DE9001404U1

DE9001404U1 - Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit Kolbenspeicher

Info

Publication number: DE9001404U1
Application number: DE9001404U
Authority: DE
Original assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Current assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1990-05-31
Anticipated expiration: 2000-02-09

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Zweizylinder-Dicksfcoffputf.pe mit Kolbenspeicher gemäß deia Oberbegriff des Patentanspruches 1.

D-Ie erfindungsgemäße Zweizylinder-Dickstoffpumpe gleicht mit ihrem Kolbenspeicher Druck- und Volumenschwankungen in der Fördert r ?-ung au_, die zwischen den Förderhüben der m.'-teinander zusamrnei./irkgiKien Förder zylinder sutstehen. Diese den Gleicu:irmigkei ~grad der Förderung stn-i -nden Schwankungen sind bei mechanisch gesteuerten Förder zylindern, z.B. bei For-i—Lzyliider-n, deren Kolben mit einer Kurbelwelle angetrieben werden, bauartbedingt größer als bei hydraulisch angetriebenen Förderkolben, die zwar eine jberdeckung der Kolbenhübe gestatten, jedoch ebenfalls Druck- und Volumenschwankungen in der Förderleitung nicht verhindern können, wenn der Kolben des fördernden Zylinders auf den Saughub und der Kolben das aus dem Vorfüllbehälter der Pumpe ansaugenden FörderZylinders auf den Druckhub umgesteuert wird. Der Kolbenspeicher drückt in dieser Umschaltphase Bickstoffe in die Förderleitung und gleicht dadurch den Druck- und Volumenverlust der Umschaltphase wenigstens zum Teil wieder aus.

Die erfindungsgemäSen Zweizylinder-Dickstoffpumpen unterscheiden sich dadurch von Kolbenpumpen, welche mit wenigstens drni oder noch mehr Förderzylindern dsn Gieichförmigkeitsgrad dar Dxckstoffförderung zu verbessern versuchen, weil bei derartigen Pumpenkonstruktior^n mit dem zweiten bzw. den zusätzlichen Förderzylindern Dickstoff aus dem Vorfüllbehälter angesaugt werden muß, während bei Kolbenspeichörn das zusätzliche Fördorvolumen aus der Förderleitung in den Speicher und aus diesem zurück in die Förderleitung während der Umschaltphase der Förderzylinder gelangt. Dickstoffpumpen mit mehr als zwei Förderzylindern zum Ausgleich von Volumen- und Druchschwankungen im Interesse der Steigerung des Gleichsförmigkeitsgrades in der Förderleitung können die Druckschwankungen zwar auf Kosten eines einfachen mechanischen Aufbaus und einer einfachen Steuerung zugunsten eines erheblichen technischen Mehraufwandes mildern, vermeiden können sie Ungleichförmigkeitsgrade der Förderung jedoch nicht.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Dickstoffpumpen, welche Schlämme fördern. Infrage kommen dickflüssige KoLlenschlämme zur Beaufschlagung von Feuerungen mit fossilen Brennstoffen, Klärschlamme, Mörtel und Putzmassen oder dergleichen, vor allein aber Medien, welche in der Ruhephase ihrer Förderung zum Festwerden und damit zum Anbacken an den

Wänden von Förderwegen neigen, die zeitweise keinen Förderstrom führen. Dazu gehören vor allem hydraulisch abbindende Medien und Schlämme mit puzzolanahnlichen Eigenschaften. Bei derartigen Stoffen kommt es häufig auf eine Förderung mit hohem Gleichförmigkeitsgrad an, weil Druck- und Volumenschwankungen in nachgeschalteten Einrichtungen, z.B. in Brennern von Feuerungen Schwierigkeiten erzeugen oder zu erheblichen dynamischen Beanspruchungen führen, was insbesondere bei großen Förderhöhen der Fall ist.

