DE19814728A1 - Schlauchpumpe und Verwendung für einen Transportschlauch mit Sicherheitskanal - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines Schlauchs mit internem Kanal als Sicherheitseinrichtung sowie eine Schlauchpumpe mit einem derartigen Schlauch. Das Eintreten des Fördergutes in den Kanal wird als Indikator für den Schlauchverschluß genutzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung eines Schlauchs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Schlauchpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.

Ein Schlauch mit einer Decke, einer Seele und einer dazwi­ schen liegenden Draht-, Faser- oder Gewebeverstärkung sowie mit einem in der Seele verlaufenden Kanal ist aus der EP-0394383 B1 bekannt. Dort wird ein solcher Schlauch als För­ derschlauch für Schlauchpumpen vorgeschlagen. Der Kanal soll an einem Ende mit dem Pumpeninneren in Verbindung stehen und an einem anderen Ende über ein Rückschlagventil zur Atmosphä­ re hin offen sein. Beim Betrieb der Schlauchpumpe soll der Kanal wie der Förderschlauch selbst von einem Quetschkörper verschlossen werden und auf diese Weise Luft aus dem Pumpen­ gehäuse entfernt werden. Bei einer Beschädigung der Innenwan­ dung des Schlauches soll Fördergut zur Atmosphäre hin austre­ ten und dort überwacht werden.

In der Praxis zeigt sich, daß die angestrebte Pumpwirkung dieses Kanals nicht ausreichend ist. Eine ausreichende Pump­ wirkung wird nur dann erzielt, wenn der Kanal außerhalb der Gewebeverstärkung liegt. In diesem Fall wird aber das ge­ wünschte Warnsignal für einen Schlauchbruch erst dann abgege­ ben, wenn sowohl die Seele als auch die Gewebeverstärkung be­ schädigt sind.

Transportschläuche für empfindliche oder gefährliche Medien werden ohne besondere Sicherungsmaßnahmen, insbesondere ohne Indikatoren für einen Schlauchverschleiß durch Abrasion ein­ gesetzt. Eine Verwendung des bekannten Pumpenschlauches als Transportschlauch für abrasive, gefährliche oder empfindli­ ches Fördergut außerhalb eines Schlauchpumpengehäuses ist nicht bekannt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Trans­ portschlauch für derartige Medien mit einer Sicherheitsein­ richtung zur frühzeitigen Erkennung von Verschleiß bereitzu­ stellen. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Schlauches mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlauchpumpe dahingehend zu verbessern, daß ein Schlauch­ bruch möglichst frühzeitig erkennbar wird.

Weil bei der neuartigen Verwendung eine Beschädigung der Schlauchseele zu einer Öffnung des Kanals zum Schlauchinneren hin führt und weil außerdem ausgehend von der beschädigten Stelle, die mit dem Druck des Fördergutes beaufschlagt ist, eine Druckdifferenz zu den Enden des Kanals aufgebaut wird, tritt das Fördergut zwangsläufig bei Beschädigung der Schlauchseele in den Kanal ein, wird innerhalb des Kanals zu dessen Endseite gedrängt und kann dort zuverlässig detektiert werden. Bei einer solchen Beschädigung der Schlauchseele ist noch keine Gefahr gegeben, daß das geförderte Medium in die Umwelt austritt.

Weil bei der Schlauchpumpe vorgesehen ist, daß der Kanal nicht mit dem Pumpengehäuse in Verbindung steht, ist eine Pumpwirkung durch Quetschung und völliges Verschließen des inneren Querschnitts des Kanals nicht erforderlich. Der Kanal kann deshalb hinsichtlich Form und Anordnung innerhalb der Seele weitgehend frei gestaltet werden.

Insbesondere kann der Kanal nahe an dem offenen Querschnitt (Lumen) des Schlauchs positioniert werden, so daß eine von dem Innenraum heraus eintretende Schädigung des Schlauchs de­ tektiert werden kann, ohne daß die Verstärkung angegriffen ist. Damit wird sowohl ein Austreten des Fördergutes in die Umgebung als auch eine Verunreinigung des Fördergutes durch unerwünschte Stoffe sicher vermieden. Es ist vorteilhaft, wenn dem Kanal Detektormittel für in dem Kanal befindliches Fördergut zugeordnet sind. So können beispielsweise Druckauf­ nehmer oder Leitfähigkeitssensoren im Kanal selbst, in dessen Endbereich vorgesehen sein. Der Einfachheit halber können die Detektoren aber auch in einem außerhalb des Kanals liegenden Anschlußbereich der endseitigen Schlauchkupplung angeordnet sein, wobei der Kanal dort über einen geeigneten Anschluß aus dem Schlauch herausgeführt wird.

