EP3622133B1 - Gekröpfter auslegerarm aus faserverbundmaterial mit veränderlichem querschnitt für mobile betonpumpen und betonpumpe - Google Patents

Gekröpfter auslegerarm aus faserverbundmaterial mit veränderlichem querschnitt für mobile betonpumpen und betonpumpe Download PDF

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EP3622133B1
EP3622133B1 EP18725450.3A EP18725450A EP3622133B1 EP 3622133 B1 EP3622133 B1 EP 3622133B1 EP 18725450 A EP18725450 A EP 18725450A EP 3622133 B1 EP3622133 B1 EP 3622133B1
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EP
European Patent Office
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boom arm
cross
section
offset
edges
Prior art date
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EP18725450.3A
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EP3622133A1 (de
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Jens HÄFNER
Peter MÖGLE
Ansgar MÜLLER
Knut Kasten
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Putzmeister Engineering GmbH
Original Assignee
Putzmeister Engineering GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
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    • E04G21/0427—Devices for both conveying and distributing with distribution hose on a static support, e.g. crane

Definitions

  • the invention relates to a boom arm for mobile concrete pumps and a mobile concrete pump.
  • Mobile concrete pumps regularly have a boom arranged on a mobile substructure with a conveying line guided along it, through which free-flowing concrete can be pumped.
  • the cantilever comprises a plurality of cantilever arms, which can be pivoted relative to one another about pivot axes in each case transversely to the longitudinal direction of the cantilever arm.
  • the specified maximum height can, for example, correspond to the usual clearance heights in road traffic, so that the mobile concrete pump can also move under bridges and through tunnels.
  • Cranked cantilever arms made of steel are known.
  • several steel profiles with the same cross section are welded together in such a way that the desired cranking occurs, with the As a rule, two steel profiles are arranged essentially parallel with a crank and are connected to one another by a third steel profile running at an angle thereto.
  • the steel profile must have a certain wall thickness in order to absorb the forces acting on the cantilever arm during operation and to enable the offset to be produced by welding.
  • a cranked extension arm according to the prior art has a not inconsiderable weight.
  • the invention is based on the object of creating a cranked cantilever arm and a mobile concrete pump in which the disadvantages of the prior art no longer occur or only occur to a reduced extent.
  • the invention relates to a cantilever arm according to claim 1, wherein the cantilever arm, in particular for the placing boom of a concrete pump, has a first and a second end, with at least one cranked section being provided between the first and the second end of the cantilever arm, in which, with proper use occurring main bending loads act as torsional loads, and the
  • the cantilever arm is made of fiber composite material, with the height of the cantilever arm in cross section away from the bent area being greater than the width of the cantilever arm in cross section and in the bent area the width of the cantilever arm in cross section being greater than or equal to the height of the cantilever arm in cross section.
  • the invention further relates to a concrete pump with a placing boom arranged on a substructure, comprising at least two cantilever arms, with at least one cantilever arm being designed according to the invention.
  • width and height of the cantilever arm refer to the dimensions of the cantilever arm as defined for calculating area moment of inertia about a pivot axis of the cantilever arm.
  • the pivot axis of the cantilever arm is an axis about which the cantilever arm can be pivoted directly relative to an adjacent cantilever arm.
  • the fibers or continuous fibers are generally more than 50 mm in length.
  • the length of the fibers is such that they can no longer be processed in an extrusion process. Rather, corresponding endless fibers are usually available as flat raw material or roving, which can then be processed into fiber composite material.
  • “Roving” refers to a bundle, strand or multifilament yarn made up of endless fibers arranged essentially in parallel.
  • a "flat raw material” can be, for example, a woven fabric, scrim, knitted fabric or mesh.
  • the cantilever arm according to the invention is made of fiber composite material, it is possible in principle to save weight compared to a comparable cantilever arm made of steel. Due to the significantly lower specific weight of fiber composite material, a significant weight reduction can often be achieved compared to steel construction, even if a slightly greater wall thickness may have to be selected in order to achieve comparable rigidity.
  • the invention is based on the knowledge that, at least in the case of cranked cantilever arms, a corresponding simple change of material is not readily possible or at least does not provide any major weight savings. This is due, among other things, to the fact that the wall thickness of cranked cantilever arms made of fiber composite material cannot be significantly reduced compared to a version made of steel without reducing the rigidity of the cantilever arm in the area of the crank to a level that is impermissible for use in concrete pumps.
