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Mehrzylinderkolbenpumpe zum Fördern von Beton od. dgl. Die Hauptpatentanmeldung
betrifft eine Mehrzylinderkolbenpumpe zum stetigen Fördern von Beton od. dgl., die
in einer das Fördergut aufnehmenden, zwischen den Zylindermündungen und einer Förderleitung
liegenden Füllkammer einen im wesentlichen axial durchströmten Ventilkörper mit
S-förmigem Förderkanal enthält, der um seine koaxial an die Förderleitung angeschlossene
Austrittsöffnung drehbar ist und dessen auf einem Kreisbogen geführte Eintrittsöffnung
von den in der senkrecht zur Drehachse ausgerichteten Füllkammerwand angeordneten
Zylindermündungen jeweils die des fördernden Zylinders überdeckt und die des zu
füllenden Zylinders zur Füllkammer hin öffnet, wobei die der Mantelfläche des Ventilkörpers
benachbarten Flächenteile der Füllkammer im Schwenkbereich des Ventilkörpers im
wesentlichen als zur Drehachse des Ventils konzentrische Zylinderfläche ausgebildet
sind, die den ebenfalls zylindrisch ausgebildeten unteren Mantel$ächenteil des Ventilkörpers
eng umgibt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung und Verbesserung
der vorgenannten Pumpe in bezug auf die Ventilbetätigung und die Glättung dies Fördergutflusses.
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Diese Weiterbildung wird darin gesehen, daß die Zylinderanschlüsse
unterhalb der Ventilschwenkachse in gleichen Abständen an gegenüberliegenden Seiten
einer Vertikalebene angeordnet sind, in der sich auch die Ventilschwenkachse und
der Förderleitungsanschluß befinden. Liegt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
die Ventilschwenkachse oberhalb des Förderleitungsanschlusses, ist der Ventilkanal
entsprechend einer vollständigen überdeckung des Förderleitungsanschlusses in allen
Ventilstellungen in Förderrichtung stetig erweitert.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte
Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch den Mittelteil einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Zweizylinderpumppe, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie 2-2 der F
i g.1, F i g. 3 eine zerlegte perspektivische Ansicht des Bodenteiles der Ventilkammer
und des Ventilkörpers, F i g. 4 einen der F i g. 1 ähnlichen Längsschnitt einer
anderen Ausführungsform einer Zweizylinderpumpe, F i g. 5 und 6 schematische Schnittansichten
durch die Ventilanordnung in den zwei möglichen Betriebsstellungen, F i g. 7 einen
Querschnitt durch die Ventilkammer gemäß der Schnittlinie 7-7 der F i g. 4, F i
g. 8 einen Querschnitt durch die Ventilkammer von der Rückseite her gesehen, F i
g. 9 einen Längsschnitt durch die Ventilkammer einer Vierzylinderpumpe mit einem
noch anders ausgebildeten Ventil gemäß der Schnittlinie 9-9 der F i g. 11, F i g.
10 eine perspektivische Ansicht des Ventils der F i g. 9 von der Rückseite her gesehen
und F i g. 11 einen Querschnitt durch die Ventilkammer gemäß der Schnittlinie 11-11
der F i g. 9 von der Rückseite her gesehen.
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Das Ventil 105 der in F i g.1 dargestellten Zweizylinderpumpe unterscheidet
sich in seiner Form von den Ventilen der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen
Ventile. Auch bei dieser Pumpe sind die zwei Zylinder 106 und 107
nebeneinander so angeordnet, daß ihre Achsen in einer gemeinsamen Horizontalebene
liegen. Demgemäß liegen die Zylinderöffnungen 106' und 107', die sich
in einer Verschleißplatte 109 an der vertikalen Hinterwand der Füllkammer befinden,
etwas unterhalb aber radial
gleich weit entfernt von der Achse,
um die sich der Ventilkörper dreht. Diese Achse ist auch die Achse des halbzylindrischen
Bodenteiles 110 der Füll- und Ventilkammer.
