KR20220008938A

KR20220008938A - 후물질 펌프 및 후물질을 전달하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20220008938A
Application number: KR1020227000247A
Authority: KR
Inventors: 크누트 카스텐
Original assignee: 푸츠마이스터 엔지니어링 게엠베하
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-01-21
Also published as: CN114008377A; DE102019117356A1; EP3990783A1; US20220205446A1; JP2022532436A; WO2020260443A1

Abstract

본 발명은 전달 챔버(23)를 갖는 후물질(thick matter) 펌프에 관한 것으로, 그 전달 챔버는 폐쇄 경로를 따라 입구 개구(24)에서부터 출구 개구(25)를 지나 다시 입구 개구(24)까지 연장되어 있고, 그 결과, 전달 챔버(23)는 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이에서 제1 연결 경로(33)와 제2 연결 경로(53)를 형성한다. 제1 피스톤(26)이 전달 챔버(23)의 제1 연결 경로(33)를 따르는 전달 운동을 수행하며, 그 결과, 전달 운동으로 후물질이 전달 챔버(23)로부터 출구 개구(25)를 통해 전달되며, 후물질은 입구 개구(24)를 통해 전달 챔버(23) 안으로 들어간다. 전달 챔버(23)에는 차단 요소(27, 52)가 배치되며, 이 차단 요소(27, 52)는, 제2 연결 경로(53)를 따르는 제1 피스톤(26)의 운동을 허용하기 위해, 제1 상태에서 제2 연결 경로(53)를 차단하며 제2 상태에서는 제2 연결 경로(53)를 열게 된다. 더욱이, 본 발명은 후물질을 전달하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

후물질 펌프 및 후물질을 전달하기 위한 방법

본 발명은 후물질(thick matter) 펌프 및 후물질을 전달하기 위한 방법에 관한 것이다.

후물질 펌프는 후물질, 예컨대 경화전 콘크리트 또는 모르타르를 전달하기 위해 사용된다. 후물질은 저장 공급부로부터 흡인되어 후물질 펌프의 출구 쪽으로 전달된다. 종래 기술의 전형적인 후물질 펌프는 복수의 전달 실린더를 포함하는데, 이 때문에 펌프는 많은 공간을 차지하게 된다(EP 3 282 124 A1). 원형 경로를 따라 연장되어 있는 전달 챔버를 갖는 후물질 펌프가 JP 61053481에 알려져 있다.

본 발명의 과제는, 후물질 펌프의 작동 동안에 마찰의 감소가 있는 후물질 펌프 및 관련 방법을 제안하는 것이다. 언급한 종래 기술에서 시작하여, 그 과제는 독립 청구항의 특징적 내용으로 해결된다. 유리한 실시 형태는 종속 청구항에 특정되어 있다.

본 발명에 따른 후물질 펌프는 전달 챔버를 포함하고, 이 전달 챔버는 폐쇄 경로를 따라 입구 개구에서부터 출구 개구를 지나 다시 입구 개구까지 연장되어 있다. 전달 챔버는 입구 개구와 출구 개구 사이에서 제1 연결 경로와 제2 연결 경로를 형성한다. 전달 챔버의 제1 연결 경로를 따르는 전달 운동을 수행하도록 설계된 제1 피스톤이 전달 챔버에 배치되며, 그래서 전달 운동으로 후물질이 전달 챔버로부터 출구 개구를 통해 전달되며, 후물질은 입구 개구를 통해 전달 챔버 안으로 도입된다. 제2 연결 경로를 따르는 제1 피스톤의 운동을 허용하기 위해 제1 상태에서 제2 연결 경로를 차단하며 제2 상태에서는 제2 연결 경로를 여는 차단 요소가 전달 챔버에 배치된다. 전달 챔버의 경계를 정하는 벽 쉘이 제1 피스톤에 부착된다. 이 벽 쉘은 전달 챔버의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있고 제1 피스톤과 함께 움직인다. 벽 쉘이 피스톤과 함께 움직일 때, 전달되는 재료는 벽 쉘과 실질적으로 동일한 속도로 전달 챔버를 따라 이동하게 된다. 이렇게 해서, 전달 챔버의 벽과 전달되는 재료 사이의 마찰이 감소되어, 펌프가 작동하는 중의 마찰 손실이 감소된다.

마찰 손실의 감소와 관련하여, 피스톤에 연결되어 있는 벽 쉘은 원주 방향으로 큰 크기를 갖는 것이 유리하다. 원주 방향은 피스톤의 운동 방향과 직각을 이루는 평면 내에 있다. 다시 말해, 원주 방향, 원주 방향 부분과 같은 용어 각각은 전달 챔버의 단면에 관련된 것이다. 이와는 대조적으로, 피스톤이 전달 챔버를 따라 움직이는 방향을 전달 챔버의 길이 방향이라고 한다. 벽 쉘의 원주 방향 크기가 클수록, 전달되는 재료가 전달 챔버의 벽에 대해 움직이는 전달 챔버의 원주 방향 부분이 더 작게 되고 또한 마찰 손실의 감소가 더 크게 된다.

전달 챔버를 따르는 피스톤의 운동을 추진하기 위해, 후물질 펌프는 구동 모터를 포함할 수 있다. 전달 챔버의 벽 부품의 반경 방향 외측에 배치되는 연결 요소(이에 의해 피스톤의 운동이 일어남)가 구동 모터와 피스톤 사이에 연장되어 있을 수 있다. 벽 쉘의 원주 방향 연장은 원주 방향에 의해 걸쳐져 있는 평면에서 연결 부분의 연장 보다 바람직하게 크다. 벽 쉘은 원주 방향으로 적어도 30°, 바람직하게는 적어도 60°, 더 바람직하게는 적어도 90°에 걸쳐 연장되어 있을 수 있다. 이 사양은, 전달 챔버의 중심점에 대해, 벽 쉘에 의해 커버되는 각도에 관한 것이다. 벽 쉘의 원주 방향 연장은 전달 챔버의 길이에 걸쳐 일정할 수 있다.

