DE3033266C2 - Pumpe für Zwei-Komponenten-Kunstharz - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Pumpe für Zwei-Komponenten-Kunstharz, insbesondere Polyurethan-Harz in einer Verpreßeinrichtung des Untertagebergbaus gemäß de.) Oberbegriff des Anspruchs I.

Sowohl aus der US-PS 40 47 854 als auch der DE-OS 43 452 sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Kolbenzylinder angeordnet sind, deren Kolbenstangen starr untereinander durch einen Querbügel gekoppelt sind, der translatorisch hin- und herbewegbar angetrieben ist. Bei diesem Querbügel handelt es sich um eine Kolbenplatte, die verschieblich in einem mit Druckmittel beaufschlagten Zylinder geführt ist Wie sich speziell aus der US-PS 40 47 854 ergibt, besitzt die bekannte Vorrichtung an jedem Zylinder eine Ansaugöffnung und eine Ausstoßöffnung, wobei die Ansaugöffnung im Zylindermantel und die Ausstoßöffnung in der Stirnwand des Zylinders angeordnet sowie letztere zusätzlich mit einem Rückschlagventil versehen ist Beim Rückhub des Kolbens wird über die Ansaugöffnung das zu verpressende Material in einen Zylinderraum angesaugt welches dann beim Förderhub des Kolbens mittels der Kolbenplatte durch die Auslaßöffnung ausgestoßen wird. Die Kolbenplatte überfährt zu Beginn des Förderhubes die Ansaugöffnung, die erst dann gegenüber dem mit Harz gefüllten Zylinderraum abgesperrt wird, wenn die Kolbenplatte auf die Schräge des im Zylinder eingesetzten Rohres auffährt Durch das Auffahren auf die Schräge gelangt die mit Öffnungen versehene Kolbenplatte in Anlage an einen Stützring, so daß erst ab dieser Position ein Rückfluß des vor der Kolbenplatte befindlichen Harzes nach hinten und in die Ansaugöffnung verhindert ist Eine solche Vorrichtung eignet sich nicht zur Anwendung auf eine unter Tage eingesetzte Verpreßeinrichtung zum Einbringen von Zwei-Komponenten-Harz in loses Gestein und lose Kohle. Der Grund besteht darin, daß bei diesem Einsatz es zwingend sichergestellt sein muß, daß die beiden Komponenten sich nicht bereits innerhalb der Pumpe vereinigen können, was zu einem Ausschäumen des Harzes bereits innerhalb der Pumpe oder den der Verpreßdüse vorgeschalteten Baueinheiten führen würde, was bei der bekannten Vorrichtung nicht sicher auszuschließen ist, weil während des Förderhubs des Kolbens Material aus dem Zylinderraum in die Ansaugöffnung entweichen kann. Dies kann insbesondere bei Viskcfiiätsunterschicden der beiden Komponenten und durch bei Betriebsstörungen auftretende Druckunterschiede erfolgen. Wenn es aber zu dem vorbeschriebenen Ausschäumen der beiden Komponenten innerhalb der Pumpe kommt, so müßte vor dem weiteren Verpressen zuerst die Pumpe gesäubert werden, was innerhalb der normalen Aushärtzeit unter Tage nicht durchgeführt werden kann. Die Folge ist, daß während der Wartungsarbeit zwecks Säuberung der Pumpe die bereits eingebrachte Verpreßschicht aushärtet, so daß ein nachfolgendes Verpressen zu einer Verringerung der Flüssigkeitseigenschaften der verpreßten Schicht führen würde.

