DE102018132476A1

DE102018132476A1 - Absperrschieber

Info

Publication number: DE102018132476A1
Application number: DE102018132476.6A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Krehl
Original assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Current assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2020126788A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber (1) zur wahlweisen Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung (2) in einer Dickstoffpumpe (3), mit einem flachen, zur Freigabe und Absperrung der Durchlassöffnung (2) zwischen einer Freigabestellung und einer Absperrstellung beweglichen Schieberelement (3), dessen Schieberinnenfläche (5) bei Absperrung der Durchlassöffnung (2) mit unter Druck stehendem Dickstoff beaufschlagt ist, wobei das Schieberelement (3) einen Grundkörper (6) und einen relativ zum Grundkörper (6) beweglichen Schneidring (7) aufweist, wobei ein hydraulisches Umlenksystem (8) in der Absperrstellung den auf die Schieberinnenfläche (5) einwirkenden Druck in eine Kraft umsetzt, die den Schneidring (7) gegen einen Öffnungsrand (9) der Durchlassöffnung (2) presst, wobei das Umlenksystem (8) eine flexible Membran (13) umfasst, die an der Schieberinnenfläche (5) eine mit dem Druck des Dickstoffs beaufschlagbare Wirkfläche (14) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber zur wahlweisen Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung in einer Dickstoffpumpe, mit einem flachen, zur Freigabe und Absperrung der Durchlassöffnung zwischen einer Freigabestellung und einer Absperrstellung beweglichen Schieberelement, dessen Schieberinnenfläche bei Absperrung der Durchlassöffnung mit unter Druck stehendem Dickstoff beaufschlagt ist, wobei das Schieberelement einen Grundkörper und einen relativ zum Grundkörper beweglichen Schneidring aufweist, wobei ein hydraulisches Umlenksystem in der Absperrstellung den auf die Schieberinnenfläche einwirkenden Druck in eine Kraft umsetzt, die den Schneidring gegen einen Öffnungsrand der Durchlassöffnung presst.
Ein solcher Absperrschieber wird in der DE 10 2009 005 318 B3 beschrieben. Der hier offenbarte Absperrschieber schlägt ein Umlenksystem vor, das einen Kolben umfasst, der eine der Schieberinnenfläche zugewandte, erste Kolbenwirkfläche und eine der Schieberinnenfläche abgewandte, zweite Kolbenwirkfläche aufweist. Mittels Beaufschlagung der ersten Kolbenwirkfläche mit unter Druck stehendem Dickstoff kann der Schneidring, womit im Bereich der Dickstoffpumpen üblicherweise ein metallischer Dichtring mit Scherwirkung bezeichnet wird, über das Umlenksystem gegen den Öffnungsrand der Durchlassöffnung gepresst werden. Nachteilig an der hier beschriebenen Lösung ist, dass im Dichtspalt zwischen dem Kolben und dem Schiebergehäuse abbindende Sedimente den Kolben, bzw. den Schneidring festsetzen können oder, dass bei hohen Drücken keine zuverlässige Abdichtung zwischen Kolben und Kolbenführung sichergestellt werden kann, so dass Dickstoff, insbesondere Betonschlempe, in das Umlenksystem eindringen kann und die Funktionsfähigkeit des Absperrschiebers hierdurch nicht mehr gewährleistet ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Absperrschieber anzugeben, der eine einfache, effektive und zuverlässige Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung in einer Dickstoffpumpe ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Absperrschieber mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Dadurch, dass das Umlenksystem eine flexible Membran umfasst, die an der Schieberinnenfläche eine mit dem Druck des Dickstoffs beaufschlagbare Wirkfläche bildet, kann eine wirksame Abdichtung des Umlenksystems erreicht werden, und ein Eindringen von Dickstoff in das Umlenksystem, was eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit zur Folge hätte, wirksam verhindert werden. Die vorgesehene Membran schützt das Umlenksystem vor eindringendem Dickstoff und ermöglicht durch den flexiblen Aufbau dennoch die Betätigung des hydraulischen Umlenksystems durch die Beaufschlagung der Schieberinnenfläche mit Dickstoff. Über die flexible Ausgestaltung der Membran kann der Druck des Dickstoffes an der Schieberinnenfläche zur Betätigung des Umlenksystems genutzt werden, da die über die Beaufschlagung der Wirkfläche erzeugte Verformung der Membran eine Verdrängung von Hydraulikfluid in dem hydraulischen Umlenksystem bewirkt, über die auf einfache Weise eine Anpresskraft erzeugt werden kann, mit welcher der relativ zum Grundkörper bewegliche Schneidring sicher gegen den Öffnungsrand der Durchlassöffnung gepresst werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schneidring eine dem Öffnungsrand der Durchlassöffnung zugewandte, den