EP2387667B1

EP2387667B1 - Verfahren zur förderung breiiger massen und pumpvorrichtung zur förderung breiiger massen

Info

Publication number: EP2387667B1
Application number: EP10704309A
Authority: EP
Inventors: Friedrich Schwing; Stefan Schwing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: US20110274572A1; RU2477813C1; MX2011007516A; EP2387667A1; US20160040659A1; ZA201104288B; ES2414866T3; DE102009005318B3; CN102282370A; PL2387667T3; KR20110123243A; US9046086B2; CA2749386A1; WO2010081695A1; JP2012515294A; RU2011134273A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung breiiger Massen mit einer Pumpvorrichtung, die eine Kolbenpumpe mit mindestens zwei Zylindern mit jeweils einem Kolben aufweist, bei der jeder Zylinder über eine ihm zugeordnete Einlassöffnung mit einem Vorfüllbehälter und bei der jeder Zylinder über eine ihm zugeordnete Auslassöffnung mit einer Förderleitung verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Pumpvorrichtung zur Förderung breiiger Massen mit einer Kolbenpumpe mit einem Zylinder, der einen Kolben aufweist und der über eine Einlassöffnung, die durch einen Einlassschieber verschlossen werden kann, mit einem Vorfüllbehälter verbunden ist.
Bei der Förderung von Beton werden Pumpvorrichtungen eingesetzt, die regelmäßig aus Kolbenpumpen gebildet werden, die zwei Zylinder aufweisen, die jeweils einen Kolben aufweisen. Die Zylinder beziehen die zu fördernde breiige Masse in einem sogenannten Saughub aus einem Vorfüllbehälter und fördern danach die angesogene breiige Masse in einem sogenannten Pumphub in eine an die Kolbenpumpe anschließende Förderleitung. Dabei werden die Kolben der beiden Zylinder gegenläufig betrieben, um möglichst gleichmäßig breiige Masse in die Förderleitung zu fördern. Die Förderleitung einer solchen Pumpvorrichtung kann eine beachtliche Länge annehmen. Häufig ist sie Teil eines Kranauslegers und dient zur Förderung der breiigen Masse von dem Standort der Pumpvorrichtung zu entlegenen Enden der Baustelle. Die Länge der Förderleitung bringt mit sich, dass bereits kleinste Unterbrechungen des Förderflusses der breiigen Masse aufgrund der Massenträgheit zu erheblichen Schwenkbewegungen der Förderleitung führen. Man ist deshalb bestrebt, Verfahren zu entwickeln, die eine kontinuierliche Förderung der breiigen Masse erlaubt.
Aus der Praxis sind Verfahren zur Förderung breiige Masse bekannt, von denen behauptet wird, dass sie kontinuierlich fördern. Analysiert man jedoch den Förderweg der breiigen Masse von dem Zylinderinnerraum, aus dem sie mittels des Kolbens gedrückt wird, bis zum Auslassende der Förderleitung, so erkennt man, dass auch bei diesen aus der Praxis bekannten Verfahren zwar eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Förderung möglich ist, eine kontinuierlichen Förderung jedoch nicht stattfindet. Auch bei diesen Pumpvorrichtungen sind in dem Förderweg der breiigen Masse Bauelemente, insbesondere Ventile, angeordnet, deren Ventilkörper in einer geschlossenen Stellung in einer breiige Masse verdrängenden Position angeordnet sind, während der Ventilkörper in einer Öffnungsstellung aus den für die Förderung der breiigen Masse vorgesehenen Förderraum herausgenommen wird. Dadurch entsteht bei jeder Öffnung eine Lücke im Förderstrom. Diese Lücke wird gefüllt, in dem breiige Masse, die sich bereits stromabwärts dieser Lücke befindet, zurücksackt. Dies geht zu Lasten der gleichmäßigen Förderung der breiigen Masse in die Förderrichtung, so dass von einer echten kontinuierlichen Förderung der breiigen Masse nicht gesprochen werden kann.
Mit einer 2-Zylinder Kolbenpumpe für die kontinuierliche Förderung von Beton gemäß der DE 42 08 754 A1 wird eine echte kontinuierliche Förderung erreicht. Es zeigte sich jedoch ein nicht akzeptabel hoher Verschleiß an der Öffnung des Schwenkrohres (dort: 104) und an den dort seitlich befestigten Schieberplatten (dort:101, 102) einerseits und andererseits an der sogenannten Brillenplatte, auf der die Öffnung des Schwenkrohres mit den Schieberplatten dichtend entlang gleitet. Es wurde deutlich, dass das Schalten unter Last mit dieser Anordnung folgende ungelöste Probleme verursachte:

1) Die abrasiven, feinkörnigen Bestandteile des Betons wurden durch den kontinuierlich aufrecht erhaltenen Förderdruck beim Schaltvorgang in die Dichtspalte hineingedrückt. Dabei verursachten sie einen hohen Schaltwiderstand des Schiebers, der noch durch die sehr langen Schaltwege des Schiebers zu einem bei den üblichen diskontinuierlichen Pumpen unbekannt hohen Verschleiß führte.
2) Aus Punkt 1.) ergibt sich eine sehr hohe Antriebsarbeit, d.h. eine erforderliche sehr hohe Schaltleistung während eines längeren Zeitraums.

Mit der Patentanmeldung, die zu EP 1 003 909 B1 wurde, wird eine kontinuierlich fördernde 2-Zylinder-Betonpumpe mit insgesamt 2 Schiebern vorgeschlagen, bei der ein Schieber bei "Gleichdruck" und der andere bei "Nulldruck" schaltet. Bei dem mit Gleichdruck schaltenden Schieber wird vor dem Schaltvorgang durch Kompression des ausgesaugten Betons innerhalb des Schwenkrohres der gleiche Druck erzeugt, wie er dauernd außerhalb des Schwenkrohres im Druckgehäuse und der weiter führenden Förderleitung herrscht. An der auf der Innenseite des Druckgehäuses entlang gleitenden Mündungsöffnung des Schwenkrohres herrscht deshalb keine Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite. Deshalb werden feine, abrasive Bestandteile des Betons nicht durch eine hydrostatische Druckdifferenz in die Gleitspalte gepresst. Vielmehr herrscht ein Zustand, der einem drucklosen Zustand sehr ähnlich ist.
Das Absperrventil in der Saugleitung vom Vorfüllbehälter zum Schwenkrohr öffnet erst nach Entspannen des Betons durch den Saughub und schließt vor dem Kompressionsvorgang für den angesaugten Beton. Die Schaltvorgänge dieses Saugschiebers erfolgen deshalb ohne hydrostatischen Druck im Beton ("Nulldruck"). Diesen eindrucksvollen Vorteilen der hier beschriebenen Bauart der EP 1 003 909 B1 stehen folgende Nachteile gegenüber:

Das Druckgehäuse ist sehr groß, bei einem heute üblichen maximalen Betondruck von ca. 90 bar sehr schwer und nur mit erheblichen Montageaufwand zu reinigen. Besonders nachteilig sind die engen Biegungen, die der Beton beim Pumphub am Saug-Schwenkrohr vorbei durch den im Druckgehäuse stehenden Beton auf dem Wege in die Förderleitung durchlaufen muss. Deshalb kann diese Pumpe keine sehr grobkörnigen Betonmischungen fördern. Ein weiterer Nachteil ist, dass beim Umschalten auf den anderen Zylinder die Mündung des Schwenkrohres zwischen den beiden Zylinderöffnungen Platz finden muss. Dadurch ergibt sich für die beiden Förderzylinder ein so großer Mittenabstand, dass die beiden Zylinder nicht, wie für eine hinreichend niedrige Einfüllhöhe des Vorfüllbehälters erforderlich, geneigt zwischen den Holmen des Trägerfahrzeuges hindurchführend montiert werden können.

