WO2003004873A1 - Vorrichtung zum fördern von fliess- oder schüttfähigem fördergut - Google Patents

Vorrichtung zum fördern von fliess- oder schüttfähigem fördergut Download PDF

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WO2003004873A1
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sealing
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ring
piston
base body
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Hellmut Hurr
Gerald Fischer
Frank Pirwass
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Putzmeister Aktiengesellschaft
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162—Adaptations of cylinders
    • F04B53/164—Stoffing boxes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/12—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms
    • E21D9/124—Helical conveying means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • 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
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    • F04B53/22—Arrangements for enabling ready assembly or disassembly

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying flowable or pourable conveyed material with at least one delivery piston, which can preferably be pushed back and forth by hydraulic means, with a bearing tube axially leading the delivery piston on its outer surface, with an axially adjoining the bearing tube in the conveying direction, via a feed channel or hopper with filling material that can be conveyed, and with a delivery cylinder arranged axially in the displacement path of the delivery piston, connected on the inlet side to the filling chamber and on the outlet side to a discharge tube, the delivery piston releasing the filling chamber to the feed channel or hopper in its end position retracted into the storage tube and at Feed penetrates the filling space with the conveyed material and penetrates into the feed cylinder.
  • the delivery piston designed as a plunger cylinder is guided in a sliding guide of the bearing tube.
  • inward-facing grooves for receiving wiper and fine sealing rings are also screwed.
  • the gap between the bearing tube and the delivery piston is supplied with lubricating oil via lubrication holes in a central lubrication system.
  • the piston penetrating into the feed cylinder lies against the wall on the inlet side, so that a vacuum is created with each return stroke.
  • a cross slide is arranged in the feed pipe behind the feed cylinder, which is closed before each return stroke of the feed cylinder and opened again before each pressure stroke.
  • the high susceptibility to wear in the area of the bearing tube is a disadvantage considered.
  • the known conveying device is not readily suitable for conveying the material to be conveyed from a pressurized filling space into an atmospheric outside space without the risk of a pressure breakthrough.
  • the invention has for its object to improve the known conveyor device in such a way that the sealing of the bearing tube against the filling chamber is improved and maintenance is made easier.
  • the solution according to the invention is based primarily on the idea that the bearing tube carries an exchangeable sealing cassette at its full-space end, the stripping and / or sealing elements which bear against the outer surface of the delivery piston can be adapted automatically to the state of wear of the delivery piston.
  • the sealing cassette is clamped in a floating manner between elastomeric sealing rings in a recess in the bearing tube end on the full space side.
  • the sealing cassette expediently has a rigid, ring-shaped base body, with circumferential grooves on the inside of the base body for receiving a radially adjustable scraper and / or a radially adjustable fine seal.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the scraper and / or the fine seal are composed of a plurality of segments which are divided in the circumferential direction and which each abut against a radially outer elastomeric sealing ring and can be acted upon radially with a pressure medium indirectly via the latter. With this measure it is possible to bridge wear-related removal in the area of the delivery piston and the sealing cassette within wide limits.
  • the segments of the scraper and / or the fine seal expediently have grooves which complement one another in the circumferential direction to accommodate a closed elastomeric retaining ring, the scraper segments and / or fine sealing segments being supported in the region of the elastic retaining ring against the associated radially outer sealing ring.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the circumferential grooves for the scraper and the fine seal are limited by an insert ring arranged in an annular recess in the base body.
  • the insert ring With the insert ring, complicated installation structures can be realized that are accessible for easy maintenance. With this measure, it is also possible that the circumferential grooves for the wiper segments and for the fine sealing segments can be acted upon separately by pressure medium via channels in the base body and / or in the insert ring.
  • the insert ring can be provided with ring channels for the circumferential grooves delimiting the pressure medium supply and open to the edge of an annular surface of the base body, the circumferential grooves for the pressure medium supply being able to be sealed off from one another and to the outside by sealing rings arranged in adjacent circumferential grooves. This makes it possible to press the wiper segments and the fine sealing segments against the outer surface of the delivery piston with different contact pressure.
  • the segments of the wiper and / or the fine seal have overlapping steps in the circumferential direction.
  • the fine sealing segments can also be composed of two elastomeric segment parts with different hardness.
  • the base body can also have at least one on its inner surface further circumferential groove for receiving a grooving ring and / or an elastomeric guide band.
