EP3014121A1 - Umschaltvorrichtung für eine dickstoffpumpe - Google Patents

Umschaltvorrichtung für eine dickstoffpumpe

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Publication number
EP3014121A1
EP3014121A1 EP14733106.0A EP14733106A EP3014121A1 EP 3014121 A1 EP3014121 A1 EP 3014121A1 EP 14733106 A EP14733106 A EP 14733106A EP 3014121 A1 EP3014121 A1 EP 3014121A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seal
switching device
outlet opening
support band
housing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14733106.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Merten
Thorsten Koch
Joseph SCHNITTKER
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.)
Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Original Assignee
Friedrich Wilhelm Schwing 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 Friedrich Wilhelm Schwing GmbH filed Critical Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Publication of EP3014121A1 publication Critical patent/EP3014121A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0084—Component parts or details specially adapted therefor
    • F04B7/0088—Sealing arrangements between the distribution members and the housing
    • F04B7/0096—Sealing arrangements between the distribution members and the housing for pipe-type distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F04B15/023—Pumps 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

Definitions

  • the invention relates to a switching device for a slurry pump, as well as the use of a support belt in such a switching device and the use of a pivoting body of such a switching device.
  • a switching device for thick matter pumps can for example be designed as a diverter valve of a concrete pump.
  • concrete is pressed at high pressure by means of two delivery cylinders via the transfer tube into a concrete delivery pipe.
  • the pressure in the diverter of a concrete pump which u.U.
  • Pumping concrete up to a height of several hundred meters onto structures such as bridges or skyscrapers is up to 160 bar in today's concrete pumps.
  • pumping pressures of 300 bar are required in the future, which put extreme pressure on the seals of the conveyor system.
  • a rubber seal made of hard rubber is usually inserted into the sealing chambers of the swivel body, with which the swivel body is pressed against the two opposite sides of the housing of the switching device.
  • a carbide ring is used, so that the rubber seal is not pushed back and forth directly by the pivoting movements of the swivel body on the housing wall, but the rubber seal presses the carbide ring on the sides of the housing.
  • the rubber seal is urged outward by the high pressure of the concrete in the passageway of the pivoting device, in particular into a gap between the carbide ring and the sealing chamber. Due to the abrasive effect of the concrete this has a high wear of the rubber seal result. Since the replacement of the rubber seal is very complicated and leads to downtime in the concrete pump, it is necessary to reinforce the rubber seal in the outer periphery to reduce this wear.
  • the object of the invention is to improve the seal of the switching device of a slurry pump by simple and inexpensive measures to the effect that the stability of the existing rubber seal is increased.
  • the invention proposes to arrange the elastic seal, or the rubber seal within the sealing chamber of the pivot body a support band which supports the elastic seal to the outside to prevent the migration of the elastic seal in the gap between the sealing ring and the shoulder of the seal chamber.
  • this support band consists of an elastic plastic whose hardness is greater than the hardness of the elastic seal. This ensures, on the one hand, that the support band itself can not migrate into the gap between the sealing ring and the shoulder of the sealing chamber by changing its shape, on the other hand, due to the existing elasticity of the support band, it can easily be adapted to the shape of the sealing chamber, e.g. can be round or kidney-shaped, adapted.
  • the support band consists of a Teflon material. Due to the aggressive and abrasive properties of the concrete, Teflon does not have the property to be as badly attacked as other rubber or plastic materials and therefore has a long service life.
  • the support band made of plastic or Teflon material preferably contains bronze, which further improves the properties; in particular, the bronze strength further increases the compressive strength of the Teflon tape and thus reduces the risk of it being introduced into the gap between the sealing ring and the shoulder of the sealing chamber prevented.
  • the support band is 1 to 3.5 mm thick.
  • the support band is particularly suitable for the intended task, if it is about 2.5 mm thick. If the support band is thinner than 1 mm, it itself does not have the necessary stability to prevent migration of the elastic seal and the support band itself could migrate into the gap between the seal chamber and the shoulder of the seal chamber. If the support band is too thick, it is no longer elastic enough to be easily inserted into the seal chamber and would unnecessarily take up much space in the seal chamber.
  • the backing band is preferably cut from a ribbon which is e.g. can easily be procured on a roll.
  • the support band cut to a length which is determined by the outer circumference of the seal chamber. Since the outer circumference of the seal chamber is relatively constant for all swivel bodies of a series, the support band can be easily cut to the length of the circumference of the seal chamber before the support band is inserted into the seal chamber.
  • the support band is preferably cut by an oblique cut to the necessary length and after inserting the support ring, the cut surfaces should be as close as possible. This ensures that the elastic seal can not migrate selectively in a circumferential point in a gap of the support band and thus is limited in its function or subject to the gap increased wear.
  • the remaining gap in the support band after insertion into the sealing chamber is less than 1 mm.
  • an opening of the passage channel of the swivel body is kidney-shaped, wherein the elastic seal is kidney-shaped and is supported by the support band in the sealing chamber.
  • wear plates are arranged on the inner sides of the housing in the region of the inlet openings and / or the outlet openings.
  • wear plates are preferably made of a metal of higher hardness than the housing itself, so that the inner sides of the housing in the region where the pivoting body is pivoted back and forth on the housing wall, less wear.
