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Dreiwege-Verteilerventil für eine Betonpumpe mit zwei
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Zylindern Zusatz zu P 24 47 054.0-15 COMPAGNIA ITALIANA FORME ACCIAIO
S.P.A. Novate Milanese (Milano) Das Hauptpatent betrifft ein Dreiwege-Verteilerventil
für eine Betonpumpe mit Ölhydraulik mit zwei Zylindern und entsprechenden Kolben,
wobei die Kolben abwechselnd den Beton aus einem Vorratsbehälter ansaugen und ihn
in eine Rohrleitung drücken, um ihn zum Ort seiner Verwendung zu fördern.
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Bekanntlich unterscheidet sich das Ventil gemäss dem Hauptpatent von
solchen gemäss der bisherigen Technik durch erhebliche Vorteile in der Konstruktion
oder Funktion
oder hinsichtlich der Höhe der Kosten und ist dadurch
gekennzeichnet, dass es ein S-förmig gebogenes, schwingendes Rohrstück aufweist,
wobei es sich um die Achse des F.örderrohres dreht, an das es mit seinem Ende angeschlossen
ist, und zwar aus einer Stellung, in der es mit dem einen Zylinder verbunden ist,
in eine Stellung, in der es mit dem anderen der beiden Zylinder der Betonpumpe an
seinem anderen Ende verbunden ist, ferner Einrichtungen, um die Schwingbewegung
hervorzurufen, sowie Einrichtungen, um das Rohrstück axial gegen die Verbindungsstellen
der Anschlüsse zu verschieben und zwar mit unterschiedlicher Kraft während der Förderzeit
und während der Schwingzeit.
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Man hat nun gefunden, dass man eine beachtliche Verbesserung in der
Funktion des Ventils gemäss dem Hauptpatent erhält, wenn.man der Kraft, mit der
das Rohrstück gegen den Anschlussitz gepresst wird, veränderliche Werte hinzufügt,
sowie solche, die einerseits genau dem durch die Pumpen auf den Beton während des
Arbeitshubes ausgeübten Druck entsprechen und andererseits ein regulierbares Spiel
zwischen den beiden sich bewegenden Teilen während der Schwingbewegung erlauben.
Gerade hierin besteht das Hauptmerkmal des Ventils gemäss des vorliegenden Zusatzpatentes,
worin, wie im Hauptpatent, das S-förmig gebogene Rohrstück in zwei Lagerungen aufgenommen
ist, in denen die äusseren Teile des Ventils rotieren, während
während
die Einrichtungen zur Erzeugung einer Schwingbewegung des Rohrstücks aus einem Paar
durch Öldruck betätigte Zylinder bestehen, die auf einen Schwinghebel wirken, der
mit dem Rohrstück und dessen rotierenden Teil fest verbunden ist, wobei die Ölzylinder
an einem vorstehenden Teil des mit der Betonpumpe verbundenen Behälters angelenkt
sind.
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Um das Rohrstück in axialer Richtung mit seinem Verschleissring gegen
die entpsrechende Platte zu schieben, fügt man wie beim Hauptpatent einen Druckzylinder
hinzu, der vom gleichen Drucköl versorgt wird wie die Betonpumpe und die Schwenkzylinder
des Ventils.
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Erfindungsgemäss hat die Kraft, die für die Verbindung zwischen dem
S-förmig gebogenen Rohrstück und der Sitzfläche für den Anschluss an die Betonpumpe
erforderlich ist, einen höheren Wert als der Druck des Betons beim Arbeitahub, bei
dem der Beton durch das Ventil zur Rohrleitung für den Ausstoss und/oder Transport
gedrückt wird, wobei jedoch dieser Druck in der Schwenkzeit gleich Null wird, in
der das Rohrstück seine Schwenkbewegung vollzieht, um von einem Zylinder zum anderen
Zylinder der Betonpumpe zu wechseln, wobei auf diese Weise jedes Schleifen zwischen
den beiden sich gegeneinander bewegenden Teilen vermieden und ein Verschleiss verhindert
wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung mit allen Einzelheiten beschrieben,
wobei lediglich ein Beispiel gezeigt und
auf die anliegenden Zeichnungen,
die nur eine bevorzugte Ausführungsform darstellen, Bezug genommen wird.
