BEISSNER, Volker (Hohwiese 27, Recklinghausen, 45659, DE)
ERNER, Reinhold (Andreas Schüller Str.11, Boppard, 56154, DE)
BEISSNER, Volker (Hohwiese 27, Recklinghausen, 45659, DE)
| Patentansprüche
1. Zweizylinder-Dickstoffpumpe, insbesondere zur Förderung von Beton, mit einem ersten (A) und einem zweiten (B) Förderzylinder, die in einen Vorfüll- behälter (3) münden und zwei vorzugsweise S-förmig gekrümmten, schwenkbaren Rohrweichen (8a, 8b), die im Vorfüllbehälter (3) angeordnet sind und die jeweils einen Förderzylinder (A, B) mit jeweils einer Förderleitung taktweise verbinden, wobei die beiden Rohrweichen (8a, 8b) jeweils ein zylinder- seitiges und ein förderleitungsseitiges Ende aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Rohrweichen (8a, 8b) an ihrem förderleitungsseitigen Ende eine nierenförmige Stirnfläche (14) aufweist, mit einer darin integrierten Sperrfläche (15) und einem annähernd kreisförmigen Austrittsquerschnitt (16).
2. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweichen (8a, 8b) fächerförmig ausgebildet sind, und an ihren förderleitungsseitigen Enden nierenförmig und an ihren zylinderseitigen Enden annähernd kreisförmig ausgebildet sind.
3. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei stangenartige, sich durch den Vorfüllbehälter (3) erstreckende, und vorzugsweise an diesem gelagerte, Wellen (9a, 9b) umfasst sind, an denen je eine Rohrweiche (8a, 8b) starr angeordnet ist.
4. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweichen (8a, 8b) jeweils wenigstens zwei Lenkhebel (20) zur Befestigung an den Wellen (9a, 9b) aufweisen.
5. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lenkhebel (20) einer Rohrweiche (8a, 8b) unterschiedliche Längen aufweisen, wobei ein kürzerer Lenkhebel am förderleitungsseitigen und ein längere Lenkhebel am zylinderseitigen Ende einer Rohrweiche angeordnet sind.
6. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Längen der Lenkhebel (20) so aufeinander abgestimmt sind, dass hinsichtlich einer am zylinderseitigen und am förderleitungsseitigen Ende einer Rohrweiche gegebenen Reibwirkung annähernd gleiche Drehmomente bezogen auf die Schwenkachse der Rohrweiche erzielt werden.
7. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung zwischen den Lenkhebeln und den Wellen ein Formschluss, insbesondere eine Keilverbindung, in Kombination mit einer Schraubverbindung ist.
8. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (9a, 9b) raumparallel angeordnet sind und jeweils an einer vorderen Stirnwand (4) und hinteren Stirnwand (5) des Vorfüllbehälters (3) gelagert sind.
9. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfüllbehälter (3) an der hinteren Stirnwand (5) zwei annähernd kreisförmige Saugöffnungen (6a, 6b) aufweist, in die die Förderzylinder (A, B) münden und an der vorderen Stirnwand (4) zwei annähernd kreisförmige Drucköffnungen (7a, 7b) aufweist, an denen die beiden abgehenden Förderlei- tungen ansetzen.
10. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugöffnungen (6a, 6b) und die Drucköffnungen (7a, 7b) zueinander, bezogen auf eine Flächennormale der vorderen (4) oder der hinteren (5) Stirnwand, nicht-fluchtend angeordnet sind.
1 1. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei hydraulisch betätigbare Stellzylinder (I I a, I Ib) umfasst sind, die jeweils mittels eines Pleueltriebs eine Welle (9a, 9b) antreiben.
12. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweichen (8a, 8b) an den Stirnflächen ihrer förderleitungsseitigen Enden nierenförmige Schneidringe (17) aufweisen.
13. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweichen (8a, 8b) an den Stirnflächen ihrer zylinderseitigen Enden annähern kreisringförmige Schneidringe aufweisen. |
Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit zwei Rohrweichen
Die Erfindung betrifft eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Um Dickstoffe, beispielsweise Beton, über Höhen- und Längendifferenzen hinweg fördern zu können, werden sog. Rohrleitungssysteme eingesetzt, die beispielsweise an einem Mastausleger befestigt sind. Solche Mastausleger sind stationär aufgebaut oder aber für den mobilen Einsatz auf Lastfahrzeugen, Schienenfahrzeugen und auch Schiffen montiert. Um den Dickstoff durch das Rohrleitungssystem fördern zu können sind entsprechende Pumpeneinrichtungen, sog. Dickstoff-Förderpumpen, erforderlich. Solche Pumpeneinrichtungen sind an und für sich aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Gemäß einer gängigen Bauart umfasst eine solche Dickstoff-Förderpumpe zumindest einen Förderzylinder, der im Saughub den Dickstoff bspw. aus einem Vorratsbehälter ansaugt und im entgegengesetzten Förderhub den aufgenommenen Dickstoff in das Rohrleitungssystem quasi hineindrückt. Hierzu muss der Förderzylinder abwechselnd mit dem Vorratsbehälter und dem Förderleitungssystem verbunden werden, wofür entsprechende Weichen eingesetzt werden. Bekannte Weichensysteme sind Flachschieber, Tellerventile und Rohrweichen (auch als Schwenkrohre bezeichnet) in unterschiedlichen Ausbildungen.
