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Pumpvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung für die unter Druck erfolgende
Förderung von fließfähigem Gut, wie Rohbeton, körnigen Stoffen, wie Kies, und pulverförmigen
Stoffen, wie Zement, zu entfernten Stellen.
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In Fig. 13 ist der Zylinder-Kolbenteil einer bisherigen Betonpumpe
dargestellt. Dabei bewegt sich der Kolben e in Abstimmung auf die öffnungs- und
Schließbewegung eines zwischen einem Fülltrichter a und einem Zylinder b angeordneten
Ansaugventilsc sowie eines am Ende des Zylinders b vorgesehenen Austragventils d,
um den Beton durch den Zylinder zu treiben.
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Für das Ansaugen des Betongemisches aus dem Fülltrichter a in den
Zylinder b wird anstelle der unter Schwerkraft erfolgenden Zufuhr des Betongemisches
der beim Rückhub des Kolbens e erzeugte Unterdruck ausgenützt. Dieses Verfahren
zum Ansaugen des Betongemisches ist jedoch mit folgenden Mängeln behaftet: 1. Da
die Größe des durch den Kolben erzeugten Unterdrucks begrenzt ist, kann nicht eine
große Menge des Betongemisches auf einmal in den Zylinder eingesaugt werden. Dies
bedeutet, daß der nach diesem Verfahren arbeitende Kolben nur eine begrenzte Austragleistung
besitzt.
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2. Je nach dem Mischungsverhältnis des Betongemisches wird
möglicherweise
anfänglich nur Wasser in den Zylinder eingesaugt, mit dem Ergebnis, daß der (später)
in den Zylinder eintretende Zement mit ungenügendem Wassergehalt die gleichmäßige
Förderwirkung der Pumpe behindert.
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Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der
Mängel des Standes der Technik durch Schaffung einer verbesserten Pumpvorrichtung,
die bei jedem Hub eine große Betongemischmenge anzusaugen vermag, ohne von dem durch
den Kolben erzeugten Unterdruck abhängig zu sein, und die bei der Einführung des
Gemisches nicht das Wasser vom Betonmaterial trennt.
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Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich
zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Pumpvorrichtung mit Merkmalen nach der
Erfindung in ihrem Zustand vor dem Austrag- bzw. Förderhub, Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde
Darstellung, bei welcher ein Leitzylinder in das Betongemisch eingeführt worden
ist, Fig. 3 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung, bei welcher das im Leitzylinder befindliche
Gut durch den Kolben vorwärtsgetrieben worden ist, Fig. 4 eine schematische Darstellung
einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 eine detailliertere
Schnittansicht einer auf der Grundlage der Ausführungsform nach Fig. 4 ausgelegten,
tatsächlichen Pumpvorrichtung, Fig. 6 und 7 Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung
der Wirkungsweise der Pumpvorrichtung nach Fig. 5, Fig. 8 eine perspektivische Darstellung
des Hauptteils einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 eine schematische
Darstellung der Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 6, Fig.10 eine schematische
Darstellung der Wirkungsweise einer Pumpvorrichtung ohne Abweiser, Fig.11 eine schematische
Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig.12 eine schematische
Darstellung eines beispielhaften Hydraulikkreises für die Ausführungsform nach Fig
9 und Fig.13 eine schematische Schnittansicht einer bisherigen Pumpvorrichtung.
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Fig.13 ist eingangs bereits erläutert worden.
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Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
weist ein Fülltrichter 1 an der einen Seite seines Bodens ein Austrag- bzw. Förderrohr
11 auf, wobei ein Austragventil 12 zwischen dem Förderrohr 11 und dem Fülltrichter
1 angeordnet ist. An der gegenüberliegenden Seite des Fülltrichters 1 befindet sich
ein Füh-
rungs- oder Leitzylinder 2, während im Fülltrichter 1 ein
Rührwerk 13 vorgesehen ist.
