Патент на изобретение №2353802

(54) ПОРШНЕВОЙ НАСОС ДЛЯ ПОДАЧИ ПЛОТНЫХ СРЕД

(57) Реферат:

Устройство предназначено для использования в многоцилиндровых насосах (1) для вязких материалов, в особенности для непрерывной подачи бетона. Насос содержит два питающих цилиндра (3, 5) для передачи вязкого материала из бункера (7) предварительного заполнения в подающую магистраль. В насосе имеется клапан-переключатель (9) для поочередного подключения питающих цилиндров к связанной с ними подающей магистрали. В соответствии с изобретением клапан-переключатель (9) содержит, по меньшей мере, два подвижных распределительных золотника (15, 17), совершающих по существу поступательное движение. Каждый золотник содержит прямолинейный передающий отсек (15L, 17L), который в положении пропускания занимает положение после питающего цилиндра и сообщается с коллектором (19). При этом распределительный золотник соединяет соответствующий питающий цилиндр (3, 5) с подающей магистралью. Также описан способ приведения в действие насоса для вязких материалов. Обеспечивается непрерывная подача материала. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 8 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к насосу для подачи плотных сред (вязких материалов), признаки которого изложены в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. В более широком смысле изобретение также относится к органам управления подобными насосами для вязких материалов.

Уровень техники

Насосы для вязких материалов имеют давнюю историю применения, в частности, для подачи бетона на строительных площадках. Обычно в качестве таких насосов используют приводимые в действие гидравлическим образом поршневые насосы, чаще всего с двумя цилиндрами, которые подают бетон по шлангам или трубам. В дальнейшем, для простоты, в рассуждениях будет подразумеваться подача бетона. Применение изобретения не ограничивается насосами для подачи бетона, напротив, оно может быть применено ко всем подобным насосам для вязких материалов.

Насосы указанного типа должны наполнять одну подающую магистраль при помощи двух попеременно заполняемых цилиндров и связанных с ними поршней. Соответственно наполненный цилиндр соединяется с подающей магистралью через клапан-переключатель трубопроводов. После этого указанный поршень выталкивает бетон (ход нагнетания), в то время как параллельный поршень втягивается, чтобы вновь заполнить цилиндр бетоном (ход всасывания). В конце каждого хода направление движения поршней цилиндров меняется на противоположное, и производится изменение положения клапана-переключателя трубопроводов, так что происходит непрерывное чередование ходов нагнетания и всасывания. В предпочтительном случае два поршня насоса связаны друг с другом и приводятся в движение гидравлически, так что, в принципе, во время работы поршни противодействуют друг другу.

Известны клапаны-переключатели с общим патрубком (патент Германии 2933128 С2), которые можно переводить между двумя конечными положениями, при этом они попеременно устанавливают сообщение между отверстиями цилиндров и подающей магистралью, с одной стороны, и бункером предварительного заполнения, с другой стороны. В результате осуществляется непрерывная подача бетона.

В патенте США 3663129 описан насос для бетона с непрерывной подачей, в котором клапан-переключатель трубопроводов состоит из так называемого юбочного золотника. Золотник может вращаться, при этом его узкая часть с отверстием (выпускным отверстием переключателя) постоянно соединена с впускным отверстием подающей магистрали. Серповидное отверстие золотника (впускное отверстие) имеет протяженность, достаточную, чтобы одновременно захватывать отверстия обоих цилиндров насоса. При работе насоса переключатель совершает непрерывное качательное движение, ось которого совпадает с осью впускного отверстия подающей магистрали. Угол отклонения клапана-переключателя составляет приблизительно 50° в каждую сторону от среднего положения.

Управление поршнями цилиндров насоса осуществляется в зависимости от текущего положения клапана-переключателя, так что в тот момент, когда отверстие золотника захватывает отверстия обоих цилиндров, в одном цилиндре поршень находится в конце своего хода, а в другом цилиндре – в начале своего хода. Тем самым функция нагнетания непрерывно передается от одного цилиндру к другому. В существующих системах управления для осуществления хода всасывания и хода нагнетания каждого цилиндра используется один и тот же промежуток времени. Поэтому, одновременное заполнение обоих цилиндров не имеет места.

В связи с тем, что в существующих конструкциях несущая опора клапана-переключателя является односторонней, на стороне впускного отверстия подающей магистрали, а поверхности, на которые опирается раструб и которые служат уплотнением, лишь окружают его отверстие, значительные моменты качания в известных конструкциях в полной мере получены быть не могут. Нельзя исключать, что вследствие образования зазора, в зоне уплотнения между отверстием раструба клапана-переключателя и подающими цилиндрами возникают значительные утечки, что в свою очередь мешает осуществлению действительно непрерывного процесса подачи.

В патенте Великобритании 1063020 описан многоцилиндровый насос для вязких материалов и бетона, клапан-переключатель которого в одном из вариантов осуществления содержит два поворотных золотника (в виде распределительных рукавов), каждый из которых управляется своим собственным подъемным цилиндром. Выпускные отверстия золотников соединяются с общей Y-образной трубой, которая на выходе в свою очередь соединена с подающей магистралью. Каждый поворотный золотник может работать совместно либо с одним, либо с двумя цилиндрами насоса. Несмотря на то, что упоминается об управлении синхронностью работы поворотных золотников, насос и система управления данного типа не предназначены для достижения непрерывности нагнетания материала в общую магистраль от подающего цилиндра, и непрерывность нагнетания материала в такой системе невозможна.

В патенте Германии 3006542 С2 описан откидной клапан гильотинного типа для двухцилиндровых насосов для вязких материалов. Он содержит затвор гильотинного типа, жестко соединенный с управляющим стержнем, который может поочередно перемещаться вперед и назад между двумя крайними положениями в направляющем корпусе или раме. Такой гильотинный клапан с двумя входами и двумя выходами может также быть установлен между фланцами Y-образной трубы и впускной или выпускной трубой. В бетонных насосах клапан желательно устанавливать между дном бункера предварительного заполнения и выпускными патрубками двухцилиндрового поршневого насоса и/или подающей магистралью и выпускными патрубками.

Кроме того, в существующих технических решениях те типы насосов для вязких материалов, которые обсуждаются в данном описании, оборудуют устройством ввода, через которое можно осуществлять ввод промывочного шара для удаления неиспользованных вязких материалов, которые остались в подающей линии. Такое устройство ввода содержит, например, затвор, который можно приводить в движение посредством двигателя или гидравлически, и по меньшей мере две камеры равного поперечного сечения. При нерабочем положении устройства ввода одна камера является частью подающей магистрали, в то время как к другой камере имеется свободный доступ. В последнюю можно снаружи вручную загружать промывочный шар. Чтобы при выключенном насосе вязких материалов произвести очистку, устройство ввода переводят в рабочее положение, в результате чего камера, содержащая промывочный шар, занимает в подающей магистрали место другой камеры. Затем при помощи сжатого воздуха промывочный шар прогоняют через подающую магистраль, при этом промывочный шар толкает вязкий материал впереди себя. Такие устройства ввода приходится предусматривать дополнительно к уже упоминавшемуся клапану-переключателю.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задачей изобретения является создание усовершенствованного насоса для вязких материалов и способа управления насосом для вязких материалов с непрерывной подачей.

В соответствии с изобретением решение указанной задачи обеспечивается созданием многоцилиндрового насоса для вязких материалов, в особенности бетона, содержащего два питающих цилиндра для подачи вязкого материала из бункера предварительного заполнения в подающую магистраль, снабженного клапаном-переключателем для поочередного подключения питающих цилиндров к связанной с ними подающей магистрали, содержащим по меньшей мере два подвижных корпусных клапанных элемента, в каждом из которых предусмотрен передающий отсек, расположенный между каждым питающим цилиндром и подающей магистралью, присоединенной к коллектору по ходу потока после питающих цилиндров, отличающегося тем, что клапан-переключатель содержит по меньшей мере один, предпочтительно два распределительных золотника, перемещающихся по существу поступательным образом, в каждом из которых предусмотрен прямолинейный передающий отсек, обеспечивающий сообщение каждого из связанных с ними питающих цилиндров с подающей магистралью, а также отсек, блокирующий указанное сообщение.