Um einen annähernd kontinuierlichen Förderbetrieb aufrechtzuerhalten, weisen die Dickstoffpumpen der zuvor beschriebenen Art in der Regel zwei Förderzylinder auf, die im Gegentakt den Dickstoff ansaugen und in das Förderleitungssystem ausstoßen. Solche Zweizylinder-Dickstoffpumpen werden heute fast ausschließlich mit Rohrweichensystemen betrieben.
Eine solche Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit Rohrweichen zeigt bspw. die gattungsbildende Patentschrift DE 29 09 964 C2. Die darin beschriebene Dickstoffpumpe weist einen Füllbehälter auf, an dem zwei Förderzylinder ansetzen und im Gegentakt Dickstoff aus diesem ansaugen. Im Förderhub werden die beiden Förderzylinder jeweils mittels einer Rohrweiche mit dem Förderleitungssystem verbunden, wobei die beiden Rohrweichen innerhalb des Füllbehälters angeordnet und mit ihren förderleitungsseitigen Enden an der Behälterwand schwenkbar befestigt sind.
Solche Zweizylinder-Dickstoffpumpen mit zwei Rohrweichen wurden in den letzten Jahren zunehmend durch die weiterentwickelten Systeme mit nur einer Rohrweiche ersetzt. Diese haben den Vorteil eines geringeren Gesamtgewichts, aber auch eines reduzierten fertigungstechnischen und steuerungstechnischen Aufwandes. Solche Zweizylinder-Dickstoffpumpen sind bspw. in den Patentschriften DE-OS 29 03 749 und DE 26 11 944 A beschrieben.
Hinsichtlich der Rohrweichen selbst sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ausbildungen bekannt. So werden die S-Rohre (vgl. DE 29 09 964 C2) im Stand der Technik vorrangig für Pumpensysteme mit zwei Rohrweichen eingesetzt. Ausschließlich bei Pumpensystemen mit nur einer Rohrweiche sind darüber hinaus noch der Deltaschieber (vgl. DE 41 23 075 Al) und der Fächer- bzw. Rockschieber (vgl. US 3,663, 129) bekannt. Hinsichtlich des letztgenannten Fächer- bzw. Rockschiebers sind wiederum aus dem Stand der Technik diverse Ausgestaltungsformen bekannt.
Auch bei den weiterentwickelten Zweizylinder-Dickstoffpumpen mit nur einer Rohrweiche ist auch diese an einem Ende schwenkbar befestigt, vorzugsweise mit
ihrem förderleitungsseitigen Ende an der Flanschstelle zu der abgehenden Förderleitung. Zur Befestigung werden dabei speziell entwickelte Schwenklagerungen mit entsprechenden Dichtungen eingesetzt. Eine solche Befestigung der Rohrweichen weist jedoch das Problem auf, dass es infolge der Schwenkbewegung, die beispielsweise über einen hydraulisch bestätigten Hebelmechanismus erfolgt, zu einer extrem hohen Biegemoment- und/oder Torsionsbelastung an der Schwenklagerung kommt, was auch einen hohen Verschleiß der Dichtungen mit sich bringt, so dass diese häufig ausgetauscht werden müssen, was natürlich Kosten verursacht.