  • the sealing cassette for assembly purposes is equipped with a central mounting tube holding the segments of the scraper and / or the fine seal against the base body, which during assembly is pushed onto the delivery piston during assembly can be pushed out of the sealing cassette. This simplifies the handling of the sealing cassette during assembly and maintenance.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the delivery piston on the bearing tube is supported and guided axially centrally via guide rollers made of an elastically deformable material.
  • the delivery piston is expediently designed as a hydraulically displaceable plunger.
  • the feed piston In order to avoid sucking back of material to be conveyed in the feed cylinder, it is expedient for the feed piston to engage in the feed cylinder with radial play and for the feed cylinder to have an inner surface which is wavy or polygonal in the circumferential direction.
  • FIG. 1a shows a diagrammatic representation of a spoil discharge lock for use in tunnel construction
  • 1b and 1c show a side view and a top view of the discharge lock according to FIG. 1a with the feed hopper placed on the filling space; 1d shows a side view of a tunnel boring machine with discharge lock according to FIGS. 1a to c;
  • FIGS. 1a to c show two longitudinal sections offset by 90 ° with respect to one another and a cross section of the delivery piston designed as a plunger cylinder of the discharge device according to FIGS. 1a to c;
  • 3a and b show an end view and a side view of the full-space side sealing cassette of the bearing tube
  • 3c shows a section along the section line A - A of FIG. 3a;
  • Fig. 5a is a plan view of the segmented scraper ring
  • FIG. 5b shows a plan view of one of the cutting ring segments according to FIG. 5a;
  • 5c shows a section along the section line A - A of FIG. 5b;
  • FIGS. 4a to e show a side view and an inside view of a segment of the fine seal according to FIGS. 4a to e;
  • the discharge lock 8 shown in the drawing is intended for use in tunnel boring machines 1.
  • it has an obliquely upwardly directed flange plate 10 and a feed hopper 12, with which it can be connected to a transport pipe 3 equipped with a screw conveyor 2 for the waste 5 accumulating in the excavation chamber 4 of the tunnel boring machine 1.
  • the earthy or rocky overburden 5, which as a rule cannot be pumped, is fed to the discharge lock 8 under a pressure p> p atm which is increased due to the pressure, and is discharged via the discharge pipes 14 against atmospheric pressure p atm for further conveyance, for example, via further discharge a belt conveyor 6 discharged.
  • the two hooks 16 arranged in the vicinity of the flange plate 10 serve to facilitate assembly and maintenance.
  • the discharge lock 8 has two conveying devices or lock parts 18 which operate in push-pull and which are constructed essentially the same.
  • the two lock parts each contain a filling space 20, which are separated from one another by a partition 22 and can be fed with conveyed material via the common feed hopper 12.
  • a delivery piston 24 designed as a plunger, which can be pushed back and forth via a hydraulic drive cylinder 26.
  • a support cage 28, a bearing tube 30, one of the filling chambers 20, a delivery cylinder 32, an intermediate tube 34 with a cross slide 36 and one of the discharge tubes 14 are assigned axially one behind the other to each delivery piston 24.
  • the material to be conveyed is compressed in the delivery cylinder 32, in the subsequent intermediate tube 34 and in the discharge tube 14 to form a plug so that it forms an airtight seal between the filling space 20 and the outside half of the outlet opening 38 of the discharge tube 14 comes outside.
  • Knife-like separating elements 40 are located in the outlet opening 38, which break up and break up the emerging plug section.
  • a grafting must first be built up.
  • the two cross slides 36 are provided, which are offset from one another in the axial direction for reasons of space.
  • the cross slide is brought into its closed position.
  • the material to be conveyed is then pressed with the respective delivery piston 24 with reduced feed force against the cross slide 36 engaging in the feed path within the intermediate tube 34 and thereby compressed to form a plug.
  • the displacement path of the delivery piston 24 is monitored by a displacement measuring system 62, 64 connected to the hydraulic drive cylinder 26.
  • the cross slides 36 are opened and the plugs are moved into the associated discharge tube 14 during the subsequent conveying strokes of the conveying piston 24 until they reach the outlet opening 38.
  • diaphragms (not shown) with different opening cross sections in the area of the outlet openings 38.
  • delivery pistons 24 and delivery cylinders 32 are dimensioned such that a gap for air passage between the filling space 20 and the intermediate pipe is formed between them 34 remains free.
