DE3541712A1 - Foerderrohr, insbesondere fuer pneumatischen versatz im untertagebetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Förderrohr, insbesondere für den pneumatischen Versatz im Untertagebetrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das erfindungsgemäße Förderrohr bildet mit einer Vielzahl gleichartiger Rohre eine Rohrstrecke, deren Rohre während des Förderbetriebes zusammen­ bleiben. Durch den Eingriff der Klemmringe und der Flanschringe benachbarter Rohre werden die notwen­ digen Drücke an den Dichtungen erzeugt und die Rohre zusammengehalten. Solche Rohrstrecken bestehen im Untertagebetrieb in der Regel aus Doppelwandrohren, d.h. Rohren, welche ein hartes und daher verschleiß­ festes Innenrohr und ein demgegenüber weicheres, aber zäheres Außenrohr als Schutzmantel aufweisen. Die besondere Fertigungsart solcher Rohre gestattet das Verschweißen aufgeschobener Flanschringe mit dem Außenrohr ohne Beeinträchtigung der Verschleiß­ empfindlichkeit des Innenrohres durch die Schweiß­ hitze.

Die derart ausgebildeten erfindungsgemäßen Förder­ rohre werden im Untertagebetrieb häufig zu einer Rohrstrecke zusammengeschlossen, welche mechanische Seitenausträge für das Versatzgut besitzt und an der Rückseite eines schreitenden Ausbaus im Streb aufgehängt ist. Mit den Seitenausträgen lassen sich die Versatzfelder abschnittsweise und meistens von oben nach unten verfüllen. In der Regel wird dazu der Strebausbau abschnittsweise gerückt. Das bedingt eine mehr oder weniger ausgeprägte Krümmung der Rohrleitung, welche entsprechend den zu verfüllenden Strebabschnitten jede Rohrverbin­ dung in der Rohrstrecke umso stärker beansprucht, je steifer die Rohre in sich sind. Bei den er­ wähnten Doppelwandrohren ist das in besonderem Maße der Fall.

Die Erfindung geht von einer bekannten, sogenann­ ten Zentri-Schalenkupplung aus, welche man insbe­ sondere bei der Anwendung in Strebversatzleitungen benutzt. Diese Zentri-Schalenkupplungen bestehen meistens aus zwei Hälften, welche mit tangential angeordneten Schrauben zusammengehalten werden. Mit den Schrauben und mit entsprechend angeordneten ebenen Schrägflächen in der Schale sowie außen auf den Flanschringen werden die Klemmkräfte erzeugt, welche die Flanschringe und damit die Rohre axial verspannen. Als Dichtungen dienen in der Regel O-Ringdichtungen, für die jeweils eine im Quer­ schnitt quadratische bis rechteckige Aufnahmenut in einem der Flanschringe ausgespart ist. Diese Ringdichtung dichtet auf einer ebenen Stirnfläche des anderen Flanschringes.

