WO2009083172A2 - Werkzeug zum zerkleinern von koks - Google Patents

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WO2009083172A2
WO2009083172A2 PCT/EP2008/010865 EP2008010865W WO2009083172A2 WO 2009083172 A2 WO2009083172 A2 WO 2009083172A2 EP 2008010865 W EP2008010865 W EP 2008010865W WO 2009083172 A2 WO2009083172 A2 WO 2009083172A2
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pressure
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switching
channel
valve
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PCT/EP2008/010865
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Wolfgang Paul
Kay Simon
Dirk Heidemann
Thomas Graefenstein
Steffen Krenzer
Original Assignee
Ruhrpumpen Gmbh
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Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B33/00—Discharging devices; Coke guides
    • C10B33/006—Decoking tools, e.g. hydraulic coke removing tools with boring or cutting nozzles

Definitions

  • the invention relates to a tool for comminuting coke with a housing according to the preamble of claim 1.
  • the last, otherwise unusable fraction of crude oil is converted into coke.
  • the transformation takes place by introducing this fraction into upright drums which have a substantial uptake volume and e.g. a height of about 40 m with a diameter of e.g. 8 m.
  • the drums fill with coke with increasing operating time. When the maximum level of a drum is reached, the coke is cut out of the drum.
  • This process is carried out with high pressure water jets which crush the coke in the drum and rinse it out of the drum
  • a tool for generating the high pressure water jets is attached to a boring bar supplied with water under high pressure
  • the tool is then drilled from top to bottom through a coaxial opening, with the high pressure jets of water issuing from the bottom of the tool to disintegrate the coke, followed by tool changeover the function of drilling to the function of cutting by blocking the flow path of the pressurized water to the drilling nozzles and instead releasing flow paths to cutting nozzles which are located at the circumference of the tool and from which the high pressure water jets substantially transverse to the longitudinal axis of the tool and the drilling Rod exited Crush the coke and coke across the cross section of the drum on a spiral path. Because the tool rotates with the boring bar during drilling and while cutting the coke. In this way crushed coke is washed out of the bottom of the drum.
  • a known from WO 2005/105953 Ai tool of the type mentioned has in a provided with drilling and cutting nozzles housing a substantially cylindrical flow body through which four flow channels extend, the upper openings by two preferably loosely dome-shaped or disc-shaped Valve body of a valve device as a distributor device are closed in pairs.
  • the valve device is arranged in the inflow channel, which flows into the operation of the tool water under high pressure from the boring bar on which the tool is mounted with a flange enclosing the inflow channel.
  • a switching device connected to the valve device control device through the flow channels through the drilling nozzles or the cutting nozzles supplied and discharged there for drilling or cutting the coke material.
  • valve device cages or a guide device for the valve body.
  • the two diametrically opposed valve bodies are selectively displaceable on a pair of openings in the flow body for blocking the drilling function or on another pair of openings, there to block the function cutting.
  • the opening pair for the drilling function is closed by the valve bodies, the opening pair for the flow paths of the water is free for cutting and vice versa.
  • the control device is rotated by a manually operable from the outside gear as a drive device by 90 0 each.
  • the control device can also be actuated by a water-pressure-controlled changeover.
  • valve devices in which the distributor device has as a valve body a valve disk corresponding to the flow cross-section of the flow-through channel, which is arranged rotatably above the flow body.
  • a tool is known for example from US 5,816,505 as known.
  • That the valve body has means for balancing the pressure in the flow channel below the valve body to switching pressure as in the flow channel.
  • the pressure in the flow channel below the valve body to the prevailing in the flow passage switching pressure as soon as the operating pressure for switching the tool is reduced from operating pressure to switching pressure.
  • switching pressure now prevails above and below the valve body. Since in the closed by the valve body flow channel through the nozzle openings usually about external pressure prevails, this pressure equalization thus means an increase of the pressure below the valve body to the switching pressure of e.g. about 5 bar.
  • valve body all components involved in the further movement of the valve body.
  • inventive compensation of the pressure below the valve body to switching pressure as in the flow passage allows a significant reduction of the mechanical stress on the switching components and thus a smaller dimensioning costs.
  • the lower stress due to the pressure compensation on the valve body increases the reliability and reliability of the entire switching device by reducing the switching forces.
  • the means for equalizing the pressure below the valve body to the switching pressure in the flow passage preferably comprise (claim 2), that the valve body a closing body and for pressure equalization a connection between the flow channel facing the bottom of the closing body and an operating pressure in the operating pressure of the water exposed operating pressure side of the closing body and means which release the connection for a pressure equalization as soon as the operating pressure is reduced to switching pressure.
  • the connection establishes pressure equalization and extends from the underside of the closing body to an operating pressure side of the closing body, which may be at the circumference or at the top thereof. ge is exposed to the operating pressure.
  • the function of the connection for pressure equalization is controlled by means which react when the operating pressure is reduced to switching pressure.
  • connection for pressure equalization of at least one channel (claim 3), one mouth of the underside of the closing body open and its other mouth is connected to the operating pressure side of the closing body with a closure which closes the other mouth at operating pressure and switching pressure releases for pressure equalization.
  • the channel always has an orifice on the underside of the closing body, where there is external pressure via the adjoining flow channel and its nozzle.
  • the other mouth on the operating pressure side of the closing body is located at the top of the closing body. When guided with cages valve bodies, it may also be on the circumference of the closing body.
  • the closure for the other mouth of the channel or the channels of a lid which is under spring pressure (claim 4).
  • the spring is dimensioned such that the cover opens when the operating pressure is reduced to the switching pressure.
  • the closure preferably comprises two annular sealing surfaces, one of which is arranged on the underside of the lid and the other on the upper side of the closing body and which cooperate for locking and releasing the closure (claim 5).
  • the channel extends even when guided with cages valve bodies between the bottom and the top of the closing body (claim 6), resulting in particular structural advantages.
  • the aforementioned closure comprises an upper recess at the top of the closing body below the lid, with which the channel is connected by its other mouth (claim 7). In this way, a common closure results for all channels which are used for pressure equalization in the closing body. are ordered.
  • a piston displaceable under spring pressure in a blind bore carries the cover in such association with the other mouth of the channel that the cover is guided by the piston movement when the other
  • Mouth of the channel closes or releases (claim 8).
  • the closing body can be readily formed a sufficiently sized blind hole as a cylinder for the piston and for the arrangement of the spring between the bottom of the bore and the piston.
  • at least one channel may extend from the bottom to the top of the closing body.
  • the other mouth of the channel can be closed either by one of the mouth associated sealing surface or preferably by a seal which consists of mutually associated sealing surfaces on the upper side of the closing body and on the underside of the lid.
  • valve body in an alternative embodiment of the valve body is preferably provided that a displaceable under the pressure of a spring in a guide bore of the closing body shaft carries the cover in such association with the closure that the closure is locked at operating pressure and released at switching pressure (claim 9).
  • a displaceable under the pressure of a spring in a guide bore of the closing body shaft carries the cover in such association with the closure that the closure is locked at operating pressure and released at switching pressure (claim 9).
  • the lifting movement of the lid of the valve body is also effected by expansion of a spring, but for guidance, the lid has on its underside a shaft which is guided with play in a guide bore of the closing body and the stroke movement is limited in a simple manner.