  • the inner surface of the discharge pipe, the intermediate pipe and possibly also the delivery cylinder are equipped with wear strips, which are screwed detachably from the outside through the respective pipe wall. The wear strips complement each other to form a non-circular cross-section, preferably a polygonal inner surface.
  • the lateral surface 42 of the delivery piston 24 is formed by an elongated hollow cylinder 44, the free end face of which is closed by an end plate 46 and in which the hydraulic drive cylinder 26 is located.
  • the cylinder part 48 of the drive cylinder 26 is articulated on its base part 50 via a hinge 52 at the rear end of the support cage 28 and is supported and guided on the rod end via two support rollers 54, which are at an angular distance of 90 ° from one another, on the inner surface of the hollow cylinder 44 ,
  • the piston rod 56 of the drive cylinder is articulated on the inside of the end plate 46 via a joint 58.
  • the hinge axes of the joints 52 and 58 are perpendicular to one another and aligned with the direction of displacement of the piston rod 56.
  • the piston rod 56 has an axis-central cavity 60, into which a stainless steel tube 62, which protects a waveguide and which is fixed at the bottom end of the cylinder part, engages axially centrally.
  • the waveguide 62 together with a permanent magnet 64 fixed to the piston rod, forms the displacement measuring system with which the instantaneous displacement position of the delivery piston 24 can be measured.
  • the support piston 24 is supported and guided axially centrally within the bearing tube 30.
  • guide rollers 66 are arranged on the outside of the bearing tube, and their running surface 68 extends through wall openings of the bearing tube in the direction of the outer surface 42 of the delivery piston.
  • the guide rollers 66 which are made of an elastomeric material, preferably of heavy-duty polyamide, are each mounted on a bearing block 70.
  • Each bearing block is fixed at one end to a bearing tube Swivel bearing 72 is articulated and screwed to the bearing tube 30 at its other end with a spring-assisted screw 74.
  • the running surface 68 of the guide rollers has a concave transverse curvature which is complementary to the outer surface 42 of the delivery piston 24 (FIG.
  • the guide rollers are arranged in three axial positions spaced apart from one another and in three circumferential positions spaced apart from one another in the circumferential direction, each circumferential position being equipped with two guide rollers arranged next to one another.
  • the feed piston 24 is dimensioned such that it moves out of the region of the guide rollers 66 located in the rear axial position when it is moved into the feed cylinder 32.
  • the bearing tube 30 has a sealing cassette 76, which is clamped in a floating manner 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 exchangeable.
  • 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 wiper 88 and a radially adjustable fine seal 90 made of elastomeric material.
  • the circumferential grooves 86 for the wiper 88 and for the fine seal 90 are delimited by an insert ring 94 arranged in an annular recess 92 in the base body 84. As can be seen from FIGS.
  • the wiper 88 and the fine seal 90 are composed of several segments 88 ', 90' divided in the circumferential direction, each against a radially outer elastomeric ring 96, 98 apply, and can be acted upon indirectly with a pressure medium, for example with grease.
  • the segments 88 ', 90' of the scraper 88 and the fine seal 90 have mutually complementary grooves 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 segments 88 ' 88 'of the scraper 88 in the circumferential direction are fixed in the circumferential direction with the aid of pins 130 inserted into the insert ring 94 via the recesses 132 in the segments 88' (see FIGS. 5a to c and 4a and d) .
  • the fine sealing segments 90 ′ have steps 120 that overlap one another in the circumferential direction.
  • the fine sealing segments 90 ' are composed of two elastomeric segment parts 90 ", 90'" with different hardness.
  • the circumferential grooves 86 for the wiping segments 88 'and the fine sealing segments 90' can be acted upon independently of one another with pressure medium via channels 108, 110 in the base body.
  • the insert ring is also provided with ring channels for the circumferential grooves 112, 114 which delimit the pressure medium supply and open to the edge of an annular surface 116 of the base body.
  • the circumferential grooves 112, 114 are sealed off from one another and to the outside by sealing rings 118 arranged in adjacent circumferential grooves.
  • Another channel 122 is used to supply a lubricant or flushing agent.
  • the base body On its inner surface, the base body has further circumferential grooves for receiving a grooved ring 124 and an elastomeric guide band 126.
  • the sealing cassettes 76 can be prefabricated and exchanged as a whole.
  • a mounting tube 128 is provided which is pushed out of the sealing cassette during the assembly process when the sealing cassette 76 is pushed onto the delivery piston 24.
