DE3901271A1 - Foerderrohr fuer suspendierte haufwerke, insbesondere dem pneumatischen versatz im untertagebetrieb - Google Patents

Description

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

Die Förderung von Haufwerken, beispielsweise von Sand und Kies, aber auch von Waschbergen und von feinkörnigen bis pulverförmigen Baustoffen in Form von Suspensionen erfolgt in unterschiedlicher Dichte pneumatisch oder hydraulisch in Rohrstrecken, welche mit einer Mehrzahl von aneinander anschließenden Förderrohren gemäß der Erfindung aufgebaut werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand ihres speziellen Anwendungsgebietes beschrieben, das den Versatz von Hohlräumen mit derart gefördertem Haufwerk betrifft, die im Untertagebetrieb durch den pneumatischen Blasversatz ausgefüllt werden.

Allgemein gesehen und daher auch für das spezielle An­ wendungsgebiet der Erfindung kommen Haufwerke mit abrasiven Eigenschaften als Fördergut in Frage. Daher bezieht sich die Erfindung insbesondere auf verschleiß­ geschützte Förderrohre. Aus konzentrisch angeordneten Rohren aufgebaute Förderrohre weisen meistens ein gehärtetes und daher sprödes Innenrohr und ein umgebenes Normalrohr auf, welches das Innenrohr gegen Bruch schützt und die Schweißbefestigung von Ringflanschen an den Rohrenden ermöglicht.

In den meisten Fällen können die Förderleitungen nicht durchgehend gerade verlegt werden, sondern müssen horizontal sowie gegebenenfalls auch vertikalen Kurven folgen. Dient eine solche Rohrstrecke als Blasversatz­ leitung beispielsweise im Streb des Untertagebergbaus, so erfordert bereits das feldweise Verblasen des Ver­ satzhaufwerkes die Verlegung der Blasversatzleitung in wechselnden Kurven. Die erfindungsgemäßen Förder­ rohre lassen sich, ohne Beschädigungen zu erleiden oder Undichtigkeiten zu zeigen, in jeder Rohrverbindung um ein bestimmtes Maß abwinkeln, so daß Kurven infolge eines Polygonzuges bewältigt werden können. Insbesondere bei den erwähnten verschleißgeschützten Förderrohren ist diese Eigenschaft von erheblicher Bedeutung, weil diese Förderrohre in sich steif sind und daher kaum in einen Kurvenradius gebogen werden können.

Die Abwinkelbarkeit der Förderrohre ist mit den Flanschringen nicht gegeben, wenn diese unmittelbar mit­ einander verschraubt werden. Daher sind die erfindungs­ gemäßen Förderrohre mit Flanschringen versehen, von denen wenigstens einer mit einem Kupplungsring zusammen­ wirkt, um mit dem anderen Flanschring verspannt zu werden. Bauartbedingt ergibt sich bei einer derart aufgebauten Rohrverbindung im Scheitel des Winkels, den die Rohrachsen benachbarter Rohre bei der Abwinklung einschließen, eine geöffnete Ringspaltsektion zwischen den Flanschen, der eine geschlossene Ringspaltsektion gegenüberliegt. Dadurch ist es möglich, je nach Öffnungsgröße des Ringspaltsektors einen mehr oder weniger großen Winkel der Rohrachsen benachbarter Förderrohre einzustellen, wobei die Förderrohre und ihre Flanschen zwängungsfrei sind.