Ein weiterer Nachteil, insbesondere der weiterentwickelten Zweizylinder- Dickstoffpumpen mit nur einer Rohrweiche, ist ein, durch das Umschalten der Rohrweiche zwischen den Förderzylindern bedingter, pulsierender und damit diskontinuierlicher Förderstrom. In der letzten Zeit hat es verstärkt Bemühungen gegeben, um eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe kontinuierlich betreiben zu können. Diesbezüglich sind verschiedene Erfindungen bekannt geworden, beispielsweise mit den Patentschriften DE 29 33 128 C2, GB 1.063.020, DE 195 03 986 Al und DE 101 09 516 Al . Die hierin vorgeschlagenen Lösungsansätze zielen im Wesentlichen auf eine Anpassung der Hubbewegung der Förderkolben in den Förderzylindern oder auf modifizierte Weichensysteme ab, wobei auch mit diesen Systemen ein zufrieden stellender Förderstrom noch nicht erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zweizylinder- Dickstoffpumpe bereit zu stellen, die einen kontinuierlicheren Förderstrom erzeugt und die gleichfalls auch für die Serienproduktion geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die beiden Rohrweichen an ihren förderleitungsseitigen Enden jeweils nierenförmige Stirnflächen aufweisen, mit darin integrierten Sperrflächen und Austrittsquerschnitten. Mit diesen Sperrflächen lässt sich
die entsprechende Drucköffnung in der Wandung des Vorfüllbehälters zum Rohrleitungssystem hin vorteilhaft mit nur einem geringen Schwenkhub der Rohrweiche verschließen, oder umgekehrt wieder öffnen. Durch den geringen Schwenkhub werden damit sehr kurze Schaltzeiten und sehr präzise Schaltvorgänge ermöglicht. Die jeweils integrierte Sperrfläche ermöglicht eine zuverlässige, verschleißarme und damit wartungsarme Verschlussmöglichkeit für die Drucköffnungen, sodass sich ein robuster und für den Dauerbetrieb geeigneter Aufbau der erfϊndungsgemäßen Dickstoffpumpe ergibt. Solche nierenförmige Stirnflächen mit integrierten Sperrflächen sind in ähnlicher Ausführung bereits bekannt, wobei die Anwendung einer solchen Technologie für eine Dickstoffpumpe der erfindungsgemäßen Bauart von Fachleuten bisher nicht in Erwägung gezogen wurde und synergetische Effekte un- erschlossen blieben.
Die Angabe nierenförmig (oder auch kidneybohnenförmig) bezieht sich im Sinne der Patentanmeldung auf die Außenkontur einer Querschnittsfläche (bezogen auf einen senkrechten Schnitt) oder einer Stirnfläche der Rohrweichen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die beiden Rohrweichen unabhängig voneinander betätigbar sind. Aufgrund der individuellen Steuerungsmöglichkeit für beide Rohrweichen ist es möglich, dass einer der beiden Förderzylinder seinen Förderhub beginnt, bevor der andere Zylinder seinen Förderhub beendet hat (sog. Hubüberlagerung), so dass beide Förderzylinder zumindest für einen kurzen Moment gemeinsam den Dickstoff in das Förderleitungssystem fördern und damit, trotz Beendigung des Förderhubs des anderen Zylinders, ein nahezu kontinuierlicher, d. h. pullsationsfreier und unterbrechungsfreier Fördervolumenstrom aufrecht erhalten wird.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die beiden einzelnen Rohrweichen jeweils für sich betrachtet eine deutlich geringere Schwingmasse aufweisen, die weniger starke Vibrationen verursacht und die auch steuerungstechnisch leichter zu handhaben ist. Zudem gestaltet sich der Schaltvorgang damit deutlich feinfühliger.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rohrweichen fächerförmig bzw. rock- förmig ausgebildet, d. h. ihre Querschnittsflächen vergrößern sich mehr oder weniger kontinuierlich vom zylinderseitigen Ende hin zum förderleitungsseitigen Ende. Hierdurch wird erreicht, dass die Rohrweichen, trotz ihrer großen nierenförmigen Stirnflächen an den förderleitungsseitigen Enden, nicht unverhältnismäßig viel Platz, bspw. im Vorfüllbehälter, einnehmen. Zudem wird Gewicht eingespart.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung sind die beiden Rohrweichen starr an jeweils einer Welle angeordnet, wobei sich diese beiden Wellen durch den Vorfüllbehälter erstrecken und vorzugsweise auch an diesem gelagert sind. Beim Verschwenken der an den Wellen angeordneten Rohrweichen werden somit beide Enden der Rohrweichen translatorisch zu den Einlass- bzw. Auslassöffnungen des Vorfüllbehälters bewegt. Dies hat den Vorteil, dass auf die bisher übliche Lagerung einer Rohrweiche mittels einer drehbaren Flanschverbindung (bspw. am förderleitungsseitigen Ende der Rohrweiche) verzichtet werden kann. Damit entfallen auch die bei dieser Lagerung auftretenden kritischen Biege- und Torsionsmomente, welche vor allem die Dichtungen der Flanschverbindung extrem belasten. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die zum Schwenken erforderlichen Betätigungskräfte nicht mehr wie bisher üblich in die Rohrweichen direkt eingeleitet werden, bspw. indem ein Hebel des Schwenkmechanismus direkt an den Rohrweichen angreift, sondern nur indirekt über die Wellen. Damit ergeben sich deutlich geringere Belastungen für die Rohrweichen die auch zu deutlich geringeren Verformungen derselbigen führen, was vor allem die Lebensdauer der Stirnflächendichtungen (sog. Schneidringe) erhöht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rohrweichen und die Wellen als separate Teile gefertigt und aneinander montiert, wozu die Rohrweichen wenigstens zwei und vorzugsweise exakt zwei Lenkarme aufweisen. Die Lenkarme sind vorzugsweise einteilig mit den Schwenkrohren ausgebildet, können jedoch auch als separate Teile vorgesehen sein. Ebenfalls ist es möglich, die Schwenkarme in die Rohrweichen zu integrieren, ohne dabei vom Grundgedanken des Schwenkarmprinzips abzuweichen. Die Befestigung der Schwenkarme an den Wellen erfolgt durch
einen Formschluss wie beispielsweise eine Keilverbindung, über den sehr gut Kräfte und Momente übertragen werden können und eine die Verbindung aufrechterhaltende Schraubverbindung. Selbstverständlich können auch andere geeignete Befestigungseinrichtungen vorgesehen sein, wie bspw. Schweißverbindungen. Auch eine einstückige Ausbildung der Wellen mit den Schwenkarmen ist möglich, ebenso eine die Welle, Lenkarme und Rohrweiche umfassende einstückige Ausbildung.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weisen die Lenkhebel der Rohrweichen unterschiedliche Längen auf. Hierbei ist vorgesehen, dass der kürzere Lenkhebel am förderleitungsseitigen Ende und der längere Lenkhebel am zylinderseiti- gen Ende einer Rohrweiche angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders vorteilhafter Momentenausgleich. Die sich beim Verschwenken der Rohrweiche translatorisch zur Wandung des Vorfüllbehälters bewegenden Enden, d. h. die för- derleitungsseitige und die zylinderseitige Stirnfläche (genau genommen die daran angeordneten Schneidringe), verursachen Reibkräfte. Hierbei fällt die resultierende Reibkraft am förderleitungsseitigen Ende wegen der größeren Kontaktfläche (infolge der Nierenform ) größer aus, als am zylinderseitigen Ende mit der kleineren Kontaktfläche. Diese unterschiedlich großen Reibkräfte würden bezogen auf die Schwenkachse, d.h. auf die Welle, bei gleichen Längen der Lenkhebel, also bei gleichen Hebelarmen, unterschiedlich große Reib- bzw. Bremsmomente erzeugen, was ein daraus resultierendes Kippmoment für die Rohrweiche hervorruft. Dieses Kippmoment würde, wie bereits aus anderen Anwendungen bekannt, die Dichtungen bzw. Schneidringe zumindest punktuell extrem belasten. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass an der größeren Reibfläche, d. h. am nierenförmigen förderleitungsseitigen Ende der Rohrweiche, der kürzere Lenkhebel und damit der kürzere Hebelarm und am kleineren zylinderseitigen Ende der längere Lenkhebel mit dem längeren Hebelarm angeordnet ist, so dass die Momentenwirkung als Folge der resultierenden Reibkräfte an beiden Enden der Rohrweiche in etwa gleich ist und somit kein Kippmoment hervorgerufen wird (sog. Momentenausgleich). Dies führt vorteilhafterweise zu einer verbesserten Dichtwirkung und zu einer geringeren Belastung der Schneidringe und damit auch zu einer höheren Lebensdauer, verbunden mit geringeren Wartungs- und Betriebskosten.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Wellen näherungsweise und insbesondere exakt raumparallel angeordnet sind. Hierunter fallen auch Abweichungen der raumparallelen Anordnung, die sich fertigungsbedingt oder zwangsläufig konstruktionsbedingt ergeben. Ferner sind die Wellen an je einer vorderen Stirnwand und einer hinteren Stirnwand des Vorfüllbehälters gelagert, so dass sie sich durch diesen hindurch erstrecken. Vorteilhafterweise lassen sich somit die Lagersitze der Wellen sehr gut fertigen und nachbearbeiten.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Vorfüllbehälter an seiner hinteren Stirnwand zwei annähernd kreisförmige Einlassöffnungen auf, durch die hindurch die Förderzylinder in den Vorfüllbehälter münden, und die auch als Saugöffnungen bezeichnet werden. Eine gegenüberliegende vordere Stirnwand weist ebenfalls zwei annähernd kreisförmige sog. Auslassöffnungen auf, an denen die beiden abgehenden Förderleitungen ansetzen, die auch als Drucköffnungen bezeichnet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Saugöffnungen und die gegenüberliegenden Drucköffnungen, bezogen auf eine Flächennormale der vorderen oder der hinteren Stirnwand, nicht fluchtend angeordnet sind, wodurch mehr oder weniger gekrümmte Rohrweichen eingesetzt werden müssen, die wiederum beim Verschwenken ausreichend Platz schaffen, damit der Dickstoff besser zu den im Vorfüllbehälter meist an einem tieferen Punkt angeordneten Saugöffnungen gelangen kann. Fernerhin tragen die sich schräg oder gekrümmt durch den Vorfüllbehälter erstreckenden Rohrweichen zu einer Art permanenter Durchmischung bzw. Rührung und Verteilung des im Vorfüllbehälter enthaltenen Dickstoffs bei.