한 실시 형태에서, 차단 요소는 차단 밸브이고, 이 차단 밸브는 제1 상태에서 제2 연결 경로에 배치되고 제2 상태에서는 제2 연결 경로로부터 옆으로 이격되며, 그래서 제1 피스톤이 제2 연결 경로를 통과할 수 있다. 차단 밸브는 이 차단 밸브의 횡방향 운동으로 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전환된다. 횡방향 운동은 일반적으로 전달 챔버를 따르는 피스톤의 운동 방향과 각도를 형성하는 운동으로 특징지어지며, 그래서 차단 밸브는 연결 경로로부터 멀어지게 움직이거나 그 연결 경로에 더 가깝게 움직인다. 차단 밸브의 운동은 반경 방향의 운동일 수 있고, 그래서 차단 밸브의 운동 방향은 피스톤의 운동 방향과 직각을 형성한다.

후물질 펌프는, 제1 피스톤의 전달 운동 동안에 제2 연결 경로가 차단되고 또한 제2 연결 경로는 제1 피스톤의 제1 전달 운동과 제2 전달 운동 사이의 중간 단계에서 열리도록 구성될 수 있다. 그리고 제1 피스톤은 전달 챔버를 따르는 연속적인 운동을 수행할 수 있고, 차단 요소를 조절하여, 후물질이 전달되는 전달 단계와, 후물질이 전달되지 않는 중간 단계 사이에서의 전환이 이루어진다.

대안적인 실시 형태에서, 차단 요소는, 마찬가지로 동일한 전달 챔버의 제1 연결 경로를 따르는 전달 운동을 수행하도록 설계되어 있는 제2 피스톤이다. 제1 피스톤의 전달 운동의 운동 방향은 제2 피스톤의 전달 운동의 운동 방향과 일치할 수 있다. 제2 피스톤은 제1 피스톤의 전달 운동 동안에 제2 연결 경로를 차단할 수 있고 그 반대도 가능하다. 제2 피스톤이 제2 연결 경로를 차단하면, 본 발명의 의미 내에서 제2 피스톤은 제1 상태에서 차단 요소이다. 제2 피스톤이 전달 챔버 내의 다른 위치를 가지면, 제2 연결 경로가 열리고, 그래서 제2 피스톤이 제2 상태에서 차단 요소가 된다.

후물질 펌프는, 제2 피스톤이 제1 피스톤의 전달 운동 동안에 정지되도록 설계될 수 있다. 정지는 제1 피스톤의 전달 운동의 적어도 60%, 바람직하게는 적어도 80% 동안 계속될 수 있고, 바람직하게는 제1 피스톤의 전체 전달 운동에 걸쳐 더 연장될 수 있다. 제1 피스톤의 전달 운동 동안에, 제2 피스톤은 전달 챔버 내부에서 출구 개구와 입구 개구 사이의 중간 위치에 배치될 수 있다. 입구와 출구 사이에 직접적인 연결이 없기 때문에, 펌프 출구에 존재하는 정압이 전달 챔버에서 유지될 수 있다.

제1 피스톤의 전달 운동과 관련하여 여기서 설명한 과정과 상태는 제2 피스톤의 전달 운동에 반대로 적용된다. 제1 피스톤과 제2 피스톤은 이들 과정에 있어서 상호 교환 가능하다.

본 발명에 따른 후물질 펌프의 경우에, 전달 유동은 제1 피스톤의 전달 운동의 끝과 제2 피스톤의 전달 운동의 시작 사이에서 차단될 수 있다. 전달 운동의 이 차단은, 전달 챔버가 입구 개구와 2개의 출구 개구를 포함하며 3개의 피스톤이 전달 챔버에 배치되는 본 발명의 실시 형태로 회피될 수 있다. 2개의 피스톤을 갖는 후물질 펌프의 경우에, 전달 유동의 차단은, 피스톤 중의 하나가 제2 연결 경로를 따라 출구 개구에서 입구 개구까지 움직이는 단계에서 일어난다. 후물질 펌프가 제3 피스톤을 가지면, 제2 피스톤이 제1 출구 개구와 제2 출구 개구 사이의 (제3) 연결 경로를 차단하고 제3 피스톤이 후물질을 제1 출구 개구를 통해 전달하므로, 제1 피스톤이 출구 개구로부터 입구 개구로 움직이는 단계가 메워질 수 있다. 제1 출구 개구와 제2 출구 개구는 공통 출구 관으로 서로에 연결될 수 있다. 후물질 펌프는 3개의 피스톤의 운동을 적절한 방식으로 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.

전달 챔버는 예컨대 원형 단면을 가질 수 있고, 또는 활꼴의 형상을 취할 수 있다. 단면은 전달 챔버의 길이를 따라 일정할 수 있다. 피스톤의 운동 방향과 직각을 형성하는 평면을 단면이라고 한다. 길이 방향은 피스톤의 운동 방향에 대응한다. 길이 방향에서 볼 때, 전달 챔버는 폐쇄 경로를 형성할 수 있다. 이렇게 해서, 피스톤은 그의 운동 반향을 반대로 함이 없이 전달 챔버를 따라 반복적으로 움직일 수 있다. 전달 챔버의 길이 방향은 원형 경로를 걸칠 수 있고, 그래서 피스톤은 원형 코스를 따라 움직인다. 원형 단면과 조합하여, 원환체(torus) 형태의 전달 챔버가 생긴다.

후물질 펌프는 구동 모터를 포함할 수 있고, 이 구동 모터로 제1 피스톤의 운동이 전달 챔버를 따라 추진된다. 원형 경로를 규정하는 전달 챔버의 경우에, 전달 운동을 위한 구동축이 제공될 수 있고, 이 구동축은 원형 경로의 중심 축선과 동축이다. 제1 피스톤이 반경 방향으로 연장되어 있는 연결 요소에 의해 구동축에 부착될 수 있다.