Die DE 10 2005 008 938 B4 weist ebenfalls insgesamt 2 Schieber auf, die jeweils für beide Förderzylinder fungieren. Ein Schieber ist ein hier bei "Nulldruck" schaltender 4 Wege-Schieber mit 2 Schaltstellungen, z.B. das heute bei den diskontinuierlichen Pumpen übliche Schwenkrohr im offenen Vorfüllbehälter. Dazu kommt noch ein Absperrschieber in der Förderleitung, der stets bei Gleichdruck schaltet. Der große Fortschritt dieser DE 10 2005 008 938 B4 nächster Stanst der Technik gegenüber der EP 1 003 969 B1 besteht u. a. darin, dass beim Schaltvorgang nicht nur Gleichdruck bzw. Nulldruck herrscht, sondern dass zumindest beim mit Gleichdruck schaltenden Absperrschieber ein Automatikring verwendet werden kann, dessen hydrostatische Anpressung durch den Betondruck bei Gleichdruck kompensiert wird. Der Grund dafür ist, dass nach dem Kompressionsvorgang außen und innen am Schneidring der gleiche Druck vorhanden ist. Deshalb ist auch die Kontaktfläche des Schneidrings zu seinem Gleitpartner, dem Schwenkkörper, mit dem Mediumdruck als Spaltdruck beaufschlagt, der auf den Schneidring eine der hydrostatischen Anpresskraft entgegenwirkende Kraft gleicher Größe ausübt. Für die Anpressung während des Schaltvorgangs bleibt in idealer Weise nur die im Vergleich viel niedrigere und frei wählbare Vorspannkraft des auch als Feder wirkenden Dichtringes des Automatikringes übrig. Der Automatikring wirkt deshalb für die Dauer des Schaltvorgangs bzw. während des Gleichdrucks ausschließlich als Abstreifer. Auf diese Weise wird die Reibung und damit auch der Verschleiß und die erforderliche Antriebsleistung für den Schieber auf ein Minimum reduziert.
Die Nachteile der Bauart nach DE 10 2005 008 938 B4 sind folgende:

Die beiden zusätzlich zum normalen Schwenkrohr erforderlichen Baugruppen sind der Absperrschieber, der ca. 1 m stromabwärts nach dem Schwenkrohr in der Förderleitung gelagert werden muss und der aus Platzgründen noch weiter stromabwärts in die Förderleitung zu integrierende Ausgleichszylinder.

Der dort patentierte Ausgleichszylinder entspricht in der Förderwirkung zwei parallel geschalteten Zylindern, wodurch der Kolbenhub gegenüber vorbekannten Ausgleichszylindern (vgl. DE 42 081 54 A1 , Fig. 1) halbiert ist. Obwohl außerdem der antreibende Hydraulikzylinder nicht "in Reihe" hinter den Förderzylinder eingebaut ist, sondern zwischen beiden, benötigt dieser Ausgleichszylinder so viel Platz, dass er nur schwer auf einer Autobetonpumpe unterzubringen und hinreichend zu befestigen ist. Außerdem stellt dieser Ausgleichszylinder eine teure, komplizierte und sehr schwere Baugruppe dar.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Förderung breiiger Massen vorzuschlagen, das dazu geeignet ist, eine noch gleichmäßigere Förderung der breiigen Masse zu ermöglichen. Gleichzeitig soll eine Pumpvorrichtung zur Förderung breiiger Massen vorgeschlagen werden, die eine besonders gute Abdichtung der Einlassöffnung erlaubt.
Das Verfahren geht von dem Grundgedanken aus, für jeden Zylinder der Kolbenpumpe eine eigene Einlassöffnung mit einem eigenen Einlassschieber sowie eine eigene Auslassöffnung mit einem eigenen Auslassschieber vorzusehen. Dies ermöglicht es, das Befüllen des jeweiligen Zylinders und das Ausbringen der breiigen Masse in die Förderleitung durch den jeweiligen Zylinder unabhängig von den Arbeitsschritten des anderen Zylinders/der anderen Zylinder durchzuführen. So kann während des Pumphubs des einen Zylinders, also der kontinuierlichen Förderung breiiger Masse aus dem einen Zylinder in die Förderleitung, ein anderer Zylinder zum einen mit breiiger Masse befüllt werden und zum anderen kann bereits eine Vorkompression der breiigen Masse in diesem neu befüllten Zylinder durchgeführt werden. Dies ermöglicht es insbesondere, einen Ventilkörper des Auslassschiebers dieses neu befüllten Zylinders erst dann von einer Schließstellung in eine geöffnete Stellung zu bewegen, wenn der Druck der in dem Zylinder durch die Kompression mit Druck beaufschlagten breiigen Masse im wesentlichen den Druck der breiigen Masse auf der Förderleistung des Auslassschiebers entspricht. Dadurch kann in besonders einfacher Weise das Schalten des Auslassschiebers unter Gleichdruck und das Schalten des Einlassschiebers bei Nulldruck erfolgen.
Hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass,

bei einem Saughub eines Zylinders bei geöffneter Einlassöffnung und geschlossener Auslassöffnung breiige Masse aus dem Vorfüllbehälter in den jeweiligen Zylinder gefördert wird und bei einem Pumphub eines Zylinders bei geöffneter Auslassöffnung und geschlossener Einlassöffnung breiige Masse in die Förderleitung gefördert wird,
die Kolbengeschwindigkeit beim Saughub größer ist als beim Pumphub,
am Ende, gegen Ende oder kurz nach Ende des Saughubs die Einlassöffnung mit dem Einlassschieber verschlossen wird und danach eine Kompression der breiigen Masse im Zylinder erfolgt, bevor die Auslassöffnung geöffnet wird.

