DE3904862C2 - Rohrweiche für Zweizylinder-Dickstoffpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrweiche für Zweizylinder- Dickstoffpumpen mit einem vor einer zylinderseitigen, mit Öffnungen versehenen Verschleißplatte verschwenkbaren Schwenkrohr, mit einem auf dem zylinderseitigen Ende des Schwenkrohrs entgegen der Federkraft eines gummielastischen Dichtrings begrenzt axial verschiebbar angeordneten, vor­ zugsweise unter der Einwirkung des in der Rohrweiche herr­ schenden hydrostatischen Innendrucks im Randbereich der Öffnungen gegen die Verschleißplatte anpreßbaren Verschleiß­ ring, der einen auf einer zylindrischen Zentrierfläche der Rohrweiche axial geführten Zentrierring sowie einen radial vom Zentrierring abstehenden, durch einen mittels des Dichtrings überbrückten axialen Zwischen­ raum von einer Stirnschulter der Rohrweiche getrennten und mit seiner zylinderseitigen Stirnfläche gegen die Ver­ schleißplatte anliegenden Stützring aufweist.

Rohrweichen dieser Art, die einen selbsttätig hydrostatisch nachstellenden, als Automatikring bezeichneten Verschleiß­ ring tragen, sind bekannt (DE 26 14 895 C3 und DE 31 03 321 C2). Bei den bekannten Rohrweichen werden die aus einem ein­ stückigen Metallring bestehenden Verschleißringe an einer außenliegenden oder innenliegenden Zentrierfläche des vor­ deren Endes des Schwenkrohrs zentriert und axial geführt. Zur Aufnahme des gummielastischen Dichtrings sind im Ver­ schleißring und/oder im Schwenkrohr Ringeindrehungen vorge­ sehen. Mit dem Verschleißring wird unter der Einwirkung des an der Rohrweiche herrschenden hydrostatischen Innendruckes sowohl eine dichtende als auch eine verschleißausgleichende Wirkung erzielt. Weiter ist es bei Rohrweichen dieser Art bekannt (DE 28 29 131 A1 und DE 28 51 354 A1), den Verschleiß­ ring nach dem Durchschalten des Schwenkrohrs und Erreichen der Endstellung mit zusätzlichen mechanischen oder hydrau­ lischen Mitteln gegen die Verschleißplatte zu drücken. Bei den bekannten Verschleißringen dieser Art besteht die Ge­ fahr, daß bei geringfügig einseitigem Verschleiß ein zu­ nächst enger Spalt entsteht, durch den feinkörniges abrasi­ ves Gut unter hohem Druck und mit hoher Geschwindigkeit hindurchdringen und zu einem dann rasch fortschreitenden Strahlverschleiß und damit zu einer schnellen Zerstörung des Verschleißrings und der Verschleißplatte führen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Fördergut unter hohen Drücken von 100 bar und mehr gefördert werden muß. Durch diesen Nachteil wird der Einsatz von Rohrweichenpumpen stark eingeschränkt. Insbesondere ist es daher nur bedingt mög­ lich, steifplastische feinkörnige Materialien, wie z. B. feine mineralische Pasten, wie sie im Erzbergbau und in der Mineralölindustrie vorkommen, mit den Rohrweichenpumpen zu fördern. Auch wenn das Fördergut in der Zusammensetzung häufig und stark zwischen Grob- und Feinkorn wechselt, wie dies z. B. bei der Flußentschlammung und Abraumförderung im Berg- und Tunnelbau der Fall ist, kommt es beim Einsatz von Rohrweichenpumpen aus diesem Grund immer wieder zu unerwün­ schten Verschleißproblemen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohr­ weiche der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbes­ sern, daß mit ihr auch bei der Hochdruckförderung von sehr feinkörnigem, abrasivem Material bei guter Dichtwirkung eine hohe Lebensdauer erzielt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebene Merkmalskombi­ nation vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß der zwischen den aus hartem abriebfestem Stahl bestehenden Stütz- und Zentrierringen des Verschleißrings eingefügte elastische Dichtring durch die Wirkung des Förderguts gegen die Dichtfläche der Verschleißplatte hydrostatisch und mechanisch angepreßt wird. Die sich durch mechanischen Verschleiß bildenden engen Spalte zwischen den metallischen Teilen des Verschleißrings und der Verschleißplatte werden durch das gummielastische Material des Dichtrings ver­ schlossen. Dies erfolgt nicht nur durch die lose Anlage des elastischen Materials infolge der druckdichten Verbindung zwischen Zentrierring und Stützring, sondern zusätzlich dadurch, daß das Dichtringmaterial unter der Einwirkung des Förderdrucks elastisch verformt und dadurch in stärkerem Maße als die beiden metallischen Ringe gegen die Verschleiß­ platte gepreßt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützring konzentrisch innerhalb des Zentrierrings angeord­ net, während der gummielastische Dichtring mit dem Zentrier­ ring und/oder dem Stützring formschlüssig verbunden, vorzug­ sweise verzahnt und zweckmäßig auf diese aufvulkanisiert ist. Aus Festigkeits- und Verschleißgründen kann es zweck­ mäßig sein, in den Dichtring mindestens eine bis zum zylin­ derseitigen Ende weisende ringförmige, vorzugsweise metalli­ sche Bewehrungseinlage einzubetten, beispielsweise einzuvul­ kanisieren.

