EP1402181B1 - Vorrichtung zum fördern von fliess- und schüttfähigem fördergut - Google Patents

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EP1402181B1
EP1402181B1 EP02745395A EP02745395A EP1402181B1 EP 1402181 B1 EP1402181 B1 EP 1402181B1 EP 02745395 A EP02745395 A EP 02745395A EP 02745395 A EP02745395 A EP 02745395A EP 1402181 B1 EP1402181 B1 EP 1402181B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
discharge tube
conveyer
conveyed
tube
cylinder
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02745395A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1402181A1 (de
Inventor
Hellmut Hurr
Gerald Fischer
Frank Pirwass
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Original Assignee
Putzmeister AG
Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Putzmeister AG, Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH filed Critical Putzmeister AG
Publication of EP1402181A1 publication Critical patent/EP1402181A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1402181B1 publication Critical patent/EP1402181B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/12Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms
    • E21D9/124Helical conveying means therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F04B15/023Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous supply of fluid to the pump by gravity through a hopper, e.g. without intake valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/008Spacing or clearance between cylinder and piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162Adaptations of cylinders
    • F04B53/164Stoffing boxes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/22Arrangements for enabling ready assembly or disassembly

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying flowable or pourable material with at least one preferably with hydraulic means reciprocally displaceable delivery piston, with a delivery piston on its lateral surface axially leading bearing tube, with an axially adjacent to the bearing tube in the conveying direction, via a feed channel or hopper with winninggut feedable space, and arranged with an axially in the displacement of the delivery piston, the input side connected to the filling and output side connected to a discharge conveyor cylinder, wherein the delivery piston in its retracted into the bearing tube end position the filling space to the feed channel or funnel releases and the Feed penetrates the filling space under entrainment of conveyed and penetrates into the delivery cylinder.
  • the delivery piston designed as a plunger cylinder is guided in a sliding guide of the bearing tube.
  • the bearing tube in the vicinity of its filling-space-side end also inwardly facing grooves for receiving stripping and enemy seals are screwed.
  • the gap between the bearing tube and the delivery piston is supplied with lubricating oil via lubrication holes via a central lubrication system.
  • the penetrating into the delivery cylinder piston is the inlet side tight against the wall, so that arises at each return stroke vacuum.
  • a cross slide is arranged in the conveying tube behind the delivery cylinder, which is closed before each return stroke of the delivery cylinder and opened again before each pressure stroke.
  • a disadvantage is the high susceptibility to wear in the region of the bearing tube considered.
  • the known conveyor is not readily suitable to promote the conveyed from a standing under pressure filling space in an atmospheric outdoor space, without the risk of pressure breakthrough exists.
  • the invention has for its object to improve the known device of the type described in that even when maintaining a pressure difference between the filling space and the outside space a slide-free discharge of the conveyed is possible in stationary operation.
  • the solution according to the invention is based on the procedural idea that an airtight plug consisting of compacted material is produced in the discharge tube before the outlet opening, at least a portion of the plug at each delivery stroke of the delivery piston through nach Wegendes and under plug formation condensing conveyed through the outlet opening in the outside space is displaced.
  • the discharge at its end remote from the delivery cylinder has a free discharge opening for the conveyed, that between the inner surface of the delivery cylinder and the lateral surface of the penetrated into this delivery piston a gap for the passage of air between the filling and the tube piece remains free and that in the discharge tube during the conveying operation a nach Wegendes by conveyable can be built up and pushed out via its outlet opening, consisting of compressed conveyed existing airtight plug is formed
  • a preferred embodiment of the invention provides that the outlet opening of the discharge tube is formed by a diaphragm with respect to the inner diameter of the discharge tube smaller aperture diameter.
  • the aperture is expediently detachable and / or interchangeable arranged on the discharge pipe.
  • the plug is mechanically divided in the region of the outlet opening at the exit into the outer space.
  • a separating member can be arranged for dividing the plug section pushed outwards during the delivery stroke.
  • a Grundpfropfen must first be generated to ensure the stationary conveying operation.
  • first conveyed material is compressed in a between the delivery cylinder and discharge tube arranged depressed space with the delivery piston and then that the Grundpfropfen thus formed with the delivery piston with open space by nach Kohlendes to produce a Grundpfropfens and under Pfropfen Struktur condensing conveyed is discharged into the discharge pipe.
  • another, not permeable by the delivery piston pipe section and a pipe section transverse penetrating slide is disposed between the delivery cylinder and the discharge pipe.
  • two delivery cylinders are provided with a subsequent discharge tube, wherein the two in the delivery cylinder penetrating delivery piston can be actuated in push-pull.
  • a pipe section is provided with cross slide. That's it possible to produce the necessary filler plug separately in each discharge pipe.
  • the two cross slides are expediently arranged in lateral and axial distance from each other.
  • each delivery piston is equipped with a position measuring system with which at any time the stroke of the delivery piston can be measured.