Öffnungsrand bei Absperrung der Durchlassöffnung kontaktierende, erste Schneidringwirkfläche und eine von dem Öffnungsrand der Durchlassöffnung abgewandte, über das Umlenksystem mit der Membran hydraulisch zusammenwirkende, zweite Schneidringwirkfläche aufweist. Über einen so ausgestalteten Schneidring kann sehr einfach eine ausreichende Flächenpressung der ersten Schneidringwirkfläche auf den Öffnungsrand der Durchlassöffnung über das Umlenksystem erzeugt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Schneidringwirkfläche kleiner ist als die zweite Schneidringwirkfläche. Über die derartig dimensionierten Schneidringwirkflächen lässt sich die Anpresskraft des Schneidrings auf den Öffnungsrand der Durchlassöffnung verstärken. Die mit der Membran hydraulisch zusammenwirkende, zweite Schneidringwirkfläche nimmt den über das Umlenksystem weitergeleiteten Druck des Dickstoffes auf. Mit der Beaufschlagung der zweiten Schneidringwirkfläche durch das Fluid im Umlenksystem wird die Anpresskraft, welche über den Schneidring auf die erste Schneidringwirkfläche aufgebracht wird, verstärkt, da die größere zweite Schneidringwirkfläche eine höhere Flächenpressung der ersten, kleineren Schneidringwirkfläche auf den Öffnungsrand der Durchlassöffnung erzeugt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass eine Ringkammer dazu ausgebildet ist hydraulisch mit der zweiten Schneidringwirkfläche zusammenzuwirken. Über die Ringkammer kann der über den Dickstoff in das Umlenksystem eingeleitete Druck gleichmäßig auf den Schneidring übertragen werden. Mit der Ringkammer, welche hydraulisch auf die zweite Schneidringwirkfläche, d.h. die hydraulisch beaufschlagte Wirkfläche des Schneidrings, einwirkt, kann eine gleichmäßige Flächenpressung zwischen der ersten Schneidringwirkfläche, d.h. der Dichtfläche des Schneidrings, und dem Öffnungsrand der Durchlassöffnung erzeugt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung bezieht sich darauf, dass die Ringkammer im Grundkörper gebildet ist. Die Bildung der Ringkammer im Grundkörper stellt eine einfach zu realisierende Lösung dar, um den vom Dickstoff in das Umlenksystem eingeleiteten Druck gleichmäßig auf den Schneidring zu übertragen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Ringkammer eine Ringmembran aufweist, die den Schneidring relativ zum Grundkörper beweglich trägt. Mit der Aufnahme des Schneidrings in einer Ringmembran der Ringkammer kann der über die Schieberinnenfläche in das Umlenksystem eingeleitete Druck des Dickstoffs einfach auf den Schneidring übertragen werden. Die Ringmembran überträgt den in der Ringkammer vorliegenden Druck auf den Schneidring und erzeugt auf diese Weise eine starke Anpresskraft des Schneidrings auf den Öffnungsrand der Durchlassöffnung. Gleichzeitig sorgt auch an dieser Stelle die Membran für eine wirksame Abdichtung gegenüber der Umgebung.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Schneidring an einem Ringkolben befestigt ist, der beweglich in der Ringkammer geführt ist. Mit dem Ringkolben kann auf einfache Art und Weise der in das Umlenksystem eingeleitete Druck des Dickstoffs gleichmäßig auf den Schneidring übertragen werden, wobei dieser in der Ringkammer dichtend geführt ist. Der Schneidring bewegt sich hierzu bei Beaufschlagung des Ringkolbens in dem Grundkörper relativ zu diesem. Die Beaufschlagung des Ringkolbens führt somit zum einen zu einer relativen Bewegung des Schneidrings zum Grundkörper und zum anderen erzeugt dies eine Anpresskraft, mit welcher der Schneidring gegen den Öffnungsrand der Durchlassöffnung gepresst wird.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass in der Ringkammer zwischen dem Grundkörper und dem Ringkolben eine Außenmembran eingelegt ist. Bei Beaufschlagung des Umlenksystems mit Druck wird die Außenmembran zwischen dem Grundkörper und dem Ringkolben betätigt und drückt den Schneidring und den Grundkörper auseinander. Hierdurch lässt sich das Umlenksystem zudem sehr einfach aufbauen, da weniger Bauteile nötig sind. Außerdem lässt sich die Außenmembran einfach einspannen, was die Montage vereinfacht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Umlenksystem eine (von der Dickstoffseite aus gesehen) hinter der Membran angeordnete Kammer umfasst, die mit dem Ringkolben über ein Hydraulikfluid verbunden ist. Eine solche direkt hinter der Membran angeordnete Kammer kann zur direkten Einleitung des Dickstoffdruckes in das Umlenksystem genutzt werden. Die durch den Dickstoffdruck in die Kammer hinein verlagerte Membran verringert das Volumen der Kammer und verdrängt entsprechend das Hydraulikfluid aus der Kammer, wobei der erzeugte Hydraulikdruck auf den Schneidring einwirkt, um diesen