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Der Leitzylinder 2 ist ein Hohlzylinder, der durch einen an einer
starren Wand 21 montierten Arbeitszylinder 22 in den Fülltrichter 1 vorgeschoben
und aus ihm herausgezogen werden kann.
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Am Ende seines Vorwärtshubs kommt das offene Vorderende des Leitzylinders
2 mit dem Förderrohr 11 in Berührung.
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Ein im Leitzylinder 2 geführter Kolben 3 ist durch einen Kolben-Antriebszylinder
4 betätigbar, der seinerseits durch Drucköl oder -wasser aktivierbar ist.
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Diese Pumpvorrichtung arbeitet wie folgt: (a) Vorbereitungsstufe (Fig.
1) Der Leitzylinder 2 wird aus dem Fülltrichter 1 herausbewegt, und die (vordere)
Stirnseite des Kolbens 3 wird an der Grenzfläche zwischen dem Leitzylinder 2 und
dem Fülltrichter 1 angeordnet. Das Austragventil 12 wird geschlossen, und der Fülltrichter
1 wird mit Betongemisch c gefüllt.
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(b) Vorschub des Leitzylinders und Rückhub des Kolbens (Fig. 2) Der
Arbeitszylinder 22 wird ausgefahren, um den Leitzylinder 2 in den Fülltrichter 1,
d.h. in das Betongemisch vorzuschieben.
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Gleichzeitig bewegt sich auch der Kolben-Antriebszylinder 4 vorwärts,
wobei jedoch durch Druckmittelzufuhr (zum Antriebszylinder) der Kolben 3 über die
Bewegungs-
strecke des Antriebszylinders 4 in diesen eingefahren
wird.
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Das offene Vorderende des Leitzylinders 2 nimmt bei seiner Vorwärtsbewegung
Betongemisch auf.
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(c) Vorschub des Kolbens (Fig. 3) Wenn das Vorderende des Leitzylinders
2 das Austragventil 12 erreicht, wird die Vorschubbewegung unter öffnung des Austragventils
12 beendet. Hierauf wird der Kolben 3 vorgeschoben, wobei das im Leitzylinder 2
enthaltene Betongemisch c in das Förderrohr 11 ausgetrieben wird.
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(d) Rückhub von Leitzylinder und Kolben Das Austragventil 12 wird
geschlossen, worauf der Leitzylinder 2 zusammen mit dem Kolben 3 in die Ausgangsstellung
zurückgeführt wird.
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Die bisher über dem Leitzylinder 2 befindliche Masse des Betongemisches
c fällt dann in den vorher vom Leitzylinder 2 eingenommenen Raum herab. Anschließend
wiederholen sich die beschriebenen Arbeitsgänge.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 sind Leitzylinder 2 und
Antriebszylinder 4 einstückig ausgebildet. Bei der abgewandelten Ausführungsform
nach Fig. 4 und 5 sind dagegen Leitzylinder und Antriebszylinder als getrennte Einheiten
ausgebildet.
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Hierbei kann der Kolben-Antriebszylinder 4 an einer starren Wand 41
montiert sein, so daß auf den Kolben 3 eine große Kraft übertragbar ist. Bedingung
ist hierbei lediglich, daß der Kolben 3 im Leitzylinder 2 verschiebbar ist.
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Fig. 5 veranschaulicht eine tatsächlich auf der Grundlage der Ausführungsform
nach Fig. 4 gebaute Pumpvorrichtung, deren Arbeitsweise die Fig. 6 und 7 verdeutlichen.
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Bei der weiteren Ausführungsform.nach Fig. 8 ist um den Umfang des
Austragventils 12 herum ein in den Fülltrichter 1 hineinragendes Leitstück bzw.
ein Abweiser 5 angeformt.
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Der Innendurchmesser des freien Endes 51 des Abweisers 5 ist größer
als der Außendurchmesser des noch zu beschreibenden Leitzylinders 2. Der Innendurchmesser
des Basisendes 52 des Abweisers 5 an der Seite des Austragventils .12 entspricht
dem Außendurchmesser des Leitzylinders 2, so daß das freie Ende 51 und das Basisende
52 durch eine Schrägfläche 53 miteinander verbunden sind.
