EP3033523B1

EP3033523B1 - Zweizylinder-dickstoffpumpe mit rohrweiche

Info

Publication number: EP3033523B1
Application number: EP14719011.0A
Authority: EP
Inventors: Ralf WEIMER
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: JP2016528433A; KR20160041910A; US20160160851A1; EP3033523A1; WO2015022088A1; DE102013215990A1; CN105683569A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dickstoffpumpe mit einem Materialaufgabebehälter und zwei mit stirnseitigen Mündungsöffnungen an je eine Durchtrittsöffnung in der Behälterwand angeschlossenen Förderzylindern, die durch eine im Inneren des Materialaufgabebehälters angeordnete Rohrweiche abwechselnd mit dem Behälterinneren und einer Förderleitung verbindbar sind und deren Förderkolben abwechselnd einen Füllhub und einen Förderhub ausführen. Es ist dabei bekannt, dass die Rohrweiche eine in Richtung Mündungsöffnungen weisende, als kreisbogenförmig gekrümmtes Langloch ausgebildete Einlassöffnung aufweist, deren Breite dem Durchmesser und deren Länge dem Außenabstand der Mündungsöffnungen entspricht und die je einen in Schwenkrichtung über den Außenrand der Einlassöffnung überstehenden Verschlussansatz aufweist, dessen Längserstreckung dem Abstand zwischen den Mündungsöffnungen entspricht ( DE-195 03 986 A1 ).
Die bekannte Dickstoffpumpe zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass die als gebogenes Langloch ausgebildete Einlassöffnung und die beiden Verschlussansätze der Rohrweiche gewährleisten dass während des Schwenk- bzw. Umschaltvorgangs der Rohrweiche zumindest zeitweise ein Kurzschluss der beiden Förderzylinder hergestellt ist. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass während des Umschaltvorgangs der Rohrweiche die beiden Förderzylinder zeitweise vom Inneren des Materialaufgabebehälters getrennt und unter gemeinsamer Verbindung mit der Förderleitung miteinander kurzgeschlossen werden können, so dass der eine Förderkolben seinen Förderhub noch beenden und gleichzeitig der andere Förderkolben mit seinem Förderhub bereits beginnen kann. Der den Förderhub beendende Förderkolben wird seinen anschließenden Füllhub erst ausführen, wenn der Kurzschluss zwischen den beiden Mündungsöffnungen wieder aufgehoben und der zugehörige Förderzylinder mit dem Behälterinneren verbunden ist. Für eine sichere Funktion ist es notwendig, dass die Rohrweiche sowohl während des Förderbetriebs als auch während des Umschaltbetriebs im Bereich der Mündungsöffnungen zuverlässig gegenüber der Behälterwand abgedichtet ist. Die bekannte Dickstoffpumpe der eingangs angegebenen Art lässt in dichtungstechnischer Hinsicht aber zu wünschen übrig.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Dickstoffpumpe der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass sowohl im stationären als auch im bewegten Zustand der Rohrweiche eine ausreichende Abdichtung im Bereich der Rohrweichen-Behälterwandtrennstelle gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, dass die Rohrweiche ein das bogenförmige Langloch aufweisendes metallisches Ringelement sowie ein zwischen dem Ringelement und einem ausgangsseitig mit der Förderleitung verbundenen Schwenkrohr angeordnetes, einen das Langloch umfassenden Durchbruch aufweisendes Polsterelement aufweist, wobei das Ringelement relativ zum Schwenkrohr begrenzt axial beweglich und unter der Einwirkung des Förderdrucks in der Rohrweiche über das Polsterelement gegen die Innenfläche der Behälterwand anpressbar ist. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, dass die Dichtwirkung nicht zur statisch in der Endlagenstellung der Rohrweiche, sondern auch während der Drehbewegung der Rohrweiche aufrechterhalten bleibt. Die Rohrweiche wird damit in allen Schalt- bzw. Betriebszuständen zuverlässig gegenüber dem Behälterinneren abgedichtet. Dies gilt auch für den Bereich der Verschlussansätze, da das Polsterelement in diese hineinreicht und dort eine vom Rohrinneren her kommende Anpresswirkung erzeugt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Verschlussansätze beim Umschaltvorgang zu Beginn eines Förderhubs das Vorverdichten des Dickstoffmaterials ermöglichen. Erfindungsgemäß weist das Polsterelement eine unkreisförmige flächige Querschnittsform auf. Das vorzugsweise gummielastische Material verhält sich nahezu inkompressibel, ähnlich wie eine Flüssigkeit, die den hydraulischen Druck gleichmäßig in alle Richtungen überträgt. Dies bedeutet, dass sich der Druck des Förderguts vom Inneren der Rohrweiche aus im Idealfall gleichförmig über das Polsterelement fortpflanzt, und zwar bis in die Verschlussansätze hinein. Dadurch wird das metallische Ringelement an die Innenfläche der Behälterwand gedrückt, obwohl nur die Einlasskontur des Polsterelements mit dem druckführenden Fördermedium in Kontakt steht. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht kann dadurch erzielt werden, dass innerhalb des Polsterelements eine Art Fluid- oder Geltasche vorgesehen wird, über die der Druck noch besser übertragen werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung trägt die Behälterwand an ihrer dem Ringelement zugewandten Innenfläche eine mit den Mündungsöffnungen versehene austauschbare Verschleißplatte. Diese lässt sich im Verschleißfall relativ einfach austauschen. Außerdem kann hierfür ein gegenüber dem Materialbehälter verschleißfesterer und daher teurerer Werkstoff verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ringelement eine schwenkrohrseitig angeordnete, über ihre Außenkontur an das Polsterelement angepasste, stufenförmig eingeformte Tasche zur Aufnahme des Polsterelements aufweist. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird erzielt, wenn das Ringelement auch zum Langloch hin durch eine stufenförmige Taschenwand begrenzt ist, deren Höhe kleiner als der äußere Taschenrand ist. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass das Polsterelement sicher zwischen Schwenkrohr und Ringelement eingebettet ist und auch beim Auftreten eines Saugdrucks, wie er beispielsweise bei einem Spülvorgang auftritt, nicht aus seiner Tasche herausgezogen wird.
Eine weitere Verbesserung der Positionierung des Ringelements auf dem Schwenkrohr wird dadurch erzielt, dass am zylinderseitigen Ende des Schwenkrohrs eine bogenförmig begrenzte, von einem Schwenkrohrkanal durchdrungene Erhöhung angeordnet ist, die eine der Tasche in dem Ringelement entsprechende Außenkontur aufweist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine schaubildliche Darstellung einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe;
Fig. 2: eine Prinzipdarstellung der wesentlichen Teile der Dickstoffpumpe in einer schaubildlichen Explosionsdarstellung;
Fig. 3a: und b zwei schaubildliche Explosionsdarstellungen der Rohrweiche mit Verschleißplatte von verschiedenen Seiten her gesehen;
Fig. 4a: die Rohrweiche mit Verschleißplatte im Zusammenbauzustand der Rohrweiche in einer Darstellung entsprechend Fig. 3a;
Fig. 4b: eine Darstellung entsprechend Fig. 4a mit teilweise aufgebrochener Rohrweiche;
Fig. 5a: bis c eine abgewandte Ausführungsform des Ringelements mit Polsterelement in einer Draufsicht, einer Schnittdarstellung und einer schaubildlichen Explosionsdarstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Dickstoffpumpe weist einen Materialaufgabebehälter 10 zur Aufnahme von Dickstoffen, wie Flüssigbeton auf. Der Flüssigbeton wird über einen Rohrkrümmer 12 in eine nur angedeutete Förderleitung 14 gefördert. Dies geschieht mittels zweier Förderzylinder 16,17, die mit stirnseitigen Mündungsöffnungen 18,19 an je eine Durchtrittsöffnung 18',19' in der Behälterwand 20 angeschlossen sind und deren Förderkolben 22,23 abwechselnd einen Füllhub und einen Förderhub ausführen. Im Inneren des Materialaufgabebehälters 10 befindet sich eine Rohrweiche 24, über welche die Förderzylinder 16,17 abwechselnd mit dem Behälterinneren 21 und der Förderleitung 14 verbindbar sind. Die Rohrweiche 24 ist dabei über einen hydraulischen Antriebsmechanismus jeweils in seine gewünschte Stellung bezüglich der Mündungsöffnungen 18,19 verschwenkbar. Die Förderkolben 22,23 werden mittels hydraulischer Zylinder-Kolbeneinheiten 26,27 bewegt, von denen in Fig. 1 nur die Zylinder schematisch angedeutet sind. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, weist die Rohrweiche 24 eine in Richtung Mündungsöffnungen 18,19 weisende, als kreisbogenförmig gekrümmtes Langloch 28 ausgebildete Einlassöffnung auf, deren Breite dem Durchmesser und deren Länge dem Außenabstand der Mündungsöffnungen 18,19 entspricht und die je einen in Schwenkrichtung über den Außenrand der Einlassöffnung 28 überstehenden Verschlussansatz 30,31 aufweist, dessen Längserstreckung dem Abstand zwischen den Mündungsöffnungen 18,19 etwa entspricht.