  • the invention relates to a device for conveying flowable or pourable material to be conveyed. It points at least one, preferably with hydraulic means 26 slide-out delivery piston 24, a bearing tube 30 axially guiding the delivery piston 24 on its outer surface 42, a filling chamber 20 adjoining the bearing tube axially in the conveying direction, which can be filled with material to be conveyed via a feed funnel 12, and an axially arranged in the displacement path of the delivery piston 24 on the inlet side to the filling chamber 20 and on the output side connected to a discharge pipe 14 delivery cylinder 32.
  • the feed piston 24, in its end position retracted into the bearing tube 30, frees the filling space 20 to the feed hopper 12, while during the feed it penetrates the filling space 20 with the conveyed material being carried and penetrates into the feed cylinder 32.
  • the bearing tube 30 carries at its full-chamber end an exchangeable sealing cassette 76, the wiping and / or bearing against the lateral surface 42 of the delivery piston 24 Sealing elements 88, 90 are automatically adaptable to the wear state of the delivery piston 24.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von fliess- oder schüttfähigem Fördergut. Sie weist mindestens einen vorzugsweise mit hydraulischen Mitteln (26) hin- und herverschiebbaren Förderkolben (24), ein den Förderkolben 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 angeordneten, eingangsseitig an den Füllraum und ausgangsseitig an ein Austragrohr (14) angeschlossenen Förderzylinder (32) auf. Der Förderkolben gibt in seiner in das Lagerrohr (30) zurückgezogenen Endstellung den Füllraum zum Zuführtrichter frei, während er beim Vorschub den Füllraum unter Mitnahme von Fördergut durchdringt und in den Förderzylinder (32) eindringt. Gemäss der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Lagerrohr an seinem füllraumseitigen Ende eine austauschbare Dichtungskassette (76) trägt, deren gegen die Mantelfläche des Förderkolbens anliegenden Abstreif- und/oder Dichtelemente (88, 90) selbsttätig an den Verschleisszustand des Förderkolbens anpassbar sind.

Description

Vorrichtung zum Fördern von fließ- oder schüttfähigem Fördergut
Beschreibung
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 Lagerrohr, 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 aus- gebildete Förderkolben in einer Gleitführung des Lagerrohrs geführt. In das Lagerrohr sind in der Nähe seines fullraumseitigen 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 eintritts- seitig 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 fördern, ohne daß die Gefahr eines Druckdurchbruchs besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Fördervorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Abdichtung des Lagerrohrs gegenüber dem Füllraum verbessert und die Wartung erleichtert wird.
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 vor allem von dem Gedanken aus, daß das Lagerrohr an seinem fullraumseitigen Ende eine austauschbare Dichtungskassette trägt, deren gegen die Mantelfläche des Förderkolbens anliegenden Abstreif- und/oder Dichtelemente selbsttätig an den Verschleißzustand des Förderkolbens anpaßbar sind. Um dies zu erreichen, wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Dichtungskassette schwimmend zwischen elastomeren Dichtringen in einer Ausnehmung des fullraumseitigen Lagerrohrendes eingespannt ist. Die Dichtungskassette weist dabei zweckmäßig einen starren ringförmigen Grundkörper auf, wobei innenseitig am Grundkörper Umfangsnuten zur Aufnahme eines radial verstellbaren Abstreifers und/oder einer radial verstellbaren Feindichtung angeordnet sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Abstreifer und/oder die Feindichtung aus mehreren, in Umfangsrichtung geteilten Segmenten zusammengesetzt sind, die gegen je einen radial außen liegen- den elastomeren Dichtring anliegen und mittelbar über diesen radial mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, einen verschleißbedingten Abtrag im Bereich des Förderkolbens und der Dichtungskassette in weiten Grenzen zu überbrücken. Die Segmente des Abstreifers und/oder der Feindichtung weisen zweckmäßig einander in Um- fangsrichtung ergänzende Nuten zur Aufnahme eines geschlossenen e- lastomeren Halteringes auf, wobei die Abstreifsegmente und/oder Feindichtungssegmente im Bereich des elastischen Halterings gegen den zugehörigen radial außen liegenden Dichtring abgestützt sind.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Um- fangsnuten für den Abstreifer und die Feindichtung durch einen in einer ringförmigen Ausnehmung des Grundkörpers angeordneten Einsatzring begrenzt sind. Mit dem Einsatzring lassen sich komplizierte Einbaustrukturen verwirklichen, die einer einfachen Wartung zugänglich sind. Mit dieser Maßnahme ist es auch möglich, daß die Umfangsnuten für die Abstreifsegmente und für die Feindichtungssegmente über Kanäle im Grundkörper und/oder im Einsatzring getrennt mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Der Einsatzring kann zu diesem Zweck mit Ringkanäle für die Druckmittelzufuhr begrenzenden, zu einer Ringfläche des Grundkörpers hin randoffenen Umfangsnuten versehen werden, wobei die Umfangsnuten für die Druckmittelzufuhr durch in benachbarten Umfangsnuten angeordnete Dichtringe gegeneinander und nach außen hin abgedichtet werden können. Damit ist es möglich, die Abstreifsegmente und die Feindichtungssegmente mit unterschiedlichem Anpreßdruck gegen die Mantelfläche des Förderkolbens anzupressen.