Ausgehend vom oben angeführten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe der eingangs beschriebenen Art für das im Untertagebetrieb erfolgende Verpressen von Zwei-Komponenten-Kunstharz in loses Gestein und lose Kohle anzupassen, insbesondere durch einfache bauliche Maßnahmen ein selbsttätiges Öffnen und Schlie3en der Ansaugöffnungen in Abhängigkeit vom Betrieb der Arbeitskolben zu gewährleisten.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Dichtring innerhalb des Zylinders zwischen Kolben und Auslaßöffnung vorgesehen, der durch ein mit Schiebesitz auf dem Kolben angeordnetes Rohr in Mitnahmeverbindung mit dem Kolben steht. Dadurch wird mit Beginn des Förderhubs, also mit dem Vorrücken des Kolbens der Dicht-

ring vor die Auslaßöffnung geschoben, wobei er in dieser Stellung zum einen den mit Harz gefüllten Zylinderraum mit der Auslaßöffnung verbindet und zum anderen mit seiner Ringfläche die Ansaugöffnung infolge Überdeckung absperrt Damit ist gewährleistet, daß die in den Zylinderraum zugemessene Harzmenge ohne Gefahr eines Entweichens über die Ansaugöffnung aus der Auslaßöffn'iag ausgebracht werden kann. Ein Ausschäumen des Harzes innerhalb der Pumpe ist damit wirkungsvoll verhindert. Mit dem rückfahrenden Kolben bewegt sich der Dichtring nach hinten. Da die Kupplung mit Kolben über einen Schiebesitz des Druckrohres auf den Kolben erfolgt, kann durch einen geeigneten Anschlauch o. dgl. die Abhebebewegung des Dichtringes über der Auslaßöffcung entsprechend beschränkt werden, so daß der Dichtring nicht den gesamten Kolbenhub mitlaufen muß. Dies ist wichtig, weil damit bereits mit Beginn des Förderhubs ein Aufsetzen des Dichtringes auf die Auslaßöffnung und ein gleichzeitiges Versperren der Ansaugcffnung gewährleistet wird. Vorteühafterweise erfolgen diese Funk'.onen des Dichtringes selbsttätig in Abhängigkeit des normalen Arbeitsbetriebes der Pumpe. Gesonderte Steuerungsvorkehrungen sind somit bei diesem Aufbau nicht zu treffen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Dadurch, daß der Dichtring lediglich frei auf dem Druckrohr angeordnet ist, ist ein begrenzter Bewegungsspielraum gegeben, so daß sich der Dichtring selbst zentrieren kann. Hierdurch ist eine wirkungsvolle Abdichtung des Dichtringes während des Förderhubs auch im Falle von Toleranzabweichungen oder Verschleißerscheinungen am Ventilsitz bzw. der Ausstoßöffnung gewährleistet Besonders vorteilhaft ist es, daß die Stirnfläche des Dichtringes, die an der Ausstoßöffnung bzw. dem Ventilsitz des Rückschlagventils anliegt, querschnittsmäßig kleiner als die Dichtfläche am Arbeitskolben ijt, so daß infolge der hieraus resultierenden Anpreßkräfte auf den Dichtring dieser fest am Ventilsitz bzw. der Ausstoßöffnung anliegt. Die verkleinerte Stirnfläche wird in baulich einfacher Weise duch einen sich konisch verjüngenden Außenabschnitt des Dichtringes verwirklicht, wobei durch diese Ausbildung auch der Ansaugvorgang und zwar das Abheben des Dichtringes vom Ventilsitz während des Beginns des Ansaugvorganges erleichtert wird.

Insgesamt erlaubt die erfindunsgemäße Ausbildung die Wartung der Verpre£.vorrichtung auch unter Tage, wobei sogar im Falle von Verstopfungen u. dgl. innerhalb der Fjmpe diese innerhalb der Aushärtzeit des Harzes gesäubert werden kann. Dies hat zur Folge, daß die vorherige Verpreßschicht noch nicht vollständig ausgehärtet ist und damit durch den erneuten Verpreßvorgang gleiche Festigkeitseigenschaften innerhalb der Schicht erzielbar sind, als wenn die Verpressung ohne Unterbrechung stattgefunden hätte.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand derZeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße VerprcBeinrichtung,

I·' i g. 2 eine Schniiiansicht der in F i g. 1 dargestellten Vcrprcßcinrichtung sowie

F i g. 3 eine Stirncpsicht.

