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"Vorrichtung zum Fördern dickflüssiger Stoffe, insbesondere Beton,
Mörtel und dgl." Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern dickflüssiger
Medien, insbesondere Beton, Mörtel und andere schwierig pumpbare Medien, mit zwei
gegenläufigen Fördert kolben, die in Pumpenzylindern geführt sind, welche wechselweise
an eine Fülleinrichtung und an eine Börderleitung anschließbar sind.
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Während des Betriebes einer üblichen Doppelkolbenpumpe tritt beim
Umsteuern, d.h . beim Ändern der Bewegungsrichtung der Förderkolben, jeweils ein
Druckabfall in der Förderleitung auf, der so groß ist, daß das zu fördernde Medium
zur Ruhe kommt und im Verlaufe des Kolbenhubes neu in Bewegung gesetzt werden muß.
Während des Wechsels von der Ruhe in die Bewegung muß jeweils der hohe Ruhe-Reibungs-Widerstand
überwunden werden, der größer ist als der Gleit-Reibungs-Widerstand während der
Förderbewegung. Dies erfordert einen hohen Kraftaufwand und in der Förderleitung
tritt
bei jedem Umsteuern eine erhebliche stoßartige Belastung auf, entsprechend welcher
alle Teile bemessen müssen.
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Eine weitere Ursache des Stillstandes des Mediums liegt vor allem
bei einem Medium, wie z.B. Frischbeton von steifer Konsistenz, darin, daß im Saugtakt
der Kolben deren Zylinder durch das Ansaugen allein nicht voll gefüllt werden können
und zu Beginn des Drucktaktes zuerst das angesaugte Medium verdichtet werden muß,
bevor es sich in Bewegung setzen kann. Dadurch wird die Stillstandszeit des zu fördernden
Mediums verlängert.
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Es wurde versucht, diese Nachteile durch Vergrößern des Hubvolumens
der Pumpenzylinder zu vermeiden, also durch Verringern der Häufigkeit des Umsteuerns.
Hier ergeben sich jedoch durch die Bauarten der Betonpumpen bestimmte Grenzen der
Baulängen. Eine Vergrößerung des Förderqüerschnittes erfordert eine erhebliche Steigerung
des Kraftbedarfes wegen des hohen Verformungswiderstandes des zu fördernden Mediums
beim Ubergang in eine Förderleitung von geringerem Querschnitt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung
einer Pumpe mit zwei gegenläufigen Förderkolben eine stetige Förderung des dickflüssigen
Mediums zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung,
die in der Förderleitung einen Druck aufrechterhält, der größer ist als der Gleitreibungswiderstand
des zu fördernden Mediums in der Förderleitung. Es werden dadurch ein Zurruhekommen
des Mediums in der Förderleitung und damit der Anlaß zur Bildung von Verstopfungen
verhindert und der von der Pumpe aufzubringende Kraftaufwand sowie die Beanapruchung
der Förderpumpe und der Förderleitung verringert.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die
Einrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes in der
Förderleitung
einen mit dem zu fördernden Medium füllbaren und in seinem Volumen veränderbaren
Speicher auf, der mindestens während einer bestimmten Zeitspanne beim Wechsel der
Bewegungsrichtung der gegenläufigen Förderkolben unter Druck setzbar ist. Von dem
Speicher wird Medium aufgenommen, so lange der Förderdruck der Pumpe größer als
der derzeitige Speicherdruck ist, und von dem Speicher wird Medium in die Förderleitung
gedrückt, sobald' der Pumpendurck kleiner ist als der derzeitige Druck im Speicher.
Hierdurch wird im Zusammenspiel zwischen Pumpe und Speicher die Aufrechterhaltung
eines Druckes erreicht, der größer als der Gleitwiderstand des zu fördernden Mediums
in der Förderleitung ist.
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Eine bevorzugte Ausbildung insbesonderezur Verwendung für schwierig
pumpbare Medien, wie z.)3. steifplastischer Beton, besteht darin, daß der-Speicher
einen Speicherkolben aufweist, der mittels eines Antriebsmotors betätigbar ist,
und daß ein Steuergerät den Antriebsmotor abhängig von der jeweiligen Lage der beiden
Förderkolben steuert. Während des Fördertaktes Jedes Pumpenkolbens wird der Speicher
bis zum Anschlag gefüllt und sobald ein Förderkolben eine bestimmte Endlage erreicht
hat, nach welcher der Förderdruck sonst zu sinken beginnt, wird mittels des Antriebsmotors,
insbesondere eines Arbeitszylinders, der Speicherkolben betätigt und bt den zum
Fördern des Mediums erforderlichen Förderdruck aus, der so lange anhält, bis von
dem anderen Förderkolben wieder ein bestimmter Förderdruck auf das Medium ausgeübt
wird.
