Luftstossgerät mit einer Ventileinheit und einem darin geführten Kolben

Abstract

 Bei einem Luftstoßgerät (1) mit einem Speicherbehälter für Druck­luft, einem Luftauslaßrohr (2) und einer auf dem Luftauslaßrohr (2) angeordneten Ventileinheit, enthaltend einen Zylinder (3) und einen darin hin- und herbeweglich geführten Kolben (5) zum Schließen und Öffnen des Luftauslaßrohres (2), ist zumindest die dem Luftauslaßrohr (2) zugewandte Kolbenscheibe (8) des Kolbens (5) an ihrer Außenseite mit einem großflächigen, das Luftauslaßrohr überdeckenden Dichtschild (10) aus hitzebeständigem Material ver­sehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Luftstoßgerät gemäß dem Oberbe­griff des Patentanspruches 1.

[0002] Luftstoßgeräte werden zur Beseitigung von Materialanbackungen oder Materialaufstauungen von pulverförmigen Schüttgütern in Bunkern, Silos und dgl. verwendet und umfassen einen großvolumigen Speicherbehälter zur Aufnahme der Druckluft, ein Luftauslaßrohr und eine auf dem Luftauslaßrohr aufge­setzte, im Inneren des Druckluftbehälters angordnete Ventil­einheit. Die Erzeugung des Luftstoßes erfolgt durch Anheben des Kolbens der Ventileinheit, so daß die im Speicherbehälter aufgenommene Druckluft schlagartig über die durch den Kolben freigegebene Öffnung des Luftauslaßrohres nach außen entwei­chen kann.

[0003] Naturgemäß werden derartige Luftstoßgeräte, namentlich die Ventileinheiten, erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies betrifft insbesondere den bei solchen Ventileinheiten in ei­nem Zylinder geführten zylindrischen Kolben, der jeweils mit erheblicher Wucht auf die entsprechenden Anschlagflächen des Zylinders geschlagen wird. Dies hat zur Folge, daß der Kolben erheblichen Verschleißerscheinungen ausgesetzt ist, so daß die Konstruktion der Ventileinheit und des Kolbens sorgfälti­ger Überlegungen bedarf.

[0004] Bei einem bekannten Luftstoßgerät (DE-PS 31 51 026), welches sich in der Praxis hervorragend bewährt hat, ist der Kolben der Ventileinheit aus zwei Kolbenscheiben spiegelbildlich aufgebaut, und sind die Anschlagflächen des Zylinders zuein­ander überdeckungsfrei ausgeführt. Kommt es im Laufe der Zeit zu Verschleißerscheinungen auf den Kolbenscheiben, so können diese gedreht werden, so daß der Kolben praktisch noch einmal die gleiche Zeitspanne verwendet werden kann.

[0005] Derartige Luftstoßgeräte werden oftmals auch im Heißbereich, etwa in Verbindung mit Wärmetauschern verwendet, wo Tempera­turen bis zu 1200 °C herrschen können, so daß die Außenfläche des dem Luftauslaßrohr gegenüberliegenden Kolbens der Ventil­einheit über das Luftauslaßrohr her erheblichen Temperaturen ausgesetzt sein kann. Dadurch wird die Ventileinheit, insbe­sondere der Kolben, naturgemäß zusätzlichen Beanspruchungen und Belastungen ausgesetzt, wobei es insbesondere zu raschen Verschleißerscheinungen kommen kann, was zu einem ungenauen Sitz der Kolbenscheibe auf dem Luftauslaßrohr und somit zu Undichtigkeiten führen kann.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Luftstoßgerät mit einer Ventileinheit zu schaffen, bei der durch einfache Gestaltung des Kolbens ein langandauernder Einsatz der Ventileinheit im Heißbereich, insbesondere bei Temperaturen bis zu 400 °C und darüber ermöglicht wird. Dabei soll der Kolbenaufbau einfach und robust gehalten sowie der Kolben preisgünstig herstellbar sein.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­den Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet.

