DE4208754A1 - Dickstoffpumpe mit foerderzylindern, insbesondere zweizylinderbetonpumpe - Google Patents
Dickstoffpumpe mit foerderzylindern, insbesondere zweizylinderbetonpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dickstoffpumpe mit Förderzylindern,
insbesondere eine Zweizylinderbetonpumpe
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die grundsätzliche Arbeitsweise bekannter, insbeson
dere zur Betonförderung verwendeter Dickstoffpumpen
besteht bei Zweizylinderkolbenpumpen darin, daß die
beiden Förderkolben in den Förderzylindern in der
Regel von Hydraulikzylindern in der Weise angetrieben
werden, daß während der eine Kolben fördert der
andere ansaugt. Der Wechsel des Kolbenspiels voll
zieht sich jeweils in den Hubendstellungen. Die Bewe
gung der Kolben ist synchronisiert, d. h., wenn der
den Förderzylinder antreibende Hydraulikzylinder, z. B.
kolbenseitig mit Hydrauliköl beaufschlagt ist,
wird das kolbenstangenseitig verdrängte Öl über eine
Brückenleitung auf die Kolbenstangenseite des saugen
den Förderzylinders geleitet, so daß dieser wegen
identischer Flächenverhältnisse der beiden
Antriebszylinder mit gleicher Geschwindigkeit wie der
vorfahrende Zylinder seinen Saughub zurücklegt.
Dadurch erreichen beide Kolben in den Förderzylindern
jeweils gleichzeitig ihre Endstellungen.
Da die Förderzylinder jeweils beim Förderhub mit der
Förderleitung bzw. beim Saughub mit einem den Dick
stoff enthaltenden Einfülltrichter in Verbindung ste
hen, bedarf es einer Verknüpfungsschaltung, die den
Betonfluß zwischen den Hüben nach Erreichen des
Hubendes und die Verbindung der Förderzylinder mit
der Förderleitung bzw. mit dem Einfülltrichter
umkehrt.
Charakteristisch für diese und andere Dickstoffpumpen
ist dabei, daß zwischen den Förderhüben, nämlich für
die Zeitdauer des Umschaltens des Steuerorgans die
Förderung der Förderzylinder zum Stillstand kommt.
Dadurch wird die Dickstofförderung unterbrochen.
Dabei wird bei der bekannten Dickstoffpumpe die Zeitdauer
der Unterbrechung entsprechend dem Füllungs
grad, der abhängig ist vom Luftgehalt, dem Fließ
widerstand des Betons, der Sauggeschwindigkeit sowie
den Zylinderdurchmessern, noch weiter vergrößert und
zwar um die Zeit, die der Förderzylinder zu Beginn
des Förderhubes benötigt, um den Dickstoff zu ver
dichten.
Hinzu tritt noch eine weitere unangenehme Erschei
nung, nämlich das Zurückströmen des Dickstoffes aus
der Förderleitung in den Pumpzylinder während der
Umschaltphase des Betonschiebers.
Die Unterbrechungen des Förderflusses wirken sich
insgesamt ungünstig aus. Tatsächlich ergibt sich eine
pulsierende Förderung, welche Schwingungen hervor
ruft. Diese wirken sich besonders nachteilig aus,
wenn die Dickstoffpumpe auf einem Fahrzeug aufgebaut
ist und die Förderleitung an einem knickbaren Vertei
lermast angebracht ist. Denn hieraus ergibt sich ein
schwingungsfähiges System, das bei den üblichen Kol
benhubfrequenzen Resonanzerscheinungen zeigt.
Daraus leitet sich die Forderung ab, eine Pumpe zu
schaffen, mit der ein kontinuierlicher Förderstrom
erzielt werden kann.
Gemäß einem Stand der Technik (A) hat man sich
bereits bemüht, die Unterbrechungen der Dickstofför
derung zwischen den Förderhüben der Förderzylinder zu
verkürzen oder gar zu eliminieren.
Bei einem solchen vorbekannten Vorschlag (US-PS
36 63 129), von dem die Erfindung ausgeht, ist zu diesem
Zweck ein Ausgleichszylinder vorgesehen, der während
des Umschaltens eines als einheitlicher Hohlkörper
ausgebildeten Schwenkrohres Dickstoff in die
Förderleitung drückt und während des anschließenden
Förderhubes eines der beiden Förderzylinder mit Dick
stoff aus der Förderleitung gefüllt wird. Das
geschieht dadurch, daß die Mündung des Ausgleichs
zylinders mit dem zur Steuerung des Betonflusses die
nenden Hohlkörper in der gleichen Weise wie die Öff
nungen der Förderzylinder gesteuert wird. Die
Verknüpfungsschaltung arbeitet mit Endschaltern, die
von den Förderzylinderkolben betätigt werden und den
Ansaug- bzw. den Förderhub des Ausgleichszylinders
einleiten.