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Wenn eine Förderschnecke das Medium zu den Förderzylindern während
ihres Ladetaktes unter Druck fördert, kann sich hinter dem Förderkolben kein vom
Fördermedium freier Raum bilden und am Anfang des FörderhubRs des Förderkolbens
beginnt dieser sofort wieder zu fördern. Dadurch wird die Zeit, während welcher
der Speicher wirksam sein muß, verringert und das Speichervolumen, insbesondere
dessen Länge,
kann wesentlich kleiner sein als ohne Verwendung einer
Förderschnecke.
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Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen,
der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Fördern von Beton als Ausführungsbeispiel des Gegenståndes der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Schrägbild, Fig. 2 und 3 je einen Schnitt nach
Linie II-II oder III-III in Fig. 3 bzw. in Fig. 2, Fig. 4 ein Zeit-Druck-Diagramm.
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Eine Doppelkolbenpumpe hat zwei parallel zueinander angeordnete Pumpenzylinder
1 und 2, in denen je ein eine Kolben stange 3 bzw. 4 aufweisend er Förderkolben
axial verschiebbar ist. Die Pumpenzylinder 1 und 2 münden in eine hosenrohrartig
ausgebildete Kammer 5, an die auf der von den Pumpenzylindern 1 und 2 abgewandten
Seite eine Förderleitung 6 über ein Zwischenstück 7 angeschlossen ist. Zwischen
den Pumpenzylindern 1 und 2 liegt eine Förderschnecke 8f deren Mantel mit der Kammer
5 über ein sich verengendes Zwischenstück in Verbindung steht.
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In der Kammer 5 ist eine doppelarmige Schwenkklappe 9 schwenkbar gelagert,
die durch einen Antriebsmotor 21 anzutreiben ist.
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An das Zwischenstück 7 ist ein Speicher 10 angeschlossen, in dessen
zylindrischem Speichermantel 11 ein Speicherkolben 12 axial verschiebbar gelagert
ist. Die Achse des Speichers 10 steht senkrecht zur Achse des Zwischenstückes 7
und kann auch geneigt angeordnet sein. Der Speicherkolben 12 ist mittels seiner
Kolbenstange 13 mit einem doppeltwirkenden Kolben eines Arbeitszylindrs 14 verbunden,
der wechselweise
huber ein Steuerventil 15 an eine Druckmittelquelle
16 und an einen Vorratsbehälter 17, anschließbar ist. Anstelle des Arbeitszylinders
14 kann auch ein einfachwirkender Arbeitszylinder ohne Rückholfeder für seinen Arbeitskolben
verwendet werden. Das Steuerventil 15 ist mittels eines Steuergerätes 18 oder 19
zu betätigen, das mit den Kolbenstangen 3 und 4 und somit mit den damit verbundenen
Förderkolben mindestens mittelbar zusammenwirkt. Das Hubvolumen des Speichers kann
wesentlich geringer sein als das Hubvolumen eines Pumpenzylinders der Doppelkolbenpumpe.
Der Speicher 10 kann vorzugsweise mit seinem Zwischenstück auch nachträglich an
derartigen Pumpen angebracht werden.
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Die Fördervorrichtung ist in Fig. 3 in der Lage dargestellt, in welcher
der in dem Pumpenzylinder 2 befindliche Fördert kolben fördert. Von dem Druck im
Pumpenzylinder 2 wird der Speicherkolben 12 beaufschlagt und unter ellen des Speichers
wird der Speicherkolben 12 bis zu einem Anschlag verschoben. Die ständig fördernde
Förderschnecke 8 fördert indessen Beton in den Pumpenzylinder 1, dessen Förderkolben
sich in Gegenrichtung zu den im Pumpenzylinder 2 befindlichen Förderkolben bewegt.
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Sobald die beiden Förderkolben in die Nähe ihrer beiden Endlagen gekommen
sind, beginnt der Druck in der Fördert leitung 6 wegen Verringerung der Geschwindigkeit
der Förderkolben zu fallen.