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Das Leitstück bzw. der Abweiser 5 braucht nicht den gesamten Umfang
der öffnung des Austragventils 12 zu umfassen, vielmehr kann es bzw. er in Form
eines Mützen-Schirms ausgebildet sein und nur vom oberen Teil der Austragventilöffnung
abstehen, während der Boden des Fülltrichters 1 mit einer Krümmung entsprechend
der Mantelfläche des Leitzylinders 2 ausgebildet ist.
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Anstatt einen in den Fülltrichter 1 hineinragenden Abweiser 5 vorzusehen,
ist es auch möglich, eine konische oder glockenförmige Fläche am Verbindungsteil
zwischen dem Förderrohr 11 und dem Fülltrichter 1 vorzusehen, wobei das Austragventil
12 außerhalb der konischen o.dgl.
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Verbindungsfläche angeordnet und mit dem Förderrohr 11 verbunden ist.
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Im folgenden ist die Arbeitsweise dieser Ausführungsform erläutert.
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Bei seiner Vorschubbewegung durchläuft der Leitzylinder 2 den von
der inneren Schrägfläche 53 des Abweisers 5 umschlossenen Raum. Falls sich dabei
Steinchen o.dgl. zwischen dieser Schrägfläche 53 und dem Vorderende des Leitzylinders
2 verfangen, werden solche Steinchen auf die in Fig. 9 gezeigte Weise längs der
Schrägfläche.53 verschoben und in den Leitzylinder 2 eingeführt. Auf diese Weise
wird eine ruckfreie Vorschubbewegung des Leitzylinders 2 gewährleistet.
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Bei einer in Fig. 10 gezeigten Pumpvorrichtung ohne solche Schrägfläche
53 können dagegen etwaige, sich zwischen dem Vorderende des Leitzylinders 2 und
dem Förderrohr 11 verfangende Steinchen die vollständige (Schließ-)-Berührung zwischen
dem Leitzylinder 2 und dem Förderrohr 11 verhindern, so daß bei der Vorschubbewegung
des Kolbens 3 Wasser und feinkörniges Betonmaterial über den Spalt a aus dem Leitzylinder
in den Fülltrichter 1 austreten können. Wenn der fließfähige oder flüssige Materialanteil
in den Fülltrichter 1 austritt, bleibt im Leitzylinder grobkörniges Gut einer vergleichsweise
großen Teilchengröße und mit ungenügendem Wassergehalt zurück, das schwierig in
das Förderrohr zu überführen ist. Beim Auspressen in das Förderrohr kann dieses
Gut zudem das Förderrohr verstopfen.
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Die weitere Ausführungsform gemäß Fig. 11 kennzeichnet sich dadurch,
daß eine Endscheibe 31 mit einem größeren Außendurchmesser als dem des Leitzylinders
2 am hinteren Ende des Kolbens 3 angebracht ist.
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Bei der Rückziehbewegung des Leitzylinders 2 wird auch
der
Kolben 3 durch die Endscheibe 31 in Rückwärtsrichtung mitgenommen, wenn der Antriebszylinder
4 mit der Auslaßseite verbunden ist.
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Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine solche Endscheibe beschränkt,
vielmehr können stattdessen beliebige Anlage- oder Anschlagelemente verwendet werden,
die eine Mitnahmeverbindung zwischen dem Leitzylinder 2 und dem Kolben 3 herzustellen
vermögen.
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Fig. 12 veranschaulicht lediglich als Beispiel einen Hydraulikkreis
für die Pumpvorrichtung. Dieser Hydraulikkreis stellt jedoch an sich keinen Teil
der Erfindung dar.
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Für den Betrieb der Pumpvorrichtung kann ersichtlicherweise auch ein
anderes Druckmittel als bl, beispielsweise Druckluft oder Wasser, oder aber ein
Elektromotor verwendet werden.