Zum Ausgleich derartiger Schwankungen verwendet die Erfindung einen Kolbenspeicher. Kolbenspeicher benutzen allgemein gesehen einen Zylinder, welcher auf dor Förderleitung aufgebaut ist, in die er mit einer Seite mündet, während sein anderes Ende von einem beweglichen Kolben abgeschlossen ist. Solche Kolbenspeicher unterscheide sich von Blasenspeichern durch ihren Kolben und von Windkesseln dUifCh uefi Abschluß des Fo^der/uiediUIüS iüi Speicher mit einer festen aber beweglichen Wand. Kolbenspeicher lassen praktisch beliebige Förderdrücke zu und können deswegen mit Pumpen zusammen verwendet werden, die eine besträchtliche Förderhöhe erreichen.

backen bzw. zur frühzeitigen Erhärtung neigendes Fördermedium den Speicher vergleichsweise schnell
beeinträchtigt und schließlich blockiert. Dadurch werden
nicht nur der Gleichförmigkeitsgrad der Förderung
verschlechtert, sondern auch Förderstörungen herbeigeführt, die vergleichsweise schwer zu beseitigen sind.

Die Erfindung geht von einer bekannten Dickstoffpumpe ,,

aus, welche mit einem Kolbenspeicher arbeitet. Hierbei
arbeitet der Gpeicherkolben mit seiner dem Fördermedium
abgewandten Seite auf ein Druckpolster aus einem hochgespannten Gas. Während des Druckhubes der Förderzylinder füllt sich der apeicherzyiinder mit Fördermedium aus der Förderleitung, wobei der Speicherkolben
das Gaspolster komprimiert. Sobald in der Schaltphase | der Druck in der Förderleitung zusammenbricht oder |

doch abfällt, drückt das hochgespannte Gaspolster den % Kolben in umgekehrter Richtung und preßt aus dem ^:

Speicherzylinder Fördermedium in die Förderleitung.
Tatsächlich können mit einem derartigen Kolbenspeicher
die Gleichförmigkeitsgrade einer Dickstoffförderung verbessert werden.

Nachteilig ist jedoch, daß eine vollständige Entleerung '% des Speicherzylinders nicht gewährleistet ist. Das hat f

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Zweizylinder-Dickst-.offpumpe des eingangs beschriebenen allgemeinen Aufbaus eine Verbesserung des Gleichförmigkeitsgrades der Förderung zu erreichen, welche auch bei einem Fördermedium, das zum vorzeitigen Erhärten bzw. Anbacken an Teilen der Förderleitung neigt, einwandfrei funktioniert.

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Anspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da gemäß der Erfindung der Speicherkolben von einem hydraulischen Arbeitszylinder angetrieben wird, entfällt ein Gaspolster, welches den Speicherkolben belastet zu gunsten des unmittelbar mit ihm verbundenen Speicher antriebskolbens, dessen Zwangssteuerung mit den Förder zylindern der Dickstoffpumpe dafür sorgt, daß der Speicherkolben in der Pumpphase zur Füllung des Speichers im Speicherzylinder zurückgeführt wird und in der Schaltphase in der Gegenrichtung die Speicher füllung in die Förderleitung drückt. Dabei sind die ^ndstellungen des Speicherantrxebskolbens hydraulisch festgelegt und bestimmen deswegen auch die Endstellungen des

Speicherkolbens, von denen die äußere Extremlage des

Speicherkolbens im Speicherzylinder derart gewählt wird, daß der Speicher vollständig entleert ist. Da diese Endstellungen in jeder Schaltphase erzwungen werden, kann das in dem Speicher enthaltene Fördermedium zu keinem

Zeitpunkt erstarren und den Speicher blockieren.

Das für die Energiezufuhr zum Speicherantriebszylinder erforderliche hydraulische Medium kann von dem Druckerzeuger der Dickstoffpumpe kommen, deren Förderzylinder mit hydraulischen Arbeitszylindern unmittelbar angetrieben sind. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung des Speicherbetriebes, der keine externe Druckgasquell e benöfcigf-- Di« 7uangBRt.nuanino d<?c SpeicherantriebF-kolbens beseitigt auch die Unregelmäßigkeiten der Stellung des Speicherkolbens, die sich insbesondere dann einstallen, wenn die Hubzeiten der Förderzylinder variabel sind, was bei vielen Dickstoff pumpen zur Regelung dar Fördermengen der Fall ist.

