EP0518293A1 - Fräsrahmen für eine Schlitzwandfräse mit einer Druckausgleichsvorrichtung für die Lagerdichtungen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a milling frame for a trench cutter with oil-lubricated bearing seals for the cutting wheels and with a regulated hydraulic pressure compensation device for the bearing seals.
- slots are made in civil engineering that can be up to 100 m deep.
- the slot is filled with a support liquid made of a bentonite and water mixture until the slot wall is produced.
- a support liquid made of a bentonite and water mixture until the slot wall is produced.
- the fluid pressure rises, so that the bearing seals for the cutting wheels must be provided with a pressure compensation device in order to prevent the penetration of support fluid or leakage and oil loss.
- pressure compensation devices rapid changes in the depth of the milling frame or rapid changes in pressure had proven problematic to track the internal pressure of the bearing seals accordingly quickly.
- the invention has for its object to provide a milling frame with a pressure compensation device of the type mentioned, with which a reliable pressure compensation is carried out even with rapid pressure changes.
- This object is achieved in that there is a pressure-resistant oil reservoir connected to the seals via lines, and in addition that an air-filled, the buffer space, which is exposed to the external pressure and is arranged vertically below the oil reservoir, the oil reservoir and the buffer space are connected to one another via a longitudinally displaceable piston, and the piston is biased with a compression spring in the direction of the oil reservoir.
- the invention has the advantage that, due to the spring preload, on the one hand a fixed, predetermined, constant overpressure is generated in the oil reservoir and thus in the bearing seals. Leakage losses can also be compensated for in this way. It prevents the penetration of support fluid even with rapidly increasing external pressure, even if the piston is only delayed or deflected too slowly, for example due to a static friction effect.
- the air compressed in the buffer space acts as a separating medium between the supporting liquid and the movable parts of the pressure compensation device, so that this critical and sensitive area is protected against contamination.
- the compression spring is designed as a helical spring which sits on the piston and which is supported on the one hand on a flange on a piston housing and on the other hand on a shoulder on the piston.
- a particularly smooth guidance is achieved in that the piston is provided with a bush on its side facing the oil reservoir and in that the compression spring lies between the piston and the bush.
- the bushing is provided at its free end with a bottom on which the associated end face of the piston rests from the inside.
- a rapid readjustment is also supported in that the piston is hollow to reduce its own weight or to improve buoyancy.
- the trench wall cutter shown here comprises a rail-guided carriage 10 with a boom 11, on which a milling frame 12 is suspended via a supporting cable 14.
- a milling frame 12 On the milling frame 12 there are two pairs of milling wheels 13 which are driven by hydraulic motors.
- a slot filled with a support liquid made of a water / bentonite mixture is designated by 15.
- a pressure compensation device 16 is screwed to the milling frame 12 and is connected in line with oil-lubricated bearing seals (not shown) of the milling wheels 13.
- the pressure compensation device 16 serves to readjust the oil pressure in the bearing seals as a function of the external pressure in the supporting fluid in such a way that neither oil emerges from the bearings nor does the supporting fluid enter the bearings.
- the pressure compensation device 16 comprises a pressure-resistant oil reservoir 17, an air-filled buffer space 18 and a vertically longitudinally displaceable pressure piston 19.
- the piston 19 and the oil reservoir 17 are located in a cylindrical housing 20 which is attached to the milling frame 12 (FIG. 1) is screwed.
- a bell 22 surrounding the buffer space 18, which is welded to the housing 20, is secured with a screw 23 on the milling frame.
- the oil reservoir 17 is provided with a first opening (24) for connection to a hose line, which leads to a pressure measuring device (not shown).
- the oil reservoir can be filled or refilled via a second closable opening 25.
- a third opening 26 is used to connect a hose connection to the bearing seals (not shown).
- the oil reservoir 17 integrated in the housing 20 is limited on the one hand by an extension 27 of a cylinder jacket receiving the piston 19 and on the other hand by a pot 28 of the same length flanged on the end face. At the junction of pot 28 and extension 27, the end of a roller membrane 29 is clamped, which seals the oil reservoir 17 against the piston 19 and the piston guide.