Weil bei einer Schlauchpumpe der Kanal nicht mit dem Pumpen­ gehäuse in Verbindung steht, besteht keine Gefahr, daß das im Pumpengehäuse befindliche Schmieröl mit dem Fördergut in Kon­ takt kommt, falls der Kanal durch Verschleiß oder Beschädi­ gung zum Fördergut hin geöffnet wird. Dabei ist vorteilhaft, wenn der Kanal im Betrieb im Kontaktbereich mit dem Quetschkörper einen stets offenen freien Querschnitt auf­ weist. In diesem Fall wird zum einen die Wandung des Kanals nicht oder nur geringfügig dynamisch belastet. Zum anderen kann der Kanal für eine schnelle Erkennung eines Verschleißes kontinuierlich, beispielsweise mit Druckluft gespült werden.

Es ist von Vorteil, wenn der Kanal im Bereich des Druckstut­ zens der Pumpe und/oder im Bereich des Saugstutzens in eine Leitung mündet, die mit Detektormitteln für das Vorhandensein von Fördermedium in dem Kanal, insbesondere mit einem Druck­ sensor oder einem Leitfähigkeitssensor versehen ist. Diese Leitung kann zur Atmosphäre hin verschlossen sein, so daß auch bei einer Beschädigung des Kanals kein Fördergut in die Atmosphäre abgegeben wird. Wenn der Kanal sowohl im Bereich des Druckstutzens als auch im Bereich des Saugstutzens in ei­ ne gemeinsame Leitung mündet, ist die Anordnung des externen Sensors und des Kanals symmetrisch bezüglich der Drehrichtung der Pumpe. Bei einer Drehrichtungsumkehr, wo der Saugstutzen zum Druckstutzen und umgekehrt wird, ist keine Anpassungsmaß­ nahme an der Pumpe erforderlich.

Eine in bestimmten Anwendungsfällen bevorzugte Konfiguration ergibt sich, wenn der Kanal zu der Verstärkung hin eine ge­ ringere Wandstärke aufweist als zu der inneren Schlauchober­ fläche. Bei dieser Konfiguration kann die relativ dicke Schicht der inneren Schlauchoberfläche als Verschleißschicht oder Nutzschicht dienen, die im Betrieb abgenutzt wird. Mit Erreichen der Verschleißgrenze wird dann der Kanal geöffnet. Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist darin zu sehen, daß der Kanal zu der Verstärkung hin eine größere Wandstärke aufweist als zu der inneren Schlauchoberfläche. Diese Konfi­ guration bietet Vorteile bei Fördergütern mit geringem abra­ sivem Schlauchverschleiß, wobei der Kanal durch einen relativ großen Abstand von der inneren Verstärkung durch die Walkar­ beit beim Pumpvorgang eine große Standzeit aufweist. Eine gu­ te Haltbarkeit ergibt sich auch, wenn der Schlauch in der Pumpe derart ausgerichtet ist, daß der Kanal in einem dem Quetschkörper abgewandten Bereich angeordnet ist. Dort sind die dynamischen Belastungen durch Walken besonders gering.

Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn in der Seele meh­ rere Kanäle angeordnet sind, weil dann ein Verschleiß oder ein beginnender Schlauchbruch auch dann zuverlässig erkannt wird, wenn die Beschädigung in einem örtlich begrenzten Be­ reich der Schlauchwandung auftritt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er­ findung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Förderschlauch in einer Schlauchpumpe im Bereich des Kontakts mit dem Quetschkörper;

Fig. 2 den Förderschlauch gemäß Fig. 1 mit einer ande­ ren Anordnung des Kanals; sowie

Fig. 3 einen Transportschlauch mit einem innerhalb der Seele angeordneten Kanal und einem externen Drucksensor, in einer abgebrochenen Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Schlauchpumpe mit einem Förderschlauch 1, einem Gehäuse 2 und einem Quetschkörper 3. Der Quetschkörper ist Teil eines Ro­ tors 4, der um eine angedeutete Achse 5 umläuft. Das Gehäuse 2 trägt Seitendeckel 6 sowie eine äußere Stützbahn 7, an der der Schlauch 1 anliegt. Der Schlauch 1 wiederum weist eine äußere Decke 10 auf, die bei der dargestellten Betriebsposi­ tion außen an der Stützbahn 7, seitlich an den Wangen 6 und innen, d. h. zu der Drehachse 5 hin, an dem Quetschkörper 3 anliegt. Innerhalb der Decke 10 träger der Schlauch 1 eine zugfeste Gewebeverstärkung 11, an deren Innenseite wiederum eine Seele 12 anschließt. Die innere Oberfläche der Seele 12 ist durch den Quetschkörper 3 derart zusammengedrückt, daß kein freier Querschnitt verbleibt. Die Seele 12 trägt jedoch einen Durchgangskanal 13, der von der inneren Oberfläche des Schlauches ebenso beabstandet ist wie von der Gewebeverstär­ kung 11. Der Kanal 13 wird in der dargestellten Betriebsposi­ tion, in der der Schlauch 1 maximal komprimiert ist, nicht verschlossen.