Das Verfahren zum Betrieb einer solchen Zweizylinder-Dickstoffpumpe sieht vor, dass die beiden Rohrweichen mechanisch unabhängig voneinander angetrieben bzw. betätigt werden, um jeweils einen Förderzylinder mit jeweils einer Förderleitung taktweise (bzw. zeitweise) zu verbinden.
Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Förderbetrieb in den Förderzylindern ohne Vorverdichtung erfolgt, wie bisher meist üblich.
Bei dem Verfahren ist fernerhin vorgesehen, dass jeweils einer der beiden Förderzylinder seinen Förderhub beginnt, bevor der andere Zylinder seinen Förderhub ganz beendet hat (sog. Hubüberlagerung), wobei auch die entsprechende Rohrweiche in eine Förderbetriebsstellung gebracht wird, so dass beide Förderzylinder zumindest kurzzeitig gemeinsam den Dickstoff in das Förderleitungssystem fördern. Dies hat den Vorteil, dass trotz Beendigung des Förderhubs des anderen Zylinders ein kontinuierlicher Dickstoff-Förderstrom im abgehenden Förderleitungssystem aufrechterhalten wird, der unterbrechungs- und weitgehend pulsationsfrei ist. Dies setzt jedoch voraus, dass die beiden Förderzylinder mit Hubüberlagerung betrieben werden können.
Erfindungsgemäß ist fernerhin vorgesehen, dass die Bewegung der Förderkolben in den Förderzylindern untereinander und bevorzugt auch die Bewegung der Rohrweichen untereinander und insbesondere auch in Bezug auf die Förderkolben abgestimmt ist, wozu bevorzugt geeignete Regel-, Steuermittel oder Signalgeber (bspw. Taster) vorgesehen sind.
Die Kraftbeaufschlagung des Hebel- bzw. Pleuelmechanismus zum rotatorischen Antrieb der Wellen erfolgt vorteilhaft durch hydraulische, insbesondere doppelwirkende, Stellzylinder.
Weitere Vorteile werden im Zusammenhang mit dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zweizylinder-Betonpumpe in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2a eine Rohrweiche der erfindungsgemäßen Zweizylinder-
Betonpumpe gemäß Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht mit Blick auf das förderleitungsseitige Ende;
Fig. 2b die Rohrweiche der Fig. 2a in einer perspektivischen Ansicht mit Blick auf das zylinderseitige Ende;
Fig. 3a das Steuersystem der Zweizylinder-Betonpumpe gemäß Fig. 1 in einer Vorderansicht, wobei sich die Rohrweichen in einer ersten Position befinden; Fig. 3b das Steuersystem der Zweizylinder-Betonpumpe gemäß Fig. 1 in einer Vorderansicht, wobei sich die Rohrweichen in einer zweiten Position befinden; Fig. 3c das Steuersystem der Zweizylinder-Betonpumpe gemäß Fig. 1 in einer Vorderansicht, wobei sich die Rohrweichen in einer dritten Position befinden; Fig. 4a das Steuersystem der Zweizylinder-Betonpumpe gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei sich die Rohrweichen gemäß Fig. 3a in einer ersten Position befinden; Fig. 4b das Steuersystem der Zweizylinder-Betonpumpe gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei sich die Rohrweichen gemäß Fig. 3b in einer zweiten Position befinden; Fig. 4c das Steuersystem der Zweizylinder-Betonpumpe gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei sich die Rohrweichen gemäß Fig. 3c in einer dritten Position befinden;
Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Zweizylinder-Betonpumpe in einer perspektivischen Ansicht. Gleichwohl kann eine Pumpe solcher Bauart auch zur Förderung anderer Dickstoffen oder pastöser Stoffe eingesetzt werden. Die Betonpumpe 1 umfasst ein insgesamt mit 2 bezeichnetes Steuersystem, das im Wesentlichen in einem als Vorfüllbehälter ausgebildeten Gehäuse 3 angeordnet ist. Das Gehäuse umfasst eine vordere und eine hintere Stirnwand 4 und 5 und ist zur Betonaufnahme nach oben hin geöffnet. An der hinteren Stirnwand 5 setzen die beiden Förderzylinder A und B an, deren Zylinderräume durch entsprechende Einlassbzw. Saugöffnungen 6a und 6b in den Vorfüllbehälter 3 münden. An den Verbindungsstellen zwischen den Förderzylindern A und B und der hinteren Stirnwand 5 sind zur Abdichtung und Vibrationsentkopplung elastische ringförmige Zwischenstücke vorgesehen (vgl. Bezugszeichen 12 in den Fig. 3a, 3c und 4a). An der vorderen Stirnwand 4 sind zwei Auslass- bzw. Drucköffnungen 7a und 7b angeordnet.
