DE19527477C1

DE19527477C1 - Ventil für einen durch Befüllen mit einem Baustoff teleskopierbaren stählernen Hohlkörper

Info

Publication number: DE19527477C1
Application number: DE1995127477
Authority: DE
Inventors: Volker Merz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2015-07-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für einen durch Befüllung mit einem Baustoff teleskopierbaren stählernen Hohlkörper gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein teleskopierbarer stählerner Hohlkörper der in Rede stehenden Art kann beispielsweise ein im untertägigen Bergbau eingesetzter Stempel sein, welcher mit aushärtbarem Beton als Baustoff gefüllt wird. In diesem Zusammenhang ist durch die DE 28 47 906 A1 ein Ventil bekannt, bei welchem ein langgezogenes topfartiges Gehäuse in der Wand des Stempels befestigt ist. Das Gehäuse ist an dem zum Innenraum des Stempels gerichteten Ende durch einen Boden verschlossen. Zwischen dem Boden und der inneren Oberfläche des Stempels ist die Wand des Gehäuses mit mehreren Querbohrungen versehen. Somit ragt das Gehäuse relativ weit in den Innenraum des Stempels. Auf das gegenüber der äußeren Oberfläche des Stempels vorstehende andere Ende des Gehäuses ist ein Kupplungsstück mit einer zentralen Bohrung gedreht. Das Kupplungsstück kann mit einem Einfüllstutzen für Beton verbunden werden. Die Bohrung im Kupplungsstück mündet gehäuseseitig in eine kugelförmige Kalotte, in die eine Ventilkugel mit Hilfe eines Bolzens und einer Schraubendruckfeder gedrückt ist. Zur Führung der Ventilkugel besitzt auch der Bolzen eine kugelförmige Kalotte. Im Bereich dieser Kalotte ist der Bolzen über einen Radialflansch an der inneren Oberfläche des Gehäuses gleitend abgestützt. Umfangsseitig des Flansches sind mehrere axiale Aussparungen vorgesehen. Die Schraubendruckfeder umgreift den Bolzen und stützt sich einerseits am Boden des Gehäuses und andererseits am Flansch ab.

Das bekannte Ventil weist insofern einen relevanten Mangel auf, als es schon kurz nach Beginn des Befüllvorgangs seine Funktion verliert. Grund hierfür ist die Schraubendruckfeder.

Es hat sich nämlich beim Befüllen eines Stempels mit Beton gezeigt, der aufgrund der besonderen Art der Befüllung eines Stempels der Innenraum des Gehäuses umfangsseitig der Windungen der Schraubendruckfeder sich mit Beton zusetzt. Ursache ist das schwallartige Befüllen mit Hilfe einer Kolbenpumpe. In der Praxis können nämlich nur Kolbenpumpen die erforderliche hohe Setzlast von etwa 15t bis 20t erreichen. Da eine solche Kolbenpumpe den Beton pulsierend in den Stempel preßt, setzt sich nach dem ersten Impuls, d. h. wenn beim Rückhub der Kolbenpumpe der Öffnungsdruck des Betons auf den kugelförmigen Schließkörper wieder weggenommen wird, das Gehäuse umfangsseitig der Schraubendruckfeder zu, so daß beim nächsten Druckimpuls die Schraubendruckfeder nicht mehr verlagert werden kann. Das Ventil ist funktionsuntüchtig.

Es sind zwar auch kontinuierlich fördernde Betonpumpen bekannt. Diese können aber nicht ohne gravierende Nachteile die geforderten hohen Setzlasten von 15t bis 20t erzeugen.

Durch die DE 26 31 312 A1 zählt ein Lippenventil zur Durchführung eines Verfahrens zum druckwasserdichten Ver schließen von Verpreßöffnungen bei Tübbingauskleidungen in wasserführendem Grund zum Stand der Technik, das in alle Verpreßöffnungen der Tunnelröhre eingesetzt wird. Hierbei bildet eine Metallhülse den Korpus des Lippenven tils. Über die Metallhülse ist eine Dichtungsmanschette gezogen. Während im zylindrischen Bereich der Metallhülse die Dichtungsmanschette die Abdichtung gegen eine leicht konische Verpreßöffnung übernimmt, bildet sie im keilför migen Bereich Verschlußlippen. Die Lippen werden durch Stabbügel gestützt, während ein Haltebügel die Form der Öffnungen der Lippen festlegt.