Die hydraulische und die das vorzugsweise Anwendungs­ gebiet der Erfindung bildende pneumatische Versatz­ förderung setzt einen Überdruck des Fördermediums in der Förderleitung voraus, der deswegen nach außen in den Rohrverbindungen abgedichtet werden muß. Diese Abdichtung übernimmt erfindungsgemäß eine Dichtungs­ anordnung, welche in der Hauptsache aus einer Ring­ dichtung besteht. Diese Ringdichtung wird je nach dem Grad der Abwinklung mit einem bestimmten Dichtdruck auf ihre Dichtflächen gepreßt und baut auf diesen von innen nach außen den Druck des Fördermediums ab. An­ dererseits muß die Dichtungsanordnung auch dafür sorgen, daß keine Partikel des Fördergutes auf die Stirnflächen der Förderrohre auftreffen oder noch weiter in den Ringspalt eindringen. Mit hoher kinetischer Energie auftreffende Partikel des Fördergutes führen insbe­ sondere bei abrasiven Fördergutpartikeln an den Stirn­ flächen der Ringflanschen zu örtlich überhöhtem Ver­ schleiß, der die Ausnutzung der normalen Standdauer der Förderrohre beeinträchtigt. In den Ringspalt ein­ dringende Partikel des Fördergutes blockieren die Abwinkelbarkeit der Rohrverbindung und können die Ringdichtung beschädigen.

Die Erfindung setzt die beschriebenen Förderrohre als bekannt voraus (DE-OS 35 41 712). Hierbei sind alle vorstehend beschriebenen Zweckbestimmungen der Dichtungsanordnung in einer Ringdichtung vereinigt, welche deswegen an den Ringflanschen bis zum Innen­ zylinder des Förderrohres reicht und auf ihrem kon­ zentrisch inneren Ringabschnitt mit konzentrischen Nuten versehen ist, um sie im geöffneten Ringspalt­ sektor zu spreizen und im geschlossenen Ringspalt­ sektor schließen zu können. Als Kupplungsring dient eine Schalenkupplung, welche eine gekrümmte Innen­ fläche aufweist, die mit einer entsprechend gekrümmten Außenfläche eines der Flanschen zusammenwirkt, die den anderen Flansch über den Weg der Abwinklung übergreift. Der Schalenkupplungsring läßt sich mit einer oder zwei gegenüberliegenden tangentialen Verschraubungen anbrin­ gen und mit den Flanschen verspannen.

Die Abwinkelbarkeit solcher Förderrohre ist ver­ gleichsweise gering und daher für eine Reihe von Ein­ satzfällen ungeeignet. Das ist im wesentlichen eine Folge der geringen Spreizweite der Ringdichtung, die ihrerseits den erforderlichen Dichtdruck begrenzt, welcher auf dem geöffneten Ringspaltsektor auf die Dichtflächen ausgeübt werden muß. Die Herstellung einer den Anforderungen genügenden Ringdichtung be­ kannter Art ist außerdem schwierig, ihr sachgerechter Einbau ist schwer zu gewährleisten und ihr Verschleiß ist entsprechend hoch. In der Praxis hat das die unan­ genehme Folge, daß die Dichtung im Ringspalt nach außen verformt wird und der beschriebene Verschleiß auf den Rohrstirnflächen eintritt. Infolgedessen müssen die mechanischen Grenzen der Rohrabwinklung auf geringe Winkelbeträge beschränkt werden. Das geschieht u.a. durch den geteilten Schalenkupplungsring mit tangentialen Verbindungsverschraubungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Förderrohr der als bekannt vorausgesetzten Art Ab­ winklungen benachbarter Förderrohre in einer Förder­ richtung zu vergrößern und zuverlässig zu beherrschen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Aufgaben des Patentanspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung weist der Ringdichtung die Aufgabe zu, den inneren Überdruck der Förderleitung abzubauen. Diese Ringdichtung kann in dem geschlossenen Ringsektor in die sie haltende Nut ausweichen. Sie braucht daher keine Spreiznutung, welche im Ergebnis den Dichtdruck im geöffneten Ringspaltsektor herabsetzt, sondern kann aus vollem Material bestehen. Dagegen werden erfindungsge­ mäß die Absperrung des Ringspaltes gegen eindringende Fördergutpartikel und der Schutz der Rohrstirnflächen mit einem Quetschkörper herbeigeführt. Dieser braucht daher nicht den Überdruck des Fördermediums abzubauen, sondern beschränkt sich darauf, den Ringspalt freizuhalten. Das läßt sich im Ergebnis mit wesentlich geringeren Flächen­ drücken auf den Rohrstirnseiten bzw. den Flanschen errei­ chen, so daß auch bei größeren Ringspalten das Fördergut mit Sicherheit aus dem Ringspalt herausgehalten wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine vergrößerte Abwinkelbarkeit der Rohre in den Rohrverbindungen zu­ läßt, jedoch den Schutz des Ringspaltes und die Abdichtung nach außen gewährleistet. Die Ringdichtung benötigt nur eine vergleichsweise einfache Form, während der vom Dichtdruck entlastete Quetschkörper mit unter­ schiedlichen Formen und Werkstoffen verwirklicht werden kann.