  • the discharge lock 8 shown in the drawing is intended for use in tunnel boring machines 1. It has for this purpose an obliquely upwardly directed flange plate 10 and a feed hopper 12, whereby it can be connected to a, equipped with a screw conveyor 2 transport pipe 3 for the costs incurred in the excavation chamber 4 of the tunnel boring machine 1 overburden 5
  • the generally not pumpable Earthy or rocky overburden 5 is fed under a pressure p> P atm due to the pressure through a stone crusher 7 and the feed hopper 12 to the discharge lock 8 and discharged via the discharge pipes 14 against atmospheric pressure P atm for further conveying, for example via a belt conveyor 6.
  • the two arranged in the vicinity of the flange plate 10 hooks 16 serve the assembly and Wartungserieicht ceremonies.
  • the discharge lock 8 has in the embodiment shown two working in push-pull conveyor devices or lock parts 18, which are constructed substantially the same.
  • the two lock parts each contain a filling space 20, which are separated from one another via a dividing wall 22 and can be fed via the common feed hopper 12 with conveyed material.
  • each lock part there is a designed as a plunger delivery piston 24, which is reciprocated by a hydraulic drive cylinder 26 and herverschiebbar.
  • Each delivery piston 24 is axially behind a support cage 28, a bearing tube 30, one of the filling chambers 20, a delivery cylinder 32, an intermediate tube 34 with transverse slide 36 and one of the discharge pipes 14 assigned.
  • the driven in push-pull delivery piston 24 release in its retracted into the bearing tube 30 end position the filling chamber 20 to the feed hopper and penetrate the feed under entrainment of conveyed from the filling chamber 20 into the respective delivery cylinder 32 a.
  • the conveyed material is in the delivery cylinder 32, in the subsequent intermediate tube 34 and the discharge tube 14 to form a plug so compressed that it comes to an airtight seal between the filling chamber 20 and the outside of the outlet opening 38 of the discharge pipe 14 located outside.
  • a plug must first be constructed.
  • the two transverse slide 36 are provided, which are offset from each other for reasons of space in the axial direction.
  • the cross slide brought into its closed position.
  • conveyed material is pressed with the respective delivery piston 24 with reduced feed force against the engaging in the feed path cross slide 36 innertialb of the intermediate tube 34 and thereby compressed under plug formation.
  • the displacement of the delivery piston 24 is monitored with a connected to the hydraulic drive cylinder 26 measuring system 62, 64.
  • the cross slide 36 are opened and the plugs are moved in the subsequent delivery strokes of the delivery piston 24 in the associated discharge pipe 14 until they reach the outlet opening 38.
  • apertures (not shown) with different opening cross sections can be used in the area of the outlet openings.
  • delivery piston 24 and delivery cylinder 32 are sized so that between them a gap for the passage of air between the filling space 20 and intermediate tube 34 remains free.
  • the inner surface of the discharge tube, the intermediate tube and possibly also of the delivery cylinder are equipped with wear strips, which are screwed from the outside through the respective tube wall releasably.
  • the wear strips complement each other in a cross-section.unround, preferably polygonal inner surface.
  • the lateral surface 42 of the delivery piston 24 is formed by an elongated hollow cylinder 44, the free end face is closed by an end plate 46 and in which the hydraulic drive cylinder 26 is located.
  • the cylinder portion 48 of the drive cylinder 26 is articulated at its bottom portion 50 via a hinge 52 at the rear end of the support cage 28 and at its rod end via two support rollers 54, which are an angular distance of 90 ° from each other have, supported on the inner surface of the hollow cylinder 44 and guided.
  • the piston rod 56 of the drive cylinder is articulated via a joint 58 on the inside of the batt 46.
  • the joint axes of the joints 52 and 58 are aligned perpendicular to each other and to the direction of displacement of the piston rod 56.
  • the piston rod 56 has an axis-centered cavity 60 into which a fixed at the bottom end of the cylinder part stainless steel tube 62, which protects a waveguide, engages axially.
  • guide rollers 66 are arranged on the outer tube so as to engage with their running surface 68 through wall openings of the bearing tube in the direction of the lateral surface 42 of the delivery piston.
  • the consisting of an elastomeric material, preferably made of high-tensile polyamide guide rollers 66 are each mounted on a bearing block 70.
  • Each bearing block is hinged at one end to a bearing-solid pivot bearing 72 and screwed at its other end with a spring-loaded screw 74 to the bearing tube 30.
  • the running surface 68 of the guide rollers has a complementary to the lateral surface 42 of the delivery piston 24 concave transverse curvature (Fig. 7c).
  • the guide rollers are arranged in three spaced apart axial positions and in three circumferentially spaced-apart circumferential positions, each circumferential position is equipped with two juxtaposed guide rollers.
  • the delivery piston 24 is dimensioned so that it emerges from the region of the guide rollers 66 located in the rear axial position when entering the delivery cylinder 32.