Um bei einem Schwenkrohr, das an seinem förderrohrseitigen Ende in einem das Schwenkrohr umgebenden Drucklager drehbar gelagert ist, die automatische Anpressung des Verschleiß­ rings gegen die Verschleißplatte zu verbessern, ist es zweckmäßig, wenn der Außendurchmesser des Dichtrings kleiner als der Durchmesser des Drucklagers ist. Weiter sollte aus dem gleichen Grund der zylinderseitige Außendurchmesser des Dichtrings kleiner als der Durchmesser der Zentrierfläche gewählt werden. Zu diesem Zweck weist der Zentrierring an seinem über die Zentrierfläche des Schwenkrohrs axial über­ stehenden, mit dem Dichtring verbundenen zylinderseitigen Teil mindestens eine zum inneren Stützring weisende Ring­ schulter auf. Der auf den Stützring und den Zentrierring aufvulkanisierte Dichtring weist zweckmäßig an seiner Innen- und/oder Außenfläche mindestens eine zur Zylinderseite weisende, sich an einer entsprechenden Gegenfläche des Stützrings und/oder des Zentrierrings axial abstützende Ringschulter auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeich­ nung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rohrweiche am Beispiel eines hydrostatisch durch Innendruck axial ver­ schiebbaren S-Rohres;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerter Darstel­ lung mit zwei verschiedenen, gegeneinander aus­ tauschbaren Verschleißringen;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem gegenüber Fig. 2 abge­ wandelten Verschleißring.

Die in der Zeichnung ausschnittsweise dargestellte Zweizy­ linder-Dickstoffpumpe ist an den Mündungen der nichtdarge­ stellten Förderzylinder auf der Seite der Rückwand 10 eines Materialaufgabebehälters 9 durch eine mit zwei Öffnungen 18 für den Materialdurchtritt versehene brillenförmige Verschleißplatte 8 abgedeckt. Auf der Innenseite des Mate­ rialaufgabebehälters 9 ist das Schwenkrohr 1 einer Rohrwei­ che mit ihrer einen Verschleißring 22 tragenden Stirnseite vor der Verschleißplatte 8 mittels einer Schwenkwelle 5 um eine horizontale Achse so hin- und herverschwenkbar angeord­ net, daß seine zylinderseitige Öffnung abwechselnd vor die eine oder andere Öffnung 18 der Verschleißplatte 8 gelangt und die andere Öffnung 18 zum Inneren des Materialaufgabebe­ hälters 9 freigibt. Für den druckdichten Anschluß des Schwenkrohrs 1 an der Verschleißplatte 8 ist auf der zylin­ drischen Zentrierfläche 15 des Schwenkrohrs 1 ein Ver­ schleißring 22, 22′ mit seinem axial überstehenden Zentrier­ ring 2, 2′ axial verschiebbar gelagert. An seinem der Ver­ schleißplatte 8 gegenüberliegenden Ende ist das Schwenkrohr 1 in einem über eine Druckrohrdichtung 13 durch die betref­ fende Wand des Materialaufgabebehälters 9 hindurchgeführten Druckrohrlager 12 gelagert und mündet dort in ein Förderrohr 14. Die Betätigung des Schwenkrohrs erfolgt über einen mit hydraulischen Mitteln 7 betätigbaren Schalthebel 6, der die in dem Wellenlager 11 in der Behälterrückwand 10 gelagerte Schwenkwelle 5 antreibt.

