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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feststoffförderrohranordnung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei der fluidischen Förderung von Feststoffen, insbesondere bei der Förderung von Beton, unterliegen die inneren Oberflächen der Rohrleitungen einem starken Verschleiß aufgrund der abrasiven Wirkung der Feststoffe. Der Verschleißwiderstand kann durch die Verwendung von zweilagigen Rohrleitungen erhöht werden, wobei jeweils ein Mantelrohr aus einem schweißbaren Stahl und ein dem gegenüber verschleißfesteres Innenrohr ausgebildet sind. Insbesondere die Enden solcher Feststoffförderkomponenten unterliegen einem erhöhten Verschleiß. Im Bereich der Übergänge treten Turbulenzen in der an der Mantelfläche anliegenden Strömung auf, so dass hier ein erhöhter abrasiver Verschleiß zu verzeichnen ist. In der Folge werden Rohrbunde auf die Feststoffförderkomponente aufgesetzt, in denen Verschleißringe eingesetzt werden.
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Grundlegend tritt jedoch immer noch ein von innen nach außen fortschreitender Verschleiß über die Mantelfläche an sowohl Rohrbundübergängen oder auch im Rohrkörper selber auf.
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Um einen fortschreitenden Verschleiß, bis zu dem Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes feststellen zu können, gibt es bisher aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungsansätze, die mitunter einer aufwendigen Technik bedürfen und/oder nur punktuell Rückschluss auf den in dem Rohr aufgetretenen Verschleiß zulassen. Aus der
DE 198 21 637 A1 , aus der
DE 10 2005 051 767 A1 oder auch der
DE 10 2012 108 617 A1 sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, Verschleißanzeigen im Rohrkörper und/oder im Rohrbund einer Feststoffförderkomponente auszubilden. Hierbei handelt es sich maßgeblich um mechanische Verschleißanzeigen.
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Im Zweifel muss zumindest immer das Rohrleitungssystem teilweise demontiert werden, um den fortschreitenden Verschleiß in Augenschein zu nehmen und bewerten zu können.
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Aus der
WO 00/70326 A1 sowie der
AU 2010 100 667 A1 ist bei einem Förderrohr eine Verschleißmessung mit einem umlaufenden Draht bekannt. Hierbei wird der elektrische Leiter in ein innenliegendes Kunststoffrohr eingegossen.
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Weiterhin ist aus der
EP 34421859 B1 eine Feststofffördererkomponente mit einer Verschleißanzeige bekannt, bei dem in einen zweilagigen Rohrbund eine Signalleitung integriert ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen bei Feststoffförderrohren eine Verschleißmessung vorzunehmen, gleichzeitig jedoch dem damit verbundenen konstruktiven Aufbau zu minimieren und ggf. eine Nachrüstlösung bereitzustellen. Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Feststoffförderrohranordnung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Feststoffförderanordnung weist zwei Rohrkomponenten auf, die stirnseitig miteinander gekoppelt sind. Es ist eine Signalleitung integriert bzw. eingegliedert, die Aufschluss über den Verschleißzustand, mithin den fortlaufenden Verschleißzustand an der Innenmantelfläche der Rohrkomponente, gibt.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Feststoffförderrohranordnung dadurch aus, dass die Rohrkomponenten stirnseitig in Axialrichtung unter Eingliederung der Signalleitung aneinander anliegen, wobei die Signalleitung in Radialrichtung nach außen hinter die Innenmantelfläche zumindest einer Rohrkomponente zurückversetzt ist, insbesondere vollständig hinter die Innenmantelfläche zumindest einer Rohrkomponente zurückversetzt ist.
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Entsteht somit ein abrasiver Verschleiß an der Innenmantelfläche der Feststoffförderrohranordnung, so wird bei fortlaufender Abrasion die in Radialrichtung nach außen versetzte Signalleitung erreicht. Hierbei können je nach Ausbildung der Signalleitung verschiedene Szenarien eintreten. Die Signalleitung kann zum Beispiel bei Kontakt mit dem zu fördernden Feststoff ein Signal anschlagen, so dass eine Verschleißgrenze absolut erreicht ist. Die Signalleitung kann auch im Falle, beispielsweise einer elektrischen Widerstandsmessung fortlaufend durchtrennt werden und eine prozentuelle Angabe über den fortgeschrittenen Verschleiß liefern. Die Signalleitung kann auch im Sinne der Erfindung als optischer Signalleiter ausgebildet sein. Bei Auftreffen auf die Signalleitung bzw. Durchtrennen der Signalleitung wird somit ein Verschleißsignal ausgelöst.