Der Patentanspruch 2 schlägt eine Ausführungsform der Erfindung vor, welche auf hydraulischem Wege eine der Dauer der Schaltphase angepaßte kurzzeitige Entleerung des Speicherzylinders gewährleistet und es außerdem erlaubt, den Speicherzylinder in der auf die Schaltphase folgende Pumpphase derart zu füllen, daß >ich durch das in den Speicherzylinder eindringende Fördermedium kein Druckabfall in der Förderleitung ergibt, was durch eine entsprechende zeitliche Ausdehnung der Speicherfüllung bis zu einer Maximalzeit erfolgt, die der Pumpphase entsprechen kann aber im Einzelfall wählbar ist. Auf diese Weise wird eine nahezu vollständige Gleichförmigkeit des Förderstromes erzielt. Die kurzzeitige Entleerung des Speichers erfolgt hierbei mit Hilfe des hochgespannten

hydraulischen Arbeitsmediums des Speicherantriebes, während die längere Dauer der Speicherfüllung durch die Regelung des Stromes in den Speicherantriebskolbenringraum erfolgt, in dem der hydraulische Druck in der gleichen Richtung wie der Druck des Fördermediums auf den Speicherkolben wirkt und den Speicherantriebskolben zurückführt. Mit den Merkmalen des Anspruches 3 läßt sich die Speicherkolbenrücklaufzeit regeln.

Die Ausführungsform der Erfindung nach dem Patentanspruch 4 erlaubt eine Steuerung des hydraulischen Druckes auf die Kolbenseite im Speicherantriebszylander und damit eine Festlegung der Endleerungszeit des Speicherzylinders. Der dazu vorgesehene Hydrospeicher erlaubt außerdem den Ausgleich von Fehlmengen des hydraulischen Arbeitsmediums für den Speicherantrieb.

Die vorstehend beschriebene Regelung der Füllzeit des Speicherzylinders wird hydraulisch auf einfache Weise mit den Merkmalen des Anspruches 5 ermöglicht. Hierbei erfolgt die Einstellung von Hand, was den Vorteil einer jederzeit möglichen Anpassung an die Bedingungen eines konkreten Einsatzfalles der Dickstoffpumpe, insbesondere auch an wechselnde Voraussetzungen bietet, die durch das jeweilige Fördermedium geschaffen werden können.

Der Anspruch 6 bietet dagegen den Vorteil, durch eine automatische Einstellung des Stromventiles die Speicher-

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füllung wechselnden Entleerungszeiten der Föraerzyli^ei anzupassen, welche vor allem dann gegeben sind, wenn c » Dickstoffpumpe auf unterschiedliche Förde; engen eingestellt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in den Schaltbildern wiedergegeben ist. Es zeigen

Fig. 1 schematisch, d.h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten den Schaltzustand bei der Entleerung des Kolbenspeichers in die Förderleitung während der Schaltphase der Förderzylinder und

Fig. 2 den Schaltzustand der bei der Füllung des Kolbenspeichers aus der Förderleitung in der Pumpphase der Förderzylinder.

Bei 1 ist die Verbindung zum hydraulischen Druckerzeuger der hydraulisch angetriebenen Fördeizylinder der Dickstoffpumpe wiedergegeben. Bei 2 stehen Schaltsignale an, die

die Endstellungen der Kolben in den Förderzylindern bzw. in hydraulischen Antriebszylindern 3er Dickstoffpumpe wiedergeben.