  • the invention has recognized that in the area of the offset, some of the usual loads acting on the cantilever arm, which are originally bending loads, act as torsional loads. Based on this knowledge, the invention provides that this special form of loading in the area of the offset is not counteracted by a greater wall thickness, but rather by a shape adapted to the load. While the height of the cross section of the cantilever arm is greater than the width of the cross section of the cantilever arm away from the cranked area—which makes it particularly easy to absorb bending loads—the width of the cross section of the cantilever arm is in the cranked area greater than or equal to the height of the cantilever arm in cross section. As a result of the cross-sectional adaptation according to the invention, it is often already possible to achieve sufficient rigidity, even in the area of the offset, without an increase in the wall thickness being necessary.
  • the cantilever arm is bent in a plane perpendicular to the bending load. Only in this case do the torsional loads in question occur.
  • the cantilever arm can be cranked in a plane that runs parallel to at least one of the pivot axes about which the cantilever arm can be pivoted relative to an adjacent cantilever arm. With a corresponding cranking, the juxtaposition of boom arms known from the prior art is possible when folding a boom.
  • the wall thickness in the area of the bend is smaller than or essentially the same as the wall thickness away from the bend.
  • the height of the cantilever arm in cross section in the area of the bend is preferably equal to the height of the cantilever arm in cross section away from the bend, this height often corresponding to the maximum available overall height for the cantilever arm for reasons of rigidity.
  • the fact that the height is the same over the entire length of the cantilever arm ensures that the bending loads acting on the cantilever arm are evenly absorbed over its entire length.
  • the cantilever arm is tapered in height from one end to the other end, the height is higher at one end than at the other end.
  • the height of the cantilever arm in cross section tapers evenly over the area of the bend.
  • a gradual adjustment of the height should be dispensed with.
  • transition between the cross section of the cantilever arm away from the bent area and the cross section of the cantilever arm in the bent area is fluid in such a way that no additional notch effect occurs as a result of the transition.
  • a corresponding transition means that additional stresses on the fiber composite material, which could in principle occur as a result of unfavorable shaping of the cantilever arm, are avoided.
  • the cross section of the cantilever arm in the cranked area is based on an essentially octagonal basic shape with p4 symmetry, the edges forming the axes of symmetry preferably being larger than the other edges and/or the edges running in the direction of the width of the cross section being longer than the Edges running in the direction of the height of the cross-section.
  • the bending and torsional loads occurring in the cranked area can be well absorbed by appropriate shaping.
  • the cross section of the cantilever arm away from the cranked area is based on an essentially octagonal basic shape with a p4 symmetry, the edges forming the symmetry axes being preferably larger than the other edges and/or the edges running in the direction of the height of the cross section being longer than the edges running in the direction of the width of the cross-section. Since the bending stresses dominate in the area away from the bend, the cross section has been optimized to that effect.
  • the cantilever arm is convexly curved outwards in cross-section at least on part of the edges of the cantilever arm, and this can apply both to the area of the bend and away from it.
  • the torsional rigidity of the cantilever arm can be increased by a corresponding partially convex shape.
  • the corners in the cross section of the cantilever arm are rounded. Stress peaks can be avoided or at least reduced by appropriately rounded corners.
  • the cantilever arm preferably has at least one through-opening as an articulation point, with the opposite areas of the outer surfaces of the cantilever arm, into which one of the through-openings opens, being configured parallel to one another. Since the outer surfaces are arranged parallel to one another in the area of a corresponding through-opening through which, for example, a hinge pin can be guided, the connection of the cantilever arm according to the invention to other components, such as, for example, another cantilever arm, is simplified.
  • the cantilever arm is preferably made of continuous fiber-reinforced fiber composite material and can be formed from fiber scrim, fiber fabric, fiber mesh or a combination thereof. Particularly in the case of a fiber fabric, it is possible to optimally place the individual fibers or rovings in a mold for the cantilever arm. It is also possible to use specially manufactured preform scrims in which the individual fibers are attached to a carrier fabric in the desired course, for example by sewing.
  • the cantilever arm is made from prefabricated mats by lamination.
  • the fibers can be arranged differently.
  • An essentially quasi-isotropic arrangement of ⁇ 0°/+45°/ ⁇ 90°/-45° or ⁇ 0°/+30°/+60°/ ⁇ 90°/-60°/-30° is possible.
  • the layers can be laminated individually or in the form of prefabricated multi-layer fabrics. It is also possible to use unidirectional scrims that are laid in a mold for the cantilever arm according to the expected loads.
  • the fibers can be laid wet (ie impregnated with the matrix material), dry (with subsequent introduction of the matrix material) or in the form of prepregs (fibers impregnated with duroplastic matrix material).
  • resin preferably epoxy resin, can be used as the matrix material.
  • the core material can be made of balsa wood or foam, for example.
  • the mobile concrete pump 1 shown with the placing boom 2 is a truck-mounted concrete pump in which the placing boom 2 is attached to a mobile substructure 3 .
