成部品への高い機械的負荷、連結されうる分配ブーム
における振動、摩耗の増加などの問題が生じる。
密物質が空気またはガスを含むために圧縮可能であるという影響が多くの場合に
見られる。吐出行程の開始時において、濃密物質は流れ始める前に、まず送出管
内の運転圧まで予備圧縮しておく必要がある。しかしながら、コンクリートの種
類や他の運転条件によっては、予備圧縮の必要性は無視できるほど小さいことも
ある。
は、上述した種類および構成のダイバータが、切換え運動中で中央位置にある時
に、同時に送出シリンダの開口部を完全に覆わないこと(この影響は「ネガティ
ブカバー」として知られている)に起因する。そのため、送出管内で加圧され、
事前に圧力がかけられた濃密物質は、まだ圧縮されていない濃密物質で充填され
たシリンダに逆流してしまうこともあるし、あるいは開口部を通過して呼び水タ
ンクまで戻ってしまうこともある(この影響は「短絡」として知られる)。
すとともに、送出管からの逆流により出力が大幅に低下する可能性もある。切換
え運動を加速することによって、これらの悪影響を低減することはできるが、完
全に無くすことはできない。
が望まれる。これに対して試みられたいくつかの解決策が先行技術に示されてい
るが、それらは十分に機能しないものであるか、あるいはポンプを高価で非経済
的なものにする過度な構造上の努力を含むかのいずれかである。
される。たとえば、吸込速度を吐出速度よりもはるかに速く選定して吸込行程を
十分に早く終了させ、吐出行程の終わりまでの残存時間内に、ダイバータが2つ
のシリンダ間の中間位置まで旋回できるようにする。これにより複数の相を通過
するが、第1相において、それまでに吸込を行っていたシリンダのシリンダ開口
部が遮断要素によって閉じられ、加圧されたコンクリートはどの相でも呼び水タ
ンクに逆流できないようになる。シリンダ開口部を閉じることにより、さらにシ
リンダ内の濃密物質を送出管の運転圧まで予備圧縮することができる。さらなる
旋回相において、それまで吸込を行っていたシリンダが同様に送出管に連結され
るとともに、他方のシリンダの吐出行程はそのまま続けられる。予備圧縮された
濃密物質で充填したシリンダは、吐出行程が終わるまでこの位置(ポンプ待機位
置)にとどまり、その後、遅延や送出管内の圧力低下なく自身の吐出行程を開始
する。一方で、第3相において、それまで吐出を行っていたシリンダの開口部が
まず(短絡を回避するために)さらなる遮断要素によって閉じられる。第4相つ
まり最終相において、呼び水タンクへの前記シリンダの開口部が開放され、該シ
リンダまたは該シリンダのピストンが、吸込行程を今度は続行中の吐出行程より
も高速で開始する。吸込行程の終了に続いて、ダイバータの新しい逆転過程が始
まるが、逆方向の吐出行程は続行している。
解決策によれば、逆流を防止して予備圧縮を行わせながら、吸込および吐出流を
制御するために、各送出シリンダに独自のダイバータが割り当てられる。ダイバ
ータの入口開口部上に横方向に、遮断要素として一体的に形成される遮断板は、
逆流を防止するとともに、予備圧縮行程を可能にする。ダイバータの出口端部は
フォーク状の管に向けて開口しており、該フォーク状管の出口は送出管に連通す
る。このポンプは、全体幅、組立費用(2つのダイバータを有するので、材料費
も2倍かかる)、およびエネルギー消費(ダイバータの旋回駆動を2箇所で行う
ので、エネルギー消費も2倍になる)に関して特に改善の余地がある。
濃密物質流の制御を、ただ1つのダイバータで実現することを提案している。D
E 29 09 964とは対照的に、米国特許第3,663,129号のポンプ は、加圧流が通過するダイバータをただ1つしか有していないが、その入口開口
部が大きいことが問題である。当該入口開口部は、旋回半径の円弧上に長円形に
延び、送出シリンダの開口部の直径の少なくとも3倍に相当する長さを有してい
なければならない。これは、両方のシリンダが中間相(すでに吸込を行っている
シリンダのポンプ待機位置)において、送出管に接続されている必要があるため
である。
、このダイバータ、および該ダイバータを受容する呼び水タンクによって吸収す
ることが出来ない。このことは、長い切換経路に対して所要旋回時間が短い場合