  • the wear plates can be replaced if necessary without having to replace the entire housing.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows a side view of the switching device from FIG. 1
  • Figure 3 is a schematic view of a section through a sealing chamber (detail A) according to the prior art
  • Figure 4 is a schematic view of a section through a sealing chamber (detail A) according to the prior art during the pumping operation
  • FIG 5 is a schematic view of an elastic seal with a support band according to the invention
  • Figure 6 shows a support band according to the invention in the unrolled state
  • Figure 7 is a perspective view of
  • FIG. 8 A schematic view of a section through a sealing chamber (detail A) according to the invention during the pumping process
  • FIG. 1 shows a schematic top view of a switching device 1 for a slurry pump.
  • the switching device consists essentially of a top open Vorphilll thinkinger 20 with the housing sides 2a, 2b, 2e, 2f and a bottom 2c, in which a pivot body 3 is arranged.
  • the swivel body 3 basically includes a passageway 17 having an inlet opening 13 and an outlet opening 14.
  • the switching device 1 is suitable, for example, for the concrete conveyed by hydraulically driven delivery cylinders 18a, 18b connected to the inlet and outlet openings 19a, 19b through the passageway 17 of the pivoting body 3 in the direction of the outlet opening 14 in a concrete conveying pipe 17 to promote.
  • the delivery cylinder 18b sucks concrete from the prefill container 20 in a suction stroke and the delivery cylinder 18a pushes the concrete through the passageway 17 of the pivoting body 3 into the concrete delivery pipe 21 in a simultaneous delivery stroke.
  • the swivel body 3 is swiftly switched by means of a hydraulic device, not shown.
  • the swivel body 3 closes tightly with the opposite housing walls 2a and 2b, the swivel body 3 is pressed by means of the sealing system explained later (detail A) between the housing walls 2a and 2b, but still remains mobile for the switching movement.
  • FIG. 2 shows a side view of the switching device 1 of FIG. 1, wherein the outlet opening 14 is located on the side facing the viewer and the inlet and outlet openings 13 on the Viewer side away. From Figure 2, in particular, the pivotal movement of the swivel body 3 in the housing 3 can be seen, wherein the swivel body 3 is in the drawing in the position a, ie in front of the left inlet and outlet opening 19a.
  • the kidney-shaped outlet opening 14 of the pivot body 3 remains in front of the outlet opening 15 of the housing 2, but the outlet opening 14 of the pivot body 3 is still pivoting about the pivot axis 1 1 of position a to position b and vice versa in front of the outlet 15 of the housing side 2b pushed back and forth.
  • FIG. 3 shows a schematic detail view of the sealing system (detail A) from FIG. 1 according to the prior art in the unloaded state. That is, the pivoting member 3 is pressed against the housing wall 2b via the elastic seal 16, the sealing ring 12, the hard metal support 4 and attached to the housing wall 2b wear plate 5, without concrete pressure in the passageway 17 prevails.
  • the sealing ring 12 is shown here as a metal ring with carbide coating 4, but it could also consist of another solid material that offers high resistance by the abrasive action of the concrete during pumping.
  • the hard metal support 4 is not mandatory. In the following, however, the embodiment will be described with a metal ring with hard metal support.
  • the elastic seal 16 which may consist of a plastic or rubber material and may be reinforced inside with a metal ring, has the task of biasing the sealing ring 12 against the housing wall 2 and the wear plate 5 to seal the flow channel 17 against the Vorphilll anyer ,
  • the elastic seal 16 and the sealing ring 12 with the hard metal coating 4 are in the sealing chamber 8, which is bounded by the nose-shaped shoulder 10 to the outside, inserted.
  • elastic seal 16 In the uninstalled state would have shown here elastic seal 16 a round cross-section. Characterized in that the swivel body 2 is pressed between the housing walls 2a, 2b, the seal 16 has a slightly oval deformation, whereby the metal ring 12 is pressed with the hard metal coating 4 to the wear plate 5 with the pressure p.
  • a gap 9 with the width d is provided. Since the metal ring 12 is also displaced laterally in the switching operations, the width of the gap in operation between 0 and about 1 mm vary. It can be seen that as a result of this movement, the elastic seal 16 located under the contact pressure is laterally displaced and wobbled.
  • FIG. 4 the sealing system of FIG. 3 according to the prior art is shown in operation.
  • a very high pressure P This pressure P, which presses the metal ring 12 via the seal 16 during the pumping operation in addition to the wear plate 5, pushes the elastic seal 16 in the direction of the nose-shaped shoulder 10, also the elastic seal 16 is laterally pushed back and forth by the relative movement of the metal ring 12 to the sealing chamber 8 of the metal ring 12.
  • the pressure P and the movements of the metal ring 12 have the consequence that the elastic seal 16 is pressed not only in the direction of the nose-shaped shoulder 10, but also in the gap 9, whereby on the one hand the metal ring 12 is practically clamped, but in particular is subject to the elastic Seal 16 in the pressed into the gap 9 area a particularly high wear.
  • FIG. 5 shows a kidney-shaped elastic seal 16, as used in a switching device 3 of a thick matter pump according to FIGS. 1 and 2.
  • a support band 6 is shown made of Teflon material, which together with the elastic seal 6 in the Seal chamber 8 of the switching device is inserted.
  • the Teflon material 6 may advantageously be enriched with bronze to increase the hardness of the strip.
  • FIG. 6 shows the support band 6 in the unrolled state.
  • the support band 6 has the length L corresponding to the outer periphery of the seal chamber 8.