  • the placing boom 2 can be folded up and for this purpose comprises several extension arms 5 which can be pivoted relative to one another by hydraulic cylinders 4 and in which a conveying line 6 (only partially shown) for flowable concrete is guided.
  • Flowable concrete can be conveyed from the feed hopper 8 through the conveying line 6 to the free, open end 6 ′ of the conveying line 6 with the aid of a core pump 7 arranged on the substructure 3 .
  • two of the cantilever arms 5 of the concrete pump 1 are off figure 1 shown individually, one of the two cantilever arms 5 being cranked and at least the cranked cantilever arm 5 being made of continuous fiber-reinforced fiber composite material.
  • the two cantilever arms 5 are connected via a pivot pin 9 so that they can pivot relative to one another.
  • the cranked boom arm 5 in figure 2 comprises a cranked area 12 arranged between the first end 10 and the second end 11 of the cantilever arm 5, the cranked portion lying in a plane parallel to the pivot pin 9 or the pivot axis defined thereby.
  • a cross-section through the cantilever arm 5 in the bent area is shown, while in figure 4 a cross-section through the same cantilever arm 5, but away from the bent area 12 is shown.
  • both cross-sections are based on an octagonal basic shape 13 with edges 15, 15', 15" shown as dashed lines and corners 14 shown by markings, which - as shown by the symmetry axes 16 shown as dashed lines - each have p4 symmetry those edges 15, 15' which are used to form the axes of symmetry 16 are longer than the edges 15'' which do not intersect any axes of symmetry 16.
  • both in the area of the offset 12 (cf. figure 3 ) as well as apart from it (cf. figure 4 ) is at the edges 15, 15 'of the extension arm 5 convexly curved outwards.
  • the curvature is designed in such a way that the cantilever arm 5 has a constant height h over its entire length. Accordingly, the in figure 2 visible top of the extension arm 5 without steps. also in figure 2 it can be seen that the transition from the cross section of the cantilever arm 5 in the bent area 12 to the cross section away from this area 12 is so fluid that the change in cross section does not produce any additional notch effect.
  • the cantilever arm 5 is rounded in cross-section at the corners 14 (cf. figure 3 and 4 ).
  • FIG 4 is also shown that the cantilever arm 5 is extended outwards in certain areas such that two opposite parallel outer surfaces 17 result.
  • a through opening 18 (only the axis of which is shown) is provided on these parallel outer surfaces 17, e.g. for the passage of the hinge pin 9 (cf. figure 2 ) intended.
  • Corresponding outer surfaces 17 can also be provided in areas of other feedthrough openings 18 .
  • the cantilever arm 5 is made in one piece from continuous fiber-reinforced fiber composite material, with the cantilever arm 5 being laminated from prefabricated mats using known methods. Over the entire length of the cantilever arm 5, the number of elements used to create the structure is constant when viewed over the cross section. As a result, the cross-sectional area also remains constant over the entire length of the cantilever arm 5 . Since the cross section of the cantilever arm 5 in the area of the bend 12 (cf. figure 3 ) but has a larger scope than outside this range (cf. figure 4 ) the wall thickness in the area of the bend 12 is slightly reduced in individual partial areas in order to continue to achieve the same cross-sectional area.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Auslegerarm für mobile Betonpumpen sowie eine mobile Betonpumpe.
  • Mobile Betonpumpen verfügen regelmäßig über einen auf einem fahrbaren Unterbau angeordneten Ausleger mit einer daran entlanggeführten Förderleitung, durch die fließfähiger Beton gepumpt werden kann. Der Ausleger umfasst dabei mehrere Auslegerarme, die um Schwenkachsen jeweils quer zur Längsrichtung des Auslegerarms relativ zueinander verschwenkt werden können.
  • Dadurch ist es grundsätzlich möglich, den Ausleger derart zusammenzulegen, dass er zusammen mit dem fahrbaren Unterbau eine vorgegebene Maximalhöhe nicht überschreitet. Die vorgegebene Maximalhöhe kann dabei bspw. üblichen Durchfahrtshöhen im Straßenverkehr entsprechen, damit sich die mobile Betonpumpe auch unter Brücken und durch Tunnel hindurchbewegen kann.
  • Um den Ausleger möglichst klein zusammenlegen zu können und somit eine möglichst große Maximalanzahl an Auslegerarmen zu erreichen ist es bekannt, dass einzelne Auslegerarme gekröpft ausgestaltet sind. Dadurch lassen sich die Auslegerarme beim Zusammenklappen um die beschriebenen Schwenkachsen teilweise nebeneinander legen, sodass das Paket von zusammengelegten Auslegerarmen eine geringere Höhe aufweist als ein entsprechendes Paket von zusammengelegten Auslegerarmen, bei dem kein Auslegerarm gekröpft ist.