にも、非常に高い慣性力およびモーメントが生じるという事実によって悪化する
。静的な視点から見ても、壁厚が非常に厚いと、通常は移動式であるポンプの重
量が過剰になり、コストも増し、受けいれられなくなる。
供することを目的とする。
にダイバータを呼び水タンクの底部領域に配置し、このダイバータに対して、吐
出(加圧された)流れをシリンダから送出管に導く機能を与えるにとどまってい
た。本発明は驚くほど違った方針を採用している。というのも、本発明ではダイ
バータを送出シリンダの吸込み側と吸込管との間に配置し、呼び水タンクを機能
上ダイバータ筐体から切り離しているからである。したがって本発明は、連続的
な濃密物質の流れを簡単に制御するための単純で小型のダイバータを実現する。
したがって、本発明のダイバータは、シリンダ開口部を覆う該ダイバータの端部
に、吸込管と同じ径を有するただ1つの円形開口部しか必要としない。
な独立した筐体内に配置される、特に小型の構成を提供する。この場合、筐体の
側部の長さは管およびシリンダ開口部の直径よりも僅かに長いだけである。筐体
は常に送出し圧下におかれ、これによりダイバータの外径と筐体の内径との間の
空隙が、簡単な方法で圧力管路として機能し、吐出を行っている特定のシリンダ
を送出管に接続する。
ータは吐出側ではなく吸込側に配置されている。こうすることにより、包括的な
先行技術に比べて送出管内の圧力を高くすることができるので、ダイバータ出口
の大型化の問題を回避することができる。
への濃密物質の流れ(吸込流)を導くことが知られている。しかしながら、この
文献に示されているポンプは、濃密物質を連続的に送出すには適していない。こ
のことをより明確に示すために、スイス特許出願CH 8986/61または米 国特許3,146,721号をまず参照するが、これらの文献は、DE−AS 16 53 614が解決しようとする先行技術を示したものである。CH 89 86/61は、粘性、パルプ状、または可塑性の物質を送出すための油圧式ピス
トンポンプを開示している。このピストンポンプは、2つの円弧状の通路を有す
る筒状バルブスライドを含み、該2つの円弧状の通路が回転して物質入口と物質
出口を交互に一方の送出シリンダに接続する。物質流は、バルブスライドが中間
位置にあるときに必ず一時的な停止状態におかれる。
ようとしている。DE−AS 16 53 614の解決策は、側壁に3つの開口 部を有するコップ状の弁箱と、底部が弁箱の底部周辺に配置され2つの羽根を有
するコップ状の弁ゲートとによってこれを達成している。コップ状の弁ゲートは
呼び水タンクを1回で一方のシリンダに接続する。したがって、コップ状の弁ゲ
ートは最も広義には、吸込側に配置された「ダイバータ」である。しかしながら
このダイバータは、物質出口が常に開放されたままであるため、バルブスライド
と送出シリンダの間の同期性が乱されると(明らかにその時の制御の問題)、圧
力の影響下で物質が一時的に静止するのを防止するにすぎない。連続的な吐出は
不可能であるし、そのことはこの文献のどこにも記載されていない。たとえば、
本発明の知識によれば、DE16 53 614の吸込側には、逆流を防止するた
めの遮断要素がないことが明らかである。
転弁のダイバータは吸込側に接続されるが、それでいて連続的なポンプ輸送を可
能にする。これは何よりも、吸込管及び/又はダイバータ筐体の第1及び/又は
第2の開口部を閉止するための追加の遮断要素が設けられ、該遮断要素によって
濃密物質が吸込管、あるいは呼び水タンクにまで逆流するのを確実に防ぐことが
できるからである。この方法はDE 16 53 614からは知られていない。
されてこなかった理由の一つでもある。
された非常に小型の逆転弁を実現することができる。この理由の一つとしては、
逆転弁の遮断要素に対して大きな圧力差が一切発生せず、この要素に対して過剰
な負荷がかからないことが挙げられる。切換えの最中、理想的には遮断要素に対
する圧力差は全く生じない。
シリンダ内のピストン速度を異ならせ、吸込速度を吐出速度よりも遙かに速く選
定し、吸込行程を十分に早く終了させ、吐出行程の終了までの残存時間内にダイ
バータが旋回を開始するようにする。この場合も複数の相を通過することになる
