專利名稱：齒輪單元和在該齒輪單元中控制內(nèi)壓力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其用于地基工程裝置的齒輪單元，該齒輪單元包括齒輪箱和用于改變在該齒輪箱中存在的內(nèi)壓力的壓力裝置。本發(fā)明還涉及一種用于控制齒輪單元中的內(nèi)壓力的方法。
背景技術(shù)：
在水中或任何其它的壓力增大的環(huán)境中工作的齒輪單元中，需要進(jìn)行壓力平衡，以便將該齒輪單元中的油壓調(diào)節(jié)到外界環(huán)境壓力。否則，在齒輪箱內(nèi)部和外界環(huán)境之間的壓力差將存在以下的危險(xiǎn)。在這種情況下，由于該壓力差，水可能從外側(cè)滲入從而進(jìn)入到齒輪單元。在壓力不平衡的情況下，必須作出非常大的努力來密封該齒輪單元，以防止流體從外側(cè)滲入。
這種設(shè)置在齒輪單元上的壓力平衡系統(tǒng)可從DE2162314A中已知。其中，開口設(shè)置在該齒輪單元上，該齒輪單元相對于外界環(huán)境借助于柔性薄膜來密封。在較高的外界環(huán)境壓力的情況下，該薄膜可能向內(nèi)彎曲并由此在該齒輪單元內(nèi)產(chǎn)生壓力平衡。然而，在惡劣的環(huán)境狀態(tài)下，例如在地基工程鉆井裝置的施工現(xiàn)場通常如此，這種系統(tǒng)易于損壞。
在EP0518293 B1中已知一種挖溝機(jī)，該挖溝機(jī)的軸承密封設(shè)置有液壓平衡裝置。因此，設(shè)置有一可滑動的活塞，環(huán)境壓力作用在其一端上。可滑動活塞的另一端作用在油存儲器上，在環(huán)境的相應(yīng)壓力增大的情況下，由此在該軸承密封上產(chǎn)生液壓反作用力。
在這種已知裝置中，相對于柔性薄膜實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)固性方面的顯著改進(jìn)，其中在機(jī)械的觀點(diǎn)來看柔性薄膜的穩(wěn)定性較差，但是盡管在這種情況下仍然存在活塞的移動性方面的風(fēng)險(xiǎn)，或者由于在施工現(xiàn)場的狀況下的污物因此與活塞的外界環(huán)境的連接受到不利的影響。因此不能再確?？煽康膲毫ζ胶狻?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種齒輪單元和一種用于控制齒輪單元中的內(nèi)壓力的方法，以便在該齒輪單元中進(jìn)行可靠的壓力改變，同時(shí)其具有簡單和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。
依據(jù)本發(fā)明，該目的一方面由具有如權(quán)利要求1的特征的齒輪單元且另一方面由具有如權(quán)利要求12的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中限定了優(yōu)選實(shí)施例。
依據(jù)本發(fā)明的齒輪單元，其特征在于，設(shè)置有主動設(shè)定裝置，其可由控制裝置來控制以便改變該內(nèi)壓力。本發(fā)明的基本構(gòu)思基于現(xiàn)有技術(shù)的被動壓力調(diào)節(jié)的改進(jìn)，其中環(huán)境壓力借助薄膜或活塞直接改變內(nèi)壓力，以便進(jìn)行主動的且可控制的壓力設(shè)定。借助控制裝置，啟動動力傳動的設(shè)定裝置，其依據(jù)控制信號改變齒輪箱內(nèi)的內(nèi)壓力。
基本上，可通過各種方式來實(shí)現(xiàn)壓力改變，例如通過可調(diào)節(jié)的活塞來改變齒輪箱的容積。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在于，該設(shè)定裝置設(shè)計(jì)成用于改變該齒輪箱的充注。這樣，以這種較簡單的方式，可實(shí)現(xiàn)快速和選擇性的壓力改變。