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Rohrweiche ein das bogenförmige Langloch 28 aufweisendes metallisches Ringelement 32 sowie ein zwischen dem Ringelement 32 und einem ausgangsseitig mit der Förderleitung verbundenen Schwenkrohr 34 angeordnetes Polsterelement 36 aufweist. Das Polsterelement 36 weist einen das Langloch 28 im Ringelement 32 umfassenden langlochförmigen Durchbruch 38 auf. Das Ringelement 32 ist dabei relativ zum Schwenkrohr 34 axial beweglich und ist unter der Einwirkung des beim Förderhub erzeugten Förderdrucks in der Rohrweiche 34 über das Ringelement 32 gegen die Innenfläche der Behälterwand 20 anpressbar. Die Behälterwand 20 trägt an ihrer dem Ringelement 32 zugewandten Innenfläche eine mit den Durchtrittsöffnungen 18',19' und mit einer Lagerbohrung 40 für den Lagerbolzen 42 versehene austauschbare metallische Verschleißplatte 20'.
Wie aus Fig. 5a bis c zu ersehen ist, weist das Ringelement 32 eine schwenkrohrseitig angeordnete, über ihre Außenkontur an das Polsterelement 36 angepasste stufenförmig eingeformte Tasche 44 zur Aufnahme des Polsterelements 36 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ringelement 32 auch zum Langloch 28 hin durch eine stufenförmige innere Taschenwand 46 begrenzt, deren Höhe kleiner als der äußere Taschenrand 48 ist. Am zylinderseitigen Ende des Schwenkrohrs 34 befindet sich eine bogenförmig begrenzte Erhöhung 50, die vom Schwenkrohrkanal 52 durchdrungen ist (Fig. 3a) und die eine der Tasche 44 in dem Ringelement 32 entsprechende Außenkontur aufweist (Fig. 3b). Mit diesen Maßnahmen wird die Axialführung des Ringelements 32 auf dem Schwenkrohr 34 verbessert und stabilisiert.
Um eine zuverlässige Druckübertragung zu gewährleisten, besteht das Polsterelement 36 aus einem nachgiebigen, elastischen oder gummielastischen Material. Eine weitere Verbesserung der Anpresswirkung kann dadurch erzielt werden, dass das Polsterelement 36 eine als inkompressible Flüssigkeit ausgebildete Füllung enthält.
Die Einlassöffnung der Rohrweiche bzw. des Ringelements ist mit ihrer gebogenen Langlochgestalt so konzipiert, dass die beiden Förderzylinder 16,17 über ihre Mündungsöffnungen 18,19 innerhalb des Langlochs 28 kurzgeschlossen sind. Wenn in dieser Stellung beide Förderzylinder 16,17 mit ihren Förderkolben 22,23 einen Förderhub ausführen, kann ein glatter stoßfreier Umschaltvorgang gewährleistet werden. Zur Vorbereitung des Umschaltvorgangs kann in den zuvor gefüllten Förderzylinder während des Überfahrens des Verschlussansatzes 30,31 an der Rohrweiche 24 bereits ein Vordruck aufgebaut werden. Damit erhält man eine weitere Verbesserung hinsichtlich der kontinuierlichen Durchströmung der Förderleitung auch während des Umschaltvorgangs. Andererseits bedeutet dies, dass die Kolbengeschwindigkeiten und damit auch die Hubdauer während des Füllhubs und des Förderhubs unterschiedlich sind, da aufgrund der beschriebenen funktionellen Besonderheiten für den Füllhub weniger Zeit zur Verfügung steht als für den Förderhub.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Dickstoffpumpe mit einem Materialaufgabebehälter 10 und zwei mit stirnseitigen Mündungsöffnungen 18,19 an je eine Durchtrittsöffnung 18',19' in der Behälterwand 20 angeschlossenen Förderzylindern 16,17. Die Förderzylinder 16,17 sind durch eine im Inneren des Materialaufgabebehälters 10 angeordnete Rohrweiche 24 abwechselnd mit dem Behälterinneren 21 und einer Förderleitung 14 verbindbar, während deren Förderkolben 22,23 abwechselnd einen Füllhub und einen Förderhub ausführen. Die Rohrweiche 24 weist eine in Richtung Mündungsöffnungen 18,19 weisende, als kreisbogenförmig gekrümmtes Langloch 28 ausgebildete Einlassöffnung auf, deren Breite dem Durchmesser und deren Länge dem Außenabstand der Mündungsöffnungen 18,19 entspricht und die je einen in Schwenkrichtung über den Außenrand des Langlochs überstehenden Verschlussansatz 30,31 aufweist, dessen Längserstreckung dem Abstand zwischen den Mündungsöffnungen entspricht. Um eine sichere Abdichtung der Trennstelle zwischen der Rohrweiche 24 und der Behälterwand 20 zu gewährleisten, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Rohrweiche 24 ein das bogenförmige Langloch 28 aufweisendes metallisches Ringelement 32 sowie ein zwischen dem Ringelement 32 und einem ausgangsseitig mit der Förderleitung 14 verbundenen Schwenkrohr 34 angeordnetes, einen das Langloch 28 umfassenden Durchbruch 38 aufweisendes Polsterelement 36 aufweist, wobei das Ringelement 32 relativ zum Schwenkrohr 34 axial beweglich und unter der Einwirkung des Förderdrucks in der Rohrweiche 24 über das Polsterelement 36 gegen die Innenfläche der Behälterwand anpressbar ist.