Konstruktionsbedingt müssen benachbarte Rohre mit dem beschriebenen Klemmring so weit axial zusammengeführt werden, daß ihre Stirnflächen praktisch aufeinanderliegen. Das bedeutet in Verbindung mit dem hohen Widerstandsmoment des Klemmringes eine starre bzw. um wenige Winkel­ grade abwinkelbare Rohrverbindung. Unter den be­ schriebenen Bedingungen einer Strebleitung verhält sich eine solche Leitung daher steif. Das führt leicht zu Betriebsstörungen durch Abreißen von Auf­ hängungen, Überlastungen der Rohre oder bleibenden Verformungen in den Rohren. Solche bleibenden Ver­ formungen bedingen einen örtlich erhöhten Rohr­ verschleiß, dessen Beseitigung zur Vermeidung von Ausbläsern erforderlich, aber auch außerordent­ lich aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein För­ derrohr der eingangs bezeichneten Art derart auszu­ bilden, daß sich die aus mehreren solcher Rohre bestehende Rohrleitung einem von der Gerade abweichenden, betriebsbedingten Verlauf anpassen kann und die dabei auftretenden Beanspruchungen der Rohre in erträglichen Grenzen gehalten werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Schaffung von Verschiebefläche auf den klemmenden Teilen des Klemmringes und der Flansch­ ringe, sowie auf deren miteinander zusammenwirken­ den Flächen läßt sich je nach Flächengröße eine Abwinklung in den Rohrkupplungen erreichen, welche praktisch zwängungsfrei ausgenutzt werden kann. Der dazu erforderliche Ringspalt zwischen aneinander anschließenden Rohren wird mit der Ringdichtung durch deren Nuten beherrscht. Bei einer Abwinklung füllt die Ringdichtung den klaffen­ den Ringspaltsektor aus, weil sie sich unter dem Einfluß des sich in den geöffneten Nuten auswirkenden Blasdruckes spreizt. Dagegen wandert in dem geschlos­ senen Ringspaltsektor das Dichtungsmaterial in die Nuten ein und wird dadurch daran gehindert, in den fördernden Querschnitt der Rohre auszutreten, wo es der schnellen Zerstörung durch das Blasgut ausge­ setzt wäre. Sobald die Anschlagflächen der Flansch­ ringe aufeinandertreffen, kommt es in den Flansch­ ringen zu einer örtlichen Auflage metallischer Flächen, welche der weiteren Abwinklung eine Grenze setzt, je­ doch das Aufeinandertreffen der Rohrstirnseiten vermeidet.

Die Erfindung hat daher den Vorteil, daß sie eine erheblich größere Abwinkelbarkeit der mit Hilfe von Flanschringen gekuppelten Rohre bei geringem Bewegungs­ widerstand ermöglicht. Dadurch halten sich die Bean­ spruchungen der Rohre trotz hoher Klemmkräfte weit unter den Grenzen der bleibenden Verformung des Rohr­ materials. Außerdem begünstigen die Rückstellkräfte der Dichtung eine Ausfluchtung der Rohre. Infolgedessen hält erhöhter Verschleiß der Rohre durch das Blasgut in den Abwinklungsstellen der Rohrstrecke in engen Grenzen. Die Betriebssicherheit einer erfindungsgemäßen Rohr­ leitung beruht ferner auf den metallischen Anschlagflä­ chen der Ringflansche. Diese verhindern eine Überlastung der Dichtung und der Rohre über die empfindlichen Rohr­ stirnseiten und ermöglichen auf diese Weise spreizbare Dichtungen zur Überbrückung eines Ringspaltes zwischen den Stirnseiten der Flanschringe, der entsprechend der Abwinklung über seinen Umfang erhebliche Unterschiede seiner Weite aufweist.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Anspruches 2 sorgt man dafür, daß genügend Dichtungsmaterial zur Ausfüllung des erwähnten Ringspaltes vorhanden ist, andererseits aber die Ringdichtung in einer vorgegebenen Stellung formschlüssig gehalten wird. Dazu dienen die Merkmale des Patentanspruches 2.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 lassen sich verhältnismäßig große Ringspalte zuverlässig abdichten, ohne daß es dazu mehrerer Ringdichtungen bedarf.

Der Patentanspruch 4 gibt eine zweckmäßige Aus­ führungsform zur formschlüssigen Verbindung der Dichtung mit einem der Flanschringe wieder.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Förderrohrs anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Rohrkupplung, mit der benachbarte erfindungsgemäße Rohre zusammengehalten werden, die abgebrochen wiedergegeben sind und

Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung die Wirkungsweise bei Abwinklung der Rohre in der Kupplung.