Die DE 28 48 616 A1 zeigt ein Rückschlagventil als Be standteil eines Vortriebsschilds zum Herstellen einer un terirdischen Strecke oder zum Abteufen eines Schachts, welches durch eine gegen einen Ventilsitz abdichtende Klappe gebildet ist. Die Klappe ist an ihrem ortsbrust seitigen Ende schwenkbar oder federnd elastisch am Schildmantel oder an der Gleitschalung befestigt. In der Schließstellung der Klappe schließt ihre Außenfläche mit der Außenfläche des Schildmantels oder der Gleitschalung in etwa ab. Die Klappe besteht aus einem biegsamen Mate rial und ist form- oder kraftschlüssig gehalten.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für einen durch Befüllung mit einem Baustoff teleskopierbaren stählernen Hohlkörper zu schaffen, das beim Einsatz einer Kolbenpumpe nicht nur die einwandfreie Befüllung des Hohlkörpers mit einem aushärtenden oder nicht aushärtenden Baustoff gewährleistet, sondern auch eine Entleerung des Hohlkörpers bei noch nicht ausgehärtetem oder nicht aushärtendem Baustoff erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Der innerhalb der Hülse lageorientierte Dichtkegel aus mehreren dreieckigen Dichtlippen hat die Eigenschaft, daß er nach jedem Druckimpuls einer Kolbenpumpe, d. h. also beim drucklosen Rückhub einerseits durch die Eigenelastizität der Dichtlippen und andererseits - bei entsprechendem Füllstand im Hohlkörper - durch den Druck des Baustoffs sicher schließt. Baustoff in dem dem Innenraum des Hohlkörpers abgewandten Bereich des Dichtkegels wird beim nächsten Druckimpuls problemlos über den durch die sich spreizenden Dichtlippen gebildeten Dichtkegel in den Innenraum des Hohlkörpers überführt.

Die Vorteile bei der Befüllung des Hohlkörpers ergeben sich unabhängig davon, ob der Baustoff aushärtbar ist, wie beispielsweise Beton, oder ob es sich um einen nicht aushärtenden Baustoff, wie beispielsweise um ein Granulat, handelt.

Das erfindungsgemäß gestaltete Schließglied erlaubt es aber auch, den Hohlkörper wieder zu entleeren, wenn bei einem aushärtenden Baustoff dieser noch nicht ausgehärtet ist oder bei einem nicht aushärtenden Baustoff, wie beispielsweise Granulat. Hierbei ist es lediglich erforderlich, den über die Basiskanten der dreieckigen Dichtlippen in der Hülse lageorientierten Dichtkegel zu entfernen, so daß der gesamte Querschnitt der Hülse für den Entleervorgang zur Verfügung steht. Der Baustoff kann z. B. über die Hülse abgesaugt werden.

Die Hülse soll bevorzugt nicht über die innere Oberfläche des Hohlkörpers in dessen Innenraum vorstehen. Dies beeinflußt die Funktion der Dichtlippen besonders positiv. Der Kegelwinkel des Dichtkegels, d. h. die Relativlage der Dichtlippen zueinander ist abhängig von der Art und Konsistenz des in den Hohlkörper einzufüllenden Baustoffs. Die Hülse kann mit der Wand des Hohlkörpers verschweißt oder mit dieser dicht verschraubt sein.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Merkmalen des Anspruchs 2 gekennzeichnet. Danach sind die Basiskanten der Dichtlippen an einem in der Hülse fixierten Rohrstück befestigt. Hierbei können die Basiskanten stirnseitig des Rohrstücks oder im Längsverlauf des Rohrstücks vorgesehen sein. Sie können einen einstückigen Bestandteil des Rohrstücks oder einen von diesem getrennten Bestandteil bilden. Sie können dem Rohrstück lösbar oder unlösbar zugeordnet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 3. Dadurch daß die Kegelspitze innerhalb der Hülse liegt, kann der Baustoff keine negativen Auswirkungen dahingehend auf die Dichtlippen ausüben, als daß diese sich nach einem Druckimpuls nicht mehr dichtend aneinanderlegen können.