  • the bearing tube 30 has a sealing cassette 76, which is floatingly clamped between two O-rings 78, 80 in a recess of the bearing tube end with the aid of a clamping ring 82 and is easily replaceable.
  • the sealing cassette 76 has a metallic annular base body 84 which is provided on the inside with circumferential grooves 86 for receiving a radially adjustable scraper 88 and a radially adjustable sealing direction 90 made of elastomeric material.
  • the circumferential grooves 86 for the scraper 88 and for the direction of the seal 90 are limited by an insert ring 94 arranged in an annular recess 92 of the main body 84. As can be seen from FIGS.
  • the wiper 88 and the sealing direction 90 are composed of a plurality of circumferentially divided segments 88 ', 90', which are in each case connected to a radially outer elastomeric ring 96, 98 abut, and indirectly via this with a pressure medium, for example, with fat, can be acted upon.
  • the segments 88 ', 90' of the scraper 88 and the sealing direction 90 have complementary grooves in the circumferential direction for receiving a closed elastomeric retaining ring 104, 106 and are supported in the region of the retaining ring against the associated radially outer sealing ring 96, 98.
  • the sealant segments 90 ' are fixed in the circumferential direction by means of pins 130 inserted into the insert ring 94 via the open-edged recesses 132 in the segments 88' (see FIGS and FIGS. 4a and d).
  • the sealant segments 90 ' have circumferentially overlapping steps 120.
  • the sealant segments 90 ' are composed of two elastomeric segment parts 90 ", 90"' of different hardness.
  • the circumferential grooves 86 for the Abstreifsegmente 88 'and the enemy non-segments 90' can be acted upon by channels 108, 110 in the body independently of each other with pressure medium.
  • the insert ring with annular channels for the pressure medium supply limiting, to an annular surface 116 of the body towards the edge-open circumferential grooves 112, 114th Mistake.
  • the circumferential grooves 112, 114 are sealed against each other and outwardly by sealing rings 118 arranged in adjacent circumferential grooves.
  • Another channel 122 serves to supply a lubricating or rinsing agent.
  • the main body On its inner surface, the main body further circumferential grooves for receiving a Nutrings 124 and an elastomeric guide strip 126.
  • the sealing cassettes 76 can be prefabricated and replaced as a whole.
  • a mounting tube 128 is provided which is pushed in the course of assembly when sliding the seal cassette 76 on the delivery piston 24 from the seal cassette.
  • the invention relates to a device for conveying flowable and pourable conveyed material. It has at least one preferably by hydraulic means 26 reciprocally displaceable delivery piston 24, a delivery piston 24 on its lateral surface 42 axially leading bearing tube 30, an axially adjacent to the bearing tube in the conveying direction, feedable via a feed hopper 12 with material to be conveyed 20 and an axial arranged in the displacement path of the delivery piston 24, on the input side to the filling space 20 and the output side connected to a discharge pipe 14 conveyor cylinder 32.
  • the delivery piston 24 releases in its retracted into the bearing tube 30 end position the filling chamber 20 to the feed hopper 12, while it penetrates the feed space 20 with the entrainment of conveyed material and penetrates into the delivery cylinder 32.
  • the discharge pipe 14 at its end facing away from the delivery cylinder 32 has a free Austrittsöff opening 38 for the conveyed, that between the inner surface of the delivery cylinder 32 and the lateral surface 42 of the penetrated in this delivery piston 24 a gap for the passage of air between the filling chamber 20 and the discharge tube 14 remains free and that in the discharge pipe 14 during the conveying operation a nachg discernarer by nach Wegendes conveyed and ausschaubarer via its outlet opening 38, consisting of compressed conveyed existing airtight plug is formed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von fließ- oder schüttfähigem Fördergut mit mindestens einem vorzugsweise mit hydraulischen Mitteln hin- und herverschiebbaren Förderkolben, mit einem den Förderkolben an seiner Mantelfläche axial führenden Lagernohr, mit einem an das Lagerrohr in Förderrichtung axial anschließenden, über einen Zuführkanal oder -trichter mit Fördergut beschickbaren Füllraum, und mit einem axial im Verschiebeweg des Förderkolbens angeordneten, eingangsseitig an den Füllraum und ausgangsseitig an ein Austragrohr angeschlossenen Förderzylinder, wobei der Förderkolben in seiner in das Lagerrohr zurückgezogenen Endstellung den Füllraum zum Zuführkanal oder -trichter freigibt und beim Vorschub den Füllraum unter Mitnahme von Fördergut durchdringt und in den Förderzylinder eindringt.