dann gegen den Öffnungsrand der Durchlassöffnung zu pressen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Umlenksystem einen Kolben umfasst, der eine der Schieberinnenfläche zugewandte, erste Kolbenwirkfläche und eine von der Schieberinnenfläche abgewandte, zweite Kolbenwirkfläche aufweist. Mittels Beaufschlagung der ersten Kolbenwirkfläche mit dem in das Umlenksystem über die Membran eingeleiteten Druck des an der Schieberinnenfläche anliegenden Dickstoffes kann der Schneidring unter Betätigung des Kolbens über das Umlenksystem gegen den Öffnungsrand der Durchlassöffnung gepresst werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die zweite Kolbenwirkfläche kleiner ist als die erste Kolbenwirkfläche. Hiermit kann die Anpresskraft des Schneidrings auf den Öffnungsrand der abzusperrenden Durchlassöffnung verstärkt werden. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige und effektive Abdichtung zwischen Schneidring und Öffnungsrand erreicht, sodass der vorgeschlagene Absperrschieber eine wirksame Absperrung der Durchlassöffnung bewirken kann. Mit der gegenüber der zweiten, größeren ersten Kolbenwirkfläche kann der über den Kolben im Umlenksystem weitergeleitete, an der Schieberinnenfläche einwirkende Druck des Dickstoffes einfach verstärkt werden. Die kleinere, zweite Kolbenwirkfläche an dem Kolben leitet den über den Dickstoff erzeugten Druck verstärkt in das weitere Umlenksystem weiter. Hierdurch kann eine erhöhte Anpresskraft des Schneidrings auf den Öffnungsrand der Durchlassöffnung erzeugt werden. Damit wird eine effektivere Abdichtung zwischen Schneidring und Öffnungsrand der Durchlassöffnung bei Absperrung der Durchlassöffnung durch den Absperrschieber erreicht.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Membran mit der ersten Kolbenwirkfläche zusammenwirkt und die zweite Kolbenwirkfläche mit der zweiten Schneidringwirkfläche über das Umlenksystem hydraulisch zusammenwirkt. Das Zusammenwirken der Membran mit der ersten Kolbenwirkfläche erleichtert die Einleitung des Druckes durch den an der Schieberinnenfläche anstehenden Dickstoff in das Umlenksystem. Die Bewegung der flexiblen Membran wird hierzu auf die erste Kolbenwirkfläche übertragen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Membran an der ersten Kolbenwirkfläche anliegt und die Wirkfläche der Membran größer ist als die erste Kolbenwirkfläche. Die an der ersten Kolbenwirkfläche anliegende Membran bietet eine Wirkfläche, die über die erste Kolbenwirkfläche hinaus reicht. Je nach gewählter Steifigkeit der flexiblen Membran lässt sich die effektive Wirkfläche zur Betätigung des Kolbens über die Kolbenwirkfläche erweitern.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben in einem im Grundkörper aufgenommenen Kolbenführungsteller geführt ist. Mit der Führung des Kolbens in dem Kolbenführungsteller können sehr einfach je nach Anwendungsfall unterschiedliche Kolbengrößen verwendet werden. Hierzu müssen nur der Kolben und der Kolbenführungsteller gewechselt werden. Dies ist einfach möglich, da der Kolbenführungsteller einfach auswechselbar in dem Grundkörper des Schieberelements aufgenommen ist. Für Reparaturen und Wartung kann das Schieberelement zudem sehr einfach in Einzelteile zerlegt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Kolben, der Kolbenführungsteller und der Grundkörper gemeinsam einen fluidgefüllten Kammerbereich des Umlenksystems bilden. Der so ausgebildete Kammerbereich des Umlenksystems bietet eine einfache Möglichkeit den in das Umlenksystem eingeleiteten Druck zur Erzeugung der Anpresskraft zu nutzen. Mit der mehrteiligen Bildung des Kammerbereiches ist dieser für Reparaturen und Wartungsarbeiten einfach zugänglich. Außerdem lässt sich so über die Wahl der Kolbengröße und des passenden Kolbenführungstellers einfach die Größe des Kammerbereiches an den Einsatzbereich und Zweck des Absperrschiebers anpassen. Hierdurch lässt sich die über den Druck des Dickstoffs erzeugte Anpresskraft des Schneidrings auf den Öffnungsrand der Durchlassöffnung einfach auf die Anforderungen am Einbauort des Absperrschiebers anpassen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass der Kammerbereich mit der Ringkammer über das Hydraulikfluid verbunden ist. Über die Verbindung des Kammerbereichs mit der Ringkammer kann der über den Dickstoff in das Umlenksystem eingeleitete Druck sehr einfach und gleichmäßig auf den Schneidring übertragen werden. Mit der Ringkammer, welche hydraulisch auf die zweite Schneidringwirkfläche einwirkt, kann eine gleichmäßige Flächenpressung zwischen der ersten Schneidringwirkfläche und dem Öffnungsrand der Durchlassöffnung erzeugt werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

