WO2006089772A1 - Pumpvorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen förderung breiiger massen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zur Förderung einer breiigen Masse mit mindestens zwei Hauptförderzylindern zum Fördern der breiigen Masse, einem schaltbaren Schiebersystem, das in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders und einer Förderleitung und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders und der Förderleitung schafft, durch die die breiige Masse in Strömungsrichtung durch die Förderleitung strömen kann, sowie mit einem stromabwärts des Schiebersystems vorgesehenen Ausgleichszylinder, durch dessen Auslassöffnung breiige Masse in einen Abschnitt der Förderleitung gefördert werden kann, und einem in Strömungsrichtung vor der Auslassöffnung des Ausgleichszylinderϵ vorgesehenen Absperrventil in der Förderleitung wobei das Absperrventil als Zweiwege-Drehschieber ausgebildet ist.

Description

"Pumpyorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Förderung breiiger Massen"

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Förderung breiiger Massen und findet insbesondere bei der Förderung von Beton Anwendung.

Auf dem Gebiet der Beton-Förderung sind Pumpen seit annährend 80 Jahren bekannt. Diese arbeiteten zunächst mechanisch mit Kurbeltrieben, also Kurbelwelle und Pleuel, und zunächst auch nur in einer 1 -Zylinder-Bauart. Durch den Kurbeltrieb war bei einem noch heute aktuellen Kolbendurchmesser von ca. 200 mm und bei einem wegen des Kurbeltriebes sehr begrenzten Kolbenhub nur ein sehr geringes Hubvolumen erreichbar. Als Folge war der Verschleiß der so genannten Pumpenschieber - also des Ventilsystems, das den (die) Pumpenzylinder abwechselnd mit einem Beton-Vorratsbehälter und der Förderleitung verbindet - groß. Noch heute ist das Schiebersystem das wichtigste und kritischste Bauteil einer Betonpumpe, sieht man von den heute üblichen Verteilermasten ab, die immer größer werden und deren Herstellkosten diejenigen der eigentlichen Betonpumpe je nach Länge des Verteilermastes erheblich übersteigen. Bezogen auf die Betonpumpe ist das Schiebersystem auch heute noch das hauptsächliche Verschleißteil. Durch die ständig wachsenden Hubvolumina bei Kolbenhüben bis zu 2500 mm, die durch die hydraulischen Antriebe (ab ca. 1950) möglich wurden, sank die Schalthäufigkeit pro geförderter Kubikmeter Beton auf einen Bruchteil. Die Schieber, die unvermeidlich auch die Funktion von Steinbrechern erfüllen müssen, um in ihre Endstellung zu gelangen, verschleißen hauptsächlich durch den Schaltvorgang, weniger durch den nachfolgenden Durchfluss des Betons.

Eine kontinuierliche Förderung von Beton ist mit einer Vorrichtung nach DE 4208754 A1 möglich. Zwei über das rückseitig vom pumpenden Hydraulikzylinder verdrängte Öl im Gegentakt aneinander gekoppelte Hauptförderzylinder fördern über eine durch eine Rohrweiche hergestellte Verbindung Beton in eine Förderleitung. Die Rohrweiche weist einen Durchgangskanal auf, bei dem in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylin- ders und der Förderleitung und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders und der Förderleitung geschaffen wird. Beiderseits der Eintrittsöffnung der Rohrweiche sind in der Bewegungsebene der Eintrittsöffnung Schieberplatten vorgesehen, die in der Umschaltphase von der Pump- zur Saugphase des jeweiligen Hauptförderzylinders ein Rück- strömen des Betons in den Vorfüllbehälter verhindern. Außerdem erlauben die Schieberplatten einen Kompressionshub, mit dem der in einem Hauptförderzylinder befindliche Beton am Anfang des Pumphubs gegen die Schieberplatte verdichtet werden kann. Der Ausgleichszylinder hält in der Schaltphase den Förderstrom in der Förderleitung aufrecht.

Es hat sich gezeigt, dass bei dieser bekannten Ausführungsform der Verschleiß an den aufeinander gleitenden Flächen des Schiebersystems hoch ist. Ferner sind die beim Schaltvorgang zu überwindenden Reibungswiderstände hoch.

Aus EP 100 39 69 B1 ist eine Pumpe bekannt, bei der während des Schaltens ein Differenzdruck an den aufeinander gleitenden Dichtflächen vermieden wird. Dort sind die Teile des Schaltsystems während ihrer Schaltbewegung entweder ohne Belastung durch den Betondruck (bei einem Absperrschieber in der Saugleitung; „Nulldruck") oder allseitig (außen und innen) vom Betondruck beaufschlagt (Saug- schwenkrohr im Druckgehäuse; „Gleichdruck"). Dieser Fortschritt eines verschleißarmen Schaltens mit entsprechend verminderten Bewegungswiderständen birgt jedoch erhebliche Nachteile. Zum einen ist eine großes und - weil unter Beanspruchung durch den Förderdruck stehend - auch sehr schweres Druckgehäuse erfor- derlich, in welchem das Schwenkrohr gemeinsam mit dem gesamten Betoninhalt des Gehäuses rotieren kann. Für die Fließwege des gepumpten Betons durch den unter Druck stehenden Beton am Schwenkrohr vorbei bleibt zum anderen nur wenig Platz. Auf dem Weg von den beiden Mündungen der Förderzylinder durch das Druckgehäuse bis zu dessen Verlassen in die Förderleitung hinein muss der Beton deshalb mehrfach große Richtungsänderungen bei engen Krümmungsradien durchlaufen. Dabei besteht erfahrungsgemäß - in Abhängigkeit von der Rauheit des Betons - das Risiko von sehr hohen Strömungswiderständen bis hin zur Selbsthemmung. Dies gilt insbesondere, wenn wie hier, der Beton an stehendem Beton vorbei gleiten muss. Bei Umlenkungen entsteht dabei eine wesentlich größere Reibung als bei einem Gleitvorgang entlang einer Rohrwandung. Sehr nachteilig ist auch, dass zur Abdichtung des Schwenkrohres gegenüber den Zylinderöffnungen kein so genannter Automatikring verwendet werden kann, der den Verschleiß automatisch kompensiert.