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Fig. 1 ist ein die Einzelheiten zeigender Längsschnitt durch das erfindungsgemässe
Ventil sowie durch den Behälter, durch Teile der Pumpe und durch die Leistung für
den Ausstoss und/oder Transport des Betons, sämtlich gesteuert durch das Ventil.
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Fig. 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles F in der Fig. 1.
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Fig. 3 ist ein Schema der Ölleitungen zur Regulierung des erfindungsgemässen
Ventils in Arbeitsstellung.
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Fig. 4 ist ein ähnliches Schema wie das in der Fig. 3, jedoch in einer
Zeit zwischen den beiden Pumpbewegungen.
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In den Fig. 1 und 2 wird das Ventil in Verbindung mit einer Einheit
dargestellt, die besteht.aus einem Behälter 1 für die Zufuhr des Betons, zwei Zylindern
2 und 2' mit Kolben 3 und 3', einer Betonpumpe beliebiger Bauart (mit ihren Einzelheiten
nicht dargestellt) und einem Rohr 5 zum Ausstoss und/oder Transport des Betons,
wobei das wesentliche Teil des Ventils in Form eines grossen, S-formig gebogenen
Rohrstücks mit 4 bezeichnet ist, wobei das Rohr 5 zwischen zwei Stellungen um die
Achse x-x des Endstücks, von dem die Schwingung ausgeht, abwechselnd von einem zum
anderen der Zylinder 2 und 2' schwingt.
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Zur Betätigung des Ventils 4 dienen zwei hydraulische Druckzylinder
6,
angelenkt einerseits an eine Konsole 1', die sich ganz aussen am Oberteil des Behälters
1 befindet, und andererseits bei 9 angelenkt an eine Platte 8 mit der Funktion eines
Ausgleichhebels, der in einer noch zu beschreibenden Weise mit dem S-förmig gebogenen
Rohrstück bzw. dem Ventil 4 fest verbunden ist.
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Das Ventil 4 ist in zwei mit Bronzebuchsen ausgerüsteten Traglagern
10 und 11 drehbar gelagert, in denen die beiden äusseren Enden des Ventils 4 sich
bewegen, wobei die Traglager 10 und 11 mit dem Rohr 5 in einer Achse liegen, um
die, wie erwähnt, das Ventil 4 schwingen kann.
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Im Traglager 10 ist die den Schaft tragenden Gleitbuchse 12 durch
die Lippendichtung 13 geschützt. In dieser Lagerung ist weiterhin eine Dippendichtung
15 vorgesehen, die den im Behälter 1 befindlichen Beton daran hindert, auszutreten
und dabei mit dem Dichtring 13 in Berührung zu kommen.
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Der Klemmring 16 verhindert, dass Teile der Betonmasse aus dem Behälter
1 nach aussen treten und zwar in dem Falle, dass nach einer langen Laufzeit die
Dichtung 15 ein solches Austreten begünstigt. Der Klemmring 16 hingegen wirkt als
Traufe und bewirkt einen Fall von Teilen des Betons und/oder des beigemischten Wassers
nach aussen durch Fenster 17, die im Traglager angeordnet sind, wodurch eine Berührung
mit dem Dichtring 13 verhindert wird.
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Im Falle des Traglagers 11 ist die bronzene Gleitbuchse 50 durch den
liippendichtring 51 geschützt. Ferner ist in diesem Lager eine Lippendichtung 52
vorgesehen, die den im Behälter befindlichen Beton am Austreten hindert, wobei er
mit dem Dichtring 51 in Berührung käme. Der Klemmring 53 wirkt als Traufe für Beton
und Wasser, die eventuell durch den Dichtring 52 durchsickern könnten, wobei diese
durch das im Lagergehäuse angeordnete Fenster 54 herausfallen und damit der Dichring
51 geschützt wird. Die Dichtung 54 schliesslich schützt die Bronzebuchse 50 gegen
Einflüsse von aussen.
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An der Aussenseite der Lagerung 12 befindet sich ein Ö1-druckzylinder
18 mit den Zylinderdeckeln :22' und 22", dessen Achse mit der Achse x-x des Rohres
5 zusammenfällt.
