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WO2003004875A1 - Vorrichtung zum fördern von fliess- und schüttfähigem fördergut - Google Patents

Vorrichtung zum fördern von fliess- und schüttfähigem fördergut Download PDF

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Publication number
WO2003004875A1
WO2003004875A1 PCT/EP2002/006763 EP0206763W WO03004875A1 WO 2003004875 A1 WO2003004875 A1 WO 2003004875A1 EP 0206763 W EP0206763 W EP 0206763W WO 03004875 A1 WO03004875 A1 WO 03004875A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
delivery
conveyed
cylinder
tube
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2002/006763
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hellmut Hurr
Gerald Fischer
Frank Pirwass
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Original Assignee
Putzmeister AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Putzmeister AG filed Critical Putzmeister AG
Priority to EP02745395A priority Critical patent/EP1402181B1/de
Priority to DE50207116T priority patent/DE50207116D1/de
Priority to JP2003510615A priority patent/JP2004533385A/ja
Publication of WO2003004875A1 publication Critical patent/WO2003004875A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F04B15/023—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous supply of fluid to the pump by gravity through a hopper, e.g. without intake valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/008—Spacing or clearance between cylinder and piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162—Adaptations of cylinders
    • F04B53/164—Stoffing boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • 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-pointing grooves for receiving wiper and fine sealing rings are screwed into the bearing tube near its end on the filling chamber side.
  • 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 device of the type mentioned in such a way that even when a pressure difference between the filling space and the outside space is maintained, discharge of the conveyed material in a stationary operation without a slide is possible.
  • the solution according to the invention is based on the procedural idea that an airtight plug consisting of compressed material to be conveyed is produced in the discharge tube before its outlet opening, with at least part of the plug on each delivery stroke of the delivery piston due to advancing and material which compresses via the outlet opening in the outside space is displaced.
  • the discharge tube has a free discharge opening for the material to be conveyed at its end facing away from the feed cylinder, that between the inner surface of the feed cylinder and the lateral surface of the feed piston penetrated into it, a gap for the air passage between the filling space and remains free of the pipe section and that an airtight plug is formed in the discharge pipe during conveying operation, which can be built up by moving material to be conveyed and can be pushed out via its outlet opening.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the outlet opening of the discharge tube is formed by a diaphragm with a diaphragm diameter which is smaller than the inside diameter of the discharge tube.
  • the diaphragm is expediently detachable and / or interchangeably arranged on the discharge tube.
  • the plug is mechanically divided in the area of the outlet opening when it exits into the outside space.
  • a separating member can be arranged in the area of the outlet opening for dividing the plug portion which is forced outward during the conveying stroke.
  • a base plug In order to make this possible, it is proposed according to a preferred embodiment of the invention that, in order to produce a base plug, material to be conveyed is first compressed with the delivery piston in a space between the delivery cylinder and the discharge tube, and that the base plug thus formed with the delivery piston is then moved forward with an open space and material which condenses and is plugged out is discharged into the discharge pipe.
  • a further pipe section which cannot be penetrated by the delivery piston, and a slider which penetrates the pipe section transversely are arranged between the delivery cylinder and the discharge pipe.
  • two conveying cylinders with a subsequent discharge tube are provided, the two conveying pistons penetrating into the conveying cylinders being operable in push-pull.
  • a pipe section with a cross slide is provided between the feed cylinders and the associated discharge pipe. So that's it possible to generate the necessary material plug independently of each other in each discharge pipe.
  • the two cross slides are expediently arranged at a lateral and axial distance from one another.
  • each delivery piston is equipped with a position measuring system with which the stroke of the delivery piston can be measured at any time.
  • FIG. 1a shows a diagrammatic representation of a spoil discharge lock for use in tunnel construction
  • FIG. 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;
  • FIGS. 1a to c a side view of a tunnel boring machine with discharge lock and 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 sealing cassette of the bearing tube on the filling chamber side;
  • 3c shows a section along the section line A - A of FIG. 3a; 4a to e an enlarged detail from FIG. 3c in different sectional planes A to E of FIG. 3a;
  • Fig. 5a is a plan view of the segmented scraper ring
  • Fig. 5b is a plan view of one of the cutting ring segments
  • 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 under a pressure P> P atm UDer which is increased due to the earth pressure, a stone crusher 7 and the feed hopper 12 of the discharge lock 8 and via the discharge pipes 14 against atmospheric pressure p atm for further conveyance, for example via a belt conveyor 6 removed.
  • 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 feed cylinder 32, in the subsequent intermediate tube 34 and in the discharge tube 14 to form a plug so that there is an airtight seal between the filling space 20 and the outside space located outside the outlet opening 38 of the discharge tube 14.