Zum anderen ist der Mittenabstand der Hauptförderzylinder für den üblichen Einbau zwischen den Längsträgern eines LKW-Rahmens zu groß oder es muss ein sehr großer Schwenkwinkel, z.B. 250° (statt ca. 70° bei diskontinuierlichen Pumpen) in Kauf genommen werden. Ein hydraulischer Antrieb für einen so großen Winkel ist sperrig, schwer, teuer und verbraucht viel Energie und Zeit für den Schaltvorgang, wodurch die ohnehin knappe Zeit für den Saugvorgang weiter verkürzt wird.

Weitere quasi-kontinuierlich arbeitende Pumpen sind aus US 3,663,129 und US 3,963,385 bekannt. Diese Lösungen weisen eine besonders großen Schaltweg, bzw. Schwenkwinkel der dargestellten Rohrweiche auf. Auch der Verschleiß und der Schaltwiderstand dieser Bauarten ist mangels Gleich- bzw. Nulldruck hoch.

Aus US 5,330,327 ist eine Dickstoffpumpe bekannt, mit der die gepumpte Fördermenge präzise gemessen werden soll, um beispielsweise beim Pumpen von Beton die Wartung der Dickstoffpumpe in Abhängigkeit der geförderten Menge präzise festlegen zu können. Die in US 5,330,327 beschriebene Dickstoffpumpe weist zwei Hauptförderzylinder zum Fördern der breiigen Massen, ein schaltbares Schiebersystem, das in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders und einer Förderleitung und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders und der Förderleitung schafft, durch die die breiige Masse in Strömungsrichtung durch die Förderleitung strömen kann, auf, sowie einen stromabwärts des Schiebersystems vorgesehenen Ausgleichszylinder, durch dessen Auslassöffnung breiige Masse in einem Abschnitt der Förderleitung gefördert werden kann. Ein in Strömungsrichtung vor der Auslassöffnung des Ausgleichszylinders vorgesehener, in die Förderleitung zu deren Absperrung einschiebbarer Schieberkolben verhindert während des Schaltens des Schiebersystems eine Rückströmung der geförderten Masse. Nachteilig an der aus US 5,330,327 bekannten Pumpvorrichtung ist eine fehlende kontinuierliche Förderung des Dickstoffs sowie eine mangelnde Eignung zur Förderung breiiger Massen mit großen Festkörpereinschlüssen.

Aus US 5,064,360 ist eine weitere Pumpvorrichtung zur Förderung breiiger Massen mit zwei Hauptförderzylindern, einen schaltbaren Schiebersystem, einen Ausgleichszylinder und einem in Strömungsrichtung vor der Auslassöffnung des Ausgleichszylinders vorgesehenen Absperrventil in der Förderleitung bekannt. Das dort beschriebene Absperrventil ist als Rückschlagventil ausgebildet, dessen Öffnungsstellung des kugeligen Ventilkörpers durch einen Stift festgelegt wird. Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung ist ein Mangel an universeller Einsetzbarkeit, da das Rückschlagventil nur dünne breiige Masse durchläßt.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine universell für breiige Massen einsetzbare Pumpvorrichtung vorzuschlagen, die einen konti- nuierlicheren Produktstrom erzeugt und geringeren Verschleiß der bewegten Teile erzeugt. Ferner soll ein Pumpverfahren vorgeschlagen werden, das einen kontinuierlicheren Produktstrom erzeugt.

Diese Aufgabe wird durch eine Pumpvorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, den Abfall des Förderdrucks und des Förderstroms in der zum Ausgleichszylinder stromabwärtigen Förderleitung während des Schaltvorgangs-durch den Einsatz eines Ausgleichszylinders zu verringern, bzw. den Förderdruck und den Förderstrom aufrecht zu erhalten. Durch einen stromaufwärts der Auslassöffnung des Ausgleichszylinders vorgesehenes Absperrventil in der Förderleitung erlaubt es die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung, eine Rückströmung der aus dem Ausgleichszylinder in die Förderleitung gepumpte breiigen Masse zu verhindern, so dass die so in die Förderleitung gepumpte breiige Masse im wesentlichen das Aufrechterhalten des Förderdrucks und des Förderstroms bewirkt. AIs Zweiwege-Drehschieber im Sinne der Erfindung wird ein Absperrschieber mit zwei Schaltstellungen (offen/geschlossen) verstanden, der einen Durchflussquerschnitt durch Rotation des in einem Gehäuse gelagerten Schwenkkörpers öffnet oder schließt. Die Drehbewegung wird insbesondere bevorzugt von außerhalb des Gehäuses über eine abgedichtete Schwenkwelle auf den Schenkkörper übertragen. Der Schwenkkörper kann beispielsweise auch eine Scheibenform aufweisen (Dreh- Flachschieber).