Eine derartige Zweizylinderbetonpumpe erreicht nicht
das Ziel einer gleichmäßigen Betonförderung durch die
Förderleitung. Es führt nämlich die bei einer solchen
Pumpe fehlende Verdichtungsmöglichkeit des jeweils
angesaugten Betons zu Beginn jedes Kolbenhubes zu
einem Stillstand des Betonflusses.
Gemäß einem anderen Stand der Technik (B), nämlich
der DE-OS 29 09 964 ist es bekannt, die Betonflußsteuerung
mit einer Rohrweiche zu bewerkstelligen,
die mit zwei S-förmig gekrümmten Rohren verwirklicht
ist. Diese Rohre sind im Einfülltrichter schwenkbar
angeordnet und S-förmig gekrümmt. Jedes Rohr ist mit
seinen Öffnungen im ständigen Kontakt mit einem an
einer Seite des Einfülltrichters liegenden Förderlei
tungsanschluß, während die andere Öffnung als Ein
trittsöffnung dient und wechselweise mit der an der
gegenüberliegenden Seite des Einfülltrichters münden
den Öffnung des ihm zugeordneten Förderzylinders aus
gefluchtet ist oder diese freigibt, so daß die För
derzylinderöffnung in den Einfülltrichter geöffnet
ist und der Zylinder den Dickstoff anzusaugen vermag.
Die Notwendigkeit, zur Steuerung des Dickstoffflusses
mehrere Schwenkrohre vorzusehen, ergibt sich daraus,
daß die Förderunterbrechungen nicht durch den För
derhub eines Ausgleichszylinders ausgeglichen werden,
sondern dadurch, daß die Verknüpfungsschaltung die
Zylinder derart steuert, daß während der Zeitdauer
des um den Füllungsgrad verkürzten effektiven Förder
hubes eines Förderzylinders, der andere Förderzylin
der mit erheblich höherer Geschwindigkeit über einen
vollen Hub den Dickstoff ansaugt, der diesem Zylinder
zugeordnete Schwenkrohrschieber in einem ersten
Schaltschritt mit seiner Schieberplatte die Öffnung
dieses Förderzylinders verschließt, dieser Förder
zylinder daran anschließend ebenfalls mit erhöhter
Geschwindigkeit einen dem Füllungsfehlvolumen ent
sprechenden Teilhub ausführt und dabei den angesaug
ten Dickstoff verdichtet, und daß der zugeordnete
Schwenkrohrschieber in einem zweiten Schaltschritt in
seine Endstellung, d. h. der Förderzylinder mit sei
nem vorverdichteten Dickstoffinhalt in eine Pump
bereitschaftsstellung gelangt.
Bei diesem letztgenannten Stand der Technik ist nicht
nur die erheblich höhere Geschwindigkeit für Saug-
und Kompressionshub infolge einer, wegen mehrfacher
Schaltwege, höheren Gesamtschaltzeit nachteilig, son
dern auch wegen der zwei notwendigen Schwenkrohr
schieber ein erheblich höherer technischer Mehrauf
wand erforderlich.
Zur Erlangung einer pulsationsfreien kontinuierlichen
Förderung ohne die Nachteile des Standes der Technik
geht die Erfindung von einer neuartigen Betrachtungs
weise der vorbekannten Zweizylinderdickstoffpumpen
aus, was am Beispiel einer bekannten Pumpe II dieser
Art nachfolgend erläutert wird, die weder eine Vor
verdichtung noch einen Ausgleichszylinder aufweist.
Bei einer solchen Dickstoffpumpe ist die Zeit für den
effektiven Förderhub (Pumphub) bestimmt durch die
effektiv geforderte Betonfördermenge und durch den
volumentrischen Wirkungsgrad η.
Danach gilt für η = 100%, also vollständige Zylinderfüllung
durch das Saugen, für den Pumphub die
Grundgleichung
Darin bedeuten:
tFo = Zeit für den effektiven Pumphub in (sec.) bei 100% Saugfüllung
Vo = gesamtes Volumen des Förder(Pump)Zylinders in [dm3]
Qo = effektiv geforderte Betonfördermenge in (m3/h).
tFo = Zeit für den effektiven Pumphub in (sec.) bei 100% Saugfüllung
Vo = gesamtes Volumen des Förder(Pump)Zylinders in [dm3]
Qo = effektiv geforderte Betonfördermenge in (m3/h).
Bei Berücksichtigung eines volumetrischen Wirkungs
grades η lautet die Gleichung
Übertragen auf den Stand der Technik (B) muß, wenn
nach dessen Zielsetzung ein kontinuierlicher Förder
fluß erfolgen soll, folgende Zeitäquivalenz gegeben
sein:
TF₁ = tS + tK + tSch [3].
Darin bedeuten:
tS = Zeit für den Saughub
tK = Zeit für den Kompressions(Verdichtungs)hub tSch = gesamte zeit für das Schalten der Beton schieber und diverser Hydraulikventile.
tS = Zeit für den Saughub
tK = Zeit für den Kompressions(Verdichtungs)hub tSch = gesamte zeit für das Schalten der Beton schieber und diverser Hydraulikventile.
