CN105189872B - 罐基座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于弱约束地承受旋转的罐基座(1)，其具有罐体(2)、容纳在罐体(2)中的弹性垫(3)和支承在弹性垫上的至少部分伸入罐体中的罩盖(4)，其中，弹性垫(3)在罩盖下方在边缘侧借助环绕的内部密封件(6)滑动地相对罐体(2)密封，该内部密封件完全或者至少主要由熔融指数(MFI190/2.16)小于6g/10min的聚甲醛构成。
Description
本发明涉及一种用于低受迫地(
亦可称“弱约束地”)承受或者承接旋转的罐基座，其具有罐体、设置其中的弹性垫和支承其上的、至少部分地伸入罐体中的罩盖，其中，弹性垫在罩盖下方、在边缘侧借助环绕的内部密封件滑动地相对罐体密封，该内部密封件优选由相互连接的链节构成。
前述形式的罐基座(Topflager；亦可称“锅式轴承”或“盆式支座”)尤其对于工程技术的应用是已知的并且被使用。其(这考虑了多种其它传统的支承装置)在特别紧凑的结构方式中实现了将对被支承的构件的(适用于高载荷的)支持传递至提供支持的构件上，这发生在两个构件相互间的在确定的极限内的倾斜改变时，尤其由于罩盖相对罐体(Topf；亦可称“底盘”或“锅体”)的倾斜(“旋转”)。与罐基座的对于工程技术的应用相关的是DIN“在结构工程中的支承装置—第5部分：罐基座”，也就是DIN EN1337-5。本专利文献也涉及罐基座的实施，因此例如是DE 2725621 C2。
为了实现罩盖能够相对罐体倾斜(也就是围绕例如水平轴线倾斜或者“旋转”)，在罩盖和罐体之间强制地设置环绕的环形缝隙。若弹性垫不能流入环缝中或者不能从配属的空腔中被挤出，则在特别高负载的罐基座中弹性垫相对罐体在罩盖下方的边缘侧的密封具有特殊的意义。按照相关的标准(DIN EN 1337-5)适用于相关的内部密封件的材料是黄铜、聚甲醛(POM)、空心填充的PTFE和不锈钢。在使用POM的情况中所述标准规定，设置由单个相互嵌合的元件构成的POM密封链，其中待使用的POM必须具有1410kg/m3+/-20kg/m3的密度(按照ISO 1183)，(修正的)10g/10min+/-2g/10min的熔融指数MFI 190/2.16(按照EN ISO1133)，≥62N/mm2的抗拉强度(按照EN ISO 527-2)和≥30％的断裂伸长率(按照EN ISO527/2)。作为备选还推荐制造由UHMWPE构成的内部密封件(参照WO 2006/042571 A1)。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的罐基座，其特征在于相对带有POM内部密封件的按照标准的基座具有更高的有效功率。
所述技术问题按照本发明通过一种按照本发明所述类型的罐基座解决，其中内部密封件、也就是说尤其是(必要时由多个部段构成的)内部密封环或者密封链的相互链接的链节完全地或至少大部分地由熔融指数(MFI190/2.16)小于6g/10min(亦即6克/10分钟)的聚甲醛(Polyoxymethylen；缩写为“POM”,亦称“聚氧甲烯”)构成。通过说明“大部分由聚甲醛构成…”在此尤其想要表达的是，即例如在内部密封环中可以嵌入由其它材料构成的结构构件(例如由碳纤维或类似材料构成的缆心)。在一种特别优选的扩展设计中，内部密封环或者内部密封件的相互链接的链节的熔融指数(MFI 190/2.16)小于4g/10min。
本发明所基于的知识在于，对于此处所述形式的罐基座的有效功率而言(其比当前形式的更突出且更复杂地被考虑)特别关键之处在于提及的内部密封件的实施形式或者叫规格(Ausführung)。就此而言本发明尤其考虑的知识在于，罐基座的最不同的与实践相关的属性和特性直接或至少间接的与提及的内部密封件的实施形式相关联。这尤其适用于、但不仅仅适用于(见下文)、罐基座的寿命，对于该寿命密封件(在罐体上)的许用的累积的滑动路程又形成一种标准。但是当前罐体的直径越大，则滑动路程(在被视作倾斜或旋转角度例如为+/-0.0035时；参见H.Eggert et al.，结构工程中的基座，第二版)也越大。这又导致了当内部密封件预设了在弹性垫中的最大许用压力(也就是最大许用面压强)时，罐体的直径对于更大的载荷必须相应地增加，但是这由于(恰在高功率罐基座中)在罩盖倾斜时为此成比例增长的滑动路程会降低寿命(在许用的倾斜运动的数量降低的范畴中)。通常对于不同实践的应用其它取决于内部密封件的实施的参数也是有意义的，尤其如在被支承构件倾斜时的回复力或回复力矩(参见H.Eggert et al.，a.a.O.)。
