WO2014001020A1 - Piston pump for conveying material to be conveyed in the manner of thick material - Google Patents

Piston pump for conveying material to be conveyed in the manner of thick material Download PDF

Info

Publication number
WO2014001020A1
WO2014001020A1 PCT/EP2013/061273 EP2013061273W WO2014001020A1 WO 2014001020 A1 WO2014001020 A1 WO 2014001020A1 EP 2013061273 W EP2013061273 W EP 2013061273W WO 2014001020 A1 WO2014001020 A1 WO 2014001020A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
frame
pump according
delivery
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/061273
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl Westermann
Martin Mayer
Ralf WEIMER
Original Assignee
Putzmeister Engineering Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Putzmeister Engineering Gmbh filed Critical Putzmeister Engineering Gmbh
Publication of WO2014001020A1 publication Critical patent/WO2014001020A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143Sealing provided on the piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/005Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
    • F16J1/006Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces of different materials
    • F16J1/008Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces of different materials with sealing lips

Definitions

  • the invention relates to a piston pump for conveying thick material, in particular fresh concrete, with at least one delivery cylinder, with a centrally movable in the delivery cylinder with radial clearance to form an annular gap, axially movable delivery piston, wherein the delivery piston a has a central piston frame, radially in the direction of Zylin- inside surface pointing, the annular gap bridging guide means and a frontally fixed by means of a clamping element on the piston frame, one against the cylinder inner surface fitting and pointing with its end face in the conveying direction piston sleeve.
  • Piston pumps of this type are used, for example, for conveying industrial thick materials or fresh concrete.
  • thick matter pumps have two delivery cylinders whose front-side openings open into a material feed container and are alternately connectable to a delivery line during a delivery stroke, for example via a diverter valve and are open during a filling stroke while the material is being drawn to the material supply container.
  • the pistons of the delivery cylinders are driven by hydraulic drive cylinders in push-pull.
  • the delivery pistons are connected via a common piston rod with the piston of the drive cylinder.
  • the delivery pistons are directly in contact with the conveyed material. Accordingly, the piston seals and the inner surfaces of the delivery cylinders are subjected to high stress and are subject to wear.
  • the usually consisting of a metal body piston scaffold serves as a link between the piston drive and the conveyed for receiving and passing the forces generated during pumping.
  • the guide means ensure a directionally accurate running of the delivery piston in the delivery cylinder and prevent in conjunction with the piston sleeve tilting of the delivery piston especially when pushing out the conveyed.
  • the task of the piston sleeve is divided into two parts in the known piston pumps: First, it serves both during the filling stroke and during the delivery stroke for sealing the necessary for the movement of the piston in the cylinder annular gap. On the other hand, the piston sleeve seals the clamping element, also referred to as the piston flange, toward the piston frame and thus prevents the ingress of conveyed material into the piston.
  • both sealing functions are usually realized by a sealing gap which is as long as possible and strongly compressed.
  • the sealing collar at both sealing points is designed so that it rests flat over a longer distance on the cylinder wall or on the piston flange and in the uninstalled state has a significant excess. The latter leads in the mounted state to the compression necessary for achieving the sealing function.
  • a delivery pressure builds up in the delivery cylinder, which acts as an axially acting surface load on the piston cuff.
  • the piston sleeve is supported in the axial direction on the piston frame.
  • the surface load on the piston sleeve changes its sign; the negative pressure tries to lift the piston seal from the piston frame.
  • the purpose of the clamping element here is to support the piston sleeve in such a way that lifting is prevented.
  • the piston seal must be made sufficiently solid and pressed against the delivery cylinder, so that deformation around the clamping element is excluded around.
  • the present invention seeks to improve the piston pump of the type specified in that the friction losses are reduced to the delivery piston while maintaining good sealing properties.
  • the solution according to the invention is based primarily on the idea that the long sealing gap, together with the necessary compression in the area of the piston sleeve, is replaced by a piston collar which has a neck portion with a smaller outside diameter than the cylinder inner surface and a lip-like protrusion over the neck portion against the cylinder inner surface Having under bridging the annular gap fitting and pointing with its end face in the conveying direction stripping.
  • a significantly lower compression is required.
  • the stripping section has at least two annularly spaced sealing lips arranged at an axial distance from one another and resting against the cylinder inner surface.
  • the piston piston cuff on its neck near the cylinder inner surface form-fitting with the piston frame, the adjacent guide means or a correspondingly designed other Part of the piston is connected. This ensures that the lifting surface load due to the negative pressure in the delivery cylinder at the most critical point near the cylinder wall can be recorded and forwarded to the supporting elements of the delivery piston.
  • the piston cuff has on its neck part a radially outwardly open circumferential annular groove, into which engages a piston ring on the arranged, radially inwardly facing circumferential annular rib.
  • this can also be achieved by the fact that the piston frame has a radially inwardly open circumferential annular groove into which engages a circumferential annular rib pointing radially outward on the piston sleeve in the region of its neck.
  • a further stabilization of the piston sleeve on the piston frame can be achieved in that the piston frame has a frontally open ring receiving, in which the piston sleeve engages with a part of her neck area.
  • the clamping element is provided with an annular flange which rests against the end face of the piston sleeve, leaving the Abstreifpartie and thereby presses the piston sleeve against the piston frame.
  • the piston frame can one of the clamping element Have bridged central cavity, wherein the clamping element can be fixed by means of a cavity centrally penetrating the clamping screw on the piston frame.
  • the guide means are inserted into at least one radially outwardly open circumferential groove of the piston stand. A particularly good sealing function is achieved when the guide means and / or the piston sleeve made of an elastomeric material.
  • the piston frame is at least partially made of an elastomeric material, wherein the guide means form an integrally connected to the piston frame guide portion.
  • the delivery piston is connected on its side facing away from the conveyed material in the region of its piston frame with a drive mechanism.
  • the drive mechanism is advantageously designed as a hydraulic drive cylinder, the drive piston is connected via a piston rod to the delivery piston.
  • FIG. 1 shows a diagram of a two-cylinder piston pump for the delivery of thick materials
  • Fig. 2a shows an enlarged section of the delivery cylinder after
  • Fig. 1 with a first embodiment of the delivery piston in a sectional view
  • FIG. 2b shows an enlarged detail from FIG. 2a; FIG. Fig. 3 to 5 representations corresponding to Fig. 2a for three further embodiments of the delivery piston.
  • the piston pump shown in Fig. 1 is intended for the promotion of thick material-like conveyed 1 1, in particular of fresh concrete. It consists essentially of two delivery cylinders 10, 10 'whose front-side openings 12, 12' open into a material feed container 14 and alternately during the delivery stroke D (pressure stroke) via a diverter valve 16 with a delivery line 18 connectable and during the Grehubs S ( Suction stroke) under suction of the material to the material feed container 14 are open.
  • the delivery cylinders 10, 10 ' are driven by hydraulic drive cylinders 20, 20' in push-pull.
  • the delivery pistons 21, 21 ' are connected to the drive pistons 24, 24' via a common piston rod 22, 22 '.
  • a water tank 26 In the area between the delivery cylinders 10, 10 'and the drive cylinders 20, 20' there is a water tank 26 through which the piston rods 22, 22 'pass.
  • the delivery cylinders 10, 10 ' are open to the water box 26 out. Accordingly, the delivery piston 21, 21 'is acted upon on its rear side with the liquid from the water tank 26. Thus, both the mud passing through the delivery pistons 21, 21 'to the rear are washed away and a cooling effect is generated.
  • the measuring probes respond to the drive pistons 24, 24 'passing in the course of the conveying and filling strokes and emit a digitally evaluable end position signal in the area of the switching points.
  • a mechanical or electro-mechanical drive mechanism for the delivery pistons.
  • a special feature of the invention is the special construction of the delivery piston 21, 21 ', whereby a reduction of the friction effect and thus the wear effect and a reduction of the driving forces in the region of the delivery cylinder 10, 10' to be achieved.
  • the delivery pistons 21 shown in FIGS. 2 to 5 coincide with a central piston frame 36, which acts as a link between the piston drive on the side of the piston rod 22 and the high-pressure material under the delivery pressure on the side of the conveyed material 1 1 for transferring the fluid produced during pumping Forces are acting.
  • the guide means 40 expediently consist of an elastomeric plastic, for example of polyurethane or polyethylene or derivatives thereof.
  • a piston collar 46 which is fixed on the front side in the conveying direction by means of a clamping element 44 on the piston frame 36 is provided.
  • the piston sleeve 46 in conjunction with the guide means 40, prevents tilting of the delivery piston 21, in particular during the delivery stroke.
  • Another function of the piston sleeve 46 is in the sealing of the necessary for the movement of the delivery piston 21
  • the piston sleeve 46 seals the clamping element 44 from the piston frame 36 out and thus prevents the penetration of conveyed material 1 1 in the delivery piston 21st
  • the two points at which the conveyed material 1 1 tries to penetrate are indicated in FIGS. 2 to 5 in the form of a plurality of arrows 48.
  • the piston sleeve is expediently made of a rubber-elastic material, for example made of NBR (natural butadiene rubber).
  • the piston frame 36 consists predominantly of a metal, for example aluminum or an aluminum alloy.
  • the piston frame 36 contains a central cavity 42, which is covered by the clamping element 44 designed as an annular flange and is sealed against ingress of liquid by means of a piston collar 46.
  • the clamping element 44 is clamped by means of a clamping screw 50 while interposing a part of the piston sleeve 46 on the piston frame 36.
  • a peculiarity of the embodiment shown in Fig. 5 is that the piston frame 36 in its entirety consists of an elastomeric plastic and that the guide means 40 'are an integral part of the piston frame.
  • the piston sleeve 46 in all four embodiments, a neck portion 52 with respect to the cylinder inner surface 54 smaller outer diameter and a front over the neck portion 52 projecting, against the cylinder inner surface 54 while bridging the annular gap 38 and abutting with its end face in Has conveying direction facing lip-like Abstreifpartie 56.
  • the radial sealing takes place via two rib-like sealing lips 58, which abut annularly on the cylinder inner surface 54.
  • a significantly lower compression is required than in the previously known two-dimensional contact. conditions of the piston sleeve.
  • the piston sleeve 46 is connected in a form-locking manner to the piston frame 36 close to the cylinder inner surface 54. Thereby, the lifting surface load from the negative pressure in the delivery cylinder 10 is received at the critical point near the cylinder wall and forwarded to the supporting elements of the piston frame 36. In terms of design, this is achieved, above all, by the fact that the piston sleeve 46 has a circumferential groove 60 which opens radially outwards at its neck 52 and into which a circumferential annular rib 62 arranged radially inwardly on the piston frame 36 engages.
  • the piston stand 36 has a radially inwardly open encircling second annular groove 64 into which engages a circumferential second annular rib 66 which points radially outward on the piston cuff 46 in the region of its neck area.
  • the piston frame 36 has an open end ring receiver 68 into which the annular collar 46 engages with a part of its neck portion 52.
  • the ring receiver 68 is radially open edge to the cylinder inner surface 54, so that the piston sleeve 46 with its neck portion 52 through the Edge opening 70 has radially outward and directly to the cylinder inner surface 54 faces.
  • the invention relates to a piston pump for conveying thick material conveyed, in particular fresh concrete.
  • the piston pump has at least one delivery cylinder 10 and one in the delivery cylinder 10 with radial clearance to form an annular gap 38 centrally arranged, axially movable delivery piston 21.
  • the delivery piston 21 comprises a central piston frame 36, radially in the direction of the cylinder inner surface 54 facing, the annular gap 38 bridging guide means 40 and a frontally fixed by means of a clamping element 44 on the piston frame 36, a te against the cylinder inner surface 54 and pointing with its end face in the conveying direction pointing piston sleeve te 46.
  • the piston sleeve 46 a neck portion 52 with respect to the cylinder inner surface 54 of smaller outer diameter and a front over the neck portion 52 on - Having, against the cylinder inner surface 54 with bridging the annular gap 38 fitting and pointing with its end face in the conveying direction lip-like stripping section 56.

