齿轮单元和在该齿轮单元中控制内压力的方法.pdf

一种尤其用于地基工程装置的齿轮单元，其包括齿轮箱和用于改变该齿轮箱中存在的内压力的压力装置。为了对环境压力进行精确的压力平衡，希望设置有主动设定装置，其可由控制装置来控制以便改变该内压力。本发明还涉及一种用于涉及其压力平衡的方法。

1.  一种尤其用于地基工程装置的齿轮单元，其包括齿轮箱和用于改变该齿轮箱中存在的内压力的压力装置，
其中设置有主动设定装置，其可由控制装置来控制以便改变该内压力。

2.  根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，该设定装置设计成用于改变该齿轮箱的充注。

3.  根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，该设定装置具有泵和/或补偿容器，其经管路连接到齿轮箱，以便供应和/或排放流体。

4.  根据权利要求3所述的齿轮单元，其特征在于，通过借助控制阀来控制对该齿轮箱的流体供应，以便在该补偿容器中可设定一限定的压力。

5.  根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，该设定装置具有容积改变装置，特别是活塞，以便改变该补偿容器的内容积。

6.  根据权利要求4所述的齿轮单元，其特征在于，该补偿容器至少部分地充注齿轮油，齿轮油作为用于改变该压力的流体。

7.  根据权利要求6所述的齿轮单元，其特征在于，在该补偿容器中，设置有第二流体，其借助分隔元件例如活塞、薄膜、或泡体与齿轮油分开。

8.  根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，其中设置有阻尼元件，借助该阻尼元件，对该齿轮油的压力传递可特别地被阻尼，其中该阻尼元件特别地具有分隔元件，其带有所布置的弹簧或设置的气体容积。

9.  根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，压力传感器设置用于测量在齿轮箱内和/或外侧的压力，并且该压力传感器与该控制装置在信号上进行联系。

10.  根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，油液面测量装置设置用于检测补偿容器中的齿轮油液面，并且该油液面测量装置特别地与该控制装置在信号上进行联系。

11.  一种地基工程装置，特别是挖沟机，其中设置有如权利要求1所述的齿轮单元。

12.  一种用于控制在齿轮单元特别是如权利要求1所述的齿轮单元中的内压力的方法，
其中，该内压力借助由控制装置来控制的主动设定装置来改变。

13.  根据权利要求12所述的方法，其特征在于，外压力在齿轮箱处由外压力传感器来测量，该内压力被控制成所测量的外压力的函数。

14.  根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定该齿轮箱的深度位置，并且该内压力被控制成该深度位置的函数。

15.  根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该内压力的测量在齿轮箱内借助内压力传感器来测量，并且该内压力由该控制装置来调节。

16.  根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该齿轮箱中的该内压力如此控制和/或调节，即，使得该内压力等于所测量的外压力或小于或大于所测量的外压力一限定的压力差。