在本发明的应用中，也就是在使用具有小于8g/10min的熔融指数(MFI190/2.16)的聚甲醛来制造这种罐基座的内部密封件时，则提供了这样的内部密封件，其在弹性垫中保持明显增大的压力并且在相应增高的轴承载荷时可靠地实现其密封功能，并且实现了内部密封件与罐体的耦合的在任何情况下不会变差、而是典型的甚至改善直接的滑动属性。在弹性垫内部增大的许用压力允许将用于极高载荷的罐基座比DIN EN1337-5的设计转用的罐基座更紧凑。这不仅原本就具有应用技术方面显著的优点，而且还在重量和制造成本方面非常有利。在罩盖围绕定义的倾斜角倾斜预定量时，内部密封件在罐体上产生更小的累积的滑动路程。后者有利与于提升寿命或许用寿命。此外在本发明的应用中内部密封件的许用的积累的滑动路程会实质地超过按照DIN EN1337-5规定的滑动路程，亦即在基座上作用了比按照DIN EN1337-5的许用载荷更高的载荷并且在弹性体内部出现相应更高的面压强，这首先由于内部密封件在罐体上更高的挤压力可能得出这样的结论：内部密封件实际更高、而非更低的受到磨损。具有相对DIN EN1337-5实质更低的熔融指数的POM(聚甲醛)适用于罐基座的有效密封(所述罐基座比按照DIN EN1337-5实质更高地负载)，鉴于所述密封还完全出人意料的是，由按照本发明所用的材料制成的内部密封件由于更小的熔融指数不那么良好地贴靠在罐体上。作为另一方面、在任何情况下在不同应用中被证实是与实践相关的优点在于，对于在本发明中的转用中弹性垫内部可能特别高的面压强(相对弹性垫的不可挤压性的普遍的设想)会产生罐基座的可重复、技术可用的柔韧性，也就是说会产生罩盖的在一定程度上与载荷相关的压缩。这是由于压缩和弹出的阻尼特性能够用于不同的、动态的交变载荷的支承任务中，例如在用于铁路桥的基座中。在使用本发明时、在与按照标准实施的、较弱负载的罐基座相比较时、罩盖特定的、故意的压缩在弹性垫高度较小时就已经实现。结构高度的相应的降低显然具有较大的优点，尤其因为在此所述的构造方式的罐基座的应用范围由此明显被扩展了。关于罩盖的有针对性的压缩的应用还会实现按照本发明所用的内部密封件的材料的已述的改进的滑动或磨损性能，因为作为对罩盖的倾斜运动的补充、内部密封件可以在罐体上滑动并且提供了对整体累积的活动路程进一步的贡献。罩盖的可重复的、负载相关的压入使得对于按照本发明的罐基座的预紧的安装状态可重复地使用，其中在构件相互间尺寸确定时会引起或传递预定的支承力。
按照本发明的罐基座表现出的优点通常不仅仅适用DIN EN1337-5方面的或相对DIN EN1337-5的罐基座。在其它地方适用的标准方面也是适用的，所述标准在主要要点方面(尤其是弹性垫内部的许用面压强)可与DIN EN1337-5的规定相对比。
为了阐述要再次确定的是，本发明不局限于内部密封件的特定的结构设计的实施，而是包括不同的造型，例如所述实施是一体式密封环、由多个部段组装成的密封环、由相互链接的链节构成的密封链。
前述优点可以在以下情况下以特别突出的方式实现，即，为了制造内部密封件使用熔融指数(MFI 190/2.16)小于4g/10min的聚甲醛。
在本发明前述阐述和与之相关的优点的范畴中，按照本发明的罐基座的优选的扩展设计的特征在于，弹性垫的许用面压强大于按照DIN EN1337-5标准确定和检测的标准值。按照本发明的罐基座的内部密封件特别优选可密封弹性垫的最大为按照DIN EN1337-5标准的最大标准值的2倍的面压强。在这种意义上，按照本发明的罐基座的许用负载能力甚至被证明大于120N/mm2，而不会对于功能和/或寿命产生不利的作用。按照另一种优选的扩展设计，同样在本发明前述阐述和与之相关的优点的范畴中，内部密封件的许用的累积的滑动路程大于按照DIN EN1337-5标准确定和检测的标准值，亦即特别优选的是最大为按照DIN EN1337-5标准的最大标准值的1.6倍。在这种意义上在按照本发明的罐基座中，在上述较大载荷甚至超过120N/mm2时、密封件的超过3200m的累积滑动路程也不会导致明显的损伤。两种特性在应用本发明时可以实现，也就是使用熔融指数(MFI 190/2.16)小于6g/10min的聚甲醛来制造内部密封件。