- the vertically displaceable piston 19 which is designed as a hollow body, acts on one end face over a large area of the oil reservoir 17 in such a way that a piston displacement produces a change in pressure.
- a piston displacement is triggered by the fact that when the milling frame is lowered or raised, the supporting liquid exerts a corresponding pressure on the free end of the piston 19 in the region of the buffer space 18.
- the piston 19 is biased against the oil reservoir 17 by a compression spring 30 designed here as a helical spring. It follows that the internal pressure in the oil reservoir 17 is the sum of the external pressure in the slot 15 (Fig. 1) and the spring preload. The spring force can be kept constant over a predetermined distance by appropriate selection of the spring length or the spring travel.
- the compression spring 30, which surrounds the piston 19, is supported on an annular flange 31 on the free end face of the housing 20.
- an annular shoulder 32 is formed on the piston 19 for supporting the compression spring 30.
- a bushing 33 is placed on the piston 19, which overlaps the compression spring 30 on the outside, so that it comes to rest between the bushing 33 and the piston 19.
- the piston 19 itself and the compression spring 30 are out of contact with the housing wall.
- a suitable piston guide can be achieved by appropriate selection of the bushing material.
- the bushing 33 is also provided with a base 34 on which the end face of the piston 19 is supported on the one hand and the roller membrane 29 comes to rest on the other hand.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Fräsrahmen für eine Schlitzwandfräse mit ölgeschmierten Lagerdichtungen für die Fräsräder und mit einer geregelten hydraulischen Druckausgleichsvorrichtung für die Lagerdichtungen.
- Mit Schlitzwandfräsen werden im Tiefbau Schlitze hergestellt, die bis zu 100 m tief sein können. Der Schlitz wird bis zur Herstellung der Schlitzwand mit einer Stützflüssigkeit aus einem Bentonit- und Wassergemisch gefüllt. Mit zunehmender Tiefe steigt der Flüssigkeitsdruck, so daß die Lagerdichtungen für die Fräsräder mit einer Druckausgleichsvorrichtung versehen sein müssen, um ein Eindringen von Stützflüssigkeit bzw. ein Lecken und Ölverlust zu verhindern. An bekannten Druckausgleichsvorrichtungen hatte sich bei schnellen Tiefenänderungen des Fräsrahmens bzw. bei schnellen Druckänderungen als problematisch erwiesen, den Innendruck der Lagerdichtungen entsprechend schnell nachzuführen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fräsrahmen mit einer Druckausgleichsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher ein zuverlässiger Druckausgleich auch bei schnellen Druckänderungen durchgeführt wird.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein mit den Dichtungen über Leitungen verbundenes, druckfestes Ölreservoir vorhanden ist, daß ferner ein nach unten offener, luftgefüllter, dem Außendruck ausgesetzter, vertikal unter dem Ölreservoir angeordneter Pufferraum vorhanden ist, daß Ölreservoir und Pufferraum über einen längsverschiebbaren Kolben miteinander verbunden sind, und daß der Kolben mit einer Druckfeder in Richtung auf das Ölreservoir vorgespannt ist.
- Die Erfindung hat den Vorteil, daß aufgrund der Federvorspannung einerseits ein fest vorgegebener, konstanter Überdruck im Ölreservoir und damit in den Lagerdichtungen erzeugt wird. Außerdem können auf diese Weise Leckageverluste ausgeglichen werden. Er verhindert auch bei schnell zunehmendem Außendruck das Eindringen von Stützflüssigkeit, selbst wenn der Kolben beispielsweise wegen einer Haftreibungswirkung nur verzögert oder zu träge ausgelenkt wird. Die im Pufferraum verdichtete Luft wirkt als Trennmedium zwischen der Stützflüssigkeit und den bewegbaren Teilen der Druckausgleichsvorrichtung, so daß dieser kritische und empfindliche Bereich gegen Verschmutzung geschützt ist.
- Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Druckfeder als Schraubenfeder ausgebildet ist, die auf dem Kolben sitzt und die sich einerseits auf einem Flansch an einem Kolbengehäuse und andererseits an einer Schulter am Kolben abstützt.
- Eine besonders leichtgängige Führung wird dadurch erreicht, daß der Kolben auf seiner dem Ölreservoir zugewandten Seite mit einer Buchse versehen ist und daß die Druckfeder zwischen dem Kolben und der Buchse liegt.
- Es erweist sich als besonders zweckmäßig, daß die Buchse an ihrem freien Ende mit einem Boden versehen ist, an welchem die zugehörige Stirnseite des Kolbens von innen anliegt. Die Buchse, die auf diese Weise jede Kolbenbewegung mitmacht, bildet einen mit Hilfe einer Rollenmembran einen auf einfache Weise abdichtbaren, bewegbaren Verschluß des Ölreservoirs.
- Eine schnelle Nachregelung wird ferner dadurch unterstützt, daß der Kolben zur Verringerung des Eigengewichts bzw. zur Verbesserung des Auftriebs hohl ausgebildet ist.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben.
- Fig. 1
- zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Schlitzwandfräse und
- Fig. 2
- zeigt einen Vertikalquerschnitt durch eine Druckausgleichsvorrichtung für die Lagerdichtungen eines Fräsrahmens der Schlitzwandfräse gemäß Fig. 1.
- Gemäß Fig. 1 umfaßt die hier dargestellte Schlitzwandfräse einen schienengeführten Wagen 10 mit einem Ausleger 11, an welchem über ein Tragseil 14 ein Fräsrahmen 12 aufgehängt ist. Am Fräsrahmen 12 befinden sich zwei Paar Fräsräder 13, die von Hydromotoren angetrieben werden. Ein mit einer Stützflüssigkeit aus einem Wasser-/Bentonitgemisch gefüllter Schlitz ist mit 15 bezeichnet.
- Am Fräsrahmen 12 ist eine Druckausgleichsvorrichtung 16 verschraubt, welche mit Öl geschmierten Lagerdichtungen (nicht dargestellt) der Fräsräder 13 leitungsverbunden ist. Die Druckausgleichsvorrichtung 16 dient dazu, den Öldruck in den Lagerdichtungen in Abhängigkeit vom Außendruck in der Stützflüssigkeit in der Weise nachzuregeln, daß weder Öl aus den Lagern austritt noch Stützflüssigkeit in die Lager eintritt.
- Die Druckausgleichsvorrichtung 16 umfaßt gemäß Fig. 2 ein druckfestes Ölreservoir 17, einen luftgefüllten Pufferraum 18 sowie einen vertikal längsverschiebbaren Druckkolben 19. Der Kolben 19 und das Ölreservoir 17 befinden sich in einem zylindrischen Gehäuse 20, welches über eine Halterung 21 am Fräsrahmen 12 (Fig. 1) verschraubt ist. Ferner ist eine den Pufferraum 18 umgebende Glocke 22, die im übrigen am Gehäuse 20 angeschweißt ist, mit einer Schraube 23 am Fräsrahmen gesichert.
- Das Ölreservoir 17 ist mit einer ersten Öffnung (24) zum Anschluß an eine Schlauchleitung versehen, die zu einem Druckmeßgerät führt (nicht dargestellt). Über eine zweite verschließbare Öffnung 25 kann das Ölreservoir befüllt bzw. nachgefüllt werden. Eine dritte Öffnung 26 dient zum Anschluß einer Schlauchverbindung hin zu den Lagerdichtungen (nicht dargestellt).
- Das im Gehäuse 20 integrierte Ölreservoir 17 ist einerseits durch eine Verlängerung 27 eines den Kolben 19 aufnehmenden Zylindermantels und andererseits durch einen stirnseitig angeflanschten Topf 28 gleicher Länge begrenzt. An der Verbindungsstelle von Topf 28 und Verlängerung 27 ist das Ende einer Rollenmembran 29 eingespannt, welche das Ölreservoir 17 gegen den Kolben 19 und die Kolbenführung abdichtet.