Diesen Zeiten zugeordnet sind:
Vo = das vom Kolben des saugenden Förderzylinders abgefahrene Volumen (entspricht dem vollen Zylindervolumen)
VK = das vom komprimierenden Kolben abgefahrene Saugfüllungsfehlvolumen gemäß der Gleichung
Vo = das vom Kolben des saugenden Förderzylinders abgefahrene Volumen (entspricht dem vollen Zylindervolumen)
VK = das vom komprimierenden Kolben abgefahrene Saugfüllungsfehlvolumen gemäß der Gleichung
VK = Vo (1 - η) [4]
Aus den Kolbenlaufzeiten für den Saug- und Kompressi
onshub und den diesen zugeordneten Zylindervolumina
ergeben sich Betonfördermengengrößen QS* und QK*. Da
diese Größen frei wählbar sind, sei für die weitere
Ableitung vorausgesetzt
QS* = Q*K = Q* [5].
Eingesetzt in Gleichung [3] ergibt sich
Da die Laufgeschwindigkeit eines Kolbens in einem
Zylinder proportional zur Fördermenge ist, ermittelt
sich der Faktor f1, um welchen die Laufgeschwindig
keit der Kolben für Saugen und Komprimieren in einer
Pumpe (I) gemäß dem Stand der Technik (B) größer sein
muß, als die Laufgeschwindigkeit der Kolben für das
Pumpen, als Quotient aus Q* und Qo nämlich
Bei einem praxisüblichen Beispiel ergibt sich unter
der Voraussetzung:
Qo = 120 (m3/h)
Vo = 83,5 (l)
η = 0,85
tSch = 0,9(sec) (für zwei Betonschieber und Hydr. Ventile)
Vo = 83,5 (l)
η = 0,85
tSch = 0,9(sec) (für zwei Betonschieber und Hydr. Ventile)
für f1 ein Wert in Höhe von
f1 = 2,342.
Dieser so ermittelte Faktor f1 für eine kontinuier
liche fördernde Pumpe (I) nach dem Stand der Technik
(B) ist aber noch keine echte, die Vorteile der
Erfindung belegende, Vergleichgröße.
Denn zum Vergleich heranzuziehen ist eine in der Pra
xis weitgehend immer noch übliche gattungsgemäße
Pumpe (II), bei der keinerlei Maßnahmen für eine kon
tinuierliche Förderung getroffen sind. Eine Pumpe
also, bei der die Kolbengeschwindigkeit beim Saugen
und beim Pumpen gleich sind, und der Förderstrom wäh
rend des Umschaltens des Betonschiebers unterbrochen
ist.
Will man, wenn auch diskontinuierlich, mit einer sol
chen Pumpe (II) eine durchschnittliche effektive För
dermenge Qo erzielen, muß während des effektiven För
derhubes eine Fördermenge Q** erbracht werden, welche
größer ist als Qo.
Dabei ergibt sich die gesamte Zeit für einen Pump
zyklus tges aus den Zeitintervallen tFo (Zeit für
einen vollen Zylinderhub) und tSch (Zeit für das
Umschalten des Betonschiebers und diverser Hydr. Ven
tile) also
tges = + tSch [8]
wobei die Zeit tFo für einen vollen Förderhub aus den
Zeitintervallen tK (Zeit für die Verdichtung des
gesaugten Betons, also Ausgleich des Saugfüllungs
fehlvolumens) und tF1 (Zeit für den effektiven
Pumphub gem. Gleichung [2]) besteht, also
= tK + tF₁ [9]
Der Faktor f2, um den Q** bei vorgenannter Pumpe (II)
größer sein muß als Qo ist somit
Da vorgenannte Pumpen (II) in der Regel nur einen
Steuerschieber aufweisen, ist die Schaltzeit kürzer
als bei einer Pumpe (I) mit mehreren Schiebern.
Im vorgenannten praktischen Beispiel ist die Schalt
zeit mit tsch = 0,5 (sec) anzusetzen, womit sich für
f2 ein Wert ergibt in Höhe von
f2 = 1,4113.
Der Vergleich von f1 und f2 besagt, daß die max. Kol
benlaufgeschwindigkeit (Saugen/Komprimieren) bei
einer kontinuierlich fördernden Pumpe (I) nach dem
Stand der Technik (B) gegenüber einer gattungsgemäßen
Pumpe (II) um den Faktor f3 nach der Gleichung
relativ erhöht ist. In dem beschriebenen praktischen
Beispiel also um den Faktor
Aus den vorgenannten Darlegungen ist erkennbar, daß
bei sonst gleichen Voraussetzungen hinsichtlich
geforderter Fördermenge (Qo), Förderzylindervolumen
(Vo) und volumetrischem Wirkungsgrad (η) die Laufge
schwindigkeit der Kolben wesentlich/erheblich und
allein durch die Schaltzeit tSch bestimmt wird.