優(yōu)選的是，該設(shè)定裝置具有泵和/或補(bǔ)償容器，其經(jīng)管路連接到齒輪箱，以便供應(yīng)和/或排放流體。設(shè)置用于齒輪箱的齒輪油以及通常存在于齒輪箱內(nèi)的空氣均可設(shè)置作為用于影響壓力的流體。對于特定的應(yīng)用，特定的壓力流體是有用的，其可具有特定的物理特性，關(guān)于可壓縮性和溫度性質(zhì)以及特定的防腐蝕特性。
依據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)，有利的是，通過借助控制閥來控制對該齒輪箱的流體供應(yīng)，以便在該補(bǔ)償容器中可設(shè)定一限定的壓力。在該補(bǔ)償容器中，相對于齒輪箱內(nèi)部存在一限定的過壓，以便在任何時(shí)間流體可以按所需的量被引入到齒輪箱中。為了使壓力降低，可設(shè)置一泄放閥，其也可由控制裝置來控制。
對于有效的壓力設(shè)定，依據(jù)本發(fā)明所希望的是，該設(shè)定裝置具有容積改變裝置，特別是活塞，以便改變該補(bǔ)償容器的內(nèi)容積。在該補(bǔ)償容器內(nèi)進(jìn)行壓力設(shè)定，該補(bǔ)償容器與齒輪箱流體連通，以便使得補(bǔ)償容器內(nèi)的壓力相當(dāng)于齒輪箱內(nèi)的壓力。
特別實(shí)用的且節(jié)省成本的結(jié)構(gòu)在于，該補(bǔ)償容器至少部分地充注齒輪油，齒輪油作為用于改變該壓力的流體。
為了避免齒輪油的任何污染，依據(jù)本發(fā)明所希望的是，在該補(bǔ)償容器中設(shè)置有第二流體，其借助分隔元件例如活塞、薄膜、或泡體與齒輪油分開。該第二流體優(yōu)選為空氣還可用于平衡消除在工作過程中出現(xiàn)的齒輪油溫度變化。
為了在齒輪箱中進(jìn)行平滑的壓力改變，依據(jù)本發(fā)明所希望的是，設(shè)置有阻尼元件，借助該阻尼元件，對該齒輪油的壓力傳遞可特別地被阻尼，其中該阻尼元件特別地設(shè)置分隔元件，其帶有所布置的彈簧或設(shè)置的氣體容積。
為了進(jìn)行精確的壓力調(diào)節(jié)，依據(jù)本發(fā)明有利的是，壓力傳感器設(shè)置用于測量在齒輪箱內(nèi)和/或外側(cè)的壓力，并且該壓力傳感器與該控制裝置在信號上進(jìn)行聯(lián)系。以這種方式，可通過外壓力傳感器來測量環(huán)境壓力，并提供給控制裝置。使用這些所測量的數(shù)值，控制裝置可按照所需的方式來調(diào)節(jié)齒輪箱的內(nèi)壓力，并且內(nèi)壓力傳感器用作反饋裝置。因此，不僅可實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓力的單純控制，還可實(shí)現(xiàn)對其的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例在于，油液面測量裝置設(shè)置用于檢測補(bǔ)償容器中的齒輪油液面，并且該油液面測量裝置特別地與該控制裝置在信號上進(jìn)行聯(lián)系。因此，可以以特別容易的方式來檢測補(bǔ)償容器中的齒輪油液面，并且用于可靠的油液面測量。該測量裝置還可聯(lián)接到溫度傳感器上，以便考慮到由溫度導(dǎo)致的齒輪油的可能的容積變化。因此，使得對齒輪箱的特別可靠的充注液面控制和泄漏檢測是可能的。
依據(jù)本發(fā)明的齒輪單元基本上可用于各種應(yīng)用場合，在過壓或低于大氣壓的狀況下例如在水中可使用該齒輪單元。
本發(fā)明的齒輪單元用于地基工程裝置特別是挖溝機(jī)被證明是特別有利的。依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使得可省去暴露在惡劣環(huán)境條件下的靈敏的可移動機(jī)械部分的需要，因此特別在該地基工程裝置中可實(shí)現(xiàn)可靠的壓力設(shè)定以及齒輪箱的內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)。