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Dieser Zylinder weist einen Anschluss 19, durch den das Drucköl der
Hauptleitung der Betonpumpe in den Raum 21 des Zylinders eintreten kann, sowie eine
durchbohrte Kolbenstange 20 mit dem Kolben 22 auf. Der Kolben 22 besitzt eine Dichtung
23; die Zylinderdeckel 22' und 22" besitzen Dichtungen 24 und 24'. Im Innern der
durchbohrten Kolbenstange 20 ist eine Zugstange 28 angeordnet, die durch Muttern
28' und 28" regulierbar und durch das kugelförmige Anschlusstück 27 an das Ventil
4 angelenkt ist. Der Zylinder 18 dient in einer nachfolgend noch zu beschreibenden
Weise zur Regulierung der Stellung des Verschleissringes 25 am Ventil 4 im Verhältnis
zur Verschleissplatte 26 am Behälter 1 der Betonpumpe und.mit den Sitzen der
Durchtrittsöffnungen
für die Verbindung mit den Zylindern 2 und 2'. Die durchbohrte Kolbenstange 20 des
Kolbens 22 mit der Zugstange 28, der Scheibe 14 und dem Kugelkopf 27 sind untereinander
blockiert, während die Drehung um ihre Achse mit der Achse x-x zusammenfällt.
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Mit 29 wird ein Schnellverschluss für eine leichte Verbindung des
Zylinders 2 der Betonpumpe mit der entsprechenden Durchtrittsöffnung der Verschleissplatte
26 bezeichnet, deren Umfang mit dem Verschleissring des Ventils 4 übereinstimmen
soll.
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Entsprechend bezeichnet 29' einen Schnellverschluss des S-förmig gebogenen
Rohrstücks 4 (oder Ventils 4) mit dem Ende des Förderrohres 5. Die Schnellverschlüsse
29 und 29' sind vollständig mit Dichtungen ausgerüstet und dienen dazu, eine schnelle
Trennung der Zylinder 2 und 2' von den Anschlussitzen der Platte 26 oder gegebenenfalls
eine schnelle Demontage des Rohrstücks 4 zu ermöglichen.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung ist leicht verständlich:
Aus dem Behälter 1 wird der Beton direkt oder abwechselnd durch die Zylinder 2 und
2' angesaugt.
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Der zuvor mit Beton gefüllte Zylinder drückt daraufhin dieses Material
während des Pumpvorganges durch das Verteilerventil 4 in die Betonleitung 5. Das
Ventil befindet sich dabei vor der Sitzfläche der Platte 26, derart, dass es mit
dem Ausgang des Zylinders zusammenfällt. Daraufhin
ändert sich
der Arbeitsvorgang, und die Funktion des Saugens und Drückens bei beiden Zylindern
kehrt sich um Das Ventil 4 wird durch die beiden Druckzylinder 6 um die Achse x-x
des Rohres 5 in Schwingung versetzt (mit dem es stets in Verbindung bleibt), wobei
das auf der mit der tbergangsöffnung versehenen Platte 26 anliegende Eintrittsende
zur anderen hinübergeführt wird.
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Um die richtige Funktion während des Pumpenhubes sicherzustellen,
arbeitet der Zylinder so, dass er den Verschleissring 25 gegen die Verschleissplatte
26 drückt.
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Erfindungsgemäss wird dieser Druck während der Schwingbewegung des
Ventils aufgehoben, wobei ein kleines Spiel zwischen dem Verschleissring 25 und
der Verschleissplatte 26 vorgesehen wird, um eine eventuelle Reibung und Behinderung
bei der Schwingbewegung des Ventils 4 zu vermeiden.
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Das Spiel wird durch die Muttern 28' und 28 " eingestellt, die auf
die Zugstange 28 einwirken und dabei den Hub im Zylinder 18 regulieren, indem sie
den Weg des Kolbens 22 bis zum Hubende an dem Zylinderdeckel 22' vergrössern oder
verkleinern, mit dem Erfolg, dass der Zwischenraum zwischen dem Verschleissring
25 und der Verschleissplatte 26 vergrössert oder verkleinert wird.
