稠物质泵和用于输送稠物质的方法与流程

1.本发明涉及一种稠物质泵和一种用于输送稠物质的方法。


背景技术：

2.稠物质泵用于输送稠物质，例如新拌混凝土或砂浆。将稠物质从储存源吸入并向稠物质泵的出口输送。现有技术中典型的稠物质泵包括多个输送缸，这是泵占据大量空间的原因，参考ep 3282124a1。从jp 61053481已知一种具有沿圆形路径延伸的输送室的稠物质泵。


技术实现要素：

3.本发明的根本问题在于引入一种稠物质泵和相关方法，使得在稠物质泵的操作期间减少摩擦。从现有技术开始，如所指出的，问题由独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中限定了有利的实施例。
4.根据本发明的稠物质泵包括输送室，所述输送室沿封闭路径从入口开口经由出口开口延伸回到入口开口。输送室在入口开口和出口开口之间形成第一连接路径和第二连接路径。被设计成沿输送室的第一连接路径执行输送移动的第一活塞布置在所述输送室中，使得随着输送移动，稠物质通过出口从输送室输送，并且稠物质物通过进料口被引入输送室。在第一状态下关闭第二连接路径并在第二状态下打开第二连接路径的关闭元件布置在输送室中，以允许第一活塞沿第二连接路径移动。定界输送室的壁壳附接到第一活塞。壁壳在输送室的整个长度上延伸并与第一活塞一起移动。当壁壳与活塞一起移动时，输送的材料沿输送室以与壁壳基本相同的速度行进。这样，减少输送室壁和输送的材料之间的摩擦，使得减少泵运行时的摩擦损失。
5.关于摩擦损失的减少，与活塞连接的壁壳在圆周方向上的尺寸大是有利的。圆周方向在与活塞的移动方向形成直角的平面中延伸。换句话说，诸如圆周方向、圆周部分的术语均与输送室的横截面相关。与此相反，活塞沿输送室移动的方向被称为输送室的纵向方向。壁壳在圆周方向的尺寸越大，在其中被输送的材料相对于输送室壁移动的输送室的圆周部分越小，并且摩擦损失的减少越大。
6.为了推动活塞沿输送室移动，稠物质泵可包括驱动马达。径向布置在输送室的壁部件外的连接元件可在驱动马达和活塞之间延伸，通过所述连接元件驱动活塞的移动。壁壳在圆周方向上的延伸优选地大于连接部件在由圆周方向跨越的平面中的范围。壁壳可在圆周方向上延伸至少30
°
，优选地至少60
°
，更优选地至少90
°
。本说明书涉及相对于输送室的中心点由壁壳覆盖的角度。壁壳在圆周方向上的范围在输送室的长度上可为恒定的。
7.在一个实施例中，关闭元件是关闭阀，其在第一状态下布置在第二连接路径中并且在第二状态下与第二连接路径横向间隔开，使得第一活塞可通过第二连接路径。通过所述关闭阀在横向方向上的移动，关闭阀在第一状态和第二状态之间切换。横向方向的移动一般表征为与活塞沿输送室的移动方向形成角度的移动，使得关闭阀远离连接路径移动或
靠近连接路径移动。关闭阀的移动可为径向移动，使得关闭阀的移动方向与活塞的移动方向成直角。
8.可以此方式设置稠物质泵，即在第一活塞的输送移动期间关闭第二连接路径，并且在第一活塞的第一输送移动和第二输送移动之间的中间阶段打开第二连接路径。第一活塞然后可沿输送室执行连续移动，其中调节关闭元件导致在输送稠物质的输送阶段和不输送稠物质的中间阶段之间切换。
9.在替代实施例中，关闭元件为第二活塞，其同样被设计成沿同一输送室的第一连接路径执行输送移动。第一活塞的输送移动的移动方向可与第二活塞的输送移动的移动方向一致。第二活塞可在第一活塞的输送移动期间关闭第二连接路径，并且反之亦然。如果第二活塞关闭第二连接路径，那么在本发明意义上的第二活塞在第一状态下为关闭元件。如果第二活塞在输送室中的位置不同，那么第二连接路径打开，使得第二活塞在第二状态下为关闭元件。