  • Aus dem Stand der Technik (siehe WO 2016/023758 A1 ) sind aus Stahl gefertigte gekröpfte Auslegerarme bekannt. Bei diesen Auslegerarmen werden mehrere Stahlprofile mit gleichem Querschnitt derart miteinander verschweißt, dass die gewünschte Kröpfung entsteht, wobei in der Regel bei einer Kröpfung zwei Stahlprofile im Wesentlichen parallel angeordnet und durch ein in einem Winkel dazu verlaufendes drittes Stahlprofil miteinander verbunden sind.
  • Zur Aufnahme der auf den Auslegerarm während des Betriebs wirkenden Kräfte als auch um die Herstellung der Kröpfung mittels Schweißen zu ermöglichen, muss das Stahlprofil eine gewisse Wandstärke aufweisen. In der Folge weist ein gekröpfter Auslegearm gemäß dem Stand der Technik ein nicht unerhebliches Gewicht auf.
  • Insbesondere da die Anzahl der möglichen Auslegerarme einer mobilen Betonpumpe - und damit häufig die maximale erreichbare Höhe - häufig durch das maximal zulässige Gesamtgewicht der Betonpumpe oder aber deren maximal zulässige Achslast begrenzt ist, ist das hohe Gewicht der einzelnen Auslegerarme und insbesondere gekröpfter Auslegerarme gemäß dem Stand der Technik nachteilig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gekröpften Auslegerarm sowie eine mobile Betonpumpe zu schaffen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht mehr oder nur noch im verminderten Maße auftreten.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Auslegerarm gemäß dem Hauptanspruch und eine mobile Betonpumpe gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Demnach betrifft die Erfindung einen Auslegerarm nach Anspruch 1, wobei der Auslegerarm insbesondere für den Verteilermast einer Betonpumpe, mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Auslegerarms wenigstens ein gekröpfter Abschnitt vorgesehen ist, in dem bei ordnungsgemäßer Verwendung auftretende Hauptbiegebelastungen als Torsionsbelastungen wirken, und der Auslegerarm aus Faserverbundmaterial ist, wobei abseits des gekröpften Bereichs die Höhe des Auslegerarms im Querschnitt größer ist als die Breite des Auslegerarms im Querschnitt und im gekröpften Bereich die Breite des Auslegerarms im Querschnitt größer gleich der Höhe des Auslegerarms im Querschnitt ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Betonpumpe mit einem auf einem Unterbau angeordneten Verteilermast umfassend wenigstens zwei Auslegerarme, wobei wenigstens ein Auslegerarm erfindungsgemäß ausgebildet ist.
  • Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriffe erläutert:
    Die Begriffe "Breite" und "Höhe" des Auslegearms beziehen sich auf die Dimensionen des Auslegerarms, wie die für die Berechnung des Flächenträgheitsmomentes um eine Schwenkachse des Auslegerarms definiert sind. Als Schwenkachse des Auslegerarms ist dabei eine Achse bezeichnet, um die der Auslegerarm unmittelbar gegenüber einem benachbarten Auslegerarm relativ zu diesem verschwenkt werden kann.
  • Bei einem "endlosfaserverstärktem Faserverbundmaterial" weisen die Fasern bzw. Endlosfasern eine Länge von in der Regel mehr als 50 mm auf. Insbesondere ist die Faserlänge derart, dass sie sich nicht mehr in einem Extrusionsverfahren verarbeiten lassen. Vielmehr stehen entsprechende Endlosfasern in der Regel als flächiges Rohmaterial oder Roving zur Verfügung, die dann zu Faserverbundmaterial verarbeitet werden können. "Roving" bezeichnet dabei ein Bündel, Strang oder Multifilamentgarn aus im Wesentlichen parallel angeordneten Endlosfasern. Ein "flächiges Rohmaterial" kann bspw. ein Gewebe, Gelege, Gewirk oder Geflecht sein.
  • Indem der erfindungsgemäße Auslegearm aus Faserverbundmaterial hergestellt ist, lässt sich grundsätzlich eine Gewichtseinsparung gegenüber einem vergleichbaren Auslegearm aus Stahl erreichen. Aufgrund des deutlich geringeren spezifischen Gewichts von Faserverbundmaterial kann häufig eine deutliche Gewichtsreduktion gegenüber der Stahlbauweise erreicht werden, selbst wenn ggf. eine leicht größere Wandstärke gewählt werden muss, um eine vergleichbare Steifigkeit zu erreichen.