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Zur Erreichung dieses Zieles wird der Ölstrom zum Zylinder 18 gesperrt,
um während der Drehbewegung des Ventils im Innern des Zylinders 18 einen Druck gleich
Null und während des aktiven Pumpenhubes einen Druck gleich dem in den
Betonpumpen
zu erhalten, um die Kraft auszugleichen, die durch den Rückdruck das Ventil 4 von
den Sitzen der Öffnungen zur Verbindung mit den Zylindern 2 und 2' abzuheben versucht.
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In der Fig. 3 ist das Schema für die Ölversorgung und ein entsprechender,
elektrischer Stromlauf während der Arbeit der beiden Pumpenzylinder dargestellt,
in welcher Zeit der Zylinder 18 die Aufgabe hat, einen Druck proportional dem Druck
in der Ölversorgung für die Pumpenarbeit auszuüben.
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Aus dem Behälter 30 wird das Öl über Filter 31 der Pumpe 32 angesaugt
und in die Versorgungsleitung gedrückt, wobei der Druck durch das einstellbare Überdruckventil
33 kontrolliert wird.
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Das Drucköl versorgt über das Umschaltventil 40 die Zylinder 35 und
36, die ihrerseits mit den Pumpenzylindern 2 und.2' verbunden sind. Weiterhin ist
eine Drossel 37 vorgesehen, die zusammen mit dem Rückschlagventil 37' die gemeinsamen
Räume der Zylinder 35 und 36 mit Ö1 versorgt und zwar als Ausgleich eventueller
Ölverluste durch die Dichtungen der Zylinder. Das Uberdruckventil 49 andererseits
dient zur Ableitung einer eventuellen Ölansammlung, stets jedoch für eventuelle
Ölverluste, die durch die Dichtungen der Zylinder auftreten können.
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Im Hauptölkreis ist ein Rückschlagventil 38 und ein hydraulischer
Akkumulator 39 angeordnet.
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Ein Elektro-Umschaltventil 34 steuert die beiden Schwenkzylinder 6,
die über den Hebel 8 die Schwenkung des Verteilerventils 4 bewirken.
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Die Stellung des Ventils 34 wird auf elektrischem Wege durch die Magnetspulen
34' und 34ss bestimmt, die abwechselnd durch Ströme aus der Batterie 42, gesteuert
durch Endschalter 41 und 41', erregt werden, Die letzteren werden durch die Kolben
der Zylinder 35 und 36 in deren Endstellungen betätigt. Ein Hydraulikventil 40 dagegen
erhält seine Schaltstellung durch Drucköl, das abwechselnd von den beiden Zylindern
6 über die in den Kolbenstangen 6" angeordneten Aussparungen 6' kommt, die die Umkehrung
des Zyklus der Zylinder 35 - 36 bewirken, und zwar allein durch die erfolgte Schwenkung
des Ventils 4 entsprechend dem geänderten Zyklus und gleichzeitig mit diesem.
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Rückschlagventile 40 erlauben den Abfluss von Steueröl des Ventils
40 das sich während des vorausgegangenen Zyklus angesammelt hat.
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Das Drucköl des Systems versorgt den Zylinder 18; aus diesem Grunde
bleibt während des Pumpvorganges und des Stillstandes des Verteilerventils 4 in
einer seiner äussersten Stellungen der Kontakt mit erhöhtemDruck des Ringes 25 des
Ventils gegen die Platte 26 des Behälters 1 gegenüber der Durchflussöffnung des
Pumpzylinders erhalten.
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Die Schwenkbewegung des Verteilerventils 4 wird bestimmt durch das
Elektroventil 34, das seinerseits durch die Endschalter
41 und
41' gesteuert wird. Gleichzeitig mit dieser Steuerung durch die Endschalter wird
auch das Elektroventil 43 betätigt (das stromlos durch die Feder 43' in einer Stellung
gehalten wird, die den hohen Druck der Pumpe 32 unterbricht), und unterbricht somit
unmittelbar die Versorgung des Zylinders 18 durch das Drucköl der Pumpe 32.
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Wie die Fig. 4 zeigt, ist in diesem Punkte der Zylinder 18 von der
Hauptölleitung der Pumpe 32 abgesperrt und mit einem freien Auslauf in den Behälter
30 verbunden. Hierdurch wird die Entfernung des Verteilerventils 4 von der Verschleissplatte
26 ermöglicht. Der Weg dieser Entfernung wird durch den Hub des Kolbens 22 mit der
Zugstange 28 und den Muttern 28' und 28" eingestellt und reguliert.