10.可以此方式设计稠物质泵，即在第一活塞的输送移动期间，第二活塞处于静止。静止可持续第一活塞的输送移动的至少60％，优选地至少80％，并且进一步延伸，优选地在第一活塞的整个输送移动内。在第一活塞的输送移动期间，第二活塞可布置在输送室内出口开口和入口开口之间的中间位置处。由于入口和出口之间没有直接连接，在输送室中可维持泵出口处的静压。
11.这里已结合第一活塞的输送移动描述的过程和状态相反地应用于第二活塞的输送移动。对于这些过程来说，第一活塞和第二活塞为可互换的。
12.在根据本发明的稠物质泵的情况下，可在第一活塞的输送移动结束和第二活塞的输送移动开始之间中断输送流。输送流的这种中断可通过本发明的实施例来避免，其中输送室包括一个入口开口和两个出口开口，并且其中三个活塞布置在输送室中。在具有两个活塞的稠物质泵的情况下，在其中一个活塞沿第二连接路径从出口开口移动到入口开口的阶段中发生输送流的中断。如果稠物质泵具有第三活塞，那么其中第一活塞从出口开口移动到入口开口的阶段可被桥接，因为第二活塞阻塞第一出口开口和第二出口开口之间的(第三)连接路径，并且第三活塞通过第一出口输送稠物质。第一出口和第二出口可通过共同的出口管相互连接。稠物质泵可包括以合适的方式控制三个活塞的移动的控制单元。
13.例如，输送室的横截面可为圆形，或它可呈圆弓形。横截面沿输送室的长度可为恒定的。与活塞移动方向成直角的平面称为横截面。纵向方向对应于活塞的移动方向。在纵向方向上观察，输送室可形成封闭的路径。以这种方式，活塞能够沿输送室重复移动而不改变其移动方向。输送室的纵向方向可跨越圆形路径，使得活塞沿圆形路线移动。结合圆形横截面，产生圆呈环形形式的输送室。
14.稠物质泵可包括驱动马达，利用所述驱动马达沿输送室推进第一活塞的移动。在限定圆形路径的输送室的情况下，可提供用于输送移动的驱动轴，所述驱动轴与圆形路径的中心轴线同轴。第一活塞可通过在径向方向上延伸的连接元件附接到驱动轴。
15.可提供用于移动关闭元件的第二驱动马达。如果关闭元件为关闭阀，那么第二驱动马达例如可驱动枢转动或线性运动或两者的组合。
16.如果关闭元件为第二活塞，那么第二驱动马达可用于彼此独立地驱动第一活塞和第二活塞。这使可以不同的速度移动活塞，或移动一个活塞而另一个活塞静止。
17.其中两个活塞由联合驱动马达驱动的设计也是可能的。为此，可为每个活塞分配离合器，其中离合器与同已驱动马达联接。在一个实施例中，每个活塞被分配双离合器，其中活塞在双离合器的第一状态下与驱动马达联接，并且在双离合器的第二状态下，活塞与稠物质泵的框架联接。驱动器可被设计成以恒定速度转动。活塞的交替移动可通过活塞与驱动轴的合适的联接来实现。在所有情况下，稠物质泵可包括以合适的方式控制驱动马达和/或离合器的控制单元。
18.第一活塞和/或第二活塞可以此方式配置，即活塞的圆周面与输送室的壁面密封。除了被连接元件占据的部分之外，密封圆周面可在活塞的整个圆周上延伸。
19.壁壳也可附接到活塞，所述壁壳与活塞一起移动。壁壳可限制输送室，换句话讲，形成输送室壁的一部分。壁壳可在输送室的整个长度上延伸。以这种方式，可减少稠物质泵中的摩擦损失，因为在相应活塞的输送移动期间，输送的稠物质和输送室壁之间的相对移动仅在未被壁壳覆盖的那些区域中发生。
20.稠物质泵可包括连接到第一活塞的第一壁壳和连接到第二活塞的第二壁壳。在输送室的横截面中观察，第一壁壳可沿与第二壁壳不同的圆周部分延伸。第一壁壳和第二壁壳可在圆周方向上彼此重叠或不重叠。第二壁壳可表现出与结合第一壁壳描述的特征相同的特征。