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Zweiwege-Drehschiebers als Absperrventil erlaubt eine auch beim Schalten des Absperrventils vorhandene Volumenkonstanz der Fördermenge in der Förderleitung. Der Schwenkkörper führt demnach durch seinen Schaltvorgang keine positive oder negative Pumpfunktion aus. Bei dem aus US 5,330,327 bekannten Absperrventil wird beim Schließen des Schließkolbens eine Verdrängung des Förderguts durchgeführt, die zu einer kurzfristigen Erhöhung des Förderstroms um ca. 100% führt. Beim Öffnen wächst das Volumen der Förderleitung entsprechende wieder an, so dass die Gesamtförderung kurzzeitig zusammenbricht.

Ferner bietet der Einsatz des erfindungsgemäßen Zweiwege-Drehschiebers den Vorteil, dass der Schwenkkörper vollständig in der Förderleitung angeordnet ist und beim Schalten nicht in einen seitwärts angeordneten Raum bewegt wird. So besteht bei dem aus US 5,330,327 bekannten Schaltschieber das Problem, dass eine Druckdifferenz zwischen der Förderleitung und dem Raum, in dem der Kolben bewegt wird, besteht. Beim Öffnen des Schiebers, bei dem dieser in den seitwärts angeordneten Raum eingefahren wird, herrscht zwischen der Förderleitung und diesem Raum die volle Druckdifferenz. Hier ist zu erwarten, dass abrasive Bestandteile des Betons in den DichtungsSpalt eindringen, beziehungsweise hereingezogen werden. Der Verschleiß ist deshalb sehr ausgeprägt. Bei der erfindungsgemäßen Anwendung eines Drehschiebers erfolgt keine translatorische Bewegung aus der Förderleitung heraus. Die Abdichtung der Drehbewegung einer Antriebswelle ist problemlos möglich.

Der Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zweiwege-Drehschiebers als Absperrventil in der Förderleitung bietet zudem den Vorteil einer einfachen Kon- struktion mit einer geringen Anzahl von Bauteilen. Dies bietet insbesondere den Vorteil einer einfachen Steuerung. Ferner erlaubt es die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung, das Druckniveau stromaufwärts des geschlossenen Absperrventils im Verhältnis zum Förderdruck im zum Absperrventil stromabwärtigen Teil zu verändern. Dadurch kann der Schaltvorgang des Schiebersystems bei einem zum Förderdruck in der Förderleitung unterschied- liehen, vorzugsweise niedrigerem Druckniveau der breiigen Masse erfolgen. Vor allem ist es möglich, das Druckniveau der zwischen einem Vorfüllbehälter und den Hauptförderzylindern und der zwischen den Hauptförderzylindern und dem zum Absperrventil stromaufwärtigen Teil der Förderleitung befindlichen breiigen Massen abzugleichen. In der Mehrzahl der Bauvarianten umgeben diese breiigen Massen Bauteile des schaltenden Schiebersystems, bzw. befinden sich innerhalb von Bauteilen des Schiebersystems. Gelingt es, wie erfindungsgemäß vorgesehen, diese breiigen Massen auf ein ähnliches Druckniveau zu bringen, vorzugsweise abzusenken, so können diese Bauteile des Schiebersystems mit geringem Schaltaufwand bewegt werden.

Ähnliches gilt für den Schaltvorgang des Absperrventils. Das Absperrventil ist bevorzugt derart ausgeführt, daß sein Ventilkörper in einem Druckgehäuse angeordnet ist und der Ventilkörper in diesem Druckgehäuse allseitig von breiiger Masse umgeben ist. Insbesondere ist das Absperrventil derart ausgebildet, daß eine Strö- mungsverbindung zwischen der dem Absperrventil stromaufwärtigen Förderleitung und dem den Ventilkörper umgebenden Freiraum im Gehäuse vorgesehen ist, wenn der Ventilkörper in seiner Dichtstellung die Auslaßöffnung für die stromabwärtige Förderleitung abdichtet. Hier ist dann insbesondere bevorzugt ein Dichtring, insbesondere ein sogenannter Automatikring, am Gehäuse vorgesehen und umgibt die Auslaßöffnung. Die vorgenannte Strömungsverbindung kann beispielsweise durch einen Spalt zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse im Bereich der Einlaßöffnung für die stromaufwärtige Förderleitung, bzw. der Auslaßöffnung für die stromabwärtige Förderleitung bewirkt werden.

Diese Strömungsverbindung erlaubt es, daß bei geschlossenem Absperrventil, bei dem der Ventilkörper beispielsweise die Auslaßöffnung zur stromabwärtigen Förderleitung dicht verschließt, durch Vorkompression der breiigen Masse stromaufwärts dieser abgedichteten Auslaßöffnung den Druck allseitig um den Ventilkörper, also außen und innen, also beispielsweise bei einem Ventilkörper mit Durchgangs- kanal innerhalb des Durchgangskanals und um den Ventilkörper herum, auf das Niveau des Druckes in der Förderleitung anzuheben und dadurch "Gleichdruck" zu erzeugen. Der Ventilkörper kann nunmehr mit geringem Aufwand verschwenkt werden. Die Relativbewegung von zur Abdichtung der Auslaßöffnung verwendeten Bauelementen, wie beispielsweise Dichtringen oder sog. Automatikringen, relativ zu anderen Komponenten erfolgt bei Umgebungsbedingungen mit "Gleichdruck", so daß geringer Verschleiß an diesen Bauelementen zu erwarten ist. Insbesondere heben sich die auf einen möglicherweise eingesetzten Schneidring wirkenden Kräfte gegenseitig auf. Lediglich die geringe, frei wählbare elastische Vorspannkraft der Gummifeder bleibt erhalten. Deshalb ist ein geringer Schwenkwiderstand und ein entsprechend geringer Verschleiß zu erwarten.