  • the oblique cut surfaces 6a of the support band 6 can be clearly seen. This oblique cut surfaces cause the elastic seal 16 is not punctually loaded at a circumferential point at a slight gap between the ends (2a) of the inserted support belt 16, but is biased over a longer range and thus the wear through a gap between the support band ends (2a) is distributed in the sealing chamber 8 on the elastic seal 16 over a wider area.
  • the cutting angle as shown in the drawing, be about 30 degrees, but it should not be too small, so that the ends of the belt 16 are not too thin and can slide or rotate in the gap 9, but the angle should also not be too large, otherwise the elastic seal is too heavily loaded at a peripheral point.
  • the height H of the support band 6 is about 1, 5 cm, but should not exceed the height of the seal chamber 8 in the installed state, otherwise the support band 16 between the metal seal 12 and the upper end of the seal chamber 8 is pressed and the elastic seal 16th their function of pressing the metal gasket 8 to the wear plate can no longer meet.
  • the height H of the support band 6 should not be much lower than the height of the seal chamber 8, otherwise there is a gap above or below the inserted support band 6, in which the elastic seal 6 can inadvertently penetrate.
  • FIG. 7 shows a view of the oblique cut surface 6a of the support band 6 with the thickness D.
  • the thickness D of the support band here is for example 2.5 mm, but could also vary between 1 mm and 3 mm.
  • the minimum thickness D should not be less than the maximum width d of the gap 9, otherwise there is a risk that the support band 6 moves into the gap 9 and the Agility of the metal seal obstructed in the seal chamber 8. On the other hand, if the support band is made too thick, it will not leave enough room for the elastic seal 16 in the seal chamber 8.
  • FIG. 8 shows a sealing system according to FIG. 1, detail A, in which the support band 6 is inserted into the sealing chamber 8 circumferentially around the elastic seal 16.
  • the elastic seal is only slightly deformed. Further, the metal ring 12 is pushed by the frictional force F R in the switching operations back and forth.
  • the support band 6 prevents the elastic seal 16 from migrating into the gap 9 under the pressure P. As a result, the wear on the elastic seal 16 is significantly reduced and the metal ring 12 is not impaired in its mobility.
  • the support band 6 shown here can not only be used in the kidney-shaped sealing chamber 8 of the reversing valve shown here, but can also be used, for example, at the circular inlet opening 13 on the other side of the pivot body 3 to the Ein - Seal and outlet openings during the pumping process.
  • the use of such a support band 16 is not limited to the design of a switching device shown here, but could for example also be used in S-shaped switching valves for sealing at the inlet and outlet ports.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Umschaltvorrichtung (1) für eine Dickstoffpumpe mit einem einen Vorfüllbehälter (20) bildendes Gehäuse (2) mit mindestens einer Ein-/Auslassöffnung (19a, 19b) und mindestens einer Auslassöffnung (15), die an gegenüberliegenden Seiten (2a, 2b) des Vorfüllbehälters (20) angeordnet sind, bei der ein in dem Gehäuse (2) schwenkbar angeordneter Schwenkkörper (3) mit einem Durchlasskanal (17) mit beidseitigen Öffnungen (13, 14) zwischen zwei Stellungen (a, b) schwenkbar ist, wobei der Durchlasskanal (17) in diesen Stellungen (a, b) jeweils eine Einlassöffnung (18a, 18b) mit der Auslassöffnung (15) an den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (2a, 2b) verbindet, und wobei mindestens eine Öffnung (13, 14) des Schwenkkörpers (3) eine, in einer Dichtungskammer (8) untergebrachten, elastische Dichtung (16) und einen Dichtring (12) enthält, die die Öffnungen (13, 14) des Durchlasskanals (17) gegen den Vorfüllbehälter abdichten, bei der die elastische Dichtung (16) innerhalb der Dichtungskammer (8) von einem, um den äußeren Umfang der elastischen Dichtung (16) angeordneten Stützband (6) abgestützt wird. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines derartigen Stützbandes (6) in einer Umschaltvorrichtung sowie die Verwendung eines Schwenkkörpers (3) mit einem derartigen Stützband.

Description

Umschaltvorrichtuna für eine Dickstoffpumpe Die Erfindung betrifft eine Umschaltvorrichtung für eine Dickstoffpumpe, sowie die Verwendung eines Stützbandes in einer derartigen Umschaltvorrichtung und die Verwendung eines Schwenkkörpers einer derartigen Umschaltvorrichtung.
Eine Umschaltvorrichtung für Dickstoffpumpen kann beispielsweise als Rohrweiche einer Betonpumpe ausgeführt sein. Bei einer derartigen Umschaltvorrichtung wird Beton mit hohem Druck mittels zwei Förderzylindern über die Rohrweiche in ein Betonförderrohr gepresst. Der Druck in der Rohrweiche einer Betonpumpe, die u.U. den Beton bis in einige hundert Meter Höhe auf Bauwerke wie Brücken oder Hochhäuser pumpt, liegt bei heutigen Betonpumpen bei bis zu 160 bar. Bei einer weiteren Erhöhung der Pumpleistung um Beton bis in Höhen von >500 Meter zu pumpen sind zukünftig Pumpdrücke von 300 bar notwendig, die die Dichtungen des Fördersystems extrem belasten.
Mit einer derartigen Umschaltvorrichtung wird der Fluss des Betons bzw. Dickstoffes aus einem Vorfüllbehälter in einen jeweils ansaugenden Förderzylinder und aus einem jeweils drückenden Förderzylinder in die Förderleitung gepresst. Soweit es sich um Zweizylinder-Dickstoffpumpen handelt, sind der Einlass und der Auslass des im Takt der Kolbenhübe im Gehäuse hin- und her schwenkenden Schwenkkörpers durch einen Durchflusskanal im Schwenkkörper mit einander verbunden.