对于与内部密封件相关的其它属性，按照本发明的罐基座也考虑了按照DINEN1337-5标准的这些属性。因此升高的可靠性体现在，按照本发明用于制造内部密封件所用的材料具有比按照DIN EN1337-5标准规定的POM更高的抗拉强度和/或更高的断裂伸长率。在这种意义下，本发明的优选的扩展设计的特征在于，使用这样的熔融指数(MFI 190/2.16)小于6g/10min的POM，其抗拉强度(EN ISO 527-2)至少为62N/mm2和/或其断裂伸长率(EN ISO 527-2)至少为45％。
按照本发明的用于制造内部密封件所用的材料的特征通常在于特别优良的温度性能，其体现在这样的意义下，即特征属性与温度的关联性相对较小。在这种意义下本发明特别优选的扩展设计的特征在于，在DIN EN1337-5标准中定义的要求在-40℃至+50℃的温度条件下实现。这使得按照本发明的罐基座能够特别有利地应用于异常温度条件的环境中。
在按照本发明的罐基座的其它改进的工作属性的范畴中(尤其在响应性能、磨损和回复力矩方面)本发明其它优选的扩展设计的特征还在于，内部密封件至少在相对罐体的密封面的区域中配设有硅酮脂(Silikonfett)，尤其用于初始润滑。在此特别有利的是使用基于甲基苯基硅油的锂皂化的硅油。在此处应用方面特别优选的是使用具有至少一个以下属性的硅酮脂，按照ISO2176滴落点>200℃和/或按照ISO2137针入度为20-35mm、尤其是25-35mm、优选26.5-29.5mm和/或按照DIN51805在20℃时流动压力<200hPa和/或按照DIN51817在40℃和18小时时长的情况下的油分离<1.5％、尤其<1％。
关于内部密封件与弹性垫的连接，在本发明的范畴中考虑多种技术可行方案。因此按照第一优选的扩展设计，内部密封件被硫化胶合进弹性垫内或者硫化胶合在弹性垫上。内部密封件被硫化胶合进弹性垫内尤其产生特别高的寿命。在制造技术方面在特定的前提下有利的是，内部密封件—按照第二优选的扩展设计—借助黏合剂与弹性垫相连。按照另一第三优选的扩展设计，内部密封件硫化胶合进弹性条中，该弹性条自身围绕弹性垫布置。这在特定的前提下实现了(在内部密封件与弹性垫直接连接的情况下可能无法实现的)罐基座在弹性垫的突出的属性以及内部密封件在弹性垫上突出的固定方面的优化。
与本发明相关的优点(参照以上)在以下情况下以非常特别的方式实现，即，在罐基座中围绕两个相互正交的水平轴线存在不同的回复力矩，如其对于一系列应用都是有利的。这尤其通过将罐体设计为非圆的、尤其椭圆的横截面来实现。罐基座具有非圆的横截面这种实施形式—尤其在内部密封件由一列相互链接的链节构成的优选实施形式中—在本发明的范畴中可以毫无问题地实现。具有沿两个相互正交的水平轴线不同的回复力矩的罐基座的优点体现在对沿不同方向的倾斜性能具有不同要求的应用中，这在实践中(例如在桥梁建造中)是相对常见的。非圆形的罐体在前述范畴中尤其允许通过以下方式提供特别有利的载荷/磨损比率，即罐体沿罩盖的主要倾斜运动的方向的尺寸小于横向于其的方向的尺寸，因此(在待支承的载荷方面)在弹性垫的横截面面积足够大时、在预定的待承受的倾斜运动中滑动路程被最小化，其中罐体的非圆形的实施形式还允许基座几何形状与各种安装情况相适配。这使得按照本发明的罐基座适用于改建任务中的应用，其中磨损的或有缺陷的基座可以在不影响结构件的几何形状的情况下、也就是在利用当前安装状况的情况下被更换为新的、满足最高技术要求的、负载能够较高的基座。
本发明的另一种优选的扩展设计在于，弹性垫设计为环形并且包围核心结构，该核心结构构成罐体的固定的组件。在此，该核心构件尤其设计为空心的，这尤其使得机械部件可以穿过该基座，如尤其是用作防掀起装置的受拉杆件的穿过。这种(必要时预紧的)受拉杆件在基座上可能出现提升力时阻止罩盖不允许地较大升高。然而在这种空心的核心结构中还以相同方式考虑使任意形式和功能的线路穿过所述罐基座，例如由与传感器或检测器相连的测量线路。可能沿径向靠内设置在这种环形弹性垫上的、用于相对核心结构进行密封的密封件本身可以完全或至少主要地由熔融指数小于8g/10m的聚甲醛构成。在这种情况中产生的优点对应于如之前结合内部密封件的相应实施形式所述的优点。为了避免重复援引上述说明。