차단 요소를 움직이기 위한 제2 구동 모터가 제공될 수 있다. 차단 요소가 차단 밸브이면, 제2 구동 모터는 예컨대 피봇팅(pivoting) 운동 또는 선형 운동 또는 이 두 운동의 조합을 일으킬 수 있다.

차단 요소가 제2 피스톤이면, 제2 구동 모터는 제1 피스톤과 제2 피스톤을 서로 독립적으로 구동시키기 위해 사용될 수 있다. 이로써, 피스톤들을 서로 다른 속도로 움직일 수 있고 또는 다른 피스톤이 정지해 있을 때 한 피스톤을 움직일 수 있다.

2개의 피스톤이 공동 구동 모터로 구동되는 설계가 또한 가능하다. 이러한목적으로, 각 피스톤에는 클러치가 할당될 수 있고, 이 클러치는 동일한 구동 모터와 연결된다. 한 실시 형태에서, 각 피스톤에는 이중 클러치가 할당되며, 피스톤은 이중 클러치의 제1 상태에서 구동 모터와 연결되고, 이중 클러치의 제2 상태에서 피스톤은 후물질 펌프의 프레임에 연결된다. 구동기는 일정한 속도로 회전하도록 설계될 수 있다. 피스톤들의 교번적인 운동은 피스톤과 구동축의 적절한 연결로 달성될 수 있다. 모든 경우에, 후물질 펌프는 구동 모터 및/또는 클러치를 적절한 방식으로 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.

제1 피스톤 및/또는 제2 피스톤은, 피스톤의 원주 방향 면이 전달 챔버의 벽 면과 시일링하도록 구성될 수 있다. 시일링 원주 방향 면은, 연결 요소에 의해 점유되는 부분 외에, 피스톤의 전체 원주에 걸쳐 연장되어 있을 수 있다.

또한 벽 쉘이 피스톤에 부착되는 것이 가능하고, 그 벽 쉘은 피스톤과 함께 움직인다. 벽 쉘은 전달 챔버를 한정할 수 있는데, 다시 말해 전달 챔버의 벽의 일부분을 형성할 수 있다. 벽 쉘은 전달 챔버의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있을 수 있다. 이렇게 해서, 전달되는 후물질과 전달 챔버의 벽 사이의 상대 운동은 벽 쉘에 의해 덮이지 않는 영역에서만 각각의 피스톤의 전달 운동 동안에 일어나기 때문에, 후물질 펌프에서의 마찰 손실이 감소될 수 있다.

후물질 펌프는 제1 피스톤에 연결되는 제1 벽 쉘 및 제2 피스톤에 연결되는 제2 벽 쉘을 포함할 수 있다. 전달 챔버의 단면에서 볼 때, 제1 벽 쉘은 다른 원주 방향 부분을 따라 제2 벽 쉘까지 연장되어 있을 수 있다. 제1 벽 쉘과 제2 벽 쉘은 원주 방향으로 서로 겹치거나 겹치지 않을 수 있다. 제2 벽 쉘은 제1 벽 쉘과 관련하여 설명한 것과 동일한 특징을 가질 수 있다.

단면에서 볼 때, 전달 챔버는, 제1 벽 쉘 및 제2 벽 쉘 둘 모두로부터 자유롭게 유지되는 원주 방향 부분을 가질 수 있다. 이 원주 방향 부분은 후물질 펌프의 입구 개구 및/또는 출구 개구 쪽으로 배향될 수 있다. 그래서 후물질은 벽 쉘의 부정적인 영향을 받음이 없이 전달 챔버에 들어가거나 그 챔버를 떠날 수 있다.

벽 쉘로부터 자유롭게 유지되는 원주 방향 부분에서, 전달 챔버의 벽은 후물질 펌프의 하우징으로 형성될 수 있다. 하우징은 이 원주 방향 부분에 한정될 수 있다. 하나의 또는 두 벽 쉘과 겹치는 하우징이 또한 가능하다. 벽 쉘들 사이에 배치되는 하우징 부분이 직선으로 단면에서 전달 챔버의 경계를 정할 수 있으며, 그래서 전달 챔버는 단면이 활꼴형으로 성형될 수 있다. 입구 개구 및/또는 출구 개구는 이 하우징 부분에 구성될 수 있다.

전달 챔버의 벽이 전달 챔버의 상이한 원주 방향 부분에 걸쳐 연장되어 있는 벽 쉘 및 하우징 부분으로 구성되면, 시일링 요소가 벽 쉘과 하우징 부분 사이의 천이부 또는 두 벽 쉘 사이의 천이부에 배치되는 것이 유리하다. 시일링 요소는 전달 챔버의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있는 시일링 링으로 설계될 수 있다. 후물질 펌프가 작동하고 있을 때, 전달 챔버의 벽의 인접하는 부분들 사이의 상대 운동이 시일링 링의 영역에서 일어난다.

전달 챔버의 길이 방향에서 볼 때, 입구 개구와 출구 개구는 서로에 대해 오프셋될 수 있다. 전달 챔버가 폐쇄 경로를 형성하면, 2개의 연결 경로가 있고, 이 연결 경로를 따라 전달 챔버에서 입구 개구에서 출구 개구까지 움직일 수 있다. 후물질 펌프는, 제2 연결 경로가 차단되어 있을 때 제1 연결 경로가 후물질의 전달에 사용되도록 설계될 수 있다. 제1 연결 경로는 전달 챔버의 길이의 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 80%, 더 바람직하게는 적어도 90%에 걸쳐 연장되어 있을 수 있다.

