KNICKMAST FÜR EINE DICKSTOFFFÖRDERANLAGE

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Knickmast der mehrere schwenkbar miteinander verbundene Mastabschnitte umfasst, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Knickmast ist schon aus dem Dokument JP-A-2225146 bekannt.

[0002] Bei der Förderung von Dickstoffen, beispielsweise Beton, Mörtel und dgl., werden zur Überwindung von Höhendifferenzen so genannte Förderanlagen eingesetzt, bei denen der zu fördernde Dickstoff durch eine Förderleitung bzw. ein Rohrleitungssystem zu der gewünschten Ausbringungsstelle gefördert wird. Der Förderdruck bzw. Fördervolumenstrom wird hierbei durch eine Dickstoffpumpe erzeugt. Ein gängiges Bauprinzip solcher Förderanlagen ist die Kombination des Rohrleitungssystems mit einem Knick- und/oder Teleskopmast, der beispielsweise auf einem Lastfahrzeug montiert ist. Selbstverständlich kann eine solche Förderanlage aber auch stationär aufgebaut oder als Manipulatoren ausgeführt sein. Für den Fall, dass eine solche Förderanlage auf einem Lastfahrzeug montiert ist, wird dieses am Einsatzort zunächst horizontal ausgerichtet und gegen Kippen gesichert. Erst danach können die einzelnen Mastabschnitte bzw. Mastarme des Knickmastes ausgeklappt bzw. ausgefahren und die Förderanlage in Betrieb genommen werden. Die Dickstoffpumpe fördert dann den extern bereit gestellten Dickstoff durch ein Rohrleitungssystem, das entlang der Mastabschnitte angeordnet ist, zu der gewünschten Ausbringstelle, an der der Dickstoff bspw. durch einen rüsselartigen Schlauchfortsatz aus dem Rohrleitungssystem austritt. Die überwindbaren Höhendifferenzen sind beträchtlich und können 50 m und mehr betragen. Selbstverständlich können mit solchen Förderanlagen auch horizontale Distanzen überwunden werden, bspw. in unwegsamen oder unzugänglichen Geländen.

[0003] Die einzelnen Mastabschnitte des Knickmastes sind typischerweise mittels Schwenklager bzw. Schwenkgelenke miteinander verbunden. Die Stellkräfte werden in bekannter Weise bspw. durch Hydraulikzylinder aufgebracht, wobei der Hydraulikzylinder zwischen zwei benachbarten mittels des Schwenkgelenks miteinander verbundener Mastabschnitte angeordnet ist. Das Aus- und Einfahren der Kolbenstange führt zu einer Schwenkbewegung des eines Mastabschnittes relativ zu dem anderen, zu diesem Zeitpunkt üblicherweise lagefixierten Mastabschnitt.

[0004] Der gesamte Knickmast bzw. Mastaufbau ist an einem sogenannten Mastbock befestigt und an diesem um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Der am Mastbock angeordnete Mastabschnitt wird typischerweise als erster Mastabschnitt bezeichnet, die ihm nachfolgenden Mastarmabschnitte werden fortlaufend gezählt. Am häufigsten weisen Knickmaste zwei, drei oder vier einzelne Mastabschnitten auf und werden demgemäß als zwei-, drei- oder viergliedrige Knickmaste bezeichnet.

[0005] Beim Einklappen der Mastabschnitte aus einer Betriebstellung in eine Transport- bzw. Ruhestellung besteht in der Regel aus Platzgründen das Problem, dass einer der Mastabschnitte, insbesondere der dritte eines viergliedrigen Knickmastes, beim Zusammenklappen seitlich am vorausgehenden bzw. vorhergehenden Mastabschnitt vorbei geführt werden muss, weil dieser zur Vermeidung einer unvorteilhaften Stapelhöhe nicht unmittelbar unterhalb des vorhergehenden Mastabschnitts platziert werden kann. Dies kann auch beim zweiten Mastabschnitt der Fall sein, falls dieser beim Einklappen am ersten Mastabschnitt oder an sonstigen Aufbauten vorbei geführt werden muss. Aus diesem Grund sind die betreffenden Mastabschnitte gekröpft ausgebildet, womit das Vorbeiführen des Mastabschnitts ermöglicht wird.

[0006] Aufgrund der Kröpfung ergibt sich im ausgeklappten Zustand eine Verlagerung der Schwerpunktlinie des betreffenden Mastabschnittes. Die Kröpfung bedingt jedoch auch eine seitliche Gewichtverlagerung der dem gekröpften Mastabschnitt nachfolgenden Mastabschnitte, einschließlich der Schwenkgelenke und der an den Mastabschnitten befestigten Förderleitungsabschnitte. Im Ausgeklappten Zustand wirken daher hohe Querkräfte, die in den einzelnen Mastabschnitten auch Torsionsmomente hervorrufen (die aus den Torsionsmomenten resultierenden Spannungen sind insbesondere im Bereich der Kröpfung extrem hoch) und insbesondere in den Schwenkgelenken und im Bereich der Befestigung des Knickmasts am Mastbock zu hohen Biege- bzw. Kippmomenten führen. Daher müssen die einzelnen Mastabschnitte und Schwenkgelenke, aber auch die Befestigung des Knickmasts am Mastbock entsprechend stabil ausgelegt werden, was natürlich einen konstruktiven Aufwand mit sich bringt. Zudem wirkt sich der hohe konstruktive Aufwand nachteilig auf das entsprechende Gewicht des Knickmastes aus.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, die entstehenden Querkräfte und Biegemomente an einem Knickmast zu verringern, um den konstruktiven Aufwand gering halten zu können. Die Aufgabenlösung soll zudem gegenüber dem bekannten Stand der Technik wirtschaftliche Vorteile bringen.

[0008] Die Aufgabenstellung wird gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1. Die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche geben sinnvolle Weiterbildungen und Ausgestaltungen an.