Dieses Verfahren erlaubt es, die einzelnen Einlass- und Auslassschieber unter besonderes günstigen Bedingungen schalten zu können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den jeweiligen Einlassschieber zu einem Zeitpunkt zu schließen, bei dem die während des Saughubs in den Zylinder eingezogene breiige Masse den gleichen Druck aufweist, wie die im Vorfüllbehälter befindliche breiige Masse. Dies führt im Bereich des Vorfüllbehälters und des gerade befüllten Zylinders zu einer im Wesentlichen drucklosen Situation des Betons, die aus Vereinfachungsgründen "Nulldruck" genannt wird. Ferner ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren den jeweiligen Einlassschieber erst dann wieder zu öffnen, wenn der zugehörige Zylinder seinen Saughub begonnen hat. In dem man - in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens - den Einlassschieber des jeweiligen Zylinders erst dann öffnet, wenn dieser seinen Saughub begonnen hat, wird es möglich, dass der Druck der sich nach Beendigung des Pumphubs und Schließen des Auslassschiebers immer noch in dem Zylinder befindlichen breiigen Masse abbaut und auf das Druckniveau der breiigen Masse im Vorfüllbehälter abfällt. Dies ermöglicht es, den Einlassschieber in einer Situation zu öffnen, in der kein Druckunterschied zwischen dem Vorfüllbehälter und dem Zylinderinhalt besteht. Dies ermöglicht es ferner, die Einlassschieber einfach zu konstruieren. Es können nicht Druckausgeglichene und sehr kurz bauende Flachschieber verwendet werden. Diese können besonders gut durch einen Automatikring abgedichtet werden, wie dies als Teil der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es ferner, die Auslassschieber in einem Zustand zu schließen, bei dem die breiige Masse im Zylinder und die breiige Masse in der Förderleitung den gleichen Druck aufweist. Dieser Zustand, in dem die breiige Masse vor einem Schieber und die breiige Masse nach einem Schieber den gleichen Druck aufweist, sich der Schieber also in einer Umgebung gleichen Drucks befindet, wird aus Vereinfachungsgründen "Gleichdruck" genannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass vor dem Öffnen des Auslassschiebers eine Verdichtung der während des Saughubs in einen Zylinder angesaugten breiigen Masse auf den aktuellen Förderdruck erfolgt, in dem gegen den geschlossenen Einlassschieber und gegen den geschlossenen Auslassschieber dieses Zylinders komprimiert wird. Dadurch wird vor dem Öffnen des Auslassschiebers eine Situation des Gleichdrucks erzeugt. Diese Situation des Gleichdrucks macht auch den in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen Einsatz eines Automatikrings am Ventilkörper des Auslassschiebers oder an der durch den Ventilkörper geschlossenen Auslassöffnung des Auslassschiebers besonders zweckmäßig. Durch die Gleichdruck-situation entsteht eine dem Nulldruck sehr ähnliche Situation. Bei einem an der durch den Ventilkörper des Auslassschiebers verschlossenen Auslassöffnung vorgesehenen Automatikring wird die Kontaktfläche zwischen Automatikring und Schwenkkörper durch die Kompression des angesaugten Betons auch von der Außenseite mit breiiger Masse (insbesondere mit Zementleim, also den fluiden Bestandteilen des Betons) unter Druck gesetzt. Dadurch wird die hydrostatische Anpressung des Automatikrings durch die gleichgroße, entgegengesetzte wirkende Kraft des Spaltdrucks aufgehoben. Damit wird erreicht, dass der Automatikring, ähnlich der Situation bei Nulldruck, beim Schaltvorgang mit Gleichdruck nur mit der freiwählbaren, niedrigen Vorspannung durch einen federnden Dichtring angepresst wird. Dabei wirkt der Automatikring nur als Abstreifer, wodurch der Schwenkwiderstand und der Verschleiß ein Minimum werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, dass sowohl am Einlassschieber als auch am Auslassschieber die zu Verhinderung des Abhebens bei Differenzdruck erforderliche hydrostatische Anpressung des Automatikrings erst im Stillstand nach dem Schaltvorgang und beim Auftreten von Druckdifferenzen am geschlossenen Schieber entsteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, eine Pumpvorrichtung einzusetzen, die gegenüber diskontinuierlichen Pumpen nur mit einem geringen Mehraufwand durch die zwei Einlassschieber, die für eine diskontinuierliche Pumpe mit zwei Drehschiebern technisch nicht erforderlich wären, zu konstruieren. Beispielsweise können die beiden in dem Vorfüllbehälter vorgesehenen Einlassschieber entlang der Gehäusewand des Vorfüllbehälters schwenkbar ausgebildet sein. Die für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbare Pumpvorrichtung kann kompakt, kostengünstig und in leichter Bauweise ausgeführt sein. Die Baulänge und die Einfüllhöhe am Vorfüllbehälter können gegenüber den konventionellen, diskontinuierlichen Pumpen mit Schwenkrohr gleichgroß gehalten werden. Der Verschleiß an den Schiebern kann durch die während des Schaltvorgangs herrschende Nulldruck-, bzw. Nulldruck- ähnliche ("Gleichdruck") Situation trotz der gleichzeitigen Aufrecherhaltung des Förderdrucks äußerst gering gehalten werden. Ebenso können die Schaltwiderstände der Schieber und die erforderliche Schaltleistung sowie die erforderliche Schaltdauer gering gehalten werden. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Schieber können außerdem sehr geringe bewegliche Massen aufweisen. Dies ist wegen der zahlreichen Schaltvorgängen, die wegen des sehr engen Zeitplans in sehr kurzer Zeit erfolgen müssen, besonderes vorteilhaft.
Ferner ist es von Vorteil, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Pumpvorrichtung eingesetzt werden kann, bei der auf das aus EP 1 003 969 B1 bekannte Schwenkrohr verzichtet werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn breiige Masse mit einem hohen Anteil an gebrochenem Korn gefördert werden soll, die im Vorfüllbehälter zu sogenannter Brückenbildung neigt. Bei dieser Art von breiiger Masse stellen die sogenannten Rohrweichenpumpen (Pumpen mit einem Schwenkrohr, wie es beispielsweise in EP 1 003 969 B1 gezeigt wird) einen Rückschritt gegenüber Pumpen mit Flachschiebern dar. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Flachschieber einzusetzen. Kann man auf das Schwenkrohr, welches im Vorfüllbehälter sehr viel Platz für seine Bewegung beansprucht, verzichten, so kann man ein wirksames Rührwerk installieren, welches auch im kritischen Bereich der Einlassöffnungen wirksam ist. Nach Erkenntnis des Erfinders erzeugen die Schwenkrohre im Vorfüllbehälter durch ihre Bewegung Hohlräume und verhindern deren wirksame Zerstörung.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Auslassschieber eingesetzt, der als Drehschieber ausgebildet ist. Als Drehschieber werden derartige Schieber verstanden, die sich innerhalb eines durch das Schiebergehäuse vorgegebenen Raum von einer-Schließstellung in eine Öffnungsstellung drehen lassen, ohne dass der Ventilkörper des Schiebers den durch das Schiebergehäuse definierten Raum verlässt. Alternativen zu Drehschiebern sind lineare Flachschieber und sogenannte Plungerschieber mit zylindrischen Absperrelementen, bei denen ein Ventilkörper aus einer seitlich neben dem durch das Schiebergehäuse definierten Raum angeordneten Öffnungsposition linear in den durch das Schiebergehäuse definierten Raum eingeschoben wird, um seine Schließstellung einzunehmen. Drehschieber lassen sich besonders gut dazu einsetzten, um volumenneutral von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegt zu werden, also ohne dass beim Bewegen des Ventilkörpers von der Schließstellung in die Öffnungsstellung, bzw. zurück in die Schließstellung eine Lücke, bzw. eine Überschussmenge in der den Ventilkörper sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts umgebenden breiigen Masse entsteht.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Auslassschieber eingesetzt, der ein Drehschieber mit einem Ventilkörper in einem Schiebergehäuse ist, bei dem das Schiebergehäuse Teil des Förderraums ist, in dem die breiige Masse von den jeweiligen Zylinder in die Förderleitung gefördert wird und der Ventilkörper in allen Stellungen des Auslassschiebers im Schiebergehäuse verbleibt.
Diese Bauform ermöglicht es, den Ventilkörper volumenneutral von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und zurück zu überführen. Dadurch wird die kontinuierliche Förderung der breiigen Masse unterstützt, da in dem Förderraum keine Lücke entsteht, wenn der Absperrkörper beim Öffnen aus dem Druckraum herausfährt. Umgekehrt würde er beim Hereinfahren in den Druckraum die effektive Fördermenge stark erhöhen und ebenfalls keine Kontinuität erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Ventilkörper des Auslassschiebers von einer Schließstellung in eine geöffnete Stellung bewegt, wenn der Druck der in dem Zylinder durch die Kompression mit Druck beaufschlagten breiigen Masse im wesentlichen dem Druck der breiigen Masse auf der förderleitungsseitigen Seite des Auslassschiebers entspricht. Dadurch wird eine Gleichdruck-Situation erzielt, die ein besonders leichtes Schalten des Auslassschiebers bei geringem Verschleiß erlaubt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Einlassschieber eingesetzt, der als Schwenkflachschieber ausgebildet ist. Bei einem Schwenkflachschieber wird der flach ausgebildete Ventilkörper des Schiebers durch eine Schwenkbewegung von einer seitlich neben der zu verschließenden Öffnung befindlichen Öffnungsstellung in eine die zu verschließende Öffnung verschließende Schließposition geschwenkt. Derartige Schwenkflachschieber können besonders einfach ausgebildet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Einlassschieber in einer Nulldruck-Situation zu öffnen und erlaubt es damit, einen einfach zu konstruierenden Schwenkflachschieber einzusetzen, der wegen bzw. nach der DruckEntlastung geschaltet werden kann. Insbesondere bei hohen Förderwiderständen in der Förderleitung wäre der Schwenk-Widerstand praktisch unüberwindbar und der Verschleiß extrem hoch.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere wie folgt betrieben werden:

1. Bei geöffneter Einlassöffnung und geschlossener Auslassöffnung wird der Kolben eines Zylinders zur Durchführung eines Saughubs nach hinten gezogen. Dabei wird breiige Masse von dem Vorfüllbehälter in den Zylinder eingesogen.
2. Am Ende, gegen Ende oder kurz nach Ende des Saughubs wird die Einlassöffnung verschlossen, indem der Einlassschieber in seine Schließstellung geschwenkt wird. Dabei ist die Wahl, ob das Schließen der Einlassöffnung am Ende, gegen Ende oder kurz nach Ende des Saughubs durchgeführt wird, vor allem systembedingt. So kann es aufgrund der Schaltzeiten des Einlassschiebers beispielsweise notwendig sein, die Schwenkbewegung des Einlassschiebers in die Schließstellung bereits zu beginnen, bevor der Kolben seine vollständig zurückgezogene Stellung in dem Zylinder erreicht hat. Andererseits kann die Trägheit einer möglicherweise vorgesehenen Schalthydraulik dazu führen, dass der Einlassschieber erst geschlossen wird, nachdem Endstellungssensoren erkannt haben, dass der Kolben seine Endstellung im Zylinder erreicht hat.
3. Der Kolben des Zylinders wird auf die Auslassöffnung und die Einlassöffnung zubewegt und führt dabei eine Kompression der breiigen Masse im Zylinder durch.
4. Die Auslassöffnung wird durch Schwenken des Auslassschiebers geöffnet. Nun ist der zugehörige Förderzylinder pumpbereit.
5. Nach einem kurzen Reserve-Zeitintervall (für das eigentliche Pumpen der breiigen Masse) erreicht der pumpende Kolben die Nähe seiner Endstellung. Jetzt wird das hydraulische Steuerventil vorzugsweise so umgeschaltet, dass sich der Ölstrom in dem die Ventile steuernden Hydrauliksystem kurzzeitig auf beide Zylinder aufteilen kann. Dabei bleibt die effektive Fördermenge im Beton konstant. Nach Erreichen der Endstellung fördert nur noch der folgende Zylinder. Auf diese Weise kann eine völlige Kontinuität erzielt werden.
6. Am Ende, bzw. gegen Ende des Pumphubs wird die Auslassöffnung durch Schwenken des Auslassschiebers in die Schließstellung verschlossen.
Dieser Schaltvorgang erfolgt unter Gleichdruck, wodurch geringe Schaltwiderstände und geringer Verschleiß erreicht werden.
7. Der Kolben wird in dem Zylinder zurückgezogen, so dass noch in dem Zylinder und im Steuergehäuse befindliche breiige Masse entspannt wird. Der Einlassschieber wird in seine Öffnungsstellung geschwenkt, wenn der Druck der breiigen Masse im Zylinder dem Druck des Vorfüllbehälters entspricht.

Der weitere Zylinder wird gegenläufig betrieben, wobei die Schritte 1 bis 4 des Bewegungsablaufs des einen Zylinders vollständig in der Zeit durchgeführt werden, in der der Kolben des anderen Zylinders breiige Masse mit dem aktuellen Förderdruck in die Förderleitung fördert. Hierzu ist die Kolbengeschwindigkeit beim Saughub größer zu wählen als beim Pumphub, um die für die Durchführung der Schritte 1 bis 4 vorzusehende Zeit gering zu halten. Diese Abstimmung der einzelnen Schritte aufeinander führt dazu, dass die breiige Masse kontinuierlich in die Förderleitung gepumpt wird. Sobald nämlich der Pumphub des einen Zylinders beendet ist, steht der andere Zylinder mit vorkomprimierter breiiger Masse bereit, um die Förderung fortzuführen.
Eine alternative Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahren zur Förderung breiiger Massen sieht den Einsatz einer Pumpvorrichtung vor, die eine Kolbenpumpe mit mindestens zwei Zylindern, die jeweils einen Kolben aufweisen, aufweist, bei der jeder Zylinder über eine mit einem ihm zugeordneten Einlassschieber verschließbare Einlassöffnung mit einem Vorfüllbehälter und bei der jeder Zylinder über eine mit einem ihm zugeordneten Auslassschieber verschließbare Auslassöffnung mit einer Förderleitung verbunden ist. Bei diesem Verfahren wird zumindest in einen der Zylinder ein Reinigungskörper eingebracht, der mittels Druckluft durch den geöffneten Auslassschieber in die Förderleitung eingebracht wird und die in der Förderleitung befindliche breiige Masse durch die Förderleitung fördert. Diese alternative Ausbildung ist vorteilhafterweise in Kombination mit der zuvor beschriebenen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar.
Die alternative Ausbildung bietet die Möglichkeit, die Pumpvorrichtung besonders gut zu reinigen. Neben dem Problem der Diskontinuität besteht nämlich das weitere Problem der Entsorgung des Restbetons. Wenn eine Kolbenpumpe Lust statt Beton ansaugt, ist eine Förderung nicht mehr möglich. Der dann noch in der gefüllten Förderleitung am Verteilermast befindliche Beton und der im Vorfüllbehälter befindliche nicht mehr ansaugbare Beton werden "Restbeton" genannt. Der Beton aus der Förderleitung wird in der Praxis durch Zurücksaugen eines "Wischerballs" mit Unterstützung der Schwerkraft in den Vorfüllbehälter zurückgesaugt. Bei längeren Masten quillt der Vorfüllbehälter über, was eine große Reinigungsaktion nach sich zieht.
Bei der für das erfindungsgemäße Verfahren vorgenommen Auslegung der Pumpvorrichtung mit zwei vorzugsweise mit Automatikringen gut abgedichteten und unabhängig von einander schaltbaren Einlassschiebern kann man außerdem durch die beiden Saugöffnungen je einen Ball ansaugen und in die beiden Schenkel eines möglicherweise vorgesehenen Hosenrohrs fördern und den gesamten Beton mit Druckluft bis zum Einbringort fördern. Die Druckluft schiebt den Reinigungskörper, vorzugsweise den Ball, vor sich her durch die Förderleitung.
Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung zur Förderung breiiger Massen weist eine Kolbenpumpe mit einem Zylindern auf, der einen Kolben aufweist und der über eine durch eine Brillenplatte begrenzte Einlassöffnung, die durch einen Einlassschieber verschlossen werden kann, mit einem Vorfüllbehälter verbunden ist, wobei der Einlassschieber eine dem Zylinderinneren zugewandte Verschlußfläche aufweist, wobei

der Einlassschieber einen schwenkbaren Grundkörper aufweist,
die Verschlußfläche zumindest zum Teil durch die Fläche eines relativ zum Grundkörper beweglichen Kolbens gebildet wird, der in einen in dem Grundkörper ausgebildeten, geschlossenen Hohlraum eintauchen kann, wenn von der Innenseite des Steuergehäuses ein Mediumdruck auf den Kolben wirkt,
in dem Hohlraum ein Fluid vorgesehen ist, das durch das Eintauchen des Kolbens komprimiert werden kann,
ein als Ringkolben ausgebildeter Schneidring vorgesehen ist, der eine Fläche aufweist, die dem Hohlraum zugewandt ist, und der in Schließstellung des Einlassschiebers durch den Druck des Fluids gegen die Brillenplatte gepresst wird.