齿轮单元和在该齿轮单元中 控制内压力的方法
技术领域
本发明涉及一种尤其用于地基工程装置的齿轮单元，该齿轮单元包括齿轮箱和用于改变在该齿轮箱中存在的内压力的压力装置。本发明还涉及一种用于控制齿轮单元中的内压力的方法。
背景技术
在水中或任何其它的压力增大的环境中工作的齿轮单元中，需要进行压力平衡，以便将该齿轮单元中的油压调节到外界环境压力。否则，在齿轮箱内部和外界环境之间的压力差将存在以下的危险。在这种情况下，由于该压力差，水可能从外侧渗入从而进入到齿轮单元。在压力不平衡的情况下，必须作出非常大的努力来密封该齿轮单元，以防止流体从外侧渗入。
这种设置在齿轮单元上的压力平衡系统可从DE2162314A中已知。其中，开口设置在该齿轮单元上，该齿轮单元相对于外界环境借助于柔性薄膜来密封。在较高的外界环境压力的情况下，该薄膜可能向内弯曲并由此在该齿轮单元内产生压力平衡。然而，在恶劣的环境状态下，例如在地基工程钻井装置的施工现场通常如此，这种系统易于损坏。
在EP0518293 B1中已知一种挖沟机，该挖沟机的轴承密封设置有液压平衡装置。因此，设置有一可滑动的活塞，环境压力作用在其一端上。可滑动活塞的另一端作用在油存储器上，在环境的相应压力增大的情况下，由此在该轴承密封上产生液压反作用力。
在这种已知装置中，相对于柔性薄膜实现了坚固性方面的显著改进，其中在机械的观点来看柔性薄膜的稳定性较差，但是尽管在这种情况下仍然存在活塞的移动性方面的风险，或者由于在施工现场的状况下的污物因此与活塞的外界环境的连接受到不利的影响。因此不能再确保可靠的压力平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿轮单元和一种用于控制齿轮单元中的内压力的方法，以便在该齿轮单元中进行可靠的压力改变，同时其具有简单和坚固的结构。
依据本发明，该目的一方面由具有如权利要求1的特征的齿轮单元且另一方面由具有如权利要求12的特征的方法来实现。在相应的从属权利要求中限定了优选实施例。
依据本发明的齿轮单元，其特征在于，设置有主动设定装置，其可由控制装置来控制以便改变该内压力。本发明的基本构思基于现有技术的被动压力调节的改进，其中环境压力借助薄膜或活塞直接改变内压力，以便进行主动的且可控制的压力设定。借助控制装置，启动动力传动的设定装置，其依据控制信号改变齿轮箱内的内压力。
基本上，可通过各种方式来实现压力改变，例如通过可调节的活塞来改变齿轮箱的容积。本发明的优选实施例在于，该设定装置设计成用于改变该齿轮箱的充注。这样，以这种较简单的方式，可实现快速和选择性的压力改变。
优选的是，该设定装置具有泵和/或补偿容器，其经管路连接到齿轮箱，以便供应和/或排放流体。设置用于齿轮箱的齿轮油以及通常存在于齿轮箱内的空气均可设置作为用于影响压力的流体。对于特定的应用，特定的压力流体是有用的，其可具有特定的物理特性，关于可压缩性和温度性质以及特定的防腐蚀特性。
依据本发明的改进，有利的是，通过借助控制阀来控制对该齿轮箱的流体供应，以便在该补偿容器中可设定一限定的压力。在该补偿容器中，相对于齿轮箱内部存在一限定的过压，以便在任何时间流体可以按所需的量被引入到齿轮箱中。为了使压力降低，可设置一泄放阀，其也可由控制装置来控制。
对于有效的压力设定，依据本发明所希望地是，该设定装置具有容积改变装置，特别是活塞，以便改变该补偿容器的内容积。在该补偿容器内进行压力设定，该补偿容器与齿轮箱流体连通，以便使得补偿容器内的压力相当于齿轮箱内的压力。
特别实用的且节省成本的结构在于，该补偿容器至少部分地充注齿轮油，齿轮油作为用于改变该压力的流体。
为了避免齿轮油的任何污染，依据本发明所希望的是，在该补偿容器中设置有第二流体，其借助分隔元件例如活塞、薄膜、或泡体与齿轮油分开。该第二流体优选为空气还可用于平衡消除在工作过程中出现的齿轮油温度变化。
为了在齿轮箱中进行平滑的压力改变，依据本发明所希望的是，设置有阻尼元件，借助该阻尼元件，对该齿轮油的压力传递可特别地被阻尼，其中该阻尼元件特别地设置分隔元件，其带有所布置的弹簧或设置的气体容积。
为了进行精确的压力调节，依据本发明有利的是，压力传感器设置用于测量在齿轮箱内和/或外侧的压力，并且该压力传感器与该控制装置在信号上进行联系。以这种方式，可通过外压力传感器来测量环境压力，并提供给控制装置。使用这些所测量的数值，控制装置可按照所需的方式来调节齿轮箱的内压力，并且内压力传感器用作反馈装置。因此，不仅可实现内压力的单纯控制，还可实现对其的调节。
本发明的另一优选实施例在于，油液面测量装置设置用于检测补偿容器中的齿轮油液面，并且该油液面测量装置特别地与该控制装置在信号上进行联系。因此，可以以特别容易的方式来检测补偿容器中的齿轮油液面，并且用于可靠的油液面测量。该测量装置还可联接到温度传感器上，以便考虑到由温度导致的齿轮油的可能的容积变化。因此，使得对齿轮箱的特别可靠的充注液面控制和泄漏检测是可能的。
依据本发明的齿轮单元基本上可用于各种应用场合，在过压或低于大气压的状况下例如在水中可使用该齿轮单元。