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Durch Betätigung des mit dem Förderkolben zusammenwirkenden Steuergerätes
18 oder 19 wird der Arbeitszylinder 14 vom Druck beaufschlagt und schiebt den Speicherkolben
12 in Richtung zum Zwischenstück 7, woduroh der Druck in der Förderleitung 6 aufrechterhalten
wird. Der Arbeitszylinder 14 wird so lange mit Druckmittel beaufschlagt, bis der
Förderkolben des Pumpenzylinders 1 zu fördern begonnen und den üblichen Pörderdruck
erzeugt hat. Während die beiden Förderkolben ihre Bewegungariohtung umkehren, wird
die Schwenkklappe
9 durch den Antriebsmotor 21 in ihre andere Schwenklage
geschwenkt. Dadurch wird aus dem Pumpenzylinder 1 Fördert medium in die Förderleitung
6 und in den Speicher 10 unter zurtokgehendem Speicherkolben 12 gefördert.
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Der Zeitpunkt der Umsteuerung des Arbeitszylinders 14 kann entweder
von einem Anschlag an einen der Förderkolben oder durch das als Zeitschalter ausgebildete
Steuergerät 19 bestimmt sein. Sobald der Förderkolben im Pumpenzylinder 1 sich seiner
Endlage nähert, beginnt der nach Art einer Pumpe ausgebildete Speicher 10 wieder
Medium auszuschieben und kurz nach Beginn der Förderung des Förderkolbens im Pumpenzylinder
2 wird die Schwenkklappe 9 wieder in, ihre in Big. 3 dargestellte Lage geschwenkt.
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Die während des Fördervorganges auftretenden, Druckverhältnisse sind
in dem Diagramm nach Fig. 4 schematisch dargestellt. Hierbei ist der Atmosphärendruck
mit 1 und der zur Uberwindung des Gleitreibungswiderstandes erforderliche Druck
mit pRg angegeben. Die mit A bezeichnete Kurve stellt den vom Förderkolben im Pumpenzylinder
1 ausgeübten Druck am Ende seines Förderhubes dar. Die mit B bezeichnete Kurve stellt
den vom Förderkolben im Pumpenzylinder 2 ausgeübten Druck am Anfang seines Förderhubes
dar, wenn ein Speicher 10 fehlt und wenn das Medium während des Saughubes dem Zylinder
nicht durch eine Förderschnecke 8 zugeführt wird, aondern der darin verschiebbare
Förderkolben das Medium ansaugen muß. Während des Ansaugvorganges bildet sich bei
fehlender Förderschnecke 8 vor dem Förderkolben ein vom zu fördernden Medium freier
Raum, der erst vom Förderkolben beetrichen werden muß, ehe dieser das Medium zu
fördern beginnt, von wo ab der Druck stärker ansteigt.
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Da inzwischen das zu fördernde Medium zur Ruhe gekommen ist, muß der
mit pRr bezeichnete Druck zur Uberwindung des Reibungswiderstandes der Ruhe erreicht
werden. Sobald das Medium wieder bewegt wird, sinkt der Reibungswiderstand, sodaß
zum Weiterfördern der Druck pRg ausreicht. Wenn der
Speicher 10
nach der vorliegenden Erfindung benutzt wird, so hält dieser entsprechend der Kurve
D den Druck zum Fördern des Mediums aufrecht und der über dem Druck pRg liegende
Ast der Kurve B wird ersetzt durch die Kurve C.
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Fördert die Förderschnecke 8 ständig Medium in dem im Saugtakt befindlichen
Pumpenzylinder, so wird der flach ansteigende Teil der Kurve B durch einen stark
ansteigenden Teil ersetzt, der dem dem schwach ansteigenden Teilder Kurve B folgenden
Teil entspricht, und der Pumpenkolben beginnt früher zu fördern, wodurch der Speicher
insbesondere in seiner Länge verringert werden kann.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel nach .Fig. 1 die Drücke in der
Förderleitung 6 in sehr weiten Grenzen schwanken können, wird das Ausführungsbeisplel
nach Big. 5 dann verwendet, wenn in der Förderleitung konstante Druckverhältnisse
herrschen, z.B. bei Verwendung in einen Betonwerk. Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach
Fig. 5 ist anstelle des Arbeitszylinders 14'ein Energiespeicher, z.B. eine Feder,
ein Gaspolster oder dgl., vorgesehen. Die Möglichkeit des praktischen Einsatzes
des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 ist wesentlich geringer als die des Ausführungsbeispieles
nach Fig. 1.