Dieser Aufbau eines Einlassschiebers erlaubt es, einen Schwenk-Flachschieber mit einem Schneidring (Automatikring) zu versehen, obwohl der Schneidering nicht wie bei der EP 0 057 288 A1 vom Mediumstrom durchflossen wird. Ein besonderer Vorteil dieses Schwenk-Flachschiebers liegt in seiner sehr flachen Bauart, welche eine optimale Wirkung des Rührwerkes auch von den Saugöffnungen ermöglicht.
Beim Schaltvorgang, der beim Einlassschieber grundsätzlich im annähernden drucklosen Zustand ("Nulldruck") stattfindet, wird der Schneidering nur als Abstreifer mit der freiwählbaren Vorspannkraft einer Vorspannfeder gegen die ihm zugeordnete Dichtfläche gepresst. Damit kann der Verschleiß an einem derartigen Schneidring reduziert werden, weil dessen Verschleiß fast ausschließlich beim Schaltvorgang auftritt und mit ca. der 3. Potenz von der Flächenpressung abhängt.
Die Besonderheit bei einer derartigen Anordnung an einem Einlassschieber besteht darin, dass auf der einen Seite des Einlassschiebers im Vorfüllbehälter regelmäßig Umgebungsdruck herrscht. Die nun vorgeschlagenen Konstruktion bietet mit dem Hohlraum, an den sowohl das bewegliche Element als auch der Schneidring angrenzen, die Möglichkeit, die durch den Druck der breiigen Masse erzeugte Kraft auf die der breiigen Masse abgewandten Seite des Schneidrings "umzulenken". In der Schließstellung des Einlassschiebers drückt die breiige Masse bei Druckbelastung auf die nach außen gerichtete Fläche des beweglichen Teils. Dieser Druck wird über die nach innen gerichtete Fläche auf das in dem Hohlraum befindliche Fluid übertragen. Dieses - vorzugsweise inkompressible - Fluid übt den Druck auf die nach innen gerichtete Fläche des Schneidrings aus und drückt ihn damit auf die die Einlassöffnung umgebende Dichtfläche. Dringt nun bei Beaufschlagung mit dem Mediumdruck breiige Masse zwischen den Schneidring und die ihm zugeordnete Dichtfläche, so wird der Schneidring mit dem Spaltdruck der breiigen Masse, der im Mittel ca. 50% des Mediumdruckes beträgt, beaufschlagt und zwar in Richtung von der Dichtfläche fort. Da der Schneidring aber gleichzeitig über das im Hohlraum befindliche Fluid mit dem Druck der breiigen Masse gegen diese Dichtfläche gedrückt wird, überwiegt die Anpresskraft in Richtung gegen die Brillenplatte. Es wird erfolgreich verhindert, dass der Schneidring von der Dichtfläche abgehoben wird. Die Anpresskraft wird außerdem durch die zusätzlich vorhandene Vorspannung, durch das Federelement erhöht. Beim Schaltvorgang, der beim Einlassschieber bei "Nulldruck" stattfindet, stellt die Vorspannung die Funktion des Schneiderings als Abstreifer sicher.
Die Brillenplatte ist entweder einstückig an dem Vorfüllbehälter ausgebildet oder als separates Bauelement. Der Begriff "Brillenplatte" legt keine bestimmte Geometrie fest, sondern bezeichnet lediglich die Flächen, gegen die der Automatikring (Schneidring) dichtend gepresst wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Einlassschieber ein vorgespanntes Federelement auf, das in derselben Richtung wie der Mediumdruck auf den Kolben einwirkt. Hierdurch wird eine Vorspannung bewirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement als eine Tellerfeder ausgebildet oder wird durch mehrere Tellerfedern ausgebildet. Tellerfedern eignen sich besonders gut für den Einbau in dem erfindungsgemäß ausgestalteten Einlassschieber.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kolben auf seiner dem Fluid zugewandten Seite einen im wesentlichen zylindrischen Stiel auf, der in einer zylindrischen Bohrung des Gehäuses gleitend gelagert ist und gemeinsam mit dem Mantel des Kolbens eine Führung bildet, die den Kolben gegen Verkanten sichert.
In einer bevorzugten Ausführungsform durchdringt der Stiel des Kolbens den Grundkörper axial beweglich und abgedichtet. Dadurch kann der aktuelle Stand des Kolbens vom Vorfüllbehälter aus sichtbar werden. Dies gibt einen Hinweis auf den Verschleiß am Schneidring und der Brillenplatte, bzw. auf die richtige Menge des eingebrachten Fluids.
In einer bevorzugten Ausführungsform stützt sich das Federelement am Schneidring ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schneidring als Ringkolben mit u-förmigem Ringquerschnitt ausgebildet, der mit seinem äußeren Innendurchmesser gegenüber dem Grundkörper und mit seinem inneren Innendurchmesser gegenüber dem Kolben gleitend abgedichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die auf den verschlossenen Flachschieber bei Druckbelastung durch das im Schiebergehäuse befindliche Medium wirkende hydrostatische Kraft zum Teil durch die Zugkraft einer den Einlassschieber tragenden Schwenkwelle und zum Teil durch eine Kraft aufgenommen, mit der sich der zum Teil in einer Führungsrille geführte Grundkörper an der Führungsrille abstützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einlassschieber mit einer Schwenkwelle verbunden und die Verbindung des Grundkörpers mit der Schwenkwelle erlaubt eine geringfügige Pendelbewegung um eine im wesentlichen horizontale, senkrecht zur Schwenkachse verlaufende Achse.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Federelement durch Einbringen des Fluids in den Hohlraum gespannt, wobei sich der Kolben entgegen der Wirkrichtung des Mediumdrucks bewegt und der Fluidraum durch ein Rückschlagventil oder einen Verschlußstopfen gegen ein Ausfließen des Fluids gesichert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einlassschieber ein Schwenkflachschieber ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Einlassschieber ein Federelement auf, das ein Bauteil des Einlassschiebers derart in den Hohlraum drückt, dass das in dem Hohlraum befindliche Fluid vorkomprimiert wird. Hierdurch wird eine Drucksituation geschaffen, die Bauteile des Einlassschiebers in einer ersten Betriebssituation hält. Außerdem kann durch diese Vorspannung der Druck eingestellt werden, mit dem der Schneidring gegen die Dichtfläche gedrückt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Fluid ein Fett oder ein Öl eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass ein Fett, bzw. ein Öl besonders geeignet ist, in der Betriebsumgebung der Förderung breiiger Massen für die Beaufschlagung des Schneidrings mit Druck eingesetzt zu werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement als Tellerfeder ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass der Einsatz einer Tellerfeder eine besonders flache Bauweise des Einlassschiebers in der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung erlaubt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das bewegliche Element, das einen Druck, den die breiige Masse auf es ausübt, auf das im Grundkörper befindliche Fluid ausüben kann, durch das Federelement in den Hohlraum gedrückt, so dass das in dem Hohlraum befindliche Fluid vorkomprimiert wird. Dies erlaubt es, den Einlassschieber mit einer geringen Anzahl von Bauteilen zu realisieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass

der Hohlraum durch eine Ausnehmung in dem Grundkörper gebildet wird, die sich in dem Grundkörper in Richtung auf die dem Zylinder zugewandte Seite des Einlassschiebers öffnet und einen runde Öffnung mit einem Öffnungsdurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Einlassöffnung,
die Öffnung der Ausnehmung durch einen Deckel und den zwischen dem Außenumfang des Deckels und der die Öffnung begrenzenden Wand angeordneten Schneidring zur Bildung des Hohlraums verschlossen wird.