Bezugszeichenliste:

10: Materialaufgabebehälter
12: Rohrkrümmer
14: Förderleitung
16,17: Förderzylinder
18,19: Mündungsöffnungen
18', 19': Durchtrittsöffnungen
20: Behälterwand
20': Verschleißplatte
21: Behälterinneres
22,23: Förderkolben
24: Rohrweiche
26,27: Zylinder-Kolbeneinheiten
28: Langloch
30,31: Verschlussansatz
32: Ringelement
34: Schwenkrohr
36: Polsterelement
38: Durchbruch
40: Lagerbohrung
42: Lagerbolzen
44: Tasche
46: Taschenwand
48: Taschenrand
50: Erhöhung
52: Schwenkrohrkanal

Claims

Dickstoffpumpe mit einem Materialaufgabebehälter (10) und zwei mit stirnseitigen Mündungsöffnungen (18,19) an je eine Durchtrittsöffnung (18',19') in der Behälterwand angeschlossenen Förderzylindern (16,17), die durch eine im Inneren des Materialaufgabebehälters (10) angeordnete Rohrweiche (24) abwechselnd mit dem Behälterinneren (21) und einer Förderleitung (14) verbindbar sind, und deren Förderkolben (22,23) abwechselnd einen Füllhub und einen Förderhub ausführen, wobei die Rohrweiche (24) eine in Richtung Mündungsöffnungen (18,19) weisende, als kreisbogenförmig gekrümmtes Langloch (28) ausgebildete Einlassöffnung aufweist, deren Breite dem Durchmesser und deren Länge dem Außenabstand der Durchtrittsöffnungen (18',19') entspricht und die je einen in Schwenkrichtung über den Außenrand des Langlochs (28) überstehenden Verschlussansatz (30,31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrweiche (24) ein das bogenförmige Langloch (28) aufweisendes metallisches Ringelement (32) sowie ein zwischen dem Ringelement (32) und einem ausgangsseitig mit der Förderleitung (14) verbundenen Schwenkrohr (34) angeordnetes, einen das Langloch (28) umfassenden Durchbruch (38) aufweisendes Polsterelement (36) aufweist, wobei das Ringelement (32) relativ zum Schwenkrohr (34) axial beweglich und unter der Einwirkung des Förderdrucks in der Rohrweiche (24) über das Polsterelement (36) gegen die Innenfläche der Behälterwand (20) anpressbar ist.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand (20) an ihrer dem Ringelement (32) zugewandten Innenfläche eine mit den Durchtrittsöffnungen (18',19') versehene austauschbare Verschleißplatte (20') trägt.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (32) eine schwenkrohrseitig angeordnete, über ihre Außenkontur an das Polsterelement (36) angepasste, unter Bildung eines äußeren Taschenrands (48) stufenförmig eingeformte Tasche (44) zur Aufnahme des Polsterelements (36) aufweist.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (32) auch zum Langloch (28) hin durch eine stufenförmige Taschenwand (46) begrenzt ist, deren Höhe kleiner als der äußere Taschenrand (48) ist.
Dickstoffpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am zylinderseitigen Ende des Schwenkrohrs (34) eine bogenförmig begrenzte, von einem Schwenkrohrkanal (52) durchdrungene Erhöhung (50) angeordnet ist, die eine der Tasche (44) in dem Ringelement (32) entsprechende Außenkontur aufweist.
Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polsterelement (36) aus einem nachgiebigen oder elastischen Material besteht.
Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polsterelement (36) zumindest teilweise aus einem gummielastischen Material besteht.
Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polsterelement (36) eine als inkompressible Flüssigkeit ausgebildete Füllung enthält.