EP0425567B1

EP0425567B1 - Rohrweiche einer zweizylinder-dickstoffpumpe

Info

Publication number: EP0425567B1
Application number: EP89908693A
Authority: EP
Inventors: Karl Schlecht; Hartmut Benckert
Original assignee: Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1989-07-08
Publication date: 1992-10-07
Anticipated expiration: 2009-07-08
Also published as: JP2514729B2; JPH03506060A; WO1990001117A1; EP0425567A1; DE3824466A1; DE58902434D1

Abstract

Die erfindungsgemäße Rohrweiche ist für Zweizylinder-Dickstoffpumpen bestimmt. Sie enthält ein Schwenkrohr (2), das an seinem stirnseitigen Ende eine die Gestalt einer Rechteckstufe aufweisenden Eindrehung (6, 8) zur Aufnahme eines gummielastischen Rings (3) aufweist. Der gummielastische Ring (3) liegt mit seiner radialen Außenfläche gegen den die Eindrehung (6, 8) überbrückenden Teil der Axialführungsfläche (21) eines Verschleißrings (1) und mit seiner vorderen Stirnfläche (12) gegen die axiale Innenfläche (17) eines am Verschleißring (1) angeordneten Ringansatzes (22) an. Mit seiner radialen Innenfläche liegt der gummielastische Ring (3) unter Überbrückung eines Spalts zwischen Verschleißring (1) und Schwenkrohr (2) gegen dir radiale Begrenzungsfläche (8) und mit seiner rückwärtigen Stirnfläche (12') gegen die axiale Begrenzungsfläche (6) der Eindrehung im Schwenkrohr (2) an. Der auf dem Schwenkrohr (2) axial verschiebbare und unter der Einwirkung des elastisch vorgespannten Rings (3) nachstellbare Verschleißring (1) wird mit Hilfe des hydrostatischen Innendruckes im Schwenkrohr (2) gegen eine Brillenplatte (5) angepreßt, vor der das Schwenkrohr (2) so verschwenkbar ist, daß abwechselnd die mit den Förderzylindern der Dickstoffpumpe in Verbindung stehenden Öffnungen (4) mit dem Schwenkrohr (2) und mit einem Materialaufgabebehälter kommunizieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrweiche einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit einem vor einer zylinderseitigen Brillenplatte verschwenkbaren Schwenkrohr, mit einem auf dem brillenseitigen Ende des Schwenkrohrs axial verschiebbar angeordneten, mit Hilfe des hydrostatischen Innendrucks im Schwenkrohr gegen die Brillenplatte anpreßbaren Verschleißring und mit einem zwischen dem Schwenkrohr und dem Verschleißring angeordneten gummielastischen Ring, wobei der Verschleißring an seinem schwenkrohrseitigen Ende eine auf einer radial nach außen weisenden zylindrischen Zentrierfläche des Schwenkrohrs geführte, zusammen mit der Zentrierfläche einen Dichtspalt begrenzende Axialführungsfläche und an seinem brillenseitigen Ende einen von der Axialführungsfläche aus radial nach innen weisenden Ringansatz aufweist, dessen stirnseitige Außenfläche gegen die Brillenplatte anliegt und dessen dem gummielastischen Ring als axiales Widerlager dienende Innenfläche durch einen axialen, durch den gummielastischen Ring überbrückter., zum Rohrinneren hin offenen. Zwischenraum von der Stirnfläche des Schwenkrohrs getrennt ist und wobei das Schwenkrohr an seinem stirnseitigen Ende eine vorzugsweise die Gestalt einer Rechteckstufe aufweisende, zur Axialführungsfläche hin offene, den Dichtring innenseitig untergreifende Eindrehung aufweist.