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Gemäß Fig. 12 ist ein Dreiwegeventil 2A zwischen einer Hydraulikpumpe
P und dem Arbeitszylinder 22 angeordnet.
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Ein weiteres Dreiwegeventil 4A ist zwischen der Hydraulikpumpe P und
dem Kolben-Antriebszylinder 4 vorgesehen. Zwischen die beiden Dreiwegeventile 2A
und 4A ist ein Umschaltventil 5 eingeschaltet. Zwischen einem Zylinder 13 zur Betätigung
des Austragventils 12 und der Hydraulikpumpe P liegt ein weiteres Dreiwegeventil
12A.
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Im folgenden ist die Arbeitsweise dieser Anordnung beim Zurückziehen
des Leitzylinders und des Kolbens erläutert.
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Das Austragventil 12 wird durch Betätigung des Dreiwegeventils 12A
geschlossen, und der Leitzylinder 2 wird
durch Betätigung des Dreiwegeventils
2A und des Umschaltventils 5 in die außerhalb des Fülltrichters 1 liegende Ausgangsstellung
zurückgeführt.
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Die einen größeren Durchmesser als der Leitzylinder 2 besitzende Kolben-Endscheibe
31 kommt dabei mit dem hinteren Ende des Leitzylinders 2 in Berührung. Sodann wird
das Dreiwegeventil 4A für den Antriebszylinder 4 umgeschaltet, so daß die Endscheibe
31 bei der Rückwärtsbewegung des Leitzylinders 2 von diesem mitgenommen wird.
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Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile: 1. Da ein unter Druck
zu förderndes Gut, wie Betongemisch, nicht durch Unterdruck, sondern durch Vorschieben
des Leitzylinders in das im Fülltrichter befindliche Gut in den Leitzylinder eingeführt
wird, kann jedesmal eine große Gutmenge überführt werden.
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2. Da das Gut, wie Betongemisch, ohne jede Störung vom Leitzylinder
aufgenommen wird, wird eine Trennung von Wasser und grobkörnigen Gutanteilen vermieden,
so daß das durch die Pumpvorrichtung geförderte Gut (in seiner Zusammensetzung)
gleichmäßig bleibt und ein Verstopfen des Förderrohrs somit verhindert wird.
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3. Neben der Förderung von Betongemischen kann die erfindungsgemäße
Pumpvorrichtung auch für die Förderung oder Abfuhr von Sand- und Kiesgemisch bei
Schlammwasser-Abschirmarbeiten oder für die Pulverförderung eingesetzt werden. Auf
diesen Einsatzgebieten gewährleistet die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung eine große
Förderleistung, wobei keine
Trennung zwischen Sand oder fließfähigem
oder flüssigem Material und dem Kies auftritt, so daß ein Verstopfen des F.örderrohrs
verhindert wird.
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4. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 und 9 ist im Inneren des
Fülltrichters ein Leitstück bzw. Abweiser 5 mit einer inneren Schrägfläche 53 vorgesehen.
Infolgedessen können vor dem Leitzylinder 2 befindliche1 vergleichsweise große Kiesstücke
ohne weiteres in den Leitzylinder 2 eingeführt werden.
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5. Auf diese Weise werden Störungen dahingehend vermieden, daß zwischen
dem Vorderende des Leitzylinders und der Fülltrichterwand oder dem Förderrohr verklemmte
Steine o.dgl. einen Spalt hervorrufen, über den Mörtel oder Sand herausdringen kann.
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6. Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 kann nach dem Gutaustrag durch
öffnen der Auslaßseite des Kolben-Antriebszylinders der über seine Endscheibe mit
dem Leitzylinder in Berührung stehende Kolben vom zurücklaufenden Leitzylinder mitgenommen
und zurückgeführt werden.
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Der Hydraulikkreis braucht daher nicht so ausgelegt zu sein, daß die
Rückführbewegung von Leitzylinder und Kolben miteinander synchronisiert sind. Hierdurch
wird der Aufbau des Hydraulikkreises vereinfacht.
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