。詳細については図面の説明を参照されたい。
上の設計について説明する。
)を連続的に送出すための、二筒式濃密物質ポンプの一部を示し、該ポンプは吸
込管3から送出管4にコンクリートを送出すための2つの送出シリンダ1,2(
基本的なことのみを示す)を有する。
との間に挿入される。逆転弁5は別個のダイバータ筐体8(すなわち、呼び水タ
ンク7とは構造的に独立した自身の筐体)を有し、該ダイバータ筐体8は少なく
とも4つの開口部a,b,c,dを有し、第1および第2の開口部a,bは第1
および第2の送出シリンダ1,2に接続され、第3の開口部cは吸込管3に、第
4の開口部dは送出管4に接続される。ダイバータ筐体8はさらに、第3の開口
部cが形成され且つ吸込管3が開口する段付き底部81と、周辺壁に開口部aお
よびbが形成された隣接する筒状の基体82と、開口部dが形成され且つ送出管
4が接続される円錐形の蓋部分83とを有する。
向)は、ダイバータ筐体8の第3開口部cに向けて開口し、吸込管3に堅固に接
続されている。しかしながら、ダイバータ6の出口開口部RAは、送出シリンダ
1,2(またはその手前の配管部品)と接続するための第1および第2の開口部
a,bの間で旋回する。旋回の目的のために、駆動ユニット(図示せず)を接続
可能な駆動軸9が設けられる。ダイバータの外壁xと筐体の内壁yとの間には、
吐出を行っている特定の送出シリンダ1,2と送出管4との間の圧力管路として
機能し且つ吐出の間常に送出し圧下におかれる空隙Hが存在する。
弧状要素11が、ダイバータ6上に一体形成されており、ダイバータ6が回転す
ると筒状部分82の内壁に対接し、シリンダ1,2を接続するための出口開口部
aまたはbを開放または閉止することもできる遮断要素10を形成する。
断要素として設けられるという点で、実質的に図1の実施形態とは異なる。ゲー
ト弁14は、弧状要素11を形成する必要が無くなるので、本発明の構成をさら
に単純化するものである。また弧状要素11を封止するよりもゲート弁14を封
止する方が複雑でない。
を閉止または開放する制御信号を発生できるようにすればよい。このことは現代
の制御システムの精密さからすれば何ら問題にはならない。弁14はその端位置
においてしか圧力差にさらされないので、圧力差なしに弁14を何ら問題無く切
り換えることができる。
は、ダイバータ6に、図1における円錐状の蓋部分83の代わりに平坦な蓋84
を設けることができるためである。というのも、送出管4との接続のための開口
部dが形成された平坦な蓋84を用いた場合でも、空隙H内のコンクリートに対
して十分な流れ空間が維持されるためである。この空間は図1の実施形態では弧
状要素11によって部分的に占められている。したがって、図3の実施形態は、
ダイバータ筐体8およびダイバータ6の大きさ(管径の領域)が大幅に縮小され
ており、少数の製造容易な部品から成ることから、おそらくは複数種のコンクリ
ートに対しては本発明の最良の実施形態である。
、図1と類似の実施形態を示す。ダイバータ6’は、より急峻に湾曲したL字形
ダイバータ6に比べて、その内部において様々な流れの条件が可能になるため、
様々な種類のコンクリートに好適に用いられる。この場合、ダイバータ筐体はダ
イバータ6’のS字形に従って形成される。すなわち、ダイバータ筐体は疑似的
にS字形に合わせた外形を有し、平坦な蓋部分801から疑似「円錐状」筐体部
分802の領域において次第に先細になっていく。開口部a,bは蓋部分801
に形成されており、送出管のための開口部cおよびdは筐体部分802に形成さ
れている。筐体部分802は、蓋部分801の反対側の端部において、ダイバー
タの外径または吸込管3との接続のための開口部dの直径に向けて先細になって
いる。蓋部分801は、蓋部分801と駆動軸9との間に形成された数個(例え
ば10個またはそれ以上)のリブ15によって安定化されている。
として機能し、ここで弧状要素11’は円板形の弧として形成され、同様にダイ
バータ出口開口部RAの両側に延長部12’および13’を有する。駆動軸9も
同様にダイバータ6及びその上に一体的に形成された弧状要素11’を回転させ
る。