[0009] Durch die Schrägstellung der Schwenkgelenkachse, mit der der vorbeizuführende Mastabschnitt mit seinem einem Ende an dem unmittelbar vorausgehenden Mastabschnitt gelagert ist, wird erreicht, dass dieser Mastabschnitt in der Ruhe- bzw. Transportstellung des Knickmastes von dem vorausgehenden Knickmast seitlich weggeführt wird, d.h. sich am verbindenden Schwenkgelenk abspreizt. Die beiden Längsachsen der betreffenden Mastabschnitte schneiden sich in etwa im Schwenkgelenk und schließen einen Spreizwinkel α ein. Werden die Mastabschnitt aus ihrer Ruhe- bzw. Transportstellung in eine Arbeitsstellung geschwenkt, richten diese sich in einer vertikalen Referenzebene, die sich im Wesentlichen lotrecht zum ersten Mastabschnitt erstreckt, aus.

[0010] Lediglich im Zustand des Ausklappens bzw. des Einklappens wirken auf den Knickmast verhältnismäßig geringe Querkräfte, wodurch insgesamt nur kleine Torsions- und Biegemomente auf die Mastabschnitte und den Mastaufbau einwirken. Die betroffenen Baukomponenten können dem geringeren Lastfall gemäß kleiner dimensioniert werden, wodurch das Gewicht, aber auch die Material- und Herstellungskosten des Knickmastes reduziert werden.

[0011] Beim Ausklappen eines Mastabschnitts um eine schräggestellte Schwenkgelenkachsen herum, nähern sich die mittels Schwenkgelenk verbundenen Mastabschnitte mit zunehmendem Schwenkwinkel dem idealen Zustand einer gemeinsamen fluchtenden Ausrichtung an, indem diese innerhalb der vertikalen Referenzebene ausgerichtet sind. Jedoch wird auch in nicht-idealen Ausrichtungszuständen hinsichtlich der resultierenden Querkräfte eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erzielt.

[0012] Die Schrägstellung der Schwenkgelenkachse kann mittels eines Schrägstellungswinkels β erfasst werden, wobei dieser Winkel bezogen auf eine Senkrechte der Längsachse eines vorausgehenden Mastabschnitts, typischerweise auf die des ersten am Mastbock befestigten Mastabschnitts, bestimmt wird. Der Schrägstellungswinkel kann hierzu vereinfachend in einer horizontalen Ebene erfasst werden. Der Schrägstellungswinkel β sollte nicht größer als 22,5°, bevorzugt nicht größer als 15°, besonders bevorzugt nicht größer als 10° und insbesondere bevorzugt nicht größer als 8° sein, da sonst die resultierenden Spreizwinkel α und damit die auftretenden Torsionsmomente (bzw. Querkräfte) zu groß sind.

[0013] Der Schrägstellungswinkel β der schräggestellten Schwenkgelenkachse kann vorteilhaft in einer horizontalen Ebene bestimmt werden, die eine senkrechte Lage zur vertikalen Referenzebene einnimmt. In diesem Fall wird nur der ebene Anteil, d.h. die Winkelprojektion der Schrägsstellung in die horizontale Ebene erfasst, bei der etwaige Neigungsanteile nicht berücksichtigt sind.

[0014] Falls der Knickmast mehr als zwei Mastabschnitte umfasst, ist es vorteilhaft, einen dem abgespreizten d.h. seitlich weggeführten Mastabschnitt nachfolgenden dritten Mastabschnitt, ebenfalls mit einer schräggestellten Schwenkgelenkachse zu lagern, sodass der abgespreizte und der daran mittels des Schwenkgelenks (mit schräggestellter Schwenkgelenkachse) gelagerte Mastabschnitt in der ausgeklappten Arbeitsstellung des Knickmastes zwar im Wesentlichen in der vertikalen Referenzebene ausgerichtet sind, jedoch in der eingeklappten Ruhe- bzw. Transportstellung der nachfolgende Mastabschnitt im Wesentlichen parallel zu dem dem abgespreizten Mastabschnitt vorausgehenden Mastabschnitt angeordnet ist.

[0015] In dem vorausgehend dargelegten Fall mehrerer schräggestellter Schwenkgelenkachsen ist es vorteilhaft, dass die Schrägstellungswinkel β und β' näherungsweise gleiche Winkelwerte aufweisen. Dies reduziert den Fertigungsaufwand beim Setzen der Gelenkbohrungen, erleichtert aber auch die vorausgehenden kinematischen Berechnungen. Ferner ist dadurch sichergestellt, dass der in der eingeklappten Ruhe- bzw. Transportstellung dem abgespreizten Mastabschnitt nachfolgende Mastabschnitt im Wesentlichen parallel zu dem dem abgespreizten Mastabschnitt vorausgehenden Mastabschnitt angeordnet ist.

[0016] Für den praktisch häufig anzutreffenden Fall, dass der Knickmast mehr als zwei Mastabschnitte umfasst, bspw. vier Mastabschnitt, ist es vorteilhaft, dass der in Ruhestellung abgespreizte, seitlich weggeführte Mastabschnitt von der Mastbefestigung am Mastbock aus gezählt, der zweite oder dritte Mastabschnitt ist. Im letzteren Fall sind dann in der Ruhe- bzw. Transportstellung der erste und zweite Mastabschnitt übereinander angeordnet, während die beiden folgenden Mastabschnitt seitlich versetzt angeordnet sind, wodurch eine vorteilhafte Gewichtsverteilung in der Ruhestellung erreicht wird.

[0017] In der Ruheposition bildet die Längsachse des abgespreizten seitlich weggeführten Mastabschnitts mit der Längsachse des vorausgehenden Mastabschnitts einen Spreizwinkel α, der ebenfalls vereinfachend als ebener Winkel in einer horizontalen Ebene definiert ist. Der Spreizwinkel α weist ungefähr den doppelten Winkelwert des Schrägstellungswinkels β der schräggestellten Schwenkgelenkachse auf, d.h. es gelten die mathematischen Beziehungen: α ≈2·β bzw. β ≈α/2.