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Das Auslaßrohr 111 der Pumpe gemäß F i g. 1 ist in einem Lager
112 um die Achse des halbzylindrischen Bodenteiles 110 der Ventilkammer drehbar
gelagert. Diese Lager befinden sich an einander gegenüberliegenden Längsträgern
113, die das Grundgestell der Pumpe bilden.
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Das Vorderende des Auslaßrohres 111 ist mit einer Förderleitung
113 kuppelbar. Das zylindrische Hinterende 115 des Auslaßrohres ist etwas vergrößert
und ruht drehbar in einer Öffnung der vorderen Stirnwand 116 der Ventilkammer. Eine
Dichtung 117, die von dem Lager 112 gehalten wird, verhindert, daß am zylindrischen
Hinterende des Auslaßrohres 111 durch Leckage Flüssigkeit aus dem zu fördernden
Material der Ventilkammer entweichen kann.
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Obwohl das Auslaßrohr 111 ein Teil des Ventils 105 sein
kann, ist hier eine mehrteilige Ausführungsform dargestellt, deren Einzelteile etwas
kürzer sind als der lichte Abstand zwischen der Innenseite der Verschleißplatte
109 und der Stirnwand 116 der Ventilkammer. Das Ventil ist am zylindrischen
Hinterende des Auslaßrohres mit Schrauben 119 befestigt, so daß bei der Montage
die Einzelteile über die obere Öffnung der Ventilkammer ein- und ausbaubar sind.
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Der hintere Teil 120 des Ventilkanals ist im Ventilkörper 105 ausgebildet,
während den vorderen Teil 121 das Auslaßrohr 111 bildet. Der Teil 121 ist geringfügig
entgegengesetzt zur Krümmung des hinteren Teiles 120 gekrümmt.
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Genau wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 der Hauptpatentanmeldung
ließe sich auch hier das Vorderende des Ventils 105 zylindrisch ausbilden, und es
könnte auch an der Unterseite eine Zylinderfläche von erheblichen Abmessungen gegenüber
dem halbzylindrischen Ventilkammerboden vorgesehen werden. Wie die Zeichnung zeigt,
wurde hier jedoch das Ventil 105 möglichst leicht ausgebildet, um es von
der hier nicht dargestellten Antriebsvorrichtung leichter bewegen zu- können. Der
Antrieb, der das Ventil zwischen seinen beiden Arbeitsstellungen hin-und herbewegt,
greift -an einem Hebel 123 an, der mit dem Auslaßrohr 111 verbunden ist.
Zu diesem Zweck ist die Oberseite des Ventils so ausgebildet, daß es einem Abschnitt
einer Seilrolle ähnlich wird, d. h., die Oberseite erscheint, von der Seite gesehen,
konkav und bei einer Betrachtung vom Hinterende 124 aus mehr oder weniger gegabelt.
Das Hinterende des Ventils ist daher wesentlich kleiner als das Vorderende an der
Übergangsstelle zum Hinterende des Auslaßrohres 111. Wie Fig. 2 und 3 zeigen, ist
die Unterseite des Ventils am Hinterende mit einer zylindrischen Oberfläche 125
versehen, die sich axial etwa über den halben Weg zum Vorderende erstreckt und auch
einen erheblichen Winkelbereich umfaßt. Der Boden und die Seitenflächen des Ventils
sind am Vorderteil mit einer konvergierenden Kegelstumpffläche 126 versehen. Alle
Flächen 125 und 126 verlaufen konzentrisch zur Achse des halbzylindrischen Bodenteiles
110 der Ventilkammer. Am vorderen Außenende erstreckt sich die Kegelstumpffläche
des Ventils über den gesamten Umfang.
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Da die Flächen 125 und 126 an der Unterseite des Ventils
einen bestimmten Abstand zur Innenfläche des zylindrischen Ventilkammerbodens haben,
ist am letzteren eine Auskleidung 128 angeordnet, die den ganzen Raum unter dem
Ventil bis auf ein sehr kleines Spiel ausfüllt. Die Auskleidung besteht aus einem
dünnen zylindrischen Hinterabschnitt 129, über den die zylindrische Hinterfläche
des Ventilkörpers gleitet, und einem vorderen konvergierenden Kegelstumpfabschnitt
130, über den der in ähnlicher Weise ausgestaltete vordere Abschnitt des Ventilkörpers
mit geringem Spiel hinwegstreicht.