本发明的齿轮单元用于地基工程装置特别是挖沟机被证明是特别有利的。依据本发明的结构使得可省去暴露在恶劣环境条件下的灵敏的可移动机械部分的需要，因此特别在该地基工程装置中可实现可靠的压力设定以及齿轮箱的内压力的压力调节。
依据本发明的方法的特征在于，该内压力借助由控制装置来控制的主动设定装置来改变。由于本发明的方法，可实现关于可靠压力设定和压力调节的上述优点。
依据优选实施例，所希望的是，外压力在齿轮箱处由外压力传感器来测量，并且该内压力被控制成所测量的外压力的函数。
或者或除此之外，外压力还可在挖沟机中例如借助该装置的深度位置来确定，因为外压力在流体中与该装置深度成比例。通过布置在例如绞盘上的适当的传感器，可借助该位置来确定外压力，以便在没有外压力传感器的情况下也可进行压力调节。
对于借助调节的特别可靠的压力设定，依据本发明所希望的是，该内压力的测量在齿轮箱内借助内压力传感器来测量，并且该内压力由该控制装置来调节。
本发明的另一优点在于，该齿轮箱中的该内压力如此控制和/或调节，即，使得该内压力等于所测量的外压力或小于或大于所测量的外压力一限定的压力差。因此，限定的过压或低压可总是借助该控制装置在齿轮箱内设定。在预定的过压的情况下，可以确保没有流体从外侧渗透到齿轮箱中。当在敏感环境中例如在地下水环境中进行工作时，适当的是在齿轮箱中设定稍微低于大气压的压力，以便以非常确定程度地防止齿轮油的泄漏。
附图说明
参照下面的附图并结合所示的本发明的优选实施例的描述，可以更好地理解本发明的另外的目的和优点。
图1示出了包括依据本发明的齿轮单元的挖沟机的示意局部侧视图；和
图2a-2e示出了用于本发明的各种补偿容器的示意截面图。
具体实施方式
在图1中示出了依据本发明设计的挖沟机10，该挖沟机在齿轮防护罩13的任一侧上具有两个刀轮12。依据本发明的齿轮单元14位于在齿轮防护罩13上，该齿轮单元将液压驱动装置15的扭矩传递给刀轮12。齿轮单元14延伸到刀轮12的中心，仅示出了具有齿的齿轮的一部分。由于挖沟机10的结构对称，因此以下仅针对刀轮12的左侧结构来描述该齿轮结构。
为了改变齿轮单元14的齿轮箱16内的压力，设置有用于压力改变的主动设定装置20。在本实施例中，该主动设定装置20具有补偿容器22，该补偿容器通过流体管路24连接到齿轮箱16的内部。在补偿容器22内，借助在此未示出的控制装置产生所需的压力，并且该压力经由流体管路24传递给齿轮单元14的内压力。以这种方式，可在齿轮单元14内设定所需的压力，其可调节到例如外界环境的压力。这样，可以在挖沟机10中避免齿轮单元内和外侧之间的压力差，该挖沟机10必须在充满悬浮物且深度达到100m的沟道内工作。因此，尽管存在高环境压力，在对轴密封和齿轮单元14的齿轮箱密封不采用特定密封措施的情况下也可防止流体或悬浮物渗透到齿轮箱16中。
在挖沟机10从沟道内撤出的过程中，齿轮箱16内的压力可能按照深度的变化而再次减少，并且在此该补偿容器22可经由与球阀结合的泄放管路26进行泄放或充注。
图2a示出了用于在本发明使用的补偿容器22a内产生压力的第一实施例。柱形的补偿容器22a部分地充注齿轮油5，其经由流体管路24a与在齿轮单元内的齿轮油连通。为了进行压力设定，压缩空气可经由压缩空气管路25a借助在此未示出的控制阀引入到补偿容器22a内，该控制阀由控制装置来控制。在补偿容器22a内布置有传感器42、43，所使用的该传感器除了用于压力测量之外还可用作油液面测量装置。
依据图2b所示的替代实施例，在柱形补偿容器22b内的齿轮油5的压力还可借助活塞28b来设定。在该活塞28b和齿轮油5之间存在限定量的气体30，其作为压力设定中的阻尼元件。特别是，压力调节可逐步地进行，这可借助简单阀控制来实现。活塞28b的定位可借助于具有活塞杆34b的液压或气压操作的设定缸32来实现。通过以适当的方式作用于连接装置36，可借助控制装置以限定方向来预确定活塞在补偿容器22中的位置。
在图2c中示出了液压结构，并且其中补偿容器22c设计成与图2a所示的补偿容器22a相似。用于供应气体的压力管路设计成联接管路40，其通向部分地充注液压油7的液压容器38。在液压容器38中存在的气体借助泡体39c与液压油7分开。通过经由液压管路41c进行液压油7的相应的供应和排放，可以影响泡体39c的尺寸，并且由此经由联接管路40以所需的方式可影响补偿容器22c中的压力。
图2d示出了上述结构的简化实施例。在补偿容器22d中，不仅设置有齿轮油5还设置有液压油7以及限定量的气体30d，该气体和该液压油在弹性泡体39d中均与齿轮油5分开。通过液压管路41d，在补偿容器22d中的液压油7的容积可改变，并且因此导致在上部中的齿轮油5的压力相应改变，齿轮油又经流体管路24d连接到齿轮箱的内部。在泡体39d中的气体容积30d用作气体接收器，以对压力改变施加阻尼。
在图2e所示的补偿容器22e中具有相似实施例。在这种情况下，液压油7和一定量的气体30e位于补偿容器22e的下部中，它们借助活塞28e与设置在其上的齿轮油5分开。通过经由液压管路41e供应液压油7，可改变在补偿容器22e中的压力，由此齿轮油5的压力经由流体管路24e传递给在齿轮单元中的齿轮油。同时活塞杆34e的延伸可由作为齿轮油液面测量的传感器46e来确定。