[0008] Nach Maßgabe der Erfindung ist die dem Luftauslaßrohr zuge­wandte Kolbenscheibe an ihrer Außenfläche mit einem hitzebe­ständigen, scheibenartigen Dichtschild versehen, das eine Dichtsscheibe aufweist, welche mindestens in Überdeckung bzw. im Überdeckungsbereich mit der dem Kolben zugewandten kreis­ringförmigen Stirnseite des Luftauslaßrohres angeordnet ist. Dadurch ist die Kolbenscheibe gegenüber Hochtemperaturbean­spruchungen, insbesondere Heißluft, vom Luftauslaßrohr her wirksam geschützt. In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist das Dichtschild durch eine großflächige Dicht­scheibe gebildet, welche stirnseitig das gesamte Luftauslaß­rohr überdeckt und aus hitzebeständigem Material gebildet ist. Diese Dichtscheibe erfüllt somit im Bereich der Stirn­seite des Luftauslaßrohres Dichtfunktion und schützt im übri­gen die Kolbenscheibe gegenüber Hochtemperaturbeanspruchun­gen, wie direkte Glut oder Strahlungswärme und dergleichen vom Luftauslaßrohr her. Da die Scheibe neben dem Hitzeschutz auch Dichteigenschaften aufweist, wird eine wirksame Dichtung der Ventileinheit gegenüber dem Luftauslaßrohr bewerk­stelligt. Dies wird auch nach einer weiteren Ausführungsform erreicht, die sich durch eine besonders lange Lebensdauer, insbesondere mit Hinsicht auf die Dichteigenschaften aus­zeichnet und eine, das Luftauslaßrohr überdeckende Dicht­scheibe und eine auf der Dichtscheibe angeordnete Isolier­scheibe aus hitzebeständigem Material aufweist, die vor­zugsweise im wesentlichen den gesamten Öffnungsquerschnitt des Luftauslaßrohres überdeckt. Ein solches Dichtschild er­möglicht es, daß das Material für die Kolbenscheiben, insbe­sondere die dem Luftauslaßrohr nächstliegende Kolbenscheibe, ohne Berücksichtigung von Wärmewiderstandseigenschaften ge­wählt werden kann, so daß Polyurethanschaum oder bevorzugt Aluminium ohne weiteres als Werkstoff für die Kolbenscheiben verwendet werden können. Dadurch wird eine preisgünstige Her­stellung ermöglicht. Zugleich eignen sich diese Werkstoffe aufgrund anderer Eigenschaften besser für die Kolbenfunktion.

[0009] Zweckmäßigerwiese wird im Falle der Ausbildung der Dicht­scheibe aus hitzebeständigem Material die Dichtscheibe aus Kunststoff, Fluorkautschuk oder metallkeramischem Werkstoff gebildet, wobei ggf. eine Faserverstärkung zweckmäßig ist. Geeignet ist hierbei auch ein Hartfaserwerkstoff.

[0010] Im Falle der Ausbildung des Dichtschilds mit einer Isolier­scheibe ist die Dichtscheibe zweckmäßigerweise aus Fluor­kautschuk, einem unter Warenzeichen Viton im Handel erhältli­chen Material oder einem unter dem Warenzeichen Teflon im Handel erhältlichen Material gebildet und ist die Isolier­scheibe zweckmäßigerweise aus Asbest oder asbesthaltigem Hartfaserwerkstoff oder aber auch aus asbestfreiem Hartfaser­werkstoff oder einer Keramikscheibe hergestellt.

[0011] Zweckmäßigerweise erfolgt die Befestigung des Dichtschilds an der Kolbenscheibe über eine Schraube, die zugleich der Ver­bindung der beiden Kolbenscheiben dienen kann. Dadurch ist ein lösbarer Verbund der Kolbenscheiben ermöglicht. Hierbei wirkt sich das Dichtschild deswegen besonders vorteilhaft aus, weil aufgrund der Dichtfunktion auch ein Schutz im Be­reich der Schraube gegen Hitzebeanspruchungen gewährleistet ist. Infolge der Anpressung des Dichtschilds, insbesondere der Dichtscheibe kommt es infolge lokaler Deformation zu ei­nem nahtlosen Verbund von Dichtschild und Schraubenschaft. Eine besonders wirksame Anpreßkraft wird über eine Hal­terscheibe erreicht, die zweckmäßigerweise aus Stahl herge­stellt ist.

[0012] Im Sinne einer Gewichtsminderung wirkt es sich vorteilhaft aus, daß die Kolbenscheibe an ihrer Innenseite mit einer Aus­sparung versehen ist, die zugleich zur Aufnahme eines Kühlme­diums dienen kann und damit zur Kühlung der Kolbenscheibe beiträgt. Hierbei ist es zweckmäßig, die Aussparung über At­mungsbohrungen, die radial in der Kolbenscheibe verlaufen, mit der Kolbenaußenseite zu verbinden. In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist eine Aussparung auch an der anderen Kolbenscheibe vorgesehen. Falls die Kolbenscheiben über ein Distanzstück getrennt sind, können beide Aussparun­gen durch Bohrungen, die in Achsrichtung des Kolbens verlau­fen, miteinander verbunden sein.

[0013] Besonders zweckmäßig ist es, den Kolben speigelbildlich aus­zubilden, also das Dichtschild auch an der gegenüberliegenden Kolbenscheibe vorzusehen, die dem Luftauslaßrohr abgewandt ist. Somit kann bei Bedarf der Kolben gewechselt werden, so daß dann die bislang noch nicht so hohen Temperaturen ausge­setzte Kolbenscheibe unmittelbar dem Luftauslaßrohr ge­genüberliegend angeordnet ist. Dadurch läßt sich die Lebens­dauer des Kolbens weiter erhöhen.