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Wie F i g. 2 zeigt, erstreckt sich der gegabelte hintere Abschnitt
des Ventils mit seiner Zylinderfläche über einen Winkel von etwas mehr als 90°,
während die zugehörige Paßfläche der Auskleidung sich über einen Winkel von etwa
180° erstreckt.
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In der in F i g. 2 dargestellten Lage des Ventils überdeckt der sektorförmige
Hinterabschnitt des Ventils die Zylinderöffnung 106', um die aus dem Zylinder ausgedrückte
Masse beim Förderhub des Kolbens in das Auslaßrohr zu befördern. In dieser Stellung
öffnet das Ventil die andere Zylinderöffnung 107' zum Inneren der Ventil- oder Füllkammer,
so daß das in dieser Kammer enthaltene Fördergut beim Rückhub des Kolbens in den
Zylinder 107 eingesaugt werden kann. Die in dieser Stellung obenliegende Seitenfläche
des Ventils fällt etwas nach unten zur Zylinderöffnung 107' hin ab, um Beton od.
dgl. in die Kammer zu leiten, während die andere Seitenfläche des Ventils nahezu
vertikal verläuft und die Öffnung 107' frei hält. Die gabelförmig auseinanderlaufenden
Seitenflächen bilden an den Übergangsstellen zur gekrümmten Unterseite des Ventils
scharfe Kanten, so daß die vornliegende Xante wie ein Schaber das zu fördernde Material
von der Oberfläche der Auskleidung fortschiebt, wenn das Ventil von der einen Arbeitsstellung
in die andere umschaltet.
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Die Auskleidung bildet die tatsächlichen Boden-und Seitenflächen der
Ventilkammer, über die sich das Ventil bei Betrieb der Pumpe bewegt. Das Ventil
arbeitet so mit der Ventilkammer zusammen, daß keine Taschen entstehen können, in
denen Beton od. dgl. zurückgehalten wird, der die Ventilbewegung behindert. Alle
Flächen des Ventils und der Füll-oder Ventilkammer sind so abgeschrägt, daß der
Beton od. dgl. den jeweils vom sektorförmigen Hinterende des Ventils freigegebenen
Zylinderöffnungen zugeleitet wird.
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F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Zweizylind'erpumpe,
die sich von der letztbeschriebenen Pumpe im wesentlichen dadurch unterscheidet,
daß das Ventil 132 in der Füll- oder Ventilkammer 133 um eine Achse schwenkbar
ist, die etwas oberhalb der kreisförmigen Auslaßöffnung 134 der Vorderwand 135 der
Kammer liegt. Zu diesem Zweck trägt das Ventil am Hinterende eine Achse 136, die
in den senkrechten Vorder- und Hinterwänden der Füllkammer gelagert ist. Die Achse
liegt dann etwas oberhalb der stationären Förderleitung 137, deren Hinterende mit
der Auslaßöffnung 134 in Verbindung steht. Die Achse ist durch eine abgedichtete
Bohrung der Kammervorderwand hindurchgeführt. Der am Vorderende der Achse angebrachte
Betätigungshebel 138 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, der das
Ventil zwischen den zwei Arbeitsstellungen hin- und herverschwenkt.
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Der Ventilkörper 132 hat am Hinterende eine relativ kleine sektorförmige
Stirnfläche 139, durch die
die Öffnung 140 eines Ventilkanals 141
austritt. An der Unterseite des Ventils befindet sich eine Zylinderfläche 142, die
konzentrisch zur Schwenkachse des Ventils verläuft und sich im wesentlichen über
die gesamte axiale Länge des Ventils erstreckt. Wie zuvor ruht auch hier das Ventil
so im Bodenteil der Füllkammer, daß seine zylindrische Unterseite eng an der gekrümmten
Innenseite der Kammer anliegt, die in entsprechender Weise zylindrisch ausgebildet
ist.
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Der Ventilkörper erweitert sich stetig nach vorn und ist dort im wesentlichen
halbzylindrisch ausgebildet, wie F i g. 7 und 8 zeigen. Der Ventilkanal 141 erweitert
sich ebenfalls nach und nach von der mehr oder weniger kreisförmigen öffnung
140 zu einem bohnenförmigen Austrittsschlitz 144 am Vorderende des Ventils.