Diese Bauform erlaubt es, den Einlassschieber der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung einfach zusammenzubauen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Deckel beweglich relativ zum Grundkörper ausgebildet und bildet das bewegliche Element. Diese Bauform erlaubt es, den Einlassschieber einfach und mit einer geringen Anzahl von Bauteilen auszuführen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Deckel einen Anschlag auf, der an einem Anschlag des Schneidrings anliegt, wenn der Deckel durch das Fluid im Hohlraum nach außen gedrückt wird. Durch das Zusammenwirken der beiden Anschläge wird der Deckel sicher in dem Einlassschieber gehalten. Der Schneidring ist durch seine Anlage an der die Öffnung begrenzenden Wand gehalten, so dass sich der Deckel mittels eines Anschlags an dem Schneidring abstützen kann.
In einer alternativen Bauform ist der Deckel am Grundkörper befestigt und weist eine Öffnung auf, in der das bewegliche Element, beispielsweise ein Kolben, beweglich relativ zum Deckel angeordnet ist. Dies mag gegenüber der vorgenannten Bauform die Anzahl der Bauteile des Einlassschiebers erhöhen. Diese Bauform führt jedoch zu einem stabileren Einlassschieber.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung weist diese mindestens zwei, insbesondere genau zwei Zylinder auf, die jeweils einen Kolben aufweisen. Jeder Zylinder dieser bevorzugten Ausführungsform ist über eine mit einem ihm zugeordneten Einlassschieber verschließbare Einlassöffnung mit einem Vorfüllbehälter verbunden. Jeder Zylinder dieser bevorzugten Ausführungsform ist ferner über eine mit einem ihm zugeordneten Auslassschieber verschließbare Auslassöffnung mit einer Förderleitung verbunden. Diese Ausführungsform bietet unter anderem den Vorteil einer einfachen Reinigung der Förderleitung. In der Praxis werden beim sogenannten Ausblasen der Förderleitung zur Vermeidung des Restbetons, also beim Reinigen der Förderleitung, aufwendige sogenannte Kammerschieber eingesetzt. Diese werden nun überflüssig. Die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung kann nämlich so ausgebildet sein, dass die Schieber individuell gesteuert werden können, so dass man für jeden Zylinder aus dem Vorfüllbehälter-einen üblichen Schwammgummiball ansaugen und-ihn in das als Teil der Förderleitung vorgesehene Hosenrohr sowie die sich danach erstreckende weitere Förderleitung einbringen kann. Diese Schwammgummibälle können dann mit Druckluft nach vorne aus der Förderleitung ausgeblasen werden. Diese stellt eine deutliche Vereinfachung der Reinigung einer derartigen Pumpvorrichtung dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung durchgeführt. Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden insbesondere bevorzugt zum Fördern von Beton und anderen Dickstoffen, wie z.B. Klärschlamm oder Abraum beim Tunnelbau eingesetzt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: eine geschnittene Seitenansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, in der der Einlassschieber, der Auslassschieber, das Schiebergehäuse, ein Teil eines Zylinders, Teile der Förderleitung und Teile des Vorfüllbehälters zu erkennen sind;
Fig. 2: eine vergrößerte Detailansicht des Einlassschiebers in einer geschnittenen Seitenansicht,
Fig. 3: eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform eines Einlassschiebers in einer geschnittenen Seitenansicht,
Fig. 4: eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform des Einlassschiebers in einer geschnittenen Seitenansicht und
Fig. 5: eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform des Einlassschiebers in einer geschnittenen Seitenansicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpvorrichtung zur Förderung breiiger Masse weist eine Kolbenpumpe mit zwei Zylindern auf, von denen in der Darstellung der Fig. 1 lediglich der eine Zylinder 1 der Kolbenpumpe dargestellt ist. Der Zylinder weist einen Kolben 2 auf, der hier in seiner Endstellung steht. Der Zylinder ist über eine Einlassöffnung 3, die durch einen Einlassschieber 4 verschlossen werden kann, mit einem Vorfüllbehälter 5 verbunden. Ferner weist der Zylinder eine Auslassöffnung 6 auf, die mit einem Auslassschieber 7 verschlossen werden kann. Der Zylinder 1 ist über die Auslassöffnung 6 mit einer Förderleitung 8 verbunden. Die Förderleitung 8 ist in ihrem der Kolbenpumpe benachbarten Bereich als so genanntes "Hosenrohr" ausgebildet, also als Rohrverzweigung, die die Förderströme der einzelnen Zylinder der Kolbenpumpe zusammenführt und in einen (nicht näher dargestellten) Teil der Förderleitung zusammenführt, in der die einzelnen Teilströme der einzelnen Zylinder der Kolbenpumpe gemeinsam gefördert werden.
Der Einlassschieber 4 der Pumpvorrichtung ist als Schwenkflachschieber ausgebildet und kann um die Schwenkachse A aus der dargestellten geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung verschwenkt werden. Der Einlassschieber 4 weist einen als Schneidring ausgebildeten Automatikring 10 auf, der in Schließstellung des Einlassschiebers die Einlassöffnung 3 umgibt und zumindest mit Teilen einer nach außen gerichteten Fläche gegen eine die Einlassöffnung umgebende Dichtfläche des Körpers, in dem die Einlassöffnung ausgebildet ist, gedrückt wird.
Der in seiner geöffneten Stellung dargestellte Auslassschieber ist als Drehschieber ausgebildet. Der Ventilkörper 30 des Auslassschiebers ist in einem Schiebergehäuse 31 angeordnet, wobei das Schiebergehäuse 31 der Förderraum ist, durch den die breiige Masse von dem jeweiligen Zylinder aus den Vorfüllbehälter angesaugt wird und beim Pumphub in die Förderleitung gefördert wird. Der Ventilkörper 30 verbleibt in allen Stellungen des Auslassschiebers im Schiebergehäuse und kann somit volumenneutral geschaltet werden.
Die Auslassöffnung 6 umgebend ist ein Automatikring 32 vorgesehen. Dieser Automatikring 32 kann nach Art eines der in EP 0 057 288 A1 näher beschriebenen Schneidringe (dort mit dem Bezugszeichen 14) ausgebildet sein, wobei in EP 0 057 288 A1 der Schneidring als Teil des zu verschwenkenden Bauteils (dort des Schaltorgans 3) dargestellt wird, während hier der Schneidring bevorzugt als Teil eines stationär verbleibenden Teils der Pumpvorrichtung ausgebildet wird. Alternativ kann der Schneidring 32 vergleichbar der Anordnung des Schneidrings in EP 0 057 288 A1 als Teil des zu verschwenkenden Ventilkörpers 30 ausgebildet werden.
In dem Vorfüllbehälter ist ein Rührwerk 60 vorgesehen. Dieses kann aufgrund der geringen Bauhöhe der als Schwenkflachschieber ausgebildeten Ventilkörpers des Einlassschiebers 4 so ausgebildet werden, dass es auch im kritischen Bereich der Saugöffnung wirksam ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des Einlassschiebers 4 zeigt, dass der Einlassschieber 4 mit einem flachen Grundkörper 11 ausgebildet werden kann, der um die Schwenkachse A verschwenkt werden kann. Der Einlassschieber 4 weist ein relativ zum Grundkörper 11 bewegliches Element 13 auf. Dieses bewegliche Element 13 ist in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform als Kolben ausgebildet In der in der Fig. 2 dargestellten Schließstellung des Einlassschiebers 4 steht das bewegliche Element 13 mit einer nach außen gerichteten Fläche 15 dann in Kontakt mit breiiger Masse, wenn die dem Zylinder zugewandte Seite 16 des Einlassschiebers in Kontakt mit breiiger Masse steht, die sich im Schiebergehäuse 31 befindet. Über das bewegliche Element 13 kann ein Druck, den die breiige Masse auf die nach außen gerichtete Fläche 15 des beweglichen Elements 13 ausübt, auf ein in dem gesamten abgedichteten Hohlraum 12 und 12a befindliches Fluid ausgeübt werden. Dabei ist der Kolben 13 gegen Kippen durch seine Führung im Deckel 17 und im Grundkörper 11 gesichert. Die Teilräume 12 und 12a sind durch einen Kanal 44a miteinander verbunden.
Der gesamte Hohlraum 12 und 12a wird durch Ausnehmungen in dem Grundkörper 11 gebildet, die sich in dem Grundkörper 11 in Richtung auf die dem Zylinder 1 zugewandt Seite 16 des Einlassschiebers 4 öffnet und eine runde Öffnung mit einem Öffnungsdurchmesser D1 aufweist, der größer ist als der Durchmesser D2 der Einlassöffnung 3. Die Öffnung der Ausnehmung wird durch einen Deckel 17 und den zwischen dem Außenumfang des Deckels 17 und der die Öffnung begrenzenden Wand 18 angeordneten Schneidring 10 verschlossen.