  • Both aforementioned embodiments of the valve body can also be provided as sections of a relatively large-scale, rotatably mounted on the flow body valve disc. These sections correspond with the two diametrically opposite one another lying areas of the valve disk, each of which alternately close the two flow channels to the drilling nozzles or the two flow channels to the cutting nozzles by a 9O ° rotation of the valve disc, while two offset to the areas at 90 0 Openings in the valve disc, which are also diametrically opposed to each other opposite, release the inflow of pressurized water to the flow channels.
  • the said sections of the valve plate are also readily for an automatic pressure equalization according to the invention to make (claim 10).
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a tool according to the invention for crushing coke as a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a representation of the tool of FIG. 1 as a cross-sectional view along the line II-II of FIG. 1;
  • FIG. 2a is an illustration of the underside of a valve body shown in FIG. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view of the valve body of Fig. 2a taken along section line A-A of Fig. 2a in the operating pressure condition of the tool;
  • Fig. 4 is a sectional view of the valve body as in Fig. 3, but in the state
  • 5 and 6 are sectional views of a second embodiment of the valve body under operating pressure and under switching pressure.
  • Fig. 7 is an illustration of a second embodiment of an inventive
  • Part of a tool for crushing coke as a longitudinal section.
  • a tool 1 for crushing coke in a drum, not shown, shown in Figures 1 and 2 comprises a housing 2 made as a casting, on the upper part 3 with cutting nozzles 4 (see Figure 2) a lower part 5 with drilling nozzles 6, as shown . is attached.
  • a hollow cylindrical insert ⁇ is arranged with a substantially cylindrical flow body io, through which flow channels 8, 9 (see also Fig. 2) extend whose upper openings 13, 14 are formed by two disc-calendered or spherical valve body 17 of a valve device 12 are closed in pairs.
  • the valve device 12 terminates a flow-through channel 19, into which an inflow channel 20 opens, which is enclosed at the upper end by a flange 21.
  • the tool 1 With the flange 21, the tool 1 is fastened in use at the lower end of a drill rod, not shown, through which during operation of the tool 1 water under high operating pressure of e.g. 300 bar through and out through the tool 1. There it is depending on the switching position of a control device 28, which connects a switching device 23 with the valve device 12, either through the flow channels 8 and through an extension 11 through the drilling nozzles 6 or through the flow channels 9 the cutting nozzles 4 and fed to drilling or cutting the coke material discharged.
  • a control device 28 which connects a switching device 23 with the valve device 12 either through the flow channels 8 and through an extension 11 through the drilling nozzles 6 or through the flow channels 9 the cutting nozzles 4 and fed to drilling or cutting the coke material discharged.
  • the switching device 23 extends from a housing cover 24, which is fastened by means of bolts 25 removably attached to the upper part 3 of the housing 2 and sealed by suitable means, transverse to the longitudinal axis A of the tool 1 in its radial direction into the region of the control device 28th
  • a cylinder 34 and a spring 39 form with a piston 33 a drive device 26 of a switching element 27 for engagement with the control device 28 for rotating a distribution device 36.
  • This is about an axis 37 rotatably mounted on the flow body 10. It comprises cages 38 of the valve device 12 for guiding the loose valve bodies 17. In FIG. 1 these close the openings 13, 14 of the flow channels 8, while the distributor device 36 controls the inflow of water to the flow channels 9 of the cutting nozzles 4 through corresponding passages (FIGS. not shown) free. From Fig.
  • valve body 17 is disc-shaped, dome-shaped or spherical and formed in the lower part - based on the position of use - a closing body 29, with its bottom 29a, the opening 13 of the flow channel 8 closes.
  • At least two channels 30, in the present example ten channels 30, are arranged at a distance from each other, each extending with an orifice 31 on the bottom 29a of the closing body 29 to another mouth 32 on the top 29b of the closing body 29 ,
  • a blind bore 40 is formed as a cylinder in the closing body 29, in which a piston 41 is sealed by at least one seal 42 coaxially displaceable.
  • a recess 41a On the underside of the piston 41 there is a recess 41a, through which a central projection 43 extends from the bottom of the piston 41 down into a circular recess 47 in the middle of the closing body 29 inside.
  • a spring 45 is arranged in the manner shown in the drawing and guided by the projection 43. In Fig. 3, it is compressed by the piston 41.
  • the piston 41 merges at the top into a cover 44 projecting all the way over the piston 41, which in this example has a smaller diameter than the closing body 29.
  • On the underside of the lid 44 is an annular sealing surface 48 which is pressed in the position shown in Fig. 3 on a corresponding annular sealing surface 48a on the upper side 29b of the closing body 29 and thus closes the mouths 32 of the channels 30.
  • Switching tool 1 from the cutting function to the drilling function is as follows:
  • the operating pressure p ⁇ in the flow channel 19 is withdrawn to a switching pressure ps.
  • the pressure acting on the piston 33 (FIG. force of the water under the restoring force of the spring 39, so that the spring 39 presses the piston 33 from an inactive position to an active position.
  • the piston 33 moves with reference to FIG. 1 to the left, wherein the control device 28 is actuated by the switching element 27 and thereby the guide device 36 is rotated with the valve device 12 until the desired switching of the operation drilling of the tool 1 is effected ,
  • valve body 17 closes the opening 13 of the flow channel 8 in the flow body 10 at the annular seat of the opening 13 with a very high force, which guarantees the necessary tightness of the closure.
  • the cover 44 of the valve body 17 is pressed to seal the channels 30 by a resultant force of compressive force due to the aforementioned pressure difference PB - P 0 minus spring force with its sealing surface 48 sealingly against the sealing surface 48a of the closing body 29, so that the mouths 32 of the channels 30th are closed.
  • the piston 41 is disposed against the force of the compressed spring 45 in the lower portion of the closing body 29 in the blind bore 40, wherein the projection 43 is engaged with the recess 47 for guiding purposes.
  • the operating pressure p ⁇ is reduced to the switching pressure ps of the order of magnitude of ⁇ 15 bar.
  • This pressure reduction kung acts on the valve closing body 17 as follows:
  • the pressure compensation requires a sufficient number of channels 30 with a correspondingly large cross section of the channels 30 and also a sufficient stroke of the piston 41 in the blind bore 40 and a sufficient force of the spring 45 ahead, which has now relaxed.
  • the dimensioning of the channels 30 has to be done so that immediately after lifting the cover 44 switching pressure ps can adjust in the flow channel 8.
  • each of the valve bodies 17 has the opening of the respective next flow channel
  • the shape of the second embodiment of the valve body 17 according to FIGS. 5 and 6 corresponds in the basic form as well as in essential components of the first embodiment according to FIGS. 4 and 4, so that the differences of the alternative embodiment according to FIGS. 5 and 6 will be described below ,
  • the channels 30 extend above with their second mouth 32 into an upper recess 52 in the upper portion of the closing body 29th
  • a cylindrical shaft 54 extends through a guide bore 59 in the closing body 29 into a recess 53 within the closing body 29.
  • the end portion of the shaft 54 consists of a threaded pin 55, on which a stop ring 56 is screwed or plugged up to a shoulder 60 of the shaft 54 and secured with a lock nut 57 in this position.
  • the distance between the upper side of the stop ring 56 and a shoulder 61 in the recess 53 determines the stroke H of the lid 44 for releasing the upper mouths 32 of the channels 30 when switching pressure is established above the lid 44, as compared with FIG. 6 shows.