Rohrweichen dieser Art, die einen selbsttätig hydrostatisch nachstellenden, als Automatikring bezeichneten Verschleißring tragen, sind bekannt (DE-C-26 14 895 und DE-A-31 03 321). Zur Aufnahme des gummielastischen Rings sind im Falle der DE-A-31 03 321 einander zugewandte, die Enden des gummielastischen Rings untergreifende Ringeindrehungen sowohl im Schwenkrohr als auch im Verschleißring vorgesehen. In den Bereich der Ringeindrehungen kann abrassives Material eindringen und den gummielastischen Ring hinterwandern. Auf der Seite des Schwenkrohrs kann dieses Material zum Radialspalt zwischen Verschleißring und Schwenkrohr gelangen und durch den Radialspalt hindurch nach außen austreten, während das in die Hinterdrehung zwischen Verschleißring und Dichtring eindringende Material bei der Druckentlastung nicht mehr nach dem Rohrinneren entweichen kann. Letzteres führt zu einer axialen Verspannung der Rohrweiche und damit zu einem schweren, verschleißfördernden Durchschalten. Hinzu kommt, daß die Hinterdrehung allmählich mit dem erhärtenden Material ausgefüllt wird, so daß der elastische Dichtring bei zunehmendem Verschleiß und zunehmender Axialluft nach dem Rohrinneren gezogen werden und dabei verloren gehen kann. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Dickstoffpumpe bei der Rückwärtsförderung Vakuum zieht. Auch die axiale Relativbewegung zwischen dem Schwenkrohr und dem Verschleißrohr, wie sie vor allem bei der Förderung unter Hochdruck auftritt, kann dort unter der Einwirkung des nach außen dringenden erhärtenden Materials zu einem frühzeitigen Verschleiß führen. Die genannte Axialbewegung beträgt bei dem zyklischen Druckanstieg je nach Elastizität des umgebenden Pumpengehäuses zwischen 1 und 3 mm.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrweiche für Zweizylinder-Dickstoffpumpen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die eine zuverlässige Abdichtung gegen Materialaustritt und eine verschleißarme Axialführung zwischen Verschleißring und Rohrweiche gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im praktischen Betrieb ist es besonders wichtig, daß beim Durchschalten der Rohrweiche und Einklemmen von Feststoffteilchen, wie Steine und dergleichen, zwischen dem Verschleißring und der Brille der Verschleißring sowohl in axialer als auch in radialer Richtung etwas nachfedern und dazuhin leicht ankippen kann. Weiter muß dafür gesorgt werden, daß das abrassive Material möglichst nicht zum Dichtspalt gelangen und sich im Bereich des Dichtringes ablagern und dort nach dem Aushärten allmählich aufwachsen kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Innenfläche des am Verschleißring angeformten Ringansatzes in seinem dem gummielastischen Ring als axiales Widerlager dienenden Bereich zum Rohrinneren hin stufenfrei ausgebildet ist und daß die Eindrehung im Schwenkrohr den gummmielastischen Ring über mindestens ein Drittel, vorzugsweise über mehr als die Hälfte oder gar zwei Drittel seiner axialen Ausdehnung untergreift. Der gummielastische Ring liegt dabei mit seiner radialen Außenfläche unter Ausübung einer Axialführungsfunktion, gegen den die Eindrehung überbrückenden Teil der Axialführungsfläche des Verschleißrings und mit seiner vorderen Stirnfläche gegen die axiale Innenfläche des am Verschleißring angeordneten Ringansatzes an. Weiter stützt sich der gummielastische Ring mit seiner radialen Innenfläche unter Überbrückung des stirnseitigen Zwischenraums zwischen Schwenkrohr und Ringansatz gegen die radiale Begrenzungsfläche der Eindrehung und mit seiner rückwärtigen Stirnfläche gegen die axiale Begrenzungsfläche der Eindrehung des Schwenkrohres ab.
Bei Druckbeaufschlagung bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung, daß das vom Rohrinneren in den Zwischenraum gelangende, zur Erhärtung neigende Fördergut unter druckelastischer Verformung in den gummielastischen Ring im Bereich seiner brillenseitigen Stirnseite eindrückt. Dadurch wird der elastische Ring in seinem rückwärtigen Teil fest gegen den Dichtspalt im Bereich der axialen Führungsfläche zwischen Verschleißring und Schwenkrohr angedrückt. Auch wenn das Material erhärtet, kann dabei die Rohrweiche bei Druckentlastung durch die elastische Verformung des elastischen Ringes wieder in Richtung zur Brillenplatte zurückfedern. Um die Verformungsmöglichkeit des elastischen Ringes zu gewährleisten, verbleibt zwischen der Stirnseite des Schwenkrohrs und der dieser zugewandten Innenfläche des Ringansatzes am Verschleißring ein Spalt. Um den Fördergutzutritt zum hydrostatisch dichtenden elastischen Ring zu verbessern, können an der Stirnseite des Schwenkrohrs darüber hinaus radial durchgehende axial offene Nuten angeordnet werden, die nur etwa 1 bis 2 mm tief sein müssen. Eine weitere Möglichkeit der Nachfederung im vorbeschriebenen Sinne und des Zutritts von Fördergut zum Zwecke der hydrastatischen Belastung kann dadurch erzielt werden, daß an dem elastischen Ring nach dem Rohrinneren weisende Fasen oder vorzugsweise keilförmige Ringnuten angeordnet werden. Wenn die Fasen oder Ringnuten an beiden Enden vorgesehen sind, kann der Dichtring richtungsunabhängig eingelegt und im Verschleißfalle gewendet und damit seine Lebensdauer verdoppelt werden. Die beidseitige Anfasung führt außerdem zu einer Vergrößerung des Nachfederungsvolumens.