Abstract

The invention relates to a piston pump for conveying material to be conveyed in the manner of thick material, in particular unset concrete. The piston pump has at least one conveying cylinder (10) and an axially movable conveying piston (21) which is arranged centrally in the conveying cylinder (10) with radial play with the formation of an annular gap (38). The conveying piston (21) comprises a central piston frame (36), guide means (40) which point radially in the direction of the cylinder inner surface (54) and bridge the annular gap (38), and a piston sleeve (46) which is fixed on the end side on the piston frame (36) by means of a clamping element (44), bears against the cylinder inner surface (54) and points with the end surface thereof in the conveying direction. In order to reduce the friction of the conveying piston (21) in the conveying cylinder (10) and, as a result, to achieve a reduction in wear and an increase in the degree of efficiency, it is proposed according to the invention that the piston sleeve (46) has a neck part (52) with a smaller external diameter in comparison with the cylinder inner surface (54) and a lip-like stripping part (56) which protrudes on the end side beyond the neck part (52), bears against the cylinder inner surface (54) with bridging of the annular gap (38) and points with the end surface thereof in the conveying direction.

Description

Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffartigem Fördergut Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffartigem Fördergut, insbesondere von Frischbeton, mit mindestens einem Förderzylinder, mit einem in dem Förderzylinder mit radialem Spiel unter Bildung eines Ringspalts zentrisch angeordneten, axial beweglichen Förderkolben, wobei der Förderkolben ein zentrales Kolbengerüst, radial in Richtung Zylin- derinnenfläche weisende, den Ringspalt überbrückende Führungsmittel und eine stirnseitig mittels eines Klemmelements am Kolbengerüst festgelegte, eine gegen die Zylinderinnenfläche anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette aufweist. Kolbenpumpen dieser Art werden beispielswiese zum Fördern von industriellen Dickstoffen oder Frischbeton eingesetzt. In der Regel weisen Dickstoff- pumpen zwei Förderzylinder auf, deren stirnseitige Öffnungen in einen Materialaufgabebehälter münden und abwechselnd während eines Förderhubs beispielsweise über eine Rohrweiche mit einer Förderleitung verbindbar und während eines Füllhubs unter Ansaugen des Materials zum Materialaufgabebehälter hin offen sind. Die Kolben der Förderzylinder werden über hydraulische Antriebszylinder im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förderkolben über eine gemeinsame Kolbenstange mit den Kolben der Antriebszylinder verbunden. Die Förderkolben stehen dabei unmittelbar mit dem Fördergut in Berührung. Dementsprechend sind die Kolbendichtungen und die Innenflächen der Förderzylinder einer hohen Beanspruchung ausgesetzt und unterliegen einem entsprechenden Verschleiß. Das meist aus einem Metallkörper bestehende Kolbengerüst dient als Bindeglied zwischen dem Kolbenantrieb und dem Fördergut zur Aufnahme und Weitergabe der beim Pumpen entstehenden Kräfte. Die Führungsmittel sorgen für einen richtungsgenauen Lauf des Förderkolbens im Förderzylinder und verhindern im Zusammenspiel mit der Kolbenmanschette ein Verkippen des Förderkolbens insbesondere beim Ausschieben des Förderguts. Die Aufgabe der Kolbenmanschette ist bei den bekannten Kolbenpumpen zweigeteilt: Zum einen dient sie sowohl beim Füllhub als auch beim Förderhub zum Abdichten des für die Bewegung des Kolbens im Zylinder notwendigen Ringspalts. Zum an- deren dichtet die Kolbenmanschette das auch als Kolbenflansch bezeichnete Klemmelement zum Kolbengerüst hin ab und verhindert so das Eindringen von Fördergut in den Kolben. Um dem eindringenden Fördergut einen größtmöglichen Widerstand zu bieten, werden üblicherweise beide Dichtfunktionen durch einen möglichst langen, stark verpressten Dichtspalt verwirk- licht. Zu diesem Zweck ist die Dichtmanschette an beiden Dichtstellen so gestaltet, dass sie über eine längere Strecke flächig an der Zylinderwand bzw. am Kolbenflansch anliegt und im unverbauten Zustand ein deutliches Übermaß aufweist. Letzteres führt im montierten Zustand zu der für das Erreichen der Dichtfunktion notwendigen Verpressung. The invention relates to a piston pump for conveying thick material, in particular fresh concrete, with at least one delivery cylinder, with a centrally movable in the delivery cylinder with radial clearance to form an annular gap, axially movable delivery piston, wherein the delivery piston a has a central piston frame, radially in the direction of Zylin- inside surface pointing, the annular gap bridging guide means and a frontally fixed by means of a clamping element on the piston frame, one against the cylinder inner surface fitting and pointing with its end face in the conveying direction piston sleeve. Piston pumps of this type are used, for example, for conveying industrial thick materials or fresh concrete. As a rule, thick matter pumps have two delivery cylinders whose front-side openings open into a material feed container and are alternately connectable to a delivery line during a delivery stroke, for example via a diverter valve and are open during a filling stroke while the material is being drawn to the material supply container. The pistons of the delivery cylinders are driven by hydraulic drive cylinders in push-pull. For this purpose, the delivery pistons are connected via a common piston rod with the piston of the drive cylinder. The delivery pistons are directly in contact with the conveyed material. Accordingly, the piston seals and the inner surfaces of the delivery cylinders are subjected to high stress and are subject to wear. The usually consisting of a metal body piston scaffold serves as a link between the piston drive and the conveyed for receiving and passing the forces generated during pumping. The guide means ensure a directionally accurate running of the delivery piston in the delivery cylinder and prevent in conjunction with the piston sleeve tilting of the delivery piston especially when pushing out the conveyed. The task of the piston sleeve is divided into two parts in the known piston pumps: First, it serves both during the filling stroke and during the delivery stroke for sealing the necessary for the movement of the piston in the cylinder annular gap. On the other hand, the piston sleeve seals the clamping element, also referred to as the piston flange, toward the piston frame and thus prevents the ingress of conveyed material into the piston. In order to offer the greatest possible resistance to the penetrating conveyed material, both sealing functions are usually realized by a sealing gap which is as long as possible and strongly compressed. For this purpose, the sealing collar at both sealing points is designed so that it rests flat over a longer distance on the cylinder wall or on the piston flange and in the uninstalled state has a significant excess. The latter leads in the mounted state to the compression necessary for achieving the sealing function.
Beim Förderhub baut sich im Förderzylinder ein Förderdruck auf, der sich als axial wirkende Flächenlast auf die Kolbenmanschette auswirkt. Um dieser Last entgegenzuwirken, stützt sich die Kolbenmanschette in axialer Richtung am Kolbengerüst ab. Beim Füllhub, bei welchem Fördergut aus einem Mate- rialaufgabebehälter in den Förderzylinder angesaugt wird, entsteht hingegen ein Unterdruck im Förderzylinder. In diesem Fall wechselt die Flächenlast auf die Kolbenmanschette ihr Vorzeichen; der Unterdruck versucht die Kolbenmanschette vom Kolbengerüst abzuheben. Das Klemmelement hat hier die Aufgabe, die Kolbenmanschette so abzustützen, dass ein Abheben vermie- den wird. Außerdem muss die Kolbenmanschette ausreichend massiv gestaltet und an den Förderzylinder gepresst sein, damit eine Verformung um das Klemmelement herum ausgeschlossen ist. During the delivery stroke, a delivery pressure builds up in the delivery cylinder, which acts as an axially acting surface load on the piston cuff. To counteract this load, the piston sleeve is supported in the axial direction on the piston frame. When Füllhub, in which conveyed material is sucked from a material feed container in the delivery cylinder, however, creates a negative pressure in the delivery cylinder. In this case, the surface load on the piston sleeve changes its sign; the negative pressure tries to lift the piston seal from the piston frame. The purpose of the clamping element here is to support the piston sleeve in such a way that lifting is prevented. In addition, the piston seal must be made sufficiently solid and pressed against the delivery cylinder, so that deformation around the clamping element is excluded around.