  • valve body 17 Between the bottom 44b of the lid 44 and the bottom of the upper recess 52, a spring 58 about the shaft 54, as shown in the drawing, arranged.
  • the operation of this valve body 17 substantially corresponds to that of the valve body 17 in the first embodiment:
  • the cover 44 At a pressure greater than the switching pressure, e.g. at operating pressure, the cover 44 is sealingly (sealing surfaces 48, 48 a) pressed onto the closing body 29, so that the spring 58 is compressed, as shown in FIG. 5.
  • the housing 2 with the upper part 3 and the lower part 5 as well as the flow channels 8, 9 with respect to the cutting elements (not shown). and drilling nozzles.
  • the flow body 10 is integrated here in the lower part 5 of the housing 2.
  • the inflow channel 19 adjoins the inflow channel, not shown, in which the valve device 12 serves as a distributor device 36 for the water flow.
  • This consists in contrast to the previously described embodiment of a valve disc 50 which is mounted on the flow body 10 and rotatable by means of a control rod 49.
  • valve bodies here consist of sections 51 of the valve disc 50 for closing the openings 15 of the flow channels 9, as can be seen from the drawing.
  • Each of the closing body 51 acts as shown in the drawing, at least two, preferably about ten, at a distance from each other arranged channels 30 which extend from its lower open mouth continuously up to the top in the section 51, where its upper mouth is sealed by the lid 44.
  • a lower recess 53 and a guide bore 49 is formed between the channels 30 here, in which the shaft 54 is coaxially displaceable.
  • the spring 58 is in the upper recess 52nd
  • the mode of operation of this device corresponds in principle to that according to FIGS. 5 and 6. If operating pressure prevails in the flow-through channel 19, the channel 9 is closed Qinker channel 9 in FIG. 7). Once the operating pressure for switching the tool 1 from e.g. Drilling on cutting is reduced to switching pressure, the spring 58 overcomes the force resulting from the water pressure and acting on the lid 44 force, so that the lid 44 is raised and the upper mouths of each channel 30 (right in Fig. 7) releases. Thus, the pressure in the flow channels 9 is compensated below the section 51 to switching pressure as in the flow passage 19, as has been explained in detail in connection with the description of the first embodiment.
  • valve disc 50 Due to the pressure balance acting on the top and on the underside of the valve disc 50 is now switching pressure so that the valve disc can be easily twist to 90 0 50 by this pressure equalization with the control rod 49 without the high forces that are associated with large friction Switching tool 1 from drilling can interfere with cutting.

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Abstract

Bei einem Werkzeug zum Zerkleinern von Koks mit einem Gehäuse, das im Betriebszustand an einer Bohrstange befestigt ist und in dem: mindestens je eine Schneiddüse zum Schneiden und eine Bohrdüse zum Bohren von Koks mittels eines Wasserstrahls und eine in einem Durchströmkanal angeordnete, umschaltbare Ventileinrichtung zum wahlweisen Zuführen des Wassers zu Strömungskanälen in einem Strömungskörper für die Wege zu den Schneid- und Bohrdüsen und eine bei Schaltdruck des Wassers im Durchströmkanal manuell oder wasserdruckgesteuert betätigbare Schaltvorrichtung zum Umschalten der Ventileinrichtung angeordnet sind, die eine drehbar oberhalb des Strömungskörpers gelagerte Verteilervorrichtung mit mindestens einem Ventilkörper zum Verschließen von mindestens einer Öffnung der Strömungskanäle umfasst, wobei je nach Winkelstellung der Verteilervorrichtung mit Bezug auf den Strömungskörper der Strömungsweg des Wassers zu der Bohrdüse oder der Strömungsweg zu der Schneiddüse freigegeben oder gesperrt ist, ist für eine leichtere Drehbewegung der Verteilervorrichtung vorgesehen, dass der Ventilkörper Mittel für einen Ausgleich des Druckes in dem Strömungskanal unterhalb des Ventilkörpers auf Schaltdruck wie im Durchströmkanal aufweist.

Description

Werkzeug zum Zerkleinern von Koks
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Zerkleinern von Koks mit einem Gehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In Ölraffinerien wird die letzte, anderweitig nicht mehr nutzbare Fraktion des Rohöls in Koks umgewandelt. Die Umwandlung findet durch Einleiten dieser Fraktion in aufrecht stehende Trommeln statt, die ein erhebliches Aufnahmevolumen haben und z.B. eine Höhe von etwa 40 m bei einem Durchmesser von z.B. 8 m aufweisen. Die Trommeln füllen sich mit zunehmender Betriebsdauer mit Koks. Ist der maximale Füllstand einer Trommel erreicht, wird der Koks aus der Trommel herausgeschnitten. Dieser „Decoking" genannte Vorgang wird mit Hochdruck- Wasserstrahlen durchgeführt, die den Koks in der Trommel zerkleinern und aus der Trommel herausspülen. Ein Werkzeug zum Erzeugen der Hochdruck- Wasserstrahlen wird an einer Bohrstange, der Wasser unter hohem Druck zugeführt wird, befestigt und mit dieser von oben in die Trommel eingeführt. Zunächst wird mit dem Werkzeug eine von oben nach unten durchgehende koaxiale Öffnung gebohrt, wobei die Hochdruck- Wasserstrahlen aus gewöhnlich am unteren Ende des Werkzeugs angeordneten Bohrdüsen zum Zerkleinern des Kokses austreten. Anschließend erfolgt eine Umschaltung des Werkzeugs von der Funktion Bohren auf die Funktion Schneiden, indem der Strömungsweg des Druckwassers zu den Bohrdüsen gesperrt und stattdessen Strömungswege zu Schneiddüsen freigegeben werden, die sich am Umfang des Werkzeugs befinden und aus denen die Hochdruck- Wasserstrahlen im wesentlichen quer zur Längsachse des Werkzeugs und der Bohr- Stange austreten und den Koks über den Querschnitt der Trommel hinweg auf einer spiralförmigen Bahn zerkleinern. Denn das Werkzeug führt mit der Bohrstange während des Bohrens und während des Schneidens des Kokses eine Drehbewegung aus. Auf diese Weise zerkleinerter Koks wird unten aus der Trommel herausgespült.
Ein aus WO 2005/105953 Ai bekanntes Werkzeug der eingangs genannten Art weist in einem mit Bohr- und Schneiddüsen versehenen Gehäuse einen im wesentlichen zylinderförmigen Strömungskörper auf, durch den sich vier Strömungskanäle erstrecken, deren obere Öffnungen durch zwei vorzugsweise lose kalotten- bzw. scheibenförmige Ventilkörper einer Ventileinrichtung als Verteilervorrichtung paarweise verschließbar sind. Die Ventileinrichtung ist in dem Zuströmkanal angeordnet, dem im Betrieb des Werkzeugs Wasser unter hohem Druck aus der Bohrstange zufließt, an der das Werkzeug mit einem den Zuströmkanal umschließenden Flansch angebracht ist. Im Betrieb des Werkzeugs strömt Wasser unter hohem Betriebsdruck in das Werkzeug und wird dort je nach Schaltstellung einer eine Schaltvorrichtung mit der Ventileinrichtung verbindenden Steuervorrichtung durch die Strömungskanäle hindurch den Bohrdüsen oder den Schneiddüsen zugeführt und dort zum Bohren oder Schneiden des Koksmaterials ausgetragen.