对于不同类型的应用，例如在桥梁建造中，按照本发明的罐基座按照再另一种优选的扩展设计具有附加的滑动面，该滑动面尤其具有带有高抗压阻(Pressungswiderstand；亦称“抗压阻力”)和高滑动耐久性(亦称“高耐滑性”)的滑动材料。附加的滑动面根据是否设有引导装置提供附加的自由度或者两个附加的自由度，尤其用于两个结构件例如由于膨胀的相互滑动。尤其对于那些通常承受特别高的载荷和要求特别长寿命和可靠的基座的应用，本发明最大程度地提供了适用的罐基座。在这种扩展设计中，按照本发明的罐基座尤其适用于(在建筑改造的上述应用中)替换磨损的或有失效危险的桥梁滚动基座。
按照本发明再另一种优选的扩展设计，罐基座设计为升举基座(Hublager)，方式为在罐基座中(在欧洲技术许可ETA-11/0453)中在弹性垫下方设置可通过填充通道被供给硬化的填充质量的空间。通过利用填充质量填充所述空间的程度可以调节基座的高度，也就是说满足特殊的要求。这又尤其在以下应用中是有利的，在这些应用中现有的基座通过按照本发明的这种基座替换并且因此该罐基座无需较大耗费地与特殊的安装状况相适配。与这种升举基座相关地，通常又考虑按照本发明罐基座的可弯曲性的上述特殊方面。罐基座可以通过以下方式不干涉周围结构地预紧地安装，即在装配之后以这样的压力为设置在弹性垫之下的空间输送硬化的填充质量，从而在弹性垫内部调节形成所追求的预紧力。
为了阐述或说明适用于罐基座的不同的结构属性或关系(之前已经进行了描述)，在附图中阐述罐基座的不同实施变型(本发明可以结合所述内容应用)。
图1示出第一种结构形式的罐基座1的垂直剖面，其适用于实施本发明。在此，2表示罐体，3表示弹性垫(弹性体)，4表示罩盖，5表示罐体2和罩盖4之间的环形缝并且6表示内部密封件。图2示出按照图1的罐基座1在拆掉罩盖时从上方观察的俯视图。
图3示出相对图1和图2所示的罐基座1的一种变型，其中，内部密封件6嵌入或硫化胶合进弹性条7中，该弹性条围绕弹性垫3布置。
图4示出相对图1和图2所示的罐基座1的一种变型，其中设置了具有一个自由度的附加滑动面G。在此，8表示设置在罩盖4上的导引条，该导引条用作滑板10的内部导引件F。在罩盖4和滑板10之间以已知方式设置滑动配合件9。
图5、图6和图7示出相对图1和图2所示的罐基座1的一种变型，其中，罐基座的罐体2a具有椭圆形状，也就是具有椭圆横截面。据此弹性垫(弹性体)3a具有椭圆形状；并且椭圆形密封件6a在弹性垫3a的上棱边上延伸。在围绕X轴线或Y轴线同时旋转时(“倾覆”)，弹性垫3a由于不同的杠杆臂被不同强度地镦压或完全；并且内部密封件6a在罐体上的滑动路径是不同的。
图8和图9(其中图9又示出从上方观察在图8中以垂直剖面示出的罐基座11在摘下罩盖时的俯视图)示出相对图1和图2所示的罐基座1的一种变型，其中罐体设计为环形，也就是构成环形罐12。据此，罩盖也设计为环形的并且构成环形盖14。内核结构K是空心的，也就是设计为管状，因此罐基座11具有贯穿口15。罐基座11除了内部密封件6还具有另一个环形密封件16，其将(环形的)弹性垫13相对管状内核结构K密封。
图10和图11示出(在此在罐基座1上承受较高负载时)在弹性垫3b可重复压缩的情况下罩盖4压缩的现有可能性，其中，基座在图10中未负载并且在图11中负载(弹性垫中的面压强为120N/mm2)。为了在技术上利用这种效果，罩盖4b具有比在按照图1的罐基座中的罩盖更大的高度(厚度)。
Claims (29)
1.一种用于弱约束地承受旋转的罐基座(1)，具有罐体(2、2a、12)、容纳在罐体中的弹性垫(3、3b、13)和支承在弹性垫上的至少部分伸入罐体中的罩盖(4、4b、14)，其中，弹性垫(3、3b、13)在罩盖下方在边缘侧借助环绕的内部密封件(6)滑动地相对罐体(2、2a、12)密封，所述内部密封件由相互链接的链节构成，其特征在于，所述内部密封件(6)完全地或者至少主要地由熔融指数(MFI 190/2.16)小于6g/10min的聚甲醛构成，其中，内部密封件(6)的许用的累积的滑动路程大于按照DIN EN1337/第5部分标准确定和检测的标准值，并且其中，内部密封件(6)承受的累积的滑动路程最大为按照DIN EN1337/第5部分标准的最大标准值的1.6倍。
2.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，弹性垫(3、3b、13)的许用面压强大于按照DIN EN1337/第5部分标准确定和检测的标准值。
3.按照权利要求2所述的罐基座，其特征在于，内部密封件(6)密封弹性垫(3、3b、13)的最大为按照DIN EN1337/第5部分标准的最大标准值的2倍的面压强。