- Der als Hohlkörper ausgebildete, vertikal verschiebbare Kolben 19 beaufschlagt mit einer Stirnseite großflächig das Ölreservoir 17 in der Weise, daß eine Kolbenverschiebung eine Druckänderung erzeugt. Eine Kolbenverschiebung wird dadurch ausgelöst, daß beim Absenken oder Anheben des Fräsrahmens die Stützflüssigkeit einen entsprechenden Druck auf das freie Ende des Kolbens 19 im Bereich des Pufferraums 18 ausübt.
- Der Kolben 19 ist durch eine hier als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 30 gegen das Ölreservoir 17 vorgespannt. Daraus ergibt sich, daß der Innendruck im Ölreservoir 17 der Summe des Außendrucks im Schlitz 15 (Fig. 1) und der Federvorspannung besteht. Durch entsprechende Wahl der Federlänge bzw. des Federwegs kann die Federkraft über eine vorgegebene Wegstrecke konstant gehalten werden.
- Die Druckfeder 30, die den Kolben 19 umgibt, stützt sich auf einen Ringflansch 31 an der freien Stirnseite des Gehäuses 20 ab. Als Gegenstück ist am Kolben 19 eine Ringschulter 32 zur Abstützung der Druckfeder 30 ausgebildet.
- Im Gehäuse 20 ist auf den Kolben 19 eine Buchse 33 gesetzt, welche die Druckfeder 30 außenseitig übergreift, so daß diese zwischen Buchse 33 und Kolben 19 zu liegen kommt. Der Kolben 19 selbst und die Druckfeder 30 sind außer Kontakt mit der Gehäusewand. Durch entsprechende Wahl des Buchsenmaterials kann eine leichtgängige Kolbenführung erreicht werden. Die Buchse 33 ist ferner mit einem Boden 34 versehen, auf welchem sich einerseits die Stirnseite des Kolbens 19 abstützt und andererseits die Rollenmembran 29 zu liegen kommt.
- Im Pufferraum 18 befindet sich eine Luftblase, welche verhindert, daß Stützflüssigkeit zwischen die bewegten Teile, insbesondere in die Kolbenführung, gelangt.
Claims (5)
- Fräsrahmen für eine Schlitzwandfräse mit ölgeschmierten Lagerdichtungen für die Fräsräder und mit einer geregelten hydraulischen Druckausgleichsvorrichtung für die Lagerdichtungen,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit den Lagerdichtungen über Leitungen verbundenes, druckfestes Ölreservoir (17) vorhanden ist,
daß ferner ein nach unten offener, luftgefüllter, dem Außendruck ausgesetzter, vertikal unter dem Ölreservoir (17) angeordneter Pufferraum (18) vorhanden ist,
daß Ölreservoir (17) und Pufferraum (18) über einen längsverschiebbaren Kolben (19) miteinander verbunden sind, und
daß der Kolben (19) mit einer Druckfeder (30) in Richtung auf das Ölreservoir 17 vorgespannt ist. - Fräsrahmen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckfeder (30) als Schraubenfeder ausgebildet ist, die auf dem Kolben (19) sitzt, und die sich einerseits auf einem Flansch (31) an einem Kolbengehäuse (20) und andererseits an einer Schulter (32) am Kolben (19) abstützt. - Fräsrahmen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (19) auf seiner dem Ölreservoir (17) zugewandten Seite mit einer Buchse (33) versehen ist, und daß die Druckfeder (30) zwischen dem Kolben (19) und der Buchse (33) liegt. - Fräsrahmen nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Buchse (33) an ihrem freien Ende mit einem Boden (34) versehen ist, an welchem die zugehörige Stirnseite des Kolbens (19) von innen anliegt. - Fräsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (19) hohl ausgebildet ist.
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