Bei der im Anspruch 2 beschriebenen Ausführungsform der Dichtungsanordnung ergibt sich der Vorteil, daß trotz einfacher Querschnittsform des Dichtungsringes genügend Dichtungswerkstoff im geschlossenen Ringspaltsektor in die Nut verdrängt werden kann, während andererseits im geöffneten Ringspaltsektor noch ausreichend Dichtdruck in der Ringdichtung erzeugt wird.

Quetschkörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 sind besonders einfach, weisen aber aufgrund ihrer Porigkeit ein relativ großes Formänderungsvermögen auf, so daß bei diesen Quetschkörpern auch größere Abwinklun­ gen in den Rohrverbindungen sicher beherrscht werden.

Quetschkörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 erzeugen demgegenüber geringere Rückstellkräfte, die sich aber durch eine Schlauchbewehrung erheblich steigern lassen, wobei andererseits das Formänderungs­ vermögen erhebliche Größenordnungen annehmen kann.

Die Ausführungsform der Quetschkörper nach dem Patent­ anspruch 6 hat dagegen den Vorteil, daß sich der Quetschkörper ebenso wie die Ringdichtung unverlierbar in einem der Flansche des Förderrohres anbringen läßt. Dies wird u.a. mit der Ausführungsform der Erfindung nach dem Patentanspruch 7 gewährleistet, weil die nach außen konvergierenden axialen Wände der Ringnuten während auf die eingelegte Ringdichtung bzw. den Quetschkörper wirken.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 wird in der Rohrverbindung die Winkelbeweglichkeit der Rohrverbin­ dung auf einen Ringflansch beschränkt. Diese Ring­ flanschen trägt erfindungsgemäß die Ringdichtung in den Quetschkörper, die deshalb bei jeder Winkel­ änderung geführt werden. Die Winkeländerung kann des­ wegen erhebliche Größenordnungen annehmen, ohne daß mechanische Beschädigungen am Quetschkörper bzw. an der Ringdichtung auftreten können. Vorteilhaft ist auch die axiale Verschraubung, weil sie im Gegensatz zu den radialen Verschraubungen eine vergrößerte Anzahl von Flanschschrauben zuläßt, die zudem infolge ihrer axialen Anordnung leichter unter bestimmten Bedingungen erreich­ bar sind, unter denen die Förderleitung verlegt werden muß.

Im folgenden werden zum besseren Verständnis der Erfin­ dung Ausführungsformen beschrieben; es zeigen

Fig. 1 in abgebrochener Darstellung zwei aneinander anschließende Förderrohre, die einschließlich der Rohrverbindung im Schnitt wiedergegeben sind,

Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung eine demgegenüber abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 3 in den Fig. 1 und 2 entsprechender Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 in den Fig. 1 bis 3 entsprechender Darstellung eine weiter abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 4 dargestellten beiden Förderrohre (1 und 2) sind zu einer Rohrstrecke zusammengeschlossen, die ihrerseits Teil einer Förderleitung ist, mit der pneu­ matisch Versatzberge im Untertagebetrieb eingebracht werden. Jedes der beiden Förderrohre besteht aus einem gehärteten Innenrohr (3) und einem relativ weichen Außenrohr (4), welches als Mantelrohr dem Schutz des Innenrohres (3) dient. Die konzentrisch angeordneten Rohre (3, 4) bilden den Rohrzylinder (5) jedes Förder­ rohres.