[0014] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, deren Figuren 1 und 2 jeweils einen Schnitt durch einen Zylinder einer Ventileinheit eines Luftstoßgerätes zeigen.

[0015] In den Figuren ist mit 1 allgemein die Ventileinheit eines Luftstoßgerätes bezeichnet, das einen nicht dargestellten Speicherbehälter für Druckluft und die Ventileinheit 1 mit einem Luftauslaßrohr 2 aufweist. Die Ventileinheit 1 umfaßt einen Zylinder 3, der an seinem unteren, dem Luftauslaßrohr 2 zugewandten Abschnitt vorzugsweise drei über den Umfang ver­teilte Öffnungen 4 aufweist, die den Innenraum des Speicher­behälters mit dem des Zylinders 3 verbinden. Der Luftstoß wird dadurch bewerkstelligt, daß der im Zylinder 3 hin- und herbeweglich geführte Kolben 5 von der Mündung des Luftaus­laßrohres 2 nach oben hin abgehoben wird, wodurch schlagartig die Luft aus dem Innenraum des Speicherbehälters über die Öffnungen 4 durch das Luftauslaßrohr 2 nach außen gelangt.

[0016] Der Kolben 5 im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt zwei durch ein Distanzstück bzw. eine Distanzscheibe 6 getrennte Kolbenscheiben 7 und 8, die miteinander durch eine Schraube 9 lösbar verbunden sind. Bei Bedarf kann das Distanzstück 6 auch entfallen und damit auch eines der beiden Dichtungsele­mente 17 und 18.

[0017] Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die dem Luftauslaß­rohr 2 zugewandte Kolbenscheibe 8 auf ihrer Außenseite, also der dem Luftauslaßrohr 2 zugewandten Seite mit einem Dicht­schild 10 mit einer Dichtscheibe 101 versehen, die zumindest das Luftauslaßrohr 2 einschließlich des Öffnungsquerschnitts ganzflächig überdeckt, so daß durch die Dichtscheibe 101, die aus einem hochhitzebeständigen Werkstoff gebildet ist, die dahinter angeordnete Kolbenscheibe 8 gegen hohe Temperaturen geschützt ist. Im Überdeckungsbereich mit der kreisringförmi­gen Stirnseite 23 des Luftausstoßrohres entfaltet die Dicht­scheibe 101 ihre Dichtfunktion. Die Einwirkung der hohen Tem­peraturen erfolgt über das Luftauslaßrohr 2, an dessen Ende eine Heißbranddüse angeordnet bzw. ausgebildet sein kann.

[0018] Die Dichtscheibe 101 ist zentrisch auf der Kolbenscheibe 8 und beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Ausneh­mung 11 angeordnet. Der Dichtschild 10 wird gegen die Kolben­scheibe 8 fest durch eine großflächige Haltescheibe 12 über die Schraube 9 angepreßt. In einer zweckmäßigen Abwandlung kann aber auch auf eine Ausnehmung 11 an der Kolbenscheibe 8 verzichtet werden und liegt die Dichtscheibe 101 auf der Planfläche der Kolbenscheibe auf. Dies trifft auch für die Ausführungsform nach Fig. 2 zu.

[0019] Die Kolbenscheibe 8 ist auf ihrer Innenseite mit einer Aus­sparung 13 ausgebildet, die einerseits der Gewichtsminderung dient und andererseits auch als Kühlkapazität genutzt werden kann. Wie aus der Fig. entnommen werden kann, ist die Ausspa­rung 13 über Bohrungen 14, die radial verlaufen, mit dem Außenmantel der Kolbenscheibe 8 verbunden, so daß die Ausspa­ rung 13 mit Luft zwecks Kühlung beaufschlagt werden kann.

[0020] In einer Weiterbildung kann auch an der Kolbenscheibe 7, ins­besondere an deren Innenseite, eine analoge Aussparung vorge­sehen sein, die durch in Achsrichtung des Kolbens bzw. der Schrauben 9 verlaufende Bohrungen 15 durch das Distanzstück an die Aussparung 13 angeschlossen ist. Die Bohrung 15 und die weitere Aussparung 16 in der Kolbenscheibe 7 sind zwecks Verdeutlichung in der Figur strichliert eingezeichnet.