21.从横截面中看，输送室可具有圆周部分，所述圆周部分没有第一壁壳以及第二壁壳。圆周部分可定向到稠物质泵的入口开口和/或出口开口。然后，稠物质可进入或离开输送室，而不受壁壳的不利影响。
22.在没有壁壳的圆周部分中，输送室的壁可由稠物质泵的外壳形成。外壳可限于此圆周部分。外壳与一个或两个壁壳重叠也是可能的。布置在壁壳之间的外壳部可在横截面中以直线定界输送室，使得输送室的横截面形状像圆弓形。入口开口和/或出口开口可被配置在此外壳部中。
23.如果输送室的壁由壁壳和外壳部组成，它们在输送室的不同圆周部分上延伸，那么有利的是将密封元件布置在壁壳和外壳部之间的过渡处或布置在两个墙壳之间的过渡处。密封元件可被设计为在输送室的整个长度上延伸的密封环。在稠物质泵运行时，在密封环的区域中发生输送室壁的相邻部分之间的相对移动。
24.在输送室的纵向方向上观察，入口开口和出口开口可相对于彼此偏移。如果输送室形成封闭路径，那么存在两个连接路径，沿它们可从输送室中的入口开口移动到出口开口。稠物质泵可以此方式设计，即第一连接路径用于输送稠物质，而第二连接路径被关闭。第一连接路径可在输送室的长度的至少70％、优选地至少80％、更优选地至少90％上延伸。
25.在以横截面中观察的圆周位置中，入口开口和出口开口可相交。在输送室的横截面中观察到的入口开口和出口开口的对应位置也是可能的。
26.关于入口开口和出口开口的圆周位置存在各种可能性。如果输送室沿圆形路径延伸，那么入口开口和/或出口开口可相对于圆形路径的中心轴线沿径向方向延伸。入口开口和/或出口开口可指向内(因此在中心轴线的方向上)。入口开口和/或出口开口也可在相反方向上径向指向外。在这两个位置之间与径向对齐的其它位置也是可能的。
27.第一活塞可具有圆周部分，所述圆周部分在输送移动期间在出口开口和/或入口开口上方行进。所述圆周部分可由连接到活塞的连接件形成，其中连接件由比活塞硬的材
料制成。特别地，连接件可以由硬金属制成。稠物质的石块和粒状成分可在连接件和被越过的入口开口或出口开口的边缘之间破碎。入口开口和/或出口开口的相应区域可由插入件形成，所述插入件同样由较硬的材料例如由硬金属形成。
28.为了防止石块卡在连接件和输送室壁之间，连接件可具有指向移动方向的正面，其与活塞的圆周面形成至少60
°
，优选地至少70
°
，更优选地至少80
°
的角度。在一个实施例中，正面为与移动方向成直角定向的平面。
29.第一活塞可包括圆周部分，所述圆周部分与输送室的壁形成密封，而不越过入口开口和出口开口。活塞的此圆周部分可设置有密封包，所述密封包靠在输送室的壁上。此圆周部分中的输送室的壁可由另一个活塞的壁壳形成。
30.密封包和连接件可被配置为消耗性零件，当稠物质泵运行时，这些零件被例行更换。稠物质泵可以这样的方式配置，即可更换消耗性零件而部对稠物质泵进行任何大的拆卸。例如，布置在第一活塞的壁壳和第二活塞的壁壳之间的外壳部分被移除可能就足够了，以便接近消耗性零件。活塞可具有布置在其正面和背面之间的腔，可扩展零件装配在所述腔内。
31.预填充容器可连接到稠物质泵的入口开口。当泵运行时，预填充容器可装满与由稠物质泵通过出口开口输送的一样多的稠物质。输送管线可连接到稠物质泵的出口开口，沿所述输送管线将稠物质输送到期望的递送位置。
32.在具有两个活塞的稠物质泵的情况下，当第一活塞和第二活塞一起移动时，输送流可没有中断。为了桥接在输送流中的中断，稠物质泵可配有辅助输送缸。辅助输送缸可通过例如连接管与稠物质泵的出口端联接，所述连接管在出口开口和辅助输送缸之间，或在输送管线和辅助输送缸之间延伸。