단면에서 볼 때 원주 방향 위치에서, 입구 개구와 출구 개구는 교차할 수 있다. 전달 챔버의 단면에서 볼 때 입구 개구와 출구 개구의 대응하는 위치가 또한 가능하다.

입구 개구와 출구 개구의 원주 방향 위치에 대해 다양한 가능성이 있다. 전달 챔버가 원형 경로를 따라 연장되어 있는 경우, 입구 개구 및/또는 출구 개구는 원형 경로의 중심 축선에 대해 반경 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 입구 개구 및/또는 출구 개구는 내측으로(그래서 중심 축선의 방향으로) 향할 수 있다. 또한, 입구 개구 및/또는 출구 개구는 반경 방향 외측으로 반대 방향으로 향할 수 있다. 반경 방향과 정렬되는 이들 두 위치 사이의 다른 위치도 가능하다.

제1 피스톤은 전달 운동 동안에 출구 개구 및/또는 입구 개구 위를 이동하는 원주 방향 부분을 가질 수 있다. 이 원주 방향 부분은 피스톤에 연결되는 연결편으로 형성될 수 있고, 그 연결편은 피스톤 보다 더 경질인 재료로 만들어진다. 특히, 연결편은 경질 금속으로 만들어질 수 있다. 후물질의 돌 및 입상 구성 요소가 연결편과 통과되는 입구 개구 또는 출구 개구의 가장자리 사이에서 파쇄될 수 있다.

입구 개구 및/또는 출구 개구의 각각의 영역은, 마찬가지로 더 경질인 재료, 예컨대 경질 금속으로 형성되는 삽입편으로 형성될 수 있다.

연결편과 전달 챔버의 벽 사이에 돌이 재밍(jamming)되는 것을 방지하기 위해, 연결편은 운동 방향으로 향하는 전방 면면을 가질 수 있고, 이 전방 면은 피스톤의 원주 방향 면과 적어도 60°, 바람직하게는 적어도 70°, 더 바람직하게는 적어도 80°의 각도를 형성한다. 한 실시 형태에서, 전방 면은 운동 방향에 대해 직각으로 배향되는 평평한 면이다.

제1 피스톤은 입구 개구와 출구 개구 위를 지남이 없이 전달 챔버의 벽과 시일을 형성하는 원주 방향 부분을 포함할 수 있다. 피스톤의 이 원주 방향 부분에는, 전달 챔버의 벽에 지탱되는 시일링 패키지가 제공될 수 있다. 이 원주 방향 부분에 있는 전달 챔버의 벽은 다른 피스톤의 벽 쉘로 형성될 수 있다.

시일링 패키지 및 연결편은, 후물질 펌프가 작동 중일 때 일상적으로 교체되는 소모성 부분으로 구성될 수 있다. 후물질 펌프는, 소모성 부분이 후물질 펌프의 큰 분해 없이 교체될 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 소모성 부분에 접근하기 위해서는, 제1 피스톤의 벽 쉘과 제2 피스톤의 벽 쉘 사이에 배치되는 하우징 부분을 제거하는 것으로 충분할 수 있다. 피스톤은 그의 전방 면과 후방 면 사이에 배치되는 공동부를 가질 수 있고, 이 공동부 내부에 소모성 부분이 설치된다.

사전 충전 용기가 후물질 펌프의 입구 개구에 연결될 수 있다. 펌프가 작동하고 있을 때, 사전 충전 용기는, 후물질 펌프에 의해 출구 개구를 통해 전달되는 만큼의 후물질로 채워질 수 있다. 전달 라인은 후물질 펌프의 출구 개구에 연결될 수 있고, 후물질은 그 전달 라인을 따라 요구되는 전달 위치로 전달된다.

두 피스톤을 갖는 후물질 펌프의 경우에, 제1 피스톤과 제2 피스톤이 함께 움직일 때 전달 유동의 차단이 있을 수 있다. 전달 유동의 차단을 메우기 위해, 후물질 펌프에 보충적인 전달 실린더가 설치될 수 있다. 보충적인 전달 실린더는 예컨대 연결 관에 의해 후물질 펌프의 출구 단부에 연결될 수 있고, 그 연결 관은 출구 개구와 보충적인 전달 실린더 사이에 또는 전달 라인과 보충적인 전달 실린더 사이에 연장되어 있다.

보충적인 전달 실린더는, 후물질 펌프의 피스톤이 함께 움직이고 있을 때 정방향 운동을 수행하도록 구성될 수 있다. 전달 실린더는, 후물질 펌프의 피스톤 중의 하나가 후물질을 출구 개구를 통해 전달할 때 역방향 운동을 수행하도록 구성될 수 있다. 후물질은 정방향 운동시에 전달 실린더의 내부로부터 전달 라인을 따라 전달될 수 있다. 후물질은 역방향 운동시에 전달 실린더의 내부에 모일 수 있다. 예컨대 유압 구동기의 형태로 된 능동 구동기가 전달 실린더에 배치되는 피스톤의 정방향 운동을 위해 제공될 수 있다. 피스톤의 역방향 운동은 마찬가지로 능동 구동기를 통해 일어날 수 있다. 또한, 피스톤은 전달되는 후물질의 압력에 의해 피동적으로 뒤로 움직일 수 있다.

더욱이 본 발명은 후물질을 전달하기 위한 방법에 관한 것이다. 제1 피스톤이 전달 챔버에서 움직이고, 이 전달 챔버는 폐쇄 경로를 따라 입구 개구에서부터 출구 개구를 지나 다시 입구 개구까지 연장되어 있고, 그래서 전달 챔버는 입구 개구와 출구 개구 사이에서 제1 연결 경로와 제2 연결 경로를 형성한다. 전달 챔버의 경계를 정하고 이 전달 챔버의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있고 또한 제1 피스톤과 함께 움직이는 벽 쉘이 제1 피스톤에 부착되어 있다. 제1 단계에서, 제2 연결 경로가 차단되어 있을 때, 후물질을 출구 개구를 통해 전달하고 또한 후물질을 입구 개구를 통해 전달 챔버 안으로 도입하기 위해, 제1 피스톤은 제1 연결 경로를 따라 입구 개구로부터 출구 개구의 방향으로 움직인다. 제2 단계에서, 제1 피스톤은 제2 연결 경로를 따라 움직인다.