Der in Fig. 1, 2 unten und 3 dargestellte Verschleißring 22 besteht im wesentlichen aus dem äußeren Zentrierring 2, einem zu diesem konzentrisch angeordneten inneren Stützring 4 und einem den Zentrierring 2 und den Stützring 4 miteinan­ der verbindenden, auf diese aufvulkanisierten gummielasti­ schen Dichtring 3. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungs­ beispiel sind in das gummielastische Material 28 des Dicht­ rings 3 zwei zusätzliche Stahlringe 27 als Bewehrung einvul­ kanisiert, die bis zum zylinderseitigen Ende des Dichtrings heranreichen. Zwischen dem Stützring 4 und der Stirnfläche des Schwenkrohrs 1 verbleibt ein Spalt 20, der vom Rohrinne­ ren her mit dem unter Druck stehenden Fördergut beaufschlag­ bar ist. Auf der Außenseite verbleibt ein weiterer Spalt 19 zwischen dem Zentrierring 2 und einem über die Außenfläche des Schwenkrohrs 1 überstehenden Anschlagbund 30, der den Verschiebeweg des Verschleißrings 22 auf dem Schwenkrohr 1 beim Anpreßvorgang begrenzt.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, wirkt der Förderinnendruck im Bereich der abgangsseitigen Stirnfläche des Schwenkrohrs 1 auf den Durchmesser 16 der druckseitigen Lagerung 12. Dieser Durchmesser 16 ist geringfügig größer als der Wirkdurchmes­ ser 17, mit welchem der Dichtring 3 gegen die Verschleiß­ platte 8 anliegt. Demzufolge wird unter Druck das gesamte Schwenkrohr 1 im Drucklager 13 und im Wellenlager 11 axial in Richtung Förderzylinder verschoben. Bei zunehmendem Innendruck wird der Axialspalt 19 zwischen dem Zentrierring 2 und dem Anschlagbund 30 des Schwenkrohrs 1 verkleinert. Dadurch wird der elastische Dichtring 3, obwohl er mit dem Zentrierring 2 fest verbunden ist, zusammengedrückt und zusätzlich ringförmig auf die Verschleißplatte 8 gepreßt. Diese Anpreßwirkung kann durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Antriebsmittel 6, 7 noch verstärkt werden. Grundsätzlich ist es wahlweise auch möglich, zusätzliche mechanische oder hydraulische Mittel vorzusehen, welche das Schwenkrohr 1 in der jeweiligen Endlage definiert axial anpressen, jedoch beim Durchschalten axial loslassen.

Bei dem in Fig. 2 unten gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Zentrierring 2 auf der Innenseite eine Stufe 30 auf, so daß der Wirkdurchmesser 17 für die elastische Dichtwirkung gegenüber der Verschleißplatte 8 kleiner ist als der Zen­ trierdurchmesser 15 auf dem Schwenkrohr 1. Das Schwenkrohr 1 ist hier zweckmäßig durch einen nicht gezeigten Axialan­ schlag der Schwenkwelle 5 gegenüber der Trichterrückwand 10 bzw. dem Wellenlager 11 einstellbar fixiert. Diese Einstel­ lung wird vorteilhafterweise so ausgeführt, daß der Spalt 19 einige Millimeter offen bleibt, jedoch die Stirnfläche des Schwenkrohrs 1 schon mehr oder weniger stark axial auf den elastischen Dichtring drückt. Auf diese Weise wird der Verschleißring 22 insgesamt mit einstellbarer Kraft ela­ stisch gegen die Verschleißplatte 8 gedrückt. Bei zunehmen­ dem Verschleiß kann das Schwenkrohr 1 beispielsweise durch Anspannen einer nicht dargestellten Ringmutter zwischen Schwenkwelle 5 und dem Wellenlager 11 axial nachgestellt werden. Auf diese Weise kann durch Verringerung oder Aufhe­ bung des Axialspalts 19 eine starke mechanische Druckwirkung gegen die Verschleißplatte 8 erzielt werden.

Sobald bei einem Förderhub nun der Innendruck dazukommt, wirkt dieser über den Ringspalt 20 auf die dort befindliche Innenfläche des elastischen Dichtrings 3. Durch die hier­ durch bedingte elastische Verformung des Dichtrings 3 ergibt sich eine zusätzliche Dichtwirkung gegenüber der Verschleiß­ platte 8, wodurch kleine Spalte, die sich durch den Ver­ schleiß in den Ringen 2 und 4 ergeben können, geschlossen werden.

Der Zentrierring 2 und der Stützring 4 bestehen vorwiegend aus sehr hartem verschleißfestem Material, beispielsweise aus zweilagigem oder stirnseitig auftragsgeschweißtem Stahl, das jedoch nicht zu spröde und schlagempfindlich sein darf.