33.辅助输送缸可以这样的方式设置，即它执行向前移动，同时稠物质泵的活塞一起移动。输送缸可以这样的方式设置，即当稠物质泵的一个活塞通过出口开口输送稠物质时它执行向后移动。稠物质可从输送筒内部沿输送线向前移动输送。在向后移动时，可在输送缸的内部收集稠物质。例如，可为布置在输送缸中的活塞的向前移动提供以液压驱动形式的主动驱动。活塞的向后移动同样可通过主动驱动进行。活塞也可通过被输送的稠物质的压力被动地向后移动。
34.此外，本发明涉及一种用于输送稠物质的方法。第一活塞在输送室中移动，所述输送室沿封闭路径从入口开口经由出口开口延伸回到入口开口，使得输送室在入口开口和出口开口之间形成第一连接路径和第二连接路径。定界输送室并在输送室的整个长度上延伸并且与第一活塞一起移动的壁壳附接到所述第一活塞。在第一阶段，第一活塞沿第一连接路径从入口开口朝出口开口的方向移动，以通过出口开口输送稠物质并且通过入口将稠物质引入输送室，而第二个连接路径被关闭。在第二阶段，第一活塞沿第二连接路径移动。
35.输送稠物质所涉及的过程可包括以下步骤中的一个或多个。第一活塞可在输送移动开始时越过入口开口。第一活塞可在输送移动结束时越过出口开口。可能存在其中第一活塞沿第二连接路径移动并且不输送稠物质的中间阶段。中间阶段可位于第一输送移动的结束和第二输送移动的开始之间。
36.在第一活塞的输送移动开始时，位于第一活塞和出口开口之间的输送室的部分可填充有稠物质。随着第一活塞的输送移动继续，输送室的此部分的体积变成较小并且稠物
质通过出口离开输送室。同时，在第一活塞和关闭元件之间包围的输送室部分的容积增加。此部分可经由入口开口进入，使得更多的稠物质通过入口开口被吸入输送室的此部分中。当第一活塞到达出口开口时，输送移动结束，使得随着第一活塞继续移动，不再有稠物质从出口开口离开。
37.在这种状态下，布置在第一活塞和入口开口之间的输送室的部分已经达到其最大长度。这部分现在完全充满了稠物质。随后过渡到下一个输送移动。
38.在具有第一活塞和第二活塞的实施例的情况下，存在向第二活塞的输送移动的过渡，在该过渡过程中第一活塞和第二活塞一起移动，使得第一活塞打开出口开口并且第二活塞在入口开口上方行进。如上所述，随后的第二活塞的输送移动与第一活塞的输送移动一致。
39.在具有第一活塞和关闭阀的实施例中，关闭阀在过渡阶段从输送室移除，使得所述第一活塞可穿过关闭阀。一旦第一活塞已越过入口开口并且关闭阀再次关闭，下一个输送移动就可开始。
40.该方法可通过在根据本发明的稠物质泵的上下文中描述的另外的征来改进。可通过结合根据本发明的方法描述的其它特征来改进稠物质泵。本发明还包括其中没有随活塞移动的壁壳的实施例。
附图说明
41.下文借助有利实施例参照附图通过示例的方式描述本发明。在附图中：
42.图1：示出具有根据本发明的稠物质泵的混凝土泵车；
43.图2：示出根据本发明的稠物质泵的透视图；
44.图3：示出作为水平截面的来自图2的稠物质泵；
45.图4：示出根据本发明的稠物质泵的示意图；
46.图5：示出与图4不同的剖视图；
47.图6、图7：示出在根据本发明的替代实施例中的类似图5的视图；
48.图8：以放大图的形式示出根据本发明的稠物质泵的细节；
49.图9：以竖直截面的形式示出根据本发明的稠物质泵；
50.图10至图12：示出根据本发明的稠物质泵的多个实施例的示意图；
51.图13：示出根据本发明的稠物质泵的操作顺序；
52.图14至图16：示出根据本发明的稠物质泵的替代实施例。
具体实施方式