Zur Verbesserung der Abstreifwirkung und/oder Dichtwirkung ist es von Vorteil, wenn die Segmente des Abstreifers und/oder der Feindichtung einander in Umfangsrichtung überlappende Stufen aufweisen. Zur Verbesserung der Dichtwirkung können die Feindichtungssegmente auch aus zwei elastomeren Segmentteilen mit unterschiedlicher Härte zusammengesetzt werden. Weiter kann der Grundkörper an seiner Innenfläche mit mindestens einer weiteren umlaufenden Nut für die Aufnahme eines Nutrings und/oder eines elastomeren Führungsbandes versehen werden.
Wegen der Segmentierung des Abstreifers und der Feindichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Dichtungskassette für Montagezwecke mit einem die Segmente des Abstreifers und/oder der Feindichtung gegen den Grundkörper haltenden zentralen Montagerohr bestückt ist, das im Zuge der Montage beim Aufschieben auf den Förderkolben aus der Dichtungskassette ausschiebbar ist. Dadurch wird die Handhabung der Dichtungskassette im Montage- und Wartungsfall erleichtert.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Förderkolben am Lagerrohr über Führungsrollen aus einem elastisch verformbaren Material achszentral abgestützt und geführt sind. Der Förderkolben ist dabei zweckmäßig als hydraulisch verschiebbarer Plunger ausgebildet. Um ein Zurücksaugen von Fördergut im Förderzylinder zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß der Förderkolben mit radialem Spiel in den Förderzylinder eingreift und daß der Förderzylinder eine in Umfangsrichtung wellige oder polygonförmige Innenfläche aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1a eine schaubildliche Darstellung einer Abraum-Austrag- schleuse 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 Aus- tragsschleuse 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 Stirnseitenansicht und eine Seitenansicht der fullraumseitigen 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
Dichtungskassette 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 Atmosphären- druck patm zur Weiterförderung beispielsweise über einen Bandförderer 6 ausgeschleust. Die beiden in der Nähe der Flanschplatte 10 angeordneten Haken 16 dienen der Montage- und Wartungserleichterung.