Указанный насос может содержать направляющую конструкцию для распределительных золотников, снабженную отверстиями для пропускания вязких материалов. Эта направляющая конструкция может быть неподвижно закреплена в бункере предварительного заполнения с обеспечением постоянного контакта распределительных золотников и их впускных отверстий с вязким материалом, заполняющим указанный бункер, и выполнена по существу в виде короба или рамы, образующей отдельные направляющие для каждого распределительного золотника.

Каждый из распределительных золотников может быть выполнен с возможностью установки внутри направляющей конструкции по меньшей мере в двух различных положениях, а именно, в положении пропускания, при котором питающий цилиндр выталкивает материал в коллектор, и в блокирующем положении или положении заполнения, при котором питающий цилиндр всасывает вязкий материал из бункера предварительного заполнения.

Направляющая конструкция насоса может содержать по меньшей мере одну заслонку (13) для удаления вязкого материала из передающего отсека распределительного золотника. Возможна общая заслонка для нескольких распределительных золотников.

Распределительные золотники выполнены с возможностью приведения в движение и установки независимо друг от друга, в особенности посредством гидравлических подъемных цилиндров. В качестве привода распределительного золотника может быть предусмотрен ряд подъемных цилиндров, соединенных тандемом, включающий два последовательно соединенных подъемных цилиндра, индивидуальный ход которых соответствует перемещению распределительного золотника из одного положения в соседнее положение. Возможно предусмотреть в качестве привода распределительного золотника двухступенчатый телескопический подъемный цилиндр, ход каждой из ступеней которого соответствует перемещению распределительного золотника из одного положения в соседнее положение.

Предпочтительно подъемные цилиндры расположены параллельно рядом с распределительными золотниками, которые связаны с указанными цилиндрами посредством консолей, причем направляющая конструкция содержит направляющие скольжения для указанных консолей.

Предпочтительно передающий отсек распределительного золотника содержит цилиндрическую трубу того же диаметра, что и питающие цилиндры.

Во впускном отсеке распределительного золотника может быть предусмотрена система, изменяющая направление движения материала.

Предпочтительно насос содержит управляющее устройство, в которое от индикаторов положения подаются сигналы текущего положения клапана-переключателя, распределительных золотников, а также поршней питающих цилиндров и которое выполнено с возможностью циклического управления приводами распределительных золотников и питающих цилиндров в соответствии с заданной программой в координатах времени и расстояния.

Решение поставленной задачи также обеспечивается способом управления работой насоса для вязких материалов, в особенности насоса для вязких материалов по данному изобретению, с целью непрерывной подачи вязкого материала, содержащего по меньшей мере два открытых питающих цилиндра с поршнями и клапан-переключатель с распределительными золотниками, выполненными с возможностью управления независимо друг от друга и согласованно с движением поршней питающих цилиндров, причем каждый распределительный золотник содержит по меньшей мере один передающий отсек для обеспечения сообщения соответствующего питающего цилиндра с подающей магистралью и впускной отсек для всасывания вязкого материала из бункера предварительного заполнения посредством соответствующего питающего цилиндра, в котором осуществляется циклическое управление фазой синхронного движения поршней питающих цилиндров, при нахождении по меньшей мере двух распределительных золотников в положении пропускания, и обеспечивается посредством передающих отсеков сообщение соответствующих питающих цилиндров с подающей магистралью для предварительного одновременного выталкивания вязкого материала.

Предпочтительно в данном способе в фазе синхронного движения поршней их перемещение согласуется между собой так, чтобы количество одновременно нагнетаемого поршнями вязкого материала приблизительно равнялось подаче от одного поршня (К5 или К3), в то время как соответствующий другой поршень (К3 или К5) совершает ход всасывания.

Предпочтительно в начале хода нагнетания каждого поршня каждого питающего цилиндра отверстие цилиндра кратковременно перекрывается посредством запирающего отсека распределительного золотника, в то время как этот поршень совершает ход предварительного сжатия. Каждый ход нагнетания поршня содержит по меньшей мере фазу предварительного сжатия, первую фазу синхронного движения, фазу нагнетания и вторую фазу синхронного движения.

Во время фазы синхронного движения оба поршня питающих цилиндров предпочтительно перемещаются с одинаковой скоростью, в особенности со скоростью, равной половине нормальной скорости во время их последующего хода нагнетания.

Предпочтительно за ходом нагнетания следует переходная фаза, при которой поршень одного питающего цилиндра находится в покое, а поршень другого питающего цилиндра продолжает совершать ход нагнетания.

Предпочтительно ход всасывания каждого поршня осуществляется быстрее, чем его ход нагнетания, в частности в промежутке между переходной фазой и фазой предварительного сжатия. Каждый ход всасывания поршня содержит начальный участок и конечный участок с уменьшенной скоростью движения.

Предпочтительно в фазах синхронного движения осуществляется замедление или кратковременная остановка распределительных золотников.

Предпочтительно в фазе предварительного сжатия осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников.

Предпочтительно в переходной фазе осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников.

Предпочтительно в фазе всасывания осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников.

Предпочтительно в рабочих паузах насоса для вязких материалов распределительные золотники устанавливаются в рабочее положение с обеспечением при необходимости возможности удаления остатков вязкого материала и введения промывочного шара. Рабочим положением является положение заполнения распределительного золотника. Во время удаления вязкого материала или введения промывочного шара приводится в активное состояние предохранительное устройство, предотвращающее приведение в движение распределительных золотников

Несмотря на то, что в насосах, которые раскрыты в вышеупомянутых патентах США и Великобритании, распределительные золотники, как правило, располагаются в приемном бункере вязкого материала и находятся в контакте с материалом, предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения позволяет создать клапан-переключатель, менее подверженный действию вязкого материала, в особенности бетона, за счет использования в клапане двух распределительных золотников, которые могут совершать по существу поступательное движение, в частности, по линейным направляющим. С одной стороны, такое решение обосновано в отношении перекачки абразивных материалов, но также и в отношении нагрузок за счет динамического давления в подающей магистрали и в питающих цилиндрах. В зоне распределительных золотников, в отличие от известных юбочных золотников, не происходит изменения направления движения вязкого материала под давлением, напротив, материал проходит через трубные отсеки по существу прямолинейно. Только в трубе коллектора (Y-образной трубе) происходит слияние потоков бетона от питающих цилиндров. Это существенным образом способствует снижению давления на сами распределительные золотники, что не только снижает нагрузку на несущие поверхности, но также уменьшает силы трения при переводе распределительных золотников. Как следствие, такое инженерное решение заметно снижает механический износ подвижных и неподвижных частей клапана-переключателя.

Следует отметить, что, хотя в изобретении в качестве предпочтительного варианта осуществления описан двухцилиндровый насос для вязких материалов, конструктивная идея, соответствующая изобретению, может быть перенесена на насосы с тремя и большим числом цилиндров, при этом с каждым питающим цилиндром должен быть связан один распределительный золотник.

Не является абсолютно необходимым заставлять распределительные золотники двигаться точно прямолинейно, напротив, согласно изобретению можно предусмотреть небольшую дугу, но при этом в своей основе движение остается поступательным.

Хотя параллельные распределительные золотники можно опирать непосредственно на обращенные друг к другу поверхности, все же желательно, чтобы у каждого распределительного золотника была специальная рельсовая направляющая, позволяющая сильнее смещать распределительные золотники в ходе их рабочих циклов.

Для создания клапана-переключателя (направляющей конструкции с распределительными золотниками) с направляющими скольжения из износостойких материалов и материалов с низким трением и, возможно, с использованием изнашиваемых деталей могут быть применены известные средства, которые не требуют подробного обсуждения. То же касается и уплотнений между распределительными золотниками и отверстиями питающих цилиндров и коллектора.

В соответствии с настоящим изобретением желательно, чтобы распределительные золотники могли занимать три различных положения: положение пропускания, блокирующее положение и положение заполнения. Этим трем положениям соответствует конструкция и разбиение распределительных золотников в направлении своего хода на три различных отсека: передающий отсек, запирающий отсек, предотвращающий сквозное пропускание потока, и впускной отсек. Названия указанных отсеков и положений говорят сами за себя и будут использованы в связи с описанием прилагаемых чертежей.

Может оказаться выгодным выполнять или предварительно изготовлять вышеупомянутые отсеки в виде индивидуальных блоков (модулей), и собирать в необходимом порядке разъемным образом. В итоге получается золотник в виде коммутирующего короба или коммутирующей клети с необходимой длиной хода и необходимыми функциями. Преимущество такой конструкции в том, что она позволяет выполнять простую замену отдельных, изношенных или поврежденных отсеков, в частности, когда между ними есть соединение, которое может быть разобрано.