4.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，按照DIN EN1337/第5部分标准的要求在-40℃至+50℃的温度下实现。
5.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，内部密封件(6)至少在相对罐体(2、2a、12)的密封面的区域中配设有硅酮脂，用于初始润滑。
6.按照权利要求5所述的罐基座，其特征在于，所述硅酮脂是基于甲基苯基硅油的锂皂化的硅油。
7.按照权利要求5所述的罐基座，其特征在于，硅酮脂具有以下属性：按照DIN ISO2176滴落点>200℃和/或按照DIN ISO 2137针入度为20-35mm和/或按照DIN 51805在20℃时流动压力<200hPa和/或按照DIN 51817在40℃和18小时时长的情况下的油分离<1.5%。
8.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，内部密封件(6)的POM具有至少为62N/mm2的抗拉强度和/或至少45%的断裂伸长率。
9.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，内部密封件(6)被硫化胶合到弹性垫(3、3b、13)内或者硫化胶合在弹性垫(3、3b、13)上。
10.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，内部密封件(6)借助黏合剂与弹性垫(3、3b、13)相连。
11.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，内部密封件(6)硫化胶合到围绕弹性垫(3)布置的弹性条(7)中。
12.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，围绕两个相互正交的水平轴线存在不同的回复力矩。
13.按照权利要求12所述的罐基座，其特征在于，罐体具有非圆的横截面。
14.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，弹性垫设计为环形并且包围核心结构。
15.按照权利要求14所述的罐基座，其特征在于，核心结构是空心的。
16.按照权利要求15所述的罐基座，其特征在于，机械部件导引穿过所述罐基座。
17.按照权利要求14所述的罐基座，其特征在于，弹性垫相对核心结构借助环绕的密封件(16)滑动地被密封，其中，该密封件(16)完全或至少主要地由熔融指数小于8g/10min的聚甲醛构成。
18.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，罐基座包含附加的滑动面，该滑动面具有带有抗压阻和滑动耐久性的滑动材料。
19.按照权利要求18所述的罐基座，其特征在于，罐基座包括附加的导引件。
20.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，存在于罩盖(4、4b、14)和罐体(2、2a、12)之间的环形缝借助密封件抵御污染物的侵入。
21.按照权利要求1所述的罐基座，其特征在于，罐基座设计为升举基座，所述升举基座具有在罐体中布置在弹性垫下方的空间，通过填充通道能够为所述空间供给硬化的填充质量。
22.按照权利要求7所述的罐基座，其特征在于，硅酮脂具有以下属性：所述按照DINISO 2137针入度为25-30mm，和/或按照DIN 51817在40℃和18小时时长的情况下的油分离<1%。
23.按照权利要求7所述的罐基座，其特征在于，硅酮脂具有以下属性：所述按照DINISO 2137针入度为26.5-29.5mm。
24.按照权利要求12所述的罐基座，其特征在于，罐体具有椭圆的横截面。
25.按照权利要求16所述的罐基座，其特征在于，机械部件是受拉杆件。
26.按照权利要求17所述的罐基座，其特征在于，所述密封件(16)由相互链接的链节构成。
27.按照权利要求19所述的罐基座，其特征在于，附加的导引件是内部导引件。
28.按照权利要求20所述的罐基座，其特征在于，所述密封件是固定在罩盖(4、4b、14)上的密封环。
29.一种将按照权利要求1至28之一所述的罐基座用作桥梁基座的应用。
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