Dadurch erfolgt der Schaltvorgang unter ähnlich günstigen Bedingungen wie der des Schiebersystems, welches ohne Druck im Fördermedium schalten kann. Letzteres wird durch das Absperrventil ermöglicht, da nun nicht mehr die Gefahr besteht, durch Absenken des Drucks breiige Masse aus der Förderleitung zurückzufordern, wenn der Schwenkvorgang des Schiebers erst nach Entspannung durch den neuen Saughub startet.

Als breiige Masse im Sinne der Erfindung wird insbesondere Beton verstanden. Die Erfindung kann jedoch auch bei der Förderung anderer breiiger Massen, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, Anwendung finden.

Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung weist insbesondere bevorzugt zwei Hauptförderzylinder auf. Eine solche Bauart hat sich bei auf LKWs installierten Betonpumpen als zweckmäßig erwiesen, da die beiden Hauptförderzylinder relativ zur Horizontalen geneigt und durch den Trägerrahmen des LKWs hindurchgeführt werden können. Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung eignet sich somit auch zum Nachrüsten derartiger LKWs, wobei auf vorhandene Bauelemente, beispielsweise die Hauptförderzylinder, das vorhandene Schiebersystem und die wesentlichen Teile der Förderleitung und des Verteilermastes zurückgegriffen werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung kann jedoch ohne weiteres für die Auslegung von Pumpvorrichtungen mit mehr als zwei Hauptförderzylindern eingesetzt werden.

Das schaltbare Schiebersystem schafft in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders und einer Förderleitung und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders und der Förderleitung. Im ersten Schaltzustand kann der erste Hauptförderzylinder, im zweiten Schaltzustand der zweite Hauptförderzylinder, breiige Masse in die Förderleitung fördern. Im zweiten Schaltzustand kann der erste Hauptförderzylinder breiige Masse aus einem Vorfüllbehälter ansaugen, im ersten Schaltzustand der zweite Hauptförderzylinder. Das schaltbare Schiebersystem kann mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Schiebersystem separate Schieber aufweisen, die jeweils die Verbindung des ersten Förderzylinders mit der Förderleitung öffnen, während sie die ent- sprechende Öffnung des zweiten Zylinders verschließen. Ein weiterer Schieber schließt gleichzeitig die Verbindung des ersten Zylinders mit dem Vorfüllbehälter und öffnet dessen Verbindung zur Förderleitung. Insbesondere bevorzugt weist das Schiebersystem jedoch eine Rohrweiche auf, wie sie beispielsweise in der US 4,373,875-Schrift als „switch-tube" dargestellt ist und deren Offenbarung für die Ausgestaltungen einer Rohrweiche durch Bezugnahme Teil der Beschreibung der erfindungsgemäß einsetzbaren Rohrweiche werden, wie auch die der Offenle- gungsschriften DE 26 32 816, DE 21 62 406 und DE 1 278 247 für weitere mögliche Ausgestaltungen von Schiebersystemen. Ebenso können sämtliche von diskontinuierlich arbeitenden Pumpvorrichtungen für breiige Massen, insbesondere für Beton, bekannte schaltbare Schiebersysteme eingesetzt werden. Unter einem Schiebersystem wird demnach auch ein System verstanden, das zwar keine Schieber im herkömmlichen Sinne des Wortes aufweist, sondern auch solche Systeme, die in der Branche als „Schiebersysteme" bezeichnet werden, eigentlich jedoch beispielsweise Rohrweichen aufweisen. Deshalb wird unter Schiebersystem jegliches schaltbare Verbindungssystem verstanden, das die vorstehend genannten Schaltzustände/Verbindungszustände erzeugen kann.

Der Ausgleichszylinder wird insbesondere bevorzugt vom Förderstrom durchströmt und kann eine zur Auslassöffnung getrennte Einlassöffnung aufweisen. Der Aus- gleichszylinder kann jedoch auch nach den in DE 42 08 754 A1 , US 3,663,129 oder US 3,963,385 dargestellten Ausführungsform ausgeführt werden, deren Offenbarung für die Ausgestaltungen eines Ausgleichszylinders durch Bezugnahme Teil der Beschreibung des erfindungsgemäß einsetzbaren Ausgleichszylinders werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Absperrventil in Strömungsrichtung nach dem schaltbaren Schiebersystem angeordnet. Auch wenn es möglich ist, ein Absperrventil innerhalb eines schaltbaren Schiebersystems, beispielsweise einer Rohrweiche, auszubilden, ergibt sich eine konstruktiv einfachere Lösung, wenn das Absperrventil getrennt vom schaltbaren Schiebersystem ausgeführt wird und zwar in Strömungsrichtung der breiigen Masse nach dem schaltbaren Schiebersystem.