Der Verschleißring 22 kann aufgrund der beschriebenen Gestal­ tung des zylinderseitigen Endes des Schwenkrohrs 1 gegen einen Vollstahl-Verschleißring 22′ mit eingelegtem Dichtring 23 ersetzt werden. Auf diese Weise läßt sich die Dickstoff­ pumpe mit wenigen Handgriffen umbauen, wenn es darum geht, statt vorwiegend sehr feinem abrasivem Gut danach grobes Dickstoffmaterial zu fördern, das durch mehr oder weniger grobes Korn bei höherem Druck eine Art Materialdichtung bildet (Fig. 2 oben). Auch hier bleibt die oben beschriebene hydrostatische Wirkung erhalten, indem durch den Innendruck des Schwenkrohrs 1 der Verschleißring 22′ hydrostatisch gegen die Verschleißplatte 8 axial angepreßt wird, weil der Wirkdurchmesser 17′ kleiner als der Zentrierdurchmesser 15 ist.

Claims (12)

1. Rohrweiche für Zweizylinder-Dickstoffpumpen mit einem vor einer zylinderseitigen, mit Öffnungen (18) versehe­ nen Verschleißplatte (8) verschwenkbaren Schwenkrohr (1), mit einem auf dem zylinderseitigen Ende des Schwenkrohrs entgegen der Federkraft eines gummiela­ stischen Dichtrings (3) begrenzt axial verschiebbar angeordneten, vorzugsweise unter der Einwirkung des im Schwenkrohr (1) herrschenden hydrostatischen Innen­ drucks im Randbereich der Öffnungen (18) gegen die Verschleißplatte (8) anpreßbaren Verschleißring (22), der einen auf einer zylindrischen Zentrierfläche (15) des Schwenkrohrs (1) axial geführten Zentrierring (2) sowie einen radial vom Zentrierring abstehenden, durch einen mittels des Dichtrings (3) überbrückten axialen Zwischenraum (20) von einer Stirn­ schulter des Schwenkrohrs (1) getrennten und mit seiner zylinderseitigen Stirnfläche gegen die Verschleißplatte (8) anliegenden Stützring (4) aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zentrierring (2) und der Stütz­ ring (4) als durch einen radialen Zwischenraum vonein­ ander getrennte, durch den gummielastischen Dichtring (3) sandwichartig miteinander verbundene Teile ausge­ bildet sind, und daß der durch den radialen Zwischen­ raum in axialer Richtung vollständig hindurchgreifende Dichtring (3) mit seiner Stirnfläche gegen die Ver­ schleißplatte (8) anpreßbar ist.

2. Rohrweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (2) mit seiner zylinderseitigen Stirnfläche gegen die Verschleißplatte (8) anliegt.

3. Rohrweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stützring (4) konzentrisch innerhalb des Zentrierrings (2) angeordnet ist.

4. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (2) an seinem über die Zentrierfläche (15) des Schwenkrohrs (1) axial überstehenden, mit dem Dichtring (3) verbundenen Teil mindestens eine zum Stützring (4) weisende Ringschulter (31) aufweist.

5. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (3) an seiner Innen- und/oder Außenfläche mindestens eine zur Zylinderseite weisende, sich an einer entsprechenden Gegenfläche des Stützrings (4) und/oder des Zentrierrings (2) axial abstützende Ringschulter aufweist.

6. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (3) im Verbindungs­ bereich mit dem Zentrierring (2) und/oder dem Stützring (4) formschlüssig verbunden, vorzugsweise verzahnt ist.

7. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (3) auf den Zentrier­ ring (2) und/oder den Stützring (4) aufvulkanisiert ist.

8. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gummielastischen Material des Dichtrings (3) mindestens eine bis zum zylinder­ seitigen Ende reichende ringförmige, vorzugsweise metallische Bewehrungseinlage eingebettet, vorzugsweise einvulkanisiert ist.

9. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (3) durch die Einwir­ kung des im Schwenkrohr (1) herrschenden Innendrucks über den axialen Zwischenraum (20) erzeugte elastische Verformung gegen die Verschleißplatte (8) anpreßbar ist.

10. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Schwenkrohr an seinem förderrohrseitigen Ende in einen das Schwenkrohr (1) umgebenden Drucklager (13) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außendurchmesser (17) des Dichtrings (3) kleiner als der Wirkdurchmesser (16) des Druckla­ gers (13) ist.

11. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderseitige Außendurchmes­ ser (17) des Dichtrings (3) kleiner als der Durchmesser der Zentrierfläche (15) ist.

12. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (4) und/oder der Zentrierring (2) aus vorzugsweise zweilagigem oder stirnseitig auftragsgeschweißtem Stahl bestehen.