依據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，該內(nèi)壓力借助由控制裝置來控制的主動設(shè)定裝置來改變。由于本發(fā)明的方法，可實(shí)現(xiàn)關(guān)于可靠壓力設(shè)定和壓力調(diào)節(jié)的上述優(yōu)點(diǎn)。
依據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所希望的是，外壓力在齒輪箱處由外壓力傳感器來測量，并且該內(nèi)壓力被控制成所測量的外壓力的函數(shù)。
或者或除此之外，外壓力還可在挖溝機(jī)中例如借助該裝置的深度位置來確定，因?yàn)橥鈮毫υ诹黧w中與該裝置深度成比例。通過布置在例如絞盤上的適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎山柚撐恢脕泶_定外壓力，以便在沒有外壓力傳感器的情況下也可進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。
對于借助調(diào)節(jié)的特別可靠的壓力設(shè)定，依據(jù)本發(fā)明所希望的是，該內(nèi)壓力的測量在齒輪箱內(nèi)借助內(nèi)壓力傳感器來測量，并且該內(nèi)壓力由該控制裝置來調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，該齒輪箱中的該內(nèi)壓力如此控制和/或調(diào)節(jié)，即，使得該內(nèi)壓力等于所測量的外壓力或小于或大于所測量的外壓力一限定的壓力差。因此，限定的過壓或低壓可總是借助該控制裝置在齒輪箱內(nèi)設(shè)定。在預(yù)定的過壓的情況下，可以確保沒有流體從外側(cè)滲透到齒輪箱中。當(dāng)在敏感環(huán)境中例如在地下水環(huán)境中進(jìn)行工作時(shí)，適當(dāng)?shù)氖窃邶X輪箱中設(shè)定稍微低于大氣壓的壓力，以便以非常確定程度地防止齒輪油的泄漏。


參照下面的附圖并結(jié)合所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述，可以更好地理解本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)。
圖1示出了包括依據(jù)本發(fā)明的齒輪單元的挖溝機(jī)的示意局部側(cè)視圖；和圖2a-2e示出了用于本發(fā)明的各種補(bǔ)償容器的示意截面圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出了依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的挖溝機(jī)10，該挖溝機(jī)在齒輪防護(hù)罩13的任一側(cè)上具有兩個刀輪12。依據(jù)本發(fā)明的齒輪單元14位于在齒輪防護(hù)罩13上，該齒輪單元將液壓驅(qū)動裝置15的扭矩傳遞給刀輪12。齒輪單元14延伸到刀輪12的中心，僅示出了具有齒的齒輪的一部分。由于挖溝機(jī)10的結(jié)構(gòu)對稱，因此以下僅針對刀輪12的左側(cè)結(jié)構(gòu)來描述該齒輪結(jié)構(gòu)。
為了改變齒輪單元14的齒輪箱16內(nèi)的壓力，設(shè)置有用于壓力改變的主動設(shè)定裝置20。在本實(shí)施例中，該主動設(shè)定裝置20具有補(bǔ)償容器22，該補(bǔ)償容器通過流體管路24連接到齒輪箱16的內(nèi)部。在補(bǔ)償容器22內(nèi)，借助在此未示出的控制裝置產(chǎn)生所需的壓力，并且該壓力經(jīng)由流體管路24傳遞給齒輪單元14的內(nèi)壓力。以這種方式，可在齒輪單元14內(nèi)設(shè)定所需的壓力，其可調(diào)節(jié)到例如外界環(huán)境的壓力。這樣，可以在挖溝機(jī)10中避免齒輪單元內(nèi)和外側(cè)之間的壓力差，該挖溝機(jī)10必須在充滿懸浮物且深度達(dá)到100m的溝道內(nèi)工作。因此，盡管存在高環(huán)境壓力，在對軸密封和齒輪單元14的齒輪箱密封不采用特定密封措施的情況下也可防止流體或懸浮物滲透到齒輪箱16中。