  • Während ein entsprechender Materialaustausch insbesondere bei nicht-gekröpften Auslegerarmen unter Beibehaltung der Formgebung grundsätzlich möglich sein mag (siehe EP 2 364 950 A1 , CN 103 332 610 B , oder US 6,786,233 B1 ), liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass zumindest bei gekröpften Auslegerarmen ein entsprechender einfacher Materialwechsel nicht ohne weiteres möglich ist oder zumindest keine größere Gewichtseinsparung liefert. Dies ist unter anderem dadurch begründet, dass bei gekröpften Auslegearmen aus Faserverbundmaterial die Wandstärke gegenüber einer Ausführung aus Stahl nicht wesentlich reduziert werden kann, ohne dass die Steifigkeit des Auslegearms im Bereich der Kröpfung auf ein für den Einsatz in Betonpumpen unzulässigen Maß reduziert wird.
  • Die Erfindung hat erkannt, dass im Bereich der Kröpfung ein Teil der auf den Auslegerarm einwirkenden üblichen Belastungen, bei denen es sich originär um Biegebelastungen handelt, als Torsionsbelastungen wirken. Basierend auf dieser Erkenntnis sieht die Erfindung vor, dieser besonderen Form der Belastung im Bereich der Kröpfung nicht durch eine größere Wandstärke, sondern vielmehr durch an die Belastung angepasste Formgebung begegnet wird. Während abseits des gekröpften Bereichs die Höhe des Auslegerarms im Querschnitt größer ist als die Breite des Auslegerarms im Querschnitt - wodurch sich insbesondere Biegebelastungen gut aufnehmen lassen - ist im gekröpften Bereich die Breite des Auslegerarms im Querschnitt größer oder gleich der Höhe des Auslegerarms im Querschnitt. Durch die erfindungsgemäße Querschnittsanpassung lässt sich bereits häufig eine ausreichende Steifigkeit auch im Bereich der Kröpfung erreichen, ohne dass eine Vergrößerung der Wandstärke erforderlich wäre.
  • Aus dem angegebenen Zusammenhang zwischen Biegebelastung des Auslegerarms insgesamt und der daraus resultierenden Torsionsbelastung im Bereich der Kröpfung geht unmittelbar hervor, dass der Auslegerarm in einer Ebene senkrecht zur Biegebelastung gekröpft ist. Nur in diesem Fall treten nämlich die fraglichen Torsionsbelastungen auf. Insbesondere kann der Auslegerarm in einer Ebene gekröpft sein, die parallel zu wenigstens einer der Schwenkachsen, um die der Auslegerarm jeweils gegenüber einem benachbarten Auslegerarmen verschwenkt werden kann, verläuft. Bei einer entsprechenden Kröpfung ist das aus dem Stand der Technik bekannte Nebeneinanderlegen von Auslegerarmen beim Zusammenklappen eines Auslegers möglich.
  • Es ist vielmehr bevorzugt, wenn die Wandstärke im Bereich der Kröpfung kleiner oder im Wesentlichen gleich der Wandstärke abseits der Kröpfung ist.
  • Die Höhe des Auslegerarms im Querschnitt ist im Bereich der Kröpfung vorzugsweise gleich der Höhe des Auslegerarms im Querschnitt abseits der Kröpfung, wobei diese Höhe aus Gründen der Steifigkeit häufig der maximal zur Verfügung stehenden Bauhöhe für den Auslegerarm entspricht. In dem die Höhe über die gesamte Länge des Auslegerarms gleich ist, wird sichergestellt, dass die auf den Auslegerarm einwirkenden Biegebelastungen über dessen gesamte Länge gleichmäßig aufgenommen wird.
  • Letzteres gilt auch, wenn der Auslegerarm von seinem einem Ende zum anderen Ende in seiner Höhe zulaufend ist, die Höhe am einen Ende also höher als am anderen Ende ist. In diesem Fall ist bevorzugt, wenn die Höhe des Auslegerarms im Querschnitt über den Bereich der Kröpfung hinweg gleichmäßig zulaufend ist. Insbesondere soll auf eine stufenförmige Anpassung der Höhe verzichtet werden.
  • Es ist bevorzugt, wenn der Übergang zwischen dem Querschnitt des Auslegerarms abseits des gekröpften Bereichs und dem Querschnitt des Auslegerarms im gekröpften Bereich derart fließend ist, dass durch den Übergang keine zusätzliche Kerbwirkung entsteht. Durch einen entsprechenden Übergang werden also zusätzliche Belastungen auf das Faserverbundmaterial, die durch ungünstige Formgebung des Auslegerarms grundsätzlich auftreten könnten, vermieden.
  • Erfindungsgemäß basiert der Querschnitt des Auslegearms im gekröpften Bereich auf einer im Wesentlichen achteckigen Grundform mit einer p4-Symmetrie, wobei die die Symmetrieachsen bildenden Kanten bevorzugt größer sind als die anderen Kanten und/oder die in Richtung der Breite des Querschnitts verlaufenden Kanten länger sind als die in Richtung der Höhe des Querschnitts verlaufenden Kanten. Durch eine entsprechende Formgebung können die in dem gekröpften Bereich auftretenden Biege- und Torsionsbelastungen gut aufgenommen werden.