Die Förder zylinder der nicht dargestellt &kgr; ? Dickstoffpumpe arbeiten wechselweise auf «sine Förderleitung (3 5, wobei einer der Förderzylinder den Dickstoff aus einem Voriüllbahäitei rv?.-- Pumpe ansaugt, vährsnd der andere Fördtrzylinder seine vorher «ngesaugte Füllung in die Förderleitimg (3) drücke. Im um-Lctelbiren Anschluß an die Mündung der Förderzylirder, z. B. auf der Oberseite eines Hosenrohres, welches die Förderung beider Förderzylinder zusammenführt, ist ein Speicherzylinder (4) bei (5) angeflanscht. Das gegenüberliegende Ende des Speicherzylinders (4) ist an einen Arbeitszylinder (7) angeflanscht, dessen Arbeitskolben (8) einen auf seiner Kolbenstange (9) befestigten Speicherkolben (10) antreibt, welcher den Speicherzylinder (4) gegen den Flansch (6) abschließt.

Zwei Sitzventile (12) und (14) steuern den hydraulischen Speicherantriebszylinder (7) und sind in der strich punktierten Linie bei (11) angedeutet. Die Sitzventile (12) und (14) werden über ein 2/2 Wegeventil vorgesteuert. Der von der vollen Kolbenfläche abgeschlossene Kolbenraum (11) des Speicherantriebs-

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Zylinders (7) ist unter Umgehung des 2/2 Wegeventils (15) mit einer Leitung (16) unmittelbar an einen Hydrospeicher (1?) angesculo«.. n. Aus der Leitung (16) wird das 2/2 Wegeventil über eine Abzweigung (18) beaufschlagt. In die Leitung (16) mündet vor dem Wegeventil (15) die Leitung (19) zum Hydrospeicher (17). Vor der Leitung (19) liegt der Anschluß (20) -n die vom Druckerzeuger kommende Leitung.

Das 2/2 Wegeventil wird mit Hilfe einer hydraulischen Steuerleitung (22) umgeschaltet. Die Umsteuerung erfolgt gegen den Druck aus einer Leitung (24), die über eine Drossel (23) zum Tank entlastet ist.

In der in Fig. 1 wxedergegebenen Schaltphase ist das 2/2 Wegeventil über die Leitung (22) umgestellt, so daß über die Leitung (18) auf das Sitzventil (12) hydraulisches Arbeitsmedium gelangt, um die Druckölverbindung zu dem von der Ringfläche des Speicherantriebkoibens (8) verschlossenen Kolbenringraum (11) des Speicherantriebszylinders (7) zu sperren. Gleichzeitig wird das Sitzventil (14) auf seiner Rückseite über die Leitungen (30, 31) zum Tank entlastet, wodurch es den Weg über die Leitung (27) zum Tank (28) freigibt. Unter Umgehung des 2/2 Wegeventiles gelangt dadurch aus dem Hydrospeicher (17) hochgespanntes hydraulisches- Arbeitsmedium auf die Kolbenseite (15) des

Speicherantriebskolbens, wodurch der Speicherkolben (10) das im Speicherzylinder (4) enthaltene Volumen an Fördermedium in die Förderleitung (3) drückt.

übet ein SCnältVöfitil (26) ilü SpeiCiieiräritjfxeijöJiylinciöir (7), das von dem Kolben (8) hydraulisch gesteuert ist, wird die Endlage des Speicherantriebskolbens (8) im Zylinder (7) gesteuert. Der Schaltpunkt ist so gewählt, daß das gesamte Volumen des Speicherzylinders (4) in die Förderleitung (3) gedrückt wird- Die Kolbenringseite des Speicherantriebszylinders (7) wird über die Leitung (27) drucklos gemacht. Dadurch ist es möglich, unter Überwindung des Förderleitungsdruckes den Speicherinhalt in die Förderleitung (3) zu überführen.