In den Figuren sind die beiden benachbarten Förderrohre mit 1 und 2 bezeichnet, während die Kupplung allgemein bei 3 wiedergegeben ist. Die Förderrohre besitzen übereinstimmende Innen- und Außenquerschnitte und werden jeweils von einem Mantelrohr 4 und einem Innenrohr 5 gebildet, welches mit dem Mantelrohr 4 gegen Stoß- und Schlagbeanspruchungen abgesichert ist. Die Rohre weisen an ihren Enden 6, 7 Flanschringe 8, 9 unterschiedlicher Ausbildung auf, die sich in der Kupplung 3 ergänzen. Die Flanschringe sind über­ einstimmend mit Hilfe vorderer Keilnähte 10, 11 und rückseitiger Keilnähte 12, 13 auf den zugeord­ neten Rohrenden 6, 7 durch Verschweißen mit dem Außenrohr 4 befestigt.

In der Rohrkupplung 3 dient ein Klemmring 14 zur axialen Verspannung der Rohrenden 6, 7. Der Klemm­ ring ist zweiteilig, was bekannt und daher in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die beiden Hälften des Klemmrings 14 sind an ihren Enden zweckmäßig radial abgewinkelt, und die Abwinklungen durchdringen tangential orientierte Schrauben, welche die Klemmkräfte erzeugen und aufrechterhal­ ten.

Wie sich aus der Fig. 1 ferner entnehmen läßt, ist die radiale Stirnfläche 15 des Flanschringes 8 eben und mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut 16 hinter­ schnitten. Formschlüssig greift ein axialer Ansatz 17 einer Ringdichtung 18 in die Nut 16 mit zwei divergierenden Dichtungslippen 19, 20 ein.

Der Klemmring 14 ist im Querschnitt sichelförmig, d.h. er hat eine äußere, über einen Halbkreis hinausreichende Außenfläche 21 und eine paraboli­ sche innere Klemmfläche 22. Der bogenförmigen Fläche 22 entspricht die Rückenfläche 23 des Flanschringes 9. Die Stirnseite dieses Flansch­ ringes weist eine ringförmige Aussparung 24 auf. Diese wird von einer gekrümmten Axialfläche 25 nach außen begrenzt, deren Schnittlinie ebenfalls parabolisch verläuft. Der Axialfläche 25 entspricht eine gekrümmte Rückenfläche 26 des anderen Flansch­ ringes 8, die ihrerseits parabolisch gekrümmt ist. Auf ihrem schwächer gekrümmten Teil stützt sich die Klemmfläche 22 des Klemmringes ab. Der stärker gekrümmte Teil kann sich auf der Fläche 25 der Aus­ sparung 24 verschieben bzw. drehen bis die ebene Radialfläche 15 auf einer ebenen Radialflä­ che 26 der Aussparung 24 liegt. Zwischen den Stirn­ flächen 27, 28 der axial ausgefluchteten Rohre 1, 2 befindet sich ein Ringspalt 29, den die Ringdichtung 18 ausfüllt. Zu diesem Zweck ist die Ringdichtung auf jeder ihrer beiden Seiten mit konzentrischen Nuten 30 bis 35 ausgespart. Betrachtet man die Aus­ gestaltung dieser Nuten, so ergibt sich, daß der Nutboden 36 jeweils radial verläuft, während die Nutwände 37, 38 konvergierend von außen nach innen und zur äußeren Axialfläche 39 des Dichtungsringes 18 abgewinkelt verlaufen.

Diese Konfiguration der Ringdichtung 18 ist im Zusammenhang der Fig. 2 dargestellt. Sie ist dann gegeben, wenn die Rohre ausgefluchtet sind (Fig. 1), bzw. wenn sie in der aus Fig. 2 er­ sichtlichen Art abgewinkelt wurden und die Ring­ dichtung im Bereich des klaffenden Ringspalt­ sektors 40 betrachtet wird. Auf der gegenüberlie­ genden Seite befindet sich jedoch ein zusammen­ geführter Ringspaltsektor 41. Wie schematisch in Fig. 2 angedeutet, füllt hierbei das Dichtungs­ material die Ringnuten 30 bis 35 aus, so daß in diesem Sektor 51 die Ringdichtung 18 kompakt er­ scheint. Ein zu weitgehendes Zusammenpressen der Ringdichtung wird durch die aufeinanderliegenden Anschlagflächen 15 und 26 der Flanschringe ver­ hindert.