  • Knife-like separating members 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 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 the air passage between the filling space 20 and the intermediate tube 34 remains free between them.
  • 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 one another 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 joint 52 at the rear end of the support cage 28 and on its rod end via two support rollers 54, which are at an angular distance of 90 ° from one another have, supported and guided 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.
  • a permanent magnet 64 that is fixed to the piston rod, the waveguide 62 forms the position measuring system with which the current 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 articulated at one end to a pivot bearing 72 which is fixed to the bearing tube and is screwed to the bearing tube 30 at its other end by means of 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. 7c).
  • 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 in the bearing tube end with the aid of a clamping ring 82 and is easily replaceable.
  • the sealing cassette 76 has a metallic, ring-shaped 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 of 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 'of the scraper 88 do not twist in the circumferential direction, they 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 Fig. 4a and d). It can be seen in FIG. 6 b that the fine sealing segments 90 ′ have steps 120 that overlap one another in the circumferential direction. In addition, 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 circumferential grooves 112, 114 which delimit the pressure medium supply and open to the edge of an annular surface 116 of the base body Mistake.
  • 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 and pourable material to be conveyed. It has at least one delivery piston 24, which can preferably be pushed back and forth by hydraulic means 26, a bearing tube 30 axially guiding the delivery piston 24 on its outer surface 42, a filling chamber 20 axially adjoining the bearing tube 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, connected on the input side to the filling chamber 20 and on the output side to a discharge pipe 14.
  • the discharge tube 14 at its end facing away from the feed cylinder 32 has a free outlet opening 38 for the material to be conveyed that between the inner surface of the feed cylinder 32 and the outer surface 42 of the feed piston 24 which has penetrated into it, a gap space for the air passage between the filling space 20 and the discharge pipe 14 remains free and that in Discharge tube 14 is formed in the conveying operation of an airtight plug which can be built up by advancing conveyed material and can be extracted via its outlet opening 38 and consists of compressed conveyed material.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von schüttfähigem Fördergut. Sie weist mindestens einen 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 eindringt. Erfindungsgemäss weist das Austragrohr an seinem dem Förderzylinder abgewandten Ende eine freie Austrittsöffnung (38) für das Fördergut auf. Im Austragrohr ist beim Förderbetrieb ein durch nachrückendes Fördergut aufbaubarer und über seine Austrittsöffnung ausschiebbarer, aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen ausgebildet.

Description

Vorrichtung zum Fördern von fließ- und 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 füllraumseitigen Endes außerdem nach innen weisende Nuten zur Aufnahme von Abstreif- und Feindichtringen eingedreht. Der Spaltraum zwischen dem Lagerrohr und dem Förderkolben wird über Schmierbohrungen über eine zentrale Schmieranlage mit Schmieröl beaufschlagt. Der in den Förderzylinder eindringende Kolben liegt 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 Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen dem Füllraum und dem Außenraum ein im stationären Betrieb schieberfreier Austrag des Förderguts mög- lieh ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem verfahrensmäßigen Gedanken aus, daß in dem Austragrohr vor dessen Austrittsoffnung ein aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen erzeugt wird, wobei zumindest ein Teil des Pfropfens bei jedem Förderhub des Förderkolbens durch nachrückendes und unter Pfropfenbildung sich verdichtendes Fördergut über die Austrittsoffnung in den Außenraum verdrängt wird. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Austragrohr an seinem dem Förderzylinder abgewandten Ende eine freie Austragöffnung für das Fördergut aufweist, daß zwischen der Innenfläche des Förderzylinders und der Mantelfläche des in diesen eingedrungenen Förderkolbens ein Spaltraum für den Luftdurchtritt zwischen dem Füllraum und dem Rohrstück freibleibt und daß im Austragrohr beim Förderbetrieb ein durch nachrückendes Fördergut aufbaubarer und über seine Austrittsoffnung ausschiebbarer, aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen ausgebildet ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Austrittsoffnung des Austragrohrs durch eine Blende mit gegenüber dem Innendurchmesser des Austragrohrs kleineren Blendendurchmesser gebildet ist. Die Blende ist dabei zweckmäßig lösbar und/oder auswechselbar am Austrag- röhr angeordnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Pfropfen im Bereich der Austrittsoffnung beim Austritt in den Außenraum mechanisch geteilt. Zu diesem Zweck kann im Bereich der Austrittsoffnung ein Trennorgan zum Aufteilen der beim Förderhub nach außen gedrängten Pfropfenpartie angeordnet werden.