Die Art und Weise, wie die Dichtaufgabe der Kolbenmanschette bisher gelöst wird, bringt einige entscheidende Nachteile mit sich, allen voran die große Reibung zwischen Kolbenmanschette und Zylinderinnenfläche durch ihre große Verpressung mit dem Klemmelement. Diese Reibung führt zu einem hohen Verschleiß der Kolbenmanschette an dieser Stelle. Dementsprechend erreichen auch moderne Kolbenmanschetten mit eingelegter Bewehrung nur wenig zufriedenstellende Standzeiten. Da andererseits diese Reibung durch den Kolbenantrieb überwunden werden muss, stellt sich zudem eine erhebli- che Verlustleistung ein, die nicht zum Fördern des Dickstoffs zur Verfügung stehen kann. Folglich lässt die Energieeffizienz einer Kolbenpumpe bei Verwendung einer heutigen Kolbenmanschette zu wünschen übrig. The way in which the sealing task of the piston sleeve is solved so far, brings some decisive disadvantages, especially the great friction between the piston sleeve and the cylinder inner surface by their large compression with the clamping element. This friction leads to a high wear of the piston seal at this point. Accordingly, modern piston boots with inserted reinforcement reach only a few satisfactory service life. On the other hand, since this friction has to be overcome by the piston drive, there is also a considerable power loss that can not be available for conveying the thick material. Consequently, the energy efficiency of a piston pump leaves something to be desired when using a present-day piston seal.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kolben- pumpe der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass die Reibungsverluste am Förderkolben unter Beibehaltung guter Dichtungseigenschaften reduziert werden. Proceeding from this, the present invention seeks to improve the piston pump of the type specified in that the friction losses are reduced to the delivery piston while maintaining good sealing properties.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. To solve this problem, the feature combination specified in claim 1 is proposed. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt vor allem der Gedanke zugrunde, dass der lange Dichtspalt samt nötiger Verpressung im Bereich der Kolbenman- schette ersetzt wird durch eine Kolbenmanschette, die eine Halspartie mit gegenüber der Zylinderinnenfläche kleinerem Außendurchmesser sowie eine stirnseitig über die Halspartie lippenartig überstehende, gegen die Zylinderinnenfläche unter Überbrückung des Ringspalts anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Abstreifpartie aufweist. Zum Abdich- ten eines Dichtspalts mit einer Lippe bedarf es einer deutlich geringeren Verpressung. Durch die Veränderung des Dichtmechanismus sinken demgemäß die Reibungs- und Energieverluste und damit auch der Verschleiß der Kolbenmanschette. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Abstreifpartie mindestens zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete, gegen die Zylinderinnenfläche anliegende kreisringförmige Dichtlippen aufweist. Da die Führungsaufgabe mit einer solchen Kolbenmanschette nicht im bisherigen Maße übernommen werden kann, erscheint es sinnvoll, dass die Führungsmittel beispielsweise durch Verlängerung, mehrteilige Ausführung oder anderweitige Anpassungen so gestaltet werden, dass die Führungsaufgabe der Kolbenmanschette reibungsverringernd vollständig oder teilweise entfällt. The solution according to the invention is based primarily on the idea that the long sealing gap, together with the necessary compression in the area of the piston sleeve, is replaced by a piston collar which has a neck portion with a smaller outside diameter than the cylinder inner surface and a lip-like protrusion over the neck portion against the cylinder inner surface Having under bridging the annular gap fitting and pointing with its end face in the conveying direction stripping. For sealing a sealing gap with a lip, a significantly lower compression is required. By changing the sealing mechanism accordingly reduce the friction and energy losses and thus the wear of the piston skirt. A preferred embodiment of the invention provides that the stripping section has at least two annularly spaced sealing lips arranged at an axial distance from one another and resting against the cylinder inner surface. Because the Guide task with such a piston sleeve can not be taken over in the previous extent, it makes sense that the guide means, for example, by extension, multi-part design or other adjustments are designed so that the management task of the piston sleeve friction reducing completely or partially omitted.
Um außerdem das Problem der Fördermanschettenverformung beim Füllhub nicht durch Verpressen der Kolbenmanschette lösen zu müssen, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Kol- benmanschette an ihrer Halspartie nahe der Zylinderinnenfläche formschlüssig mit dem Kolbengerüst, den benachbarten Führungsmitteln oder einem entsprechend gestalteten anderen Teil des Kolbens verbunden wird. Damit wird erreicht, dass die abhebende Flächenlast aufgrund des Unterdrucks im Förderzylinder an der kritischsten Stelle nahe der Zylinderwand aufgenom- men und an die tragenden Elemente des Förderkolbens weitergeleitet werden kann. Letzteres kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Kolbenmanschette an ihrer Halspartie eine radial nach außen offene umlaufende Ringnut aufweist, in die ein am Kolbengerüst angeordnete, radial nach innen weisende umlaufende Ringrippe eingreift. Alternativ hierzu oder in Verbindung damit kann dies auch dadurch erzielt werden, dass das Kolbengerüst eine radial nach innen offene umlaufende Ringnut aufweist, in die eine an der Kolbenmanschette im Bereich ihrer Halspartie radial nach außen weisende umlaufende Ringrippe eingreift. Eine weitere Stabilisierung der Kolbenmanschette am Kolbengerüst kann dadurch erzielt werden, dass das Kolbengerüst eine stirnseitig offene Ringaufnahme aufweist, in die die Kolbenmanschette mit einem Teil ihrer Halspartie eingreift. In order not to have to solve the problem of Fördermannschettenverformung during Füllhub not by pressing the piston seal, it is proposed according to a preferred embodiment of the invention that the piston piston cuff on its neck near the cylinder inner surface form-fitting with the piston frame, the adjacent guide means or a correspondingly designed other Part of the piston is connected. This ensures that the lifting surface load due to the negative pressure in the delivery cylinder at the most critical point near the cylinder wall can be recorded and forwarded to the supporting elements of the delivery piston. The latter can be achieved, for example, in that the piston cuff has on its neck part a radially outwardly open circumferential annular groove, into which engages a piston ring on the arranged, radially inwardly facing circumferential annular rib. Alternatively, or in conjunction with this, this can also be achieved by the fact that the piston frame has a radially inwardly open circumferential annular groove into which engages a circumferential annular rib pointing radially outward on the piston sleeve in the region of its neck. A further stabilization of the piston sleeve on the piston frame can be achieved in that the piston frame has a frontally open ring receiving, in which the piston sleeve engages with a part of her neck area.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Klemmelement mit einem Ringflansch versehen, der gegen die Stirnfläche der Kolbenmanschette unter Freilassung der Abstreifpartie anliegt und dabei die Kolbenmanschette gegen das Kolbengerüst anpresst. Um die Kolbenmasse zu reduzieren, kann das Kolbengerüst einen von dem Klemmelement überbrückten zentralen Hohlraum aufweisen, wobei das Klemmelement mittels einer den Hohlraum zentral durchdringenden Spannschraube am Kolbengerüst fixiert werden kann. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Führungsmittel in mindestens eine radial nach außen offene umlaufende Nut des Kolbengerüsts eingelegt sind. Eine besonders gute Dichtfunktion wird erzielt, wenn die Führungsmittel und/oder die Kolbenmanschette aus einem elastomerem Material bestehen. According to a further advantageous embodiment of the invention, the clamping element is provided with an annular flange which rests against the end face of the piston sleeve, leaving the Abstreifpartie and thereby presses the piston sleeve against the piston frame. In order to reduce the piston mass, the piston frame can one of the clamping element Have bridged central cavity, wherein the clamping element can be fixed by means of a cavity centrally penetrating the clamping screw on the piston frame. A further preferred embodiment of the invention provides that the guide means are inserted into at least one radially outwardly open circumferential groove of the piston stand. A particularly good sealing function is achieved when the guide means and / or the piston sleeve made of an elastomeric material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kolbengerüst zumindest partiell aus einem elastomerem Material, wobei die Führungsmittel eine einstückig mit dem Kolbengerüst verbundene Führungspartie bilden. According to a further preferred embodiment of the invention, the piston frame is at least partially made of an elastomeric material, wherein the guide means form an integrally connected to the piston frame guide portion.
Vorteilhafterweise ist der Förderkolben auf seiner dem Fördergut abgewandten Rückseite im Bereich seines Kolbengerüsts mit einem Antriebsmechanismus verbunden. Der Antriebsmechanismus ist dabei vorteilhafterweise als hydraulischer Antriebszylinder ausgebildet, dessen Antriebskolben über eine Kolbenstange mit dem Förderkolben verbunden ist. Advantageously, the delivery piston is connected on its side facing away from the conveyed material in the region of its piston frame with a drive mechanism. The drive mechanism is advantageously designed as a hydraulic drive cylinder, the drive piston is connected via a piston rod to the delivery piston.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schema einer Zweizylinder-Kolbenpumpe für die Förde- rung von Dickstoffen; In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing. 1 shows a diagram of a two-cylinder piston pump for the delivery of thick materials;
Fig. 2a einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Förderzylinder nach Fig. 2a shows an enlarged section of the delivery cylinder after
Fig. 1 mit einer ersten Ausführungsvariante des Förderkolbens in geschnittener Darstellung;  Fig. 1 with a first embodiment of the delivery piston in a sectional view;
Fig. 2b einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2a; Fig. 3 bis 5 Darstellungen entsprechend Fig. 2a für drei weitere Ausführungsvarianten des Förderkolbens. Die in Fig. 1 dargestellte Kolbenpumpe ist zur Förderung von dickstoffartigem Fördergut 1 1 , insbesondere von Frischbeton bestimmt. Sie besteht im Wesentlichen aus zwei Förderzylindern 10, 10', deren stirnseitige Öffnungen 12, 12' in einen Materialaufgabebehälter 14 münden und abwechselnd während des Förderhubs D (Druckhub) über eine Rohrweiche 16 mit einer Förderlei- tung 18 verbindbar und während des Füllhubs S (Saughub) unter Ansaugen des Materials zum Materialaufgabebehälter 14 hin offen sind. Die Förderzylinder 10, 10' werden über hydraulische Antriebszylinder 20, 20' im Gegentakt angetrieben. Zu diesem Zweck sind die Förderkolben 21 , 21 ' über eine gemeinsame Kolbenstange 22, 22' mit den Antriebskolben 24, 24' verbun- den. Im Bereich zwischen den Förderzylindern 10, 10' und den Antriebszylindern 20, 20' befindet sich ein Wasserkasten 26, durch den die Kolbenstangen 22, 22' hindurchgreifen. Die Förderzylinder 10, 10' sind zum Wasserkasten 26 hin offen. Dementsprechend werden die Förderkolben 21 , 21 ' auf ihrer Rückseite mit der Flüssigkeit aus dem Wasserkasten 26 beaufschlagt. Damit wird sowohl der durch die Förderkolben 21 , 21 ' zur Rückseite hindurchtretende Schlamm weggespült als auch eine Kühlwirkung erzeugt. FIG. 2b shows an enlarged detail from FIG. 2a; FIG. Fig. 3 to 5 representations corresponding to Fig. 2a for three further embodiments of the delivery piston. The piston pump shown in Fig. 1 is intended for the promotion of thick material-like conveyed 1 1, in particular of fresh concrete. It consists essentially of two delivery cylinders 10, 10 'whose front-side openings 12, 12' open into a material feed container 14 and alternately during the delivery stroke D (pressure stroke) via a diverter valve 16 with a delivery line 18 connectable and during the Füllhubs S ( Suction stroke) under suction of the material to the material feed container 14 are open. The delivery cylinders 10, 10 'are driven by hydraulic drive cylinders 20, 20' in push-pull. For this purpose, the delivery pistons 21, 21 'are connected to the drive pistons 24, 24' via a common piston rod 22, 22 '. In the area between the delivery cylinders 10, 10 'and the drive cylinders 20, 20' there is a water tank 26 through which the piston rods 22, 22 'pass. The delivery cylinders 10, 10 'are open to the water box 26 out. Accordingly, the delivery piston 21, 21 'is acted upon on its rear side with the liquid from the water tank 26. Thus, both the mud passing through the delivery pistons 21, 21 'to the rear are washed away and a cooling effect is generated.
Die Antriebszylinder 20, 20' werden bodenseitig über Druckleitungen 28, 28' an den Anschlüssen A und B mit Hilfe einer nicht dargestellten Hydropumpe abwechselnd mit Drucköl beaufschlagt. An ihrem stangenseitigen Ende sind die Antriebszylinder 20, 20' durch eine Verbindungsleitung 30 hydraulisch miteinander gekoppelt. Zur Auslösung des Umsteuervorgangs sind in der Nähe der boden- und stangenseitigen Enden der Antriebszylinder Messsonden 32, 32', 34, 34' in der Wandung des jeweiligen Antriebszylinders 20, 20' angeordnet. Die Messsonden sprechen auf die im Zuge der Förder- und Füllhubbewegungen vorbeilaufenden Antriebskolben 24, 24' an und geben im Bereich der Umschaltstellen ein digital auswertbares Endlagensignal ab. Anstelle des vorstehend beschriebenen ölhydraulischen Antriebs kann grundsätzlich auch ein mechanischer oder elektro-mechanischer Antriebsmechanismus für die Förderkolben verwendet werden. The drive cylinders 20, 20 'are acted on the bottom side via pressure lines 28, 28' at the terminals A and B by means of a hydraulic pump, not shown, alternately with pressurized oil. At their rod-side end, the drive cylinders 20, 20 'are hydraulically coupled together by a connecting line 30. To trigger the Umsteuervorgangs measuring probes 32, 32 ', 34, 34' in the wall of the respective drive cylinder 20, 20 'are arranged in the vicinity of the bottom and rod ends of the drive cylinder. The measuring probes respond to the drive pistons 24, 24 'passing in the course of the conveying and filling strokes and emit a digitally evaluable end position signal in the area of the switching points. In principle, instead of the above-described oil-hydraulic drive, it is also possible to use a mechanical or electro-mechanical drive mechanism for the delivery pistons.