Понятно, что два распределительных золотника желательно выполнять идентичными; отступление от этого принципа может быть вызвано ограничениями места, когда производится присоединение соответствующих систем привода.

Существенное преимущество технического решения, соответствующего настоящему изобретению, заключается в простой возможности использования по меньшей мере одного или обоих распределительных золотников клапана-переключателя в качестве точки ввода промывочного шара. Во время остановок в работе насоса короткие трубные отсеки распределительных золотников и подающую магистраль приходится промывать, то есть удалять остатки вязкого материала или остатки бетона. С этой целью в изобретении предусмотрен доступ к распределительным золотникам. Доступ можно получить через заслонки, которые обычно закрыты, но которые после их открывания обеспечивают доступ к распределительным золотникам.

Можно было бы предусмотреть отдельное положение распределительного(-ных) золотника(-ов) для промывки или введения шара. Однако, в соответствии с изобретением положение заполнения распределительного золотника удачно используется одновременно в качестве положения для ввода промывочного шара. Это возможно, потому что в указанном положении заполнения трубные отсеки распределительных золотников не выполняют никаких функций, и давление в них отсутствует.

Что касается обсуждавшихся вначале известных технических решений, то такое сочетание функций в них не предусматривалось, да и реализовать его простыми способами невозможно.

В качестве приводов распределительных золотников желательно использовать гидравлические цилиндры. Однако могут быть применены и другие подходящие приводы, например, электрические двигатели, приводы с зубчатой рейкой и т.п.

В первом практическом варианте осуществления могут быть использованы два последовательно соединенных подъемных цилиндра (двустороннего действия). При такой конструкции ход каждого из цилиндров соответствует смещению связанного с цилиндром распределительного золотника из одного положения в следующее. Когда штоки обоих цилиндров полностью убраны, распределительный золотник находится в самом нижнем положении (например, положении заполнения). Когда шток одного цилиндра выпускается, распределительный золотник переходит в среднее положение (например, блокирующее положение). Когда шток и второго цилиндра оказывается полностью выпущенным, распределительный золотник достигает верхнего положения (например, положения пропускания).

Понятно, что такой же результат может также быть получен при помощи двухступенчатого подъемного цилиндра (телескопического цилиндра), однако, в этом случае его среднее положение должно быть точно контролируемым и должно иметь фиксацию, чтобы гарантировать определенное смещение распределительного золотника.

Помимо прямой фиксации соответствующих положений распределительных золотников только при помощи их приводов, естественно, что также могут быть предусмотрены специализированные блокирующие механизмы. Желательно, чтобы они вступали в действие непосредственно между направляющей конструкцией и распределительными золотниками. Такие блокирующие механизмы можно приводить в действие, т.е. включать и выключать, дистанционно. Кроме того, их также можно загружать пружиной в направлении запирания, так чтобы они самостоятельно производили блокирование, когда распределительный золотник приходит в положение, подлежащее фиксации.

В случае, когда отсутствует требование располагать вышеупомянутые подъемные цилиндры привода соосно с распределительными золотниками, например, из-за ограниченного места, их можно расположить параллельно распределительным золотникам, рядом с ними. В этой ситуации необходимо обеспечить передачу усилия в перпендикулярном направлении между распределительными золотниками и наконечниками штоков подъемных цилиндров, например, при помощи поперечной балки или консоли. С этой целью необходимо предусмотреть соответствующий паз в направляющей конструкции распределительных золотников, в котором консоль могла бы двигаться вместе с распределительным золотником.

В зависимости от условий установки, подъемные цилиндры можно также располагать под углом к распределительным золотникам, если есть возможность установить подходящую рычажную или шестеренчатую системы преобразования угла для коррекции соответствующих положений распределительных золотников.

Дополнительные подробности и преимущества изобретения будут понятны из чертежей предпочтительного варианта осуществления и последующего подробного описания.

Краткое описание чертежей

Пример осуществления изобретения в сильно упрощенном и чисто схематическом виде показан на прилагаемых чертежах, где:

фиг.1 представляет перспективную проекцию узла насоса для вязких материалов с дополнительными функциональными элементами;

фиг.2 представляет вид сбоку в разрезе насоса для вязких материалов с многопозиционным распределительным золотником клапана-переключателя, соответствующего настоящему изобретению;

фиг.3 представляет вид в разрезе по оси питающих цилиндров насоса для вязких материалов, в соответствии с фиг.2 (линия II-II), уточняющий расположение питающего цилиндра, клапана-переключателя и коллектора;

фиг.4 представляет повернутый на 90° относительно фиг.2 (с разрезом по линии III-III фиг.1) вид спереди клапана-переключателя с двумя параллельными распределительными золотниками;

фиг.5 представляет временную диаграмму движения обоих поршней насоса для вязких материалов относительно соответствующих положений двух распределительных золотников;

фиг.6 представляет первый вариант привода распределительного золотника, содержащий два гидравлических подъемных цилиндра, соединенных тандемом;

фиг.7 представляет второй вариант привода распределительного золотника, содержащий телескопический цилиндр, шток которого выпускается в два этапа; и

фиг.8 представляет третий вариант привода распределительного золотника, содержащий один подъемный цилиндр с длинным ходом.

Осуществление изобретения

На фиг.1 в перспективной проекции показаны контуры насоса 1 для вязких материалов с двумя параллельными питающими цилиндрами 3 и 5, расположенными рядом друг с другом, бункер 7 предварительного заполнения, клапан-переключатель 9, коллектор или Y-образная труба 19, а также короткий участок подающей магистрали. Клапан-переключатель расположен в корпусе или направляющей конструкции 11, которая проходит сквозь дно бункера 7. Вблизи дна направляющей конструкции, на стороне, которая обращена к питающим цилиндрам 3 и 5, предусмотрена заслонка 13 технического обслуживания. Над приемным бункером в условно разобранном виде показаны два подвижных распределительных золотника 15 и 17, которые предназначены для перемещения в направляющей конструкции 11 клапана-переключателя 9, которая образует корпус самого клапана. Далее это будет описано подробно.

На фиг.2 показан только питающий цилиндр 3 насоса 1 для вязких материалов, который на данном виде расположен спереди, и видна зона его открытого конца (зона выпуска материала). Соответствующий поршень не показан. Второй питающий цилиндр 5 расположен позади питающего цилиндра 3, и последний перекрывает изображение цилиндра 5. Цилиндр 5 можно снова видеть на фиг.3, на виде сверху. Оба поршня питающих цилиндров 3 и 5 приводятся в движение независимо друг от друга (желательно, гидравлически) и, в принципе, могут двигаться при любом взаимном положении и с любой скоростью в пределах своего хода и ограничений со стороны их систем управления. Однако, также можно приводить поршни в действие, предусмотрев между ними гидравлическую связь. Оба цилиндра и поршни имеют одинаковый диаметр, например, 250 мм.

Бункер 7 предварительного заполнения, который имеет форму воронки и у которого видна только его нижняя (донная) часть, открыт в своей верхней части и прикреплен болтами к открытым концам обоих питающих цилиндров 3 и 5. Вязкий материал, который должен подаваться насосом для вязких материалов, заливают в бункер 7 сверху. Отверстия обоих питающих цилиндров 3 и 5 выходят в нижнюю зону бункера 7. В результате максимальный уровень заполнения вязким материалом остается выше отверстий цилиндров, когда происходит всасывание вязкого материала в питающие цилиндры.

В нижней части бункера 7 известным способом установлен клапан-переключатель 9 вместе со всеми его составляющими элементами. Как будет описано подробнее далее, вязкий материал достигает питающих цилиндров 3 и 5 только через указанный клапан-переключатель 9, и только через данный клапан-переключатель питающие цилиндры выталкивают вязкий материал в подающую магистраль, которая не показана.

Клапан-переключатель 9 содержит неподвижную направляющую конструкцию 11, которая выполнена за одно целое с бункером 7. Конструкция 11 несколько выступает вверх внутрь самого бункера 7 и также проходит вниз сквозь его донную часть.

Следует отметить, что в данном примере рассматривается только вертикальное расположение направляющей конструкции. Однако это не является обязательным.