1 erfindungsgemäßer Absperrschieber,
2 Explosionsdarstellung,
3 Schnittansicht des Schneidrings,
4 Absperrschieber mit Ringkolben,
5 Absperrschieber mit Außenmembran,
6 Ansicht des Absperrschiebers von außen,
7 Ansicht Des Sperrschiebers von innen und
8 Ansicht der Betonpumpe.

In der 1 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist ein erfindungsgemäßer Absperrschieber in Schnittdarstellung dargestellt. Der Absperrschieber 1 eignet sich zur wahlweisen Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung 2 (8) in einer Dickstoffpumpe 3 (8). Vorzugsweise wird der Absperrschieber 1 zur Freigabe und Absperrung der Einlassöffnungen zu den Förderzylindern eingesetzt und ist hierzu vorzugsweise, wie in 8 gezeigt, in dem Einfülltrichter 31 (8) der Dickstoffpumpe 3 (8) angeordnet. Insbesondere bei Komprimierung des über die Dickstoffpumpe 3 (8) geförderten Dickstoffes ist eine zuverlässige Abdichtung der Einlassöffnung erforderlich, damit das auf das Druckniveau der an die Dickstoffpumpe angeschlossenen Förderleitung komprimierte Fördergut nicht in den Einfülltrichter 31 (8) entweicht. Der vorgeschlagene Absperrschieber 1 ermöglicht auch bei hohen Drücken des Dickstoffes eine zuverlässige Abdichtung der Einlassöffnung. Der Absperrschieber 1 weist ein zwischen einer Freigabestellung bzw. einer Absperrstellung bewegliches Schieberelement 4 auf, das zur wahlweisen Freigabe und zur wahlweisen Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) zwischen den beiden Stellungen hin und her bewegt wird. Das Schieberelement 4 verfügt über eine Schieberinnenfläche 5, die bei Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) mit unter Druck stehendem Dickstoff beaufschlagt ist. Außerdem verfügt der Absperrschieber 1 über einen zweiteiligen Grundkörper 6, 6a und einen relativ zum Grundkörper 6, 6a beweglichen Schneidring 7, der mittels des Halterings 7a mit der Ringmembran 20 verbunden ist. Ein im Absperrschieber 1 vorgesehenes hydraulisches Umlenksystem 8 sorgt dafür, dass der über den Dickstoff auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkende Druck in eine Kraft umgesetzt wird, die den Schneidring 7 gegen den Öffnungsrand 9 (8) der abzusperrenden Durchlassöffnung 2 (8) presst. Das hier gezeigte Umlenksystem 8 enthält einen Kolben 10, der eine der Schieberinnenfläche 5 zugewandte, erste Kolbenwirkfläche 11 aufweist. Außerdem verfügt der Kolben 10 über eine der Schieberinnenfläche 5 abgewandte, zweite Kolbenwirkfläche 12. Dieser Kolben 10 ist in einem Kolbenführungsteller 17 geführt, welcher im Grundkörper 6 aufgenommen ist. Der auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkende Druck des Dickstoffs wird hier von der ersten Kolbenwirkfläche 11 aufgenommen und über den Kolben 10 auf die zweite Kolbenwirkfläche 12 übertragen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das Umlenksystem 8 eine flexible Membran 13 auf, die an der Schieberinnenfläche 5 eine mit dem Druck des Dickstoffs beaufschlagbare Wirkfläche 14 bildet, wobei die Wirkfläche 14 der Membran 13 durch die ringförmige Stützfläche 26 begrenzt ist. Die Membran 13 wirkt mit der ersten Kolbenwirkfläche 11 so zusammen, dass die Beaufschlagung der Wirkfläche 14 das Umlenksystem 8 über den Kolben 10 betätigt. Hierzu liegt die Membran 13 an der ersten Kolbenwirkfläche 11 an und überträgt den auf die Membran 13 einwirkenden Druck des Dickstoffes auf den Kolben 10. Die Wirkfläche 14 der Membran 13 ist größer ist als die erste Kolbenwirkfläche 11, wobei die Kolbenwirkfläche im Zusammenspiel mit der Membran 13 eigentlich nur eine kraftübertragende Funktion besitzt um die effektiv beaufschlagbare Wirkfläche 14 zur Betätigung des Kolbens 10 über die Kolbenwirkfläche 11 hinaus zu erweitern. Die Membran 13 bildet die vom Dickstoff beaufschlagte Schieberinnenfläche 5 und schützt das Umlenksystem 8 vor eindringendem Dickstoff. Gleichzeitig leitet die Membran 13 den auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkenden Druck des Dickstoffes an das Umlenksystem 8 weiter. Die Membran 13 erzeugt mit Hilfe der Stützfläche 26 eine Federvorspannung, die den Kolben 10 in die Ausgangsposition zurückbewegt. Entsprechend erzeugt die Ringmembran 20 eine Federvorspannung, die den Schneidring 7 auf die Dichtfläche 9 drückt. Bei Beaufschlagung der Schieberinnenfläche 5 mit unter Druck stehendem Dickstoff wird so der Kolben 10 relativ zum Grundkörper 6, 6a des Absperrschiebers 1 bewegt. Hierdurch wird das Volumen des hinter dem Kolben 10 befindlichen Kammerbereiches 19 verkleinert und das darin befindliche Hydraulikfluid des Umlenksystems 8 über Durchlasskanäle 25 in eine Ringkammer 18 geleitet, die im Grundkörper 6a gebildet ist. Das sich in der Ringkammer 18 sammelnde Hydraulikfluid setzt den auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkenden Druck so in eine Kraft um, die den Schneidring 7 gegen den Öffnungsrand 9 (8) der Durchlassöffnung 2 (8) presst. Die im Deckelteil 6a des in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig aufgebauten Grundkörpers 6, 6a gebildete Ringkammer 18 weist eine Ringmembran 20 auf, die den Schneidring 7 beweglich zum Grundkörper 6, 6a trägt. Hierzu ist der in dem Ausführungsbeispiel zweiteilig aufgebaute Schneidring 7, 7a über einen Haltering 27 mit der Ringmembran 20 der Ringkammer 18 verbunden. Das sich in der Ringkammer 18 sammelnde Hydraulikfluid des Umlenksystems 8 drückt den an der Ringmembran 20 beweglich aufgehängten Schneidring 7, 7a in Richtung des Öffnungsrands 9 (8) der abzusperrenden Durchlassöffnung 2 (8).