Zu Beginn eines Fördervorganges, wenn das Austragrohr noch zum Füllraum offen ist, muß zur Gewährleistung des stationären Förderbetriebs zu- nächst ein Grundpfropfen erzeugt werden. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Erzeugung eines Grundpfropfens zunächst Fördergut in einem zwischen Förderzylinder und Austragrohr angeordneten abgeschieberten Zwischenraum mit dem Förderkolben verdichtet wird und daß anschließend der so gebildete Grundpfropfen mit dem Förderkolben bei offenem Zwischenraum durch nachrückendes und unter Pfropfenbildung sich verdichtendes Fördergut in das Austragsrohr ausgeschleust wird. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Förderzylinder und dem Austragrohr ein weiterer, vom Förderkolben nicht durchdringbarer Rohrabschnitt sowie ein den Rohrabschnitt quer durchdringender Schieber angeordnet.
Um die Leistungsfähigkeit der Fördervorrichtung zu verbessern, sind zwei Förderzylinder mit anschließendem Austragrohr vorgesehen, wobei die beiden in die Förderzylinder eindringenden Förderkolben im Gegentakt betätig- bar sind. Zwischen den Förderzylindem und dem zugehörigen Austragrohr ist dabei je ein Rohrabschnitt mit Querschieber vorgesehen. Damit ist es möglich, unabhängig voneinander in jedem Austragrohr den notwendigen Fördergutpfropfen zu erzeugen. Aus Platzgründen sind die beiden Querschieber zweckmäßig in seitlichem und in axialem Abstand voneinander angeordnet.
Für die Erzeugung des Grund pfropfens und für die Überwachung des Förderbetriebs ist es von Vorteil, wenn jeder Förderkolben mit einem Wegmeßsystem ausgestattet ist, mit welchem zu jedem Zeitpunkt der Hub des Förderkolbens gemessen werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in 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 und 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 füll- raumseitigen 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 UDer einen Steinbrecher 7 und den Zuführtrichter 12 der Austragschleuse 8 zugeführt und über die Austragrohre 14 gegen Atmosphärendruck patm zur Weiterförderung beispielsweise über einen Bandförderer 6 ausgeschleust. Die beiden in der Nähe der Flanschplatte 10 angeordneten Haken 16 dienen der Montage- und 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 Förderkolben 24, der über einen hydraulischen Antriebszylinder 26 hin- und herverschiebbar ist. Jedem Förderkolben 24 ist axial hintereinander ein Stützkäfig 28, ein Lagerrohr 30, einer der Füllräume 20, ein Förderzylinder 32, ein Zwischenrohr 34 mit Querschieber 36 sowie eines der Austragrohre 14 zugeordnet. Die im Gegentakt antreibbaren Förderkolben 24 geben in ihrer in das Lagerrohr 30 zurückgezogenen Endstellung den Füllraum 20 zum Zuführtrichter frei und dringen beim Vorschub unter Mitnahme von För- dergut 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 außerhalb der Austrittsoffnung 38 des Austragrohrs 14 befindlichen Außenraum kommt.
Bei jedem Förderhub wird ein Teil des Pfropfens über die Austittsöffnung 38 nach außen verdrängt. In der Austrittsoffnung 38 befinden sich messerartige Trennorgane 40, die den austretenden Pfropfenabschnitt zerteilen und zer- brechen. Bei jedem Förderhub wird der Pfropfen durch nachrückendes verdichtetes Fördergut erneuert.
Zu Beginn eines Fördervorgangs, wenn noch kein Pfropfen vorhanden ist, muß zunächst ein Pfropfen aufgebaut werden. Zu diesem Zweck sind die beiden Querschieber 36 vorgesehen, die aus Platzgründen in axialer Richtung versetzt gegeneinander angeordnet sind. Zunächst werden die Quer- schieber in ihre Schließstellung gebracht. Sodann wird Fördergut mit dem jeweiligen Förderkolben 24 mit verminderter Vorschubkraft gegen den in den Vorschubweg eingreifenden Querschieber 36 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 ausreichender Pfropfen aufgebaut ist, werden die Querschieber 36 geöffnet und die Pfropfen bei den nachfolgenden Förderhüben der Förderkolben 24 in das zugehörige Austragrohr 14 verschoben, bis sie zur Austrittsoffnung 38 ge- langen. 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, vorzugsweise polygonförmigen Innenfläche.