53.在图1中所示的卡车14配有混凝土泵15，所述混凝土泵15通过输送管线17从预填充容器16输送液体混凝土。混凝土泵是本发明意义内的稠物质泵15。输送管线17沿可旋转地安装在回转环19上的桅杆臂18延伸。桅杆臂18包括以铰接方式彼此连接的三个桅杆臂段20、21、22。桅杆臂18可在折叠状态和展开状态之间切换，其中桅杆臂段20、21、22经由铰接件相对于彼此枢转。输送管线17延伸超出第三桅杆臂段22的远侧端部，使得在桅杆臂18展开的状态下，液体混凝土可输送到远离混凝土泵15的区域。
54.稠物质泵15包括限定圆形路径的输送室23。稠物质泵15的入口开口24附接到预填
充容器16。稠物质泵15的出口开口25附接到输送管线17。第一活塞26和第二活塞27布置在输送室23中，每个活塞填充输送室23的横截面。活塞26、27附接到中心驱动轴28，使得所述活塞26、27可彼此独立地驱动。驱动轴28的旋转经由连接元件29、30传递到第一活塞26或第二活塞27，使得活塞26、27沿输送室23的圆形路径在输送移动的移动方向31上移动。
55.借助于图13，解释在稠物质泵15运行时发生的过程。在启动状态(图13a)下，第二活塞27布置在入口开口24和出口开口25之间的中间位置32，并关闭入口开口24和出口开口25之间的短连接路径。
56.第一活塞26与驱动轴28联接，使得完成在输送室23中的输送移动。输送移动沿入口开口24和出口开口25之间的长连接路径33延伸。在根据图13a的状态下，第一活塞26已经越过入口开口24。随着第一活塞26在输送方向上的进一步移动，稠物质通过出口开口25输送出输送室23。与此同时，稠物质被吸出预填充容器16，使得在输送移动结束时第二活塞26和入口开口24之间的空间再次被稠物质填充。第一活塞26的输送移动的顺序由图13a至图13c指示。
57.在输送移动结束时，第一活塞26行进越过出口开口25(图13d)，在第一活塞26和第二活塞27之间包括残余量的稠物质。第一活塞26和第二活塞27在输送方向31上一起移动，直到第二活塞27已越过入口24，并且第一活塞处于入开口24和出口开口25之间的中间位置32。然后稠物质泵再次处于根据图13a的初始状态，其中活塞26、27的位置颠倒。
58.图4示出处于其中第二活塞27布置在入口开口24和出口开口25之间的中间位置32，并且第一活塞26已覆盖输送路径的一部分的状态下的稠物质泵。根据图5中的剖视图，第一活塞26和第二活塞27被外壳34围绕，其中在活塞26、27的圆周和外壳34之间形成密封间隙。外壳34为其外侧被入口开口24和出口开口25中断。在内侧，形成连接元件29延伸穿过的圆周槽35，活塞26、27经由所述槽与驱动轴28联接。连接元件29、30被配置为盘形元件，使得所述连接元件29、30在其整个长度上填充槽35。
59.在根据图6的替代实施例中，第一连接元件29连接到第一壁壳36，并且第二连接元件30连接到第二壁壳37。在横截面中观察，壁壳36、37沿外壳34的内表面延伸，并且在纵向方向上观察，其在输送室23的整个长度上。壁壳36、37中的每一个在大于90
°
的圆周角58上延伸。总之，两个壁壳36、37覆盖大于180
°
的圆周角58。对应于入口开口24和出口开口25的直径的间隙包含在壁壳36、37的外周端部之间。此间隙是必需的，使得稠物质能够进入输送室23，或离开输送室23。通过壁壳36、37与粘稠物一起沿输送路径移动，减小粘稠物泵中的内摩擦。
60.在根据图7的另一替代实施例中，省去围绕壁壳36、37的外壳。壁壳36、37本身形成输送室23的外端。外壳限于限制输送室23的外圆周的圆柱形外壳部38。入口开口24和出口开口25在外壳部38形成.