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Erfindungsgemäß unterscheidet sich die Eingliederung der Signalleitung vom Stand der Technik dadurch, dass die Signalleitung nicht in eine Rohrkomponente integriert bzw. eingegossen ist, sondern in eine zwischen den Rohrkomponenten angeordnete Dichtung bzw. Abstandsscheibe mithin einer Trägerscheibe. Hierdurch ist es möglich, bereits vorhandene Feststoffförderohranordnungen, beispielsweise an einer Betonpumpe oder ähnlichem, mit einer erfindungsgemäßen Verschleißanzeige nachzurüsten.
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Beispielsweise bei Austausch einzelner Förderrohrkomponenten kann somit eine Trägerscheibe bzw. Dichtung mit eingegliedert werden, so dass nachträglich eine Verschleißanzeige in einer bereits bestehenden Feststoffförderrohranordnung ermöglicht wird.
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Die Trägerscheibe ist beispielsweise eine Abstandsscheibe. Diese kann aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellt werden. Auch kann die Trägerscheibe eine scheibenartige Dichtung sein, die aus einem gummiartigen bzw. elastomeren Dichtungsstoff ausgebildet ist. Beispielsweise können hier die Werkstoffe NBR oder EPDM verwendet werden.
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Die einzelnen Rohrkomponenten sind bevorzugt von einer außen umlaufenden Dichtung übergriffen, wobei sich die Dichtung zumindest abschnittsweise in Axialrichtung erstreckt und die einzelnen Rohrkomponenten übergreift. Bevorzugt ist dann zur Verbindung zweier Rohrkomponenten außen, eine diese und auch die Dichtung umgreifende Schelle aufgesetzt. Die Dichtung kann dabei einen in Radialrichtung nach innen vorstehenden Steg aufweisen. Der Steg ist dann die Abstandsscheibe bzw. Trägerscheibe. Der Steg ist entweder einstückig und werkstoffeinheitlich mit der Dichtung selbst ausgebildet. Der Steg kann jedoch auch als separate Abstandsscheibe ausgebildet sein. Hierdurch wird es ermöglicht, die Position, insbesondere in Bezug auf die Radialrichtung der Dichtung bzw. in der Abstandsscheibe frei zu wählen. Die Signalleitung wird dann in die Dichtung bzw. Abstandsscheibe eingegossen bzw. integriert. Somit ist es möglich, insbesondere unter Berücksichtigung der Nachrüstmöglichkeit, die radiale Positionierung der Signalleitung relativ einfach während der Herstellung der Dichtung bzw. Abstandsscheibe zu bestimmen. Bauliche Maßnahmen in der Rohrkomponente selber sind hierdurch vermieden. Es besteht ferner die Möglichkeit für verschiedene Anwendungszwecke, also die Förderung von verschiedenen Feststoffen, die Position der Signalleitung ebenfalls frei zu wählen und festzulegen, so dass beispielsweise an unterschiedlichen Rohrkomponenten auch unterschiedliche Verschleißzustände realisiert werden können bis ein kritischer Verschleißzustand erreicht ist.
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In einer alternativen Ausgestaltungsvariante ist es auch möglich, dass die Rohrkomponenten an ihren Endseiten einen jeweiligen Flansch aufweisen. Der Flansch steht radial nach außen ab. Die Rohrkomponenten werden dann über die Flansche insbesondere in Axialrichtung verschraubt. Hier kann dann ebenfalls eine Dichtung bzw. Abstandsscheibe eingesetzt werden, wobei wiederum die Signalleitung in die Dichtung integriert ist.
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Bevorzugt ist die Signalleitung selbst aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Draht hergestellt, beispielsweise aus Kupfer oder einer anderen metallischen elektrisch leitfähigen Legierung. Die Signalleitung selbst kann nochmals elektrisch isoliert ummantelt sein. Bevorzugt ist hier auch die Signalleitung unmittelbar in die Dichtung bzw. Abstandsscheibe, welche aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material, also einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet sind, integriert. Aufwendige Isolierungsmaßnahmen können ebenfalls dadurch entfallen.