り図5の実施形態と一致している。しかしながら図3と同様に、この場合も、弧
状要素11’の代わりに、ゲート弁14が遮断要素として吸込管3内に配置され
ている。この場合、弧状の複雑な遮断要素を省くことができるとともに、封止も
容易に行えるという利点が得られる。
を参照して説明する。まず、切換サイクルの順序に関して類似する図2および図
6を参照する(図4および8とは別)。
ンダ1,2のピストン速度を異ならせるという着想を採用している。この場合も
、吸込速度を吐出速度よりも十分に速くして、吸込行程を早く終了して、吐出行
程の終了までの残存時間内にダイバータ6が十分に旋回を開始できるようにする
。
。第1相(図6a)において、(それまで吸込行程を行っていた)送出シリンダ
2のシリンダ開口部は、弧状要素11’の延長部12’によってすでに覆われて
おり、ダイバータ出口開口部RAは蓋部分801によって閉止されている。これ
により、コンクリートがシリンダ2から吸込管3または呼び水タンク7に逆流す
ることを防止している。シリンダ開口部bを閉じることにより、シリンダ2内の
濃密物質を送出管4内の運転圧まで予備圧縮するこができる。その間、他方のシ
リンダは、濃密物質をダイバータ筐体8を通して送出管4に吐出している。
れる位置(図6b)まで回転する。シリンダ1の吐出行程が続行される一方で、
シリンダ2は予備圧縮後の容量のままであり、見かけ上のポンプ待機位置にある
。というのも、空隙Hへのシリンダ2の口部が開放されており、ダイバータの筒
状出口開口部RAが蓋801に対接した状態であるために吸込管3が閉止された
ままであるからである。
下なくポンプ待機位置から吐出行程を開始する。このとき、それまで吐出を行っ
ていたシリンダ1の開口部aが第3相(図6c)において遮断要素11’の延長
部13’によって閉じられる。ダイバータ出口開口部もまた、未だ閉止されてい
る。
開口部が開放され、送出シリンダ1のピストンが、吸込行程を今度は続行中の吐
出行程よりも早い速度で開始する(図6d)。吸込行程の終了に続いて、逆方向
の吐出行程がまだ続行されている間に、図6aと類似の送出シリンダ1に対する
位置へのダイバータ6の新たな逆転プロセスが開始される。
、ゲート弁14が第1段階(図4a、第1相)で閉じ、第2および第3段階(図
4bおよび図4c、第2および第3相)の間中、閉じたままであり、第4つまり
最終段階(図4d,第4相)の吸込相の間に再び開くという点でのみ異なる。
逆転弁の異なる図である。
逆転弁の異なる図である。
示す。
弁の異なる図である。
示す。
弁の異なる図である。
す。
Claims (15)
- 【請求項1】 濃密物質の連続的送出し、特にコンクリートの連続的送出し
のための二筒式濃密物質ポンプであって、特に、濃密物質を吸込管(3)から送
出管(4)に送出すための2つの送出シリンダ(1,2)と、該第1および第2
の送出シリンダ(1,2)の間の切換えを行う旋回ダイバータ(6,6’)を有
する逆転弁(5)とを有する二筒式濃密物質ポンプにおいて、 a)該逆転弁(5)は少なくとも4つの開口部(a〜d)を有するダイバータ
筐体(8,8’)を有し、第1および第2の開口部(a,b)は該第1および第
2の送出シリンダ(1,2)に、第3開口部(c)は該吸込管(3)に、第4開
口部(d)は該送出管(4)にそれぞれ接続されるように適合され、 b)該ダイバータ筐体(8、8’)内に配置された該ダイバータ(6、6’)
は、該ダイバータ筐体(8,8’)の該第3開口部(c)に開口し且つ該吸込管
(3)に堅固に接続される入口開口部(RE)と、該送出シリンダ(1,2)と
の接続のための該第1および第2の開口部(a,b)の間で旋回する出口開口部
(RA)とを有し、 c)該ダイバータの外壁(x)と該ダイバータ筐体の内壁(y)との間に空隙
(H)が存在し、該空隙(H)は吐出を行っている特定の送出シリンダ(1また
は2)と該送出管(4)との間の圧力管路を形成するとともに、常に送出し圧下
におかれ、 d)該吸込管(3)及び/又は該ダイバータ筐体(8,8’)の該第1及び/
又は第2の開口部(a,b)を閉止するための、少なくとも1つの遮断要素(1