61.根据图8，在壁壳37和外壳部38之间布置在输送室23的整个长度上延伸的圆周密封环39。输送室在壁壳37和外壳部件38之间的过渡处用密封环39密封。第二密封环40密封另一个壁壳36和外壳部38之间的过渡。第三密封环41布置在连接元件29、30之间。
62.第一活塞26设置有在活塞26的圆周部分上延伸的密封元件42。密封元件42在第一活塞26和第二活塞27的壁壳37之间形成密封。
63.由硬金属制成的端件43布置在第一活塞26的外周圆周部分上。当经过入口开口24
或出口开口25时，塞在活塞26和开口边缘之间的石块和其它粒状成分可被硬金属端件43破碎。开口的边缘可由对应的硬金属插入件形成。
64.硬金属端件43和密封元件42是必须定期更换的消耗性零件。活塞26、27各自具有腔44，一旦外周外壳部38已经被移除，所述腔44就可从外部进入。因此仅外周外壳部38需要被拆卸，以更换消耗性零件，不需要另外拆卸稠物质泵。
65.图9示出稠物质泵的一个可能的结构实施例。两个滚柱轴承44、45布置在与外壳部件38连接的泵的框架和与驱动轴28一起转动的移动零件之间。图9中未示出的第三个滚柱轴承可布置在使用第一活塞26移动的零件和使用第二活塞27移动的零件之间。第一驱动马达46驱动第一活塞26，第二驱动马达47驱动第二活塞27，如从图10中的示意图更清楚地看出。
66.在根据图11的替代实施例中，两个活塞都由共用的驱动马达46驱动。第一活塞26被分配双离合器47，所述离合器47将第一活塞与驱动轴28或外壳34联接。如果第一活塞26与驱动轴28联接，那么它跟随驱动轴28的旋转移动。如果第一活塞26与外壳34联接，那么它具有相对于外壳34固定的位置。对应的双离合器48被设置用于第二活塞27。在根据图12的实施例中，驱动马达46布置在双离合器47、48之间。双离合器47、48的功能是相同的。
67.在根据本发明的稠物质泵中，当活塞26、27在输送方向31上共同移动时，输送流被中断。这是在根据图13d的状态和根据图13a的状态之间的阶段中的情况。如果要实现连续输送流，那么根据图14的稠物质泵可配备辅助输送缸49。形成与输送管17的连接部的过渡管50附接到出口开口25。辅助输送缸49附接到过渡管。
68.输送缸49的输送活塞51缩回，而稠物质通过稠物质泵的出口开口25输送。如果输送流被出口开口25中断，那么输送活塞51可再次液压地向前移动，以桥接在输送流中的中断。因此，稠物质泵能够以连续输送流输送液体混凝土。
69.图15示出一种稠物质泵的实施例，其中布置在出口开口25和入口开口24之间的输送腔23的第二连接路径53设置有关闭阀52，所述关闭阀52可沿径向方向移动。在图15中描绘的第一状态下，关闭阀52关闭第二连接路径53。在未示出的第二状态中，关闭阀52向外移动，使得第一活塞26能够穿过第二连接路径53。
70.输送稠物质时涉及的过程对应于具有两个活塞26、27的实施例，不同之处在于在每个输送移动期间，关闭阀52关闭第二连接路径53，而在每个输送移动期间，第一活塞26沿第一连接路径33移动。在活塞26的两个输送移动之间的过渡阶段，关闭阀52向一侧移动，使得其打开第二连接通路53。活塞26可穿过关闭阀52并移动进入下一个输送移动。
71.在根据图16的实施例中，稠物质泵包括三个活塞26、27、56和通向共用出口管57的两个出口开口25、55。第一活塞26在第二出口开口55和入口开口24之间移动的过渡阶段通过布置在第一出口开口25和第二出口开口55之间的第三活塞56桥接。因为第二活塞27具有比第一活塞26更高的速度，所以即使通过第一出口开口25输送的一部分稠物质通过第二出口开口55流回到第一活塞26的后侧，稠物质仍然通过出口管57输送。只要第二活塞27行进过第一出口开口25，第三活塞56和第二活塞26就开始运动，使得最初第二活塞27在其输送移动结束时通过第二出口开口55输送稠物质，而第一活塞26的下一个输送移动可同时开始，第一活塞26用所述输送移动通过第一出口开口25输送稠物质。以这种方式，可避免在稠物质泵的其它实施例中发生的、由于两个活塞在出口开口和入口开口之间一起移动或由于
关闭阀打开而导致的输送流中断。