Die aus der Figurendarstellung ersichtliche Verpreßeinrichtung untergliedeif sich im wesentlichen in den Antrieb 1, die Verbindungseinrichtung 2 und die Arbeitseinheit 3. Als Stützelemente weist die Verpreßeinrichtung zwei insbesondere aus F i g. 3 deutlich ersichtliche Ringrahmen 4 auf, welche in zweckmäßiger Weise aus einem Rohr mit ringförmigem Querschnitt gebogen sind. Sowohl dem Antrieb 1 wie auch der Arbeitseinheit 3 sind je ein Rohrrahmen 4 zugeordnet, wobei beide Rohrrahmen 4 durch mehrere Zugstangen 5 miteinander verbunden sind. Zweckmäßigerweise sind zwei Zugstangen vorgesehen, die mit den beiden Rohrrahmen 4 verschraubt sind.

ίο Der Antrieb 1 besteht im wesentlichen aus einer beidseitig beaufschlagbaren hydraulischen Kolben/Zylindereinheit 6 mit Anschlüssen 7 und 8 für die Hydraulikflüssigkeit und eine im Zylinder der Einheit 6 geführten Kolbenplatte 9. Zweckmäßigerweise ist dabei die KoI-benplatte 9 an zwei Führungsbolzen 10 angeordnet, die in der Stirnwand der Kolben/Zylindereinheit 6 verschiebbar geführt sind.

Die eigentliche Arbeitseinheit 3 besteht aus im wesentlichen zwei miteinander paralk'rm Arbeitskolben 11, die in zugeordneten Zylindern Ii verschiebbar sind. Da die beiden Kolbenaufbauten der Arbeitseinheit 3 identisch ausgebildet sind, wird der Einfachheit halber nur eine der Kolbenaufbauten beschrieben. Der Zylinder 12 weist in der Nähe der Befestigung am Rohrrahmen 4 eine öffnung 13 auf, welche zum Ansaugen des zu fördernden Materials dient An diese öffnung ist ein Schlauch anschließbar, welcher jedoch zeichnerisch nicht näher dargestellt ist Zweckmäßigerweise ist die Ansaugöffnung 13 unmittelbar angrenzend an die Stirnwand des Zylinders 12 angeordnet, welche mit einer Ausstoßöffnung versehen ist Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausstoßöffnung durch ein Rückschlagventil 14 gebildet, dessen Ventilsitz 15 in der Stirnwand angeordnet ist. Am anderen Ende des Zylinders 12 ist eine Führungsbuchse 16 befestigt, in welcher der Arbeitskolben 11 geführt ist In der Führungsbuchse 16 sind geeignete Dichtelemente angeordnet, um ein Eindringen von Schmutz in den Arbeitsraum bzw. eine Leckage zu verhindern.

A jf dem Arbeitskolben 11 ist ein Druckrohr 17 fliegend gelagert, d. h. das Druckrohr !7 ist relativ gegenüber dem Arbeitskolben 11 gegen die anstehenden Reibkräfte verschiebbar, so daß es mit dem Hub des Arbeitskolbens 11 mitgenommen, jedocn beim Auflauf auf einen Anschlag abgestoppt wird, so daß das Druckrohr dann den weiteren Arbeitshub des Kolbens 11 nicht mehr mitfährt Am vorderen Ende, d. h. an dem von der Führungsbuchse 16 abgewendeten Ende des Druckrohres 17, ist ein Dichtring 18 angeordnet. Dieser Dichring 18 ist so ."■ !»gebildet, daß er in der Förderstellung der Arbeitseinheit 3 den Arbeitsraum 19 über die Ringbohrung 20 mit der durch den Ventilsitz 15 gebildeten Ausstoßöffnung verbindet Gleichzeitig sperrt der Dichtring 18 in de Förderstellung die Anj-augöffnung 13 gegenüber dem Arbeitsraum 19 ab, so dali während des Förderhubs kein Ansaughub stattfindet. Dabei wird die Ansaugöffnung 13 durch die Ringfläche 21 der Ringdichtung 18 gesper. t.