  • Erfindungsgemäß basiert der Querschnitt des Auslegearms abseits des gekröpften Bereichs auf einer im Wesentlichen achteckigen Grundform mit einer p4-Symmetrie, wobei die die Symmetrieachsen bildenden Kanten bevorzugt größer sind als die anderen Kanten und/oder die in Richtung der Höhe des Querschnitts verlaufenden Kanten länger sind als die in Richtung der Breite des Querschnitts verlaufenden Kanten. Da in dem Bereich abseits der Kröpfung die Biegebelastungen dominieren, ist der Querschnitt dahingehend optimiert.
  • Erfindungsgemäß ist der Auslegerarm wenigstens an einem Teil der Kanten des Auslegerarms im Querschnitt konvex nach außen gewölbt, wobei dies sowohl für den Bereich der Kröpfung als auch abseits davon gelten kann. Durch eine entsprechende teilweise konvexe Formgebung kann die Torsionssteifigkeit des Auslegerarms erhöht werden.
  • Es ist bevorzugt, wenn die Ecken im Querschnitt des Auslegerarms abgerundet sind. Durch entsprechend abgerundete Ecken können Spannungsspitzen vermieden oder zumindest reduziert werden.
  • Vorzugsweise weist der Auslegerarm wenigstens eine Durchgangsöffnung als Anlenkpunkt auf, wobei die gegenüberliegenden Bereiche der Außenflächen des Auslegerarms, in denen eine der Durchgangsöffnungen mündet jeweils zueinander parallel ausgestaltet sind. Indem die Außenflächen im Bereich einer entsprechenden Durchgangsöffnung, durch die bspw. ein Gelenkbolzen geführt werden kann, zueinander parallel angeordnet sind, wird die Anbindung des erfindungsgemäßen Auslegerarm an andere Komponenten, wie bspw. einem weiteren Auslegerarm vereinfacht.
  • Der Auslegerarm ist vorzugsweise aus endlosfaserverstärktem Faserverbundmaterial und kann aus Fasergelege, Fasergewebe, Fasergeflecht oder einer Kombination daraus gebildet sein. Insbesondere im Falle eines Fasergeleges ist es möglich, die einzelnen Fasern oder Rovings optimiert in eine Form für den Auslegerarm abzulegen. Auch ist es möglich, besonders hergestellte Preform-Gelege zu verwenden, bei denen die einzelnen Fasern in dem gewünschten Verlauf auf einem Trägergewebe befestigt sind, bspw. durch nähen.
  • Es ist auch möglich, dass der Auslegerarm aus vorgefertigten Matten durch Laminieren hergestellt wird. Die Fasern können dabei verschiedentlich angeordnet sein. So ist eine im Wesentlichen quasiisotrope Anordnung von ±0°/+45°/±90°/-45° oder ±0°/+30°/+60°/±90°/-60°/-30° möglich. Die Lagen können dabei einzeln oder in Form vorgefertigter mehrschichtiger Gelege laminiert werden. Es ist auch möglich, unidirektionale Gelege zu verwenden, die in einer Form für den Auslegerarm entsprechend der zu erwartenden Belastungen eingelegt werden.
  • Für das Einbringen der Matrix während oder nach dem Verlegen der Fasern sind im Stand der Technik geeignete Verfahren bekannt. So kann die Faserablage naß (also mit dem Matrixmaterial getränkt), trocken (mit anschließendem Einbringen des Matrixmaterials) oder in Form von Prepregs (mit duroplastischem Matrixmaterial imprägnierte Fasern) erfolgen. Als Matrixmaterial kann insbesondere Harz, vorzugweise Epoxidharz verwendet werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest in einigen Bereichen des Auslegerarms zwischen zwei Lagen aus Faserverbundmaterial ein Kernmaterial zur Bildung einer Sandwichstruktur vorgesehen ist. Das Kernmaterial kann bspw. aus Balsaholz oder Schaumstoff sein.
  • Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Betonpumpe wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
  • Die Erfindung wird nun anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1:
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mobilen Betonpumpe;
    Figur 2:
    eine Detaildarstellung zweier Auslegerarme der Betonpumpe aus Figur 1;
    Figur 3:
    ein Querschnitt durch den gekröpften Auslegerarm aus Figur 2 im Bereich der Kröpfung; und
    Figur 4:
    ein Querschnitt durch den gekröpften Auslegerarm aus Figur 2 im Bereich abseits der Kröpfung.