В принципе, направляющая конструкция 11 может быть выполнена в виде открытой рамы, в частности, имеющей форму полки. Желательно, чтобы она представляла собой по существу закрытый короб с несколькими функциональными отверстиями, который, в частности, своей верхней частью располагается в бункере и на достаточном расстоянии остается открытым, чтобы обеспечить свободное втекание вязкого материала в клапан-переключатель, также установленный непосредственно в донной части бункера. В связи с этим, помимо верхнего отверстия, также полезно предусмотреть открытую боковую сторону, например, обращенную к питающим цилиндрам, не нарушая при этом направляющую функцию конструкции в отношении распределительных золотников в этой зоне устройства.

На нижнем участке направляющей конструкции 11, за пределами бункера 7, располагается заслонка 13, которая обычно закрыта. Открыв заслонку 13, можно получить доступ к внутренней части направляющей конструкции 11, которая в представленном варианте осуществления по форме выполнена в виде короба или корпуса.

Последний образует линейную направляющую для двух распределительных золотников 15 и 17 (золотник 17 виден на фиг.1, 3 и 4, однако на фиг.2 он закрыт, так же как и питающий цилиндр 5). Распределительные золотники обеспечивают сообщение между питающими цилиндрами, с одной стороны, и коллектором 19, с другой стороны, а также присоединенной к коллектору подающей магистралью, которая на чертеже не показана. Желательно, чтобы коллектор 19, а также начальный участок подающей магистрали находились на той же высоте, что и ось питающих цилиндров 3 и 5.

Поскольку предпочтительно, чтобы оба распределительных золотника были идентичными, в дальнейшем более подробно со ссылкой на фиг.2 будет описан распределительный золотник 15. Аналогичным образом его части представлены на распределительном золотнике 17, на что будет указывать поставленный вначале индекс «15».

Распределительный золотник 15 можно устанавливать внутри направляющей конструкции в продольном направлении в трех различных заданных положениях переключения; это осуществляется посредством системы привода, которая будет описана далее. Золотник также имеет три различных функциональных отсека. В верхней части находится впускной отсек 15Е. Он открыт в направлении бункера и в направлении питающего цилиндра 3, и таким образом в отсеке имеется отверстие в направлении продольной оси золотника и еще одно отверстие, перпендикулярное указанной оси. Для перенаправления вязкого материала на 90° из бункера в питающий цилиндр в золотник вставлен желоб 15S, то есть участок со сферически закругленным лотком. Желательно, чтобы его живое сечение приблизительно соответствовало сечению питающего цилиндра, и желательно, чтобы желоб образовывал угол (отклонения) 90°. Вместо желоба можно предусмотреть коленчатый патрубок с соответствующим углом, возможно с уширяющимся подобно воронке впускным отверстием, и встроить его в конструкцию распределительного золотника. Данный впускной отсек 15Е начинает действовать, когда распределительный золотник 15 устанавливается в направляющей конструкции 11 в самое нижнее положение. В то же самое время поверхность отсека 15Е, обращенная в сторону, противоположную питающему цилиндру 3, является закрытой и образует уплотняющую поверхности 5D, которая обращена к коллектору 19. Тем самым получается, что, когда распределительный золотник 15 находится в положении заполнения, никакого соединения с коллектором не существует, и коллектор остается закрытым по отношению к бункеру 7. Далее будет понятно, что указанное положение позволяет осуществлять подачу материала посредством соответствующего второго питающего цилиндра во время заполнения первого цилиндра, тем самым обеспечивая непрерывность подачи материала.

Ниже от впускного отсека 15Е находится запирающий отсек 15В распределительного золотника 15. Его единственное назначение состоит в перекрытии сообщения между питающим цилиндром и коллектором 19, который виден справа от клапана-переключателя с обеих сторон. Когда распределительный золотник находится в среднем из трех положений, запирающий отсек 15В располагается перед отверстием питающего цилиндра. После заполнения вязким материалом цилиндр может совершить короткий ход предварительного сжатия, чтобы сделать давление во вновь поступившем в цилиндр вязком материале близким давлению в подающей магистрали, которая соединена с коллектором. В то же время исключается и противоположное воздействие на давление в подающей магистрали за счет уплотняющей поверхности 15D, прижатой к трубе коллектора 19.

Запирающий отсек, который не обладает функцией направления потоков, должен быть выполнен как можно более коротким, при условии, что он обеспечивает надежное перекрытие питающих цилиндров, противодействуя также и существенному давлению предварительного сжатия. Достаточно, если его длина будет немного больше 250 мм (то есть немного больше диаметра питающих цилиндров), а позиционирование отсека будет осуществляться точно.

В самой нижней части распределительного золотника 15 находится передающий отсек 15L (трубный отсек), который содержит короткий, в частности, прямой участок трубы, открытый с обеих сторон, и имеющий внутреннее поперечное сечение, равное сечению питающего цилиндра 3. Такую форму и размер передающего отсека 15L можно видеть на фиг.2 и 3. Во время работы клапана-переключателя и насоса для вязких материалов в целом отсек 15L постоянно заполнен вязким материалом.

Как говорилось выше, упомянутые отсеки можно рассматривать как отдельные блоки, которые могут быть предварительно изготовлены и собраны в единый распределительный золотник.

В целом, вместе с впускными отсеками золотников, отверстиями питающих цилиндров и отверстиями коллектора, распределительные золотники образуют трехходовый трехпозиционный клапан.

На фиг.3, в правой части чертежа, можно видеть изображение впускного отсека (в данном случае 17Е) распределительного золотника (в данном случае 17) с желобом (17S), направленным на питающий цилиндр 5, а также положение уплотняющей поверхности 17D перед отверстием трубы коллектора 19. В данном случае вязкий материал из бункера 7 может течь только через желоб 17S в отверстие питающего цилиндра 5, что, соответственно, справедливо и для распределительного золотника 15 в положении впуска.

На чертеже также видны боковые стенки 15W, 17W распределительных золотников. Стенки могут быть полностью закрытыми, и их желательно выполнить из подходящего плоского материала. Сверху и снизу между соответствующими отсеками необходимо предусмотреть поперечные элементы, проходящие между боковыми стенками, чтобы связать последние вместе в виде жесткой коробки, образующей раму для отсеков и элементов распределительных золотников. Например, в представленном варианте осуществления данная рама на виде в плане имеет размер 300 мм на 300 мм при высоте, приблизительно, 800-900 мм.

Таким образом, ширина порядка 300 мм определяется диаметром питающего цилиндра – 250 мм. Высота определяется конструкцией распределительного золотника во всех его трех отсеках. Глубина (протяженность в направлении продольной оси питающего цилиндра), которая выше была задана также величиной, приблизительно, 300 мм, может быть выбрана согласно соответствующим требованиям конструкции, чтобы обеспечить для золотников как можно большее поперечное сечение впускного отверстия, причем сечение впускного отверстия не должно быть меньше поперечного сечения самих питающих цилиндров.

Кроме того, на фиг.3 также показаны некоторые конструктивные подробности направляющей конструкции 11 – боковые стенки 11W и средняя перегородка 11М. Данные элементы образуют направляющие поверхности или рельсы для распределительных золотников 15 и 17. Подробности конфигурации направляющих элементов – это предмет выбора специалиста в данной области в отношении подходящих материалов, их износостойкости и формы.

Данный вид в разрезе делает более понятной форму и техническое назначение коллектора 19. Он выполнен известным образом в виде Y-образной трубы, две ветви которой соединяются с распределительным золотником 15 или 17, а горловина или фланец 20 напрямую соединен с подающей магистралью, подробности которой не показаны.

Живое поперечное сечение подающей магистрали в зоне горловины меньше, чем в зоне впуска, обращенной к распределительным золотникам.

Компактность устройства, возникающая благодаря расположению распределительных золотников по соседству друг с другом, хорошо видна на фиг.4. Вид в разрезе направляющей конструкции 11, распределительных золотников 15 и 17, расположенных рядом друг с другом, но на разной высоте, а также бункера 7 обращает внимание на то, что направляющая конструкция 11 проходит сквозь донную часть бункера 7. Дно 11В направляющей конструкции расположено на 2/3 высоты распределительного золотника ниже дна бункера. Стенки 11W направляющей конструкции и ее средняя перегородка видны на всем их протяжении; они приблизительно на 2/3 длиннее, чем сами распределительные золотники 15 и 17.