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Die Entfernung des Ventils 4 von der Verschleissplatte 26 wird durch
die Gegenwirkung des Drucks des Betons in der Förderleitung verursacht. Das Drosselventil
44 dient zur Regulierung der Zeit für den Eintritt des Drucköls aus der Pumpe 32
in den Zylinder 18, wenn das Elektroventil 43 noch stromlos ist und seine in der
Fig. 3 angegebene Stellung wieder einnimmt.
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Auf diese Weise ist es möglich, im Zylinder 18 mit einer durch das
Drosselventil 44 einstellbaren Geschwindigkeit einen Druck zu erzeugen, derart,
dass die Berührung zwischen den gleitenden Teilen des Verteilerventils 4 und der
Platte 26 am Betonbehälter 1 aufrechterhalten bleibt, um einen Verlust an Beton
zu verhindern.
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Die beiden Dioden im Stromkreis 45 sollen verhindern, dass das von
einem der beiden Endschalter 34' und 34" kommende Signal beide Magnetspulen -34'
und 34" des Elektroventils 34 erregt, anstatt nur die für die Umschaltung des Zyklus
vorgesehene Spule zu erregen.
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Die gleichen Stromkreise wie in Fig. 3 sind auch in der Fig. 4 dargestellt
und zwar bei der Schwenkbewegung des Ventils oder Rohrstücks 4 um die Achse x-x,
betätigt durch die Druckzylinder 6.
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Man erkennt, wie das Elektroventil 34 die eigene Stellung im Vergleich
zum Schema in der Fig. 3 verändert hat, um die Stellung und die Bewegung der Kolben
der Bruckzylinder 6 umzukehren und das Verteilerventil 4 vom einen zum anderen Zylinder
der Betonpumpe zu bringen. Die Umsteuerung des Elektroventils 34 erfolgt durch den
Endschalter 41, auf den der Kolben des Öldruckzylinders 36 einwirkt.
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Man erkennt weiterhin, wie das Umschaltventil 43 die eigene Stellung
im Vergleich zum Schema von Fig.3 geändert hat.
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In diesem Falle ist der Zylinder 18 vom Drucköl der Pumpe 32 nicht
mehr direkt versorgt. Der Akkumulator 39 hat daher die Aufgabe, falls sich während
der Funktion der Zylinder 35 und 36 in ihm eine gewisse Menge Öl unter dem erforderlichen
Druck angesammelt hat, nach und nach bei der Umkehr des Elektroventils 34 die nötige
ÖImenge zur Verfügung zur.Verfügung zu stellen, um mit einer gewissen Geschwindigkeit-die
Druckzylinder 6 des Verteilerventils zu versorgen.
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Die beiden steuernden Druckzylinder 6 besitzen den Druckstempel 6
1 mit einer Aussparung 6' zu dem Zweck, dass nur dann, wenn sich der Zylinder in
seiner äussersten Lage befindet, wo das Verteilerventil seine Stellung erreicht
hat, durch die Aussparung 6' das Drucköl des Zylinders 6 das Ölventil 40 steuert
und damit den Arbeitszyklus umkehrt.
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Im Ölkreislauf ist ferner der handbetätigte 4-Wege-Umschalter 48 vorgesehen,
den man benötigt, um von der Ansaugphase des Betons in die Druckphase überzugehen.
Man kann ihn z.B. verwenden, um eine eventuelle Verstopfung zu beseitigen, die sich
in der Betonleitung gebildet haben könnte. Auch kann er benutzt werden, um bei Arbeitsschluss
den in der Förderleitung enthaltenen Beton in den Behälter abzusaugen. Ausserdem
kann man mittels des Umschalters 48 die Stellung des Ventils 4 gemäss Fig. 3 ändern,
wobei die Öldruckzylinder 35 und 36 ihren Bewegungssinn beim Ansaugen des Betons
aus dem Ventil 4 und weiter aus dem Rohr 5 umkehren und somit in den Behälter 1
hineinfördern.