Die Anordnung des Absperrventils soll die Menge der durch den Pumphub des Ausgleichszylinders entgegen der vorgesehenen Strömungsrichtung rückgeförderten breiigen Masse begrenzen, bzw. eine Rückförderung vollständig verhindern. Je nach Bauform der Pumpvorrichtung und des Schiebersystems, das teilweise Y- förmige Rohre aufweisen kann, deren Äste zu den Hauptförderzylindern führen, können deshalb auch mehrere Absperrventile, beispielsweise in den einzelnen Ästen, vorgesehen sein. Wesentlich ist, dass durch das/die Absperrventil(e) eine Trennung der durch den Ausgleichszylinder aufrechterhaltenen Förderung der breiigen Masse und dem Bereich der Pumpvorrichtung erfolgt, in dem aufgrund des Schaltvorgangs die Förderung zum Erliegen kommt.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Absperrventil über einen zu dem für die der Steuerung der Hauptförderzylinder und/oder das Schalten des Schiebersystems separaten Steuerkreis (hydraulisch, pneumatisch, elektrische oder auf andere Weise) angesteuert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das schaltbare Schiebersystem derart ausgebildet, dass in dem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem zweiten Hauptförderzylinder und einem Vorfüllbehälter und in dem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem ersten Hauptförderzylinder und dem Vorfüllbehälter geschaffen wird. Dies kann beispielsweise durch ein als Rohrweiche ausgebildetes Schiebersystem ermöglicht werden. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird erreicht, dass der jeweils nicht pumpende Hauptförderzylinder breiige Masse aus dem Vorfüllbehälter in diesen Hauptförderzylinder eingesaugt, während durch die Schaltstellung des schaltbaren Schiebersystems der andere Hauptförderzylinder breiige Masse in die Förderleitung pumpt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schiebersystem an seinem mit den Auslässen der Hauptförderzylinder zu verbindenden Einlass einen Automatikring auf. Unter einem Automatikring wird die in DE 31 03 321 A1 näher beschriebene Anordnung eines auf einem kautschuk-elastischen Ring abgestützten Schneidrings verstanden. Für die Möglichkeiten der Ausgestaltung eines derartigen Schneidrings sowie des es abstützenden kautschuk-elastischen Rings wird auf DE 31 03 321 A1 verwiesen, deren Beschreibung eines solchen Schneidrings und eines kautschuk- elastischen Rings durch Bezugnahme Teil dieser Beschreibung werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse des Absperrventils zumindest im eine Durchflussöffnung des Absperrventils umgebenden Bereich kugel- zonenförmig ausgebildet, während die hierzu korrespondierende Fläche eines um eine Schwenkachse schwenkbaren Ventilkörpers des Absperrventils korrespondierend kugelzonenförmig ausgebildet ist.

Für die Funktion des Absperrventils ist es notwendig, dass in einem ersten Schalt- zustand eine durch den Ventilkörper führende Leitung in Deckung mit der Durchflussöffnung des Absperrventils gebracht werden kann. Das Absperrventil ist dann geöffnet. Zum Schließen des Absperrventils ist es notwendig, die Durchflussöffnung durch Oberflächenzonen des Ventilkörpers zu verschließen. Die korrespondierend ausgebildete Kugelzonenform des Absperrventilgehäuses und des Ventilkörpers erlauben dabei ein leichtes Verschwenken des Ventilkörpers und die Verwendung eines rotationssymmetrischen Automatikringes. Indem jedoch nur ein Teil des Ventilkörpers und des Absperrventilgehäuses eine Kugelzonenform erhalten, können die für das Abdichten der Durchflussöffnung nicht notwendigen Abschnitte des Ventilkörpers und des Absperrventils beliebige andere Formen aufweisen. Insbesondere können diese Abschnitte so gestaltet werden, daß eine Strömungsverbindung zwischen der dem Absperrventil stromaufwärtigen Förderleitung und dem den Ventilkörper umgebenden Freiraum im Gehäuse vorgesehen wird. Die für das gute Abdichten der Durchflussöffnung teilweise gewünschte Oberflächenbearbeitung kann auf die kugelzonenförmigen Bereiche beschränkt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Gehäuse des Absperrventils ein eine (die) Durchflussöffnung des Absperrventils umgebender Automatikring vorgesehen. Dieser kann wie der vorstehend beschriebene Automatikring ausgebildet sein, wobei der Schneidring und der ihn abstützende kautschuk-elastische Ring im Unter- schied zu der in DE 31 03 321 A1 beschriebenen Ausführung gehäuseseitig und nicht auf Seiten des sich bewegenden Elements (Ventilkörpers) ausgebildet sein kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die dem Ventilkörper zugewandte Fläche des Automatikrings korrespondierend zu der Kugelzonenform des Ventilkörpers kugelzonenförmig ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Absperrventilgehäuse und der Ventilkörper in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse abgeflacht. Hierdurch kann das Absperrventil schmal bauend ausgebildet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ausgleichszylinder einen verschiebbaren Rohrbogen auf, .der einen Teil der Förderleitung bildet, und durch Ver- schieben das Volumen der Förderleitung erhöhen bzw. verringern kann. Ähnlich des U-förmigen Außenzugs einer Posaune ermöglicht ein derart ausgebildeter Ausgleichszylinder das Speichern von breiiger Masse in der gesamten Förderleitung durch eine Volumenerhöhung der Förderleitung, indem der verschiebbare Rohr- bogen heraus geschoben wird, wobei der Begriff „Rohrbogen" nicht auf U-Formen beschränkt ist, sondern auch andere Bauformen umfasst.

Nach Beendigung des Pumphubes eines Hauptzylinders beginnt der Ausgleichszylinder seinen Pumphub. Dieser wird bewirkt durch ein Zurückschieben des Rohr- bogens und ein Verringern des Volumens der Förderleitung und damit eine weitere Förderung in Strömungsrichtung. Durch Anpassung der Schiebebewegung kann der gewünschte Förderstrom und der erforderliche Förderdruck aufrechterhalten werden.