후물질의 전달과 관련된 과정은 다음과 같은 단계들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 피스톤은 전달 운동의 시작시에 입구 개구 위를 지날 수 있다. 제1 피스톤은 전달 운동의 끝에서 출구 개구 위를 지날 수 있다. 제1 피스톤이 제2 연결 경로를 따라 움직이고 후물질이 전달되지 않는 중간 단계가 있을 수 있다. 이 중간 단계는 제1 전달 운동의 끝과 제2 전달 운동의 시작 사이에 있을 수 있다.

제1 피스톤의 전달 운동의 시작시에, 제1 피스톤과 출구 개구 사이에 있는 전달 챔버의 부분은 후물질로 충전될 수 있다. 제1 피스톤의 전달 운동이 계속됨에 따라, 전달 챔버의 이 부분의 부피는 더 작게 되고 후물질은 출구 개구를 통해 전달 챔버를 떠나게 된다. 동시에, 제1 피스톤과 차단 요소 사이에 있는 전달 챔버의 부분의 부피가 증가된다. 이 부분은 입구 개구를 통해 접근 가능하고, 그래서 추가의 후물질이 입구 개구를 통해 전달 챔버의 이 부분 안으로 흡인된다. 전달 운동은 제1 피스톤이 출구 개구에 도달하면 끝나며, 그래서, 제1 피스톤이 계속 움직임에 따라, 추가의 후물질이 출구 개구를 떠나지 않는다.

이 상태에서, 제1 피스톤과 입구 개구 사이에 배치되는 전달 챔버의 부분은 그의 최대 길이에 도달하였다. 이 부분은 이제 후물질로 완전히 충전되어 있다. 다음 전달 운동으로의 천이가 이어진다.

제1 피스톤과 제2 피스톤을 갖는 실시 형태의 경우에, 제1 피스톤과 제2 피스톤은 함께 움직이므로, 제2 피스톤의 전달 운동으로의 천이가 있고, 그래서 제1 피스톤은 출구 개구를 열고 제2 피스톤이 입구 개구 위를 이동한다. 이어지는 제2 피스톤의 전달 운동은 설명한 바와 같이 제1 피스톤의 전달 운동과 일치한다.

제1 피스톤과 차단 밸브를 갖는 실시 형태에서, 차단 밸브는 천이 단계에서 전달 챔버로부터 제거되고, 그래서 제1 피스톤은 차단 밸브를 통과할 수 있다. 일단 제1 피스톤이 입구 개구 위를 지나고 또한 차단 밸브가 다시 폐쇄되면, 다음 전달 운동이 시작될 수 있다.

본 방법은 본 발명에 따른 후물질 펌프와 관련하여 설명한 추가 특징으로 개선될 수 있다. 후물질 펌프는 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명한 추가 특징으로 개선될 수 있다. 본 발명은 또한 피스톤과 함께 움직이는 벽 쉘이 없는 실시 형태를 또한 포함한다.

이하, 유리한 실시 형태의 도움으로 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 후물질 펌프를 갖는 콘크리트 펌프 차량을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 후물질 펌프의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 후물질 펌프를 수평 단면으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 후물질 펌프의 개략도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 다른 단면도를 나타낸다.
도 6 및 7은 본 발명의 대안적인 실시 형태에서 도 5에 따른 도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 후물질 펌프의 상세를 확대도로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 후물질 펌프를 수직 단면으로 나타낸 것이다.
제 10 - 12는 본 발명에 따른 후물질 펌프의 다양한 실시 형태의 개략도를 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 후물질 펌프의 작동 순서를 나타낸다.
도 14 - 16은 본 발명에 따른 후물질 펌프의 대안적인 실시 형태를 나타낸다.

도 1에 나타나 있는 트럭(14)에는, 사전 충전 용기(16)로부터 액체 콘크리트를 전달 라인(17)을 통해 전달하는 콘크리트 펌프(15)가 설치되어 있다. 콘크리트 펌프는 본 발명의 의미 내에서 후물질 펌프(15)이다. 전달 라인(17)은 회전 링(19)에 회전 가능하게 장착되는 마스트 아암(18)을 따라 연장되어 있다. 마스트 아암(18)은, 관절식으로 서로 연결되는 3개의 마스트 아암 부분(20, 21, 22)을 포함한다. 마스트 아암 부분(20, 21, 22)은 관절부를 통해 서로에 대해 회전되므로, 마스트 아암(18)은 접힘 상태와 펼침 상태 사이에 전환될 수 있다. 전달 라인(17)은 제3 마스트 아암 부분(22)의 원위 단부를 넘어 연장되어 있고, 그래서 마스트 아암(18)의 펼침 상태에서, 액체 콘크리트가 콘크리트 펌프(15)로부터 먼 영역에 전달될 수 있다.

후물질 펌프(15)는 원형 경로를 규정하는 전달 챔버(23)를 포함한다. 후물질 펌프(15)의 입구 개구(24)가 사전 충전 용기(16)에 부착된다. 후물질 펌프(15)의 출구 개구(25)는 전달 라인(17)에 부착된다. 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)이 전달 챔버(23)에 배치되며, 각 피스톤은 전달 챔버(23)의 단면을 채운다. 피스톤(26, 27)은 중심 구동축(28)에 부착되고, 그래서 피스톤(26, 27)은 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 구동축(28)의 회전은 연결 요소(29, 30)를 통해 제1 피스톤(26) 또는 제2 피스톤(27)에 전달되며, 그래서 피스톤(26, 27)은 전달 챔버(23)의 원형 경로를 따라 전달 운동의 운동 방향(31)으로 움직인다.

