משאבת בטון

משאבת בטון היא כלי שמטרתו להעביר בטון למקומות שהגישה אליהם מוגבלת. בדרך כלל מותקנת המשאבה על משאית המצוידת במנוף, המעביר את צינור הפליטה של המשאבה לאזור אליו מעוניינים ליצוק את הבטון.

רקע היסטורי

עד לראשית המאה ה-20, הובלה תערובת הבטון ממערבל הבטון אל אתר העבודה בדליים הנישאים באמצעות אדם או במנופים. הדבר הצריך הרבה זמן וכוח אדם. בשנת 1927, הגיעו המהנדס הגרמני מקס גיס (Max Giese) ועמיתו פריץ הל (Fritz Hell), לרעיון של שאיבת בטון ממערבל הבטון למקום העבודה, ללא צורך בדליים. על מנת שהבטון יוכל להישאב במכונה שבנו, הם הפחיתו את כמות המים בתערובת והוסיפו לו חצץ, מה שעשה את הבטון חזק יותר. הם הצליחו לשאוב את הבטון לגובה של 38 מטרים ולמרחק של 120 מטרים.
במקביל, נרשם פטנט על שאיבת בטון בהולנד בשנת 1932 על ידי יאקוב קורנליוס קויימן (Jacobus Cornelius Kooijman). פטנט זה שולב יחד עם הפטנט הקודם של המפתחים הגרמנים.

המערכת

המשאית צריכה להיות מותאמת לנשיאת המערכת. המשקל אותו צריכה המשאית לשאת הוא גבוה, ולכן נדרש לשם הובלת המערכת רישיון נהיגה מדרגה C. הכוח (ליתר דיוק, הספק) להפעלת המערכת מגיע בדרך כלל ממנוע המשאית. כדי להעביר את הכוח מהמנוע את המערכת, משתמשים בגל הינע (Drive Shaft). גל ההינע מעביר את הכוח אל משאבת השמן ההידראולי. שלדת משאבת הבטון מתחברת לשלדת המשאית. על שלדה זו מורכבות מערכות המשאבה. החלק העליון של שלדה זו נקרא 'בטן' ואליו מחוברות הרגליים והצריח.

רגליים

רגלי המשאבה משמשות לאיזון המשאית, לייצובה, ולהגדלת שטח הבסיס שלה כדי למנוע התהפכות. בנוסף, אם המשאית לא תהיה מאוזנת  אופקית, הכוח שיידרש על מנת לסובב את המנוף יהיה גדול יותר. 
הרגליים נושאות בנטל העומס הכבד של המנוף (עשרות טונות), ולכן הן בנויות בצורה חזקה. הלחץ בכפות הרגליים מעיק על הקרקע. במקרים מסוימים הקרקע עלולה לשקוע (בחול, בבוץ, באבני מדרכה וכדומה). כדי למנוע את השקיעה, מחלקים את הלחץ על שטח גדול יותר של קרקע. דבר זה מושג על ידי שימוש בקרשים ובפלטות עץ. כיוון שהרגליים חלולות, לעיתים נעשה שימוש בחלל שלהם כמכל ראשי או משני של שמן או מים. ישנן אפשרויות רבות לחבר את הרגליים לגוף המשאבה: באמצעות ציר עם מייצבים, ציר עם הארכה ומייצבים, מייצבים בלבד, הארכה עם מייצבים ותצורת X. גם הסדר בו יחוברו הרגליים הוא שונה: לפעמים הקדמיות X והאחוריות ציר עם מייצבים. לפעמים הקדמיות ציר עם הארכה ומייצבים והאחוריות רק מייצבים, ועוד אפשרויות רבות.

צנרת

הצינורות הסטנדרטיים הם באורך של 3 מטרים, קוטרם כ- 5.5 צול והם עשויים ממתכת. ישנם גם צינורות קצרים יותר. הצינורות מחוברים אחד לשני בקלמרה (חבק). במקום החיבור ישנן גומיות על מנת להבטיח אטימה טובה. כדי ליצור זווית בין שני צינורות, משתמשים לרוב בצינורות קצרים המכופפים בצורת 'ר' היוצרת זווית של 90°, אך ישנם גם צינורות זווית היוצרים זוויות קטנות יותר. כל צינור מכופף נקרא 'זווית'. חלק נוסף הוא הצינור הסופי, צינור זה עשוי מתכת מצופה גומי. מצינור הגומי נשפך הבטון אל המקום המיועד. הוא עשוי גומי כדי לאפשר לו גמישות לתמרון קל בידי פועל הבניין. כדי לחבר צינורות בעלי קוטר שונה, משתמשים במתאם מתכת (Adapter). בדרך כלל משתמשים בו בנקודת חיבור הצנרת המגיעה ממערכת השאיבה אל הצנרת העולה אל הצריח. מקום נוסף בו משתמשים במתאם הוא בחיבור צינור גומי נוסף לצינור הסופי. החיבור מתבצע כדי להאריך אותו או כדי להצר את קוטרו. חלק נוסף שנמצא בצנרת הוא 'פקק שמנת' (יוסבר להלן). כדי לאפשר תנועה בין הזוויות (למשל, בנקודת חיבור שתי זרועות המנוף), סכים בגריז את נקודת החיבור של הזוויות ואת הגומיות.