Indem in der bevorzugten Ausführungsform der Ausgleichszylinder durch die von den Hauptförderzylindern geförderte breiige Masse durchströmt wird und die „Aufnahme" von Masse in den Ausgleichszylinder durch Volumenvergrößerung sowie die „Abgabe" durch Verringerung des Volumens der Förderleitung erfolgt, bleibt die Förderrichtung der breiigen Masse im wesentlichen gleich. Diese Ausführungsform vermeidet die beim Stand der Technik vorgesehenen Teilströmung in einen an die Förderleitung angrenzenden Ausgleichszylinder und die damit verbundenen Strömungen um spitze Winkel.

In einer bevorzugten Ausführungsform des als Rohrbogen ausgebildeten Aus- gleichszylinders umfasst die stromaufwärtige Einlassöffnung des Rohrbogens den stromaufwärtigen Teil der Förderleitung, während die stromabwärtige Auslassöffnung des Rohrbogens von dem stromabwärtigen Teil der Förderleitung umfasst wird. Hierdurch wird erreicht, dass in Strömungsrichtung gesehen stets das querschnittsgeringere Rohrstück in Strömungsrichtung in das querschnittsgrößere Rohr- stück eingeführt wird. Dadurch wird verhindert, dass die Strömung frontal auf eine Dichtung aufströmt, wie es beim Aufschieben eines stromaufwärtigen, querschnittsgrößeren Rohrstücks auf ein stromabwärtig angeordnetes Rohrstück mit geringerem Querschnitt passieren würde.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Förderung einer breiigen Masse mit einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung sieht vor, dass ein Hauptförderzylinder in dem Schaltzustand, in dem er in Verbindung mit der Förderleitung steht, während eines Pumphubs breiige Masse in die Förderleitung fördert, während der Ausgleichszy- linder in einem Saughub breiige Masse aufnimmt und nach Beendigung des Pumphubs des Hauptförderzylinders das Absperrventil geschlossen wird und erst nach dem Schließvorgang der Hauptförderzylinder seinen Saughub beginnt.

Indem der Hauptförderzylinder seinen Saughub bei geschlossenem Absperrventil beginnt, erfolgt eine Druckentspannung in dem dem Absperrventil stromaufwärtigen Teil der Pumpvorrichtung. Dadurch wird erreicht, dass das Schalten des Schiebersystems nicht in einer Umgebung mit Förderdruck, sondern in einer Niederdruckumgebung erfolgen kann. Hierdurch wird zum einen die für das Schalten des Schie- bersystems notwendige Energie reduziert. Zum anderen wird vermieden, dass das Schiebersystem durch hohe Reibkräfte stark beansprucht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform beginnt der Schaltvorgang von einem Schaltzustand des Schiebersystems zum anderen Schaltzustand deshalb erst nach Beginn des Saughubs des Hauptförderzylinders, der in dem einen Zustand breiige Masse in die Förderleitung gepumpt hat.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Hauptförderzylinder im Gegentakt arbeitend geschaltet. Hierdurch wird die Steuerung der Hauptförderzylinder wesentlich vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druck des Arbeitsfluids eines Hauptförderzylinders während des Schaltvorgangs des Schiebersystems reduziert. Hierdurch kann Zeit gespart werden, indem schon während des Schaltvorganges der Rohrweiche das angesaugte Betonvolumen leicht komprimiert wird. Wegen der Reduzierung des Druckes wird der Schaltvorgang der Rohrweiche nicht behindert.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vor dem Öffnen des Absperrventils der Druck der stromaufwärts des Absperrventils und insbesondere bevorzugt auch innerhalb des Gehäuses des Absperrventils in und um den Ventilkörper befindlichen breiigen Masse erhöht. Insbesondere bevorzugt wird der Druck auf das Niveau der in der stromabwärts des Absperrventils befindlichen breiigen Massen erhöht. Hierdurch wird erreicht, dass das Absperrventil in einer nahezu differenzdruckfreien Umgebung geschaltet werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung in einer geschnittenen Draufsicht;

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Absperrventils der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung in einer geschnittenen Ansicht; Fig. 3 das Absperrventil gemäß Fig. 2 in einer entlang der Linie A-B der Fig. 2 geschnittenen Ansicht;

Fig. 4 das Absperrventil gemäß Fig. 2 in geschlossener Stellung.

Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung weist zwei Hauptförderzylinder 1 ,2, ein sich an diese anschließendes Schiebersystem 3, einen sich an das Schiebersystem anschließenden ersten Abschnitt 4 einer Förderleitung 5, ein in dem ersten Abschnitt angeordnetes Absperrventil 6, einen sich and den ersten Abschnitt 4 anschließenden Ausgleichszylinder 7 und einen sich an den Ausgleichszylinder 7 anschließenden zweiten Abschnitt 8 der Förderleitung 5 auf.

Das Schiebersystem 3 weist ein Gehäuse 10 auf, das einen Förderraum 11 definiert. In dem Förderraum 11 ist eine verschwenkbare Rohrweiche 12 angeordnet. Die Rohrweiche 12 wird über eine nicht dargestellte Schwenkwelle mit einem hydraulischen Zylinder 13 verschwenkt. Sie kann zwischen einem ersten Schaltzustand, in dem sie eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders 1 und dem Abschnitt 4 schafft, und einem zweiten Schaltzustand, in dem sie eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders 2 und dem Abschnitt 4 schafft, bewegt werden. An den Förderraum 11 angeschlossen ist ein nicht dargestellter Vorfüllbehälter.