  • Bei einer bekannten Fördervorrichtung dieser Art (EP-B-0 681 672), die für den Transport von Metallschrott bestimmt ist, ist der als Plungerzylinder ausgebildete Förderkolben in einer Gleitführung des Lagerrohrs geführt. In das Lagerrohr sind in der Nähe seines füllraumseitigen Endes außerdem nach innen weisende Nuten zur Aufnahme von Abstreif- und Feindichtringen eingedreht. Der Spaltraum zwischen dem Lagerrohr und dem Förderkolben wird über Schmierbohrungen über eine zentrale Schmieranlage mit Schmieröl beaufschlagt. Der in den Förderzylinder eindringende Kolben liegt eintrittsseitig dicht gegen dessen Wand an, so daß bei jedem Rückhub Vakuum entsteht. Um sicherzustellen, daß beim Rückhub kein Material aus dem Förderrohr in den Füllraum zurückgesaugt wird, ist im Förderrohr hinter dem Förderzylinder ein Querschieber angeordnet, der vor jedem Rückhub des Förderzylinders geschlossen und vor jedem Druckhub wieder geöffnet wird. Als nachteilig wird die hohe Verschleißanfälligkeit im Bereich des Lagerrohrs angesehen. Außerdem ist die bekannte Fördervorrichtung nicht ohne weiteres geeignet, das Fördergut aus einem unter Überdruck stehenden Füllraum in einen atmosphärischen Außenraum zu fördem, ohne daß die Gefahr eines Druckdurchbruchs besteht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessem, daß auch bei Auf rechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen dem Füllraum und dem Außenraum ein im stationären Betrieb schieberfreier Austrag des Förderguts möglich ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem verfahrensmäßigen Gedanken aus, daß in dem Austragrohr vor dessen Austrittsöffnung ein aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen erzeugt wird, wobei zumindest ein Teil des Pfropfens bei jedem Förderhub des Förderkolbens durch nachrückendes und unter Pfropfenbildung sich verdichtendes Fördergut über die Austrittsöffnung in den Außenraum verdrängt wird. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Austragrohr an seinem dem Förderzylinder abgewandten Ende eine freie Austragöffnung für das Fördergut aufweist, daß zwischen der Innenfläche des Förderzylinders und der Mantelfläche des in diesen eingedrungenen Förderkolbens ein Spaltraum für den Luftdurchtritt zwischen dem Füllraum und dem Rohrstück freibleibt und daß im Austragrohr beim Förderbetrieb ein durch nachrückendes Fördergut aufbaubarer und über seine Austrittsöffnung ausschiebbarer, aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen ausgebildet ist Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Austrittsöffnung des Austragrohrs durch eine Blende mit gegenüber dem Innendurchmesser des Austragrohrs kleineren Blendendurchmesser gebildet ist. Die Blende ist dabei zweckmäßig lösbar und/oder auswechselbar am Austragrohr angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Pfropfen im Bereich der Austrittsöffnung beim Austritt in den Außenraum mechanisch geteilt. Zu diesem Zweck kann im Bereich der Austrittsöffnung ein Trennorgan zum Aufteilen der beim Förderhub nach außen gedrängten Pfropfenpartie angeordnet werden.
  • Zu Beginn eines Fördervorganges, wenn das Austragrohr noch zum Füllraum offen ist, muß zur Gewährleistung des stationären Förderbetriebs zunächst ein Grundpfropfen erzeugt werden. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Erzeugung eines Grundpfropfens zunächst Fördergut in einem zwischen Förderzylinder und Austragrohr angeordneten abgeschieberten Zwischenraum mit dem Förderkolben verdichtet wird und daß anschließend der so gebildete Grundpfropfen mit dem Förderkolben bei offenem Zwischenraum durch nachrückendes und unter Pfropfenbildung sich verdichtendes Fördergut in das Austragsrohr ausgeschleust wird. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Förderzylinder und dem Austragrohr ein weiterer, vom Förderkolben nicht durchdringbarer Rohrabschnitt sowie ein den Rohrabschnitt quer durchdringender Schieber angeordnet.
  • Um die Leistungsfähigkeit der Fördervorrichtung zu verbessem, sind zwei Förderzylinder mit anschließendem Austragrohr vorgesehen, wobei die beiden in die Förderzylinder eindringenden Förderkolben im Gegentakt betätigbar sind. Zwischen den Förderzylindem und dem zugehörigen Austragrohr ist dabei je ein Rohrabschnitt mit Querschieber vorgesehen. Damit ist es möglich, unabhängig voneinander In jedem Austragrohr den notwendigen Förclergutpfropfen zu erzeugen. Aus Platzgründen sind die beiden Querschieber zweckmäßig in seitlichem und in axialem Abstand voneinander angeordnet.