후물질 펌프(15)가 작동하는 중에 일어나는 과정을 도 13의 도움으로 설명한다. 시작 단계(도 13a)에서, 제2 피스톤(27)은 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이의 중간 위치(32)에 배치되며 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이의 짧은 연결 경로를 차단한다.

제1 피스톤(27)은 구동축(28)에 연결되어 있고, 그래서 전달 챔버(23) 안에서 전달 운동을 수행한다. 전달 운동은 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이의 긴 연결 경로(33)를 따른다. 도 13a에 따른 상태에서, 제1 피스톤(26)은 입구 개구(24) 위를 지나 있다. 제1 피스톤(26)이 전달 방향으로 더 움직이면, 후물질은 출구 개구(25)를 통해 전달 챔버(23) 밖으로 전달된다. 이와 함께, 후물질이 사전 충전 용기(16) 밖으로 흡인되며, 그래서 전달 운동의 끝에서 제2 피스톤(26)과 입구 개구(24) 사이의 공간은 다시 후물질로 채워진다. 제1 피스톤(26)의 전달 운동의 순서가 도 13a - 13c에 나타나 있다.

전달 운동의 끝에서, 제1 피스톤(26)은 출구 개구(25) 위를 이동하고(도 13d), 잔류량의 후물질이 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27) 사이에 포함된다. 제2 피스톤(27)이 입구 개구(24) 위를 지나고 또한 제1 피스톤이 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이의 중간 위치(32)에 있을 때까지, 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)은 전달 방향(31)으로 함께 움직인다. 그런 다음에 후물질 펌프는 다시 도 13a에 따른 초기 상태로 있게 되며, 피스톤(26, 27)의 위치는 반대로 된다.

도 4는, 제2 피스톤(27)이 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이의 중간 위치(32)에 있고 또한 제1 피스톤(26)은 전달 경로의 일부분을 덮고 있는 상태에 있는 후물질 펌프를 나타낸다. 도 5의 단면도에 따르면, 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)은 하우징(34)으로 둘러싸여 있고, 시일링 틈이 피스톤(26, 27)의 원주와 하우징(34) 사이에 형성된다. 하우징(34)은 그의 외측에서 입구 개구(24)와 출구 개구(25)에 의해 차단된다. 내측에는 원주 방향 슬롯(35)(이를 통해 연결 요소(29)가 연장됨)이 형성되며, 피스톤(26, 27)이 그 슬롯을 통해 구동축(28)에 연결된다. 연결 요소(29, 30)는 디스크형 요소로 구성되며, 그래서 연결 요소(29, 30)는 그의 전체 길이에 걸쳐 슬롯(36)을 채운다.

도 6에 따른 대안적인 실시 형태에서, 제1 연결 요소(29)는 제1 벽 쉘(36)에 연결되고 제2 연결 요소(30)는 제2 벽 쉘(37)에 연결된다. 벽 쉘(36, 37)은 단면에서 볼 때 하우징(34)의 내면을 따라 연장되어 있고, 길이 방향에서 볼 때 전달 챔버(23)의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 벽 쉘(36, 37) 각각은 90°보다 큰 원주 방향 각도(58)로 연장되어 있다. 대체로, 두 벽 쉘(36, 37)은 180°보다 큰 원주 방향 각도(58)를 커버한다. 입구 개구(24)와 출구 개구(25)의 직경에 대응하는 틈새는 벽 쉘(36, 37)의 주변 단부 사이에 포함된다. 이 틈새는, 후물질이 전달 챔버(23)에 들어가거나 전달 챔버(23)를 떠날 수 있게 하기 위해 필요하다. 후물질 펌프의 내부 마찰은, 후물질과 함께 전달 경로를 따라 움직이는 벽 쉘(36, 37)에 의해 감소된다.

도 7에 따른 다른 대안적인 실시 형태에서, 벽 쉘(36, 37)을 둘러싸는 하우징은 없다. 벽 쉘(36, 37) 자체가 전달 챔버(23)의 외측 단부를 형성한다. 하우징은 전달 챔버(23)의 외주를 한정하는 원통형 하우징 부분(38)에 한정된다. 입구 개구(24)와 출구 개구(25)는 하우징 부분(38)에 형성된다.

도 8에 따르면, 전달 챔버(23)의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있는 원주 방향 시일링 링(39)이 벽 쉘(37)과 하우징 부분(38) 사이에 배치된다. 전달 챔버는 벽 쉘(37)과 하우징 부분(38) 사이의 천이부에서 시일링 링(39)으로 시일링된다. 제2 시일링 링(40)이 다른 벽 쉘(36)과 하우징 부분(38) 사이의 천이부를 시일링한다. 제3 시일링 링(41)이 연결 요소(29, 30) 사이에 배치된다.

제1 피스톤(26)에는, 피스톤(26)의 원주 방향 부분에 걸쳐 연장되어 있는 시일링 요소(42)가 제공된다. 이 시일링 요소(42)는 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)의 벽 쉘(37) 사이의 시일을 형성한다.

경질 금속으로 만들어진 엔드 피스(end piece)(43)가 제1 피스톤(26)의 주변 원주 방향 부분에 배치된다. 입구 개구(24) 또는 출구 개구(25) 위를 지날 때 피스톤(26)과 개구의 가장자리 사이에 재밍(jamming)되는 돌 및 다른 입상 구성 요소가 경질 금속의 엔드 피스(43)로 파쇄될 수 있다. 개구의 가장자리는 대응하는 경질 금속 인서트로 형성될 수 있다.