在挖溝機(jī)10從溝道內(nèi)撤出的過程中，齒輪箱16內(nèi)的壓力可能按照深度的變化而再次減少，并且在此該補(bǔ)償容器22可經(jīng)由與球閥結(jié)合的泄放管路26進(jìn)行泄放或充注。
圖2a示出了用于在本發(fā)明使用的補(bǔ)償容器22a內(nèi)產(chǎn)生壓力的第一實(shí)施例。柱形的補(bǔ)償容器22a部分地充注齒輪油5，其經(jīng)由流體管路24a與在齒輪單元內(nèi)的齒輪油連通。為了進(jìn)行壓力設(shè)定，壓縮空氣可經(jīng)由壓縮空氣管路25a借助在此未示出的控制閥引入到補(bǔ)償容器22a內(nèi)，該控制閥由控制裝置來控制。在補(bǔ)償容器22a內(nèi)布置有傳感器42、43，所使用的該傳感器除了用于壓力測量之外還可用作油液面測量裝置。
依據(jù)圖2b所示的替代實(shí)施例，在柱形補(bǔ)償容器22b內(nèi)的齒輪油5的壓力還可借助活塞28b來設(shè)定。在該活塞28b和齒輪油5之間存在限定量的氣體30，其作為壓力設(shè)定中的阻尼元件。特別是，壓力調(diào)節(jié)可逐步地進(jìn)行，這可借助簡單閥控制來實(shí)現(xiàn)。活塞28b的定位可借助于具有活塞桿34b的液壓或氣壓操作的設(shè)定缸32來實(shí)現(xiàn)。通過以適當(dāng)?shù)姆绞阶饔糜谶B接裝置36，可借助控制裝置以限定方向來預(yù)確定活塞在補(bǔ)償容器22中的位置。
在圖2c中示出了液壓結(jié)構(gòu)，并且其中補(bǔ)償容器22c設(shè)計(jì)成與圖2a所示的補(bǔ)償容器22a相似。用于供應(yīng)氣體的壓力管路設(shè)計(jì)成聯(lián)接管路40，其通向部分地充注液壓油7的液壓容器38。在液壓容器38中存在的氣體借助泡體39c與液壓油7分開。通過經(jīng)由液壓管路41c進(jìn)行液壓油7的相應(yīng)的供應(yīng)和排放，可以影響泡體39c的尺寸，并且由此經(jīng)由聯(lián)接管路40以所需的方式可影響補(bǔ)償容器22c中的壓力。
圖2d示出了上述結(jié)構(gòu)的簡化實(shí)施例。在補(bǔ)償容器22d中，不僅設(shè)置有齒輪油5還設(shè)置有液壓油7以及限定量的氣體30d，該氣體和該液壓油在彈性泡體39d中均與齒輪油5分開。通過液壓管路41d，在補(bǔ)償容器22d中的液壓油7的容積可改變，并且因此導(dǎo)致在上部中的齒輪油5的壓力相應(yīng)改變，齒輪油又經(jīng)流體管路24d連接到齒輪箱的內(nèi)部。在泡體39d中的氣體容積30d用作氣體接收器，以對壓力改變施加阻尼。
在圖2e所示的補(bǔ)償容器22e中具有相似實(shí)施例。在這種情況下，液壓油7和一定量的氣體30e位于補(bǔ)償容器22e的下部中，它們借助活塞28e與設(shè)置在其上的齒輪油5分開。通過經(jīng)由液壓管路41e供應(yīng)液壓油7，可改變在補(bǔ)償容器22e中的壓力，由此齒輪油5的壓力經(jīng)由流體管路24e傳遞給在齒輪單元中的齒輪油。同時(shí)活塞桿34e的延伸可由作為齒輪油液面測量的傳感器46e來確定。
權(quán)利要求