Zum Umschalten des Werkzeugs von Bohren auf Schneiden und umgekehrt weist die Ventileinrichtung Käfige bzw. eine Führungsvorrichtung für die Ventilkörper auf. Mit dieser sind die beiden einander diametral gegenüberliegenden Ventilkörper wahlweise auf ein Paar Öffnungen in dem Strömungskörper zum Sperren der Funktion Bohren oder auf ein anderes Paar Öffnungen, dort zum Sperren der Funktion Schneiden, verschiebbar. Wenn das Öffnungspaar für die Funktion Bohren durch die Ventilkörper verschlossen ist, ist das Öffhungspaar für die Strömungswege des Wassers zum Schneiden frei und umgekehrt.
Zum Umschalten von der Funktion Bohren zu der Funktion Schneiden wird der Betriebsdruck soweit wie möglich - auf den sog. Schaltdruck - abgesenkt. Die Steuervorrichtung wird durch ein von außen manuell betätigbares Getriebe als Antriebsvorrichtung um jeweils 900 gedreht. Die Steuervorrichtung kann auch durch eine wasserdruckgesteuerte Umschaltung betätigt werden.
Der Einsatz eines Paars scheibenförmiger kalotten- bzw. scheibenförmiger Ventilkörper zum Verschließen der Öffnungen der Strömungskanäle, deren Düsen für die aktuelle Funktion des Werkzeugs nicht aktiviert sind, wirkt sich sehr vorteilhaft beim Umschalten des Werkzeugs bei Rest- oder Schaltdruck im Gegensatz zu großflächigen Oberflä- chen von Ventilplatten von weiter unten beschriebenen Werkzeugen aus. Denn die auf die vorzugsweise losen Ventilkörper durch den Schaltdruck wirkenden Kräfte, die einem Verschieben der Ventilkörper mit der Führungsvorrichtung entgegenwirken, sind vergleichsweise gering. Das Werkzeug könnte jedoch durch eine weitere Absenkung der Schaltkräfte noch weiter verbessert werden, um das Umschalten des Werkzeugs von der Funktion Bohren zu der Funktion Schneiden und umgekehrt noch mehr zu erleichtern. Das gleiche gilt in besonderem Maße für Werkzeuge dieser Art mit Ventileinrichtungen, bei denen die Verteilervorrichtung als Ventilkörper eine dem Durchflussquerschnitt des Durchströmkanals entsprechende Ventilscheibe aufweist, die drehbar oberhalb des Strömungskörpers angeordnet ist. Ein solches Werkzeug geht z.B. aus US 5 816 505 als bekannt hervor.
Ausgehend von einem Werkzeug der eingangs genannten Art wird zur Absenkung der Schaltkräfte beim Umschalten des Werkzeugs von der Funktion Bohren auf die Funktion Schneiden und umgekehrt erfindungsgemäß vorgeschlagen,
- dass der Ventilkörper Mittel für einen Ausgleich des Drucks in dem Strömungskanal unterhalb des Ventilkörpers auf Schaltdruck wie im Durchströmkanal aufweist.
Erfindungsgemäß wird folglich durch die Mittel, die der Ventilkörper aufweist, der Druck in dem Strömungskanal unterhalb des Ventilkörpers auf den im Durchströmkanal herrschenden Schaltdruck gebracht, sobald der Betriebsdruck zum Umschalten des Werkzeugs von Betriebsdruck auf Schaltdruck reduziert ist. Das bedeutet, dass erfindungsgemäß nun oberhalb und unterhalb des Ventilkörpers Schaltdruck herrscht. Da in dem durch den Ventilkörper verschlossenen Strömungskanal durch die Düsenöffnun- gen gewöhnlich etwa Außendruck herrscht, bedeutet dieser Druckausgleich folglich eine Anhebung des Druckes unterhalb des Ventilkörpers auf den Schaltdruck von z.B. ca. 5 bar.
Bisher werden mit Käfigen geführte Ventilkörper bei möglichst weit reduziertem Schaltdruck in der Größenordnung von ca. 5 bar aus ihrem Sitz gedrückt, bevor sie mit ihrem Käfig bzw. ihrer Führungsvorrichtung in ihre neue Position weiterbewegt werden können. Die Kräfte, die beim Umschalten zum Lösen und Anheben der Ventilkörper von ihrem Sitz aufzubringen sind, bedingen eine entsprechend starke Dimensionierung - A -
aller an der Weiterbewegung der Ventilkörper beteiligten Komponenten. Der erfin- dungsgemäße Ausgleich des Druckes unterhalb des Ventilkörpers auf Schaltdruck wie im Durchströmkanal lässt eine erhebliche Reduzierung der mechanischen Beanspruchung der Umschaltkomponenten und damit einen geringeren Dimensionierungsauf- wand zu. Die geringere Beanspruchung durch den Druckausgleich an dem Ventilkörper erhöht die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit der gesamten Umschaltvorrichtung durch die Reduzierung der Schaltkräfte.
Noch mehr Vorteile bewirkt die Anwendung des Erfindungsprinzips auf ein Werkzeug, bei dem für die Aufteilung des durch den Durchströmkanal zuströmenden Wassers eine drehbar oberhalb des Strömungskörpers gelagerte Ventilscheibe mit Abschnitten zum Verschließen und Öffnungen zum Freigeben von Öffnungen der Strömungskanäle vorgesehen sind. Nach dem Erfϊndungsprinzip weist die Ventilscheibe bei diesem Werkzeug in den Abschnitten zum Verschließen von Öffnungen der Strömungskanäle Mittel für einen automatischen Ausgleich des Druckes unterhalb der Ventilscheibe auf den Schaltdruck in dem Durchströmkanal auf. Die Vorteile wirken sich deshalb in besonderem Maße aus, weil erfindungsgemäß die sehr hohe Kraft, mit der die Ventilscheibe in Folge ihrer großen dem Schaltdruck ausgesetzten Oberfläche auf den Strömungskörper gedrückt wird, nun durch den Druckausgleich aufgehoben wird. Auch alle anderen oben genannten Vorteile des Erfindungsprinzips gelten für dieses Werkzeug, weil die oben genannten kalottenförmigen Ventilkörper den Abschnitten der Ventilscheibe zum Verschließen von Öffnungen der Strömungskanäle in ihrer Funktion und Wirkung entsprechen.
Die Mittel zum Ausgleichen des Druckes unterhalb des Ventilkörpers auf den Schaltdruck im Durchströmkanal umfassen vorzugsweise (Anspruch 2), dass der Ventilkörper einen Schließkörper und für den Druckausgleich eine Verbindung zwischen der dem Strömungskanal zugewandten Unterseite des Schließkörpers und einer im Betrieb dem Betriebsdruck des Wassers ausgesetzten Betriebsdruckseite des Schließkörpers sowie Mittel aufweisen, die die Verbindung für einen Druckausgleich freigeben, sobald der Betriebsdruck auf Schaltdruck reduziert ist. Die Verbindung stellt den Druckausgleich her und erstreckt sich von der Unterseite des Schließköpers zu einer Betriebsdruckseite des Schließkörpers, die an dessen Umfang oder an dessen Oberseite liegen kann, solan- ge sie dem Betriebsdruck ausgesetzt ist. Die Funktion der Verbindung für einen Druckausgleich wird von Mitteln gesteuert, die reagieren, wenn der Betriebsdruck auf Schaltdruck reduziert ist. Diese Wirkungen ergeben sich sowohl bei mit Käfigen geführten Ventilkörpern als auch für Ventilkörper, die eine einzige drehbare Ventilscheibe umfas- sen und deren Schließkörper von Abschnitten zum Verschließen von Öffnungen der Strömungskanäle gebildet werden.