Diese Umschalttechnik stellt sehr hohe Ansprüche an die Dichtungen der Umschaltvorrichtung, insbesondere um zu vermeiden, dass der Beton, und insbesondere das darin enthaltene Wasser, von dem Durchflusskanal des Schwenkkörpers in den Vorfüllbehälter gedrückt wird. Insbesondere das in dem Beton befindliche Wasser hat die Eigenschaft, die Fließfähigkeit, und damit die Transportierbarkeit des Betons in der Förderleitung zu verbessern. Zudem führt zu trockener Beton in der Förderleitung zu Verstopfungen und kann bei der Aushärtung des Betons in der Förderleitung zu aufwändigen Reparaturmaßnahmen führen.
Für diesen Zweck wird in die Dichtungskammern des Schwenkkörpers in der Regel eine Gummidichtung aus Hartgummi eingelegt, mit der der Schwenkkörper gegen die beiden gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses der Umschaltvorrichtung eingepresst wird. Häufig wird zusätzlich zu der Gummidichtung noch ein Hartmetallring eingesetzt, so dass die Gummidichtung nicht direkt durch die Schwenkbewegungen des Schwenkkörpers an der Gehäusewand hin- und hergeschoben wird, sondern die Gummidichtung drückt den Hartmetallring an die Gehäuseseiten.
Beim Pumpvorgang wird die Gummidichtung durch den hohen Druck des Betons im Durchlasskanal der Schwenkvorrichtung nach außen, insbesondere in einen Spalt zwischen dem Hartmetallring und der Dichtungskammer, gedrängt. Durch die abrasive Wirkung des Betons hat dieses einen hohen Verschleiß der Gummidichtung zur Folge. Da der Austausch der Gummidichtung sehr aufwändig ist und zu Stillstandszeiten bei der Betonpumpe führt, ist es notwendig, die Gummidichtung im äußeren Umfang zu verstärken, um diesen Verschleiß zu reduzieren.
In der Schrift DE 31 13 787 wurde bereits vorgeschlagen, eine Gummidichtung für eine Umschaltvorrichtung der oben beschriebenen Art, die ohne den genannten Hartmetallring ausgeführt ist, mit einem metallischen Stützring auf dem äußeren Umfang der Gummidichtung auszustatten, der verhindert, dass die Dichtung unter dem hohen Druck in den Spalt zwischen dem Durchlasskanal und dem Vorfüllbehälter dringt und damit vorzeitig verschleißt. Ein derartiger metallischer Stützring ist jedoch sehr aufwändig herzustellen und muss insbesondere bei einer nierenförmigen Dichtung sehr präzise hergestellt werden um seine Aufgabe zu erfüllen. Zudem hat ein derartiger Stützring nicht die notwendige Elastizität um sich der Umfangsform der Dichtungskammer ausreichend anzupassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Dichtung der Umschaltvorrichtung einer Dickstoffpumpe durch einfache und kostengünstige Maßnahmen dahingehend zu verbessern, dass die Standfestigkeit der vorhandenen Gummidichtung erhöht wird.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Umschaltvorrichtung für eine Dickstoffpumpe gemäß Anspruch 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen um die elastische Dichtung, bzw. die Gummidichtung innerhalb der Dichtungskammer des Schwenkkörpers ein Stützband anzuordnen, welches die elastische Dichtung nach außen abstützt um das Wandern der elastischen Dichtung in den Spalt zwischen dem Dichtring und der Schulter der Dichtungskammer zu verhindern.
Bevorzugt besteht dieses Stützband aus einem elastischen Kunststoff, dessen Härte grösser ist als die Härte der elastischen Dichtung. Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass das Stützband selbst nicht durch eine Veränderung seiner Form in den Spalt zwischen dem Dichtring und der Schulter der Dichtungskammer wandern kann, andererseits kann durch die vorhandene Elastizität des Stützbandes dieses einfach an die Form der Dichtungskammer, die z.B. rund oder nierenförmig sein kann, angepasst werden.
Bevorzugt besteht das Stützband aus einem Teflonmaterial. Teflon hat die Eigenschaft durch die aggressiven und abrasiven Eigenschaften des Betons nicht so stark angegriffen zu werden wie andere Gummi- oder Kunststoffmaterialien und hat damit eine hohe Lebensdauer. Bevorzugt enthält das aus Kunststoff- bzw. Teflonmaterial bestehende Stützband Bronze, wodurch sich die Eigenschaften weiter verbessern, insbesondere wird durch den Bronzeanteil die Druckfestigkeit des Teflonbandes weiter erhöht und damit die Gefahr verringert, dass es in den Spalt zwischen den Dichtring und der Schulter der Dichtungskammer verhindert.
Bevorzugt ist das Stützband 1 bis 3,5 mm dick. Das Stützband eignet sich besonders gut für die vorgesehene Aufgabe, wenn es ca. 2,5 mm dick ist. Wenn das Stützband dünner als 1 mm ist, hat es selbst nicht die notwendige Stabilität um ein Wandern der elastischen Dichtung zu verhindern und das Stützband könnte selbst in den Spalt zwischen der Dichtungskammer und der Schulter der Dichtungskammer wandern. Wenn das Stützband zu dick ist, ist es nicht mehr elastisch genug um einfach in die Dichtungskammer eingelegt zu werden und würde unnötig viel Platz in der Dichtungskammer beanspruchen.