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Die öffnungen 106' und 107' der Zylinder 106 und 107 münden vorn in
die Füll- oder Ventilkammer an Stellen ein, die unterhalb der Ventilschwenkachse
im gleichen radialen Abstand liegen. Gleiche Abstände sind auch gegenüber einer
Vertikalebene vorhanden, in der die Schwenkachse des Ventils liegt. Die Auslaßöffnung
134 ist in dieser Ebene angeordnet und von der Ventilachse genau so weit entfernt
wie die Zylinderöffnungen. Auf Grund dieser Beziehung zwischen den Zylinderöffnungen
und der Auslaßäffnung liegen die abgerundeten Enden der bohnenförmigen Öffnung
144 des Ventilkanals quasi koaxial zu den Zylinderöffnungen, wenn sich das
Ventil in einer Zwischenstellung gemäß F i g. 7 und 8, d. h. mitten zwischen den
beiden Arbeitsstellungen, befindet. Die beiden Endteile der bohnenförmigen -Öffnung
144 des Ventilkanals werden abwechselnd mit der Auslaßöffnung 134 in Register gebracht,
wenn das Ventil zwischen einer ersten Arbeitsstellung, in der die Öffnung 140 des
Ventilkanals von der einen Zylinderöffnung 106' (F i g. 5) steht, und der zweiten
Arbeitsstellung, in der die Öffnung 140 vor der anderen Zylinderöffnung 107' (F
i g. 6) steht, hin- und herbewegt wird. Der Ventilkanal 141 steht also ständig mit
der Auslaßöffnung 134 in Verbindung, während die Öffnung 144 des Ventilkanals selektiv
mit den Zylinderöffnungen 106' und 107' verbindbar ist.
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F i g. 5 zeigt das Ventil mehr oder weniger schematisch in einer ersten
Arbeitsstellung, in der der Ventilkanal das aus dem Zylinder 106 ausgedrückte Material
zur Förderleitung 137 leitet, während die Zylinderöffnung 107' zum Inneren der Ventilkammer
geöffnet ist, um den Zylinder füllen zu können. F i g. 6 zeigt in ähnlicher Weise
das Ventil in der zweiten Arbeitsstellung, in der der Zylinder 106 gefüllt
werden kann, während der Zylinder 107 über den Ventilkanal zur Förderleitung geleert
wird.
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Falls erwünscht, kann der Ventilkanal 141 mit mittig angeordneten
oberen und unteren Längsrippen 148 versehen werden, die sich axial durch das Ventil
erstrecken, um das dort strömende Material in beiden Ventilstellungen zur Auslaßöffnung
zu leiten. Diese Rippen haben am Vorderende des Ventils eine maximale Höhe, die
jedoch nach und nach zum hinteren Ende des Ventilkanals abnimmt, um den in den Ventilkanal
eintretenden MateTialstrom nicht zu behindern.
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Wenn auch das Ventil 132 mit einem Kanal dargestellt ist, der an seinem
Vorderende weit genug ist, um in beiden Arbeitsstellungen mit der Abgabe-,öffnung
134 in Verbindung zu treten, könnte die Auslaßöffnung 134 auch erweitert sein, um
mit einem gerade durchgehenden Ventilkanal von mehr oder weniger gleichförmigem
Durchmesser eine kontinuierliche Verbindung zu schaffen. Ebenfalls könnte ein geradlinig
durchgehender Ventilkanal von gleichförmigem Durchmesser mit zwei getrennten Auslaßöffnungen
in der Vorderwand der Ventilkammer zusammenwirken, wobei in diesem Fall die Auslaßöffnungen
mit der Förderleitung über einen Hosenrohrteil von kurzer Länge in Verbindung stehen.