Vorzugsweise besteht die Verbindung für den Druckausgleich aus mindestens einem Kanal (Anspruch 3), dessen eine Mündung an der Unterseite des Schließkörpers offen und dessen andere Mündung an der Betriebsdruckseite des Schließkörpers mit einem Verschluss verbunden ist, der die andere Mündung bei Betriebsdruck schließt und bei Schaltdruck für den Druckausgleich freigibt. Der Kanal weist stets eine Mündung an der Unterseite des Schließkörpers auf, wo über den sich anschließenden Strömungskanal und dessen Düse Außendruck herrscht. Die andere Mündung auf der Betriebs- druckseite des Schließkörpers liegt an der Oberseite des Schließkörpers. Bei mit Käfigen geführten Ventilkörpern kann sie auch am Umfang des Schließkörpers liegen.
Zweckmäßig besteht der Verschluss für die andere Mündung des Kanals oder der Kanäle aus einem Deckel, der unter Federdruck steht (Anspruch 4). Die Feder ist so bemes- sen, dass der Deckel öffnet, wenn der Betriebsdruck auf Schaltdruck reduziert ist.
Der Verschluss umfasst vorzugsweise zwei ringförmige Dichtflächen, von denen eine an der Unterseite des Deckels und die andere an der Oberseite des Schließkörpers angeordnet ist und die zum Sperren und freigeben des Verschlusses zusammenwirken (An- spruch 5).
Vorzugsweise erstreckt sich der Kanal auch bei mit Käfigen geführten Ventilkörpern zwischen der Unterseite und der Oberseite des Schließkörpers (Anspruch 6), wodurch sich vor allem bauliche Vorteile ergeben. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorerwähnte Verschluss eine obere Ausnehmung an der Oberseite des Schließkörpers unterhalb des Deckels umfasst, mit dem der Kanal durch seine andere Mündung verbunden ist (Anspruch 7). Auf diese Weise ergibt sich ein gemeinsamer Verschluss für sämtliche Kanäle, die für den Druckausgleich im Schließkörper an- geordnet sind.
Vorzugsweise trägt ein unter Federdruck in einer Sacklochbohrung abgedichtet verschiebbarer Kolben den Deckel in derartiger Zuordnung zu der anderen Mündung des Kanals, dass der Deckel durch die Kolbenbewegung geführt ist, wenn er die andere
Mündung des Kanals verschließt oder freigibt (Anspruch 8). Es ergibt sich ein einfacher Aufbau für die selbstentlastende Funktion des Ventilkörpers in dieser Ausbildung. Denn in dem Schließkörper lässt sich ohne weiteres eine ausreichend bemessene Sacklochbohrung als Zylinder für den Kolben und für die Anordnung der Feder zwischen dem Boden der Bohrung und dem Kolben ausbilden. Unmittelbar neben der Bohrung kann sich mindestens ein Kanal von der Unterseite bis zur Oberseite des Schließkörpers erstrecken. Die andere Mündung des Kanals kann entweder durch eine der Mündung zugeordnete Dichtfläche oder vorzugsweise durch eine Abdichtung verschlossen werden, die aus einander zugeordneten Dichtflächen an der Oberseite des Schließkörpers und an der Unterseite des Deckels besteht.
Bei einer alternativen Ausführungsart des Ventilkörpers ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein unter dem Druck einer Feder in einer Führungsbohrung des Schließkörpers verschiebbarer Schaft den Deckel in derartiger Zuordnung zu dem Verschluss trägt, dass der Verschluss bei Betriebsdruck gesperrt und bei Schaltdruck freigegeben ist (Anspruch 9). Bei dieser vereinfachten Ausführungsart wird die Hubbewegung des Deckels des Ventilkörpers zwar ebenfalls durch Ausdehnung einer Feder bewirkt, aber zur Führung weist der Deckel an seiner Unterseite einen Schaft auf, der mit Spiel in einer Führungsbohrung des Schließkörpers geführt und dessen Hubbewegung auf einfache Weise begrenzt ist.
Beide vorgenannten Ausführungsarten des Ventilkörpers können auch als Abschnitte einer relativ großflächigen, drehbar auf dem Strömungskörper gelagerten Ventilscheibe vorgesehen sein. Diese Abschnitte entsprechen den zwei diametral einander gegenüber- liegenden Bereichen der Ventilscheibe, die jeweils durch eine 9O°-Drehung der Ventilscheibe abwechselnd die zwei Strömungskanäle zu den Bohrdüsen oder die zwei Strömungskanäle zu den Schneiddüsen verschließen, während zwei zu den Bereichen jeweils um 900 versetzte Öffnungen in der Ventilscheibe, die einander ebenfalls diametral gegenüberliegen, den Zufluss des Druckwassers zu den Strömungskanälen freigeben. Wie ein im Folgenden noch beschriebenes und dargestelltes Ausfuhrungsbeispiel zeigt, sind die genannten Abschnitte der Ventilplatte ebenfalls ohne weiteres für einen automatischen Druckausgleich erfindungsgemäß zu gestalten (Anspruch 10).
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. l eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Zerklei- nern von Koks als Längsschnitt;
Fig. 2 eine Darstellung des Werkzeugs von Fig. i als Querschnittsansicht entlang der Linie II - II von Fig. l;
Fig. 2a eine Darstellung der Unterseite eines in Fig. 1 dargestellten Ventilkörpers;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Ventilkörpers von Fig. 2a entlang der Schnittlinie A-A von Fig. 2a in dem Zustand unter Betriebsdruck des Werkzeugs;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Ventilkörpers wie in Fig. 3, jedoch im Zustand nach
Herbeiführung eines Druckausgleichs zwischen einer Kanalöffnung und einem Durchströmkanal des Werkzeugs auf Schaltdruckniveau;
Fig. 5 und 6 Schnittansichten einer zweiten Ausführungsart des Ventilkörpers unter Betriebsdruck und unter Schaltdruck;
Fig. 7 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Teils eines Werkzeugs zum Zerkleinern von Koks als Längsschnitt.
Ein in Fig. 1 und 2 dargestelltes Werkzeug 1 zum Zerkleinern von Koks in einer nicht dargestellten Trommel umfasst ein als Gussteil gefertigtes Gehäuse 2, an dessen Oberteil 3 mit Schneiddüsen 4 (vgl. Fig. 2) ein Unterteil 5 mit Bohrdüsen 6, wie dargestellt, befestigt ist.
In dem Gehäuse 2 ist ein hohlzylindrischer Einsatz η mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Strömungskörper io angeordnet, durch den sich Strömungskanäle 8, 9 (vgl. auch Fig. 2) erstrecken, deren obere Öffnungen 13, 14 durch zwei Scheiben-, kalot- ten- bzw. kugelförmige Ventilkörper 17 einer Ventileinrichtung 12 paarweise verschließbar sind. Die Ventileinrichtung 12 schließt einen Durchströmkanal 19 ab, in den ein Zuströmkanal 20 mündet, der am oberen Ende von einem Flansch 21 umschlossen ist.