Um bei etwas größerem Spalt zwischen dem Verschleißring und dem Schwenkrohr ein zu starkes Verpressen des elastischen Rings beim mechanischen Nachstellen der Rohrweiche zu verhindern, kann das Schwenkrohr am rückwärtigen Ende der zylindrischen Axialführungsfläche mit einem Stufenanschlag für den Verschleißring versehen werden, der dafür sorgt, daß der Spalt auch bei angeschlagenem Verschleißring offen bleibt.
Um bei bestimmten Fördergütern eine sichere Axialabdichtung zu erreichen oder diese zu verbessern, kann in dem dem Schwenkrohr gegenüberliegenden Teil der Axialführungsfläche des Verschleißrings oder in dem dem Verschleißring gegenüberliegenden Teil der Axialführungsfläche des Schwenkrohrs eine Ringnut zur Aufnahme eines O-Ringes ausgespart werden.
Vorteilhafterweise ist der Durchmesser der axialen Führungsfläche des Verschleißringes größer als der Wirkdurchmesser oder sogar größer als der stirnseitige Außendurchmesser des Ringansatzes, mit welchem der Verschleißring an der Brillenplatte anliegt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mit dem hydrostatischen Druck beaufschlagten Ringflächen des Verschleißrings so ausgebildet sind, daß der Wirkdurchmesser der zwischen der Rohrweiche und dem Verschleißring in anpressender Richtung wirkenden Kraft größer ist als der Wirkdurchmesser der zwischen der Brillenplatte und dem Verschleißring in abhebender Richtung wirkenden Kraft.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a einen Längsschnitt durch das zylinderseitige Ende einer Rohrweiche einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe;
Fig. 1b eine Darstellung der unter der Einwirkung des hydrostatischen Drucks auf den Verschleißring wirkenden Kräfte beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a;
Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Rohrweiche in einer der Fig. 1a entsprechenden Darstellung;
Fig. 3 ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Rohrweiche in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.

Die in der Zeichnung ausschnittsweise dargestellte Rohrweiche ist für eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe bestimmt, deren nicht dargestellte Förderzylinder an ihren MÜdungen auf der Seite eines Materialaufgabebehälters durch eine auswechselbare Brillenplatte 5 abgedeckt sind. Auf der Seite des Materialaufgabebehälters ist ein Schwenkrohr 2 mit seiner Stirnseite vor der Brillenplatte 5 um ein horizontale Achse so hin- und herverschwenkbar angeordnet, daß ihre Öffnung 20 abwechselnd vor die eine oder andere der beiden Öfnungen 4 der Brillenplatte 5 gelangt und die andere Öffnung 4 zum Materialaufgabebehälter freigibt. An seinem der Brillenplatte gegenüberliegenden Ende mündet das Schwenkrohr 2 in eine nicht dargestellte Förderleitung. Für den druckdichten stirnseitigen Anschluß der Rohrweiche an die Brillenplatte 5 ist auf der zylindrischen Führungs- und Zentrierfläche 7 des Schuenkrohrs 2 ein Verschleißring 1 mit seiner zylindrischen Axialführungsfläche 21 axial verschiebbar gelagert. An seinem stirnseitigen Ende weist der Verschleißring 1 einen radial nach innen weisenden Ringansatz 22 auf, dessen äußere Stirnfläche 23 gegen die Oberfläche 24 der Brillenplatte 5 anliegt und dessen ringförmige Innenfläche 17 der Stirnfläche 16 des Schwenkrohrs 2 gegenüberliegt.