경질 금속 엔드 피스(43)와 시일링 요소(42)는 보통 교체되어야 하는 소모성 부분이다. 피스톤(26, 27) 각각은, 주변 하우징 부분(38)이 제거되면 외부에서 접근 가능한 내측 공동부(44)를 갖는다. 그러므로, 소모성 부분을 교체하기 위해서는 주변 하우징 부분(38)만이 분리될 필요가 있으며, 후물질 펌프의 추가 분해는 필요 없다.

도 9는 후물질 펌프의 가능한 구조적 실시 형태를 나타낸다. 2개의 롤러 베어링(44, 45)이 펌프의 프레임(이 프레임에 하우징 부분(38)이 연결됨)과, 구동축(28)과 함께 회전하는 움직이는 부분 사이에 배치된다. 제3 롤러 베어링(도 9에는 나타나 있지 않음)이 제1 피스톤(26)을 사용하여 움직이는 부분과 제2 피스톤(27)을 사용하여 움직이는 부분 사이에 배치될 수 있다. 도 10의 개략도에서 더 명확히 알 수 있는 바와 같이, 제1 구동 모터(46)가 제1 피스톤(26)을 구동시키고, 제2 구동 모터(47)는 제2 피스톤(27)을 구동시킨다.

도 11에 따른 대안적인 실시 형태에서, 양 피스톤은 공유 구동 모터(46)로 구동된다. 제1 피스톤(26)에, 제1 피스톤을 구동축(28) 또는 하우징(34)에 연결하는 이중 클러치(47)가 주어져 있다. 제1 피스톤(26)이 구동축(28)에 연결되면, 이 피스톤은 구동축(28)의 회전 운동을 따른다. 제1 피스톤(26)이 하우징(34)에 연결되면, 이 피스톤은 하우징(34)에 대한 고정된 위치를 갖는다. 제2 피스톤(27)을 위한 대응하는 이중 클러치(48)가 제공된다. 도 12에 따른 실시 형태에서, 구동 모터(46)는 이중 클러치(47, 48) 사이에 배치된다. 이중 클러치(47, 48)의 기능은 동일하다.

본 발명에 따른 후물질 펌프에서, 피스톤(26, 27)이 전달 방향(31)으로 함께 움직일 때 전달 유동이 차단된다. 이는 도 13d에 따른 상태와 도 13a에 따른 상태 사이의 단계에서의 경우이다. 연속적인 전달 유동을 얻고자 한다면, 도 14에 따른 후물질 펌프는 보충적인 전달 실린더(49)를 구비할 수 있다. 전달 관(17)에의 연결을 형성하는 천이 관(50)이 출구 개구(25)에 부착된다. 보충적인 전달 실린더(49)는 천이 관에 부착된다.

후물질이 후물질 펌프의 출구 개구(25)를 통해 전달되는 중에, 전달 실린더(49)의 전달 피스톤(51)이 후퇴된다. 전달 유동이 출구 개구(25)에 의해 차단되면, 전달 유동의 차단을 메우기 위해 전달 피스톤(51)은 다시 유압으로 앞으로 움직일 수 있다. 그러므로 후물질 펌프는 액체 콘크리트를 연속적인 전달 유동으로 전달할 수 있다.

도 15는 출구 개구(25)와 입구 개구(24) 사이에 배치되는 전달 공동부(23)의 제2 연결 경로(53)에 차단 밸브(52)가 제공되어 있는 후물질 펌프의 실시 형태를 나타내며, 그 차단 밸브는 반경 방향으로 움직일 수 있다. 도 15에 나타나 있는 제1 상태에서, 차단 밸브(52)는 제2 연결 경로(53)를 차단한다. 나타나 있지 않은 제2 상태에서, 차단 밸브(52)는 외측으로 움직이고, 그래서 제1 피스톤(26)이 제2 연결 경로(53)를 통과할 수 있다.

후물질의 전달과 관련된 과정은 두 피스톤(26, 27)을 갖는 실시 형태에 대응하고, 차이점은, 제1 피스톤(26)이 각 전달 운동 동안에 제1 연결 경로(33)를 따라 움직이고 있을 때 차단 밸브(52)가 각 전달 운동 동안에 제2 연결 경로(53)를 차단한다는 것이다. 피스톤(26)의 두 전달 운동 사이의 천이 단계에서, 차단 밸브(52)는 옆으로 움직여, 제2 연결 경로(53)를 열게 된다. 피스톤(26)은 차단 밸브(52)를 통과할 수 있고 또한 다음 전달 운동을 이어갈 수 있다.

도 16에 따른 실시 형태에서, 후물질 펌프는 3개의 피스톤(26, 27, 56) 및 공유 출구 관(57) 안으로 열리는 2개의 출구 개구(25, 55)를 포함한다. 제1 피스톤(26)이 제2 출구 개구(55)와 입구 개구(24) 사이에서 움직이는 천이 단계는, 제 3 피스톤(56)이 제1 출구 개구(25)와 제2 출구 개구(55) 사이에 배치됨으로써 메워진다. 제1 출구 개구(25)를 통해 전달되는 후물질의 일부분이 제2 출구 개구(55)를 통해 제1 피스톤(26)의 후방측으로 역류하더라도, 제2 피스톤(27)은 제1 피스톤(26) 보다 높은 속도를 가지기 때문에, 후물질은 여전히 출구 관(57)을 통해 전달된다. 제2 피스톤(27)이 제1 출구 개구(25) 위를 이동하자 마자, 제3 피스톤(56)과 제2 피스톤(26)이 움직이고, 그래서 처음에는 제2 피스톤(27)이 그의 전달 운동의 끝에서 제2 출구 개구(55)를 통해 후물질을 전달하고, 제1 피스톤(26)의 다음 전달 운동(이 전달 운동으로 제1 피스톤(26)은 후물질을 제1 출구 개구(25)를 통해 전달함)이 병렬적으로 시작될 수 있다. 이렇게 해서, 후물질 펌프의 다른 실시 형태에서 일어나고 두 피스톤이 출구 개구와 입구 개구 사이에서 함께 움직이거나 차단 밸브가 열림으로 인해 일어나는 전달 유동의 차단이 회피될 수 있다.