1.一種尤其用于地基工程裝置的齒輪單元，其包括齒輪箱和用于改變該齒輪箱中存在的內(nèi)壓力的壓力裝置，其中設(shè)置有主動設(shè)定裝置，其可由控制裝置來控制以便改變該內(nèi)壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪單元，其特征在于，該設(shè)定裝置設(shè)計(jì)成用于改變該齒輪箱的充注。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪單元，其特征在于，該設(shè)定裝置具有泵和/或補(bǔ)償容器，其經(jīng)管路連接到齒輪箱，以便供應(yīng)和/或排放流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的齒輪單元，其特征在于，通過借助控制閥來控制對該齒輪箱的流體供應(yīng)，以便在該補(bǔ)償容器中可設(shè)定一限定的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪單元，其特征在于，該設(shè)定裝置具有容積改變裝置，特別是活塞，以便改變該補(bǔ)償容器的內(nèi)容積。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒輪單元，其特征在于，該補(bǔ)償容器至少部分地充注齒輪油，齒輪油作為用于改變該壓力的流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的齒輪單元，其特征在于，在該補(bǔ)償容器中，設(shè)置有第二流體，其借助分隔元件例如活塞、薄膜、或泡體與齒輪油分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪單元，其特征在于，其中設(shè)置有阻尼元件，借助該阻尼元件，對該齒輪油的壓力傳遞可特別地被阻尼，其中該阻尼元件特別地具有分隔元件，其帶有所布置的彈簧或設(shè)置的氣體容積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪單元，其特征在于，壓力傳感器設(shè)置用于測量在齒輪箱內(nèi)和/或外側(cè)的壓力，并且該壓力傳感器與該控制裝置在信號上進(jìn)行聯(lián)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪單元，其特征在于，油液面測量裝置設(shè)置用于檢測補(bǔ)償容器中的齒輪油液面，并且該油液面測量裝置特別地與該控制裝置在信號上進(jìn)行聯(lián)系。
11.一種地基工程裝置，特別是挖溝機(jī)，其中設(shè)置有如權(quán)利要求1所述的齒輪單元。
12.一種用于控制在齒輪單元特別是如權(quán)利要求1所述的齒輪單元中的內(nèi)壓力的方法，其中，該內(nèi)壓力借助由控制裝置來控制的主動設(shè)定裝置來改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，外壓力在齒輪箱處由外壓力傳感器來測量，該內(nèi)壓力被控制成所測量的外壓力的函數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，確定該齒輪箱的深度位置，并且該內(nèi)壓力被控制成該深度位置的函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該內(nèi)壓力的測量在齒輪箱內(nèi)借助內(nèi)壓力傳感器來測量，并且該內(nèi)壓力由該控制裝置來調(diào)節(jié)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該齒輪箱中的該內(nèi)壓力如此控制和/或調(diào)節(jié)，即，使得該內(nèi)壓力等于所測量的外壓力或小于或大于所測量的外壓力一限定的壓力差。
全文摘要
一種尤其用于地基工程裝置的齒輪單元，其包括齒輪箱和用于改變該齒輪箱中存在的內(nèi)壓力的壓力裝置。為了對環(huán)境壓力進(jìn)行精確的壓力平衡，希望設(shè)置有主動設(shè)定裝置，其可由控制裝置來控制以便改變該內(nèi)壓力。本發(fā)明還涉及一種用于涉及其壓力平衡的方法。
文檔編號E02D17/00GK1614160SQ20041009036
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月4日
發(fā)明者M·阿茨貝爾格 申請人:包爾機(jī)械有限公司