Rahmen- und Anbauteile der Betonpumpe, insbesondere auch Ventile und sonstige Komponenten der hydraulischen Steuerung, sind aus Gründen der übersichtlichkeit nicht dargestellt.
In dem Vorfüllbehälter 3 sind die zum Steuersystem 2 gehörenden Rohrweichen 8a und 8b, an je einer Welle 9a und 9b befestigt, schwenkbar angeordnet. Die Ver- schwenkung der Rohrweichen 8a und 8b erfolgt durch Drehen der Wellen 9a und 9b, die jeweils über einen Pleuelmechanismus 10a und 10b rotatorisch antreibbar sind, wobei die Kraftbeaufschlagung durch entsprechende Stellzylinder und im konkreten Fall durch doppel wirk ende Hydraulikzylinder I I a und I Ib erfolgt. Die beiden Rohrweichen 8a und 8b sind somit unabhängig voneinander schalt- bzw. betä- tigbar.
Die beiden Rohrweichen 8a und 8b sind spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei dies jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. Wie insbesondere aus den Figuren 2a und 2b hervorgeht, die die Rohrweichen in einer perspektivischen Ansicht zeigen, sind die Rohrweichen 8a und 8b doppelt gekröpft und damit entlang des Stromverlaufs quasi S-förmig ausgebildet. Fernerhin sind die Rohrweichen 8a und 8b fächerförmig ausgebildet, d. h. diese weisen entlang des Stromverlaufs, also von ihren zylinderseitigen Enden hin zu den förderleitungsseitigen Enden, zunehmende Querschnittsflächen auf, weshalb sie auch als Fächerschieber bezeichnet werden. An den zylinderseitigen Enden weist jede der beiden Rohrweichen bzw. Fächerschieber 8a und 8b annähernd kreisrunde Stirnflächen mit annähernd kreisrunden Eintrittsquerschnitten 13 (vgl. Fig. 2b) auf, wobei letztere im Wesentlichen an die Saugöffnung 6a bzw. 6b in der hinteren Stirnwand 5 angepasst sind. An den gegenüberliegenden Seiten, also an den förderleitungsseitigen Enden der Rohrweichen 8a und 8b sind diese mit nierenförmigen Stirnflächen ausgebildet, wobei diese jeweils in eine Sperrfläche 15 und einen Austrittsquerschnitt 16 unterteilt sind (vgl. Fig. 2a). Die Austrittsquerschnitte 16 sind wiederum annähernd kreisförmig ausgebildet und im Wesentlichen an die entsprechenden Drucköffnungen 7a bzw. 7b der vorderen Stirnwand 4 angepasst.
Die Rohrweichen 8a und 8b weisen an ihren Stirnflächen angeordnete Dichtungen, sog. Schneidringe auf. Die an den förderleitungsseitigen Enden der Rohrweichen 8a und 8b angeordneten Schneidringe 17 sind nierenförmig ausgebildet und, wie sich aus Fig. 2a ergibt, in entsprechend hergerichteten Nuten 18 befestigt. An den zylin- derseitigen Enden der Rohrweichen sind die Schneidringe im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und, wie sich insbesondere aus Fig. 2b ergibt, in entsprechenden Ausnehmungen befestigt.
Wie sich aus der Fig. 1 und den vorherigen Erläuterungen ergibt, sind die beiden Rohrweichen 8a und 8b zwischen den beiden Stirnseiten bzw. -wände 4 und 5 im Inneren des Vorfüllbehälters 3 (das auch als Schiebergehäuse bezeichnet wird) drehbar bzw. schwenkbar gelagert. D.h. die beiden Rohrweichen 8a und 8b können eine Schwenkbewegung um ihre jeweilige Antriebswelle 9a bzw. 9b ausführen, und dadurch unterschiedliche Arbeitsstellungen bzw. Schaltpositionen einnehmen. In der Abbildung der Fig. 1 ist die zum Förderzylinder A gehörende Rohrweiche 8a in Förderbetriebsstellung, dagegen ist die zum Förderzylinder B gehörende Rohrweiche 8b in Saugbetriebstellung. (Hierauf wird nachfolgend noch detailliert eingegangen.) Wie bereits zuvor beschrieben, erfolgt die Betätigung der beiden Rohrweichen bzw. Fächerschieber 8a und 8b unabhängig voneinander durch zwei separate Hydraulikzylinder I I a und 1 Ib, welche die jeweilige Antriebswelle 9a bzw. 9b über einen Hebel rotatorisch antreiben.