Hohe Kolbengeschwindigkeiten führen zu erhöhtem Ver
schleiß der Förderkolben und wegen des höheren
Fließwiderstandes des Saugstromes des Dickstoffes in
den Förderzylindern zu einem erhöhten Vakuum, was den
Füllungsgrad der Förderzylinder reduziert und damit
den volumetrischen Wirkungsgrad weiter herabsetzt.
Erfindungsgemäß ergibt sich, daß ein Förderhub des
Ausgleichszylinders unmittelbar an den Förderhub
eines Förderzylinders anschließt, und die bisher auf
tretende Förderpause in dieser Phase also vermieden
wird. Ferner wird erfindungsgemäß an den Förderhub
des Ausgleichszylinders unmittelbar der Förderhub des
anderen Förderzylinders angeschlossen, so daß insge
samt keine Förderpausen mehr auftreten können. Dies
gewährleistet die Erfindung ferner dadurch, daß wäh
rend des Förderhubes des Ausgleichszylinders die
Umschaltung des Steuerschiebers einschließlich der
verschiedenen hydraulischen Ventile sowie der Ver
dichtungshub erfolgen.
Demnach sind für die erfindungsgemäße Pumpe (II) zwei
getrennte Zeit- und Volumenäquivalenzbetrachtungen
durchzuführen, wobei zum Vergleich mit dem Stand der
Technik die folgenden Auslegungsdaten vorzugeben
sind:
Durch die erste Zeit- und Volumenäquivalenzbetrach
tung, die sich auf die Pumpphase des Ausgleichszylin
ders bezieht, wird das Volumen (VA) des Ausgleichszy
linders bestimmt.
Die Zeitdauer der Pumpphase des Ausgleichszylinders
(tA) ist gleich der Summe aus Schaltzeit (tSch) und
Kompressionszeit (tK) also
tA = tSch + tK [12]
bzw. ausgehend von der Forderung, daß die Betonför
dermenge des Ausgleichszylinders gleich Qo sein muß
Das Volumen VA des Ausgleichszylinders errechnet sich
somit zu
Durch die zweite Zeit- und Volumenäquivalenzbetrach
tung soll die Laufzeit bzw. Laufgeschwindigkeit des
Kolbens der Förderzylinder während des Pumphubes
bestimmt werden.
Das vom Kolben eines Förderzylinders während des
effektiven Pumphubes abgefahrene Volumen (VP) ist
VP = Vo · η [15]
wobei das dabei effektiv in die Förderleitung abgege
bene Volumen verringert ist, nämlich durch die Ent
nahme des Ausgleichsvolumens VA während dieser
Phase, also
= V₀ · η - VA [16]
Wie im ersten Teil der erfindungsgemäßen Merkmals
kombination dargelegt, erfolgt zur Kompensation der
Verringerung des effektiven Fördervolumens des pum
penden Förderzylinders eine Beschleunigung der effek
tiven Laufgeschwindigkeit des Kolbens in diesem pum
penden Förderzylinder, woraus sich eine Pump-Förder
menge Q*** ergibt, die soweit erhöht ist und sein
muß, daß die effektiv an die Förderleitung abgegebene
Fördermenge gleich Qo ist.
In einer Funktionsgleichung zur Bestimmung der sich
aus der Fördermenge Q*** ergebenden Zeit tF*** für
den effektiven Pumphub drückt sich das wie folgt aus:
und, verglichen mit Gleichung (2)
ergibt sich, da Zeiten und Geschwindigkeiten und
somit Zeiten und Fördermengen umgekehrt proportional
sind, ein Faktor f4 zu
um den die Laufgeschwindigkeit des Kolbens des pum
penden Förderzylinders der Pumpe (III) bei Entnahme
von Fördergut aus der Förderleitung durch den Aus
gleichzylinder größer ist, als ohne diese Entnahme.
Auch hier zeigt sich die Abhängigkeit der Kolben
geschwindigkeit, mittelbar über VA, von der Schalt
zeit tSch.
Legt man das vorgenannte praktische Beispiel für
Pumpe (I) und Pumpe (II) zugrunde und nimmt dazu für
den Kompressionshub der Pumpe (III) eine Fördermenge
QK = 1,5 · Qo an, dann errechnet sich tK zu
also
tK = 0,25 (sec)
und darausfolgend VA nach Gleichung (14) zu
VA = 25 (dm3)
woraus sich ein Wert für den Faktor f4 ergibt in Höhe
von
f4 = 1,543.
Der relative Erhöhungsfaktor f5 im Vergleich zur
Pumpe (II) ist somit
und errechnet sich in dem beschriebenen praktischen
Beispiel zu
Die vorangegangenen Ableitungen zeigen, daß es der
Erfindung gelungen ist, mit den erfindungsgemäßen
Maßnahmen des Anspruches 1, sowohl die gewünschte
Kontinuität der Förderung zu erzielen, als auch die
Kolbengeschwindigkeit gemäß Faktor f5 = 1,0933 nur
wesentlich zu erhöhen, im Gegensatz zum Stand der
Technik (Pumpe (I)), bei dem die Kolbengeschwindig
keit um Faktor f3 = 1,659 erhöht ist, und somit die
Nachteile dieses Standes der Technik zu vermeiden.
Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor
teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen
den Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung.
Es zeigen
Fig. 1 eine Verknüpfungsschaltung gemäß der
Erfindung,
Fig. 2 eine Einzelheit der Verknüpfungsschaltung,
Fig. 3-4 weitere Einzelheiten der Verknüpfungs
schaltung,
Fig. 5 eine weitere Verknüpfungsschaltung in der
Fig. 1 entsprechender Darstellung und
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform in den Fig.
1 und 4 entsprechender Darstellung.
Den Darstellungen der Figuren liegt eine Zweizylinderbetonpumpe
zugrunde. Die beiden Förderzylinder
sind mit L und R bezeichnet. Der Buchstabe A bezeich
net dagegen einen Ausgleichszylinder, der in die För
derleitung 105 mündet. Die Förderzylinder und der
Ausgleichszylinder werden jeweils mit einem hydrauli
schen Arbeitszylinder angetrieben, wobei sich die
Buchstaben jeweils auf die Einheit aus Förderzylinder
und Antriebszylinder beziehen. Die Endlagen der Kol
ben in den Zylindern werden der Verknüpfungsschaltung
durch Impulse von Sensoren vermittelt, die mit den
Buchstaben a-f bezeichnet sind. Diese Sensoren steu
ern Ventile, die mit arabischen Zahlen identifiziert
sind. Die Steuerimpulse der Sensoren können elek
trisch, hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch
sein.
Die bei der Erfindung vorgesehene Betonflußsteuerung
erfolgt mit einem Schwenkrohr 100, welches an gegen
überliegenden Seiten seiner Eintrittsöffnung je eine
Steuerplatte 101 und 102 aufweist und daher als Steu
erschieber (104) bezeichnet ist. Zur Bewegungsver
mittlung dient ein hydraulischer Antrieb, welcher
allgemein mit B bezeichnet ist. Dieser wird ebenfalls
über ein Wegeventil gesteuert, das bei 3 dargestellt
ist. Ein Einfülltrichter weist an seiner den Öffnun
gen der Förderzylinder L und R gegenüberliegenden
Seite ein Schwenklager 103 für den Steuerschieber 104
sowie den drehfesten Anschluß des pumpenseitigen
Endes einer Betonförderleitung 105 auf.
Während des Pumpens beschleunigt die Verknüpfungs
schaltung den Antriebskolben des gerade fördernden
Förderzylinders, so daß dessen Förderkolben schneller
läuft und dadurch in dieser Phase mehr fördert, was
dem Maße der vom Ausgleichszylinder A aus dem Füll
trichter 100 entnommenen Betonmenge entspricht. Das
geschieht durch die Zuführung von zusätzlichem
hydraulischem Medium (Öl). Wenn das Flächenverhältnis
des Ausgleichszylinderantriebskolbens zum Ausgleichs
zylinderförderkolben das gleiche, wie bei den Förder
zylindern ist, genügt das hydraulische Antriebs
medium, welches der Ausgleichszylinderantriebskolben
mit seiner Rückseite beim Ansaugen des Betons aus der
Förderleitung durch den Austrittszylinderförderkolben
verdrängt.
Der Steuerschieber 104 wird zwischen den Kolbenspie
len der Förderzylinder R und L umgeschaltet. In der
Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgt das Umschalten in
zwei aufeinanderfolgenden Schritten, von denen der
erste den Steuerschieber in eine Mittelstellung zwi
schen den Öffnungen der beiden Förderzylinder fest
hält. In dieser Stellung verschließt eine der Schie
berplatten 101 bzw. 102 die Förderzylinderöffnung des
von Saugen auf Förderung umgeschalteten Förderzylin
ders. Das ermöglicht dem Kolben dieses Förderzylin
ders die Kompression des zuvor angesaugten Betons. Am
Ende dieses Kompressionshubes veranlaßt die Verknüp
fungsschaltung den zweiten Schaltschritt des Steuer
schiebers 104 in die jeweilige Endstellung. Dadurch
wird die Eintrittsöffnung 106 des Steuerschiebers 104
mit der Öffnung des fördernden Zylinders ausgefluch
tet und der zuvor verdichtete Beton wird in die För
derleitung 105 gedrückt.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird
die mittlere Schaltstellung des Steuerschiebers 104
durch das Wegeventil 7 gesteuert. Dabei wird in der
mittleren Schaltstellung die Steuerbohrung für das
Rücköl verschlossen, wodurch der Steuerschieber in
der mittleren Schaltstellung zum Stillstand kommt.