In Abhängigkeit von dem Druck im Innenraum des Hohlkörpers oder von der Konsistenz des in den Hohlkörper eingefüllten Baustoffs, beispielsweise bei einem sehr feinkörnigen oder pulverförmigen Baustoff, erweisen sich die Merkmale des Anspruchs 4 als vorteilhaft. Solche Verstärkungsrippen können sich entlang der Seitenkanten der Dichtlippen erstrecken. Sie können nur auf der Außenfläche oder nur auf der Innenfläche der Dichtlippen vorgesehen sein. Auch eine beiderseitige Anordnung ist denkbar. Die Verstärkungsrippen können sich über die gesamte Länge der Dichtlippen oder nur über eine Teillänge erstrecken.

Die Festlegung des Schließglieds in der Hülse erfolgt entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 vorteilhaft durch einen Einfüllstutzen für den Baustoff. Zu diesem Zweck weist das mit dem Dichtkegel versehene Rohrstück einen radialen Flansch auf, der zwischen der Stirnseite der Hülse und dem Einfüllstutzen dicht eingepreßt werden kann.

Nach Anspruch 6 können der Einfüllstutzen und die Hülse lösbar miteinander gekuppelt sein. Dies kann beispielsweise durch Verschraubung, mittels Bajonettverschluß oder mittels Krallen bewirkt werden.

Das Material des Schließglieds und bevorzugt auch des Rohrstücks ist ein korrosionsfester Werkstoff. Dies kann Edelstahl sein. Vorteilhaft ist aber auch ein thermoplastischer Kunststoff.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt eine an einem Grubenstempel vorgesehene Ventilanordnung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt ein Schließglied der Ventilanordnung der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.

Mit 1 ist in der Fig. 1 die Wand eines ansonsten nicht näher veranschaulichten Grubenstempels GST zum Einsatz im untertägigen Bergbau bezeichnet.

In eine Ausnehmung 2 der Wand 1 ist eine stählerne Hülse 3 eingesetzt und dicht verschweißt. Die Stirnseite 4 der Hülse 3 steht nicht über die innere Oberfläche 5 der Wand 1 in den Innenraum 6 des Grubenstempels GST vor.

An dem der Wand 1 abgewandten Ende besitzt die Hülse 3 eine stirnseitige Vertiefung 7, die der Festlegung des Radialflansches 8 eines nachfolgend noch näher erläuterten Schließglieds 9 dient.

Das insgesamt aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzte Schließglied 9 umfaßt ein Rohrstück 10 mit dem Radialflansch 8 sowie einen im Inneren des Rohrstücks 10 befindlichen Dichtkegel 11 aus mehreren dreieckigen Dichtlippen 12 (s. hierzu auch die Fig. 2 und 3).

Die Kegelspitze 13 des Dichtkegels 11 ist zum Innenraum 6 des Grubenstempels GST gerichtet. Sie steht nicht über die Stirnseite 4 der Hülse 3 vor. Die Basiskanten 14 der begrenzt radial beweglichen Dichtlippen 12 sind etwa im mittleren Längenbereich des Rohrstücks 10 angespritzt. Der Kegelwinkel α beträgt beim Ausführungsbeispiel 65°. In der Sperrstellung des Schließglieds 9 liegen die seitlichen Längskanten 15 der Dichtlippen 12 eng aneinander.

Wie die Fig. 2 bis 4 weiter zu erkennen geben, sind zur Stabilisierung der Dichtlippen 12 Verstärkungsrippen 16 auf den Seitenflächen 17 vorgesehen. Diese Verstärkungsrippen 16 können, wie die Fig. 4 zeigt, nur auf einer Seitenfläche 17 oder auf beiden Seitenflächen 17 der Dichtlippen 12 vorgesehen sein.