Mit dem Flansch 21 ist das Werkzeug 1 im Gebrauch am unteren Ende einer nicht dargestellten Bohrstange befestigt, durch die im Betrieb des Werkzeugs 1 Wasser unter hohem Betriebsdruck von z.B. 300 bar hindurch und durch das Werkzeug 1 geführt wird. Dort wird es je nach Schaltstellung einer Steuervorrichtung 28, die eine Schalt- Vorrichtung 23 mit der Ventileinrichtung 12 verbindet, entweder durch die Strömungskanäle 8 und durch eine Erweiterung 11 hindurch den Bohrdüsen 6 oder über die Strömungskanäle 9 den Schneiddüsen 4 zugeführt und zum Bohren oder Schneiden des Koksmaterials ausgetragen.
Die Schaltvorrichtung 23 erstreckt sich von einem Gehäusedeckel 24 ausgehend, der mittels Schraubenbolzen 25 abnehmbar am Oberteil 3 des Gehäuses 2 befestigt und mit geeigneten Mitteln abgedichtet ist, quer zur Längsachse A des Werkzeugs 1 in dessen radialer Richtung bis in den Bereich der Steuervorrichtung 28.
Ein Zylinder 34 und eine Feder 39 bilden mit einem Kolben 33 eine Antriebsvorrichtung 26 eines Schaltelementes 27 für einen Eingriff mit der Steuervorrichtung 28 zum Drehen einer Verteilungsvorrichtung 36. Diese ist um eine Achse 37 drehbar auf dem Strömungskörper 10 gelagert. Sie umfasst Käfige 38 der Ventileinrichtung 12 zum Führen der losen Ventilkörper 17. Diese verschließen in Fig. 1 die Öffnungen 13, 14 der Strö- mungskanäle 8, während die Verteilervorrichtung 36 den Zustrom von Wasser zu den Strömungskanälen 9 der Schneiddüsen 4 durch entsprechende Durchlässe (nicht dargestellt) freihält. Aus Fig. 2a, 3 und 4 ergibt sich, dass der Ventilkörper 17 Scheiben-, kalotten- bzw. kugelförmig ausgebildet ist und im unteren Bereich - bezogen auf die Gebrauchslage - einen Schließkörper 29 aufweist, der mit seiner Unterseite 29a die Öffnung 13 des Strömungskanals 8 verschließt.
In dem Schließkörper 29 sind mindestens zwei Kanäle 30, im vorliegenden Beispiel zehn Kanäle 30, im Abstand voneinander angeordnet, die sich jeweils mit einer Mündung 31 an der Unterseite 29a des Schließkörpers 29 bis zu einer anderen Mündung 32 an der Oberseite 29b des Schließkörpers 29 erstrecken.
Zwischen den Kanälen 30 ist in dem Schließkörper 29 eine Sacklockbohrung 40 als Zylinder ausgebildet, in der ein Kolben 41 durch mindestens eine Dichtung 42 abgedichtet koaxial verschiebbar ist. An der Unterseite des Kolbens 41 befindet sich eine Ausnehmung 41a, durch die sich ein zentraler Vorsprung 43 von der Unterseite des Kolbens 41 aus nach unten in eine kreisförmige Ausnehmung 47 in der Mitte des Schließkörpers 29 hinein erstreckt.
In der ringförmigen Ausnehmung 41a ist eine Feder 45 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise angeordnet und durch den Vorsprung 43 geführt. In Fig. 3 ist sie durch den Kolben 41 komprimiert.
Der Kolben 41 geht oben in einen ringsum über den Kolben 41 überstehenden Deckel 44 über, der in diesem Beispiel einen kleineren Durchmesser wie der Schließkörper 29 aufweist. An der Unterseite des Deckels 44 befindet sich eine ringförmige Dichtfläche 48, die in der in Fig. 3 gezeigten Position auf eine entsprechende ringförmige Dichtfläche 48a an der Oberseite 29b des Schließkörpers 29 gedrückt wird und so die Mündungen 32 der Kanäle 30 verschließt.
Das Umschalten des Werkzeugs 1 von der Funktion Schneiden auf die Funktion Bohren geht wie folgt vor sich:
Zunächst wird der Betriebsdruck pβ im Durchströmkanal 19 bis auf einen Schaltdruck ps zurückgenommen. Daraufhin fällt die auf den Kolben 33 (Fig. 1) wirkende Druck- kraft des Wassers unter die Rückstellkraft der Feder 39, so dass die Feder 39 den Kolben 33 aus einer inaktiven Stellung in eine aktive Stellung drückt. Dabei bewegt sich der Kolben 33 mit Bezug auf Fig. 1 nach links, wobei die Steuervorrichtung 28 durch das Schaltelement 27 betätigt und dadurch die Führungsvorrichtung 36 mit der Ventil- einrichtung 12 verdreht wird, bis die gewünschte Umschaltung der Betriebsweise Bohren des Werkzeugs 1 bewirkt ist.
Dieser Umschaltvorgang, bei dem die beiden Ventilkörper 17 jeweils durch ihren Käfig 38 der Ventileinrichtung 12 längs eines 9O°-Bogens auf der Oberfläche des Strömungs- körpers 10 bis zum Erreichen der Öffnungen der Strömungskanäle 9 verschoben werden, geht durch die eingangs beschriebene automatische Druckausgleichswirkung der Ventilkörper 17 nun sehr viel leichter von statten, weil auf die Oberseite 44a des Deckels 44 und auf dessen Unterseite 29a nun gleichermaßen Schaltdruck ps wirkt. Durch diesen Druckausgleich des Ventilkörpers 17 wirken auf den Deckel 44 allenfalls noch Rest- kräfte, die leicht zu überwinden sind. Die automatische Druckentlastung durch die Ventilkörper 17 wird nachstehend erläutert:
Im Zustand gemäß Fig. 3 herrscht noch Betriebsdruck pB über dem Ventilkörper 17 und Außen- bzw. Normaldruck p0 unter dem Ventilkörper 17. Aufgrund der hohen Druckdif- ferenz PB - Po verschließt der Ventilkörper 17 die Öffnung 13 des Strömungskanals 8 im Strömungskörper 10 an dem ringförmigen Sitz der Öffnung 13 mit einer sehr hohen Kraft, die die notwendige Dichtheit des Verschlusses garantiert.
Der Deckel 44 des Ventilkörpers 17 wird zum Verschließen der Kanäle 30 durch eine resultierende Kraft aus Druckkraft infolge der vorgenannten Druckdifferenz PB - p0 minus Federkraft mit seiner Dichtfläche 48 abdichtend gegen die Dichtfläche 48a des Schließkörpers 29 gedrückt, so dass die Mündungen 32 der Kanäle 30 verschlossen sind. Der Kolben 41 ist gegen die Kraft der komprimierten Feder 45 im unteren Abschnitt des Schließkörpers 29 in der Sacklockbohrung 40 angeordnet, wobei der Vor- sprung 43 zu Führungszwecken mit der Ausnehmung 47 in Eingriff steht.