Mit zeitlichem Abstand wird das Ventil 7 weiterge
schaltet und gelangt in die andere Schaltstellung.
Dadurch wird eine Rücklaufsteuerbohrung am Ende des
Antriebszylinders frei. Somit kann die Schaltung des
Steuerschiebers in die Endstellung erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist
die mittlere Schaltstellung des Steuerschiebers
dadurch festgelegt, daß für den Antrieb des Steuer
schiebers zwei hintereinander geschaltete Antriebs
zylinder nach Fig. 5 vorgesehen sind. Mit der Betäti
gung des ersten Zylinders 107 wird die Mittelstellung
hergestellt. Im zeitlichen Abstand erfolgt die Betä
tigung des zweiten Zylinders 108, durch den der Steu
erschieber 104 seine Endstellung erreicht. Dabei
erfolgt die Ansteuerung des ersten Zylinders 107
durch das Ventil 3 und die des zweiten Zylinders 108
durch das Ventil 31.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfin
dung erfolgt die Umschaltung des Steuerschiebers
parallel zum Kompressionshub, was zu einer erheb
lichen Verringerung der gesamten Unterbrechungszeit
zwischen den Pumphüben der Förderzylinder führt ent
sprechend Gleichung (12) tA = tSch + tK und damit zu
einer Verringerung des Hubvolumens des Ausgleichs
zylinders VA und der Faktoren f4 und f5 (s. Gleichun
gen 14, 18, 20) und infolgedessen zu einer Verringe
rung der Geschwindigkeit des Kolbens des pumpenden
Förderzylinders. Diese Möglichkeit ergibt sich
daraus, daß zu Beginn des Kompressionshubes noch kein
Ausstoß von Dickstoff in die Förderleitung erfolgt,
weil sich zunächst wegen des Ausgleichs von Vakuum
und Luft noch kein Druck aufbaut und bis dahin der
Steuerschieber schnell seine Mittelstellung erreicht
hat während nachfolgend in dem Zeitbereich, in dem
der komprimierende Förderkolben den Dickstoff effek
tiv verdichtet, also Druck aufbaut, der Steuerschie
ber seinen Mittelstellungsbereich mehr oder weniger
stark verzögert durchläuft bis die Kompression nahezu
beendet ist und danach der Steuerschieber den Rest
seines Schaltweges wieder beschleunigt zurücklegt
(Fig. 6).
Aus praktischen Gründen der Konstruktion, nämlich den
Ausgleichszylinder so klein wie möglich zu halten,
aber auch aus Gründen der Justierung der Steuerung
im Leerlauf ist es sinnvoll, den Kompressionshub zu
begrenzen. Das Maß der Begrenzung ergibt sich aus dem
minimalen volumetrischen Wirkungsgrad ηvol, der dem
allgemeinen Kenntnisstand des Betonfließverhaltens,
also der Ansaugbarkeit des Betons entspricht. Mit
ηvol = 0,85 wird der überwiegende Bereich aller
Pumpbetone und anderer Dickstoffe abgedeckt.
Gemäß der Darstellung der Fig. 3 geschieht die erfor
derliche Begrenzung des Kompressionshubes mit einem
Zylinder 33, in dem ein Kolben 38 angeordnet ist. Das
Hubvolumen 40 entspricht der gewählten Kompressions
hubbegrenzung. Ein Ventil 51 steuert den Zylinder in
der Weise, daß in der Phase des Kompressionshubes das
Ventil 51 durch einen der Sensoren a, b geschaltet
wird. Dadurch beaufschlagt Drucköl aus einem Speicher
60 die Seite 36 des Kolbens 38 über die Leitung 35.
Die von der Kolbenseite 37 verdrängte Ölmenge wird
über eine Leitung 34, 28 zum komprimierenden Förderzylinder
geleitet, bis der Kolben 38 seine Endstel
lung erreicht hat. Das Rückschalten des Ventils 51
durch einen Sensor beaufschlagt der Speicher Seite 37
des Kolbens 38. Das von der Seite 36 verdrängte Öl
fließt zum Tank ab. Damit kann der Kolben 38 in
seiner Ausgangsstellung für die nächste Kompression
zurückgeführt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorgesehen,
daß während des Kompressionshubes eines Förderzylin
ders der Kolben im anderen Förderzylinder stillsteht,
d. h. seinen Saughub noch nicht beginnt. Dabei
erfolgt die Kompressionshubbegrenzung mit einem
Mehrkammerzylinder 41. Dieser entspricht hinsichtlich
der Hubbegrenzung in Abmessung, Funktion und Steue
rung dem Zylinder 33 nach Fig. 3. Er weist jedoch
eine weitere Kammer 42 auf, die so bemessen ist, daß
sie das während des Kompressionshubes vom Antriebs
zylinder des komprimierenden Förderzylinders in die
Brückenleitung verdrängte Hydrauliköl über die
Leitung 43 aufnimmt und es im Verlauf des folgenden
Förderhubes wieder in die Brücke einspeist und damit
die Synchronisation des Laufs der Förderzylinder
wieder herstellt.