Bei dem in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Ringdichtung 18 aus einem nach hinten vorspringenden Abschnitt 22. mit dem der Dichtring 18 frei in das Druckrohr 17 eingesteckt ist. In dieser Stellung liegt der Dichtring 18 mit einem Flansch 23 an der Stirnseite des Druckrohres 17 an. Dadurch,

t.5 daß der Dichtring 18 frei auf dem Druckrohr aufsitzt, ist eine gewisse Selbstzentrierung des Dichtringes gegeben, so daß dieser auch bei fertigungstechnisch nie vollständig vermeidbaren Toleranzabweichungen in der

Förderstellung dichtend am Ventilsitz 15 anliegt. Zugleich weist der Dichtring 18 einen vorstehenden Abschnitt 24 mit sich konisch verjüngender Außenfläche auf. Hierdurch erhält der Dichtring 18 eine vordere Stirnseite mit einer relativ kleinen Ringfläche. Diese Ausgestaltung des Dichtringes 18 ist insofern zweckmäßig, da infolge der kleinen Dichtfläche an der vorderen Stirnseite des Dichtringes 18 im Verhältnis zur größeren Dichtfläche 25 am Arbeitskolben U eine sehr gute Anlage am Ventilsitz 15 und damit eine zuverlässige Abdichtung erzielt ist. Es ist weiter vorteilhaft, daß diese zweckmäßige Maßnahme mit der frei aufsitzenden und damit selbstzentrierenden Anordnung des Dichtringes 18 auf dem Druckrohr 17 kombiniert ist.

Als Anschlag 26 dient eine Fläche der Führungsbuchse 16. Durch diesen Anschlag 26 wird die Rücklaufbewegung des Druckrohres 17 begrenzt, welches aufgrund der fliegenden lagerung auf dem Arbeitskolben 11 infolge der Haft- und Reibungskräfte zwischen dem Arbeitskolben 11 und dem Druckrohr 17 mit dem Rückhub des Arbeitskolbens 11 mitgenommen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rücklauf des Druckrohres 17 etwa auf die Hälfte des Durchmessers der Ansaugöffnung 13 begrenzt. Zweckmäßigerweise ist der Rücklauf jedoch einstellbar, wobei hierzu die Führungsbuchse 16 mit dem Zylinder 12 verschraubt ist. Diese Weiterbildung ist allerdings zeichnerisch nicht festgehalten.

Jeder Arbeitskolben 11 ist mit der Kolbenplatte 9 des Antriebes 1 verbunden, so daß beide Arbeitskolben 11 über die Kolbenplatte 9 starr miteinander gekoppelt sind und die gleiche durch den Antrieb 1 aufgeprägte translatorische Arbeitsbewegung ausführen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Arbeitskolben 11 und der Kolbenplatte 9 je eine Kolbenstange 27 zwischengeschaltet, wobei die Verbindung zwischen dem Arbeitskolben 11 und der Kolbenstange 27 als Steckverbindung 28 ausgebildet ist. Dies erleichtert wesentlich die Wartungsarbeiten, weil hierdurch ohne weiteres der Kolben aus der Verpreßeinrichtung entfernt und diese gesäubert werden kann. Dies ist insbesondere dann wesentlich, wenn es einmal zu einem Ausschäumen infolge Rückstaues o. dgl. innerhalb der Verpreßeinrichtung kommen sollte. Die aus F i g. 2 ersichtliche Steckverbindung 28 besteht aus einer mit der Kolbenstange 27 verschraubten Mutter 29, in deren Innenbohrung ein am Arbeitskolben 11 vorstehender Zapfen 30 aufgenommen ist, der gegenüber einer aufgesetzten Muffenhülse 31 mittels eines Ringes 32 gesichert ist.

Der Zylinder 12, der zweckmäßigerweise aus einem Rohr und einem daran angeordneten, insbesondere angeschweißten Rohrstutzen mit den öffnungen für den Ansaug- und Ausstoßvorgang ausgebildet ist, ist an seinem gegenüberliegenden Ende am Rohrrahmen 4 über ein Querteil 33 befestigt, in welchem beide Zylinder aufgenommen sind. Dieses Querteil 33 ist insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich. Das Querteil 33 ist an den Zugstangen 5 des Rohrrahmens 4 aufgehängt Mit dem Querteil 33 ist eine Buchse 34 verschraubt, in die ein Rohranschluß 35 eingeschraubt ist Diese Verschraubungen können zu Wartungsarbeiten ebenfalls gelöst werden, so daß hierüber ein schneller Zugang zum Ventilsitz 15 gegeben ist. Gleichzeitig läßt sich hierüber der Zylinder 12 gegenüber dem Arbeitskolben 11 sehr schnell lösen, so daß dieser vom Arbeitskolben 11 abgezogen bzw. dieser aus dem Zylinder 12 gezogen werden kann.