Wie sich aus den Fig. 2a und 2b ergibt, weisen die Rohrweichen 8a und 8b jeweils zwei, in diesem Fall unterschiedliche lange, Lenkhebel 20 auf, mit denen diese jeweils an den Wellen 9a und 9b befestigt sind. Zur Kraftübertragung ist eine keilförmige Formschlussverbindung vorgesehen, wobei die Befestigung durch eine Schraub Verbindung erfolgt, wofür die Lenkhebel 20 mit wenigstens einer Gewindebohrung versehen sind.
Die Figuren 3a bis 3 c zeigen den Vorfüllbehälter 3 in einer Vorderansicht mit Blick auf die vordere Stirnwand 4, die teilweise transparent dargestellt ist. An der vorderen Stirnwand 4 befinden sich die beiden Drucköffnungen 7a und 7b, die eine Ver-
bindung vom Innenraum des Vorfüllbehälters 3 zu zwei abgehenden Förderleitungen (nicht dargestellt) bereitstellen. Die beiden abgehenden Förderleitungen werden stromabwärts durch bspw. ein Y- oder Hosenrohr zu einer einzelnen Förderleitung zusammengefasst oder sind bereits als Teile eines Sammelrohrs ausgebildet. Gut zu erkennen sind in der Fig. 3a die Saugöffnungen 6a und 6b an der hinteren Stirnwand 5, durch die hindurch die Zylinderräume der Förderzylinder A und B mit dem Innenraum des Vorfüllbehälters 3 verbunden sind, sowie die elastisch ausgebildeten, ringförmigen Dichtungen 12.
Die Position der Rohrweichen 8a und 8b in der Fig. 3a entspricht jener der Fig. 1. In dieser Rohrweichenstellung bzw. Schaltposition befindet sich der Förderzylinder A, genau genommen der Förderkolben im Förderzylinder A, im Förder- bzw. Druckhub. Dabei wird der im Zylinderraum des Förderzylinders A enthaltene Beton durch die Saugöffnung 6a, die Rohrweiche 8a und die Drucköffnung 7a hindurch in die abgehende Förderleitung gedrückt. Der Fördervolumenstrom des Betons wird durch den S-förmigen Stromverlauf der Rohrweiche 8a quasi zwischen der vorderen und der hinteren Stirnwand 4 und 5 umgelenkt. Der druckseitige Austrittsquerschnitt 16 des nierenförmigen förderleitungsseitigen Endes der Rohrweiche 8a befindet sich während des Förderhubs des Zylinders A in überdeckung mit der Drucköffnung 7a in der vorderen Stirnwand 4. Die Rohrweiche 8a befindet sich demnach also in Stellung Förderbetrieb. Dagegen befindet sich die zum Förderzylinder B gehörende Rohrweiche 8b in Stellung Saugbetrieb. Hierbei nimmt sie eine Schwenkposition ein, bei der die zum Förderzylinder B gehörende Saugöffnung 6b in der hinteren Stirnwand 5 freigegeben ist, d. h. der Förderzylinder B ist direkt mit dem Innenraum des Vorfüllbehälters 3 verbunden in dem sich der zu pumpende Beton befindet. Während des zeitgleichen Saughubs des Zylinders B saugt dieser Beton aus dem Vorfüllbehälter 3 in seinen Zylinderraum. Gleichzeitig verschließt in dieser Schwenkposition die Sperrfläche 15 des nierenförmigen förderleitungsseitigen Endes der Rohrweiche 8b die Drucköffnung 7b in der vorderen Stirnwand 4 des Vorfüllbehälters. Dadurch wird ein Rückfluss bzw. -ström in den Vorfüllbehälter 3 aus der abgehenden Förderleitung vermieden.