Im Bereich des stirnseitigen Endes des Schwenkrohrs 2 befindet sich eine rechteckige Stufeneindrehung 6, durch die der Außendurchmesser 7 des Schwenkrohrs auf den Außendurchmesser 8 verkleinert wird. Dadurch ergibt sich zwischen dem stirnseitigen Ende des Schwenkrohrs 2 und den benachbarten Innenflächen des Verschleißrings 1 ein im Querschnitt rechteckiger Ringraum, in welchem ein gummielastischer Ring 3 unter Vorspannung angeordnet ist. Der Ring 3 liegt mit seiner radialen Innenfläche gegen die radialen Begrenzungsfläche 8 und mit seiner rückwärtigen Stirnfläche 12′ gegen die axiale Stufe 6 der Eindrehung in der Rohrweiche 2 an, während er mit seiner radialen Außenfläche gegen den die Eindrehung überbrückenden Teil der Axialführungsfläche 21 des Verschleißrings 1 und mit seiner vorderen Stirnfläche 12 gegen den radial außenliegenden Teil der inneren Ringfläche 17 des Verschleißrings 1 anliegt. Die Stirnfläche 16 des Schwenkrohrs 2 ist durch radial durchgehende, axial offene Nuten 11 oder einen Ringspalt 18 von der Innenfläche 17 des Verschleißrings 1 getrennt, so daß das unter Druck durch das Schwenkrohr 2 geförderte dickflüssige Fördergut von innen her unmittelbar zu dem die Nuten 11 bzw. den Spalt 18 überbrückenden Teil des elastischen Rings 3 gelangen kann. Im Falle der Fig. 1a schlägt das Schwenkrohr 2 mit der Oberkante der Nuten 11 im Bereich der Innenfläche 17 gegen den Verschleißring 1 an, während im Falle der Fig. 2 und 3 im rückwärtigen Bereich des Schwenkrohrs 2 eine Stufe 15 als Begrenzungsanschlag für den Verschleißring 1 vorgesehen ist. Bei Druckbeaufschlagung wird das dickflüssige Fördergut durch die Nuten 11 bzw. den Ringspalt 18 hindurch gegen den gummielastischen Ring 3 gepreßt und baut im Ring 3 einen Druck auf, der den hinteren Dichtspalt im Bereich des Zentrierdurchmessers 7 fest verschließt. Um die Nachfederungseigenschaften des Rings 3 zu verbessern, können auf der Innenseite des Rings 3 an beiden Enden Fasen 25 (Fig. 2) oder keilförmige Ringnuten 26 (Fig. 3) vorgesehen werden. Durch die beidseitige Anbringung der Fasen 25 bzw. Ringnuten 26 wird einmal das Nachfederungsvolumen des elastischen Rings 3 vergrößert und zum anderen die Möglichkeit geboten, den Ring 3 im Verschleißfalle umzudrehen und damit seine Lebensdauer zu verdoppeln. Zur Verbesserung der Axialdichtung ist im Falle der Fig. 1a am hinteren Ende des Verschleißrings 1 eine Ringnut 14 zur Aufnahme eines O-Rings 27 angeordnet.
Der gummielastische Ring 3 mit seinem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt übernimmt neben einer Dichtfunktion aufgrund seiner Varspannung zusätzlich die Funktion einer automatischen Nachführung des Verschleißrings 1 im Verschleißfalle. Außerdem stellt seine radiale Außenfläche eine Verlängerung der axialen Führungs- und Zentrierfläche 21 dar. Wenn - wie bei den gezeigten Ausführungsbeispielen - die axiale Ausdehnung des Rings 3 mindestens das Doppelte, vorzugsweise ein Mehrfaches der axialen Ausdehnung der Führungs- und Zentrierfläche 21 auf dem Schwenkrohr 2 beträgt, so besteht innerhalb des notwendigerweise vorhandenen Spiels zwischen dem Verschleißring 1 und dem Schwenkrohr 2 im Bereich der Zentrierfläche 21 die Möglichkeit, daß der Verschleißring 1 aufgrund der elastischen Eigenschaften des Rings 3 leicht ankippen kann, wenn Feststoffteilchen in den Spaltbereich zwischen den Anlageflächen 23 und 24 des Verschleißrings 1 und der Brillenplatte 5 gelangen. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Verschleißminderung und somit eine höhere Lebensdauer des Verschleißrings 1 und der Brillenplatte 5.
Wie aus Fig. 1b zu ersehen ist, sind die mit dem hydrostatischen Druck beaufschlagten Ringflächen 23 und 17 des Verschleißrings 1 so angeordnet und ausgebildet, daß die in anpressender Richtung wirkende Kraft 31 größer als die abhebende Kraft 30 ist. Hinzu kommt, daß der Wirkdurchmesser 10 der zwischen dem Schwenkrohr 2 und dem Verschleißring 1 in anpressender Richtung wirkenden Kraft 31 größer ist, als der Wirkdurchmesser 9 der zwischen der Brillenplatte 5 und dem Verschleißring 1 in abhebender Richtung wirkenden Kraft 30. Weiter ist der axiale Führungs- und Zentrierdurchmesser 7 des Verschleißrings 1 größer als der Wirkdurchmesser 9, mit welchem der Verschleißring 1 an der Brillenplatte 5 anliegt und sogar größer als der stirnseitige Außendurchmesser des Ringansatzes 22, mit welchem der Verschleißring 1 an der Brillenplatte 5 anliegt.