In jedem Fall muß aber das Ventil vorn groß genug sein, um in allen Stellungen des
Ventils den oder die breiteren Auslaßöffnungen zu überdecken und vom Innern der
Füllkammer abzutrennen.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 9 bis 11 ist für
eine Vierzylinderpumpe mit den Zylinderöffnungen 151, 152, 153 und 154 ein einziges
Ventil 150 vorgesehen. F i g. 9 zeigt nur zwei dieser vier Zylinder. Die Zylinderöffnungen
befinden sich in der vertikalen Hinterwand 156 der Füll- oder Ventilkammer 155.
Die Zylinder sind um einen gemeinsamen Mittelpunkt herum verteilt und haben gleiche
Abstände voneinander, wobei je zwei Öffnungen einander gegenüber in gleicher Horizontalebene
oberhalb und unterhalb des Mittelpunktes liegen. Diese Gruppierung der Zylinderanschlüsse
ist in F i g. 11 erkennbar.
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Das Ventil 150 ist dem Ventil gemäß F i g. 1 ähnlich und besteht
aus einem Hinterabschnitt 157, der sich innerhalb der Füll- oder Ventilkammer befindet,
und einem Rohr 158, das mit dem Ventil verschraubt ist und sich zusammen
mit ihm dreht. Das Rohr 158 ist in einem Lager gemäß F i g. 1 drehbar so gelagert,
daß seine Bohrung 159 mit einer Achse zusammenfällt, die durch den Mittelpunkt geht,
um den herum die Zylinderöffnungen angeordnet sind. Das zylindrische Hinterende
des Rohres 158 ruht in einer abgedichteten Öffnung der Füllkammervorderwand 160
und liegt an dem vorderen konvergierenden kegelstumpfförmigen Vorderabschnitt 161
des inneren Ventilteiles 157 an, wo es mit Schrauben od. dgl. befestigt sein kann.
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Der hintere Endteil des inneren Ventilabschnitts 157 hat eine im wesentlichen
rechteckförmige Gestalt (F i g. 10) mit im wesentlichen flachen Seiten 162 und abgerundeten
Enden 163, die konzentrisch zur Achse des Rohres 158 verlaufende Zylinderflächen
bilden. Diese Zylinderflächen des Ventils liegen wiederum eng an dem halbzylindrischen
Bodenteil der Füllkammer an, während der kegelstumpfförmige Abschnitt 161 des Ventils
mit seiner Unterseite an einer entsprechenden Fläche der Auskleidung 165 anliegt,
die in dem vorderen Bodenteil der Füllkammer vorgesehen ist.
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Das im wesentlichen rechteckig ausgebildete Hinterende des Ventils
überdeckt in den einzelnen Arbeitsstellungen des Ventils verschiedene Paare von
diametral gegenüberliegend angeordneten Zylinderöffnungen. Die Mündung 167 des Ventilkanals
159' ist in Richtung der Längsabmessung des Rechteckes erweitert, um mit zwei Zylinderöffnungen
eines Paares zusammenzuarbeiten und diese mit dem Ventilkanal 158 zu verbinden.
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Wie F i g. 11 zeigt, überdeckt das Ventil 150 in einer ersten Arbeitsstellung
die Zylinderöffnungen 152 und 154, während die beiden anderen Zylinderöffnungen
zum Füllen frei bleiben. Obwohl es keinen Teil dieser Erfindung bildet, sei noch
erwähnt, daß
nur in einem der zwei Zylinder, deren Öffnungen vom
Hinterende des Ventils überdeckt werden, der Kolben sich in Förderrichtung bewegt,
während der andere Kolben unbewegt bleibt.
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Der nicht dargestellte Ventilantrieb schwenkt das Ventil zwischen
den zwei Arbeitsstellungen hin und her. Wenn das Ventil der F i g. 11 um 90° entgegen
der Uhrzeigerrichtung verschwenkt wird, werden die Öffnungen 152 und 154 zum Inneren
der Füllkammer freigegeben und die Öffnungen 151 und 152 überdeckt, um die letztere
mit dem Ventilkanal zu verbinden.
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Falls erwünscht, können die nach hinten und außen trompetenartig erweiterten
Kanäle in dem inneren Ventilabschnitt 157 mit einem Strömungsteiler 168 versehen
werden, welcher die Mündung in zwei getrennte Eingänge an gegenüberliegenden Seiten
der Ventilachse unterteilt.