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Insbesondere bei explosionsgeschützten Förderungen, beispielsweise unter Einsatz von Pneumatik oder ähnlichem, ist bevorzugt die Signalleitung ein optischer Leiter. Über den optischen Leiter wird keine elektrische Energie aufgebracht, so dass eine explosionsfreie Verschleißmessung ermöglicht wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante sind mehrere Signalleitungen, insbesondere zwei, drei, vier, fünf oder sechs Signalleitungen, in Radialrichtung beabstandet zueinander zwischen den Rohrkomponenten eingegliedert. Wird die jeweils innenliegende Signalleitung vom abrasiven Verschleiß zerstört, bildet die in Radialrichtung nächstliegende Signalleitung eine weitere Kontrollstufe. Alle Signalleitungen geben bei Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes ein Signal aus. So ist der fortschreitende Verschleiß der Rohrkomponenten genau überwachbar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist es vorgesehen, dass mehr als drei Rohrkomponenten miteinander gekoppelt sind. Die Kopplung bezieht sich auf eine Kopplung in Reihe. Somit sind mindestens zwei Koppelstellen vorhanden, wobei in jeder Koppelstelle jeweils eine Signalleitung erfindungsgemäß angeordnet ist. Somit können verschiedene Verschleißzustände in Axialrichtung der Feststoffförderrohranordnung detektiert werden. Insbesondere können somit lokal einzelne Rohrkomponenten detektiert werden, die einen Verschleißzustand erreicht haben. Es muss somit nicht im Zweifel der gesamte Feststoffförderrohrstrang an einer Betonpumpe ausgetauscht werden, sondern nur einzelne Rohrkomponenten. Die Rohrkomponenten selbst können Rohr sein, jedoch auch Winkel oder Fittinge, beispielsweise auch Rohrbögen.
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Besonders bevorzugt können auch Mehrlagenrohre, insbesondere Zweilagenrohre mit der erfindungsgemäßen Signalleitung gekoppelt werden.
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Es steht mindestens ein, bevorzugt zwei Leitungsenden dann radial nach außen ab. Hier ist es möglich, die Signalleitung mit einer Anschlussleitung zu versehen, beispielsweise einer kabelgebundenen Anschlussleitung. Auch wäre es möglich, hier zwei Kontaktpunkte für ein externes Messgerät anzusetzen, die beispielsweise temporär die Kontaktpunkte mit einem Strom beaufschlagen und somit eine temporäre diskontinuierliche Verschleißmessung vornehmen. Bei einem Kabelanschluss kann beispielsweise auch eine kontinuierliche Verschleißmessung vorgenommen werden, beispielsweise in ein Leitstandsystem einer Fertigungsüberwachung oder an einer mobilen Betonpumpe einer kontinuierlichen Überwachung während des Betriebs angeschlossen werden. Es kann jedoch auch eine Einheit vorgesehen werden, die Signale drahtlos an eine Maschinensteuerung oder ähnliches überträgt, beispielsweise kann das Signal ein GSM-Signal oder auch ein WLAN-Signal, ein Bluetooth-Signal oder ähnliches sein. Auch ist es möglich, dass eine Einheit vorgesehen ist, die ein akustisches und/oder optisches Signal ausgibt, wenn der Verschleißzustand erreicht ist.
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Auch ist es möglich ein NFC Tag einzusetzen, so dass mit einem NFC-Auslesegerät, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein erreichter Verschleißzustand über den NFC Tag auslesbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung.
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Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht durch eine Feststoffförderrohranordnung gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung,
- 2 eine Querschnittsansicht gemäß einer zweiten Ausführungsvariante mit einer Abstandsscheibe,
- 3 eine dritte Ausführungsvariante mit Rohrbunden,
- 4 eine Querschnittsansicht, die die radial, zumindest abschnittsweise umlaufende Signalleitung zeigt und