Claims

Rohrweiche einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit einem vor einer zylinderseitigen Brillenplatte (5) verschwenkbaren Schwenkrohr (2), mit einem auf dem brillenseitigen Ende des Schwenkgrohrs (2) axial verschiebbar angeordneten, mit Hilfe des hydrostatischen Innendrucks im Schwenkrohr (2) gegen die Brillenplatte (5) anpreßbaren Verschleißring (9) und mit einem zwischen dem Schwenkrohr und dem Verschleißring angeordneten gummielastischen Ring (3), wobei der Verschleißring an seinem schwenkrohrseitigen Ende eine auf einer radial nach außen weisenden zylindrischen Zentrierfläche des Schwenkrohrs geführte, zusammen mit der Zentrierfläche einen Dichtspalt begrenzende Axialführungsfläche und an seinem brillenseitigen Ende einen von der Axialführungsfläche aus radial nach innen weisenden Ringansatz (22) aufweist, dessen stirnseitige Außenfläche gegen die Brillenplatte anliegt und dessen dem gummielastischen Ring (3) als axiales Winderlager dienende Innenfläche durch einen axialen, durch den gummielastischen Ring überbrückten, zum Rohrinneren hin offenen Zwischenraum von der Stirnfläche des Schwenkrohrs (2) getrennt ist und wobei das Schwenkrohr (2) an seinem stirnseitigen Ende eine vorzugsweïse die Gestalt einer Rechteckstufe aufweisende, zur Axialführungsfläche hin offene, den Dichtring innenseitig untergreifende Eindrehung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz (22) im Bereich seiner dem gummielastischen Ring (3) als axiales Widerlager dienenden Innenfläche (17) zum Rohrinneren hin stufenfrei ausgebildet ist, und daß die Eindrehung (6,8) im Schwenkrohr (2) den gummielastischen Ring (3) über mindestens ein Drittel seiner axialen Ausdehnung untergreift.
Rohrweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrehung (6,8) im Schwenkrohr den gummielastischen Ring (3) über mindestens die Hälfte, vorzugsweise mindestens zwei Drittel seiner axialen Ausdehnung untergreift.
Rohrweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am stirnseitigen Ende des Schwenkrohrs (2) radial durchgehende, axial offene Nuten (11) angeordnet sind, deren Oberkanten einen stirnseitigen Anschlag des Schwenkrohrs (2) gegen den Ringansatz (22) des Verschleißrings (1) bilden.
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkrohr (2) am rückwärtigen Ende seiner zylindrischen Führungsund Zentrierfläche (7) einen Stufenanschlag (15) für den Verschleißring (1) aufweist und daß der Zwischenraum (18) zwischen dem Ringansatz (22) des Verschleißrings (1) und der Stirnfläche (16) des Schwenkrohrs (2) bei anschlagendem Verschleißring (1) offen bleibt.
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Schwenkrohr (2) gegenüberliegenden Teil der Axialführungsfläche (21) des Verschleißrings (1) oder in dem dem Verschleißring (1) gegenüberliegenden Teil der axialen Führungs- und Zentrierfläche (7) des Schwenkrohrs (2) eine Ringnut (14) zur Aufnahme eines O-Rings (27) ausgespart ist.
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (7) der axialen Führungsfläche (21) des Verschleißrings (1) größer ist als der Wirkdurchmesser (9) mit welchem der Verschleißring (1) an der Brillenplatte anliegt.
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (7) der axialen Führungsfläche (21) des Verschleißrings (1) größer ist als der stirnseitige Außendurchmesser des Ringansatzes (22), mit welchem der Verschleißring (1) an der Brillenplatte (5) anliegt.
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem hydrostatischen Druck beaufschlagten Ringflächen (23,17) des Verschleißrings (1) so ausgebildet sind, daß der Wirkdurchmesser (10) der zwischen dem Schwenkrohr (2) und dem Verschleißring (1) in anpressender Richtung wirkenden Kraft (31) größer ist als der Wirkdurchmesser (9), der zwischen der Brillenplatte (5) und dem Verschleißring (1) in abhebender Richtung wirkenden Kraft (30).
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung der axialen Führungsfläche im Bereich des gummielastischen Rings (3) mindestens doppelt so groß ist wie die der axialen Führungs- und Zentrierfläche (7) im Bereich des Schwenkrohrs (2).
Rohrweiche nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Ring (3) an seinem den Ringspalt (13) bzw. die Nuten (11) überbrückenden Ende eine radial innenliegende Fase (25) oder keilförmige Ringnut (26) aufweist.
Rohrweiche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Ring (3) an beiden Enden je eine radial innenliegende Fase (25) oder keilförmige Ringnut (26) aufweist.