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht im speziellen Aufbau der Förderkolben 21 , 21 ', womit eine Verminderung der Reibwirkung und damit der Verschleißwirkung sowie eine Reduzierung der Antriebskräfte im Bereich des Förderzylinders 10, 10' erzielt werden soll. Zur sprachlichen Vereinfachung wird im Folgenden ebenso wie in den Ansprüchen jeweils im Singular von einem Förderkolben 21 und einem Förderzylinder 10 gesprochen, obwohl im Falle einer Zwei- oder Mehrzylinder-Kolbenpumpe jeweils zwei oder mehrere Exemplare vorkommen. Die in Fig. 2 bis 5 gezeigten Förderkolben 21 weisen übereinstimmend ein zentrales Kolbengerüst 36 auf, das als Bindeglied zwischen dem Kolbenantrieb auf der Seite der Kolbenstange 22 und dem unter dem Förderdruck stehende Dickstoff auf der Seite des Förderguts 1 1 zur Übertragung der beim Pumpen entstehenden Kräfte fungiert. Zwischen dem Kolbengerüst 36 und dem Förderzylinder 10 befindet sich ein Ringspalt 38, der bei den in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen durch Führungsmittel 40 überbrückt wird, die in Form von Ringen in radial nach außen offene umlaufende Nuten 41 des Kolbengerüsts 36 eingelegt sind. Die Führungsmittel 40 bestehen zweckmäßig aus einem elastomerem Kunststoff, beispielsweise aus Po- lyurethan oder Polyethylen oder deren Derivaten. A special feature of the invention is the special construction of the delivery piston 21, 21 ', whereby a reduction of the friction effect and thus the wear effect and a reduction of the driving forces in the region of the delivery cylinder 10, 10' to be achieved. For linguistic simplification is spoken in the following as well as in the claims each in the singular of a delivery piston 21 and a delivery cylinder 10, although in the case of a two- or multi-cylinder piston pump each two or more copies occur. The delivery pistons 21 shown in FIGS. 2 to 5 coincide with a central piston frame 36, which acts as a link between the piston drive on the side of the piston rod 22 and the high-pressure material under the delivery pressure on the side of the conveyed material 1 1 for transferring the fluid produced during pumping Forces are acting. Between the piston frame 36 and the delivery cylinder 10 is an annular gap 38 which is bridged in the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 by guide means 40 which are inserted in the form of rings in radially outwardly open circumferential grooves 41 of the piston stand 36. The guide means 40 expediently consist of an elastomeric plastic, for example of polyurethane or polyethylene or derivatives thereof.
Weiter ist eine stirnseitig mittels eines Klemmelements 44 am Kolbengerüst 36 festgelegte, mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette 46 vorgesehen. Die Kolbenmanschette 46 verhindert im Zusammen- spiel mit den Führungsmitteln 40 ein Verkippen des Förderkolbens 21 insbesondere beim Förderhub. Eine weitere Funktion der Kolbenmanschette 46 besteht in der Abdichtung des für die Bewegung des Förderkolbens 21 not- wendigen Ringspalts 38 zwischen Förderkolben 21 und Förderzylinder 10 sowohl beim Füllhub S als auch beim Förderhub D. Außerdem dichtet die Kolbenmanschette 46 das Klemmelement 44 zum Kolbengerüst 36 hin ab und verhindert so das Eindringen von Fördergut 1 1 in den Förderkolben 21 . Die beiden Stellen, an denen das Fördergut 1 1 einzudringen versucht, sind in den Fig. 2 bis 5 in Form mehrerer Pfeile 48 gekennzeichnet. Die Kolbenmanschette besteht zweckmäßig aus einem gummielastischen Material, beispielsweise aus NBR (natural butadien rubber). Bei den in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen besteht das Kolbengerüst 36 vorwiegend aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Zur Reduzierung der bewegten Masse enthält das Kolbengerüst 36 einen zentralen Hohlraum 42, der von dem als Ringflansch ausgebildeten Klemmelement 44 abgedeckt und mittels Kol- benmanschette 46 gegen Flüssigkeitszutritt abgedichtet ist. Zu diesem Zweck ist das Klemmelement 44 mittels einer Spannschraube 50 unter Zwischenklemmen eines Teils der Kolbenmanschette 46 am Kolbengerüst 36 festgeklemmt. Eine Besonderheit des in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Kolbengerüst 36 in seiner Gesamtheit aus ei- nem elastomerem Kunststoff besteht und dass die Führungsmittel 40' integrierter Bestandteil des Kolbengerüsts sind. Furthermore, a piston collar 46 which is fixed on the front side in the conveying direction by means of a clamping element 44 on the piston frame 36 is provided. The piston sleeve 46, in conjunction with the guide means 40, prevents tilting of the delivery piston 21, in particular during the delivery stroke. Another function of the piston sleeve 46 is in the sealing of the necessary for the movement of the delivery piston 21 In addition, the piston sleeve 46 seals the clamping element 44 from the piston frame 36 out and thus prevents the penetration of conveyed material 1 1 in the delivery piston 21st The two points at which the conveyed material 1 1 tries to penetrate are indicated in FIGS. 2 to 5 in the form of a plurality of arrows 48. The piston sleeve is expediently made of a rubber-elastic material, for example made of NBR (natural butadiene rubber). In the embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the piston frame 36 consists predominantly of a metal, for example aluminum or an aluminum alloy. In order to reduce the moving mass, the piston frame 36 contains a central cavity 42, which is covered by the clamping element 44 designed as an annular flange and is sealed against ingress of liquid by means of a piston collar 46. For this purpose, the clamping element 44 is clamped by means of a clamping screw 50 while interposing a part of the piston sleeve 46 on the piston frame 36. A peculiarity of the embodiment shown in Fig. 5 is that the piston frame 36 in its entirety consists of an elastomeric plastic and that the guide means 40 'are an integral part of the piston frame.
Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Kolbenmanschette 46 in allen vier Ausführungsformen eine Halspartie 52 mit gegenüber der Zylinderinnenfläche 54 kleinerem Außendurchmesser und eine stirnseitig über die Halspartie 52 überstehende, gegen die Zylinderinnenfläche 54 unter Überbrückung des Ringspalts 38 anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende lippenartige Abstreifpartie 56 aufweist. Die radiale Abdichtung erfolgt bei den gezeigten Ausführungsbeispielen über zwei rippenar- tige Dichtlippen 58, die kreisringförmig an der Zylinderinnenfläche 54 anliegen. Zum Abdichten des Ringspalts 38 mit den Dichtlippen 58 bedarf es einer deutlich geringeren Verpressung als beim vorbekannten flächigen Anlie- gen der Kolbenmanschette. Dies führt dazu, dass die Reibungs- und Energieverluste und damit auch der Verschleiß der Kolbenmanschette 46 bei gleicher Dichtwirkung sinken. In ähnlicher Weise kann auch der axiale Dichtspalt zwischen dem Klemmelement 44 und der Kolbenmanschette 46 mittels ringförmiger Dichtlippen 59 mit reduziertem Anpressdruck abgedichtet werden (vgl. Fig. 2b). Another peculiarity of the invention is that the piston sleeve 46 in all four embodiments, a neck portion 52 with respect to the cylinder inner surface 54 smaller outer diameter and a front over the neck portion 52 projecting, against the cylinder inner surface 54 while bridging the annular gap 38 and abutting with its end face in Has conveying direction facing lip-like Abstreifpartie 56. In the exemplary embodiments shown, the radial sealing takes place via two rib-like sealing lips 58, which abut annularly on the cylinder inner surface 54. To seal the annular gap 38 with the sealing lips 58, a significantly lower compression is required than in the previously known two-dimensional contact. conditions of the piston sleeve. This leads to the fact that the friction and energy losses and thus also the wear of the piston sleeve 46 decrease with the same sealing effect. Similarly, the axial sealing gap between the clamping element 44 and the piston sleeve 46 can be sealed by means of annular sealing lips 59 with reduced contact pressure (see Fig. 2b).