  • Für die Erzeugung des Grundpfropfens und für die Überwachung des Förderbetriebs ist es von Vorteil, wenn jeder Förderkolben mit einem Wegmeßsystem ausgestattet ist, mit welchem zu jedem Zeitpunkt der Hub des Förderkolbens gemessen werden kann.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestettten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1a
    eine schaubildliche Darstellung einer Abraum-Austragschleuse für den Einsatz im Tunnelbau;
    Fig. 1b und 1c
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht der Austragschleuse nach Fig. 1a mit auf den Füllraum aufgesetztem Zuführtrichter,
    Fig.1d
    eine Seitenansicht einer Tunnelbohrmaschine mit Austragsschleuse nach Fig. 1a bis c;
    Fig. 2a bis c
    zwei um 90 ° gegeneinander versetzte Längsschnitte sowie ein Querschnitt des als Plungerzylinder ausgebildeten Förderkolbens der Austragvorrichtung nach Fig. 1a bis c;
    Fig. 3a und b
    eine Stimseitenansicht und eine Seitenansicht der füllraumseitigen Dichtkassette des Lagerrohres;
    Fig. 3c
    einen Schnitt entlang der Schnittlinie A - A der Fig. 3a;
    Fig. 4a bis e
    ein vergrößertes Detail aus Fig. 3c in verschiedenen Schnittebenen A bis E der Fig. 3a;
    Fig. 5a
    eine Draufsicht auf den segmentierten Abstreifring der Dichtungslcassette nach Fig. 4a bis e;
    Fig. 5b
    eine Draufsicht auf eines der Schneidringsegmente nach Fig. 5a;
    Fig. 5c
    einen Schnitt entlang der Schnittlinie A - A der Fig. 5b;
    Fig. 6a und b
    eine Seitenansicht und eine Innenansicht eines Segments der Feindichtung nach Fig. 4a bis e;
    Fig. 7a bis d
    eine Führungsrolle des Lagerrohrs der Austragschleuse nach Fig. 1a bis c in schaubildlicher Darstellung und in drei Seitenansichten.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Austragschleuse 8 ist für den Einsatz in Tunnelvortriebsmaschinen 1 bestimmt. Sie weist zu diesem Zweck eine schräg nach oben gerichtete Flanschplatte 10 und einen Zuführtrichter 12 auf, womit sie an ein, mit einer Förderschnecke 2 bestücktes Transportrohr 3 für den in der Abbaukammer 4 der Tunnelvortriebsmaschine 1 anfallenden Abraum 5 anschließbar ist Der in der Regel nicht pumpfähige erdige oder steinige Abraum 5 wird unter einem aufgrund des Erdrucks erhöhten Druck p > Patm über einen Steinbrecher 7 und den Zuführtrichter 12 der Austragschleuse 8 zugeführt und über die Austragrohre 14 gegen Atmosphärendruck Patm zur Weiterförderung beispielsweise über einen Bandförderer 6 ausgeschleust. Die beiden in der Nähe der Flanschplatte 10 angeordneten Haken 16 dienen der Montage- und Wartungserieichterung.
  • Die Austragschleuse 8 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei im Gegentakt arbeitende Fördervorrichtungen oder Schleusenteile 18 auf, die im wesentlichen gleich aufgebaut sind. Die beiden Schleusenteile enthalten jeweils einen Füllraum 20, die über eine Trennwand 22 voneinander getrennt und über den gemeinsamen Zuführtrichter 12 mit Fördergut beschickbar sind. In jedem Schleusenteil befindet sich ein als Plunger ausgebildeter Förderkolben 24, der über einen hydraulischen Antriebszylinder 26 hin- und herverschiebbar ist. Jedem Förderkolben 24 ist axial hintereinander ein Stützkäfig 28, ein Lagerrohr 30, einer der Füllräume 20, ein Förderzylinder 32, ein Zwischenrohr 34 mit Querschieber 36 sowie eines der Austragrohre 14 zugeordnet. Die im Gegentakt antreibbaren Förderkolben 24 geben in ihrer in das Lagerrohr 30 zurückgezogenen Endstellung den Füllraum 20 zum Zuführtrichter frei und dringen beim Vorschub unter Mitnahme von Fördergut aus dem Füllraum 20 in den jeweiligen Förderzylinder 32 ein. Das Fördergut wird im Förderzylinder 32, im anschließenden Zwischenrohr 34 und im Austragrohr 14 unter Bildung eines Pfropfens so verdichtet, daß es zu einer luftdichten Abdichtung zwischen dem Füllraum 20 und dem außer halb der Austrittsöffnung 38 des Austragrohrs 14 befindlichen Außenraum kommt.
  • Bei jedem Förderhub wird ein Teil des Pfropfens über die Austittsöffnung 38 nach außen verdrängt. In der Austrittsöffnung 38 befinden sich messerartige Trennorgane 40, die den austretenden Pfropfenabschnitt zerteüen und zer brechen. Bei jedem Förderhub wird der Pfropfen durch nachrückendes verdichtetes Fördergut erneuert.