Выполнять стенки направляющей конструкции полностью закрытыми не обязательно, если этого не требуют направляющие элементы для распределительного золотника. Однако, из соображений безопасности (риск попадания посторонних предметов, ненамеренного попадания людей и опасность несчастных случаев подобного типа), может оказаться выгодным сохранять стенки закрытыми.

Также и дно 11В направляющей конструкции на фиг.4 показано закрытым. Однако может быть полезно выполнить его перфорированным, или с откидной выпускной заслонкой, чтобы сливать воду, просачивающуюся между распределительными золотниками и направляющей конструкцией, а также, чтобы исключить запирание воздуха в полости, мешающее движению распределительных золотников вниз.

Два питающих цилиндра 3 и 5 следуют в продольном направлении перпендикулярно плоскости чертежа и скрыты за направляющей конструкцией 11. Распределительный золотник 15 находится на той же высоте, что и на фиг.2 и 3, т.е. в положении максимальной пропускной способности клапана. Распределительный золотник 17 также показан, соответственно фиг.3, в положении заполнения – самом нижнем положении внутри направляющей конструкции 11.

Таким образом, в текущий момент времени передающий отсек распределительного золотника 15 располагается напротив отверстия питающего цилиндра 3 (который находится сзади и не виден). Последний, в данный момент, соединен с коллектором 19 и подающей магистралью и может выталкивать из себя вязкий материал, который перед этим был загружен в цилиндр и предварительно сжат.

С другой стороны, впускной отсек 17Е распределительного золотника 17 расположен напротив отверстия питающего цилиндра 5, так что питающий цилиндр 5 соединен с бункером 7 и может быть снова наполнен.

На фиг.5, которая будет обсуждаться ниже, это состояние соответствует фазе 7 движения клапана-переключателя.

В то же самое время передающий отсек 17L распределительного золотника 17 в самом нижнем положении последнего находится на высоте заслонки 13, которая показана кружком штриховой линией (см. фиг.1). В данном контексте следует отметить, что заслонку 13 можно предусмотреть для каждого распределительного золотника 15 и 17, и что заслонки 13, из-за близости взаимного расположения распределительных золотников в направляющей конструкции, могут также образовывать общую для обоих распределительных золотников 15 и 17 заслонку для технического обслуживания и слива воды. Естественно, такая заслонка должна быть достаточно широкой, чтобы обеспечивать свободный доступ к обоим распределительным золотникам (или их соответствующим трубным отсекам), в частности, для введения промывочного шара. Во время нормальной работы никакое давление на указанные заслонки действовать не будет, поэтому им не обязательно быть очень прочными, и, в частности, их не обязательно уплотнять. Однако, как говорилось ранее, должна быть обеспечена возможность их надежного запирания, препятствующего их открыванию во время работы клапана-переключателя 9.

Очевидно, что расположение направляющей конструкции 11 на уровне дна бункера 7 дает преимущество, заключающееся в том, что соответствующие впускные отсеки распределительных золотников сами обеспечивают течение вязких материалов за счет разности высот их уровней. На фиг.2 наглядно видно, что вязкий материал движется сверху вниз самотеком, отклоняясь по ходу движения во впускном отсеке (высотой, приблизительно, 250-300 мм) в сторону (на 90°), и поступает в питающий цилиндр. Следовательно, фактическое дно приемного бункера располагается несколько выше отверстий питающих цилиндров 3 и 5, и тем самым используется преимущество статического давления в зоне отверстий цилиндров, облегчающее их заполнение и всасывание материала.

Соответствующее среднее положение распределительных золотников («блокирующее положение») находится точно посередине между крайними положениями распределительных золотников 15 и 17, которые показаны на фиг.4. В среднем положении золотники могут фиксироваться и регулироваться самими приводами, либо могут быть предусмотрены дополнительные блокирующие устройства или упоры для фиксации золотников в смещенном положении заданным образом. Однако такие устройства на чертеже не показаны.

Кроме того, на фиг.4 схематично показаны варианты упомянутого выше привода. Слева, для распределительного золотника 15 предусмотрен узел 21 из двух подъемных цилиндров. Первый подъемный цилиндр 25 закреплен неподвижно в своей точке 23, а наконечник его штока несет на себе дополнительный подъемный цилиндр 27. Наконечник штока последнего, через консоль 29 (показана только для иллюстрации принципа действия), соединен с распределительным золотником 15. Естественно, что в направляющей конструкции 11 предусмотрен продольный паз, который служит направляющей для поступательного движения консоли 29. Оба подъемных цилиндра являются цилиндрами двустороннего действия. Подъемный цилиндр 27 должен быть оснащен гибкими питающими магистралями.

На чертеже видно, что штоки обоих подъемных цилиндров 25 и 27 находятся в полностью выпущенном положении. Задавая одному из штоков обратное движение, можно вначале перевести распределительный золотник 15 в среднее положение (блокирующее положение). Если также убрать и второй шток, то распределительный золотник достигнет своего нижнего положения (положения заполнения). Если движение поменять на обратное, то штоки будут друг за другом выпущены. Тем самым, при соответствующей настройке, величины хода в подъемных цилиндрах 25 и 27 совместно точным образом определяют положение распределительного золотника.

С правой стороны, привод распределительного золотника 17 в качестве варианта оснащен двухступенчатым телескопическим цилиндром 31 двустороннего действия. Он расположен непосредственно между неподвижной точкой 33 и консолью 35 (показана только для иллюстрации принципа действия), которая в свою очередь жестко соединена с распределительным золотником 17. Консоль также может перемещаться в направляющей конструкции 11 по продольному пазу. Поскольку распределительный золотник 17 находится в своем самом нижнем положении (положение заполнения), шток подъемного цилиндра 31 также полностью убран. При выпуске штока в первое положение подъема шток устанавливает распределительный золотник 17 в запирающее положение, а на втором этапе, при дальнейшем выпуске штока распределительный золотник 17 достигает положения пропускания.

И снова, что касается нижнего положения распределительного золотника 17, из фиг.2 видно, что после открывания заслонки или заслонок 13 можно легко удалить вязкий материал, который до сих пор оставался в трубных передающих отсеках 15L или 17L (последний показан штриховой линией). При нормальной работе клапана-переключателя это, конечно, не требуется, так как это сравнительно небольшое количество или столбик вязкого материала во время следующего хода выталкивания будет вытеснен в коллектор и в подающую магистраль.

Поскольку в данном положении передающий отсек полностью отделен от подающей магистрали, повышенное давление в нем отсутствует. Кроме того, соответствующими средствами будет гарантировано, что заслонку 13 невозможно будет открыть, когда насос для вязких материалов и клапан-переключатель работают, выполняя подачу материала, а также, что клапан-переключатель невозможно будет вывести из его положения, когда заслонка открыта.

После открывания заслонки 13 в передающий отсек 15L или 17L, который перед этим был очищен подходящим способом вручную, может также быть введен промывочный шар 37 (на фиг.2 показан штриховой линией). После закрывания заслонки 13 шар может быть путем перевода распределительного золотника перенесен в передающем отсеке и установлен между отверстиями соответствующего питающего цилиндра и трубой коллектора 19. После этого, чтобы очистить подающие магистрали от остатков вязкого материала, промывочный шар прогоняют через трубу коллектора и подающие магистрали, например, при помощи сжатого воздуха, подаваемого во впускное отверстие, расположенное на участке между питающим цилиндром и распределительным золотником, которое на чертежах не показано.

Пропускание промывочного шара через обе ветви коллектора или Y-образной трубы позволяет очистить последние. Тем самым получается еще более тщательная очистка подающей магистрали за счет двойного прохождения промывочного шара (поочередно через ветви коллектора, а затем через общую подающую магистраль). Следует понимать, что для обеих процедур можно либо дважды использовать один и тот же промывочный шар, либо использовать разные шары.

Путем придания подходящей формы трубам коллектора в месте их соединения и/или путем одновременной подачи воздушного давления в обе ветви коллектора 19, можно гарантировать, что при втором проходе промывочный шар не будет затянут в ветвь коллектора, которая была очищена перед этим.

Далее, после того, как уже описаны все основные части насоса для вязких материалов и внешние устройства, будет приведено подробное описание и объяснение самого процесса подачи материала, органов управления насосом для вязких материалов и его клапана-переключателя. Это будет сделано со ссылкой на фиг.5 – временную диаграмму работы подающих поршней и фаз движения распределительных золотников 15 и 17. Два поршня питающих цилиндров 3 и 5 обозначены индексами К3 и К5 в начале соответствующей диаграммы. Движение или цикл движения поршня К3 показан штриховой линией, а цикл поршня К5 – сплошной линией.