Das Stützband wird bevorzugt von einem Band abgeschnitten, welches z.B. auf einer Rolle einfach beschafft werden kann.
Weiter bevorzugt ist es, dass Stützband auf eine Länge abzuschneiden, die durch den äußeren Umfang der Dichtungskammer bestimmt ist. Da der äußere Umfang der Dichtungskammer bei allen Schwenkkörpern einer Baureihe relativ konstant ist, kann das Stützband einfach auf die Länge des Umfanges der Dichtungskammer abgeschnitten werden bevor das Stützband in die Dichtungskammer eingelegt wird.
Das Stützband wird bevorzugt durch einen schrägen Schnitt auf die notwendige Länge abgeschnitten und nach dem Einlegen des Stützringes sollten die Schnittflächen möglichst eng beieinander liegen. Damit ist gewährleistet, dass die elastische Dichtung nicht in einem Umfangspunkt punktuell in einen Spalt des Stützbandes wandern kann und damit in seiner Funktion eingeschränkt ist bzw. an dem Spalt erhöhtem Verschleiß unterliegt. Bevorzugt ist der verbleibende Spalt im Stützband nach dem Einlegen in die Dichtungskammer kleiner als 1 mm. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Öffnung des Durchlasskanals des Schwenkkörpers nierenförmig ausgebildet, wobei auch die elastische Dichtung nierenförmig ist und von dem Stützband in der Dichtungskammer abgestützt wird. Weiter bevorzugt sind an den Innenseiten des Gehäuses im Bereich der Einlassöffnungen und/oder der Auslassöffnungen Verschleißplatten angeordnet. Diese Verschleißplatten bestehen bevorzugt aus einem Metall höherer Härte als das Gehäuse selbst, so dass die Innenseiten des Gehäuses in dem Bereich, an dem der Schwenkkörper an der Gehäusewand hin- und herschwenkt wird, einem geringeren Verschleiß unterliegt. Zudem können die Verschleißplatten bei Bedarf ausgetauscht werden ohne dass gesamte Gehäuse austauschen zu müssen.
Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine schematische Darstellung einer
Draufsicht einer Umschaltvorrichtung einer Dickstoffpumpe
Figur 2 Eine Seitenansicht der Umschaltvorrichtung aus Fig. 1
Figur 3 Eine schematische Ansicht eines Schnittes durch eine Dichtungskammer (Detail A) gemäß dem Stand der Technik
Figur 4 Eine schematische Ansicht eines Schnittes durch eine Dichtungskammer (Detail A) gemäß dem Stand der Technik beim Pumpvorgang
Figur 5 eine schematische Ansicht einer elastischem Dichtung mit einem Stützband gemäß der Erfindung Figur 6 ein Stützband gemäß der Erfindung im abgerollten Zustand
Figur 7 eine perspektivische Ansicht der
Schnittkante eines Stützbandes gemäß der Erfindung
Figur 8 Eine schematische Ansicht eines Schnittes durch eine Dichtungskammer (Detail A) gemäß der Erfindung beim Pumpvorgang
In der Figur 1 ist eine schematische Ansicht von oben auf eine Umschalt- Vorrichtung 1 für eine Dickstoffpumpe dargestellt. Die Umschaltvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem oben offen Vorfüllbehälter 20 mit den Gehäuseseiten 2a, 2b, 2e, 2f und einem Boden 2c, in dem ein Schwenkkörper 3 angeordnet ist. Der Schwenkkörper 3 beinhaltet im Wesentlichen einen Durchlasskanal 17 mit einer Einlassöffnung 13 und einer Auslassöffnung 14. Die Umschaltvorrichtung 1 ist beispielsweise geeignet ist, den von hydraulisch angetriebenen Förderzylindern 18a, 18b, die an die Ein- und Auslassöffnungen 19a, 19b angeschlossen sind, geförderten Beton durch den Durchlasskanal 17 des Schwenkkörpers 3 in Richtung der Auslassöffnung 14 in ein Betonförderrohr 17 zu fördern. In der Figur 1 saugt der Förderzylinder 18b in einem Saughub Beton aus dem Vorfüllbehälter 20 an und der Förderzylinder 18a schiebt in einem zeitgleichen Förderhub den Beton durch den Durchlasskanal 17 des Schwenkkörpers 3 in das Betonförderrohr 21 . Bei der periodischen Änderung der Kolbenbewegung der Förderzylinder (18a, 18b) wird der Schwenkkörper 3 zügig mittels einer nicht dargestellten Hydraulikvorrichtung umgeschaltet. Damit der Schwenkkörper 3 dicht mit den gegenüberliegenden Gehäusewänden 2a und 2b abschließt, wird der Schwenkkörper 3 mittels des später erläuterten Dichtungssystem (Detail A) zwischen die Gehäusewände 2a und 2b gepresst, bleibt aber für die Umschaltbewegung noch beweglich.