  • Bei der in Figur 1 dargestellten mobilen Betonpumpe 1 mit Verteilermast 2 handelt es sich um eine Autobetonpumpe, bei dem der Verteilermast 2 auf einem fahrbaren Unterbau 3 befestigt ist. Der Verteilermast 2 ist aufklappbar und umfasst dazu mehrere, durch Hydraulikzylinder 4 relativ zueinander verschwenkbare Auslegerarme 5, in denen eine (nur teilweise dargestellte) Förderleitung 6 für fließfähigen Beton geführt ist. Mit Hilfe einer am Unterbau 3 angeordneten Kernpumpe 7 kann fließfähiger Beton vom Aufgabetrichter 8 durch die Förderleitung 6 mit zum freien offenen Ende 6' der Förderleitung 6 gefördert werden.
  • In Figur 2 sind zwei der Auslegerarme 5 der Betonpumpe 1 aus Figur 1 einzeln dargestellt, wobei einer der beiden Auslegearme 5 gekröpft und wenigstens der gekröpfte Auslegerarm 5 aus endlosfaserverstärktem Faserverbundmaterial ist. Die beiden Auslegerarme 5 sind über einen Gelenkbolzen 9 relativ zueinander schwenkbar verbunden.
  • Der gekröpfte Auslegerarm 5 in Figur 2 umfasst einen zwischen dem ersten Ende 10 und dem zweiten Ende 11 des Auslegerarm 5 angeordneten gekröpften Bereich 12, wobei die Kröpfung in einer Ebene parallel zum Gelenkbolzen 9 bzw. der dadurch definierten Schwenkachse liegt. In Figur 3 ist ein Querschnitt durch den Auslegerarm 5 in dem gekröpften Bereich gezeigt, während in Figur 4 ein Querschnitt durch denselben Auslegerarm 5, jedoch abseits des gekröpften Bereichs 12 dargestellt ist.
  • Wie in Figuren 3 und 4 gezeigt, basieren beide Querschnitte auf einer achteckigen Grundform 13 mit jeweils als gestrichelte Linien dargestellten Kanten 15, 15', 15" und durch Markierungen angezeigte Ecken 14, die - wie anhand der als Strichpunktlinien dargestellten Symmetrieachsen 16 - jeweils eine p4-Symmetrie aufweisen. Dabei sind diejenigen Kanten 15, 15', welche zur Bildung der Symmetrieachsen 16 herangezogen werden, länger als die Kanten 15", die keine Symmetrieachse 16 schneiden.
  • Wie in Figur 3 unmittelbar ersichtlich, sind im Bereich der Kröpfung 12 im Querschnitt diejenigen Kanten 15, die in Richtung der Breite b verlaufen länger als diejenigen Kanten 15', die in Richtung der Höhe h verlaufen. Abseits der Kröpfung ist es umgekehrt. Wie in Figur 4 zu sehen, sind dort diejenigen Kanten 15', die in Richtung der Höhe h verlaufen, länger als die Kanten 15, die in Richtung der Breite b verlaufen.
  • Sowohl im Bereich der Kröpfung 12 (vgl. Figur 3) als auch abseits davon (vgl. Figur 4) ist an den Kanten 15, 15' der Auslegerarm 5 konvex nach außen gewölbt. Dabei ist die Wölbung so ausgestaltet, dass der Auslegerarm 5 über seine gesamte Länge eine konstante Höhe h aufweist. Entsprechend ist die in Figur 2 sichtbare Oberseite des Auslegerarms 5 stufenfrei. Ebenfalls in Figur 2 ist zu erkennen, dass der Übergang vom Querschnitt des Auslegerarms 5 im gekröpften Bereich 12 zu dem Querschnitt abseits dieses Bereichs 12 derart fließend ist, dass durch die Querschnittsveränderung keine zusätzliche Kerbwirkung entsteht. Um darüber hinaus andere mögliche Spannungsspitzen zu vermeiden, ist der Auslegerarm 5 im Querschnitt an den Ecken 14 abgerundet (vgl. Figur 3 und 4).
  • In Figur 4 ist weiterhin dargestellt, dass der Auslegerarms 5 in bestimmten Bereichen derart nach außen erweitert ist, dass sich zwei gegenüberliegende parallele Außenflächen 17 ergeben. An diesen parallelen Außenflächen 17 ist eine Durchgangsöffnung 18 (von der lediglich die Achse dargestellt) bspw. zur Durchführung des Gelenkbolzens 9 (vgl. Figur 2) vorgesehen. Entsprechende Außenflächen 17 können auch in Bereichen anderer Durchführungsöffnungen 18 vorgesehen sein.