Claims

전달 챔버(23)를 갖는 후물질(thick matter) 펌프로서, 상기 전달 챔버는 폐쇄 경로를 따라 입구 개구(24)에서부터 출구 개구(25)를 지나 다시 입구 개구(24)까지 연장되어 있고, 그래서 전달 챔버(23)는 상기 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이에서 제1 연결 경로(33)와 제2 연결 경로(53)를 형성하며, 상기 후물질 펌프는 전달 챔버(23)의 제1 연결 경로(33)를 따르는 전달 운동을 수행하기 위한 제1 피스톤(26)을 가지며, 그래서 상기 전달 운동으로 후물질이 전달 챔버(23)로부터 출구 개구(25)를 통해 전달되며, 후물질은 입구 개구(24)를 통해 전달 챔버(23) 안으로 들어가며, 상기 후물질 펌프는 상기 전달 챔버(23)에서 차단 요소(27, 52)를 가지며, 이 차단 요소는, 상기 제2 연결 경로(53)를 따르는 제1 피스톤(26)의 운동을 허용하기 위해, 제1 상태에서 상기 제2 연결 경로(53)를 차단하며 제2 상태에서는 제2 연결 경로(53)를 열고, 상기 전달 챔버(23)의 경계를 정하는 벽 쉘(36, 37)이 상기 제1 피스톤(26)에 부착되며, 이 벽 쉘은 전달 챔버(23)의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있고 제1 피스톤(26)과 함께 움직이는, 후물질 펌프.
제1항에 있어서,
상기 벽 쉘(36, 37)은, 후물질 펌프의 구동 모터(46)와 제1 피스톤(26) 사이에 연장되어 있는 연결 요소(29, 30) 보다 더 큰 원주 방향 연장을 갖는, 후물질 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 벽 쉘(36, 37)은 적어도 30°, 바람직하게는 적어도 60°, 더 바람직하게는 적어도 90°의 원주 방향 각도(58)에 걸쳐 연장되어 있는, 후물질 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소는 차단 밸브(52)이고, 이 차단 밸브는 상기 제1 상태에서 상기 제2 연결 경로(53)에 배치되고 상기 제2 상태에서는 상기 제2 연결 경로(53)로부터 옆으로 이격되는, 후물질 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소는, 마찬가지로 상기 전달 챔버(23)의 제1 연결 경로(33)를 따르는 전달 운동을 수행하도록 설계되어 있는 제2 피스톤(27)인, 후물질 펌프.
제5항에 있어서,
상기 제2 피스톤(27)은 상기 제1 피스톤(26)의 전달 운동 동안에 정지되어 있는, 후물질 펌프.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제1 피스톤(26)의 전달 운동 동안에, 상기 제2 피스톤(27)은 상기 출구 개구(25)와 입구 개구(24) 사이의 중간 위치(32)에 배치되는, 후물질 펌프.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전달 챔버(23)는 입구 개구(24)와 2개의 출구 개구(25, 55)를 포함하며, 3개의 피스톤(26, 27, 56)이 상기 전달 챔버(23)에 배치되는, 후물질 펌프.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 피스톤(26)의 제1 벽 쉘(36)은 상기 전달 챔버(23)의 다른 원주 방향 부분을 따라 제2 피스톤(27)의 제2 벽 쉘(37)까지 연장되어 있는, 후물질 펌프.
제9항에 있어서,
상기 전달 챔버(23)는, 상기 제1 벽 쉘(36) 및 제2 벽 쉘(37)로부터 자유롭게 유지되는 원주 방향 부분을 가지며, 자유롭게 유지되는 상기 원주 방향 부분(24)은 상기 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 쪽으로 배향되어 있는, 후물질 펌프.
제10항에 있어서,
상기 전달 챔버(23)의 벽은 후물질 펌프의 하우징 부분(38)에 의해 자유롭게 유지되는 상기 원주 방향 부분에 형성되어 있는, 후물질 펌프.
제11항에 있어서,
상기 입구 개구(24) 및 출구 개구(25)는 상기 하우징 부분(38)에 배치되는, 후물질 펌프.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입구 개구(24) 또는 출구 개구(25) 위를 이동하는 피스톤(26, 27)의 원주 방향 부분이 경질 금속으로 만들어진 엔드 피스(end piece)(43)로 형성되는, 후물질 펌프.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후물질 펌프의 출구(50)가 보충적인 전달 실린더(49)에 연결되어 있는, 후물질 펌프.
후물질(thick matter)을 전달하기 위한 방법으로서, 제1 피스톤(26)이 전달 챔버(23)에서 움직이고, 상기 전달 챔버(23)는 폐쇄 경로를 따라 입구 개구(24)에서부터 출구 개구(25)를 지나 다시 입구 개구(24)까지 연장되어 있고, 그래서 전달 챔버는 상기 입구 개구(24)와 출구 개구(25) 사이에서 제1 연결 경로(33)와 제2 연결 경로(53)를 형성하며, 상기 전달 챔버(23)의 경계를 정하고 이 전달 챔버(23)의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있고 또한 제1 피스톤(26)과 함께 움직이는 벽 쉘(36, 37)이 상기 제1 피스톤(26)에 부착되며, 제1 단계에서, 제2 연결 경로(53)가 차단되어 있을 때, 후물질을 출구 개구(25)를 통해 전달하고 또한 후물질을 입구 개구(24)를 통해 전달 챔버(23) 안으로 도입하기 위해, 제1 피스톤(26)은 제1 연결 경로(33)를 따라 입구 개구(24)로부터 출구 개구(25)의 방향으로 움직이며, 제2 단계에서, 제1 피스톤(26)은 상기 제2 연결 경로(53)를 따라 움직이는, 후물질을 전달하기 위한 방법.