Die Membran 13 und die Ringmembran 20 können auch durchgehend als eine Membran ausgebildet werden. Von besonderem Vorteil ist, dass die zweite Kolbenwirkfläche 12 des Kolbens 10 kleiner ist als die erste Kolbenwirkfläche 11, wobei die tatsächlich wirksame erste Fläche im Zusammenspiel mit der Membran 13 die durch die ringförmige Stützfläche 26 begrenzte Wirkfläche 14 der Membran 13 ist. Hierdurch wird der an der ersten Kolbenwirkfläche 11 von der Wirkfläche 14 einwirkende Druck über den Kolben 10 verstärkt und über die kleinere, zweite Kolbenwirkfläche 12 an das weitere Umlenksystem 8 abgegeben. Hierdurch kann die Anpresskraft des Schneidrings 7 auf den Öffnungsrand 9 (8) der Durchlassöffnung 2 (8) verstärkt werden und sorgt für eine zuverlässige Abdichtung.
Der Schneidring 7 umfasst eine dem Öffnungsrand 9 der Durchlassöffnung 2 (8) zugewandte, den Öffnungsrand 9 bei Absperrung der Durchlassöffnung 2 kontaktierende, erste Schneidringwirkfläche 15. Ferner umfasst der Schneidring eine dem Öffnungsrand 9 der Durchlassöffnung 2 abgewandte, über das Umlenksystem 8 mit der Membran 13 hydraulisch zusammenwirkende, zweite Schneidringwirkfläche 16. Die zweite Schneidringwirkfläche 16 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Oberfläche der Ringmembran 20 gebildet, die der mit Hydraulikfluid gefüllten Ringkammer 18 zugewandt ist. Die zweite Schneidringwirkfläche 16 ist größer als die erste Schneidringwirkfläche 15, wodurch sich eine Verstärkung des Anpressdrucks des Schneidrings 7 auf den Öffnungsrand 9 der Durchlassöffnung ergibt.
Die 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Schieberelementes 4 gemäß 1, wobei hier die einzelnen Bauteile separiert und geschnitten dargestellt sind. Neben dem Deckelteil 6a des Grundkörpers 6 ist der Haltering 27 für den zweiteilig aufgebauten Schneidring 7, 7a erkennbar, mit welchem der Schneidring 7, 7a an der Ringmembran 20 befestigt wird. Außerdem erkennbar ist der Kolbenführungsteller 17 in welchem der Kolben 10 geführt ist.
Aus 3 geht eine Schnittansicht durch den Schneidring 7, 7a und umliegende Komponenten hervor. In dieser Darstellung sind die flexible Membran 13 und die Ringmembran 20 zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Hierdurch sind die Vorsprünge 28 in den Klemmnuten erkennbar, in welche die Ringmembran 20 und die flexible Membran 13 festgeklemmt werden. Bei einer möglichen einteiligen Ausführung der Membran 13 mit der Ringmembran 20 könnte auf diese Einspannungen mit den Klemmnuten verzichtet werden.