In Figur 2 ist eine Seitenansicht der Umschaltvorrichtung 1 aus Fig. 1 dargestellt, dabei befindet sich die Auslassöffnung 14 auf der dem Betrachter zugewandten Seite und die Ein- und Auslassöffnungen 13 auf der dem Betrachter abgewandten Seite. Aus Figur 2 ist insbesondere die Schwenkbewegung des Schwenkkörpers 3 im Gehäuse 3 ersichtlich, wobei sich der Schwenkkörper 3 in der Zeichnung in der Stellung a, also vor der linken Ein- und Auslassöffnung 19a befindet. In beiden Stellungen a,b bleibt die nierenförmige Auslassöffnung 14 des Schwenkkörpers 3 vor der Auslassöffnung 15 des Gehäuses 2, die Auslassöffnung 14 des Schwenkkörpers 3 wird aber dennoch bei der Verschwenkung um die Schwenkachse 1 1 von Stellung a nach Stellung b und umgekehrt vor der Auslassöffnung 15 der Gehäuseseite 2b hin- und hergeschoben. Während der Wechsel vom Saughub zum Förderhub der Förderzylinder, je nach Konstruktionsweise und Größe der Dickstoffpumpe, etwa 3-15 Sekunden dauert und in dieser Zeit der Schwenkkörper 3 stillsteht, muss der Schwenkkörper 3 bei der Umschaltung in wenigen zehntel Sekunden in die andere Stellung umgeschwenkt werden. Beim Betrieb der Dickstoffpumpe 1 herrscht sowohl im Stillstand, als auch bei den Umschaltvorgängen ein Druck P mit bis zu mehreren hundert bar in dem Durchlasskanal 17 und dieser Druck wirkt auch auf die Dichtungseinheit (Detail A).
In Figur 3 ist eine schematische Detailansicht des Dichtungssystems (Detail A) aus Figur 1 gemäß dem Stand der Technik im unbelasteten Zustand dargestellt. Das heißt, das Schwenkorgan 3 ist an die Gehäusewand 2b über die elastische Dichtung 16, den Dichtring 12, die Hartmetallauflage 4 und die an der Gehäusewand 2b angebrachte Verschleißplatte 5 angepresst, ohne dass Betondruck im Durchlasskanal 17 herrscht. Der Dichtring 12 ist hier als Metallring mit Hartmetallauflage 4 gezeigt, er könnte aber auch aus einem anderen festen Material bestehen, dass durch die abrasive Wirkung des Betons beim Pumpen hohe Widerstandsfähigkeit bietet. Die Hartmetallauflage 4 ist nicht zwingend erforderlich. Im Folgenden wird aber die Ausführung mit einem Metallring mit Hartmetallauflage beschrieben. Die elastische Dichtung 16, die aus einem Kunstoff- oder Gummimaterial bestehen kann und u.U. im Innern mit einem Metallring verstärkt ist, hat die Aufgabe, den Dichtring 12 gegen die Gehäusewand 2 bzw. die Verschleißplatte 5 vorzuspannen, um den Durchflusskanal 17 gegen den Vorfüllbehälter abzudichten. Die elastische Dichtung 16 und der Dichtring 12 mit der Hartmetallbeschichtung 4 sind in die Dichtungskammer 8, die durch die nasenförmige Schulter 10 nach außen begrenzt ist, eingelegt. Im nicht eingebauten Zustand hätte die hier dargestellte elastische Dichtung 16 einen runden Querschnitt. Dadurch, dass der Schwenkkörper 2 zwischen die Gehäusewände 2a, 2b eingepresst ist, hat die Dichtung 16 eine leicht ovale Verformung, wodurch der Metallring 12 mit der Hartmetallbeschichtung 4 an die Verschleißplatte 5 mit dem Druck p gepresst wird.
Damit der Metallring 12 sich innerhalb der Dichtungskammer 8, die von der nasenförmigen Schulter 10 nach außen begrenzt ist, vor- und zurückwandern kann, um immer bündig mit der Verschleißplatte 5 abzuschließen ist ein Spalt 9 mit der Breite d vorgesehen. Da der Metallring 12 bei den Umschaltvorgängen auch seitlich verschoben wird kann die Breite des Spaltes im Betrieb zwischen 0 und ca. 1 mm variieren. Es ist ersichtlich, dass durch diese Bewegung auch die unter dem Anpressdruck befindliche elastische Dichtung 16 seitlich verschoben und gewalkt wird.
In Figur 4 ist das Dichtungssystem gemäß Fig. 3 gemäß dem Stand der Technik im Betrieb dargestellt. Im Durchlasskanal 17 herrscht durch das Fördern des Betons jetzt ein sehr hoher Druck P. Dieser Druck P, der den Metallring 12 über die Dichtung 16 beim Pumpvorgang zusätzlich an die Verschleißplatte 5 drückt, drückt die elastische Dichtung 16 in Richtung der nasenförmigen Schulter 10, zudem wird die elastische Dichtung 16 durch die Relativbewegung des Metallringes 12 zur Dichtungskammer 8 des Metallringes 12 seitlich hin- und hergeschoben.
Der Druck P und die Bewegungen des Metallringes 12 haben zur Folge, dass die elastische Dichtung 16 nicht nur in Richtung der nasenförmigen Schulter 10 gedrückt wird, sondern auch in den Spalt 9, wodurch einerseits der Metallring 12 praktisch eingeklemmt wird, aber insbesondere unterliegt die elastische Dichtung 16 in dem in den Spalt 9 eingedrückten Bereich einem besonders hohen Verschleiß.