Указанные фазы движения клапана-переключателя, уменьшенное изображение которого соответствует фиг.4, пронумерованы с 1 по 8, показаны на временной диаграмме рядом друг с другом и отделены друг от друга вертикальными линиями.

В фазе 1 оба распределительных золотника 15 и 17 находятся в «положении пропускания», это означает, что их передающие отсеки 15L и 17L одновременно расположены перед отверстиями питающих цилиндров 3 и 5 (начальное положение). Оба питающих цилиндра 3 и 5 сообщаются с коллектором 19 и далее с подающей магистралью. Ни один из питающих цилиндров не сообщается с бункером 7.

В соответствии с фазой 1 диаграммы, поршень К3 питающего цилиндра 3 подходит к концу хода нагнетания, в то время как поршень К5 (только что заполненный) цилиндра К5 только начинает новый ход нагнетания после предварительного сжатия. Оба поршня движутся параллельно в одном направлении с относительно небольшой скоростью. Это состояние можно назвать «фазой синхронного движения».

Фаза 2 – это переход питающего цилиндра 3 от хода нагнетания к ходу всасывания. Распределительный золотник 15 перемещен вниз на половину своего полного хода (желательно, чтобы это произошло после остановки поршня К3), в то время как распределительный золотник 17 оставлен неподвижным. Отверстие питающего цилиндра 3 плотно перекрыто запирающим отсеком 15В, а его поршень К3 на короткое время останавливается перед тем, как поменять направление хода («переходная фаза»). Питающий цилиндр 3 полностью закрыт по отношению к трубе коллектора 19. Данное промежуточное или блокирующее положение распределительного золотника 15 надежно предотвращает короткое замыкание по жидкости между одним нагнетающим и другим всасывающим питающим цилиндром.

Во время данной сравнительно короткой фазы распределительный золотник 15 может перемещаться, или он может быть временно остановлен, в случае, если его запирающий отсек выполнен очень коротким.

В это время поршень К5 продолжает совершать свой ход нагнетания, что можно видеть на фазе 2 диаграммы. Но наклон диаграммы движения теперь круче, это означает, что скорость движения поршня увеличилась до нормального уровня (например, удвоилась) по сравнению с предыдущей фазой 1 синхронного движения. Таким образом, по сравнению с фазой 1, обеспечивается непрерывное поступление материала в подающую магистраль.

В фазе 3 оба распределительных золотника первый раз оказываются относительно друг друга в крайних положениях. Распределительный золотник 15 перемещен вниз на величину своего полного хода (например, суммарно немного более, чем на 500 мм). Теперь он находится в положении заполнения; желоб 15S стоит напротив отверстия питающего цилиндра 3, в то же самое время распределительный золотник 17 по-прежнему находится в «положении пропускания», давая возможность материалу из питающего цилиндра 5 поступать в подающую магистраль.

На диаграмме в фазе 3 показано, что поршень К5 продолжает двигаться с полной скоростью и полной мощностью нагнетания, в то время как поршень К3 совершает ход всасывания («фаза всасывания»), в целом с более высокой скоростью, чем ход нагнетания, однако, желательно, чтобы начало и окончание хода всасывания выполнялось плавно. За счет естественного давления (веса) вязкого материала в бункере и оптимальных гидродинамических свойств желоба 15S наполнение питающего цилиндра 3 происходит оптимальным образом.

В данной фазе также может быть выгодна временная остановка возвратно-поступательного движения распределительного золотника 15, так чтобы весь ход всасывания совершался при полностью открытом отверстии питающего цилиндра 3.

Положение клапана-переключателя 9 в фазе 4 по фиг.5 соответствует фазе 2. Из положения заполнения распределительный золотник 15 поднят на первую половину своего хода. Теперь, как видно из диаграммы, поршень К3 питающего цилиндра 3, плотно перекрытого запирающим отсеком 15В распределительного золотника 15, может за счет очень короткого хода произвести предварительное сжатие вязкого материала, который при малой плотности был только что втянут в цилиндр, желательно до текущего рабочего давления в подающей магистрали («фаза предварительного сжатия»). Предварительное сжатие также рекомендуется с целью удаления газов, забираемых вместе с вязким материалом (воздушных пузырьков), и с целью противодействия давлению со стороны коллектора 19 и питающей магистрали, чтобы исключить гидравлический удар в системе, когда в следующей фазе отверстие цилиндра будет снова соединено с передающим отсеком 15L и открыто в подающую магистраль. Здесь также можно временно остановить распределительный золотник или по меньшей мере замедлить его движение.

Что касается поршня К5, то в фазе 4 он просто завершает свой ход нагнетания, причем по-прежнему с полной скоростью.

Фаза 5 в точности соответствует фазе 1 в отношении положения клапана-переключателя 9 (начальное положение – «фаза синхронного движения»). В фазе 5 из диаграммы также видно, что теперь поршни К3 и К5, поменявшись ролями (по сравнению с фазой 1), возобновили (со сдвигом по фазе) одновременное нагнетание с уменьшенной скоростью. Теперь начинается цикл движения распределительного золотника 17.

Фаза 6 – это зеркальное отражение фазы 2; только теперь поршень К3 осуществляет нагнетание с полной скоростью, в то время как запирающий отсек 17В распределительного золотника 17 плотно перекрывает питающий цилиндр 5, а поршень К5 в соответствии с фазой 6 диаграммы находится в покое. Распределительный золотник 17 смещен вниз на половину своего полного хода.

Фаза 7 – это зеркальное отражение фазы 3. Как упоминалось ранее, эта фаза также показана на фиг.4. Распределительный золотник 17 пришел в самое нижнее положение. Происходит очередное заполнение питающего цилиндра 5. Его поршень 5, в соответствии с диаграммой фазы 7, возвращается в начальное положение, а вязкий материал через желоб 17S поступает в питающий цилиндр 5. Одновременно питающий цилиндр 3 с полной мощностью осуществляет нагнетание – его поршень К3 движется вперед с полной скоростью.

В фазе 8, которая является зеркальным отражением фазы 4, поршень К5 производит предварительное сжатие свеженабранного вязкого материала, а поршень К3 достигает конца своего хода нагнетания. Согласно диаграмме полный цикл работы двухцилиндрового насоса для вязких материалов теперь завершен, а дальнейшая работа продолжается снова с фазы 1.

Что касается скоростей, давлений и усилий при работе насоса для вязких материалов, следует отметить, что весь цикл фаз 1-8 совершается всего за 6 секунд, как это показывает градуированная ось времени, снизу от диаграммы. При этом поршни питающих цилиндров вынуждены совершать ход протяженностью приблизительно один метр, в то время как полный ход распределительных золотников составляет 500-600 мм.

Для дальнейшего пояснения диаграммы фиг.5 вначале следует повторить, что в фазах 1 и 5 оба поршня одновременно нагнетают вязкий материал в коллектор 19 и в подающую магистраль. В течение данных фаз осуществляется регулирование скоростей движения поршней друг относительно друга, так что их суммарный объем подачи соответствует объему подачи одного поршня при нормальной скорости движения вперед. Тем самым, с учетом фазы предварительного сжатия, совершаемого поршнем в начале хода нагнетания, нагнетание вязких материалов осуществляется практически без гидравлических ударов с постоянной объемной подачей.

Во всех остальных фазах только один из поршней совершает нагнетание, и тогда он движется с постоянной скоростью, что является желательным. Статическое давление в соответствующей пассивной ветви коллектора 19 соответствует давлению в подающей магистрали. Оно воспринимается и надежно удерживается уплотняющими поверхностями 15D или 17D распределительного золотника, находящегося в блокирующем положении и/или положении заполнения.

Соответствующая изобретению конструкция клапана-переключателя и целевое управление движением поршней питающих цилиндров дает возможность получить постоянство подачи с выхода насоса для вязких материалов в фазах совместного нагнетания поршней в сравнении с подачей при нагнетании одним поршнем и, тем самым, практически исключить пульсацию потока вязких материалов в подающей магистрали. Этому особенно способствует предварительное сжатие вязкого материала в фазах 4 и 8, за счет чего исключается открывание только что заполненных цилиндров 3 или 5, или подсоединение к подающей магистрали объема без давления («буферного пространства»). Роль объема вязкого материала во вновь вступающем в работу передающем отсеке 15L или 17L незначительна по сравнению с эффектом от такого буфера.