Beim Förderhub D baut sich im Förderzylinder 10 auf der Seite des Förderguts 1 1 ein hoher Förderdruck auf, der sich als axial wirkende Flächenlast auf die Kolbenmanschette 46 auswirkt. Um dieser Last entgegenzuwirken stützt sich die Kolbenmanschette 46 in axialer Richtung am Kolbengerüst 36 ab. Beim Füllhub S, bei welchem Fördergut 1 1 aus dem Materialaufgabebehälter 14 in den Förderzylinder 10 angesaugt wird, entsteht hingegen ein Unterdruck auf der Seite des Förderguts 1 1 . Der Unterdruck versucht, die Kol- benmanschette 46 vom Kolbengerüst 36 abzuheben. Um dies weitgehend zu verhindern, wird gemäß den in Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen vorgeschlagen, dass die Kolbenmanschette 46 nahe an der Zylinderinnenfläche 54 formschlüssig mit dem Kolbengerüst 36 verbunden ist. Dadurch wird die abhebende Flächenlast aus dem Unterdruck im Förderzylinder 10 an der kritischen Stelle nahe der Zylinderwand aufgenommen und an die tragenden Elemente des Kolbengerüsts 36 weitergeleitet. Konstruktiv wird dies vor allem dadurch erreicht, dass die Kolbenmanschette 46 an ihrer Halspartie 52 eine radial nach außen offene umlaufende Ringnut 60 aufweist, in die eine am Kolbengerüst 36 angeordnete, radial nach innen weisende umlaufende Ringrippe 62 eingreift. Zusätzlich weist das Kolbengerüst 36 eine radial nach innen offene umlaufende zweite Ringnut 64 auf, in die eine an der Kolbenmanschette 46 im Bereich ihrer Halspartie radial nach außen weisende umlaufende zweite Ringrippe 66 eingreift. Zur weiteren Stabilisierung der Kolbenmanschette 46 weist das Kolbengerüst 36 eine stirnseitig offene Ringauf- nähme 68 auf, in die die Ringmanschette 46 mit einem Teil ihrer Halspartie 52 eingreift. Die Ringaufnahme 68 ist zur Zylinderinnenfläche 54 hin radial randoffen, so dass die Kolbenmanschette 46 mit ihrer Halspartie 52 durch die Randöffnung 70 hindurch radial nach außen weist und unmittelbar der Zylinderinnenfläche 54 zugewandt ist. During the delivery stroke D, a high discharge pressure builds up in the delivery cylinder 10 on the side of the conveyed product 11, which has an effect on the piston collar 46 as an axially acting surface load. To counteract this load, the piston sleeve 46 is supported in the axial direction on the piston frame 36. When Füllhub S, in which conveyed material 1 1 is sucked from the material feed container 14 in the delivery cylinder 10, however, creates a negative pressure on the side of the conveyed 1 1. The negative pressure attempts to lift the piston collar 46 from the piston frame 36. In order to largely prevent this, it is proposed according to the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 to 5 that the piston sleeve 46 is connected in a form-locking manner to the piston frame 36 close to the cylinder inner surface 54. Thereby, the lifting surface load from the negative pressure in the delivery cylinder 10 is received at the critical point near the cylinder wall and forwarded to the supporting elements of the piston frame 36. In terms of design, this is achieved, above all, by the fact that the piston sleeve 46 has a circumferential groove 60 which opens radially outwards at its neck 52 and into which a circumferential annular rib 62 arranged radially inwardly on the piston frame 36 engages. In addition, the piston stand 36 has a radially inwardly open encircling second annular groove 64 into which engages a circumferential second annular rib 66 which points radially outward on the piston cuff 46 in the region of its neck area. To further stabilize the piston cuff 46, the piston frame 36 has an open end ring receiver 68 into which the annular collar 46 engages with a part of its neck portion 52. The ring receiver 68 is radially open edge to the cylinder inner surface 54, so that the piston sleeve 46 with its neck portion 52 through the Edge opening 70 has radially outward and directly to the cylinder inner surface 54 faces.
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Förderkolbens ist es grundsätzlich möglich, die Führungsmittel 40, 40' beispielweise durch Verlängerung, mehrteilige Ausbildung (Fig. 4) oder anderweitige Anpassungen (Fig. 5) so zu gestalten, dass die Führungsaufgabe der Kolbenmanschette 46 zum Zwecke der Reibungsverminderung vollständig oder teilweise entfällt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen zu einer Verschleißminderung am Förderkolben 21 und zu einer Erhöhung der Standzeit. Außerdem erhält man beim Betrieb der Kolbenpumpe eine wesentliche Energieeinsparung sowie eine Steigerung des Wirkungsgrads. Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffartigem Fördergut, insbesondere von Frischbeton. Die Kolbenpumpe weist mindestens einen Förderzylinder 10 und einen in dem Förderzylinder 10 mit radialem Spiel unter Bildung eines Ringspalts 38 zentrisch angeordneten, axial beweglichen Förderkolben 21 auf. Der Förderkolben 21 umfasst ein zentrales Kolbengerüst 36, radial in Richtung Zylinderinnenfläche 54 weisende, den Ringspalt 38 überbrückende Führungsmittel 40 und eine stirnseitig mittels eines Klemmelements 44 am Kolbengerüst 36 festgelegte, eine gegen die Zylinderinnenfläche 54 anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Kolbenmanschet- te 46. Um die Reibung des Förderkolbens 21 im Förderzylinder 10 zu reduzieren und dadurch eine Verschleißminderung und Wirkungsgraderhöhung zu erzielen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Kolbenmanschette 46 eine Halspartie 52 mit gegenüber der Zylinderinnenfläche 54 kleinerem Außendurchmesser sowie eine stirnseitig über die Halspartie 52 über- stehende, gegen die Zylinderinnenfläche 54 unter Überbrückung des Ringspalts 38 anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende lippenartige Abstreifpartie 56 aufweist. Bezugszeichenliste In the embodiments of the delivery piston according to the invention, it is basically possible to make the guide means 40, 40 ', for example, by extension, multi-part design (FIG. 4) or other adaptations (FIG. 5) such that the guiding task of the piston sleeve 46 is for the purpose of reducing friction completely or partially omitted. The measures according to the invention lead to a reduction in wear on the delivery piston 21 and to an increase in the service life. In addition, you get a significant energy savings and an increase in efficiency during operation of the piston pump. In summary, the following should be noted: The invention relates to a piston pump for conveying thick material conveyed, in particular fresh concrete. The piston pump has at least one delivery cylinder 10 and one in the delivery cylinder 10 with radial clearance to form an annular gap 38 centrally arranged, axially movable delivery piston 21. The delivery piston 21 comprises a central piston frame 36, radially in the direction of the cylinder inner surface 54 facing, the annular gap 38 bridging guide means 40 and a frontally fixed by means of a clamping element 44 on the piston frame 36, a te against the cylinder inner surface 54 and pointing with its end face in the conveying direction pointing piston sleeve te 46. In order to reduce the friction of the delivery piston 21 in the delivery cylinder 10 and thereby achieve a reduction in wear and efficiency increase, it is proposed according to the invention that the piston sleeve 46 a neck portion 52 with respect to the cylinder inner surface 54 of smaller outer diameter and a front over the neck portion 52 on - Having, against the cylinder inner surface 54 with bridging the annular gap 38 fitting and pointing with its end face in the conveying direction lip-like stripping section 56. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10, 10' Förderzylinder 10, 10 'delivery cylinder
1 1 Fördergut  1 1 conveyed goods
12, 12' stirnseitige Öffnungen  12, 12 'frontal openings
14 Materialaufgabebehälter  14 material supply containers
16 Rohrweiche  16 pipe switch
18 Förderleitung  18 support line
20, 20' hydraulische Antriebszylinder 20, 20 'hydraulic drive cylinder
21 , 21 ' Förderkolben 21, 21 'delivery piston
22, 22' gemeinsame Kolbenstange 22, 22 'common piston rod
24, 24' Antriebskolben 24, 24 'drive piston
26 Wasserkasten  26 water tank
28, 28' Druckleitungen  28, 28 'pressure pipes
30 Verbindungsleitung  30 connecting line
32, 32' Messsonden  32, 32 'probes
34, 34' Messsonden  34, 34 'probes
36 Kolbengerüst  36 piston frame
38 Ringspalt  38 annular gap
40, 40' Führungsmittel  40, 40 'guiding means
42 Hohlraum  42 cavity
44 Klemmelement  44 clamping element
46 Kolbenmanschette  46 Piston sleeve
48 Pfeile  48 arrows
50 Spannschraube  50 clamping screw
52 Halspartie  52 neck part
54 Zylinderinnenfläche  54 cylinder inner surface
56 Astreifpartie  56 Astreifpartie
58 Dichtlippen (radial)  58 sealing lips (radial)
59 Dichtlippen (axial)  59 sealing lips (axial)
60 Ringnut  60 ring groove
62 Ringrippe 64 Ringnut 62 ring rib 64 ring groove
66 Ringrippe  66 ring rib
68 Ringaufnahme  68 ring holder
70 Randöffnung  70 edge opening
A, B Anschlüsse A, B connections
D Förderhub (Druckhub) D delivery stroke (pressure stroke)
S Füllhub (Saughub) S filling stroke (suction stroke)