Die Enden der Mantelrohre (4) sind mit abgedrehten Zylinderflächen (6) versehen. Diese dienen zur Aufnahme der innenzylindrischen Flächen (7 bzw. 8) zweier Ring­ flansche (9 bzw. 10). Die Befestigung dieser Flansch­ ringe erfolgt mit umlaufenden Kehlnähten (11 bzw. 12). durch Schweißen.

Der Flanschring (9) hat einen zylindrischen Vorsprung (13), welcher über das Förderrohrende vorsteht. Der Flanschring (9) und sein Zylindervorsprung (13) weisen auf einem Lochkreis eine Vielzahl von Bohrungen (14) für Schraubenbolzen (15) auf, deren mit Gewinde ver­ sehene Enden (16) an der Rückseite (17) des Flansch­ ringes (9) austreten. Sechskantmuttern (18) dienen zum Verspannen eines Kupplungsringes (19) mit einer konvex gekrümmten Rückseite (20) des Ringflansches (10). Diesem entspricht eine konkave Gleitfläche (21) der Stirnseite des Kupplungsringes (19). Auch die radial äußere Fläche (22) des Ringflansches (10) ist konvex gekrümmt und gleitet auf einer Zylinder­ fläche (23) des Vorsprungs (13).

Die beschriebenen Gleitbewegungen führen zur Ab­ winklung der Rohrachsen um einen im Einzelfall unter­ schiedlichen Winkelbetrag.

Fig. 2 läßt erkennen, daß die Stirnseite (24) des Flanschringes (10) eine Ringnut (25) aufweist. Diese hat eine ebene Bodenfläche (26) und nach außen konver­ gierende Wandflächen (27, 28). Dadurch wird der ursprünglich im wesentlichen rechteckige Querschnitt einer Ringdichtung (29) eingebeult und die Ringdichtung mit der Nut (25) formschlüssig gemacht. Auf ihrer dem Boden (26) der Nut zugekehrten Seite weist die Ring­ dichtung (29) eine konvexe, ringförmige Aussparung (30) auf. Diese macht Platz für die Verdrängung des Dichtungswerkstoffes der Ringnut (29) in einem ge­ schlossenen Ringspaltsektor, der bei Abwinklung der Rohre (1, 2) im Ringspalt (31) auftritt.

Konzentrisch innerhalb der Ringdichtung (29) liegt ein Quetschkörper (32) (Fig. 1). Gemäß der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Ringscheibe (33) aus Moosgummi, welche deshalb im geschlossenen Ringspaltsektor weitgehend zusammengepreßt werden kann, nämlich bis die Ringfläche (24) auf dem ihr zugeordne­ ten Flächensektor der gegenüberliegenden Ringfläche (34) des Ringflansches (9) zur Anlage kommt.

Hiervon unterscheidet sich die Ausführungsform nach Fig. 2 durch einen Quetschkörper, der von einem Schlauch (34) gebildet wird. Im Spalt (31) ist der Schlauch platt­ gedrückt, hat jedoch bei ausgefluchteten Rohrachsen genügend Reserve, um im geschlossenen Ringspalt bis zur Anlage der beschriebenen Stirnflächen zusammengequetscht zu werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 durch einen Ringfortsatz (35) des schlauchförmigen Quetschkörpers (34). Der Ring­ fortsatz (35) wirkt mit einer Nut (36) zusammen, welche in der Stirnseite (34) des Flanschringes (10) angeord­ net ist und konzentrisch zur Nut (25) verläuft. Ebenso wie diese Nut weist auch die Nut (35) konvergierende Wandflächen (37, 38) auf, die einen Formschluß mit dem Ringfortsatz (35) herbeiführen.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich nicht in der Formgebung des Ringfortsatzes (35) von der Aus­ führungsform nach Fig. 3. Hier wie dort ist der Ring­ fortsatz (35) mit einer äußeren und einer inneren Kegel­ fläche (39, 40) versehen, um Platz für das Verdrängen des Quetschkörperwerkstoffes in die Nut (35) zu gewin­ nen.