Der Schneidring 10, der in der dargestellten Schließstellung des Einlassschiebers 4 die Einlassöffnung umgibt, wird in der in Fig. 2 dargestellten Bauform vollständig mit seiner nach außen gerichteten Fläche 19 gegen eine die Einlassöffnung 3 umgebende Dichtfläche 20 des Körpers, in dem die Einlassöffnung 3 ausgebildet ist (das Schiebergehäuse) gedrückt. Mit seiner nach innen gerichteten Fläche 21 begrenzt der Schneidring 10 den Hohlraum teilweise.
In dem Hohlraum 12 und 12a ist ein dünnflüssiges Fett oder ein dickflüssiges Öl vorgesehen. Dies kann über eine nicht dargestellte Einlassöffnung mittels einer Fettpresse in den Hohlraum eingebracht werden.
Ferner weist der Hohlraum des Einlassschiebers 4 eine Tellerfeder 22 auf. Diese drückt das als Kolben ausgebildete bewegliche Teil 13 in den Hohlraum, so dass das in dem Hohlraum befindliche Fluid vorkomprimiert wird. Mit dem so erzeugten Vorkomprimierungsdruck übt das in dem Hohlraum befindliche Fluid Druck auf die nach innen gerichtete Fläche 21 des Schneidrings 10 aus und drückt diesen mit diesem Druck gegen die Dichtfläche 20. Durch geeignete Wahl der Tellerfeder 22 kann somit der Anpressdruck eingestellt werden, mit dem der Schneidring während der drucklosen Schaltvorgänge (bei "Nulldruck") gegen die Dichtfläche 20 gedrückt wird.
Im Betrieb, beispielsweise wenn gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kompression der breiigen Masse im Zylinder erfolgt, bevor der Auslassschieber 7 geöffnet wird, wird die im Zylinder befindliche breiige Masse gegen die dem Zylinder 1 zugewandte Seite 16 des Einlassschiebers gedrückt. Mit gleichem Druck wird die dem Zylinder 1 zugewandte Fläche 15 des beweglichen Elements 13 mit Druck beaufschlagt. Das bewegliche Element 13 beaufschlagt das in dem Hohlraum 12 befindliche Fluid mit dem gleichen Druck. Dadurch wird der Schneidring 10 sowohl mit dem Vorspannungsdruck als auch mit dem durch das bewegliche Element 13 übertragenen Druck gegen die Dichtfläche 20 gedrückt. Gleichzeitig drückt der Zementleim- der breiigen Masse als hydrodynamischer Spaltdruck in den Spalt zwischen der Fläche 19 und der Dichtfläche 20, wie dies in EP 0 057 288 A1 im Detail beschrieben wird. Dieser Spaltdruck kann den Schneidring 10 nicht von der Dichtfläche 20 abheben, weil der hydrodynamische Spaltdruck im Mittelwert nur ca. 50% des vom Fluid-Druck auf den Schneidering ausgeübten hydrostatischen Anpressdruckes beträgt. Der Schneidring wird außerdem entsprechend der Vorspannung durch die Tellerfeder dichtend auf die Dichtfläche 20 gedrückt.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Einlassschiebers 4 zeigt, dass der Einlassschieber 4 mit einem flachen Grundkörper 41 ausgebildet werden kann, der um die Schwenkachse (in der in Fig. 3 gewählten Teilansicht einer Hälfte des Einlassschiebers (nicht näher dargestellt) verschwenkt werden kann. Der Einlassschieber 4 weist ein relativ zum Grundkörper 41 bewegliches Element 43 auf. Dieses bewegliche Element 43 ist in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform als Deckel ausgebildet. Das bewegliche Element 43 begrenzt mit seinem Aussendruckmesser einen Hohlraum, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Schneideringes 10 entspricht. Die Bohrung 44 dient zur Führung des beweglichen Elements ohne Kippgefahr. Der Raum 44 ist mit dem übrigen Hohlraum über den Kanal 44a verbunden. In der in der in der Fig. 3 dargestellten Schließstellung des Einlassschiebers 4 steht das bewegliche Element 43 mit einer nach außen gerichteten Fläche 45 dann in Kontakt mit breiiger Masse, wenn die dem Zylinder zugewandt Seite 46 des Einlassschiebers 4 in Kontakt mit breiiger Masse steht, die sich im Schiebergehäuse 31 befindet. Über das bewegliche Element 43 kann ein Druck, den die breiige Masse auf die nach außen gerichtete Fläche 45 des beweglichen Elements 43 ausübt, auf ein in dem Hohlraum 42 befindliches Fluid ausgeübt werden.
Der Hohlraum 42 wird durch eine Ausnehmung in dem Grundkörper 41 gebildet, die sich in dem Grundkörper 41 in Richtung auf die dem Zylinder 1 zugewandte Seite 46 des Einlassschiebers 4 öffnet. Die Öffnung der Ausnehmung wird durch den als Deckel 47 ausgebildete beweglichen Kolben 43 und den zwischen dem Außenumfang des Deckels 47 und der die Öffnung begrenzenden Wand 48 angeordneten Schneidring 40 zur Bildung des Hohlraums 42 verschlossen.
Der Schneidring 40, der in der dargestellten Schließstellung des Einlassschiebers 4 die Einlassöffnung umgibt wird in der in der Fig. 3 dargestellten Bauform vollständig mit seiner nach außen gerichteten Fläche 49 gegen eine die Einlassöffnung 3 umgebende Dichtfläche 50 des Körpers, in dem die Einlassöffnung 3 ausgebildet ist (die Brillenplatte des Schiebergehäuses) gedrückt. Mit seiner nach innen gerichteten Fläche 51 begrenzt der Schneidring 40 den Hohlraum 42 teilweise.
In dem Hohlraum 42 ist ein dünnflüssiges Fett oder ein dickflüssiges Öl vorgesehen. Dies kann über die Einlassöffnung mittels einer Fettpresse in den Hohlraum 42 eingebracht-werden.
Ferner weist der Einlassschieber 4 eine oder mehrere Tellerfedern 52 auf. Diese drückt den als Deckel 47 ausgebildete "bewegliche" Kolben 43 in den Hohlraum 42, so dass das in dem Hohlraum befindliche Fluid vorkomprimiert wird. Mit dem so erzeugten Vorkomprimierungsdruck übt das in dem Hohlraum 42 befindliche Fluid Druck auf die nach innen gerichtete Fläche 51 des Schneidrings 40 aus und drückt diesen während des drucklosen Schaltvorgangs mit diesem Druck gegen die Dichtfläche 20. Durch geeignete Wahl der Tellerfeder 52 kann somit der Anpressdruck eingestellt werden, mit dem der Schneidring beim Schaltvorgang gegen die Dichtfläche 50 gedrückt wird.
Die in Fig. 3 dargestellte, alternative Bauform eines Einlassschiebers 4 sieht vor, dass das bewegliche Element, das einen Druck, den die breiige Masse auf es ausübt, auf ein im Hohlraum 42 des Grundkörpers 41 befindliches Fluid ausübt, vollständig durch den Deckel 47 gebildet wird. Der Deckel 47 ist beweglich relativ zum Grundkörper 41 ausgebildet. Der Deckel 47 weist einen Anschlag 53 auf, der an einem Anschlag 54 des Schneidrings 40 anliegt, wenn der Deckel durch das Fluid im Hohlraum nach außen gedrückt wird. In der Fig. 3 wird eine Betriebssituation dargestellt, in der der Anschlag 53 nicht am Anschlag 54 anliegt, sondern am entgegengesetzten Ende des Stellweges. Für den Betrieb sollen beide Endanschläge vermieden werden. Deshalb muss hier (Fig. 3) mehr Fluid eingefüllt werden.
Bei der in Fig. 4 dargestellten alternativen Ausführungsform werden Bauteile, die zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gleich sind, mit um die Zahl 100 erhöhten Bezugszeichen dargestellt. Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform durch die Form des Schneidrings 140 sowie die Abstützung des Federelements 152. Das Federelement stützt sich in dieser Ausführungsform am Schneidring ab und nicht - wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 - an einem separaten, fest mit dem Grundkörper verbundenen Bauelement. Ferner ist der Schneidring 140 als Ringkolben mit u-förmigem Ringquerschnitt ausgebildet ist, der mit seinem äußeren Innendurchmesser gegenüber dem Grundkörper 141 und mit seinem inneren Innendurchmesser gegenüber dem Kolben 143 gleitend abgedichtet ist.
Der Kolben 143 weist auf seiner dem Fluid zugewandten Seite einen im Wesentlichen zylindrischen Stiel auf, der in einer zylindrischen Bohrung des Gehäuses gleitend gelagert ist und gemeinsam mit dem Mantel des Kolbens eine Führung bildet, die den Kolben gegen Verkanten sichert. Dieser Stiel des Kolbens durchdringt den Grundkörper axial beweglich und abgedichtet.
Die in Fig. 4 dargestellte Bauform des Grundkörpers 141 und des Schneidrings 140 ist nach außen hin abgeflacht und erlaubt somit ein Aufklettern von Steinen, wenn diese die Schwenkbewegung des Schiebers blockieren könnten.
Bei der in Fig. 5 dargestellten alternativen Ausführungsform werden Bauteile, die zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gleich sind, mit um die Zahl 200 erhöhten Bezugszeichen dargestellt. Die Ausführungsform der Fig. 5 unterscheidet sich von der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform durch die Form des Schneidrings 240 und dadurch, dass der Grundkörper 241 den Schneidring 240 außen umgreift.