Claims

Patentansprüche claims
1 . Kolbenpumpe zum Fördern von dickstoffartigem Fördergut, insbesondere von Frischbeton, mit mindestens einem Förderzylinder (10), mit einem in dem Förderzylinder (10) mit radialem Spiel unter Bildung eines1 . Piston pump for conveying thick-like conveyed material, in particular of fresh concrete, with at least one delivery cylinder (10), with a in the delivery cylinder (10) with radial clearance to form a
Ringspalts (38) zentrisch angeordneten, axial beweglichen Förderkolben (21 ), wobei der Förderkolben (21 ) ein zentrales Kolbengerüst (36), radial in Richtung Zylinderinnenfläche (54) weisende, den Ringspalt (38) überbrückende Führungsmittel (40) und eine stirnseitig mittels ei- nes Klemmelements (44) am Kolbengerüst (36) festgelegte, eine gegen die Zylinderinnenfläche (54) anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Kolbenmanschette (46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmanschette (46) eine Halspartie (52) mit gegenüber der Zylinderinnenfläche (54) kleinerem Außendurchmesser sowie eine stirnseitig über die Halspartie (52) lippenartig überstehende, gegen die Zylinderinnenfläche (54) unter Überbrückung des Ringspalts (38) anliegende und mit ihrer Stirnfläche in Förderrichtung weisende Abstreifpartie (56) aufweist. 2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifpartie (56) mindestens zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete, gegen die Zylinderinnenfläche (54) anliegende kreisringförmige Dichtlippen (58) aufweist. 3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmanschette (46) an ihrer Halspartie (52) nahe der Zylinderinnenfläche (54) formschlüssig unmittelbar oder mittelbar mit dem Kolbengerüst (36) oder den Führungsmitteln (44) verbunden ist. 4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmanschette (46) an ihrer Halspartie (52) eine radial nach außen offene umlaufende Ringnut (60) aufweist, in die eine am Kolbengerüst (36) angeordnete, radial nach innen weisende umlaufende Ringrippe (62) eingreift. Annular gaps (38) arranged centrally, axially movable delivery piston (21), wherein the delivery piston (21) a central piston frame (36), radially in the direction of the cylinder inner surface (54) pointing, the annular gap (38) bridging guide means (40) and a front side means Having a clamping element (44) on the piston frame (36), one against the cylinder inner surface (54) and facing with its end face in the conveying direction pointing piston sleeve (46), characterized in that the piston sleeve (46) has a neck portion (52) Having opposite the cylinder inner surface (54) of smaller outer diameter and a front side over the neck portion (52) lip-like protruding, against the cylinder inner surface (54) while bridging the annular gap (38) fitting and facing with its end face in the conveying direction stripping (56). 2. Piston pump according to claim 1, characterized in that the Abstreifpartie (56) at least two axially spaced from each other, against the cylinder inner surface (54) adjacent annular sealing lips (58). 3. Piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the piston sleeve (46) at its neck portion (52) near the cylinder inner surface (54) is positively connected directly or indirectly with the piston frame (36) or the guide means (44). 4. Piston pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston sleeve (46) at its neck portion (52) has a radially outwardly open circumferential annular groove (60) into which a on the piston frame (36) arranged, radially inwardly facing circumferential annular rib (62) engages.
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengerüst (36) eine radial nach innen offene umlaufende Ringnut (64) aufweist, in die eine an der Kolbenmanschette (46) im Bereich ihrer Halspartie (52) radial nach außen weisende umlaufende Ringrippe (66) eingreift. Piston pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston frame (36) has a radially inwardly open circumferential annular groove (64) into which a on the piston sleeve (46) in the region of its neck portion (52) pointing radially outward encircling annular rib (66) engages.
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengerüst (36) eine stirnseitig offene Ringaufnahme (68) aufweist, in die die Kolbenmanschette (46) mit einem Teil ihrer Halspartie (52) eingreift. Piston pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston frame (36) has a frontally open annular receptacle (68) into which the piston sleeve (46) engages with a part of its neck part (52).
Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringaufnahme (68) radial zur Zylinderinnenfläche (54) hin randoffen ist und dass die Kolbenmanschette (46) mit ihrer Halspartie (52) durch die Randöffnung (70) der Ringaufnahme (68) hindurch in Richtung Zylinderinnenfläche (54) hindurchgreift. Piston pump according to claim 6, characterized in that the ring receptacle (68) is open-edge radially towards the cylinder inner surface (54) and that the piston sleeve (46) with its neck portion (52) through the edge opening (70) of the ring receptacle (68) in the direction Cylinder inner surface (54) passes through.
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (44) mit einem Ringflansch versehen ist, der gegen die Stirnfläche der Kolbenmanschette (46) unter Freilassung der Abstreifpartie (56) anliegt und dabei die Kolbenmanschette (46) gegen das Kolbengerüst (36) anpresst. Piston pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the clamping element (44) is provided with an annular flange which rests against the end face of the piston sleeve (46) leaving the Abstreifpartie (56) and thereby the piston sleeve (46) against the Press the piston frame (36).
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (40) in mindestens eine radial nach außen offene umlaufende Nut des Kolbengerüsts (36) eingelegt sind. Piston pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the guide means (40) in at least one radially outwardly open circumferential groove of the piston stand (36) are inserted.
10. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (40) und/oder die Kolbenmanschette (46) aus einem elastomeren Material bestehen. 1 1 . Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengerüst (36) zumindest partiell aus einem elastomeren Material besteht, und dass die Führungsmittel (40') eine einstückig mit dem Kolbengerüst (36) verbundene Führungspartie bilden. 10. Piston pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the guide means (40) and / or the piston sleeve (46) consist of an elastomeric material. 1 1. Piston pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the piston frame (36) at least partially consists of an elastomeric material, and that the guide means (40 ') form an integrally connected to the piston frame (36) guide portion.
12. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkolben (21 ) auf seiner dem Fördergut (1 1 ) abgewandten Rückseite im Bereich seines Kolbengerüsts (36) mit einem Antriebsmechanismus verbunden ist. 12. Piston pump according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the delivery piston (21) on its the conveyed (1 1) facing away from back in the region of its piston frame (36) is connected to a drive mechanism.
13. Kolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen hydraulischen Antriebszylinder (20) aufweist, der einen über eine Kolbenstange (22) mit dem Förderkolben (21 ) verbundenen Antriebskolben (24) umfasst. 13. Piston pump according to claim 12, characterized in that the drive mechanism comprises a hydraulic drive cylinder (20) which comprises a via a piston rod (22) connected to the delivery piston (21) drive piston (24).
14. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengerüst (36) einen von dem Klemmelement (44) überbrückten zentralen Hohlraum (42) aufweist. 15. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (44) mittels einer den Hohlraum (42) zentral durchdringenden Spannschraube (50) am Kolbengerüst (36) fixiert ist. 14. Piston pump according to claim 1 to 13, characterized in that the piston frame (36) comprises one of the clamping element (44) bridged central cavity (42). 15. Piston pump according to claim 1 to 14, characterized in that the clamping element (44) by means of a cavity (42) centrally penetrating clamping screw (50) on the piston frame (36) is fixed.
PCT/EP2013/061273 2012-06-29 2013-05-31 Piston pump for conveying material to be conveyed in the manner of thick material WO2014001020A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012211280.4 2012-06-29
DE201210211280 DE102012211280A1 (en) 2012-06-29 2012-06-29 Piston pump for conveying thick material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014001020A1 true WO2014001020A1 (en) 2014-01-03