[0018] Damit, wie zuvor beschrieben, ein dem abgespreizten und damit seitlich weggeführten Mastabschnitt nachfolgenden dritten Mastabschnitt in der Ruhe- bzw. Transportstellung des Knickmastes parallel zu dem dem abgespreizten Mastabschnitt vorausgehenden Mastabschnitt angeordnet ist, müssen die beide Spreizwinkel α und α', d.h. die Winkel zwischen den Längsachsen des abgespreizten und dessen vorausgehenden Mastabschnitts und zwischen den Längsachsen des abgespreizten und dessen nachfolgenden Mastabschnitt, annährend den gleichen Winkelwert aufweisen. Jedoch ist es auch möglich, dass beide Spreizwinkel α und α' unterschiedliche Winkelwerte aufweisen.

[0019] Der ideale Zustand einer gemeinsamen fluchtenden Ausrichtung der einzelnen Mastabschnitte eines Knickmastes, indem diese innerhalb der vertikalen Referenzebene ausgerichtet sind, setzt nicht voraus, dass die maximalen Schwenkwinkel γ zwischen je zwei schwenkbar miteinander verbundener Mastabschnitte einen Winkelwert von 180° aufweisen. Der Knickmast kann bereits bei der Konstruktion im Hinblick auf die später zu erwartenden Anwendungsfälle derart optimiert werden, dass die maximal möglichen Schwenkwinkel γ zwischen je zwei benachbarten Mastabschnitten deutlich weniger als 180°, beispielsweise nur 90° betragen, oder deutlich mehr als 180°, beispielsweise 220° betragen. Eine jeweilige entsprechende Schwenk-Endposition der einzelnen Mastabschnitte kann konstruktiv festgelegt werden, beispielsweise durch Anschläge in den Schwenkgelenken oder durch Verwendung von Hydraulikzylindern mit entsprechenden Hublängen. Damit können Gewicht und Kosten reduziert werden. Ist eine, oder sind mehrere schräggestellte Schwenkgelenkachsen im Knickmast vorgesehen, so muss der ideale Zustand der gemeinsamen fluchtenden Ausrichtung der einzelnen Mastabschnitte, indem diese innerhalb der vertikalen Referenzebene ausgerichtet sind, auf diesen zu erwartenden Anwendungsfall abgestimmt werden. In anderen Worten formuliert müssen die Mastabschnitte eines Knickmastes, unabhängig von den individuell maximal möglichen Schwenkwinkeln, beim Ausklappen in eine Arbeitsstellung eine fluchtende Position einnehmen, in der diese innerhalb der vertikalen Referenzebene ausgerichtet sind.

[0020] Ein Ausführungsbeispiel des Knickmastes soll nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben und erläutert werden. Darin zeigen:

Figur 1

einen Knickmast nach dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht;

Figur 2

ein Schwenkgelenk eines Knickmastes nach Figur 1 in perspektivischer Darstellung;

Figur 3

ein Schwenkgelenk gemäß Figur 2 im Teilschnitt;

Figur 4

ein Schwenkgelenk gemäß Figur 2 in einer Seitenansicht;

Figur 5

ein Schwenkgelenk mit schräggestellter Schwenkgelenkachse im Teilschnitt;

Figur 6

eine vereinfachte, schematische Darstellung eines gemäß Figur 1 ausgeklappten Knickmastes, in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 7a

eine schematische Darstellung des Knickmastes gemäß Figur 6, von oben betrachtet;

Figur 7b

eine schematische Darstellung des Knickmastes gemäß Figur 6 im Ruhe- bzw. Transportzustand, von oben betrachtet.

[0021] Figur 1 zeigt beispielhaft einen dem Stand der Technik entsprechenden mit 1 bezeichneten Knickmast bzw. Mastaufbau in Arbeitsstellung, der auf einem Mastbock 2 schwenkbar befestigt ist, wobei sich der Mastbock 2 typischerweise um eine vertikale Achse (z-Richtung) drehen kann. Der Mastbock 2 kann beispielsweise auf einem nicht dargestellten Lastkraftwagen eines Betonförderfahrzeuges montiert, oder aber auch auf einer stationären Anlage befestigt sein. Der Knickmast 1 setzt sich aus einzelnen hintereinander angeordneten Mastabschnitten bzw. Mastarmen 4 bis 7 zusammen. Bei dem dargestellten Knickmast 1 handelt es sich um einen viergliedrigen Mastaufbau. Ein Schwenkgelenk 8 verbindet jeweils zwei benachbarte Mastabschnitte. Der gezeigte viergliedrige Mastaufbau umfasst demnach drei Schwenkgelenke 8, zuzüglich eines vierten Schwenkgelenkes 8a über das der Mastaufbau selbst am Mastbock 2 angelenkt ist. Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 1 die weiteren Bauelemente wie z.B. die Betonförderleitung und ihre Befestigungsmittel oder die hydraulischen Schwenkzylinder und deren Anschlussleitungen und dgl. nicht dargestellt.

[0022] In eingeklappter Ruhe- bzw. Transportstellung des Knickmastes 1 ist es aus Platzgründen erforderlich, in Abhängigkeit der Länge einzelner Mastabschnitte bzw. aufgrund notwendiger Aufbauten auf dem Chassis des Betonförderfahrzeugs, dass wenigstens ein Mastabschnitt seitlich versetzt zu den anderen Mastabschnitten angeordnet wird und damit seitlich an einem anderen Mastabschnitt vorbei geführt werden muss. Diese Maßnahme dient auch zu Absenkung des Fahrzeugschwerpunktes. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 möge in der Ruhe- bzw. Transportstellung des Knickmastes 1 der zweite Mastabschnitt 5 kompakt unter dem ersten Mastabschnitt 4 anordenbar sein, jedoch wäre kein weiterer Platz mehr vorhanden, um einen dritten Mastabschnitt 6 oder sogar einen vierten Mastabschnitt 7 unterhalb der Mastabschnitte 4 und 5 anzuordnen, sodass also zumindest der dritte Mastabschnitt 6 seitlich vorbei geführt werden muss. Hierzu weist der dritte Mastabschnitt 6 eine mit 9 bezeichnete Kröpfung auf, durch die der hintere Teil 61 des dritten Mastabschnittes und der nachfolgende vierte Mastabschnitt 7 um einen Betrag d seitlich versetzt ausgelagert sind. Durch die Kröpfung 9 kommen nunmehr beim Einklappen des Knickmastes 1 aus seiner Arbeitsstellung in die Ruhe- bzw. Transportstellung die einzelnen Mastabschnitte teilweise seitlich nebeneinander liegend in Endlage und es kann infolge der Kröpfung somit eine weitgehend kompakte Einfaltstellung erreicht werden.