Несмотря на то, что в фазах предварительного сжатия (фазы 4 и 8) к распределительным золотникам 15 и 17 прикладываются значительные силы, они легко воспринимаются и передаются через мощные и сравнительно простые опоры скольжения в направляющей конструкции 11. Тем самым используется преимущество направляющей для поступательного движения и преимущество постоянства соединения коллектора 19 на его выходе с подающей магистралью.

Вес вязкого материала также может быть с выгодой использован и может способствовать быстрой подаче материала в отверстие подлежащего заполнению цилиндра через желоб распределительного золотника.

Текущее положение поршней К3 и К5, а также распределительных золотников 15 и 17 может быть определено при помощи подходящих датчиков (датчиков дистанции, датчиков положения, датчиков давления), возможно, непосредственно в соответствующих приводах. В предпочтительном варианте датчики выдают сигналы положения в центральное управляющее устройство насоса для вязких материалов, которое в свою очередь осуществляет управление приводами поршней К3 и К5 питающих цилиндров, а также клапаном-переключателем 9.

В частности, в моменты одновременной подачи из обоих питающих цилиндров устройство управляет уменьшением скорости перемещения их поршней. Не обязательно устанавливать половинную скорость обоих цилиндров, но в принципе скорость работы одного цилиндра можно держать на уровне 1/3 от полной скорости, а у другого цилиндра – на уровне 2/3 от полной скорости (в предположении одинаковых диаметров и длин хода). Задача та же самая – возможность строгого поддержания постоянства потока вязкого материала в подающей магистрали.

Кроме того, управляющее устройство должно в течение определенного промежутка времени, когда только что заполненный питающий цилиндр перекрыт запирающим отсеком соответствующего распределительного золотника 15 или 17, с одной стороны, остановить клапан-переключатель или перестроить его на более медленный ход, а с другой стороны, осуществлять управление ходом предварительного сжатия соответствующего поршня. Это возможно потребует дополнительного датчика давления, который можно расположить в цилиндре в поршне, или также в ветви коллектора 19, находящейся под давлением. Заедание распределительных золотников 15 и 17, вызванное увеличением давления во время предварительного сжатия, естественно, можно исключить при помощи ограничителя давления.

Также во всех фазах, например, фазах синхронного движения, переходной фазе и фазе впуска или всасывания может оказаться выгодным снижать скорость распределительных золотников 15 и 17, или даже кратковременно останавливать их между точками смены направления движения. В целом приходится аккуратно выбирать соотношение интервалов времени остановленного состояния и интервалов движения распределительных золотников, так чтобы, с одной стороны, из-за перекрытия запирающими отсеками отверстий цилиндров не происходило слишком большого снижения действующего живого сечения потока, а, с другой стороны, чтобы не требовать слишком большой скорости движения распределительных золотников.

Для непрерывности работы насоса для вязких материалов может также оказаться полезным в различных положениях распределительных золотников работать на постоянной скорости без замедления или остановок.

Фиг.6 еще раз обращается к узлу 21 привода распределительного золотника, построенного на базе тандема подъемных цилиндров, показанного более подробно слева на фиг.4. Снова видна неподвижная точка 23, оснащенная соединительным шарниром (расположенная, желательно, в корпусе клапана-переключателя 9), и подъемные цилиндры 25 и 27, соединенные последовательно и расположенные один над другим, а также консоль 29 для распределительного золотника, который на данном чертеже не показан. Подъемные цилиндры 25 и 27 показаны схематично в разрезе, так что оказываются видны три фазы движения, лежащие в основе работы привода и расположенные слева направо: на крайнем левом рисунке оба подъемных цилиндра загружены давлением со стороны штока и находятся в самом нижнем положении. Соответственно, распределительный золотник находится в положении заполнения. В средней фазе нижний подъемный цилиндр 25 загружен давлением со стороны поршня и находится в своем верхнем положении, в то время как верхний подъемный цилиндр, который передвинут, по-прежнему загружен давлением со стороны штока (распределительный золотник – в запирающем положении). Для третьей фазы показано, что оба подъемных цилиндра загружены давлением со стороны поршней, их штоки находятся в полностью выпущенном положении (распределительный золотник – в положении пропускания). Для опускания цилиндров операции (фазы) выполняются в обратном порядке. Для соотнесения с соответствующими, ранее описанными положениями управляющих органов на предшествующих чертежах, три фазы на фиг.6-8 обозначены буквами Е (положение заполнения), В (блокирующее положение) и L (положение пропускания).

На фиг.7 представлен тот же самый процесс, но с двухступенчатым телескопическим цилиндром 31, который показан на фиг.3 с правой стороны. Неподвижная точка 33, которая через поворотный шарнир прикреплена к корпусу клапана-переключателя 9, несет на себе подъемный цилиндр, который своим штоком через консоль 35 соединяется с распределительным золотником. И снова изображены 3 рабочих положения подъемного цилиндра 31, при этом для среднего положения предусмотрен дополнительный упор или фиксирующий механизм, чтобы можно было подойти к данному положению определенным образом. Можно реализовать гидравлический замок среднего положения непосредственно в подъемном цилиндре 31, но в связи с требованием непрерывности работы достаточно точная регулировка среднего положения может оказаться невозможной. На практике предусматривают небольшой гидроцилиндр 39, который жестко крепят к корпусу клапана-переключателя (возможно через дополнительную неподвижную консоль), конец штока которого можно выдвигать в область хода телескопического цилиндра 31.

На фиг.7 слева направо снова можно видеть три фазы движений или положения Е, В и L, аналогичные фиг.6. В левой крайней фазе телескопический цилиндр загружен давлением со стороны штока, и шток находится в самом нижнем своем положении. Шток блокирующего цилиндра 39 убран. В средней фазе телескопический цилиндр выпущен наполовину; наконечник его штока уперся в наконечник также выпущенного штока блокирующего цилиндра 39, так что достигнуто промежуточное (запирающее) положение. В правой фазе шток блокирующего цилиндра 39 снова убран, и путь для движения штока телескопического цилиндра 31 к крайнему верхнему, полностью выпущенному положению (положению пропускания) открыт. Соответственно, и распределительный золотник (не показан), который присоединен через консоль, теперь также находится в своем самом верхнем положении L (положении пропускания).

На фиг.8 показан эквивалент фиг.7 – управляемый подъемный цилиндр 41 с большим ходом и двумя положениями, связанный с блокирующим цилиндром 43. Неподвижная точка 33 и консоль 35 идентичны изображенным на фиг.6 и 7. И снова, на самом левом рисунке подъемный цилиндр 41 с большим ходом загружен давлением со стороны штока, и шток находится в самом нижнем положении Е. Шток блокирующего цилиндра 43 убран. При переходе подъемного цилиндра 41 (теперь давление подано на сторону поршня) в среднее положение (В) выпускается также и шток блокирующего цилиндра 43, так что наконечник его штока становится на пути штока подъемного цилиндра 41, блокируя его в среднем положении. На самом правом рисунке фиг.8 шток блокирующего цилиндра 43 снова убран, и шток подъемного цилиндра 41 может быть выпущен до самого верхнего положения (L).

Естественно, что в схемах, соответствующих фиг.7 и 8, для перемещения соответствующего распределительного золотника вниз необходима последовательность фаз движений и положений, обратная обсуждавшимся выше, что реализуется приложением давления к стороне штока подъемных цилиндров.

Следует понимать, что в любом случае положение блокирующих цилиндров 39 и 43 вместе с положением соответствующих подъемных цилиндров или положением наконечников штоков придется каким-либо образом регулировать, чтобы точно выставить среднее положение подъемных цилиндров при ходе их штоков вверх. Приведенные здесь упрощенные схематические изображения предназначены только для лучшего понимания принципов работы рассматриваемых приводов и в ограниченной мере отражают взаимодействие между подъемными и блокирующими цилиндрами и условия их установки.