Das Absperrventil 6 weist ein Gehäuse 20 und einem in dem Gehäuse angeordneten Ventilkörper 21 mit einem Durchgangskanal 23 auf. Mittels eines hydraulischen Zylinders 22 kann der Ventilkörper zwischen einer Stellung, in der der Durchgangskanal 23 mit zwei einander gegenüberliegenden Durchflussöffnungen 24, 25 ausgerichtet ist (vgl. Fig. 2), und der dargestellten, die Durchflussöffnung 24 verschließenden Stellung (vgl. Fig. 4) geschaltet werden.

Der Ausgleichszylinder 7 weist einen Rohrbogen 30 auf. An seinem stromauf- wärtigen Ende 31 weist der Rohrbogen 30 einen größeren Querschnitt als das Ende 32 des Abschnitts 4 auf, über das er geschoben werden kann. An seinem stromab- wärtigen Ende 33 weist der Rohrbogen 30 einen geringeren Querschnitt als das Ende 34 des Abschnitts 8 auf, in das er geschoben werden kann. Zwischen dem Rohrbogen 30 und den Abschnitten 4 und 8 sind Dichtungen 35, 36 angeordnet. Ein Zylinder 37 kann den Rohrbogen 30 verschieben.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das Absperrventil 6 in einer geöffneten Stellung. Ein Schneidring 26 wird über einen kautschuk-elastischen Ring 27 auf einem Rohrab- schluss 28 abgestützt. Fig. 2 zeigt ferner, dass das Gehäuse des Absperrventils im die Durchflussöffnung 24 des Absperrventil umgebenden Bereich kugelzonenförmig ausgebildet ist und der schwenkbarer Ventilkörper 21 korrespondierend kugelzonenförmig ausgebildet ist, nämlich im Bereich 29. Die dem Ventilkörper 21 zuge- wandte Fläche des Schneidrings 26 des Automatikrings ist kugelzonenförmig ausgebildet ist. In der Ansicht der Fig. 3 ist zu erkennen, dass das Gehäuse 20 abgeflacht ausgebildet werden kann, um Einbauraum zu sparen.

Fig. 4 zeigt das Absperrventil 6 geschlossen. Der kugelzonenförmig ausgebildete Bereich 29 wurde vor die Durchflussöffnung 24 geschwenkt. Im Zusammenwirken mit dem durch den kautschuk-elastischen Ring 27 an den Ventilkörper 21 gedrückten Schneidring 26 dichtet der Ventilkörper 21 die Durchflussöffnung 24 ab.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung zu Beginn des Pumphubs des Hauptförderzylinders 1. Die Rohrweiche 12 wird durch den Zylinder 13 in Richtung auf die Auslassöffnung des Hauptförderzylinders 1 bewegt. Dieser hat, wie die Pfeile A zeigen, seinen Pumphub bereits begonnen. Durch die teilweise Überdeckung der Einlassöffnung der Rohrweiche 12 und der Auslassöffnung des Hauptförderzylinders 1 wird bereits Beton aus dem Hauptförderzylinder 1 gegen den Schneidring der Rohrweiche 12 mit reduzierter Kraft vorkomprimiert.

Das Absperrventil 6 ist zu diesem Zeitpunkt geschlossen, so dass durch den in den Abschnitt 4 gepumpten Beton der Druck im Abschnitt 4 erhöht wird. Nach Erreichen der Endstellung des Schwenkrohres wird auf aktuelles Druckniveau komprimiert. Wenn der Druck auf beiden Seiten des Absperrventils 6 gleich groß ist, öffnet der Zylinder 22 durch Schwenken des Ventilkörpers 21 das Absperrventil 6. Dies erfolgt ohne Überwindung großer Reibungskräfte, da der Beton auf beiden Seiten des Absperrventils 6 den gleichen Druck aufweist.

Der Hauptförderzylinder 1 pumpt nun durch die mittlerweile in einer Schaltstellung, in der sie eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders 1 und dem Abschnitt 4 über den vollen Querschnitt des Auslass schafft, angelangte Rohrweiche Beton durch den Abschnitt 4 und den Ausgleichszylinder 7 in den Abschnitt 8.

Der Rohrbogen 30 wird während dieses Pumpens durch den Zylinder 37 um den auf ihn wirkenden Betondruck nach außen (in der Fig. 1 nach links) geschoben. Hierdurch wird das Volumen der Förderleitung erhöht. Der sich „verlängernde" Rohrbogen 30 speichert Beton.

Erreicht der Hauptförderzylinder das Ende seines Pumphubs, so wird das Absperr- ventil 6 geschlossen. Durch Zurückziehen des Rohrbogens 30 (Pfeil B) wird der in dem Rohrbogen 30 gespeicherte Beton in den Abschnitt 8 gepumpt, wodurch der Druck in der Förderleitung aufrechterhalten wird. Eine Rückströmung in den Abschnitt 4 wird durch das geschlossene Absperrventil 6 verhindert.

Unmittelbar nach Schließen des Absperrventils beginnt der Hauptförderzylinder 1 seinen Saughub. Dadurch wird der in der Rohrweiche 12 und dem Abschnitt 4 bis zum Absperrventil 6 befindliche Beton entspannt. Dann wird die Rohrweiche 12 durch den Zylinder 13 in Richtung auf ihre andere Schaltstellung bewegt. Dabei ist durch die Entspannung der Druckunterschied zwischen dem Beton in der Rohr- weiche 12 und in der Förderkammer 11 weitgehend aufgehoben. Dann kann die Rohrweiche besonders leicht bewegt werden.