משאבת שמן

משאבת השמן מקבלת את הכוח הדרוש להפעלתה מגל ההינע. תפקיד המשאבה הוא ליצור לחץ בשמן כדי להפעיל בעזרתו את רוב המערכות של המשאבה (כגון בוכנות הידראוליות). ישנן תצורות שונות של משאבות שמן (משאבה מרכזית ובנוסף משאבת שירותים וכדומה). חשוב להדגיש שמשאבת השמן היא חלק מן המערכת ההדיראולית המפעילה את משאבת הבטון ולא משמשת לשאיבת בטון.

מנוף

מנוף המשאבה הוא בעל מספר זרועות (בין שלוש לשש). אורך המנוף נע בין 16 מטרים לבין 63 מטרים. לאורכו של המנוף מורכבת צנרת בטון המזרימה אותו אל הצינור הסופי. כדי להניע את זרועות המנוף משתמשים בבוכנות הידראוליות (Piston). הבוכנה משתמשת בלחץ של נוזל (ראו חוק פסקל) על מנת לייצר כוח רב תוך הפעלת כוח מועט. כל בוכנה ניזונת משמן המגיע אליה משלושה "ניפלים" (צינורות מתכת). הניפלים מקבלים את אספקת השמן ממשאבת השמן, משם הוא זורם בצינורות של השרוול ההידראולי, דרך הניפלים עד הבוכנה. כל בוכנה מחוברת בצד אחד במעין 'אוזניים' למנוף. בצד השני היא מחוברת למספר מוטות הנקראים 'עצמות'. תפקיד העצמות הוא להמיר את תנועת הבוכנה, את כיוונה ואת עוצמתה כדי לאפשר את פתיחת הזרועות. העצמות הן חוליה שעומס רב מופעל עליה. ולכן, העצמות צריכות להיות חזקות. לכל חברה של משאבות, ולכל דגם שונה, יש, בדרך כלל, צורת עצמות ייחודית. על פי צורת העצמות ניתן לזהות את דגם המשאבה ואת אורכה. מערכת דומה (אם כי פשוטה יותר) של עצמות ניתן לראות גם על גבי זרוע של מחפר.

סל

הסל הוא כלי קיבול גדול (בנפחים של כ-400 עד 500 ליטר) המשמש כמאגר בטון ממנו המשאבה שואבת בטון ומזרימה אותו אל יעדו. הבטון מגיע לסל מתוך מערבל בטון השופך את הבטון לתוכו. הסל הוא מעין קופסה עם כיסוי רשת (לבטיחות), מכאן נשאב הבטון בעוצמה דרך הצנרת עד הגיעו אל המקום הרצוי. בתחתית הסל ישנו פתח הסגור בפקק. את הפקק פותחים כדי לרוקן את הסל ממים ובטון בזמן שטיפת המשאבה. פתיחתו וסגירתו מתבצעת בעזרת פטיש. בדגמים מסוימים ישנו מערבל קטן המערבב את הבטון הנמצא בסל ומשאיר אותו בתנועה, למקרה שהבטון ישהה זמן רב בסל. אם הבטון ישאר ללא תנועה, הוא עלול להתייבש ולסתום את המערכת. שיטה נוספת למניעת יבוש הבטון מושגת על ידי שאיבת הבטון קדימה ואחורה מדי פעם. ידית ההפעלה של המערבל נמצאת, על פי רוב, בצמוד לידית ההפעלה של צינור המים, כלומר, בין הסל למדרגות הסיפון.

תוף

תצורת תוף (Rotor System, "וויבאו") משמשת בעיקר משאבות קטנות ומשאבות משולבות (מערבל בטון עם מערכת שאיבה ומנוף קטן), יתרונה הוא קומפקטיות ואפשרות לשאוב בקלות גם טיט. קצב השאיבה שלה נמוך משמעותית ממערכת שאיבה של צילינדרים (כשישים קוב לשעה לעומת 120 קוב לשעה).
עקרון הפעולה של המערכת הוא כדלהלן: נתון צינור גומי, מלא נוזלים, לחיצה על הצינור והעברת אצבע לאורכו, תגרום לתנועת הנוזל במקביל לתנועת האצבע (בדומה לשימוש בשקית עם קצפת לקישוט עוגה). כך פועלת גם משאבת תוף: בסל המשאבה יש חור אחד המחובר לצינור גומי, הצינור מקופל בחצי עיגול (בצורת האות U). בין שני חלקי הצינור יש גלגל גדול שעליו מחוברים שני גלגלים קטנים. גלגלים אלו נעים לאורך הצינור ודוחפים את הבטון לאורכו (אנימציה של מערכת שאיבה הדומה לתצורת תוף).