Die Fig. 2 zeigt einen Schlauch gemäß Fig. 1 mit einer an­ deren Anordnung des Kanals. Ein Kanal 14 ist hier so angeord­ net, daß sein freier Querschnitt unmittelbar an die Gewebe­ verstärkung 11 anschließt, während die Stärke der Seele 12 zwischen dem Kanal 14 und der inneren Oberfläche des Schlauchs 1 größer ist als im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt schließlich die Verwendung eines Schlauchs gemäß Fig. 2 als Transportschlauch für besondere Fördergü­ ter. Hier ist ein Schlauch 20 dargestellt, der eine Decke 21, eine Gewebeverstärkung 22 und eine Seele 23 aufweist. Eine innere Oberfläche 24 der Seele 23 umgibt ein Lumen, das als freier Transportquerschnitt des Schlauchs 20 dient. Ein Kanal 25 ist parallel zu der Längsachse des Schlauchs 20 in der Seele 23 vorgesehen. Der Kanal 25 verläuft über die gesamte Länge des Schlauchs 20 von einer endseitigen Schlauchkupplung zu der gegenüberliegenden Schlauchkupplung. Die Schlauchkupp­ lungen sind in der Fig. 3 nicht dargestellt.

An der Stirnseite, d. h. in dem Bereich, in dem eine Schlauchkupplung vorgesehen ist, wird der Kanal 25 in eine externe Sensorleitung 26 überführt, die druckfest mit dem Ka­ nal 25 in Verbindung steht. Die Sensorleitung 26 wiederum steht mit einem Drucksensor 27 in Verbindung.

In der Praxis arbeitet die beschriebene Schlauchpumpe wie folgt. In an sich bekannter Weise liegt der Förderschlauch 1 in einer Schlauchpumpe ein und verbindet dort den Saugstutzen mit dem Druckstutzen. Entlang einer teilkreisförmigen Stütz­ bahn 7 ist der Schlauch ständig mit der äußeren, koaxial zu der Drehachse 5 angeordneten Gehäusewandung in Kontakt. Der Rotor 4 der Schlauchpumpe trägt beispielsweise drei Quetschkörper 3, die in einem Winkelabstand von 120° zueinan­ der symmetrisch um die Drehachse 5 angeordnet sind. Zwischen je zwei Quetschkörpern 3 wird ein Schlauchsegment durch die entstehenden Quetschstellen von dem übrigen Schlauch isoliert und dieses Schlauchsegment bei Drehung des Rotors 4 in Rich­ tung auf den Druckstutzen gefördert. In der Quetschstelle ist der Förderschlauch 1 durch den Quetschkörper 3, die Seiten­ wangen 6 und die Stützbahn 7 allseitig gekammert. Die Seele 12 wird so zusammengequetscht, daß das an sich offene Lumen des Förderschlauchs vollständig verschlossen wird. Da die Ma­ terialien in diesem Bereich wie eine Flüssigkeit inkompressi­ bel sind und sie außerdem allseits von dem zugfesten Gewebe der Gewebeverstärkung 11 umgeben sind, kann die Seele 12 nicht weiter komprimiert werden. Deshalb wird auch der Kanal 13 im Bereich einer Quetschstelle nicht verschlossen.

Entsprechendes gilt für den Einsatz des Schlauches 1 in ande­ ren Schlauchpumpen, beispielsweise in solchen Schlauchpumpen mit nur einem Quetschkörper oder einem Quetschkörper in Ge­ stalt einer Exzenterschnecke.