In Fig. 1 ist ferner ersichtlich, dass der Hauptförderzylinder 2 seinen Saughub durchführt (Pfeil C). Bei diesem saugt er Beton aus der Förderraum 11. Der Beton strömt aus dem nicht dargestellten Vorfüllbehälter in den Förderraum 11 nach.

Claims

Patentansprüche:

1. Pumpvorrichtung zur Förderung einer breiigen Masse mit mindestens zwei Hauptförderzylindern zum Fördern der breiigen Masse, einem schaltbaren Schiebersystem, das in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders und einer Förderleitung und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders und der Förderleitung schafft, durch die die breiige Masse in Strömungsrichtung durch die Förderleitung strömen kann, sowie mit einem stromabwärts des Schiebersystems vorgesehenen Ausgleichszylinder, durch dessen Auslassöffnung breiige Masse in einen Abschnitt der Förderleitung gefördert werden kann, und einem in Strömungsrichtung vor der Auslassöffnung des Ausgleichszylinders vorgesehenen Absperrventil in der Förderleitung dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil als Zweiwege- Drehschieber ausgebildet ist.

2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil einen schwenkbaren Ventilkörper aufweist, der in einem Druckgehäuse angeordnet ist.

3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Schiebersystem in dem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem zweiten Hauptförderzylinder und einem Vorfüllbehälter und in dem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem ersten Hauptförderzy- linder und dem Vorfüllbehälter schafft.

4. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Auslässen der Hauptförderzylinder zu verbindende Bauteil des Schiebersystems an seinem Einlass einen Automatikring aufweist.

5. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Absperrventils im eine Durchflussöffnung des Absperrventil umgebenden Bereich kugelzonenförmig ausgebildet ist und ein um eine Schwenkachse schwenkbarer Ventilkörper korrespondierend kugel- zonenförmig ausgebildet ist.

6. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse ein eine (die) Durchflussöffnung des Absperrventils umgebender Automatikring vorgesehen ist.

7. Pumpvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Ventilkörper zugewandte Fläche des Automatikrings kugelzonen-förmig ausgebildet ist.

8. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich- net, dass das Ventilgehäuse des Absperrventils und der Ventilkörper in einer

Ebene senkrecht zur Schwenkachse abgeflacht ausgebildet sind.

9. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil derart ausgebildet ist, dass eine Strömungsverbindung zwischen der dem Absperrventil stromaufwärtigen

Förderleitung und dem den Ventilkörper umgebenden Freiraum im Gehäuse vorgesehen wird.

10. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Spalt zwi- sehen dem Ventilkörper und dem Gehäuse im Bereich der Einlaßöffnung für die stromaufwärtige Förderleitung.

11. Pumpvorrichtung zur Förderung einer breiigen Masse mit mindestens zwei Hauptförderzylindern zum Fördern der breiigen Masse, einem schaltbaren Schiebersystem, das in einem ersten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Hauptförderzylinders und einer Förderleitung und in einem zweiten Schaltzustand eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Hauptförderzylinders und der Förderleitung schafft, durch die die breiige Masse in Strömungsrichtung durch die Förderleitung strömen kann, sowie mit einem stromabwärts des Schiebersystems vorgesehenen Ausgleichszylinder, durch dessen Auslassöffnung breiige Masse in einen Abschnitt der Förderleitung gefördert werden kann, und einem in Strömungsrichtung vor der Auslassöffnung des Ausgleichszylinders vorgesehenen Absperrventil in der Förderleitung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichszylinder einen verschiebbaren Rohrbogen aufweist, der einen Teil der Förderleitung bildet, und durch Verschieben das Volumen der Förderleitung erhöhen, bzw. verringern kann.

12. Pumpvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbogen eine Krümmung von 180° aufweist.

13. Pumpvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die stro- maufwärtige Einlassöffnung des Rohrbogens den stromaufwärtigen Teil der

Förderleitung umfasst und die stromabwärtige Auslassöffnung des Rohrbogens von dem stromabwärtigen Teil der Förderleitung umfaßt wird.

14. Verfahren zur Förderung einer breiigen Masse mit einer Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem ein Hauptförderzylinder in dem Schaltzustand, in dem er in Verbindung mit der Förderleitung steht, während eines Pumphubs breiige Masse in die Förderleitung fördert, während der Ausgleichszylinder in einem Saughub breiige Masse aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Pumphubes des Hauptförderzylinders das Absperr- ventil geschlossen wird und erst nach dem Schließvorgang der Hauptförderzylinder seinen Saughub beginnt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang vom einen Schaltzustand des Schiebersystems zum anderen Schaltzu- stand erst nach Beginn des Saughubs des Hauptförderzylinders beginnt, der in dem einen Schaltzustand breiige Masse in die Förderleitung gepumpt hat.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptförderzylinder im Gegentakt arbeiten.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Antriebsfluids eines Hauptförderzylinders während des Schaltvorgangs des Schiebersystems reduziert wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Öffnen des Absperrventils der Druck der stromaufwärts des Absperrventils befindliche breiige Masse erhöht wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Öffnen des Absperrventils der Druck der stromaufwärts des Absperrventils befindliche breiige Masse auf den Druck der stromabwärts des Absperrventils befindlichen breiigen Masse erhöht wird.