In der Figur 5 ist eine nierenförmige elastische Dichtung 16 dargestellt, wie sie in einer Umschaltvorrichtung 3 einer Dickstoffpumpe entsprechend der Figuren 1 und 2 verwendet wird. Um die elastische Dichtung 16 ist ein Stützband 6 aus Teflonmaterial dargestellt, das zusammen mit der elastischen Dichtung 6 in die Dichtungskammer 8 der Umschaltvorrichtung eingelegt wird. Das Teflonmaterial 6 kann vorteilhafterweise mit Bronze angereichert sein, um die Härte des Bandes zu erhöhen.
Figur 6 zeigt das Stützband 6 im abgerollten Zustand. Das Stützband 6 hat die Länge L, die dem äußeren Umfang der Dichtungskammer 8 entspricht. In den Figuren 5 und 6 sind die schrägen Schnittflächen 6a des Stützbandes 6 deutlich zu erkennen. Diese schrägen Schnittflächen bewirken, dass die elastische Dichtung 16 bei einem leichten Spalt zwischen den Enden (2a) des eingelegten Stützbandes 16 nicht punktuell an einem Umfangspunkt belastet wird, sondern über einen längeren Bereich schräg belastet wird und damit der Verschleiß durch einen Spalt zwischen den Stützbandenden (2a) in der Dichtungskammer 8 an der elastischen Dichtung 16 über einen weiteren Bereich verteilt wird.
Der Schnittwinkel, kann wie in der Zeichnung dargestellt, ca. 30 Grad betragen, er sollte aber nicht zu klein sein, damit die Enden des Bandes 16 nicht zu dünn werden und sich in den Spalt 9 schieben bzw. drehen können, aber der Winkel sollte auch nicht zu groß sein, da sonst die elastische Dichtung zu stark an einem Umfangspunkt belastet wird.
Die Höhe H des Stützbandes 6 beträgt ca. 1 ,5 cm, sollte aber die Höhe der Dichtungskammer 8 im eingebauten Zustand nicht überschreiten, da sonst das Stützband 16 zwischen die Metalldichtung 12 und das obere Ende der Dichtungskammer 8 gepresst wird und die elastische Dichtung 16 ihre Funktion des Anpressens der Metalldichtung 8 an die Verschleißplatte nicht mehr erfüllen kann. Andererseits sollte die Höhe H des Stützbandes 6 nicht wesentlich niedriger als die Höhe der Dichtungskammer 8 sein, da sonst über oder unter dem eingelegten Stützband 6 ein Spalt entsteht, in den die elastische Dichtung 6 unbeabsichtigt eindringen kann.
Figur 7 zeigt eine Ansicht der schrägen Schnittfläche 6a des Stützbandes 6 mit der Dicke D. Die Dicke D des Stützbandes beträgt hier beispielsweise 2,5 mm, könnte aber auch zwischen 1 mm und 3 mm variieren. Die minimale Dicke D sollte nicht geringer sein als die maximale Breite d des Spaltes 9, da sonst die Gefahr besteht, dass das Stützband 6 in den Spalt 9 wandert und die Beweglichkeit der Metalldichtung in der Dichtungskammer 8 behindert. Wenn das Stützband zu dick ausgelegt ist, lässt es hingegen nicht ausreichend Platz für die elastische Dichtung 16 in der Dichtungskammer 8.
In Figur 8 ist ein Dichtungssystem gemäß Figur 1 , Detail A, dargestellt, bei der das Stützband 6 in die Dichtungskammer 8 umfänglich um die elastische Dichtung 16 eingelegt ist. Hier ist deutlich zu erkennen, dass unter dem in der zum Durchflusskanal 17 offenen Dichtungskammer 8 herrschenden Druck P des gepumpten Betons 7 (die Flussrichtung ist hier durch den größeren abwärts gerichteten Pfeil dargestellt, während die Wirkung des Druckes P auf die elastische Dichtung 16 mit den kleineren, nach rechts gerichteten Pfeilen dargestellt ist) die elastische Dichtung nur leicht verformt wird. Ferner wird der Metallring 12 durch die Reibungskraft FR bei den Umschaltvorgängen hin und her geschoben.
In dieser Figur ist deutlich zu erkennen, dass die elastische Dichtung 16 zwar in Richtung der nasenförmigen Schulter 10 gepresst wird und sich dabei leicht verformt, aber das Stützband 6 verhindert, dass die elastische Dichtung 16 unter dem Druck P in den Spalt 9 wandert. Dadurch wird der Verschleiß an der elastischen Dichtung 16 maßgeblich reduziert und der Metallring 12 wird nicht in seiner Beweglichkeit beeinträchtigt. Es sei noch darauf hingewiesen, dass das hier gezeigte Stützband 6 nicht nur in der nierenförmigen Dichtungskammer 8 des hier dargestellten Umschaltventils verwendet werden kann, sondern kann zum Beispiel auch an der runden Einlassöffnung 13 an der anderen Seite des Schwenkkörpers 3 verwendet werden, um die Ein- und Auslassöffnungen beim Pumpvorgang abzudichten. Ferner ist die Verwendung eines derartigen Stützbandes 16 nicht auf die hier dargestellte Bauform einer Umschaltvorrichtung beschränkt, sondern könnte beispielsweise auch bei S-förmigen Umschaltventilen zur Abdichtung an den Ein- und Auslassöffnungen verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Umschaltvorrichtung (1 ) für eine Dickstoffpumpe, umfassend:
Ein, einen Vorfüllbehälter 20 bildendes Gehäuse (2), mit mindestens einer Ein- /Auslassöffnung (19a, 19b) und mindestens einer Auslassöffnung (15), die an gegenüberliegenden Seiten (2a, 2b) des Gehäuses (2) angeordnet sind, ein in dem Vorfüllbehälter (20) schwenkbar angeordneter Schwenkkörper (3) mit einem Durchlasskanal (17) mit beidseitigen Öffnungen (13,14), der zwischen zwei Stellungen (a, b) schwenkbar ist, wobei der Durchlasskanal (17) in diesen Stellungen (a, b) jeweils eine EinVAuslassöffnung (19a,19b) mit der Auslassöffnung (15) verbindet, wobei mindestens eine Öffnung (13, 14) des Schwenkkörpers (3) eine, in einer Dichtungskammer (8) untergebrachten, elastische Dichtung (16) und einen Dichtring (12) enthält, die die Öffnungen (13,14) des Durchlasskanals (17) gegen den Vorfüllbehälter (20) abdichten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elastische Dichtung (16) innerhalb der Dichtungskammer (8) von einem, um den äußeren Umfang der elastischen Dichtung (16), angeordneten, Stützband (6) abgestützt wird.
2. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stützband (6) aus einem elastischen Kunststoff besteht und die Härte des Stützbandes grösser als die Härte der elastischen Dichtung (16) ist.
3. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützband (6) aus einem Teflonmaterial besteht.
4. Umschaltvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützband (6) Bronze enthält.
5. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützband (6) eine Dicke (D) von 1 -3,5 mm, bevorzugt 2,5 mm aufweist.
6. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützband (6) von einem Teflonband auf eine Länge abgeschnitten wird, die durch den äußeren Umfang der Dichtungskammer (8) bestimmt ist.
7. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützband (6) durch einen Schrägschnitt (6a) abgeschnitten und so in die Dichtungskammer (8) eingelegt wird, dass die schrägen Schnittflächen (6a) eng aneinander liegen.
8. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der schrägen Schnittflächen (6a) bei in die Dichtungskammer (8) eingelegtem Stützband (6) kleiner als 1 mm ist.
9. Umschaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (15) des Durchlasskanals (17) des
Schwenkkörpers (2) nierenförmig ausgebildet ist, wobei auch die elastische Dichtung (16) nierenförmig ist und von dem Stützband (6) in der Dichtungskammer (8) abgestützt wird.
10. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Innenseiten des Vorfüllbehälters 20 im Bereich der Ein-/Auslassöffnungen (19a, 19b) und/oder der Auslassöffnung (14) Verschleißplatten (5) angeordnet sind.
1 1 . Verwendung eines Stützbandes in einer Umschaltvorrichtung (1 ) für eine Dickstoffpumpe, die ein, einen Vorfüllbehälter (20) bildendes Gehäuse (2) mit mindestens einer Ein-/Auslassöffnung (19a,19b) und mindestens einer Auslassöffnung (15), die an gegenüberliegenden Seiten (2a,2b) des Gehäuses (2) angeordnet sind umfasst, bei der ein in dem Vorfüllbehälter (20) schwenkbar angeordneter Schwenkkörper (3) mit einem Durchlasskanal (17) mit beidseitigen Öffnungen (13,14), der zwischen zwei Stellungen (a, b) schwenkbar ist, wobei der Durchlasskanal (17) in diesen Stellungen (a, b) jeweils eine EinVAuslass- öffnung (19a, 19b) mit einer Auslassöffnung (15) an den gegenüberliegende Seiten (2a, 2b) des Vorfüllbehälters (20) verbindet, wobei mindestens eine Öffnung (13, 14) des Schwenkkörpers (3) eine, in einer Dichtungskammer (8) untergebrachten, elastischen Dichtung (16) und einen Metalldichtring (??) (12) enthält, die die Öffnungen(13,14) des Durchlasskanal (17) gegen den Vorfüllbehälter (20) abdichten und bei der die elastische Dichtung (16) innerhalb der Dichtungskammer (8) von einem, um den äußeren Umfang der elastischen Dichtung (16), angeordneten Stützband (6) abgestützt wird.
12. Verwendung eines Schwenkkörper (3) in einer Umschaltvorrichtung (1 ) für eine Dickstoffpumpe, die ein, einen Vorfüllbehälter (20) bildendes Gehäuse (2) mit mindestens einer Ein-/Auslassöffnung (19a,19b) und mindestens einer Auslassöffnung (15), die an gegenüberliegenden Seiten (2a, 2b) des Gehäuses (2) angeordnet sind; umfasst, bei der der in dem Vorfüllbehälter (20) schwenkbar angeordneter Schwenkkörper (3) mit einem Durchlasskanal (17) mit beidseitigen Öffnungen (13,14) zwischen zwei Stellungen (a, b) schwenkbar ist, wobei der Durchlasskanal (17) in diesen Stellungen (a, b) jeweils eine Ein-/Auslassöffnung (18a,18b) mit einer Auslassöffnung (15) der gegenüberliegenden Gehäuseseiten (2a,2b) verbindet, wobei mindestens eine Öffnung (13, 14) des Schwenkkörpers (3) eine, in einer Dichtungskammer (8) untergebrachten, elastischen Dichtung (16) und einen Metalldichtring (??) (12) enthält, die die Öffnungen (13,14) des Durchlasskanal (17) gegen das Gehäuse (2) abdichten und bei der die elastische Dichtung (16) innerhalb der Dichtungskammer (8) von einem, um den äußeren Umfang der elastischen Dichtung (16), angeordneten Stützband (6) abgestützt wird.
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