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 För- derkolben 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 zerteilen und zerbrechen. 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 Querschieber in ihre Schließstellung gebracht. Sodann wird Fördergut mit dem jeweiligen Förderkolben 24 mit verminderter Vorschubkraft gegen den in den Vorschubweg eingreifenden Querschieber 36 innerhalb 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 ausreichen- der 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 Verschleißleisten ergänzen sich zu einer im Querschnitt unrunden, vorzugswei- se 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 Stirnplatte 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 Stirnplatte 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 Wellenleiter 62 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 außenseitig an dem Lagerrohr 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 Schwerlast-Polyamid bestehenden Führungsrollen 66 sind jeweils an einem Lagerbock 70 gelagert. Jeder Lagerbock ist mit seinem einen Ende an einem lagerrohrfesten 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 Um- fangsposition 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 fullraumseitigen Ende weist das Lagerrohr 30 eine Dichtungskassette 76 auf, die schwimmend zwischen zwei O-Ringen 78, 80 in einer Aus- nehmung 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' 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 Feindich- tungssegmente 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 Feindichtsegmente 90' sind über Kanäle 108, 110 im Grundkörper unabhängig von- einander 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- oder 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. Zur Verbesserung der Abdichtung des Lagerrohrs 30 gegenüber dem Füllraum 20 und zur Erleichterung der Wartung wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Lagerrohr 30 an seinem fullraumseitigen Ende eine austauschbare Dichtungskassette 76 trägt, deren gegen die Mantelfläche 42 des Förderkolbens 24 anliegenden Abstreif- und/oder Dichtelemente 88, 90 selbsttätig an den Verschleißzustand des Förderkolbens 24 anpaßbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Fördern von fließ- oder 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 Mit- nähme von Fördergut durchdringt und in den Förderzylinder (32) eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerrohr (30) an seinem fullraumseitigen Ende eine austauschbare Dichtungskassette (76) trägt, deren gegen die Mantelfläche (42) des Förderkolbens (24) anliegende Dicht- und/oder Abstreifelemente (88, 90) selbsttätig an den Ver- schleißzustand des Förderkolbens (24) anpaßbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskassette (76) schwimmend zwischen elastomeren Dichtringen (78, 80) in einer Ausnehmung des fullraumseitigen Lagerrohrendes ein- gespannt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskassette (76) einen starren ringförmigen Grundkörper (84) aufweist, und daß innenseitig am Grundkörper Umfangsnuten (86) zur Aufnahme eines radial verstellbaren Abstreifers (88) und/oder einer radial verstellbaren Feindichtung (90) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer (88) und/oder die Feindichtung (90) aus mehreren in Umfangsrichtung geteilten Segmenten (88', 90') zusammengesetzt sind, die ge- gen je einen radial außen liegenden elastomeren Dichtring (96, 98) anliegen und mittelbar über diesen radial mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (88', 90') des Abstreifers (88) und/oder der Feindichtung (90) einander in Umfangsrichtung ergänzende Nuten (100, 102) zur Aufnahme eines geschlossenen elastomeren Halterings (104, 106) aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifsegmente (88') und/oder Feindichtungssegmente (90') im Bereich des elastomeren Halterings (104, 106) gegen den zugehörigen radial außen liegenden Dichtring (96, 98) abgestützt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (86) für den Abstreifer (88) und die Feindichtung (90) durch einen in einer ringförmigen Ausnehmung (92) des Grundkörpers (84) angeordneten Einsatzring (94) begrenzt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (86) für die Abstreifsegmente (88') und für die Feindichtungssegmente (90") über Kanäle (108, 110) im Grundkörper (84) und/oder im Einsatzring (94) getrennt mit dem Druckmittel beaufschlagbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzring (94) mit Ringkanäle für die Druckmittelzufuhr begrenzenden, zu einer Ringfläche (116) des Grundkörpers (84) hin randoffenen Umfangsnuten (112, 114) versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (112, 114) für die Druckmittelzufuhr durch in benachbarten Umfangsnuten angeordnete Dichtringe (118) gegeneinander und nach außen hin abgedichtet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (88', 90') des Abstreifers (88) und/oder der Feindichtung (90) einander in Umfangsrichtung überlappende Stufen (120) aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Feindichtungssegmente (90') aus zwei elastomeren Segmentteilen (90", 90'") mit unterschiedlicher Härte zusammengesetzt sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (84) an seiner Innenfläche mindestens eine weitere umlaufende Nut zur Aufnahme eines Nutrings (124) und/oder eines elastomeren Führungsbandes (126) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskassette (76) mit einem die Segmente (88', 90') des Abstreifers (88) und/oder der Feindichtung (90) gegen den Grundkörper (84) haltenden zentralen Montagerohr (128) bestückt sind, das im Zuge der Montage beim Aufschieben auf den Förderkolben (24) aus der Dichtungskassette (76) ausschiebbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskassette (76) über einen stirnseitigen Spannring (82) unter Zwischenklemmen axial wirkender elastomerer Ringe (78, 80) am Lagerrohr (30) fixierbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (88', 90') des Abstreifers (88) und/oder der Feindichtung (90) mit dem Grundkörper (84) und/oder dem Einsatz- ring (94) verdrehgesichert fixiert, insbesondere verstiftet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkolben (24) als hydraulisch verschiebbarer Plunger ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkolben (24) am Lagerrohr (30) über Führungsrollen (66) aus einem elastisch verformbaren Material achszentral abgestützt und geführt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkolben (24) mit radialem Spiel in den Förderzylinder (32) eingreift.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderzylinder (32) eine in Umfangsrichtung wellige oder polygonförmige Innenfläche aufweist.
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