Sobald der Arbeitskolben (8) den Speicherzylinder (4) ganz entleert hat, steuert das dadurch ausgelöste

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In der folgenden Pumpphase (Fig. 2), bei der das Sitzventil (14) über den Speicherdruck geschlossen und das Sitzventil (12) durch den Speicherdruck geöffnet ist, steht der hydraulische Arbeitsdruck auf beiden

Seiten des Speicherantriebskolbens (8) an. Der im Ringraum (25) aufgebaute Druck des hydraulischen Arbeitsmediums wirkt in gleicher Richtung auf den Speicherantriebskolbcm (8) im Zylinder (7) wie der Förderleitungsdruck auf den Speicherkolben (10) im Speicherzylinder (4). Dadurch wird der Speicherantriebskolben (8) in Gegenrichtung bewegt und drückt hydraulisches Arbeitsmedium über die Leitung (16) unter Umgehung des 2/2 Wegeventiles (15) in den Hydrospeicher (17), der aus dem hydraulischen Druckerzeuger (1) beaufschlagt wird. Dadurch kann sich der Speicherzylinder (4) mit Medium aus der Druckleitung (3) zum Ausgleich in der folgenden Umschaltphase füllen. Durch das Stromregelventil (25) wird die Rücklaufzeit des Speicherkolbens (10) so eingestellt, daß sie der Dauer des Förderhubes der Dickstoffpumpe entspricht, um eine Veränderung der Fördermenge infolge der Füllung des Speichers zu verhindern.

Die Rücklaufzeit des Arbeitskolbens (8) zur Füllung des Speichers (4) kann durch eine Verstellung des Stromregelventiles (25) von Hand eingestellt werden.

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Diese Verstellung kann jedoch auch automatisch erfolgen mit dem Ziel, die Rücklaufzeit des Speicherkolbens wechselnden Hubzeiten der Dickstoffpumpe anzupassen.

Anstelle der hydraulischen Druckumsteuerung des 2/2 Wegeventiles kann die Umsteuerung auch elektrisch über Endschalter vorgenommen werden.

Claims

1. Zweizylinder-Lickstoffpumpe mit Kolbenspeicher, welcher während der Dickstoff förderung mit den Förderzylindern gefüllt und zwischen den Hüben der Förderkolben in die Förderleitung zur Verminderung des Druckabfalls und der Fehlfördermenge in der Förderleitung durch den druckmittelgesteuerten Speicherkolben entleert wird ,"dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckmittelsteuerung (2) des Speicherkolbens (10) ein beidseitig hydraulisch beaufschlagbarer Arbeitskolben (8) dient, der mit den Förderzylindern gesteuert ist und dessen Endlagen mit den Endlagen des Speicherkolbens (10) bei vollständig entleertem und bei gefülltem Speichel zylinder (4) am Speicherantriebszylinder (7) festgelegt sind.

2. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltphase der Förderzylinder und Entlastung der Speicherantriebskolbenringflache (25) die zur Entleerung des Speicher zylindern ,-.) dienende Speicherantriebskolbenflache (15) mit hochgespanntem hydraulischen Druck belastet ist, während in der Pumpphase unter Druckbeaufschlagung der Speicharantriebs-

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kolbenringfläche (25) und des Speicherkolbens (10) durch das Fördermedium der Speicherantriebskolben (8) gegen den hydraulischen Druck auf die Speicherantriebskolbenfläche in seine Ausgangsstellung für die folgende Schaltphase der Förderzylinder zurückweicht.

3. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Rücklaufes des Speicherantriebskolbens (8) in die Ausgangsstellung für die Schaltphase der Förderzylinder durch Einstellung des Stromes in den Speicherantriebskolbenringrauin (11) regelbar ist.

4. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmittelzuleitung (16) zum Speicherantriebskolbenraum (6) ein Hydrospeicher (17) eingebaut ist.

5. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Einstellung der

Rücklaufzeit des Speicherantriebskolbens (8) dienendes StrcEvsrtil (25) von Hand derart einstellbar ist, daß die Endstellung des Sp^icherkclbens (10) gegen Ende der Pumpphase erreicht wird.

6. Z'Vaizylinder- dickstoffpumpe nach einem oder iHshreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromvev_ ,11 (25) selbsttätig in Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit der Pumpe steuerbar ist.

7. Zweizylinder-Dickstoffpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Speicherantriebskolbens (8) Sitzventile (12, 14) und ein Wegeventil (15) dienen, welches von den Förderzylinder und von einem Schaltventil (32) gesteuert ist, das zur Festlegung der Endstellungen des Speicherantriebskolbens (8) dient.