- 5 eine Querschnittsansicht, die zwei radial, zumindest abschnittsweise umlaufende Signalleitungen zeigt.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Feststoffförderrohranordnung, bei der zwei Rohrkomponenten 2, 3 miteinander gekoppelt sind. Die Rohrkomponenten 2, 3 selbst sind zweilagig ausgebildet mit einer inneren Lage 2.1, 3.1 und einer äußeren Lage 2.2, 3.2. Die Rohrkomponenten 2, 3 liegen mit ihren Stirnseiten 4 dabei nicht unmittelbar aneinander. Hier ist ein in Radialrichtung nach innen vorstehender Steg 6 eingegliedert. Der Steg 6 ist einstückig und werkstoffeinheitlich mit einer außen angeordneten Dichtung 7 ausgebildet. In den Steg 6 eingegliedert ist eine Signalleitung 8, die wie in 4 dargestellt, radial abschnittsweise umlaufend ausgebildet ist. Die Dichtung 7 übergreift außenseitig in Axialrichtung die Enden 9 der Rohrkomponente 2, 3. Wiederum außenseitig ist die Dichtung 7 sowie die Enden 9 von einer Rohrschelle 10 umgriffen, die die Rohrkomponenten 2, 3 miteinander in Axialrichtung verbindet. Durch Austausch der Dichtung 7 kann somit eine bereits bestehende Feststoffförderrohranordnung 1 mit der erfindungsgemäßen Signalleitung 8 nachgerüstet werden. Radial nach außen abstehend ist dann eine Anschlussleitung 11 der Signalleitung 8 und kann zu einer nicht näher dargestellten Auswerteeinheit führen, beispielsweise drahtlos oder kabelgebunden. Auch kann die Auswerteeinheit unmittelbar an die Rohrschelle 10 integriert werden und dann per Drahtlosübertragung oder NFC Tag ein Signal über den Verschleißzustand ausgeben.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Feststoffförderrohranordnung 1. Hier ist der Steg 6 nicht einstückig und werkstoffeinheitlich mit der Dichtung 7 selbst ausgebildet. Der Steg 6 ist als Abstandsscheibe 12 ausgebildet. In die Abstandsscheibe 12 selbst ist die Signalleitung 8 eingegossen und zumindest radial umlaufend ausgebildet. Damit die Abstandsscheibe 12 korrekt positioniert ist, weist diese einen Hinterschnitt 13 auf, in dem sie radial außenseitig und in Axialrichtung, die auf die Bildebene rechts dargestellte Rohrkomponente 2, 3 zumindest abschnittsweise übergreift. Somit ist die Abstandsscheibe 12 korrekt positioniert, was wiederum dann eine korrekte Positionierung der Signalleitung 8 in Radialrichtung ermöglicht.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante. Hier sind die Enden 9 der Rohrkomponenten 2, 3 jeweils mit einem Flansch 14 ausgebildet. Die Flansche 14 werden von nicht näher dargestellten Schraubbolzen durchgriffen, so dass die Rohrkomponenten 2, 3 in Axialrichtung aufeinander zu bewegt sind. Zwischen den Rohrkomponenten 2, 3 ist eine Dichtungsscheibe in Form einer Dichtung 7 eingegliedert. In der Dichtung 7 selbst wiederum ist die Signalleitung 8 abschnittsweise umlaufend eingegliedert.
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4 zeigt eine Längsschnittansicht. Hierbei ist die radial, zumindest abschnittsweise umlaufende Signalleitung 8 dargestellt. Diese ist eingegossen bezogen auf die Radialrichtung in einer Position in dem Steg 6 der Dichtung 7 bzw. der Abstandsscheibe 12. Gegenüber einer Innenmantelfläche 15 der Rohrkomponente 2, 3 ist die Signalleitung 8, auf die Bildebene bezogen, nach außen versetzt. Somit verschleißt zunächst die Innenmantelfläche 15 der Rohrkomponente 2, 3, so dann ein Teil der Abstandsscheibe 12 bzw. des Steges 6 bis die Signalleitung 8 vom abrasiven Verschleiß erreicht ist. Spätestens dann ist ein kritischer Verschleißzustand erreicht bzw. ein Signal wird ausgegeben.
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5 zeigt eine Längsschnittansicht einer alternativen Ausführungsvariante der Erfindung. Hier sind zwei abschnittweise umlaufende Signalleitungen 8 dargestellt. Die innenliegende Signalleitung 8 ist analog zu 4 angeordnet. Die außenliegende Signalleitung 8 ist in Radialrichtung beabstandet zu der innenliegenden Signalleitung 8 zwischen den Rohrkomponenten 2, 3 eingegliedert. Ist die innenliegende Signalleitung 8 vom abrasiven Verschleiß zerstört, bildet die außenliegende Signalleitung 8 eine weitere Kontrollstufe. Auch die außenliegende Signalleitung 8 gibt bei Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes ein Signal aus. So kann der fortschreitende Verschleiß der Rohrkomponenten 2, 3 genau überwacht werden.
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Bezugszeichen:
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- 1
- Feststoffförderrohranordnung
- 2
- Rohrkomponente
- 3
- Rohrkomponente
- 2.1
- äußere Lage zu 2
- 2.2
- innere Lage zu 2
- 3.1
- äußere Lage zu 3
- 3.2
- innere Lage zu 3
- 4
- Stirnseite zu 2
- 5
- Stirnseite zu 3
- 6
- Steg
- 7
- Dichtung
- 8
- Signalleitung
- 9
- Ende zu 2 bzw. 3
- 10
- Rohrschelle
- 11
- Anschlussleitung zu 8
- 12
- Abstandsscheibe
- 13
- Hinterschnitt
- 14
- Flansch
- 15
- Innenmantelfläche zu 2 bzw. 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19821637 A1 [0004]
- DE 102005051767 A1 [0004]
- DE 102012108617 A1 [0004]
- WO 0070326 A1 [0006]
- AU 2010100667 A1 [0006]
- EP 34421859 B1 [0007]