Формула изобретения

1. Многоцилиндровый насос (1) для вязких материалов, в особенности бетона, содержащий два питающих цилиндра (3, 5) для подачи вязкого материала из бункера (7) предварительного заполнения в подающую магистраль, снабженный клапаном-переключателем (9) для поочередного подключения питающих цилиндров к связанной с ними подающей магистрали, содержащим, по меньшей мере, два подвижных корпусных клапанных элемента (15, 17), в каждом из которых предусмотрен передающий отсек (15L, 17L), расположенный между каждым питающим цилиндром и подающей магистралью, присоединенной к коллектору (19) по ходу потока после питающих цилиндров, отличающийся тем, что клапан-переключатель (9) содержит, по меньшей мере, один, предпочтительно два, распределительных золотника (15, 17), перемещающихся по существу поступательным образом, в каждом из которых предусмотрен прямолинейный передающий отсек (15L, 17L), обеспечивающий сообщение каждого из связанных с ними питающих цилиндров (3, 5) с подающей магистралью, а также отсек, блокирующий указанное сообщение.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что клапан-переключатель (9) содержит направляющую конструкцию (11) для распределительных золотников (15, 17), снабженную отверстиями для пропускания вязких материалов.

3. Насос по п.2, отличающийся тем, что направляющая конструкция (11) неподвижно закреплена в бункере (7) предварительного заполнения с обеспечением постоянного контакта распределительных золотников (15, 17) и их впускных отверстий с вязким материалом, заполняющим указанный бункер.

4. Насос по п.2 или 3, отличающийся тем, что направляющая конструкция (11) выполнена по существу в виде короба или рамы, образующей отдельные направляющие для каждого распределительного золотника (15, 17).

5. Насос по п.2 или 3, отличающийся тем, что каждый из распределительных золотников (15, 17) выполнен с возможностью установки внутри направляющей конструкции (11), по меньшей мере, в двух различных положениях, а именно, в положении пропускания, при котором питающий цилиндр выталкивает материал в коллектор (19), и в блокирующем положении или положении заполнения, при котором питающий цилиндр всасывает вязкий материал из бункера (7) предварительного заполнения.

6. Насос по п.1, отличающийся тем, что распределительные золотники (15, 17) выполнены идентичными.

7. Насос по п.1, отличающийся тем, что распределительный золотник (15, 17) в направлении своего хода разделен на три отсека, один из которых является передающим отсеком (15L, 17L), а другой – впускным отсеком (15Е, 17Е).

8. Насос по п.7, отличающийся тем, что между передающим отсеком и впускным отсеком предусмотрен запирающий отсек (15В, 17В), предотвращающий сквозное пропускание потока.

9. Насос по п.7 или 8, отличающийся тем, что отсеки распределительных золотников (15; 17) выполнены в виде индивидуальных блоков и, в особенности, соединены друг с другом разъемным образом.

10. Насос по п.2 или 3, отличающийся тем, что направляющая конструкция (11) содержит, по меньшей мере, одну заслонку (13) для удаления вязкого материала из передающего отсека распределительного золотника (15, 17).

11. Насос по п.10, отличающийся тем, что предусмотрена общая заслонка для нескольких распределительных золотников (15, 17).

12. Насос по п.1, отличающийся тем, что распределительные золотники (15, 17) выполнены с возможностью приведения в движение и установки независимо друг от друга, в особенности посредством гидравлических подъемных цилиндров.

13. Насос по п.12, отличающийся тем, что в качестве привода распределительного золотника предусмотрен ряд подъемных цилиндров, соединенных тандемом, включающий два последовательно соединенных подъемных цилиндра (25, 27), индивидуальный ход которых соответствует перемещению распределительного золотника из одного положения в соседнее положение.

14. Насос по п.12, отличающийся тем, что в качестве привода распределительного золотника предусмотрен двухступенчатый телескопический подъемный цилиндр (31), ход каждой из ступеней которого соответствует перемещению распределительного золотника из одного положения в соседнее положение.

15. Насос по п.13 или 14, отличающийся тем, что подъемные цилиндры расположены параллельно рядом с распределительными золотниками, которые связаны с указанными цилиндрами посредством консолей (29, 35), причем направляющая конструкция (11) содержит направляющие скольжения для указанных консолей.

16. Насос по п.1, отличающийся тем, что передающий отсек (15L, 17L) распределительного золотника (15, 17) содержит цилиндрическую трубу того же диаметра, что и питающие цилиндры.

17. Насос по п.7, отличающийся тем, что во впускном отсеке (15Е, 17Е) распределительного золотника предусмотрена система (15S, 17S), изменяющая направление движения материала.

18. Насос по п.1, отличающийся тем, что содержит управляющее устройство, в которое от индикаторов положения подаются сигналы текущего положения клапана-переключателя, распределительных золотников, а также поршней питающих цилиндров, и которое выполнено с возможностью циклического управления приводами распределительных золотников и питающих цилиндров в соответствии с заданной программой в координатах времени и расстояния.

19. Способ управления работой насоса для вязких материалов, в особенности насоса (1) для вязких материалов, охарактеризованного в любом из предшествующих пунктов, с целью непрерывной подачи вязкого материала, содержащего, по меньшей мере, два открытых питающих цилиндра (3, 5) с поршнями (К3, К5) и клапан-переключатель (9) с распределительными золотниками (15, 17), выполненными с возможностью управления независимо друг от друга и согласованно с движением поршней питающих цилиндров, причем каждый распределительный золотник содержит, по меньшей мере, один передающий отсек (15L, 17L) для обеспечения сообщения соответствующего питающего цилиндра с подающей магистралью и впускной отсек (15Е, 17Е) для всасывания вязкого материала из бункера (7) предварительного заполнения посредством соответствующего питающего цилиндра (3, 5), в котором осуществляют циклическое управление фазой синхронного движения поршней (К3, К5) питающих цилиндров при нахождении, по меньшей мере, двух распределительных золотников (15, 17) в положении пропускания, и обеспечивают посредством передающих отсеков (15L, 17L) сообщение соответствующих питающих цилиндров с подающей магистралью для предварительного одновременного выталкивания вязкого материала.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в фазе синхронного движения поршней (К3, К5) их перемещение согласуют между собой так, чтобы количество одновременно нагнетаемого поршнями вязкого материала приблизительно равнялось подаче от одного поршня (К5 или К3), в то время как соответствующий другой поршень (К3 или К5) совершает ход всасывания.

21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что в начале хода нагнетания каждого поршня (К3, К5) каждого питающего цилиндра (3, 5) отверстие цилиндра кратковременно перекрывают посредством запирающего отсека (15В, 17В) распределительного золотника, в то время как этот поршень совершает ход предварительного сжатия.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что каждый ход нагнетания поршня содержит, по меньшей мере, фазу предварительного сжатия (фазы 4/8), первую фазу синхронного движения (фазы 1/5), фазу нагнетания (фазы 2-4/6-8) и вторую фазу синхронного движения (фазы 5/1).

23. Способ по п.19, отличающийся тем, что во время фазы синхронного движения оба поршня (К3, К5) питающих цилиндров перемещают с одинаковой скоростью, в особенности со скоростью, равной половине нормальной скорости во время их последующего хода нагнетания.

24. Способ по п.19, отличающийся тем, что за ходом нагнетания следует переходная фаза (фазы 2/6), при которой поршень одного питающего цилиндра находится в покое, а поршень другого питающего цилиндра продолжает совершать ход нагнетания.

25. Способ по п.19, отличающийся тем, что ход всасывания каждого поршня (фазы 3/7) осуществляют быстрее, чем его ход нагнетания, в частности в промежутке между переходной фазой (фазы (2/6) и фазой предварительного сжатия (фазы 4/8).

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что каждый ход всасывания поршня содержит начальный участок и конечный участок с уменьшенной скоростью движения.

27. Способ по п.19, отличающийся тем, что в фазах синхронного движения осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников (15, 17).

28. Способ по п.19, отличающийся тем, что в фазе предварительного сжатия осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников (15, 17).

29. Способ по п.19, отличающийся тем, что в переходной фазе осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников (15, 17).

30. Способ по п.19, отличающийся тем, что в фазе всасывания осуществляют замедление или кратковременную остановку распределительных золотников (15, 17).

31. Способ по п.19, отличающийся тем, что в рабочих паузах насоса для вязких материалов распределительные золотники (15, 17) устанавливают в рабочее положение с обеспечением при необходимости возможности удаления остатков вязкого материала и введения промывочного шара.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что рабочим положением является положение заполнения распределительного золотника.

33. Способ по п.31 или 32, отличающийся тем, что во время удаления вязкого материала или введения промывочного шара приводят в активное состояние предохранительное устройство, предотвращающее приведение в движение распределительных золотников.

РИСУНКИ