Zum Umschalten des Werkzeugs 1 von Schneiden auf Bohren wird der Betriebsdruck pβ auf Schaltdruck ps in der Größenordnung von per < 15 bar reduziert. Diese Druckabsen- kung wirkt sich auf die Ventilschließkörper 17 wie folgt aus:
- Die Deckelkraft infolge Druck FD = per X (AI-A2), die aus dem auf die Flächendifferenz Ai-A2 des Deckels 44 wirkenden Druck, jetzt per, resultiert, wird redu- ziert und ist nun geringer als die Kraft der komprimierten Feder 45.
Deshalb wird nun der Kolben 41 mit dem Deckel 44 von der Feder 45 nach oben gedrückt, so dass sich die aus Fig. 4 ersichtliche Lage ergibt.
- Der Deckel 44 hat nun die Dichtflächen 48, 48a und damit die Mündungen 32 der Kanäle 30 freigegeben. Infolgedessen wird der Raum unterhalb des Ventilkörpers 17 über die Öffnung 13 des Strömungskanals 8 mit dem Zuströmkanal 20 (Fig. 1) verbunden.
- Dadurch erfolgt nun über die Kanäle 30 ein Druckausgleich in dem Raum unterhalb des Ventilkörpers 17, nämlich in dem Strömungskanal 8, wo eben noch Po herrschte, auf Schaltdruck ps.
Der Druckausgleich setzt eine ausreichende Anzahl von Kanälen 30 mit entspre- chend großem Querschnitt der Kanäle 30 und ebenso einen ausreichenden Hub des Kolbens 41 in der Sacklochbohrung 40 und eine ausreichende Kraft der Feder 45 voraus, die sich nun entspannt hat. Die Bemessung der Kanäle 30 hat so zu erfolgen, dass sich unmittelbar nach dem Anheben des Deckels 44 Schaltdruck ps in dem Strömungskanal 8 einstellen kann.
- Durch den Druckausgleich geht die vorgenannte Druckdifferenz pβ-po gegen Null. Folgleich wird der Ventilkörper 17 nun nicht mehr auf seinen Sitz in der Öffnung 13 gedrückt. Dadurch lassen sich die Ventilkörper 17 durch ihre Käfige 38 leicht von ihrem Sitz lösen und verschieben. Am Ende des Schaltvorgangs hat jeder der Ventilkörper 17 die Öffnung des jeweils nächsten Strömungskanals
9 erreicht. - Zum Einleiten des Bohrprozesses wird der Betriebsdruck pβ im Schneidwerkzeug l wieder auf pβ > 15 bar erhöht.
Dadurch wird die Deckelkraft infolge Druck FD = PB x (A1-A2), die aus dem auf die Flächendifferenz (Ai-A2) des Deckels 44 wirkenden Druck, jetzt pβ, resultiert, wieder erhöht und ist nun größer als die Kraft der Feder 45.
Deshalb wird nun der Kolben 41 mit dem Deckel 44, gegen die Kraft der Feder 45 nach unten gedrückt, so dass sich wieder die aus Fig. 3 ersichtliche Lage er- gibt.
Die Form der zweiten Ausführungsart des Ventilkörpers 17 gemäß Fig. 5 und 6 entspricht in der Grundform sowie in wesentlichen Komponenten der ersten Ausführungsart gemäß Fig. und 4, so dass im Folgenden vor allem die Unterschiede der alternativen Ausführungsart gemäß Fig. 5 und 6 beschrieben werden.
Die Kanäle 30 erstrecken sich oben mit ihrer zweiten Mündung 32 in eine obere Ausnehmung 52 im oberen Abschnitt des Schließkörpers 29.
Von der Unterseite 44b des Deckels 44 erstreckt sich ein zylindrischer Schaft 54 durch eine Führungsbohrung 59 in dem Schließkörper 29 in eine Ausnehmung 53 innerhalb des Schließkörpers 29 hinein. Der Endabschnitt des Schaftes 54 besteht aus einem Gewindezapfen 55, auf den ein Anschlagring 56 bis zu einem Absatz 60 des Schaftes 54 aufgeschraubt oder aufgesteckt und mit einer Kontermutter 57 in dieser Lage gesichert ist. Der Abstand zwischen der oberen Seite des Anschlagrings 56 und einem Absatz 61 in der Ausnehmung 53 bestimmt den Hub H des Deckels 44 zum Freigeben der oberen Mündungen 32 der Kanäle 30, wenn sich oberhalb des Deckels 44 Schaltdruck einstellt, wie ein Vergleich mit Fig. 6 zeigt.
Zwischen der Unterseite 44b des Deckels 44 und dem Boden der oberen Ausnehmung 52 ist eine Feder 58 um den Schaft 54, wie aus der Zeichnung ersichtlich, angeordnet. Die Funktionsweise dieses Ventilkörpers 17 entspricht im Wesentlichen derjenigen des Ventilkörpers 17 im ersten Ausführungsbeispiel:
Bei einem Druck, der größer als der Schaltdruck ist z.B. bei Betriebsdruck, wird der Deckel 44 abdichtend (Dichtflächen 48, 48a) auf den Schließkörper 29 gedrückt, so dass die Feder 58 komprimiert ist, wie Fig. 5 zeigt.
Sobald der Druck oberhalb des Ventilkörpers 17 - beim Umschalten des Werkzeugs 1 auf die Funktion Bohren oder Schneiden - auf Schaltdruck reduziert wird und unter diesen fällt, überwindet die Kraft der Feder 58 den auf den Deckel 44 wirkenden Wasserdruck und hebt den Deckel 44 bis in die Fig. 6 dargestellte Lage an, wo der Anschlagring 56 an dem Absatz 61 in der Ausnehmung 53 des Schließkörpers 29 anliegt. Unmittelbar nach Freigabe der anderen Mündungen 32 der Kanäle in der oberen Ausnehmung 52 findet der gewünschte Druckausgleich zwischen dem Raum oberhalb des Ven- tilkörpers 17 und dem Strömungskanal statt, dessen obere Öffnung der Ventilkörper 17 verschließt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Werkzeug 1 gemäß Fig. 7 werden von dem grundsätzlich bekannten Aufbau des Werkzeugs 1 nur die wesentlichsten Komponenten benannt, nämlich das Gehäuse 2 mit dem Oberteil 3 und dem Unterteil 5 sowie die Strömungskanäle 8, 9 zu den nicht dargestellten Schneid- und Bohrdüsen. Der Strömungskörper 10 ist hier in das Unterteil 5 des Gehäuses 2 integriert. An den nicht dargestellten Zuströmkanal schließt sich der Durchströmkanal 19 an, in dem als Verteilervorrichtung 36 für die Wasserströmung die Ventileinrichtung 12 dient. Diese besteht im Gegensatz zu dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer Ventilscheibe 50, die auf dem Strömungskörper 10 gelagert und mittels einer Steuerstange 49 drehbar ist.
Die Ventilkörper bestehen hier aus Abschnitten 51 der Ventilscheibe 50 zum Verschlie- ßen der Öffnungen 15 der Strömungskanäle 9, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.
Jeder der als Schließkörper wirkenden Abschnitte 51 weist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise mindestens zwei, vorzugsweise etwa zehn, im Abstand voneinander angeordnete Kanäle 30 auf, die sich von ihrer unteren offenen Mündung durchgehend bis nach oben im Abschnitt 51 erstrecken, wo ihre obere Mündung durch den Deckel 44 abdichtend verschlossen ist.