[0023] Der Knickmast 1 wird in seine Transport- bzw. Ruhestellung überführt, in dem der vierte Mastabschnitt 7 unter dem dritten Mastabschnitt 6, der dritte Mastabschnitt 6 auf den zweiten Mastabschnitt 5 und der zweite Mastabschnitt 5 unter den ersten Mastabschnittes 4 geklappt wird. In der Transportstellung sind somit der zweite Mastabschnitt 5 und der dritte Mastabschnitt 6 unterhalb des ersten Mastabschnittes 4 angeordnet, wobei der unterste dritte Mastabschnitt 6 an seiner Kröpfung 9 seitlich aus dem Stapel heraustritt und auf dessen versetzten hinteren Mastabschnitt 61 der vierte Mastabschnitt 7 aufliegt. Hierbei handelt es sich nur um eine exemplarische Anordnung, die je nach Ausführung des Knickmastes abweichend sein kann. Ziel ist einerseits die Reduktion von Stapelhöhe, andererseits aber auch eine Optimierung hinsichtlich des Schwerpunktes.

[0024] Figur 2 zeigt die mögliche Ausführungsform eines Schwenkgelenkes 8 in einer perspektivischen Darstellung, mittels dessen zwei benachbarte Mastabschnitte, hier exemplarisch mit A und B bezeichnet, schwenkbar miteinander verbunden sind. Der Mastabschnitt A weist eine Endgabelung 10 auf, in der das stabartig ausgebildete Endstück des benachbarten Mastabschnittes B aufgenommen ist. Die seitlichen Innenflächen der Endgabelung 10 dienen hierbei gleichzeitig als Führung um ein Verkippen entgegen der Schwenkrichtung zu verhindern. Die Fixierung der beiden verbunden Mastabschnitte A und B erfolgt durch einen Gelenkbolzen bzw. Gelenkzapfen 11 (vgl. Figur 3), der innerhalb einer Gelenkbuchse bzw. -bohrung 15 angeordnet ist, von der in Figur 2 lediglich das Gelenkauge 12 sichtbar ist.

[0025] Wie aus Figur 2 ferner hervorgeht, können die beiden miteinander verbundenen exemplarischen Mastabschnitte A und B eine Schwenkbewegung um eine Schwenkgelenkachse 13 ausführen. Die Schwenkgelenkachse 13 ist identisch mit der Mittellinie des Gelenkbolzens 11 und mit der Mittellinie der Gelenkbuchse 15 und verläuft senkrecht zu der gemeinsamen Mittellinie 14. Die momentane Position der beiden Mastabschnitte A und B zueinander kann mit einem Schwenkwinkel γ beschrieben werden.

[0026] Figur 3 zeigt das Knickmastgelenk der Figur 2 im Teilschnitt aus einer vertikalen Richtung betrachtet (von oben entgegen der z-Richtung gemäß Figur 1). Der Gelenkbolzen 11 für beide Mastabschnitte A und B ist innerhalb einer Gelenkbuchse bzw. -bohrung 15 angeordnet und in bekannter Weise gesichert ist. Durch die inneren seitlichen Führungsflächen der Endgabelung 10 des Mastabschnittes A wird das Endstück des gelagerten Mastabschnittes B quer zur Schwenkrichtung ausgerichtet und geführt, sodass die beiden Mastabschnitte A und B unabhängig von einem momentanen Schwenkwinkel stets entlang einer gemeinsamen Längsachse 14 fluchten. Die Schwenkgelenkachse 13 und die gemeinsame Längsachse 14 sind stets rechtwinklig zueinander.

[0027] Figur 4 zeigt das Schwenkgelenk 8 der Figur 2 und 3 in einer Seitenansicht, d.h. gemäß Figur 1 aus einer horizontalen Richtung betrachtet. Die beiden schwenkbar miteinander verbundenen Mastabschnitte A und B nehmen hier einen Schwenkwinkel γ von 180° zueinander ein, wodurch die betreffenden Mastabschnitte maximal von einander beabstandet sind. In der Praxis beträgt der maximale Schwenkwinkel häufig weniger oder auch mehr als 180°. Der maximale Schwenkwinkel kann durch konstruktive Maßnahmen bestimmt sein, bspw. mittels Endanschläge im Schwenkgelenk oder durch die maximale Hublänge des betätigenden Hydraulikzylinders.

[0028] Bei dem bisher beschriebenen Stand der Technik besteht das Problem, dass die Kröpfung beim Ausklappen und maßgeblich in der Arbeitsstellung des Knickmastes hohe gewichtsbedingte Querkräfte hervorruft, die sich aus dem seitlichen Versatz der Mastabschnitte um den Betrag d (gemäß Fig. 1) ergeben. Die Querkräfte verursachen in den Mastabschnitten, insbesondere im Bereich der Kröpfung 9, hohe Torsionsmomente, führen aber auch zu Biegemomenten und zu einem resultierenden, auf den gesamten Knickmast 1 einwirkenden Kippmoment. Daher müssen die betroffenen Mastabschnitte besonders steif und damit schwer ausgeführt werden. Ebenso müssen die Schwenkgelenke 8 und die Befestigung des Knickmastes 1 am Mastbock 2 für diese hohen Belastungen ausgelegt werden. Hieraus ergibt sich ein hoher konstruktiver und materieller Aufwand, der auch ein hohes Gesamtgewicht des Knickmastes 1 und des Mastbocks 2 bedingt.