In der 4 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist ein weiterer Absperrschieber in Schnittansicht dargestellt. Auch dieser Absperrschieber 1 eignet sich zur wahlweisen Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung 2 (8) in einer Dickstoffpumpe 3 (8) und kann wie der Absperrschieber 1 gemäß 1 eingesetzt werden. Der Absperrschieber 1 weist ein zwischen einer Freigabestellung bzw. einer Absperrstellung bewegliches Schieberelement 4 auf, das zur wahlweisen Freigabe und zur wahlweisen Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) zwischen den beiden Stellungen hin und her bewegt wird. Das Schieberelement 4 verfügt über eine Schieberinnenfläche 5, die bei Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) mit unter Druck stehendem Dickstoff beaufschlagt ist. Außerdem verfügt das Schieberelement 4 über einen Grundkörper 6 und einen relativ zum Grundkörper 6 beweglichen Schneidring 7. Ein im Absperrschieber 1 vorgesehenes hydraulisches Umlenksystem 8 sorgt dafür, dass der über den Dickstoff auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkende Druck in eine Kraft umgesetzt wird, die den Schneidring 7 gegen den Öffnungsrand 9 (8) der abzusperrenden Durchlassöffnung 2 (8) presst. Das hier gezeigte Umlenksystem 8 enthält in diesem Ausführungsbeispiel keinen Kolben 10. Der auf die Schieberinnenfläche einwirkende Druck des Dickstoffs wird hier von der flexiblen Membran 13 des Umlenksystems 8 aufgenommen, die an der Schieberinnenfläche 5 eine mit dem Druck des Dickstoffs beaufschlagbare, durch die ringförmige Stützfläche 26 begrenzte, Wirkfläche 14 bildet. Die Membran 13 schützt das Umlenksystem 8 vor eindringendem Dickstoff und ermöglicht durch den flexiblen Aufbau dennoch die Betätigung des hydraulischen Umlenksystems 8 durch die Beaufschlagung der Schieberinnenfläche 5 mit Dickstoff. Die flexible Ausgestaltung der Membran 13 ermöglicht, den Druck des Dickstoffes an der Schieberinnenfläche 5 zur Betätigung des Umlenksystems 8 zu nutzen, da die über die Beaufschlagung der, durch die ringförmige Stützfläche 26 begrenzte, Wirkfläche 14 erzeugte Verformung der Membran 13 eine Verdrängung von Hydraulikfluid in der Kammer 24 bewirkt. Über die Stützfläche 26 wird die Verformung der Membrane 13 abgefangen, so dass der hydraulische Druck aus der Kammer 24 über die Bohrung 25 auf die Ringkammer 18 und den Schneidring 7 wirken kann. Die Ringkammer 18 weist eine Ringmembran 20 auf, die den Schneidring 7 beweglich zum Grundkörper 6 trägt. Hierzu ist der Schneidring 7 über einen Haltering 27 mit der Ringmembran 20 der Ringkammer 18 verbunden. Der Schneidring 7 ist in dem Ausführungsbeispiel an einem Ringkolben 21, der gleichzeitig den Schneidring 7 an der Ringmembran 20 befestigt, in der Ringkammer 18 beweglich geführt. Das sich in der Ringkammer 18 sammelnde Hydraulikfluid des Umlenksystems 8 drückt den Ringkolben 21 mit dem Schneidring 7 in Richtung des Öffnungsrandes 9 der abzusperrenden Durchlassöffnung 2 (8). Die Membran 13 und die Ringmembran 20 können auch durchgehend als eine Membran ausgebildet werden.
Die 5 zeigt einen weiteren Absperrschieber 1 in Schnittdarstellung, der sich ebenfalls zur wahlweisen Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung 2 (8) in einer Dickstoffpumpe 3 (8) eignet und wie die Absperrschieber 1 gemäß den 1 und 4 eingesetzt werden kann. Der Absperrschieber 1 weist ein zwischen einer Freigabestellung bzw. einer Absperrstellung bewegliches Schieberelement 4 auf, das zur wahlweisen Freigabe und zur wahlweisen Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) zwischen den beiden Stellungen hin und her bewegt wird. Das Schieberelement 4 verfügt über eine Schieberinnenfläche 5, die bei Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) mit unter Druck stehendem Dickstoff beaufschlagt ist. Zudem verfügt das Schieberelement 4 über einen Grundkörper 6, 6a und einen relativ zum Grundkörper 6, 6a beweglichen Schneidring 7. Ein im Absperrschieber 1 vorgesehenes hydraulisches Umlenksystem 8 sorgt dafür, dass der über den Dickstoff auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkende Druck in eine Kraft umgesetzt wird, die den Schneidring 7 gegen den Öffnungsrand der abzusperrenden Durchlassöffnung 2 (8) presst. Das hier gezeigte Umlenksystem 8 enthält, wie die Ausführung gemäß 4, keinen Kolben. Der auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkende Druck des Dickstoffs wird hier ebenfalls von der flexiblen Membran 13 des Umlenksystems 8 aufgenommen, die an der Schieberinnenfläche 5 eine mit dem Druck des Dickstoffs beaufschlagbare Wirkfläche 14 bildet, die von der ringförmigen Stützfläche 26 begrenzt ist. Die Membran 13 leitet den einwirkenden Druck direkt weiter und schützt das Umlenksystem 8 vor eindringendem Dickstoff. Der flexible Aufbau der Membran 13 ermöglicht den Druck des Dickstoffes an der Schieberinnenfläche 5 zur Betätigung des Umlenksystems 8 zu nutzen. Die über die Beaufschlagung der Wirkfläche 14 erzeugte Verformung der Membran 13 sorgt für eine Verdrängung von Hydraulikfluid in dem hydraulischen Umlenksystem 8. Der Schneidring 7 weist eine dem Öffnungsrand 9 (8) der Durchlassöffnung 2 (8) zugewandte, den Öffnungsrand 9 (8) bei Absperrung der Durchlassöffnung 2 (8) kontaktierende, erste Schneidringwirkfläche 15 (7) auf. Außerdem verfügt der Schneidring 7 über eine von dem Öffnungsrand 9 (8) der Durchlassöffnung 2 (8) abgewandte, über das Umlenksystem 8 mit der Membran 13 hydraulisch zusammenwirkende, zweite Schneidringwirkfläche 16, die in diesem Ausführungsbeispiel durch die der Ringkammer 18 zugewandten Seite des Ringkolbens 21 gebildet wird. Auf diese Weise wird eine Anpresskraft erzeugt, die den relativ zum Grundkörper 6 beweglichen Schneidring 7 gegen den Öffnungsrand 9 (8) der Durchlassöffnung 2 (8) presst. Eine in Richtung 23 hinter der Membran 13 angeordnete Kammer 24 des Umlenksystem 8 ist dafür mit Hydraulikfluid gefüllt und mit dem Ringkolben 21 verbunden. Die direkt hinter der Membran 13 angeordnete Kammer 24 wird zur direkten Einleitung des Dickstoffdruckes in das Umlenksystem 8 genutzt. Die Beaufschlagung der Membran 13 mit Dickstoffdruck bewirkt eine Verkleinerung des Volumens der hinter der Membran 13 befindlichen Kammer 24, wodurch das Hydraulikfluid aus der Kammer 24 verdrängt und in eine Ringkammer 18 geleitet wird. Das sich in der Ringkammer 18 sammelnde Hydraulikfluid setzt den auf die Schieberinnenfläche 5 einwirkenden Druck so in eine Kraft um, die den Schneidring 7 gegen den Öffnungsrand 9 (8) der Durchlassöffnung 2 ( 8) presst. Der Schneidring 7 ist in dem Ausführungsbeispiel an einem Ringkolben 21 befestigt, der in der Ringkammer 18 beweglich geführt ist. Das sich in der Ringkammer 18 sammelnde Hydraulikfluid des Umlenksystems 8 drückt den Ringkolben 21 mit dem Schneidring 7 in Richtung des Öffnungsrandes 9 der abzusperrenden Durchlassöffnung 2 (8). Dabei weist die Ringkammer 18 eine zwischen dem Grundkörper 6 und dem Ringkolben 21 eingelegte Außenmembran 22 auf, die für eine erhöhte Vorspannung des Dichtungssystems sorgt. Die Form der Außenmembran 22 ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass bei Beaufschlagung des Umlenksystems 8 mit Druck auf die Außenmembran 22 die resultierende Anpresskraft des Schneidrings 7 auf den Öffnungsrand 9 (8) verstärkt wird. Dies ist in der 5 nicht dargestellt, könnte aber beispielsweise durch eine Vorspannung der Außenmembran 22 bei der Montage erreicht werden, die die Außenmembran 22 zur Ringkammer 18 hin verformt bzw. durchbiegt.
Aus 6 geht eine Ansicht auf den Absperrschieber 1 von außen hervor. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass der zweiteilig aufgebaute Grundkörper 6, 6a eine Schwenkachse 29 aufweist, um die das Schieberelement 4 zwischen der Absperrstellung und der Freigabestellung verschwenkbar ist. Der hier beschriebene Schwenkschieber kann beispielsweise auch als linear geführter Flachschieber verwirklicht werden.
Die 7 zeigt eine Ansicht auf den Absperrschieber 1 von innen. Zu erkennen ist, dass der Grundkörper 6, 6a eine Schwenkachsenaufnahme 30 aufweist, in welcher die Schwenkachse 29 (6) aufgenommen werden kann. Der Schneidring 7 umgibt die kreisförmig ausgebildete Wirkfläche 14 an der Schieberinnenfläche 5.
Mit der 8 wird eine Ansicht auf einen Teil der Dickstoffpumpe 3 gewährt. Hierbei handelt es sich um den Einfülltrichter 31, über den Dickstoff in die Förderzylinder der Dickstoffpumpe 3 aufgenommen wird. In dem Einfülltrichter 31 befinden sich neben einem Rührwerk 32 noch zwei Absperrschieber 1, von denen nur einer dargestellt ist und welche die im Einfülltrichter 31 eingelassenen, als Einlassöffnungen dienende Durchlassöffnungen 2 verschließen.