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Hierbei gibt es weiterhin einen Handumschalter 49, mit dem man die
Möglichkeit hat, die Ölsteuerungen für die Zylinder 17 umzukehren, soweit sie in
den Fig. 4 und 5 dargestellt sind.
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Bei dieser Umschaltung ergibt sich die Anhebung des Behälters 1, der
sich um am Rahmen 19 angeordnete Scharnierbolzen 20 dreht, wie in der Fiff. 1 schematisch
dargestellt ist.
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Hierdurch erhält man eine bequeme Zugänglichkeit zum Dichtungssystem,
bestehend aus Ring 21 und Platte 23, ferner zur Pumpengruppe mit den Dichtungen
der Kolben 3 und 3'.
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Daher können sämtliche dem Verschleiss ausgesetzten Teile leicht kontrolliert
werden. Der Betrieb des Gerätes ist in dieser Weise sehr bequem und von grösster
Einfachheit.
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Die Etfindung betrifft also ein verbessertes Ventil, bei dem ein System
der Selbsttätigkeit vorgesehen ist, das die ständige, im allgemeinen mechanische
und bei den bekannten Ventilen unumgänglich notwendige Regulierung vermeidet, die
erforderlich ist, um den Kontakt zwischen dem Verteilerventil und dem Pumpzylinder
während des Arbeitshubes aufrechtzuerhalten. Der sichere Kontakt zwischen den beweglichen
Teilen des erfindungsgemässen Ventils (Ring 25 und Platte 26) verhindert in jedem
Falle, dass der unter Druck stehende Beton durch u.U. vorhandene Zwischenräume zwischen
dem beweglichen und festen Teil des Systems austreten kann.
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In der Tat würde der nicht verbesserte Kontakt zwischen dem Verteilerventil
und dem Pumpzylinder die feinen Teile des Betons ausfliessen lassen und dabei vor
allem die Eigenschaften der Mischung und damit auch die Festigkeit verändern. Weiterhin
würden dem Beton diejenigen eile entzogen, die während des Durchganges durch die
Transportrohre als Schmiermittel dienen. Dies ist ein unumgängliches Erfordernis
für die gute Funktion jeglicher Betonpumpe.
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Das erwähnte System arbeitet automatisch, da es unmittelbar auf das
unter Druck stehende Material einwirkt, das in der Betonpumpen-Anlage in Bewegung
ist.
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Der Kontakt zwischen dem Verteilerventil und dem Pumpenzylinder wird
durch den gleichen Öldruck wie in der Pumpe sichergestellt, was man folglich mit
einer Andrückkraft erreicht, die dem Schub und dem Druck, die auf den Beton ausgeübt
werden, proportional ist.
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Daraus ergibt sich schliesslich, dass mit der Erhöhung des Drucks
im Beton auch die Anpresskraft zwischen'dem Pumpenzylinder und dem Verteilerventil
wächst, so dass man eine Erhöhung der Kraft erhalten kann, die der Trennung des
Verteilerventils vom Pumpenzylinder entgegenwirkt.
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Mit dem erfindungsgemässen System ist es weiterhin leicht möglich,
den Abstand zwischen dem Verteilerventil und der Verschleissplatte während der Bewegung
des Ventils zu ändern, um dessen Verschleiss in Grenzen zu halten und eine optimale
Pumparbeit zu erreichen.
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Das erfindungsgemässe Ventil erfordert nur leichte Montagearbeiten,
da die Verschleissteile bequem herausnehmbar und gegen andere Teile auswechselbar
sind, die andererseits eine längere Lebensdauer gegenüber den früheren aufweisen
können, die konstruktiv aufwendiger sind. Diese Ausführung ist weiterhin hinsichtlich
der Teile, die empfindlicher und/oder dem Verschleiss unterworfen sind, leicht zu
überwachen.
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Etwaige, sich von der dargestellten Ausführungsform unterscheidende
Ausführungsformen des Verteilerventils für Betonpumpen und sonstwie verbesserte
Bauformen verlassen den Erfindungsrahmen nicht und sind daher ebenfalls Gegenstand
der vorliegerSen Erfindung.
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Auf derartige andere Formen, Ausführungen und Abarten der dargestellten
Ausführungsform erstreckt sich daher der gesamte Schutzbereich der Erfindung.