[0029] Die Figur 5 zeigt die erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Schwenkgelenk 81 mit schräggestellter Schwenkgelenkachse 131. In der hier gezeigten Darstellung nehmen die beiden exemplarischen Mastabschnitte A und B eine Position gemäß Figur 4 ein, dass heißt der Schwenkwinkel γ beträgt annähernd 180°, wobei die beiden Mastabschnitte A und B in dieser Position gemäß der Darstellung in Figur 5 entlang einer gemeinsamen Längsachse 14 fluchten. Die Gelenkbohrung 151 ist hier so ausgeführt, dass ihre Mittellinie, die der Schwenkgelenkachse 131 entspricht, einen nicht-senkrechten Winkel zu der gemeinsamen Längsachse 14 einnimmt. Wird der in der Gabelung 10 aufgenommene Mastabschnitt B um die schiefe Schwenkgelenkachse 131 herum geschwenkt, bewegt sich dieser schief im Raum und damit außerhalb einer vertikalen Referenzebene die sich lotrecht zur gemeinsamen Längsachse 14 erstreckt. Beim Schwenken des Mastabschnittes B aus seiner mit dem Mastabschnitt A fluchtenden Position (gemäß Figur 5) bewegt dieser sich demnach in eine ihn seitlich zum Mastabschnitt A versetzende Position. Auf den Knickmast 1 übertragen bedeutet dies, dass ein zunächst in der Arbeitsstellung mit den vorausgehenden Mastabschnitten fluchtender Mastabschnitt beim Einklappen in die Ruhe- bzw. Transportposition eine Lageposition einnimmt, in der dieser zu den vorausgehenden Mastabschnitten seitlich vorbei geführt, genau genommen weggeführt ist. Auf die nachteilbehaftete Kröpfung dieses Mastabschnittes kann demnach verzichtet werden. Auf den insgesamt komplexen Mechanismus soll nachfolgend näher eingegangen werden.

[0030] Der komplizierte Bewegungsablauf beim Ein- und Ausklappen des Knickmastes 1 kann vereinfacht anhand der Figuren 6, 7a und 7b beschrieben werden. Die Figur 6 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht einen ausgeklappten Knickmast gemäß Figur 1 mit insgesamt vier Mastabschnitten 4 bis 7. Aus einer vertikalen Richtung betrachtet (entgegen der z-Achse des Raumkoordinatensystems) sind alle vier Mastabschnitte 4 bis 7 fluchtend entlang einer gemeinsamen Längsachse 14 angeordnet, wie in Figur 7a dargestellt. Lotrecht zu dieser gemeinsamen Längsachse 14, mindestens jedoch lotrecht zur Längsachse des ersten Mastabschnittes 4, kann eine vertikale Ebene aufgespannt werden, die als vertikale Referenzebene 16 bezeichnet werden kann. In dem dargestellten Beispiel der Figur 6 verläuft die vertikale Referenzebene nur zufällig entlang der y-Achse des Raumkoordinatensystems.

[0031] Bei einem Knickmast mit Schwenkgelenken herkömmlicher Ausführung gemäß des Beispiels der Figuren 2 bis 4, bewegen sich die Mastabschnitte 4 bis 7 beim Ein- und Ausklappen ausschließlich innerhalb der vertikalen Referenzebene 16. Weist der Knickmast gekröpfte Mastabschnitte auf, so bewegen sich die versetzten Mastabschnitte beim Ein- und Ausklappen ausschließlich in parallelen Ebenen zu der vertikalen Referenzebene 16. Wie bereits beschrieben resultieren aus den versetzten Mastabschnitten Querkräfte, die zu Torsionsmoment-, Biegemoment- und Knickmomentbelastungen führen.

[0032] Bei einem Knickmast 1, der ein Schwenkgelenk 81 mit schräggestellter Schwenkgelenkachse 131 umfasst (gemäß dem Beispiel der Figur 5), bewegt sich der um diese schräggestellte Schwenkgelenkachse 131 geschwenkte, dem exemplarischen Mastabschnitt B entsprechende Knickmastabschnitt schief zu der vertikalen Referenzebene 16, wobei sich die Schieflage während der Schwenkbewegung kontinuierlich verändert. Nur in einer vorher festgelegten Lageposition, die beispielsweise durch den Schwenkwinkel γ zum vorausgehenden Mastabschnitt beschrieben werden kann, befinden sich diese beiden Mastabschnitte innerhalb der vertikalen Referenzebene 16, also in einer idealen fluchtenden Arbeitsstellung. Beim Einklappen des Knickmastes aus seiner Arbeits- in seine Ruhe- bzw. Transportstellung spreizt sich der um die schräggestellte Schwenkgelenkachse 131 geschwenkte, dem exemplarischen Mastabschnitt B entsprechende Knickmastabschnitt in einem Spreizwinkel α von dem vorausgehenden Mastabschnitt ab, wird also von diesem seitlich weggeführt. Dies bedeutet, dass der dem Mastabschnitt B entsprechende Knickmastabschnitt im Wesentlichen langgestreckt, d.h. ohne Kröpfung ausgebildet werden kann, wodurch die mit der Kröpfung einhergehenden Nachteile entfallen. Als Folge der nicht auftretenden Querkräfte können die Mastabschnitte entsprechend weniger steif ausgeführt werden, wodurch Gewicht, Fertigungsaufwände und Kosten reduziert werden. Gleiches gilt für die Befestigung des Knickmastes 1 am Mastbock 2, die aufgrund eines verringerten seitlichen Kippmomentes des Knickmastes 1 entsprechend kleiner gestaltet werden kann.

[0033] Die Figuren 7a und 7b verdeutlichen am Beispiel eines viergliedrigen Knickmastes 1, welche Position der dritte, in diesem Fall nicht gekröpfte Mastabschnitt 6 in der Arbeitsstellung (Figur 7a) und in der Ruhe- bzw. Transportstellung (Figur 7b) einnimmt. In der Arbeitsstellung ist infolge der schräggestellen Schwenkgelenkachse 131 der dritte Mastabschnitt 6 mit den vorausgehenden Mastabschnitten 4 und 5 entlang einer gemeinsamen Längsachse 14 fluchtend, und damit auch innerhalb der vertikalen Referenzebene 16 (vgl. Figur 6) ausgerichtet. Dadurch entfallen die aus einer Kröpfung des Mastabschnitts resultierenden Querkräfte. In seiner Ruhe- bzw. Transportposition steht hingegen derselbe Mastabschnitt 6 infolge der schräggestellten Schwenkgelenkachse 131 von seinem vorausgehenden Mastabschnitt 5 in einem Spreizwinkel α ab. Dadurch wird dieser am vorausgehenden Mastabschnitt vorbeigeführt, genau genommen von diesem weggeführt. Die Schrägstellung der Schwenkgelenkachse 131 vermeidet demnach die mit der Kröpfung 9 verbundenen Nachteile. Hierdurch wird Material und Gewicht eingespart und Fertigungsaufwand reduziert.