Abgesehen von den hier dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Membran 13 auch eine spezielle Formgebung aufweisen. Als Werkstoff für die Membran 13 kommt zunächst Gummi in Frage, welches vorzugsweise durch eingelegte Fasermatten verstärkt ist. Auch steifere Werkstoffe, wie Kunststoffe, z.B. Polyurethan, aber auch dünneres Stahlblech, Federblech usw. kann als Material für die Membran 13 geeignet sein. Die Membran 13 kann auch aus einer Kombination unterschiedlicher Werkstoffe bestehen. Sowohl die Dicke als auch der Werkstoff der Membrane 13 und der Ringmembran 20 können unterschiedlich sein. So kann es erforderlich sein, für die Ringmembran 20 einen flexibleren Werkstoff vorzusehen, der auch weniger abriebfest sein kann, als der Werkstoff der Membran 13. Die Membran 13 könnte beispielsweise auch ähnlich wie eine Lautsprechermembran mit elastischen, wellenförmigen Sicken am äußeren Rand und einer flachen Innenfläche aufgebaut sein. Diese Membrane 13 ließe sich z.B. durch das Pressen eines Stahlblechs herstellen. Der Vorteil wäre hier eine hohe Elastizität im Außenbereich in Verbindung mit einer hohen Steifigkeit im mittleren Bereich der Membran 13. Zur Aufrechterhaltung einer gewissen Vorspannung im Umlenksystem 8 sollte ein Nachfüllen/-pumpen der inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit, insbesondere bei Verschleiss des Schneidringes 7, möglich sein. Außerdem ist es möglich, für die Membran 13 Gummi-/Kunststoff-/Metallverbindungen vorzusehen, die separate Befestigungselemente überflüssig machen. Der beschriebene Absperrschieber 1 kann auch als Flachschieber ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Absperrschieber
2: Durchlassöffnung
3: Dickstoffpumpe
4: Schieberelement
5: Schieberinnenfläche
6: Grundkörper
7: Schneidring
8: Umlenksystem
9: Öffnungsrand
10: Kolben
11: erste Kolbenwirkfläche
12: zweite Kolbenwirkfläche
13: flexible Membran
14: Wirkfläche
15: erste Schneidringwirkfläche
16: zweite Schneidringwirkfläche
17: Kolbenführungsteller
18: Ringkammer
19: Kammerbereich
20: Ringmembran
21: Ringkolben
22: Außenmembran
23: Beaufschlagungsrichtung
24: Kammer
25: Durchlasskanal
26: Stützfläche
27: Haltering
28: Klemmvorsprünge
29: Schwenkachse
30: Schwenkachsenaufnahme
31: Einfülltrichter
32: Rührwerk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009005318 B3 [0002]

Claims

Absperrschieber (1) zur wahlweisen Freigabe und Absperrung einer Durchlassöffnung (2) in einer Dickstoffpumpe (3), mit einem flachen, zur Freigabe und Absperrung der Durchlassöffnung (2) zwischen einer Freigabestellung und einer Absperrstellung beweglichen Schieberelement (3), dessen Schieberinnenfläche (5) bei Absperrung der Durchlassöffnung (2) mit unter Druck stehendem Dickstoff beaufschlagt ist, wobei das Schieberelement (3) einen Grundkörper (6) und einen relativ zum Grundkörper (6) beweglichen Schneidring (7) aufweist, wobei ein hydraulisches Umlenksystem (8) in der Absperrstellung den auf die Schieberinnenfläche (5) einwirkenden Druck in eine Kraft umsetzt, die den Schneidring (7) gegen einen Öffnungsrand (9) der Durchlassöffnung (2) presst, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenksystem (8) eine flexible Membran (13) umfasst, die an der Schieberinnenfläche (5) eine mit dem Druck des Dickstoffs beaufschlagbare Wirkfläche (14) bildet.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidring (7) eine dem Öffnungsrand (9) der Durchlassöffnung (2) zugewandte, den Öffnungsrand (9) bei Absperrung der Durchlassöffnung (2) kontaktierende, erste Schneidringwirkfläche (15) und eine dem Öffnungsrand (9) der Durchlassöffnung (2) abgewandte, über das Umlenksystem (8) mit der Membran (13) hydraulisch zusammenwirkende, zweite Schneidringwirkfläche (16) aufweist.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringkammer (18) dazu ausgebildet ist hydraulisch mit der zweiten Schneidringwirkfläche (16) zusammenzuwirken.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (18) im Grundkörper (6) gebildet ist.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (18) eine Ringmembran (20) aufweist, die den Schneidring (7) relativ zum Grundkörper (6) beweglich trägt.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidring (7) an einem Ringkolben (21) befestigt ist, der beweglich in der Ringkammer (18) geführt ist.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ringkammer (18) zwischen dem Grundkörper (6) und dem Ringkolben (21) eine Außenmembran (22) eingelegt ist.
Absperrschieber (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenksystem (8) eine hinter der Membran (13) angeordnete Kammer (24) umfasst, die mit dem Ringkolben (21) über ein Hydraulikfluid verbunden ist.
Absperrschieber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenksystem (8) einen Kolben (10) umfasst, der eine der Schieberinnenfläche (5) zugewandte, erste Kolbenwirkfläche (11) und eine von der Schieberinnenfläche (5) abgewandte, zweite Kolbenwirkfläche (12) aufweist.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) mit der ersten Kolbenwirkfläche (11) zusammenwirkt und die zweite Kolbenwirkfläche (12) mit der zweiten Schneidringwirkfläche (16) über das Umlenksystem (8) hydraulisch zusammenwirkt.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) an der ersten Kolbenwirkfläche (11) anliegt und die Wirkfläche (14) der Membran (13) größer ist als die erste Kolbenwirkfläche (11).
Absperrschieber (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) in einem im Grundkörper (6) aufgenommenen Kolbenführungsteller (17) geführt ist.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10), der Kolbenführungsteller (17) und der Grundkörper (6) gemeinsam einen fluidgefüllten Kammerbereich (19) des Umlenksystems (8) bilden.
Absperrschieber (1) nach Anspruch 13 und einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerbereich (19) mit der Ringkammer (18) über das Hydraulikfluid verbunden ist.