Ein kontinuierlicher Betonfluß wird dadurch erreicht,
daß für die verschiedenen Zylinder L, R und A gleiche
Kolbenflächenverhältnisse, sowie gleiche Hydraulik
mengen für den Förderhub, zur Verfügung stehen. Die
Kontinuität der Betonförderung gewährleistet die
Hydraulikpumpe P1. Es ist deswegen vorteilhaft, für
alle anderen Antriebe der Ventile bzw. Steuerschie
ber, den Saughub des Ausgleichszylinders A, usw. eine
oder mehrere separate andere Antriebsquellen vorzuse
hen. Dazu dient ein zweiter Hydraulikkreis, der einen
von einer Pumpe P2 gespeisten Speicher 60 aufweist.
Er ist mit einem Sicherheits- und Druckabschaltventil
70 versehen.
Für den Saughub des Ausgleichszylinder ist eine
Hilfspumpe P3 vorgesehen, die so geschaltet ist, daß
in der Phase, in der der Ausgleichszylinder den Beton
fördert, die Pumpe P3 nicht abgeschaltet ist, sondern
das von ihr gelieferte hydraulische Medium über die
Leitung 9 zusätzlich dem Speicher 60 zugeführt wird.
Anstelle der Hilfspumpe P3 kann eine entsprechend
vergrößerte Pumpe P2 in Verbindung mit einem arbeits
volumenmäßig größeren Speicher vorgesehen werden.
Es empfiehlt sich ferner, alle hydraulischen Schalt
ventile in der Ausführung mit kürzester Ansprechzeit
zu verwenden. Bei der hydraulischen Betätigung des
Ventils 2 über den Sensorsteuerpunkt (e) mittels des
Pumpenmediums P1 wird die Herabsetzung der Schaltzeit
auf ein Minimum durch Ersatz des Ventils 2 ein
schließlich des Rückschlagventils 30 mit Hilfe eines
hydraulischen entsperrbaren Rückschlagventils
erreicht.
Claims (15)
1. Dickstoffpumpe mit Förderzylindern, insbesondere
Zweizylinderbetonpumpe mit einer Dickstofffluß
steuerung zwischen einem Einfülltrichter, den För
derzylindern und einer Förderleitung, sowie einer
die Antriebe der Förderzylinder und den Dick
stoffluß steuernden Verknüpfungsschaltung, wobei
der Dickstofffluß durch einen Steuerschieber ver
läuft, der mit seiner Austrittsöffnung ständig mit
der Förderleitung verbunden ist und mit wenigstens
einer Eintrittsöffnung versehen ist, die abwech
selnd vor den Öffnungen der Förderzylinder steht,
wobei ein Ausgleichszylinder während des Umschal
tens des Steuerschiebers Dickstoffunterbrechnungen
ausschließt und die Verknüpfungsschaltung so
ausgebildet ist, daß der Ausgleichszylinder wäh
rend des Umschaltens des Steuerschiebers Dickstoff
in die Förderleitung drückt und während des
anschließenden Fördertaktes eines der Förderzylin
der mit Dickstoff gefüllt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung den
Antrieb des jeweils fördernden Förderzylinders (R,
L) um das Maß der Menge des von dem Aus
gleichszylinder (A) aufgenommenen Dickstoffes
schneller fördern läßt und die Umschaltung des
Steuerschiebers (104) derart verzögert, daß eine
der jedem Förderzylinder (R, L) an jeweils einer
Seite der Eintrittsöffnung (106) des Steuerschie
bers (104) zugeordneten Schieberplatten (101,
102), deren Größe einer Fläche zwischen den För
derzylinderöffnungen derart angepaßt ist, daß in
der Schaltmittelstellung des Steuerschiebers (104)
die Öffnungen der Förderzylinder (R, L) von den
Schieberplatten (101, 102) und die Eintrittsöff
nung (106) im Steuerschieber (104) auf der Fläche
zwischen den Förderzylindern (R, L) abgedichtet
sind und zur Durchführung eines den angesaugten
Dickstoff verdichtenden Teilhubes des Förder
zylinderkolbens die Öffnung des diesem zugeordne
ten Förderzylinders verschließt.
2. Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ausgleichszylinder (A) mit
seiner Austrittsöffnung ständig mit der Förder
leitung (105) verbunden ist und aus dieser mit
Dickstoff gefüllt wird.
3. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine Verknüpfungsschaltung
mit als Stellungabfragesensoren ausgebildeten
Steuerelementen und von den Sensoren gesteuerten
Ventilen, wobei die Schaltimpulse elektrisch,
hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch übertrag
bar sind.
4. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der
Antriebe der jeweils fördernden Förderzylinder (R,
L) zusätzlich hydraulisches Medium zum Kolben
eines Antriebszylinders des fördernden Förderzylinders
aus dem rückströmenden Medium eines
Antriebszylinders des Ausgleichszylinders (A)
förderbar ist.
5. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis
des Ausgleichszylinderantriebskolbens zum Ausgleichszylinderförderkolben
das gleiche wie bei
den Förderzylindern (R, L) ist.
6. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der
Mittelstellung des Steuerschiebers (104) ein Kol
ben des Steuerschieberantriebes (B) eine zugeord
nete Steuerbohrung für Rücköl verschließt und den
Steuerschieber (104) in der mittleren Schaltstel
lung zum Stillstand bringt, wobei bei einer mit
zeitlichem Abstand erfolgenden Weiterschaltung des
Ventils (7) in eine weitere Schaltstellung eine
Rücklaufsteuerbohrung am Ende des Antriebszylin
ders frei wird und die Schaltung des Steuerschie
bers (104) in die Endstellung veranlaßt.
7. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch Festlegung der mittleren
Schaltstellung des Steuerschiebers (104) in einem
Steuerschieberantrieb (B) mit zwei hintereinander
geschalteten Antriebszylindern (107, 108), die bei
Betätigung des ersten Zylinders die Mittelstellung
und bei im zeitlichen Abstand erfolgender Betäti
gung des zweiten Zylinders die Endstellung des
Steuerschiebers (104) veranlassen, wobei zur
Steuerung der Antriebszylinder jedem ein eigenes
Schaltventil (3, 31) zugeordnet ist.
8. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungen des
Steuerschiebers (104) zum Komprimieren und Fördern
derart festgelegt sind, daß bei hoher
Anfangsgeschwindigkeit des Steuerschiebers (104)
dieser die Mittellage verzögert durchläuft und
gegen Ende der Steuerschieberbewegung der Steuer
schieber (104) erneut auf seine
Anfangsgeschwindigkeit beschleunigt wird, wobei
die Mittellagenverzögerung durch Anordnung von
Drosselventilen im Rücklauf des Steuerschieberan
triebszylinders erfolgt, um den Kompressionshub
durchzuführen.
9. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber
antrieb (B) mit Differential-, Gleichlauf oder
Plungerzylindern verwirklicht ist.
10. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des
Kompressionshubes ein Zylinder (33) mit einem an
die gewählte Kompressionshubbegrenzung angepaßten
Hubvolumen (40) dient, der über ein Ventil (51) in
der Weise gesteuert wird, daß in der Phase der
Kompression ein Ventil (51) durch einen der Senso
ren (a, b) geschaltet wird und Speicheröl über die
Leitung (35) eine Seite (36) eines Kolbens (38) im
Zylinder (33) beaufschlagt, wobei die von der
anderen Kolbenseite (37) verdrängte Hydraulikmedi
ummenge über Leitungen (34, 39, 8) zum komprimie
renden Förderzylinder fließt, bis der Kolben (38)
seine Endstellung erreicht hat, und daß durch
Rückschalten des Ventils (51) der Speicher die
Seite (37) des Kolbens (38) beaufschlagt und das
von der Seite (36) verdrängtes hydraulisches
Medium zum Tank abfließt und der Kolben (38) in
seine Ausgangsstellung für die folgende Kompres
sion zurückgeht.
11. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompressionshubbe
grenzung der Förderkolben im benachbarten Förder
zylinder angehalten und der Saughub mit Hilfe
eines Mehrkammerzylinders (41) verzögert ist, wel
cher eine weitere Kammer (42) aufweist, die so
bemessen ist, daß sie das kompressionshubäquiva
lente, vom Antriebszylinder des komprimierenden
Förderzylinders in eine Brückenleitung verdrängte
hydraulische Medium während des Kompressionshubes
aufnimmt und es im Verlauf des folgenden Förder
hubes wieder in die Brücke einspeist, um die Syn
chronisation des Ablaufs der Förderzylinderkolben
wiederherzustellen.
12. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Durchführung
des Förderhubes der Förderzylinderkolben und des
Förderhubes des Ausgleichszylinderkolbens eine
Hydraulikpumpe (P1) vorgesehen ist.
13. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb (B)
des Steuerschiebers (104), für die Durchführung
des Kompressionshubes und für das Schalten der
Ventile ein gesonderter Hydraulikkreis vorgesehen
ist, für den eine Pumpe (P2) und ein von dieser
gespeister Speicher mit Sicherheits- und Druckab
schaltventil vorgesehen sind.
14. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Durchführung
des Saughubes des Ausgleichszylinders (A) eine
weitere Hilfspumpe (P3) vorgesehen ist, die so
geschaltet ist, daß sie beim Förderhub des
Ausgleichszylinders das von ihr gelieferte hydrau
lische Medium über eine Leitung (29, 9) dem Spei
cher zuführt.
15. Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der
Schaltzeit des Ausgleichszylinders (A) ein hydrau
lisch entsperrbares Rückschlagventil die Schalt
zeit des Ausgleichszylinderantriebes auf ein Mini
mum herabgesetzt ist.
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