Die Kolbenstangen 27 und damit die Arbeitskolben 11 sind mit den FUhrungsbolzen 10 für die Kolbenplatte 9 in einer Achse ausgerichtet, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Hierdurch wird eine sehr genaue Krafteinleitung in die Arbeitskolben 11 erreicht. Durch die starre Kupplung der beiden Arbeitskolben 11 über die gemeinsame Kolbenplatte wird eine sehr starre Kupplung der Arbeitsbewegungen beider Arbeitskolben 11 bewerkstelligt so daß beide Arbeitskolben U die gleichen Hubbewegungen ausführen. Hierdurch wird eine Vergleichmäßigung der Fördermenge beider Komponenten erzielt, die zudem viskositätsunabhängig ist. D. h., daß mit der erfindungsgemäßen Verpreßeinrichtung stets das Verhältnis 1 :1 zwischen den beiden Komponenten des Verpreß-Harzes gewährleistet ist. Somit ist eine Förderung einer der Komponenten in den anderen Kolbcnaufbau wirkungsvoll ausgeschlossen. Durch den zweckmäßigerweise selbst zentrierenden Dichtring sind aufwendige Ventilklappen vermieden, so daß ein einfacher Aufbau erzielt ist, der zudem sehr platzsparend ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Pumpe für Zweikomponenten-Kunstharz, insbesondere Polyurethan-Harz in einer Verpreßeinrichtung des Untertagebergbaues, welche beide Harzkomponenten getrennt mit zwei Kolbenzylindern ansaugt und fördert, deren Kolbenstangen einen translatorisch hin- und hergehenden Querbügel koppelt, wobei das Harz beim Kolbenhub durch eine im Zylindermantel ausgebildete öffnung in einen Zylinderraum gesaugt und eine in der Zylinderstirnwand vorgesehene, der Ansaugöffnung benachbarte, sowie mit einem Rückschlagventil abgesicherte Auslaßöffnung gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kolbenzylindern (12) zwischen dem Ende des Kolbens und der Auslaßöffnung ein Dichtring (18) am freien Ende eines auf dem Kolben (11) verschieblichen Druckrohres (17) angeordnet ist wobei der über das Druckrohr (17) vom Kolben (11) mitgenommene Dichtring (18) beim Fördern den mit dem Harz gefüllten Zylinderraum (19) mit der Auslaßöffnung (13) verbindet und dabei mit seiner Ringfläche (21) die Ansaugöffnpng (13) sperrt, während beim Saughub des Kolbens der vom Kolben über das Druckrohr (17) mitgenommene Dichtring (18) die Ansaugöffnung (13) freigibt und das Rückschlagventil (14) schließen läßt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (18) auf dem Druckrohr (17) frei aufgesteckt ist

3. Pumpe nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (18) einen nach hinten vorstehenden Einsteckabschnitt (22) für das Druckrohr (17) mit einem daran anschließenden Flansch (23) zur Anlage an das Druckrohr aufweist.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dichtfläche dienende Stirnfläche des Dichtringes (18) einen geringeren Querschnitt als die Dichtfläche des Arbeitskolbens (11) aufweist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (18) einen sich zur Ringbohrung (20) konisch verjüngenden vorderen Außenabschnitt (24) aufweist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (12) ein den Rücklauf des Druckrohres (17) gegenüber dem Arbeitshub des Arbeitskolbens (11) begrenzender Anschlag (26) vorgesehen ist.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (26) durch eine Führungsbuchse (16) des Zylinders (12) für den Arbeitskolben (11) gebildet ist

8. Pumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf des Druckrohres (17) im wesentlichen auf den Halbmesser der Ansaugöffnung (13) begrenzt ist.