  • Der Auslegerarm 5 ist einstückig aus endlosfaserverstärktem Faserverbundmaterial gefertigt, wobei der Auslegerarms 5 mit bekannten Verfahren aus vorgefertigten Matten laminiert ist. Über die gesamte Länge des Auslegerarms 5 ist dabei die Anzahl der zur Schaffung der Struktur über den Querschnitt gesehen konstant. In der Folge bleibt auch die Querschnittsfläche über die gesamte Länge des Auslegerarms 5 konstant. Da der Querschnitt des Auslegerarms 5 im Bereich der Kröpfung 12 (vgl. Figur 3) jedoch einen größeren Umfang aufweist als außerhalb dieses Bereichs (vgl. Figur 4) ist die Wandstärke im Bereich der Kröpfung 12 in einzelnen Teilbereichen leicht reduziert, um weiterhin dieselbe Querschnittsfläche zu erreichen.

Claims (11)

  1. Auslegerarm (5), insbesondere für den Verteilermast (2) einer Betonpumpe (1), mit einem ersten und einem zweiten Ende (10, 11), wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (10, 11) des Auslegerarms (5) wenigstens ein gekröpfter Abschnitt (12) vorgesehen ist, in dem bei ordnungsgemäßer Verwendung auftretende Hauptbiegebelastungen als Torsionsbelastungen wirken,
    wobei abseits des gekröpften Bereichs (12) die Höhe (h) des Auslegerarms (5) im Querschnitt größer ist als die Breite (b) des Auslegerarms (5) im Querschnitt und im gekröpften Bereich (12) die Breite (b) des Auslegerarms (12) im Querschnitt (5) größer gleich der Höhe (h) des Auslegerarms (5) im Querschnitt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslegerarm (5) aus Faserverbundmaterial ist und dass der Querschnitt des Auslegerarms im und/oder abseits des gekröpften Bereichs auf einer im wesentlichen achteckigen Grundform mit einer p4-Symmetrie basiert, wobei der Auslegerarm wenigstens an einem Teil der Kanten (15, 15', 15") des Auslegearms (5) im Querschnitt konvex nach außen gewölbt ist.
  2. Auslegerarm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Übergang zwischen dem Querschnitt des Auslegerarms (5) abseits des gekröpften Bereichs (12) und dem Querschnitt des Auslegerarms (5) im gekröpften Bereich (12) derart fließend ist, dass durch den Übergang keine zusätzliche Kerbwirkung entsteht.
  3. Auslegerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die die Symmetrieachsen (16) bildenden Kanten (15, 15') des Auslegerarms (5) im gekröpften Bereich größer sind als die anderen Kanten (15") und/oder die in Richtung der Breite (b) des Querschnitts verlaufenden Kanten (15) länger sind als die in Richtung der Höhe (h) des Querschnitts verlaufenden Kanten (15').
  4. Auslegerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die die Symmetrieachsen (16) bildenden Kanten (15, 15') des Auslegerarms (5) größer sind als die anderen Kanten (15") und/oder die in Richtung der Höhe (h) des Querschnitts verlaufenden Kanten (15') länger sind als die in Richtung der Breite (b) des Querschnitts verlaufenden Kanten (15).
  5. Auslegerarm nach einem der Ansprüche 3 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ecken (14) im Querschnitt des Auslegerarms (5) abgerundet sind.
  6. Auslegerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Auslegerarm (5) wenigstens eine Durchgangsöffnung (18) als Anlenkpunkt aufweist, wobei die gegenüberliegenden Bereiche der Außenflächen (17) des Auslegerarms (5), in denen eine der Durchgangsöffnungen (18) mündet jeweils zueinander parallel ausgestaltet sind.
  7. Auslegerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wandstärke im Bereich der Kröpfung (12) kleiner oder im Wesentlichen gleich der Wandstärke abseits der Kröpfung (12) und/oder die Querschnittsfläche im Bereich der Kröpfung (12) im Wesentlichen gleich zur Querschnittsfläche abseits des Bereichs der Kröpfung (12) ist.
  8. Auslegerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Höhe (h) des Auslegerarms (5) im Querschnitt im Bereich der Kröpfung (12) vorzugsweise gleich der Höhe (h) des Auslegerarms (5) im Querschnitt abseits der Kröpfung (12) ist.
  9. Auslegerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Auslegerarm (5) von seinem einem Ende (10) zum anderen Ende (11) in seiner Höhe (h) auch über den Bereich der Kröpfung (12) hinweg gleichmäßig zulaufend ist.
  10. Auslegerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Auslegerarm (5) aus endlosfaserverstärktem Faserverbundmaterial ist.
  11. Betonpumpe (1) mit einem auf einem Unterbau (3) angeordneten Verteilermast (2) umfassend wenigstens zwei Auslegerarme (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Auslegerarm (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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