Im Bereich des Druckstutzens und möglichst auch im Bereich des Saugstutzens wird der Kanal 13 aus dem Gehäuse herauf in eine externe Sensorleitung geführt. Diese Sensorleitung wird dann in an sich bekannte Weise mit einem Leitfähigkeitssen­ sor, einem Drucksensor oder auch mit Infrarotsensoren für Kohlenwasserstoffe versehen. Im Normalbetrieb der Pumpe ist in dem Kanal 13 kein Fördergut vorhanden. Der Kanal 13 ent­ hält also im wesentlichen Luft mit Atmosphärendruck oder auch eine geeignete Flüssigkeit, die mit dem Fördergut reagieren kann. Wenn nun die Schlauchseele von innen her durch das För­ dergut, den hohen Druck oder die ständige dynamische Bean­ spruchung in der Weise angegriffen wird, daß Risse oder Abra­ sionen zu der Gewebeverstärkung 11 hin wandern, dann wird sich der Kanal 13 zu dem inneren Lumen und damit zu dem För­ dergut hin öffnen. Das Fördergut kann mit dem Kanal 13 in Kontakt kommen und aufgrund des höheren Drucks (entsprechend dem Förderdruck der Pumpe) in den Kanal 13 eintreten. Dort kann entweder eine Druckerhöhung detektiert werden, oder es kann im Falle elektrisch leitfähigen Pumpguts die Leitfähig­ keit als Warnsignal ausgenutzt werden. Bei der Anordnung ge­ mäß Fig. 1 ist der Kanal 13 sowohl von der inneren Oberflä­ che der Schlauchseele 12 als auch von der Gewebeverstärkung 11 beabstandet. Die Dicke der Seele 12, die zwischen der in­ neren Oberfläche und dem Kanal 13 liegt, kann also als Ver­ schleiß- oder Nutzschicht des Schlauchs 1 betrachtet werden, bei deren Abtrag ein Warnsignal erzeugt wird. Bei Erreichen des Kanals 13 ist das Fördergut noch nicht mit der Gewebever­ stärkung 11 und natürlich auch nicht mit dem Gehäuseinneren in Kontakt getreten, so daß eine weitergehende Undichtigkeit im Gewebebereich, ein Austritt des Fördergutes in die Atmo­ sphäre oder eine Verunreinigung des Fördergutes mit im Pum­ pengehäuse befindlichen Schmieröl nicht zu befürchten ist.

Bei der Ausführungsform des Schlauchs gemäß Fig. 2 liegt der Kanal 13 in unmittelbarer Nachbarschaft der Gewebeverstärkung 11. Hier ist die Dicke der Verschleiß- oder Nutzschicht zwi­ schen der inneren Oberfläche der Seele 12 und dem Kanal 14 größer als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Bei be­ sonders abrasiven Medien hat dieser Schlauch also eine länge­ re Standzeit als derjenige gemäß Fig. 1. Es kann bei dieser Ausführungsform von Vorteil sein, daß der Kanal 14 unmittel­ bar an der Gewebeverstärkung 11 anliegt. Wenn nämlich im Be­ reich der größten Beanspruchung des Schlauches 1, nämlich im Bereich der seitlichen Knickstellen, Risse durch die Seele 12 hindurch die Gewebeverstärkung 11 erreichen, dann wandern un­ ter Druckbelastung und mechanischer Belastung diese Risse an der Gewebeverstärkung 11 entlang, wobei die Fasern von dem verbindenden Gummimaterial getrennt werden. Eine solche Un­ dichtigkeit, die die Gewebeverstärkung 11 erreicht, wird auch rechtzeitig vor einem Schlauchbruch so weit gewandert sein, daß die Undichtigkeit den Kanal 14 über die Gewebeverstärkung erreicht, bevor die Nutzschicht der Seele 12 abgenutzt ist. Auch in einem solchen Fall kann mit der vorliegenden Erfin­ dung rechtzeitig vor einem Schlauchbruch gewarnt werden und beispielsweise die Pumpe abgeschaltet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Verwendung eines Schlauchs mit einem in der Seele angeordneten Kanal veranschaulicht. Hier wird der Schlauch 20 als Transport­ schlauch verwendet, beispielsweise zum Entleeren von Tankwa­ gen und Umfüllen des Fördergutes in einen Vorratsbehälter. In diesen Fällen, in denen nicht die in Schlauchpumpen üblichen großen mechanischen Belastungen der Schläuche auftreten, wird vielfach bislang keine Überwachung der Schlauchstruktur durchgeführt. Hier ist es bei der erfindungsgemäßen Verwen­ dung erstmals möglich, den Kanal 25 mit den bereits erwähnten Detektormitteln zu verbinden, so daß auch bei einem Trans­ portschlauch ein Verschleiß der Schlauchseele erkannt werden kann, bevor die Gewebeverstärkung 22 erreicht und angegriffen wird. Auch hier ist es möglich, einen Schlauch gemäß Fig. 2 zu verwenden, bei dem ein Warnsignal erzeugt wird, wenn das Fördergut entlang der Gewebeverstärkung 22 zu dem Kanal 25 wandert, ohne daß die Seele 23 als solche ihre Verschleiß­ grenze erreicht hat. Auch hier kann das Warnsignal über Drucksensoren, Leitfähigkeitssensoren oder Gasdetektoren ge­ wonnen werden. Ein Gasdetektor auf Infrarot-Absorptionsbasis könnte beispielsweise beim Umfüllen von flüssigem Propan- oder Butangas verwendet werden, wobei spezifisch das Austre­ ten von Kohlenwasserstoffen in die Detektorleitung 26 erfaßt wird. Es kann aber auch, wie in der Fig. 3 veranschaulicht, ein Drucksensor 27 zum Einsatz kommen, der das Anliegen des Förderdrucks im Kanal 25 anzeigt. Dabei kann beispielsweise in einer besonders kompakten Ausführungsform die Sensorlei­ tung 26 mit dem Detektormittel 27 als integraler Bestandteil der Schlauchkupplung ausgeführt werden, so daß dem Transport­ schlauch keine externen Komponenten hinzugefügt werden müs­ sen, die im täglichen Gebrauch unhandlich und gegenüber Be­ schädigung empfindlich sein würden.