Unterschiedlich ist der Quetschkörper (41). Er weist auf beiden Stirnseiten eine Vielzahl von Nuten (42, 43) auf, kann aber ebenfalls mit Hohlräumen (44) versehen sein, um einerseits genügend Platz für die Aufnahme des Quetschkörperwerkstoffes im geschlossenen Ringspalt­ sektor zu gewinnen und andererseits das Rückstellvermö­ gen des Quetschkörpers im geöffneten Ringspaltsektor zu erhöhen.

Claims (8)

1. Förderrohr für suspendierte Haufwerke, ins­ besondere für den pneumatischen Versatz im Untertagebetrieb, welches an beiden Enden seines vorzugsweise aus konzentrisch angeord­ neten Rohren aufgebauten Rohrzylinders befe­ stigte Flanschringe aufweist, die in jeder Rohrverbindung mit einem Kupplungsring ver­ spannbar sind, welcher Abwinklungen der Rohr­ achsen benachbarter Förderrohre zuläßt und Dichtungsanordnungen tragen, für die in der Stirnseite eines Flanschringes eine Ringnut ausgespart ist und auf der Stirnseite des gegenüberliegenden Flanschringes eine Dicht­ fläche vorgesehen ist, welche bei Abwinklun­ gen wenigstens in den geschlossenen Ringspalt­ sektor mindestens bis zur inneren Zylinder­ fläche reicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (29, 32) eine Außen­ ringdichtung (29) aufweist, welche im ge­ schlossenen Ringspaltsektor nach Maßgabe der Abwinkelbarkeit in die Ringnut (25) verdräng­ bar ist, und daß als Sperre gegen in den Ringspalt (31) eindringendes Haufwerk und Verschleißschutz der Rohrstirnflächen ein ringförmiger Quetschkörper (32) in konzen­ trisch innerer Anordnung zur Außenringdich­ tung (29) vorgesehen ist, der bis zur inneren Zylinderfläche des Rohrzylinders (5) reicht.

2. Förderrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringdichtung (29) einen quadratischen bis rechteckigen Querschnitt aufweist, und daß die der Ringstirnfläche (26) der Aufnahmenut (25) zugeordnete Seite der Ringdichtung (29) konkav gekrümmt ausge­ spart ist.

3. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschkörper (32) eine Ringscheibe (33) aus Moosgummi ist.

4. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Quetschkörper (32) ein ringscheibenförmig geformter Schlauch (34) dient.

5. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschkörper (32) eine vielfach konzentrisch genutete Ringscheibe (41-44) ist.

6. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschkörper (32) einen axialen Fortsatz (38) aufweist, der in eine Ringnut (35) eingepaßt ist.

7. Förderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (25, 35) in einem der beiden Flanschringe (10) ausgebildet und mit nach außen konver­ gierenden Wandflächen (27, 28; 39, 40) ver­ sehen sind.

8. Förderrohr nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (25, 35) in einem von dem Kupplungsring (10) gehaltenen Flansch (10) ausgebildet sind, der auf seiner axialen Ringfläche (23) und seiner Rückseite (20) Wälzflächen aufweist, die mit einer Radial­ fläche (23) eines axialen Vorsprunges (13) des anderen Flanschringes (9) bzw. einer axialen Ringfläche (21) des Kupplungsringes (19) zusammenwirken, der mit dem Flanschvor­ sprung (13) durch axiale Schrauben (15, 16, 18) verspannt ist.