Wie aus den Fig. 2a bis c zu ersehen ist, wird die Mantelfläche 42 des Förderkolbens 24 durch einen langgestreckten Hohlzylinder 44 gebildet, dessen freie Stirnseite durch eine 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 Stimplatte 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 momen- tane 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 federun- terstützten 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 füllraumseitigen Ende weist das Lagerrohr 30 eine Dichtungskassette 76 auf, die schwimmend zwischen zwei O-Ringen 78, 80 in einer Ausnehmung des Lagerrohrendes mit Hilfe eines Spannringes 82 eingespannt und leicht austauschbar ist. Die Dichtungskassette 76 weist einen metalli- sehen 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 an- geordneten Einsatzring 94 begrenzt. Wie aus den Fig. 5a bis c, 6a und b zu ersehen ist, sind der Abstreifer 88 und die Feindichtung 90 aus mehreren, in Umfangsrichtung geteilten Segmenten 88', 90' zusammengesetzt, die gegen je einen radial außen liegenden elastomeren Ring 96, 98 anliegen, und mittelbar über diesen mit einem Druckmittel, beispielsweise mit Fett, beaufschlagbar sind. Die Segmente 88', 90' des Abstreifers 88 und der Feindichtung 90 weisen einander in Umfangsrichtung ergänzende Nuten zur Aufnahme eines geschlossenen elastomeren Halterings 104, 106 auf und sind im Bereich des Halterings gegen den zugehörigen radial außen liegenden Dichtring 96, 98 abgestützt. Um sicherzustellen, daß sich die Segmente 88' des Abstreifers 88 in Umfangsrichtung nicht verdrehen, werden sie mit Hilfe von in den Einsatzring 94 eingesetzten Stiften 130 über die randoffenen Ausnehmungen 132 in den Segmenten 88' in Umfangsrichtung fixiert (vgl. Fig. 5a bis c und Fig. 4a und d). In Fig. 6b ist zu erkennen, daß die 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 voneinander mit Druckmittel beaufschlagbar. Zu diesem Zweck ist auch der Einsatzring mit Ringkanäle für die Druckmittelzufuhr begrenzenden, zu einer Ringfläche 116 des Grundkörpers hin randoffenen Umfangsnuten 112, 114 versehen. Die Umfangsnuten 112, 114 sind durch in benachbarten Umfangsnuten angeordnete Dichtringe 118 gegeneinander und nach außen hin abgedichtet.
Ein weiterer Kanal 122 dient zur Zuführung eines Schmier- oder Spülmittels. An seiner Innenfläche weist der Grundkörper weitere umlaufende Nuten zur Aufnahme eines Nutrings 124 und eines elastomeren Führungsbandes 126 auf.
Die Dichtungskassetten 76 können vorgefertigt und insgesamt ausgetauscht werden. Um die segmentierten Abstreifer 88 und Feindichtungen 90 sowie die Nutringe 124 und Führungsbänder 126 im vorgefertigten Zustand in ihrer Position zu halten, ist ein Montagerohr 128 vorgesehen, das im Zuge der Montage beim Aufschieben der Dichtungskassette 76 auf den Förderkolben 24 aus der Dichtungskassette ausgeschoben wird.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von fließ- und schüttfähigem Fördergut. Sie weist mindestens einen vorzugsweise mit hydraulischen Mitteln 26 hin- und herverschiebbaren Förderkolben 24, ein den Förderkolben 24 an seiner Mantelfläche 42 axial führendes Lagerrohr 30, einen an das Lagerrohr in Förderrichtung axial anschließenden, über einen Zuführtrichter 12 mit Fördergut beschickbaren Füllraum 20 und einen axial im Verschiebeweg des Förderkolbens 24 angeordneten, eingangsseitig an den Füllraum 20 und ausgangsseitig an ein Austragrohr 14 angeschlossenen Förderzylinder 32 auf. Der Förderkolben 24 gibt in seiner in das Lagerrohr 30 zurückgezogenen Endstellung den Füllraum 20 zum Zuführtrichter 12 frei, während er beim Vorschub den Füllraum 20 unter Mitnahme von Fördergut durchdringt und in den Förderzylinder 32 eindringt. Um zwischen dem Füllraum 20 und dem Außenraum mit einfachen Mitteln eine Druckdifferenz aufrechterhalten zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Austragrohr 14 an seinem dem Förderzylinder 32 abgewandten Ende eine freie Austrittsoffnung 38 für das Fördergut aufweist, daß zwischen der Innenfläche des Förderzylinders 32 und der Mantelfläche 42 des in diesen eingedrungenen Förderkolbens 24 ein Spaltraum für den Luftdurchtritt zwischen dem Füllraum 20 und dem Austragrohr 14 freibleibt und daß im Austragrohr 14 beim Förderbetrieb ein durch nachrückendes Fördergut aufbaubarer und über seine Austrittsoffnung 38 aussehiebbarer, aus verdichtetem Fördergut bestehender luftdichter Pfropfen ausgebildet ist.

Claims

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