0)が設けられることを特徴とする二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項2】 該ダイバータ(6)は、L字管として形成されていることを
特徴とする請求項1に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項3】 該ダイバータ筐体(8)は、平坦または円錐状の蓋(83,
84)によって閉じられた実質的に筒状の部分(82)を有することを特徴とす
る請求項2に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項4】 該第1および第2の開口部(a,b)は、該筒状部分(82
)の壁に形成され、該第3および第4の開口部(c,d)は、対向する蓋部分(
81と83又は84)に形成されることを特徴とする請求項3に記載の二筒式濃
密物質ポンプ。 - 【請求項5】 該ダイバータ(6’)は、S字管として形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項6】 該筐体は、ダイバータのS字形に実質的に適応され、平坦な
蓋部分(801)によって閉じられている、略円錐状の筐体部分(802)を有
することを特徴とする請求項5に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項7】 該筐体部分(802)は、該蓋部分(801)の反対側の端
部において、該ダイバータ(6’)の外径、または該吸込管(3)と接続するた
めの該開口部(d)の直径に向かって先細になっていることを特徴とする請求項
6に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項8】 該蓋部分(801)は、該蓋部分(801)と駆動軸(9)
との間に形成される複数のリブ(15)によって安定化されていることを特徴と
する請求項6または7に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項9】 該第1および第2の開口部(a,b)は、該蓋部分(801
)に形成されており、該第3および第4の開口部(c,d)は、該筐体部分(8
02)に形成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の二筒
式濃密物質ポンプ。 - 【請求項10】 少なくとも1つの該遮断要素(10)が、該ダイバータ(
6,6’)の該筒状出口開口部(RA)の両側に、該第1及び/又は第2の開口
部(a,b)を閉止することのできる弧状延長部(12,13)を有する弧状要
素(11)として形成されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載
の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項11】 該弧状要素(11)は該ダイバータの外壁(x)上に一体
的に形成され、該ダイバータの回転によって同時回転されることを特徴とする請
求項10に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項12】 該弧状要素(11)は、該ダイバータ筐体の内壁(y)に
円板または円柱面で対接することを特徴とする請求項10または11に記載の二
筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項13】 少なくとも一つの該遮断要素(10)は、該吸込管(3)
を遮断するように形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記
載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項14】 該遮断要素はゲート弁(14)であることを特徴とする請
求項13に記載の二筒式濃密物質ポンプ。 - 【請求項15】 該ダイバータ筐体(8,8’)は、呼び水タンク(7)か
ら空間的に分離されるように形成されることを特徴とする先行するの請求項のい
ずれかに記載の二筒式濃密物質ポンプ。
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