Claims (11)

1. Verwendung eines Schlauchs (1, 20) mit

• - einer Decke (10, 21) und einer Seele (12, 23) sowie mit wenigstens einer zwischen der Decke (10, 21) und der Seele (12, 23) angeordneten Verstärkung (11, 22), insbesondere einer Draht-, Faser- oder Gewebeverstärkung, sowie mit
• - wenigstens einem der Seele (12, 23) zugeordneten Kanal (13, 14, 25), als Transportschlauch für abrasive Fördergü­ ter, Lebensmittel und/oder Gefahrenstoffe.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kanal (13, 14, 25) De­ tektormittel für in dem Kanal (13, 14, 25) befindliches Fördergut, vorzugsweise ein Druckaufnehmer oder ein Leit­ fähigkeitssensor zugeordnet sind.

3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportschlauch (1, 20) wenigstens eine Schlauchkupplung trägt und daß der Kanal (13, 14, 25) im Bereich der Schlauchkupplung aus dem Schlauch herausgeführt ist.

4. Schlauchpumpe mit

• - einem einen Druckstutzen und einen Saugstutzen aufwei­ sendem Gehäuse (2, 6, 7),
• - mindestens einem Schlauch (1), der sowohl mit dem Druckstutzen als auch mit dem Saugstutzen verbunden ist und an der Innenwandung des Gehäuses (2, 6, 7) anliegt;
• - mindestens einem Quetschkörper (3), der so an dem Schlauch (1) entlang bewegt werden, daß der Schlauch (1) durch jeden Quetschkörper (3) aus Richtung des Saugstut­ zens in Richtung des Druckstutzens zusammenquetschbar ist, wobei der Schlauch eine innere Seele (12), eine Decke (10) und eine zwischen der Seele (12) und der Decke (10) liegende Verstärkung (11) aufweist,
  wobei weiter der Schlauch (1) einen in der Seele (12) an­ geordneten, durchgehenden Kanal (13, 14, 25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13, 14, 25) nicht mit dem Pumpengehäuse in Verbin­ dung steht.

5. Schlauchpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13, 14, 25) im Betrieb im Kontaktbereich mit dem Quetschkörper (3) einen durchgehenden freien Querschnitt aufweist.

6. Schlauchpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13, 14, 25) im Bereich des Druckstutzens und/oder im Bereich des Saugstutzens in eine Leitung (26) mündet, die mit Detektormitteln (27) für das Vorhandensein von För­ dergut in dem Kanal, insbesondere mit einem Drucksensor oder einem Leitfähigkeitssensor versehen ist.

7. Schlauchpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13, 14, 25) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die auf Kontakt mit Fördergut reagiert oder die einen Druck­ anstieg zu den Detektormitteln (27) weiterleitet, ohne daß das Fördergut selbst mit den Detektormitteln (27) in Berührung kommt.

8. Schlauchpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14) zu der Verstärkung (11) hin eine geringere Wandstärke aufweist als zu der inneren Schlauchoberflä­ che.

9. Schlauchpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13, 25) zu der Verstärkung (11, 22) hin eine größere Wandstärke aufweist als zu der inneren Schlauchoberfläche (24).

10. Schlauchpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch in der Pumpe derart ausgerichtet ist, daß der Kanal (13, 14) in einem dem Quetschkörper (3) abgewandten Bereich angeordnet ist.

11. Schlauchpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seele (12, 23) mehrere Kanäle (13, 14, 25) vorgesehen sind.