[0034] Während bei der Kröpfung die Querkräfte permanent voll wirksam sind, also auch beim Ein- und Ausklappen des Knickmastes 1, verringern sich bei der erfindungsgemäßen Lösung mit schräggestellten Schwenkgelenkachse 131 die von dem abgespreizten Mastabschnitt herrührenden Querkräfte während des Ausklappvorgangs kontinuierlich und sind in der idealen Arbeitsstellung praktisch nicht mehr vorhanden. Mit dem erfindungsgemäßen Knickmast 1 tritt demnach gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich der Querkräfte und der daraus resultierenden Momente auch dann eine deutliche Verbesserung ein, wenn der Knickmast in einer Mastabschnittsanordnung betrieben wird, die nicht der idealen Arbeitsstellung entspricht.

[0035] Da dem dritten Mastabschnitt 6 in dem Beispiel der Figuren 7, 7a und 7b ein weiterer vierter Mastabschnitt 7 folgt, ist es zweckdienlich, diesen ebenfalls mittels einer schräggestellten Schwenkgelenkachse zu lagern. In der Ruhe- bzw. Transportposition des Knickmastes 1 stellt sich somit der vierte Mastabschnitt 7 gemäß der Darstellung in Figur 7b zu dem bereits schräg verlaufenden dritten Mastabschnitt 6 mit einem Spreizwinkel α' ab und verläuft damit wieder im Wesentlichen parallel zu dem ersten bzw. zweiten Mastabschnitt 4 bzw. 5. Im Falle, dass der zweite Mastabschnitt eines mehrgliedrigen Knickmastes mittels schräggestellter Schwenkgelenkachse am vorausgehenden ersten Mastabschnitt gelagert ist, gilt sinngemäßes für den nachfolgenden dritten Mastabschnitt. Ein sonst gekröpfter Mastabschnitt wird demnach erfindungsgemäß im Wesentlichen gerade ausgeführt, dafür aber mit schräggestellten Schwenkgelenkachsen 131 in den Knickmast 1 eingebunden.

[0036] Die Figur 7a verdeutlicht ferner die Definition der ebenen Schrägstellungswinkel β und β', den die schrägestellten Schwenkgelenkachsen 131 zu den Senkrechten einer gemeinsamen Längsachse 14 einnehmen, wobei die gemeinsame Längsachse 14 zumindest einer Verlängerung der Längsachse des ersten Mastabschnitts (4) entspricht. Die Schrägstellungswinkel β und β' werden vereinfachend in einer horizontalen Ebene bestimmt, wobei sich diese horizontale Ebene definitionsgemäß senkrecht zur vertikalen Referenzebene 16 erstreckt. Die Schwenkgelenkachsen 13 eines herkömmlichen Schwenkgelenks 8, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 bis 4, entsprechen ebenfalls den Senkrechten der gemeinsamen Längsachse 14.

[0037] Der Schrägstellungswinkel β entspricht typischerweise dem halben Spreizwinkel α (vgl. Figur 7b), unter der Voraussetzung, dass der durchschrittene Schwenkwinkel γ der mittels dieses Schwenkgelenks 81 verbundenen Mastabschnitte beim Ein- bzw. Ausklappen ungefähr 180° entspricht. Gleiches gilt für die Beziehung des Winkels β' zu α'.

[0038] Da es gemäß obiger Ausführungen zweckdienlich ist, einen dem abgespreizten Mastabschnitt nachfolgenden Mastabschnitt ebenfalls mittels einer schräggestellten Schwenkgelenkachse 131 zu lagern, sollten in diesem Fall idealerweise die beiden Schrägstellungswinkel β und β' den selben Winkelwert aufweisen, wie in Figur 7a dargestellt. In diesem Fall ergeben sich gleiche Spreizwinkel α und α', sodass der betreffende nachfolgende Mastabschnitt in seiner Ruhe- bzw. Transportposition wieder im Wesentlichen zu seinem vorausgehenden, insbesondere zu dem ersten Mastabschnitt 4 parallel angeordnet ist. Dies gilt jedoch zunächst einschränkend nur für den Fall, dass die durchschrittenen Schwenkwinkel γ beim Ein- bzw. Ausklappen an den beiden betreffenden Schwenkgelenken 81 gleich sind. Sollten die Schwenkwinkel unterschiedlich sein, müssten die Schwenkgelenkachsen 131 bei gleichem Schrägstellungswinkel β und β' zusätzlich unterschiedlich geneigt werden, um gleiche Spreizwinkel α und α' zu erreichen.

[0039] Die Orientierung der Schrägstellungswinkel β und β' ergibt sich aus der Ein- bzw. Ausklappfolge der betreffenden Mastabschnitte. Typischerweise sind die Schrägstellungswinkel β und β' gleich orientiert, können jedoch auch eine unterschiedliche Orientierung aufweisen.