  • Zu Beginn eines Fördervorgangs, wenn noch kein Pfropfen vorhanden ist, muß zunächst ein Pfropfen aufgebaut werden. Zu diesem Zweck sind die beiden Querschieber 36 vorgesehen, die aus Platzgründen in axialer Richtung versetzt gegeneinander angeordnet sind. Zunächst werden die Quer schieber in ihre Schließstellung gebracht. Sodann wird Fördergut mit dem jeweiligen Förderkolben 24 mit verminderter Vorschubkraft gegen den in den Vorschubweg eingreifenden Querschieber 36 innertialb des Zwischenrohrs 34 gedrückt und dabei unter Pfropfenbildung verdichtet. Der Verschiebeweg des Förderkolbens 24 wird mit einem mit dem hydraulischen Antriebszylinder 26 verbundenen Wegmeßsystem 62, 64 überwacht. Sobald ein ausreichender Pfropfen aufgebaut ist, werden die Querschieber 36 geöffnet und die Pfropfen bei den nachfolgenden Förderhüben der Förderkolben 24 in das zugehörige Austragrohr 14 verschoben, bis sie zur Austrittsöffnung 38 gelangen. Um die Pfropfenbildung je nach Konsistenz des Förderguts zu beeinflussen und einen vorhandenen Pfropfen zu stützen, können im Bereich der Austrittsöffnungen 38 nicht dargestellte Blenden mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten eingesetzt werden.
  • Zur Vermeidung einer Vakuumbildung beim Zurückziehen des Kolbens aus dem Zylinder, die zum Aufbrechen des Pfropfens führen könnte, werden Förderkolben 24 und Förderzylinder 32 so bemessen, daß zwischen diesen ein Spaltraum für den Luftdurchtritt zwischen Füllraum 20 und Zwischenrohr 34 freibleibt. Die Innenfläche des Austragrohrs, des Zwischenrohrs und ggf. auch des Förderzylinders sind mit Verschleißleisten bestückt, die von außen durch die jeweilige Rohrwand hindurch lösbar angeschraubt sind. Die Verschleißteisten ergänzen sich zu einer im Querschnitt.unrunden, vorzugsweise polygonförmigen Innenfläche.
  • Wie aus den Fig. 2a bis c zu ersehen ist, wird die Mantelfläche 42 des Förderkolbens 24 durch einen langgestreckten Hohlzylinder 44 gebildet, dessen freie Stirnseite durch eine Stimplatte 46 verschlossen ist und in dem sich der hydraulische Antriebszylinder 26 befindet. Der Zylinderteil 48 des Antriebszylinders 26 ist an seinem Bodenteil 50 über ein Gelenk 52 am rückwärtigen Ende des Stützkäfigs 28 angelenkt und an seinem stangenseitigen Ende über zwei Abstützrollen 54, die einen Winkelabstand von 90° voneinander aufweisen, an der Innenfläche des Hohlzylinders 44 abgestützt und geführt. Die Kolbenstange 56 des Antriebszylinders ist über ein Gelenk 58 an der Innenseite der Stimpiatte 46 angelenkt. Die Gelenkachsen der Gelenke 52 und 58 sind dabei senkrecht zueinander und zur Verschieberichtung der Kolbenstange 56 ausgerichtet. Die Kolbenstange 56 weist einen achszentralen Hohlraum 60 auf, in den ein am bodenseitigen Ende des Zylinderteils fixiertes Edelstahlrohr 62, welches einen Wellenleiter schützt, achszentral eingreift. Der Wellenleiterl&2/bildet" zusammen mit einem kolbenstangenfesten Permanentmagneten 64 das Wegmeßsystem, mit welchem die momentane Verschiebelage des Förderkolbens 24 gemessen werden kann.
  • Innerhalb des Lagerrohrs 30 ist der Föderkolben 24 achszentral abgestützt und geführt. Zu diesem Zweck sind außenseifig an dem Lagemohr Führungsrollen 66 angeordnet, die mit ihrer Lauffläche 68 durch Wandöffnungen des Lagerrohrs in Richtung Mantelfläche 42 des Förderkolbens hindurchgreifen. Die aus einem elastomeren Material, vorzugsweise aus Schwertast-Polyamid bestehenden Führungsrollen 66 sind jeweils an einem Lagerbock 70 gelagert. Jeder Lagerbock ist mit seinem einen Ende an einem lagemohrfesten Schwenklager 72 angelenkt und an seinem anderen Ende mit einer federunterstützten Schraube 74 mit dem Lagerrohr 30 verschraubt. Die Lauffläche 68 der Führungsrollen weist eine zur Mantelfläche 42 des Förderkolbens 24 komplementäre konkave Querkrümmung auf (Fig. 7c). Wie aus Fig. 1a bis c. zu ersehen ist sind die Führungsrollen in drei einen Abstand voneinander aufweisenden Axialpositionen und in drei in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander aufweisenden Umfangspositionen angeordnet, wobei jede Umfangsposition mit jeweils zwei nebeneinander angeordneten Führungsrollen bestückt ist. Der Förderkolben 24 ist so dimensioniert, daß er beim Einfahren in den Förderzylinder 32 aus dem Bereich der in der rückwärtigen Axialposition befindlichen Führungsrollen 66 austaucht.