Die Festlegung des Schließglieds 9 in der Hülse 3 wird mit Hilfe eines Einfüllstutzens 18 bewirkt (Fig. 1), der in nicht näher dargestellter Weise mit der Hülse 3 dicht lösbar gekoppelt werden kann.

Beim Einfüllen eines Baustoffs in den Innenraum 6 des Grubenstempels GST, beispielsweise beim Einfüllen von Beton mit Hilfe einer pulsierend arbeitenden, nicht näher dargestellten Kolbenpumpe, werden die Dichtlippen 12 durch den auf den Beton lastenden Druck radial gespreizt, so daß der Beton durch das Schließglied 9 in den Innenraum 6 des Grubenstempels GST übertreten kann. Beim Rückhub der Kolbenpumpe liegt kein Druck am Beton an. Dadurch können die Dichtlippen 12 aufgrund ihrer Eigenelastizität und Vorspannung in die in den Fig. 1 bis 3 gezeichnete Schließposition den Dichtkegel 11 formend zurückkehren. Ein Übertritt von Beton aus dem Innenraum 6 über das Schließglied 9 ist hierdurch ausgeschlossen. Hat die Befüllung des Grubenstempels GST eine Höhe erreicht, daß der Beton auch am Schließglied 9 ansteht, unterstützt der Druck des im Grubenstempel GST befindlichen Betons zusätzlich die Schließposition des Dichtkegels 11 beim drucklosen Rückhub der Kolbenpumpe.

Ist es notwendig, den noch nicht ausgehärteten Beton aus dem Grubenstempel GST zu entfernen, so braucht lediglich der Einfüllstützen 18 von der Hülse 3 getrennt und das Schließglied 9 aus der Hülse entfernt zu werden. Der Beton kann dann aus dem Innenraum 6 des Grubenstempels GST abgesaugt werden.

Bezugszeichenliste

1 - Wand
2 - Ausnehmung in 1
3 - Hülse
4 - Stirnseite von 3
5 - innere Oberfläche von 1
6 - Innenraum von GST
7 - Vertiefung von 3
8 - Radialflansch von 10
9 - Schließglied
10 - Rohrstück von 9
11 - Dichtkegel
12 - Dichtlippen von 11
13 - Kegelspitze von 11
14 - Basiskanten von 12
15 - Längskanten von 12
16 - Verstärkungsrippen
17 - Seitenflächen von 12
18 - Einfüllstutzen
GST - Grubenstempel
α - Öffnungswinkel von 11

Claims

1. Ventil für einen durch Befüllen mit einem Baustoff teleskopierbaren stählernen Hohlkörper (GST), das ein in einer Ausnehmung (2) der Wand (1) des Hohlkörpers (GST) festlegbares Gehäuse (3) und ein im Gehäuse (3) fixierbares Schließglied (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (9) mehrere einen mit seiner Kegelspitze (13) zum Innen raum (6) des Hohlkörpers (GST) gerichteten Dichtkegel (11) bildende begrenzt radial bewegliche dreieckige Dichtlippen (12) aufweist, die aufgrund ihrer Eigenelastizität und Vorspannung in die den Dichtke gel (11) bildende Schließposition rückstellbar sind, und deren Basiskanten (14) zumindest mittelbar an dem in Form einer Hülse (3) ausgestalteten Gehäuse lage orientiert sind und deren zur Kegelspitze (13) hin auslaufenden Seitenkanten (15) sich berührend kontak tieren.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiskanten (14) der Dichtlippen (12) an einem in der Hülse (3) fixierten Rohrstück (10) befestigt sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelspitze (13) innerhalb der Hülse (3) liegt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippen (12) auf mindestens einer Seitenfläche (17) mit sich von den Basiskanten (14) zur Kegelspitze (13) erstreckenden Verstärkungsrippen (16) versehen sind.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (9) durch einen Einfüllstutzen (18) für den Baustoff an der Hülse (3) festgelegt ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllstutzen (18) und die Hülse (3) lösbar miteinander kuppelbar sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (9) aus einem korrosionsfesten Material besteht.