Wenn dagegen die Nuten 30 bis 35 geöffnet sind, kann der Blasdruck in die Nuträume kriechen und die durch die Nuten gebildeten Lippen auseinander­ treiben, so daß die Abdichtung gewährleistet bleibt.

Während die Ringdichtung 18 in der beschriebenen Aufnahmenut 16 festgehalten wird, ist die Stirn­ fläche des Flanschringes 9 auf ihrer dem Außenrohr 4 zugekehrten Innenseite, wie bei 43 in Fig. 2 dar­ gestellt, hinterschnitten und weist eine dachförmi­ ge Schräge 44 auf, welche eine radiale Abstützung der Ringdichtung 18 gewährleistet, um deren Aus­ treiben zu verhindern.

Das vorstehend bezeichnete und in den Zeichnungen dargestellte erfindungsgemäße Förderrohr ermög­ licht in den Kupplungen eine Zentrierung in dem Sinne, daß bei Abwinklungen keine Verschiebung der Rohre, sondern lediglich eine Abknickung der Rohrachsen benachbarter Rohre in der Kupplung auftritt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Rohrwände auch bei größeren Abwinklungen nicht in den fördernden Querschnitt einwandern und sich der Verschleiß in den Kupplungen an den Stirnkanten insbesondere der verschleißfesten Innenrohre in engen Grenzen hält.

Claims (7)

1. Förderrohr, insbesondere für pneumatischen Ver­ satz im Untertagebetrieb, welches an seinen Enden je einen aufgeschobenen und vorzugsweise mit einem Außenrohr verschweißten Flanschring aufweist, von denen der eine eine radiale Nut zur Aufnahme einer Ringdichtung aufweist, wobei in einer Rohrleitung benachbarte Flanschringe mit einem Klemmring axial verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfläche (22) des Klemmringes (14) im Axialschnitt bogenförmig verläuft und einer bogenförmigen Rückenfläche (23) eines Flansch­ ringes (9) entspricht, dessen Stirnseite eine ringförmige Aussparung (24) aufweist, auf deren gekrümmter Axialfläche (25) sich eine entspre­ chend gekrümmte Rückenfläche (26) des anderen Flanschringes (8) bis zum Anschlag auf einer ebenen Radialfläche (26) der Aussparung (24) ver­ schiebt, und daß zwischen den Stirnflächen (27, 28) der axial ausgefluchteten Rohre (1, 2) ein Ringspalt (29) vorgesehen ist, den die mit konzentrischen Nuten (30 bis 35) ausgesparte Ringdichtung (18) ausfüllt.

2. Förderrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut (16) der Ringdichtung (18) hinter der Anschlagfläche (15) des in die Aus­ sparung (24) des Flanschringes (9) eingreifen­ den Flanschringes (8) ausgebildet ist.

3. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Nuten (30 bis 35) der Ringdichtung (18) auf beiden Radialflächen aus­ gespart sind, wobei der Nutboden (36) jeweils radial verläuft und die Nutwände (37, 38) konvergierend von außen nach innen und zur äußeren Axialfläche (39) der Ringdichtung (28) abgewinkelt verlaufen.

4. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut (16) schwalbenschwanzförmig hinterschnitten ist und die Ringdichtung (18) einen axialen Ringfortsatz (17) aufweist, der sich in der Aufnahmenut (16) verspreizt.

5. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspreizung des axialen Ringfortsatzes (17) nach außen divergierende Dichtlippen (19, 20) dienen.

6. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Aussparung (24) tragende Flanschring (9) eine Hinterschneidung (43) mit dachförmiger Schräge (44) zur radialen Abstützung der Ring­ dichtung (18) aufweist.

7. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfläche (22) des Klemmringes (14) und die Verschiebeflächen (23, 25 und 26) der Flanschringe (8, 9) parabolisch und konvex gekrümmt sind.