[0021] Aus der Fig. ist ferner zu entnehmen, daß die Distanzscheibe 6 Dichtelemente in Form von Dichtungsringen 17 und 18 auf­weist. Der Kraftschlüssige Verbund über die Schraube 9 wird an der oberen Kolbenscheibe 7 über eine weitere, der Hal­tescheibe 12 entsprechende Haltescheibe 19 eingeleitet. Die obere Anschlagfläche des Zylinders ist mit dem Bezugszeichen 20 versehen und die untere Anschlagfläche wird durch das stirnseitige Ende 23 des Luftauslaßrohres 2 gebildet. Diese Bauteile müssen keinesfalls die aus der Fig. ersichtliche Konfiguration aufweisen, also eine überdeckungsfreie Ausbil­dung der Anschlagflächen 21 bzw. 23.

[0022] Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1 nur durch den Aufbau des Dicht­schilds 10. Der Dichtschild 10 umfaßt eine Dichtscheibe 101, die im dargestellten Ausführungsbeispiel den Öffnungsquer­schnitt des Luftauslaßrohres überdeckt, jedenfalls im Über­deckungsbereich mit der Stirnseite 23 des Luftauslaßrohres 2 angeordnet ist, und zwar unmittelbar an der Außenseite der Kolbenscheibe 8 anliegt. Auf diese Dichtscheibe 101 ist eine Isolierscheibe 102 angeordnet, die sich im wesentlichen über den gesamten Öffnungsquerschnitt des Luftauslaßrohres 2 er­streckt und an deren Außenseite eine Haltescheibe 12 aus Stahl analog wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 angeord­net ist. Auch der Verbund wird durch Kraftschluß über eine Schraube 9 erreicht. Bei Sandwichbauweise der Elemente 12 und 102, indem diese doppelt ausgeführt werden, läßt sich der Hitzeschutz erhöhen.

Ansprüche

1. Luftstoßgerät mit einem Speicherbehälter für Druckluft, einem Luftauslaßrohr und einer auf dem Luftauslaßrohr angeordneten Ventileinheit, enthaltend einen Zylinder und einen darin hin- und herbeweglich geführten Kolben zum Schließen und Öffnen des Luftauslaßrohres, welcher aus mindestens zwei miteinander verbundenen Kolben­scheiben gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Luftauslaßrohr (2) zugewandte Kolbenscheibe (8) an ihrer Außenseite ein Dichtschild (10) mit einer Dicht­scheibe (101) aufweist, welche mindestens in Überdek­kung mit der dem Kolben (5) zugewandten Stirnseite (23) des Luftauslaßrohres (2) angeordnet ist.

2. Luftstoßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtschild (10) durch eine großflächige, das Luftauslaßrohr (2) überdeckende Dichtscheibe (101) aus hitzebeständigem Material gebildet ist.

3. Luftstoßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (101) aus Kunststoff, PTFE, Fluor­elastomer, metallkeramischem Werkstoff oder Hartfaser­werkstoff hergestellt ist.

4. Luftstoßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtschild (10) durch eine großflächige, das Luftauslaßrohr (2) überdeckende Dichtscheibe (101) und eine auf der Dichtscheibe angeordnete Isolierscheibe (102) aus hitzebeständigem Material gebildet ist, wel­che vorzugsweise im wesentlichen den gesamten Öffnungs­querschnitt des Luftauslaßrohres (2) überdeckt.

5. Luftstoßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (101) aus einem Fluorelastomer, PTFE oder Kunststoff und die Isolierscheibe aus Asbest, einer asbesthaltigen oder asbestfreien Hartfaserscheibe oder einer Keramikscheibe gebildet ist.

6. Luftstoßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Dichtschild (10), vorzugsweise die Dichtscheibe in einer Ausnehmung (11) der Kolbenscheibe aufgenommen ist.

7. Luftstoßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheibe (8) an ihrer In­nenseite mit einer vorzugsweise zentrisch angeordneten Aussparung (13) versehen ist.

8. Luftstoßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (13) über radiale Belüftungsbohrungen (14) schmalen Querschnitts mit der Außenfläche des Kolbenmantels gasleitend verbunden ist.

9. Luftstoßgerät mit einer Distanzscheibe oder einem Dis­tanzstück zwischen den beiden Kolbenscheiben des Kol­bens, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (13) durch in Achsrichtung des Kolbens (5) durch das Dis­tanzstück (6) verlaufende Bohrungen (15) mit einer an der Innenseite der anderen Kolbenscheibe (7) ausge­bildeten Aussparung (16) verbunden ist.

10. Luftstoßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (1) an ihrer dem Luftauslaßrohr (2) abgewandten Seite entspre­chend den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.

11. Luftstoßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Dichtschilds (10) durch vorzugs­weise hoch hitzebeständige Fasern verstärkt ist.

12. Luftstoßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheibe(n) aus Hartkunststoff, vorzugsweise Polyurethan, oder Leicht­metall, vorzugsweise Aluminium hergestellt ist bzw. sind.

Zeichnung