  • An seinem füllraumseitigen Ende weist das Lagerrohr 30 eine Dichtungskassette 76 auf, die schwimmend zwischen zwei O-Ringen 78, 80 in einer Ausnehmung des Lagerrohrendes mit Hilfe eines Spannringes 82 eingespannt und leicht austauschbar ist. Die Dichtungskassette 76 weist einen metallischen ringförmigen Grundkörper 84 auf, der innenseitig mit Umfangsnuten 86 zur Aufnahme eines radial verstellbaren Abstreifers 88 und einer radial verstellbaren Feindichtung 90 aus elastomerem Material versehen ist. Die Umfangsnuten 86 für den Abstreifer 88 und für die Feindichtung 90 sind durch einen in einer ringförmigen Ausnehmung 92 des Grundkörpers 84 angeordneten Einsatzring 94 begrenzt. Wie aus den Fig. 5a bis c, 6a und b zu ersehen ist, sind der Abstreifer 88 und die Feindichtung 90 aus mehreren, in Umfangsrichtung geteilten Segmenten 88', 90' zusammengesetzt, die gegen je einen radial außen liegenden elastomeren Ring 96, 98 anliegen, und mittelbar über diesen mit einem Druckmittel, beispielsweise mit Fett, beaufschlagbar sind. Die Segmente 88', 90' des Abstreifers 88 und der Feindichtung 90 weisen einander in Umfangsrichtung ergänzende Nuten zur Aufnahme eines geschlossenen elastomeren Halterings 104, 106 auf und sind im Bereich des Halterings gegen den zugehörigen radial außen liegenden Dichtring 96, 98 abgestützt. Um sicherzustellen, daß sich die Segmente 88' des Abstreifers 88 in Umfangsrichtung nicht verdrehen, werden sie mit Hilfe von in den Einsatzring 94 eingesetzten Stiften 130 über die randoffenen Ausnehmungen 132 in den Segmenten 88' In Umfangsrichtung fixiert (vgl. Fig. 5a bis c und Fig. 4a und d). In Fig. 6b ist zu erkennen, daß die Feindichtungssegmente 90' einander in Umfangsrichtung überlappende Stufen 120 aufweisen. Außerdem sind die Feindichtungssegmente 90' aus zwei elastomeren Segmentteilen 90", 90"' mit unterschiedlicher Härte zusammengesetzt. Die Umfangsnuten 86 für die Abstreifsegmente 88' und die Feindicht segmente 90' sind über Kanäle 108, 110 im Grundkörper unabhängig voneinander mit Druckmittel beaufschlagbar. Zu diesem Zweck ist auch der Einsatzring mit Ringkanäle für die Druckmittelzufuhr begrenzenden, zu einer Ringfläche 116 des Grundkörpers hin randoffenen Umfangsnuten 112, 114 versehen. Die Umfangsnuten 112, 114 sind durch in benachbarten Umfangsnuten angeordnete Dichtringe 118 gegeneinander und nach außen hin abgedichtet.
  • Ein weiterer Kanal 122 dient zur Zuführung eines Schmier oder Spülmittels. An seiner Innenfläche weist der Grundkörper weitere umlaufende Nuten zur Aufnahme eines Nutrings 124 und eines elastomeren Führungsbandes 126 auf.
  • Die Dichtungskassetten 76 können vorgefertigt und insgesamt ausgetauscht werden. Um die segmentierten Abstreifer 88 und Feindichtungen 90 sowie die Nutringe 124 und Führungsbänder 126 im vorgefertigten Zustand in ihrer Position zu halten, ist ein Montagerohr 128 vorgesehen, das im Zuge der Montage beim Aufschieben der Dichtungskassette 76 auf den Förderkolben 24 aus der Dichtungskassette ausgeschoben wird.
  • Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von fließ- und schüttfähigem Fördergut. Sie weist mindestens einen vorzugsweise mit hydraulischen Mitteln 26 hin- und herverschiebbaren Förderkolben 24, ein den Förderkolben 24 an seiner Mantelfläche 42 axial führendes Lagerrohr 30, einen an das Lagerrohr in Förderrichtung axial anschließenden, über einen Zuführtrichter 12 mit Fördergut beschickbaren Füllraum 20 und einen axial im Verschiebeweg des Förderkolbens 24 angeordneten, eingangsseitig an den Füllraum 20 und ausgangsseitig an ein Austragrohr 14 angeschlossenen Förderzylinder 32 auf. Der Förderkolben 24 gibt in seiner in das Lagerrohr 30 zurückgezogenen Endstellung den Füllraum 20 zum Zuführtrichter 12 frei, während er beim Vorschub den Füllraum 20 unter Mitnahme von Fördergut durchdringt und in den Förderzylinder 32 eindringt. Um zwischen dem Füllraum 20 und dem Außenraum mit einfachen Mitteln eine Druckdifferenz aufrechterhalten zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Austragrohr 14 an seinem dem Förderzylinder 32 abgewandten Ende eine freie Austrittsöff nung 38 für das Fördergut aufweist, daß zwischen der Innenfläche des Förderzylinders 32 und der Mantelfläche 42 des in diesen eingedrungenen Förderkolbens 24 ein Spaltraum für den Luftdurchtritt zwischen dem Füllraum 20 und dem Austragrohr 14 freibleibt und daß im Austragrohr 14 beim Förderbetrieb ein durch nachrückendes Fördergut aufbaubarer und über seine Austrittsöffnung 38 ausschiebbarer, aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen ausgebildet ist.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Fördern von fließ- und schüttfähigem Fördergut mit mindestens einem vorzugsweise mit hydraulischen Mitteln hin- und herverschiebbaren Förderkolben (24), mit einem den Förderkolben (24) an seiner Mantelfläche (42) axial führenden Lagerrohr (30), mit einem an das Lagerrohr (30) in Förderrichtung axial anschließenden, über einen Zuführkanal oder -trichter (12) mit Fördergut beschickbaren Füllraum (20), und mit einem axial im Verschiebeweg des Förderkolbens (24) angeordneten, eingangsseitig an den Füllraum (20) und ausgangsseitig an ein Austragrohr (14) angeschlossenen Förderzylinder (32), wobei der Förderkolben (24) in seiner in das Lagerrohr (30) zurückgezogenen Endstellung den Füllraum (20) zum Zuführkanal oder -trichter (12) freigibt und beim Vorschub den Füllraum (20) unter Mitnahme von Fördergut durchdringt und in den Förderzylinder (32) eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragrohr (14) an seinem dem Förderzylinder (32) abgewandten Ende eine freie Austrittsöffnung (38) für das Fördergut aufweist, daß zwischen der Innenfläche des Förderzylinders (32) und der Mantelfläche (42) des in ihn eingedrungenen Förderkolbens (24) ein Spaltraum für den Luftdurchtritt zwischen Füllraum (20) und Austragrohr (14) freibleibt, und daß im Austragrohr (14) beim Förderbetrieb ein durch nachrückendes Fördergut aufbaubarer und über seine Austrittsöffnung (38) ausschiebbarer, aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen ausbildbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (38) des Austragrohrs (14) durch eine Blende mit gegenüber dem Innendurchmesser des Austragrohrs kleineren Blendendurchmesser gebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende lösbar undloder auswechselbar am Austragrohr (14) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des Austragrohrs (14) und/oder des Förderzylinders (32) auswechselbare Verschleißleisten angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver schleißleisten durch von außen durch die Rohrwand hindurchgehende Schrauben am Förderzylinder (32) und/oder Austragrohr (14) befestigt sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschteißleisten sich zu einer im Querschnitt unrunden, vorzugsweisen polygonförmigen Innenfläche ergänzen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Förderzylinder (32) und Austragrohr (14) ein weiterer vom Förderkolben (24) nicht durchdringbarer Rohrabschnitt (34) sowie ein den Rohrabschnitt (34) quer durchdringender Schieber (36) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Förderzylinder (32) mit anschließendem Austragrohr (14) vorgesehen sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Förderzylindem. (32) und den zugehörigem Austragrohr (14) je ein Rohrabschnitt (34) mit Querschieber (36) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querschieber (36) in seitlichem und axialem Abstand voneinander angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche des Rohrabschnitts (34) über den Umfang verteilt angeordnete, sich vorzugsweise zu einer polygonförmigen Innenfläche ergänzende auswechselbare Verschleißleisten angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Austrittsöffnung (38) ein Trennorgan (40) zum Aufteilen der beim Förderhub nach außen gedrängten Pfropfenpartie angeordnet ist
  13. Verfahren zum Ausschleusen von fließ- und schüttfähigem Fördergut aus einem Druckraum (20), bei welchem ein Förderkolben (24) durch den Druckraum (20) hindurch unter Mitnahme von Fördergut in einen Förderzylinder (32) eindringt und das Fördergut durch ein Austragrohr (14) hindurch über eine Austrittsöffnung (38) in einen Außenraum verdrängt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Austragrohr (14) vor der Austrittsöffnung (38) ein aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen erzeugt wird, wobei zumindest ein Teil des Pfropfens bei jedem Förderhub des Förderkolbens (32) durch nachrückendes und unter Pfropfenbildung sich verdichtendes Fördergut über die Austrittsöffnung (38) in den Außenraum verdrängt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen im Bereich der Austrittsöffnung (38) beim Austritt in den Außenraum mechanisch geteilt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Grundpfropfens zunächst Fördergut in einen zwischen Förderzylinder (32) und Austragrohr (14) angeordneten abgeschieberten Zwischenraum (34) mit dem Förderkolben (32) verdichtet wird und daß anschließend der so gebildete Grundpfropfen mit dem Förderzylinder (32) bei offenem Zwischenraum (34) durch nachrückendes und unter Pfropfenbildung sich verdichtendes Fördergut in das Austragrohr (14) ausgeschoben wird.
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