[0040] Schließlich sollte noch betont werden, dass die Schwenkgelenke 81 mit schräggestellter Schwenkgelenkachse 131 insgesamt auf den veränderten Schwenkmechanismus ausgelegt werden müssen. Das Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist beispielsweise ein Spiel auf, in Form eines Spalts zwischen dem Endstück des Mastabschnitts B und der Endgabelung 10 des Mastabschnitts A. Um auch bei dieser Ausführungsform ein Verkippen der um die schräggestellten Schwenkgelenkachse 131 geschwenkten Mastabschnitte A und B entgegen der Schwenkrichtung zu verhindern, ist eine Führungsanordnung 17 vorgesehen, welche die auch für dieses Schwenkgelenk gleichfalls erforderlichen seitlichen Führungsflächen bereit stellt. Eine erste Führungsfläche einer solchen Führungsanordnung kann beispielsweise einteilig mit der Gabelung 10 des Mastabschnitts A ausgebildet sein, die entsprechende Gegenfläche kann einteilig mit dem stabartig ausgebildeten Endstück des Mastabschnitts B ausgebildet sein. Die Führungsanordnung 17 kann auch aus mehreren Distanzscheiben aufgebaut sein, die entsprechend gestaltete schräge Flächen aufweisen. Auch andere Ausführungsformen sind möglich.

[0041] Für eine praxisgerechte Ausführung eines Knickmastes 1 mit schräggestellter Schwenkgelenkachse bzw. schräggestellten Schwenkgelenkachsen 131, sollten die Schrägstellungswinkel β und β' einen Maximalwert von 10°, bevorzugt von 8° nicht übersteigen. Dies ergibt eine etwa doppelt so großen Spreizwinkel α bzw. α', was sich derzeit als praktikabler Wert erweist.

Ansprüche

1. Knickmast (1) für eine Dickstoffförderanlage, insbesondere für eine Betonförderanlage, mit wenigstens zwei miteinander mittels eines Schwenkgelenks (8) verbundener, im Wesentlichen entlang einer Längsachse (14) langgestreckter Mastabschnitte (A, B), wobei ein zweiter Mastabschnitt (B) in Bezug auf einen unmittelbar vorausgehenden ersten Mastabschnitt (A) aus einer eingeklappten Ruhe- bzw. Transportstellung des Knickmastes (1), in der dieser an dem vorausgehenden ersten Mastabschnitt (A) teilweise seitlich vorbei geführt ist, in eine ausgeklappte Arbeitsstellung verschwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der teilweise seitlich vorbei geführte zweite Mastabschnitt (B) mit seinem einen Ende über eine schräggestellte Schwenkgelenkachse (131) an dem unmittelbar vorausgehenden ersten Mastabschnitts (A) derart gelagert ist, dass die beiden Mastabschnitte (A, B) in der ausgeklappten Arbeitsstellung des Knickmastes (1) im Wesentlichen in einer vertikalen, mit der Längsachse (14) des vorausgehenden ersten Mastabschnittes aufgespannten Referenzebene (16), ausgerichtet sind, und in der eingeklappten Transportstellung der vorbei geführte zweite Mastabschnitt (B) zu dem vorausgehenden ersten Mastabschnitt (A) unter einem definierten Spreizwinkel (α) weggeführt ist.

2. Knickmast (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die schräggestellte Schwenkgelenkachse (131) mit einer Senkrechten zur Längsachse (14) des ersten Mastabschnittes (A) bzw. deren Verlängerung einen Schrägstellungswinkel (β) bildet, der maximal 10°, bevorzugt maximal 8° beträgt, wobei der Schrägstellungswinkel (β) in einer horizontalen Ebene bestimmt ist.

3. Knickmast (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem anderen Ende des teilweise seitlich weggeführten zweiten Mastabschnitts (B) ein nachfolgender dritter Mastabschnitt über eine ebenfalls schräggestellte Schwenkgelenkachse (131) derart gelagert ist, dass der seitlich weggeführte zweite und der nachfolgende dritte Mastabschnitt in der ausgeklappten Arbeitsstellung des Knickmastes (1) im Wesentlichen in der vertikalen Referenzebene ausgerichtet sind, und
in der eingeklappten Transportstellung der nachfolgende dritte Mastabschnitt im Wesentlichen parallel zu dem vorausgehenden ersten Mastabschnitt (B) angeordnet ist, wobei die Längsachse des seitlich weggeführten zweiten Mastabschnitts mit der Längsachse des nachfolgenden dritten Mastabschnitts einen zweiten Spreizwinkel (α') beschreibt.

4. Knickmast (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Spreizwinkel (α) ungefähr doppelt so groß ist wie der Schrägstellungswinkel (β) und dass der zweite Spreizwinkel (α')ungefähr doppelt so groß ist wie ein korrespondierender zweiter Schrägstellungswinkel (β').

5. Knickmast (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schrägstellungswinkel (β, β') für beide schräggestellten Schwenkgelenkachsen (131) gleich sind und insbesondere einen Winkelwert gemäß Anspruch 2 aufweisen.

6. Knickmast (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Knickmast (1) mindestens drei Mastabschnitte umfasst, wobei der seitlich weggeführte Mastabschnitt von der Mastbefestigung aus gezählt der zweite (5), insbesondere der dritte (6) Mastabschnitt ist.

7. Knickmast nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Arbeitsstellung des Knickmastes (1), in der die Mastabschnitte im Wesentlichen in einer vertikalen Referenzebene (16) ausgerichtet sind, konstruktiv festgelegt ist, indem den einzelnen Mastabschnitten eine jeweilige Endposition für ihre Schwenkbewegung zugewiesen ist.

8. Dickstoffförderanlage, insbesondere Betonförderanlage, mit mindestens einer Pumpe zur Dickstoffförderung und einer Dickstoffförderleitung, die an einem Knickmast (1) angeordnet ist, wobei der Knickmast (1) aus gelenkig miteinander verbundenen Mastabschnitten (4, 5, 6, 7) aufgebaut ist,
gekennzeichnet durch
einen Knickmast (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

Claims

1. Articulated mast (1) for a thick-matter delivery installation, in particular for a concrete-delivery installation, having at least two mast sections (A, B) which extend substantially along a longitudinal axis (14) and are connected by means of a swivel joint (8), wherein a second mast section (B) can be swivelled relative to an immediately preceding first mast section (A) from a folded resting or transport position of the articulated mast (1) in which the mast is partially guided laterally past the preceding first mast section (A) into an unfolded working position, characterised in that the second mast section (B) partially guided past laterally is mounted by one end to the immediately preceding first mast section (A) by way of an inclined swivel joint axle (131) in such a way that in the unfolded working position of the articulated mast (1) the two mast sections (A, B) are substantially aligned in a vertical reference plane (16) which is perpendicular to the preceding first mast section, and in the folded transport position the second mast section (B) which is guided past is deflected from the preceding first mast section (A) at a defined spread angle (α).