Family

ID=48577731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/061273 WO2014001020A1 (en) 2012-06-29 2013-05-31 Piston pump for conveying material to be conveyed in the manner of thick material

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012211280A1 (en)
WO (1) WO2014001020A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104235006A (en) * 2014-09-17 2014-12-24 青岛开世密封工业有限公司 Semi-coated fabric concrete piston
CN105972202A (en) * 2016-07-04 2016-09-28 无锡欧洛普科技有限公司 Abrasion-resisting piston sealing ring for natural gas compression cylinder
CN115182872A (en) * 2022-08-05 2022-10-14 德帕姆(杭州)泵业科技有限公司 Positive displacement piston pump
US11959468B2 (en) * 2018-05-25 2024-04-16 Putzmeister Engineering Gmbh Apparatus for conveying thick matter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3279383A (en) * 1965-01-06 1966-10-18 Burnup And Sims Inc Hydraulic powered mobile concrete pump assembly
DE8536041U1 (en) * 1985-12-20 1986-02-13 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Piston for thick matter pump
WO2008127471A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Leman William W Methods and apparatus for a fluid or slurry pump piston
DE102007050279B3 (en) * 2007-10-18 2009-02-12 Schwing Gmbh Concrete pump with piston lubrication
WO2009051493A2 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Tt Sense Mud As Piston pump
CN101660521A (en) * 2009-08-31 2010-03-03 三一重工股份有限公司 Concrete pumping equipment and piston body thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7620460U1 (en) * 1976-06-28 1979-03-08 Speck-Kolbenpumpen-Fabrik Otto Speck Kg, 8192 Geretsried CYLINDER PISTON ARRANGEMENT FOR A LIQUID PUMP
DE2710352A1 (en) * 1977-03-10 1978-09-14 Readymix Betonpumpen Gmbh Piston for reciprocating concrete pump - has flexible plastics or rubber disc between metal plates
AU4009678A (en) * 1977-09-29 1980-03-27 Trw Inc Pump piston sealing structure
DD152608A5 (en) * 1980-06-02 1981-12-02 Weatherford Dmc HIGH PRESSURE PISTON
US4601235A (en) * 1984-06-18 1986-07-22 Trw Inc. Reciprocating pump piston
DE102010040971A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Karl Schlecht Familienstiftung Mechanical or hydraulically-driven two-cylinder piston pump for conveying concrete, has annular elements axially limiting annular gap under formation of annular space that is filled with liquid, where liquid is pressurized by material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3279383A (en) * 1965-01-06 1966-10-18 Burnup And Sims Inc Hydraulic powered mobile concrete pump assembly
DE8536041U1 (en) * 1985-12-20 1986-02-13 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Piston for thick matter pump
WO2008127471A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Leman William W Methods and apparatus for a fluid or slurry pump piston
WO2009051493A2 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Tt Sense Mud As Piston pump
DE102007050279B3 (en) * 2007-10-18 2009-02-12 Schwing Gmbh Concrete pump with piston lubrication
CN101660521A (en) * 2009-08-31 2010-03-03 三一重工股份有限公司 Concrete pumping equipment and piston body thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104235006A (en) * 2014-09-17 2014-12-24 青岛开世密封工业有限公司 Semi-coated fabric concrete piston
CN105972202A (en) * 2016-07-04 2016-09-28 无锡欧洛普科技有限公司 Abrasion-resisting piston sealing ring for natural gas compression cylinder
US11959468B2 (en) * 2018-05-25 2024-04-16 Putzmeister Engineering Gmbh Apparatus for conveying thick matter
CN115182872A (en) * 2022-08-05 2022-10-14 德帕姆(杭州)泵业科技有限公司 Positive displacement piston pump
CN115182872B (en) * 2022-08-05 2024-01-26 德帕姆(杭州)泵业科技有限公司 Volumetric piston pump

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012211280A1 (en) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2761180B1 (en) Positive displacement pump
DE102009005318B3 (en) Process for conveying mushy masses and pumping device for conveying mushy masses
DE2933128C2 (en) Thick matter pump, especially for pumping concrete
EP0022851B1 (en) Twin-cylinder pump, in particular for pumping thick liquids
AT400973B (en) DEVICE FOR SEALING OSCILLATING MOVING PLUNGERS OR PISTON OF HIGH PRESSURE PUMPS OR ROTATING SHAFTS OF HIGH PRESSURE APPARATUS
EP1769176B1 (en) Seal arrangement
DE102007050279B3 (en) Concrete pump with piston lubrication
WO2014001020A1 (en) Piston pump for conveying material to be conveyed in the manner of thick material
DE2204162B2 (en) Gap seal for sealing reciprocating machine parts
DE102005032916B4 (en) Concrete pump with piston lubrication
EP2992211B1 (en) Container for accommodating high-viscosity materials
DE102010040971A1 (en) Mechanical or hydraulically-driven two-cylinder piston pump for conveying concrete, has annular elements axially limiting annular gap under formation of annular space that is filled with liquid, where liquid is pressurized by material
EP1611380A1 (en) Sealing arrangement
EP0425567B1 (en) Pipe shunt for a two-cylinder pump for viscous fluids
DE102005008938B4 (en) Pumping device and method for the continuous delivery pulpy masses
DE1921876A1 (en) Valve
EP1053401B1 (en) Tubular branching system for dual-cylinder thick-liquid pump
EP4012181B1 (en) Delivery device for thick substance
DE102008014340B4 (en) Barrel Follower pump
WO1998011346A1 (en) Pump for thick substances
WO2014206698A1 (en) Switchover device for a thick matter pump
WO2009003785A2 (en) Pipe junction for two-cylinder viscous matter pumps
DE202008015702U1 (en) High pressure pump with a fluid barrier system
DE102013206028A1 (en) Piston pump for conveying material containing high-solids
DE2851354A1 (en) Concrete pump with swivelling delivery tube - has wear ring floatingly pressurised on to ported plate at end of pump cylinder

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13727580

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13727580

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1