Bevor nun der Förderzylinder A seinen Förderhub beendet hat, verschwenkt die zum Förderzylinder B gehörende Rohrweiche 8b ebenfalls in Förderstellung. Dabei schert der am zylinderseitigen Ende der Rohrweiche 8b angeordnete Schneidring quasi den Volumenstrom in den Förderzylinder B hinein ab. Nachdem die Rohrweiche 8b die Stellung für den Förderbetrieb eingenommen hat, wie in Fig. 3b dargestellt (in diesem Fall befindet sich auch der druckseitige Austrittsquerschnitt 16 der Rohrweiche 8b in überdeckung mit der Drucköffnung 7b), beginnt der Förderzylinder B mit seinem Druck- bzw. Förderhub, wodurch der in seinem Zylinderraum enthaltene Beton durch die Saugöffnung 6b, die Rohrweiche 8b und die Drucköffnung 7b hindurch in die abgehende Förderleitung gepresst wird. Wenn der Förderzylinder A seinen Druckhub beendet hat, befindet sich demnach der Förderzylinder B bereits im Druckhub, womit ein kontinuierlicher, d. h. unterbrechungs- und pul- sationsfreier, von der Betonpumpe abgehender, Fördervolumenstrom erzeugt wird.
Nachdem der Förderzylinder A seinen Förderhub beendet hat, verschwenkt die zugehörige Rohrweiche 8a in die Stellung Saugbetrieb. Dabei wird die Sperrfläche 15 des nierenförmigen förderleitungsseitigen Endes der Rohrweiche 8a vor die Drucköffnung 7a geschoben und verhindert damit wiederum einen Volumenrückstrom aus dem abgehenden Förderleitungssystem. Gleichzeitig wird das zylinderseitige Ende der Rohrweiche 8a von der Saugöffnung 6a in der hinteren Stirnwand 5 wegbewegt, so dass eine direkte Verbindung des Förderzylinders A zum Innenraum des Vor- füllbehälters 3 freigegeben wird. Diese Position der beiden Rohrweichen zeigt die Fig. 3c. Der Förderzylinder A beginnt nun mit seinem Saughub, bei dem Beton aus dem Innenraum des Vorfüllbehälters 3 angesaugt wird. Der Saughub wird dabei schneller ausgeführt als der Förderhub des anderen Förderzylinders B, so dass der Förderzylinder A bereits wieder in den Förderhub wechseln kann, bevor der Förderzylinder B seinen Förderhub beendet.
Kurz bevor der Förderzylinder B seinen Förderhub beendet verschwenkt die Rohrweiche 8a wieder in Stellung Förderbetrieb und der Förderzylinder A beginnt mit seinem Förderhub, so dass zumindest für kurze Zeit wieder beide Förderzylinder A und B gleichzeitig Beton in das Förderleitungssystem pumpen. Somit kommt es
trotz des Wechsels des fördernden Förderzylinders nicht zu einem Abriss des Förderstroms. Der weitere Förder- und Steuerablauf ergibt sich nun sinngemäß zu den vorherigen Ausführungen.
Die Fig. 4a bis 4c zeigen das Steuersystem 2 in einer Ansicht von oben. Die Positionen der Rohrweichen 8a und 8b entsprechend dabei denen der Fig. 3a bis 3c, weswegen auf die obigen Ausführungen zu diesen Figuren verwiesen wird.
In den Fig. 4a und 4c erkennt man, wie durch das Verschwenken der Rohrweichen 8a und 8b in die Stellung Saugbetrieb (8b in Fig. 4a bzw. 8a in Fig. 4c) zwischen diesen Platz geschaffen wird, durch den der von oben in den Vorfüllbehälter 3 einfließende Beton umlenkungsfrei zu den Saugöffnungen 6a und 6b in der hinteren Stirnwand 5 des Gehäuses gelangen kann. Dieser Effekt wird durch die Fächerform der Rohrweichen noch begünstigt. Hierdurch erhöht sich vorteilhaft der erreichbare Füllungsgrad der Förderzylinder A und B.
Vorteilhafterweise ist für den Förderbetrieb der zuvor beschriebenen Art eine geeignete Steuerung der Förderzylinder A und B und der Rohrweichen 8a und 8b vorgesehen. Damit kann z.B. die Hubbewegungen der Kolben in den Förderzylindern A und B aufeinander abgestimmt werden. Auch die Stellbewegung der beiden Rohrweichen 8a und 8b kann damit aufeinander abgestimmt werden. Fernerhin vorteilhaft ist es, wenn auch die Kolbenbewegungen in den Förderzylindern A und B und die Stellbewegungen der Rohrweichen 8a und 8b aufeinander abgestimmt werden. Idealerweise ist daher eine elektrische, hydraulische oder pneumatische Steuerung vorgesehen, oder Kombinationen davon. Ferner sind Mittel zur Erfassung der Kolbenposition in den Förderzylindern A und B vorgesehen. Ebenso ist es sinnvoll, jedoch nicht unbedingt erforderlich, auch die Rohrweichen 8a und 8b mit Positionsgebern auszustatten.