In dem als Schließkörper dienenden Abschnitt 51 ist zwischen den Kanälen 30 auch hier eine untere Ausnehmung 53 und eine Führungsbohrung 49 ausgebildet, in der der Schaft 54 koaxial verschiebbar ist. Unterhalb des Deckels 44 befindet sich die Feder 58 in der oberen Ausnehmung 52.
Zu weiteren Einzelheiten der Konstruktion wird ausdrücklich auf die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 5 und 6 Bezug genommen, soweit nach der Zeichnung Übereinstimmung besteht.
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise dieser Druckausgleichsvorrichtungen ist der Schließkörper bzw. Abschnitt 51 im linken Teil von Fig. 7 in dem Zustand dargestellt, der sich bei Betriebsdruck im Durchströmkanal 19 ergibt, während im rechten Teil von Fig. 7 Druckausgleich eingetreten ist.
Im Übrigen entspricht die Wirkungsweise dieser Vorrichtung im Prinzip derjenigen gemäß Fig. 5 und 6. Wenn Betriebsdruck im Durchströmkanal 19 herrscht, ist der Kanal 9 verschlossen Qinker Kanal 9 in Fig. 7). Sobald der Betriebsdruck zum Umschalten des Werkzeugs 1 von z.B. Bohren auf Schneiden auf Schaltdruck reduziert wird, überwindet die Feder 58 die aus dem Wasserdruck resultierende und auf den Deckel 44 wirkende Kraft, so dass der Deckel 44 angehoben wird und die oberen Mündungen jedes Kanals 30 (rechts in Fig. 7) freigibt. Damit wird der Druck in den Strömungskanälen 9 unterhalb des Abschnitts 51 auf Schaltdruck wie im Durchströmkanal 19 ausgeglichen, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels ausführlich dargelegt worden ist.
Durch den Druckausgleich wirkt auf die Oberseite und auf die Unterseite der Ventilscheibe 50 nun Schaltdruck, so dass sich die Ventilscheibe 50 durch diesen Druckausgleich mit der Steuerstange 49 leicht um 900 verdrehen lässt, ohne dass hohe Kräfte, die mit großer Reibung verbunden sind, die Umschaltung des Werkzeugs 1 von Bohren auf Schneiden stören können.
Es wird ausdrücklich daraufhingewiesen, dass in jeden Abschnitt 51 der Ventilscheibe 50 anstelle der Druckausgleichsvorrichtung, die in Fig. 7 dargestellt ist und vom Aufbau her dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 und 6 entspricht, auch eine Vorrichtung integrierbar ist, die vom Aufbau her dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2a, 3 und 4 entspricht.

Claims

Ansprüche
1. Werkzeug zum Zerkleinern von Koks mit
- einem Gehäuse (2), das im Betriebszustand an einer Bohrstange befestigt ist und in dem - mindestens je eine Schneiddüse (4) zum Schneiden und eine Bohrdüse (6) zum Bohren von Koks mittels eines Wasserstrahls und
- eine in einem Durchströmkanal (19) angeordnete, umschaltbare Ventileinrichtung (12) zum wahlweisen Zuführen des Wassers zu Strömungskanälen (8, 9) in einem Strömungskörper (10) für die Wege zu den Schneid- und Bohrdüsen (4, 6) und
- eine bei Schaltdruck des Wassers im Durchströmkanal (19) manuell oder wasserdruckgesteuert betätigbare Schaltvorrichtung (23) zum Umschalten der Ventileinrichtung (12) angeordnet sind,
- die eine drehbar oberhalb des Strömungskörpers (10) gelagerte Verteiler- Vorrichtung (36) mit mindestens einem Ventilkörper (17) zum Verschließen von mindestens einer Öffnung (13, 14; 15) der Strömungskanäle (8, 9) umfasst,
- wobei je nach Winkelstellung der Verteilervorrichtung (36) mit Bezug auf den Strömungskörper (10) der Strömungsweg des Wassers zu der Bohrdü- se (6) oder der Strömungsweg zu der Schneiddüse (4) freigegeben oder gesperrt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Ventilkörper (17) Mittel für einen Ausgleich des Druckes in dem Strömungskanal (8, 9) unterhalb des Ventilkörpers (17) auf Schaltdruck wie im Durchströmkanal (19) aufweist. - YJ -
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (17) zum Verschließen der Öffnung (13, 14; 15) eines Strömungskanals (8, 9) jeweils einen Schließkörper (29) und für den Druckausgleich eine Verbindung zwischen der dem Strömungskanal (8, 9) zugewandten Unterseite (29a) des Schließkörpers (29) und einer im Betrieb dem Betriebsdruck des Wassers ausgesetzten Betriebsdruckseite des Schließkörpers (29) sowie Mittel aufweisen, die die Verbindung für einen Druckausgleich freigeben, sobald der Betriebsdruck auf Schaltdruck reduziert ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung für den Druckausgleich aus mindestens einem Kanal (30) besteht, dessen eine Mündung (31) an der Unterseite (29a) des Schließkörpers (29) offen und dessen andere Mündung (32) an der Betriebsdruckseite des Schließkörpers (29) mit einem Verschluss verbunden ist, der die andere Mündung (32) bei Betriebsdruck schließt und bei Schaltdruck für den Druckausgleich freigibt.
4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss aus einem Deckel (44) besteht, der die andere Mündung (32) bei Betriebsdruck gegen den Druck einer Feder (45) verschließt und diese freigibt, wenn bei Schaltdruck die Kraft der Feder (45) größer ist als die auf den Deckel (44) wirkende Schließkraft des Wasserdrucks.
5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss zwei ringförmige Dichtflächen (48, 48a) umfasst, von denen eine (48) an der Un- terseite des Deckel (44) und die andere (48a) an der Oberseite (29b) des Schließkörpers (29) angeordnet ist und die zum Sperren und Freigeben des Verschlusses zusammenwirken.
6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (30) zwischen der Unterseite (29a) und der Oberseite (29b) des Schließkörpers (29) erstreckt.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss eine obere Ausnehmung (52) an der Oberseite (29b) des Schließkörpers (29) unterhalb des Deckels (44) umfasst, mit dem der Kanal (30) durch seine andere Mündung (32) verbunden ist.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein unter Federdruck in einer Sacklochbohrung (40) abgedichtet verschiebbarer Kolben (41) den Deckel (44) in derartiger Zuordnung zu der anderen Mündung (32) des Kanals (30) trägt, dass der Deckel (44) durch die Kolbenbewegung geführt ist, wenn er die andere Mündung (32) des Kanals (30) verschließt oder freigibt.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein unter dem Druck einer Feder (58) in einer Führungsbohrung (59) des Schließkörpers (29) verschiebbarer Schaft (54) den Deckel (44) in derartiger Zuordnung zu dem Verschluss trägt, dass der Verschluss bei Betriebsdruck gesperrt und bei
Schaltdruck freigegeben ist.
10. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper als Abschnitt (51) einer drehbar auf dem Strö- mungskörper (10) gelagerten Ventilscheibe (50) für einen Druckausgleich zwischen dem Raum oberhalb der Ventilscheibe (50) und den Strömungskanälen (8, 9) in dem Strömungskörper (10) vorgesehen ist.
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