Claims

Verfahren zur Förderung breiiger Massen mit einer Pumpvorrichtung,
die eine Kolbenpumpe mit mindestens zwei Zylindern (1), die jeweils einen Kolben (2) aufweisen, aufweist, bei der jeder Zylinder (1) über eine mit einem ihm zugeordneten Einlassschieber (4, 104, 204) verschließbare Einlassöffnung (3, 103, 203) mit einem Vorfüllbehälter (5) und bei der jeder Zylinder (1) über eine mit einem ihm zugeordneten Auslassschieber (7) verschließbare Auslassöffnung (6) mit einer Förderleitung verbunden ist,
- bei dem bei einem Saughub eines Zylinders (1) bei geöffneter Einlassöffnung (3, 103, 203) und geschlossener Auslassöffnung (6) breiige Masse aus dem Vorfüllbehälter (5) in den jeweiligen Zylinder (1) gefördert wird und bei einem Pumphub eines Zylinders (1) bei geöffneter Auslassöffnung (6) und geschlossener Einlassöffnung (3, 103, 203) breiige Masse in die Förderleitung gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kolbengeschwindigkeit beim Saughub größer ist als beim Pumphub, und

- am Ende, gegen Ende oder kurz nach Ende des Saughubs die Einlassöffnung (3, 103, 203) mit dem Einlassschieber (4, 104, 204) verschlossen wird und danach eine Kompression der breiigen Masse im Zylinder (1) erfolgt, bevor die Auslassöffnung (6) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassschieber (7) ein Drehschieber ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassschieber (7) ein Drehschieber mit einem Ventilkörper (30) in einem Schiebergehäuse (31) ist, wobei das Schiebergehäuse (31) Teil des Förderraums ist, in dem die breiige Masse von dem jeweiligen Zylinder (1) in die Förderleitung (8) gefördert wird und der Ventilkörper (30) in allen Stellungen des Auslassschiebers (7) im Schiebergehäuse (31) verbleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (30) des Auslassschiebers (7) von einer Schließstellung in eine geöffnete Stellung bewegt wird, wenn der Druck der in dem Zylinder (1) durch die Kompression mit Druck beaufschlagten breiigen Masse im wesentlichen dem Druck der breiigen Masse auf der förderleitungsseitigen Seite des Auslassschiebers (7) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassschieber (4, 104, 204) ein Schwenkflachschieber ist.
Verfahren zur Förderung breiiger Massen mit einer Pumpvorrichtung, die eine Kolbenpumpe mit mindestens zwei Zylindern (1), die jeweils einen Kolben (2) aufweisen, aufweist, bei der jeder Zylinder (1) über eine mit einem ihm zugeordneten Einlassschieber (4, 104, 204) verschließbare Einlassöffnung (3, 103, 203) mit einem Vorfüllbehälter (5) und bei der jeder Zylinder (1) über eine mit einem ihm zugeordneten Auslassschieber (7) verschließbare Auslassöffnung (6) mit einer Förderleitung verbunden ist nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einen der Zylinder ein Reinigungskörper eingebracht wird, der mittels Druckluft oder Druckwasser durch den geöffneten Auslassschieber in die Förderleitung eingebracht wird und die in der Förderleitung befindliche breiige Masse durch die Förderleitung fördert.
Pumpvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und /oder zur Förderung breiiger Massen mit einer Kolbenpumpe mit einem Zylindern (1), der einen Kolben (2) aufweist und der über eine durch eine Brillenplatte begrenzte Einlassöffnung (3, 103, 203), die durch einen Einlassschieber (4, 104, 204) verschlossen werden kann, mit einem Vorfüllbehälter (5) verbunden ist, wobei der Einlassschieber (4, 104, 204) eine dem Innern des Schiebergehäuses (31) zugewandte Verschlußfläche aufweist,
wobei der Einlassschieber (4, 104, 204)
- einen schwenkbaren Grundkörper (11, 41, 141, 241) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Verschlußfläche zumindest zum Teil durch die Fläche eines relativ zum Grundkörper beweglichen Kolbens gebildet wird, der in einen in dem Grundkörper (11, 41, 141, 241) ausgebildeten, geschlossenen Hohlraum (42, 142, 242) eintauchen kann, wenn von der Innenseite des Schiebergehäuses 31 ein Mediumdruck auf den Kolben wirkt,

- in dem Hohlraum ein Fluid vorgesehen ist, das durch das Eintauchen des Kolbens komprimiert werden kann,

- ein als Ringkolben ausgebildeter Schneidring (10, 40, 140, 240) vorgesehen ist, der eine Fläche aufweist, die dem Hohlraum (12 und 12a, 42, 142, 242) zugewandt ist, und der in Schließstellung des Einlassschiebers (4, 104, 204) durch den Druck des Fluids gegen die Brillenplatte gepresst wird.
Pumpvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassschieber (4, 104, 204) ein vorgespanntes Federelement (22, 52, 152, 252) aufweist, das in derselben Richtung wie der Mediumdruck auf den Kolben einwirkt.
Pumpvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als eine Tellerfeder (52, 152, 252) ausgebildet ist oder durch mehrere Tellerfedern ausgebildet wird.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (43, 143, 243) auf seiner dem Fluid zugewandten Seite einen im wesentlichen zylindrischen Stiel aufweist, der in einer zylindrischen Bohrung des Grundkörpers gleitend gelagert ist und gemeinsam mit dem Mantel des Kolbens (43, 143, 243) eine Führung bildet, die den Kolben (43, 143, 243) gegen Verkanten sichert.
Pumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stiel des Kolbens (143, 243) den Grundkörper (141, 241) axial beweglich und abgedichtet durchdringt.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (152, 252) am Schneidring (140, 240) abstützt.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidring (140) als Ringkolben mit u-förmigem Ringquerschnitt ausgebildet ist, der mit seinem äußeren Innendurchmesser gegenüber dem Grundkörper (141) und mit seinem inneren Innendurchmesser gegenüber dem Kolben (143) gleitend abgedichtet ist.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den verschlossenen Flachschieber bei Druckbelastung durch das im Zylinder befindliche Medium wirkende hydrostatische Kraft zum Teil durch die Zugkraft einer den Einlassschieber tragenden Schwenkwelle und zum Teil durch eine Kraft aufgenommen wird, mit der sich der zum Teil in einer Führungsrille geführte Grundkörper an der Führungsrille abstützt.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassschieber mit einer Schwenkwelle verbunden ist und die Verbindung des Grundkörpers mit der Schwenkwelle eine geringfügige Pendelbewegung um eine im wesentlichen horizontale, senkrecht zur Schwenkachse verlaufende Achse erlaubt.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement durch Einbringen des Fluids in den Hohlraum gespannt wird, wobei sich der Kolben entgegen der Wirkrichtung des Mediumdrucks bewegt und der Fluidraum durch ein Rückschlagventil oder einen Verschlußstopfen gegen ein Ausfließen des Fluids gesichert wird.
Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassschieber (4, 104, 204) ein Schwenkflachschieber ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17 durch geführt wird.