2. Articulated mast (1) as claimed in Claim 1, characterised in that the inclined swivel joint axle (131) forms an angle of inclination (β) with a perpendicular to the longitudinal axis (14) of the first mast section (A) or the extension thereof, the said angle of inclination being a maximum of 0°, preferably a maximum of 8°, the angle of inclination (β) being determined in a horizontal plane.

3. Articulated mast (1) as claimed in Claim 1 or 2, characterised in that at the other end of the partially laterally deflected (second) mast section (B) a subsequent third mast section is mounted by way of a likewise inclined swivel joint axle (131) in such a way that in the unfolded working position of the articulated mast (1) the laterally deflected second and the subsequent third mast section are substantially aligned in the vertical reference plane, and in the folded transport position the subsequent third mast section is disposed substantially parallel to the preceding first mast section (B), wherein the longitudinal axis of the laterally deflected second mast section describes a second spread angle (α') with the longitudinal axis of the subsequent third mast section.

4. Articulated mast (1) as claimed in Claim 3, characterised in that the spread angle (α) is approximately twice as great as the angle of inclination (β) and that the second spread angle (α') is approximately twice as great as a corresponding second angle of inclination (β').

5. Articulated mast (1) as claimed in Claim 3, characterised in that the angles of inclination (β, β') for both inclined swivel joint axles (131) are the same and in particular have an angle value in accordance with Claim 2.

6. Articulated mast (1) as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that that the articulated mast (1) comprises at least three mast sections, wherein the laterally deflected mast section, counting from the mast fixing, is the second (5), in particular the third (6) mast section.

7. Articulated mast as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that the working position of the articulated mast (1) in which the mast sections are aligned substantially in a vertical reference plane (16) is designed so that respective end positions are assigned to each of the individual mast sections for the swivelling movements thereof.

8. Thick-matter delivery installation, in particular a concrete-delivery installation, having at least one pump for delivering thick matter and a thick-matter delivery line which is disposed on an articulated mast (1), wherein the articulated mast (1) is constructed from mast sections (4, 5, 6, 7) connected to one another by articulation, characterised by an articulated mast (1) as claimed in any one of the preceding claims.

Revendications

1. Mât articulé (1) pour système de transport de matière dense, notamment pour système de transport de béton, ledit mât comportant au moins deux portions de mât (A, B) très allongées sensiblement le long d'un axe longitudinal (14) et reliées entre elles au moyen d'une articulation pivotante (8), une deuxième portion de mât (B) étant apte à pivoter par rapport à une première portion de mât (A) immédiatement précédente d'une position repliée de transport ou de repos du mât articulé (1), dans laquelle elle est placée partiellement sur le côté de la première portion de mât précédente (A), dans une position dépliée de travail,
caractérisé en ce que
une extrémité de la deuxième portion de mât (B) placée sur le côté est montée sur la première portion de mât (A) immédiatement précédente au moyen d'un axe d'articulation pivotante (131) incliné, en ce que, lorsque le mât articulé (1) est dans la position dépliée de travail, les deux portions de mât (A, B) sont orientées sensiblement dans un plan de référence vertical (16) qui passe par l'axe longitudinal (14) de la première portion de mât précédente et en ce que, dans la position de transport repliée, la deuxième portion de mât (B) est écartée de la première portion de mât (4) précédente avec un angle d'écartement défini (α).

2. Mât articulé (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe d'articulation pivotante (131) incliné forme avec une perpendiculaire à l'axe longitudinal (14) de la première portion de mât (A) ou son prolongement un angle de position inclinée (β) qui est de 10° maximum, de préférence 8° maximum, l'angle de position inclinée (β) étant défini dans un plan horizontal.

3. Mât articulé (1) selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
une troisième portion de mât suivante est montée à l'autre extrémité de la deuxième portion (B) écartée partiellement sur le côté au moyen d'un axe d'articulation pivotante (131) également incliné, en ce que la deuxième portion de mât écartée sur le côté et la troisième portion de mât suivante sont orientées sensiblement dans le plan de référence verticale lorsque le mât articulé est dans la position dépliée de travail, et en ce que, dans la position repliée de transport, la troisième portion de mât suivante est disposée sensiblement parallèlement à la première portion de mât précédente (B), l'axe longitudinal de la deuxième portion de mât écartée sur le côté formant avec l'axe longitudinal de la troisième portion de mât suivante un deuxième angle d'écartement (α').

4. Mât articulé (1) selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
l'angle d'écartement (α) est à peu près égal au double de l'angle de position inclinée (β) et en ce que le deuxième angle d'écartement (α') est à peu près égal au double d'un deuxième angle de position inclinée correspondant (β').

5. Mât articulé (1) selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
les angles de position inclinée (β, β') des deux axes d'articulation pivotante inclinés (131) sont égaux et ont notamment une valeur angulaire selon la revendication 2.

6. Mât articulé (1) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le mât articulé (1) comporte au moins trois portions de mât, la portion de mât écartée sur le côté est, en comptant à partir de la fixation du mât, la deuxième portion de mât (5), notamment la troisième portion de mât (6).

7. Mât articulé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la position de travail du mât articulé (1), dans laquelle les portions de mât sont orientées sensiblement dans un plan de référence vertical (16), est structurellement déterminée en affectant à chaque portion de mât individuelle une position d'extrémité pour son mouvement de pivotement.

8. Système de transport de matières denses, notamment système de transport de béton, ledit système comportant au moins une pompe destinée à transporter la matière dense et une conduite de transport de la matière dense qui est disposée au niveau d'un mât articulé (1), le mât articulé (1) étant constitué de portions de mât (4, 5, 6, 7) qui sont reliées entre elles de façon articulée,
caractérisé par
un mât articulé (1) selon l'une des revendications précédentes.

Zeichnung