专用土木工程机械，特别是泥浆墙切割机的制作方法

本发明涉及专用土木工程机械，特别是泥浆墙切割机，其包括至少一个旋转工具和至少一个工具驱动器，所述至少一个工具驱动器布置在机械工具的壳体内并且在其朝向从动工具的轴出口的区域中包括用于相对于环境密封壳体内部的至少一个轴承密封件。

背景技术：

在专用土木工程中，借助于专用铣削或钻孔工具进行深基坑挖掘，例如，将深度降至100米或以上。由于如此获得的非常细长的开挖基坑的几何形状不允许安装模板来支撑土壤，因此在挖掘工作仍在进行时使用支持液，所述支持液通常由水、粘土矿物和其他集料组成。

取决于穿透深度和液体密度，浸入支持液中的工具从外部受到压力负荷，所述压力负荷随着深度的增加而增加。由于可能对工具驱动器的机械部件产生腐蚀和磨蚀作用的水和矿物质的含量，因此必须始终可靠地防止支持液进入驱动器。

常用的密封系统通常会提供机械密封，所述机械密封必须从内部以特别产生的压力进行加压，理想情况下所述压力应略高于主要的外部压力。此类解决方案通常是从砖墙开槽机的驱动器壳体开始的，所述砖墙开槽机的内部空间填充有变速器油，并且压力水平的适应经由液压调节活塞来实现。

然而，所提出的解决方案的缺点是，整个驱动器壳体必须填充有油，以便能够在调节活塞、膨胀箱等的可接受的系统尺寸的情况下实现壳体中的压力变化。特别是在使用变速器中，由于流体动力过程(所谓的翻边)，这导致相当大的效率损失，伴随着对润滑剂、轴承和密封材料的相当大的热应力。

此外，由于活塞密封件的摩擦损失，该系统经受不可避免的滞后，特别是在器具的工作深度较小和运动方向改变的情况下，所述滞后损害加压的准确性。

从ep1529924a1中已知替代解决方案。在此，采用了电子解决方案，其提出了基于传感器的压力水平的主动测量、对应的信号处理以及随后借助于电子控制单元进行的压力控制。然而，带有主动压力控制的基于传感器的系统肯定需要阻尼装置，以便能够补偿移位操作并处理可能的控制偏差。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是寻找能够至少部分地克服上述问题的替代解决方案。

该目的通过根据权利要求1的特征的专用土木工程机械、特别是泥浆墙切割机来实现。专用土木工程机械的有利实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明，提出了由至少两个单独的密封元件构造专用土木工程机械的至少一个轴承密封件。通过根据本发明相对于彼此来布置所述单独的密封元件，在密封元件之间形成密封腔，所述密封腔可以承受可确定的压力水平。在压力方面，该压力腔与剩余的壳体空间分开。在那里存在的压力水平作用在至少一个密封元件上，以使得确保其密封效果并且壳体内部或密封腔向外相对于环境压力密封。

取决于穿透深度和液体密度，浸入开挖基坑中并且特别是浸入液体内的专用土木工程机械受到来自外部的压力负荷，所述压力负荷随着深度的增加而增加。在下文中，出于简化的原因，该压力负荷将被称为环境压力。现在必须通过压力补偿装置来调节密封腔中的压力水平，使得所述压力水平等于或高于环境压力，因为这是确保至少一个密封元件的令人满意的密封效果的唯一方法。

专用土木工程机械特别是泥浆墙切割机，其包括一个或多个切轮作为工具，所述切轮经由容纳在壳体中的至少一个切割机驱动器旋转。在驱动轴从壳体中出来的区域中，对应的轴承密封件设置有根据本发明的构型。

与现有技术相反，不再需要在整个壳体空间中提供对应的压力水平，但是在单独的、较小容积的密封腔中加强压力就足够了。这不仅允许更快地对外部压力的变化做出反应，而且避免对工具驱动器的负面影响。除了现有技术中所要求的以外，工具驱动器或切割机驱动器不再必须使用过量的变速器油来操作，而是可以使用常规操作所需的油量。因此，效率和润滑剂寿命两者可以被优化。

根据本发明的有利实施例，密封腔通过外部密封元件相对于环境密封，其中外部密封元件优选地对围绕专用土木工程中的专用土木工程机械的物质(特别是液体)具有足够的材料抵抗性。当专用土木工程机械是泥浆墙切割机时，外部密封元件对填充到槽中的支持液具有足够的抵抗，所述支持液主要由水、粘土矿物和其他骨料组成。特别地，这种密封元件能够承受周围的支持液的磨蚀性和腐蚀性。然而，这样做需要来自密封腔的所需压力。优选地，外部密封元件是机械密封件。

作为内部密封元件，即相对于工具驱动器或变速器空间密封密封腔的密封元件，可以使用具有明显较少材料抵抗性的密封元件，因为密封元件不会与支持液的上述污染物接触，但仅与一方面在密封腔内使用的压力介质或在工具驱动器/变速器空间内可能存在的物质(特别是变速器油)接触。在选择合适的密封材料时所获得的这种灵活性具有以下优点：在此可以使用不耐压力的材料，然而，无论压力如何，其密封效果都存在。在此例如合适的是弹性密封件。

密封腔可以是气密密封的，即相对于环境压力和/或壳体空间或变速器空间是气密密封的。同样可假想的是，代替的是朝向壳体空间或变速器空间提供至少一个压力释放器。例如，密封腔经由至少一个节流阀朝向壳体空间(特别是变速器空间)卸压。

为了实现本发明，原则上可以使用任何类型的压力补偿装置，其适合于根据环境压力来调节存在于密封腔内的压力水平。特别优选地，这种压力水平应该略高于环境压力，使得可以确保外部密封件的足够的密封效果。

根据本发明的有利实施例，采用了新设计的压力补偿装置，所述压力补偿装置包括至少一个泵，所述泵的压力出口直接或间接地连接至密封腔，以根据环境压力以所需的腔室压力对密封腔加压。例如，节流阀可以集成在泵的压力侧和密封腔之间。

根据本发明的特别优选的实施例，泵的吸入侧连接到工具驱动器的壳体内部，特别是连接到切割机驱动器的变速器空间。泵的压力出口连接到密封腔。泵吸入存在于变速器空间中的物质(特别是变速器油)的体积流量，并且将其至少部分地泵入密封腔中。

在这一点上，当所使用的泵从变速器空间吸入恒定的(小的)体积流量时，这是特别优选的。为了调节密封腔内的期望压力水平，可以在泵的压力侧上安装限压阀，限压阀的压力入口连接到泵的压力侧。因此，泵的抽吸的体积流量的仅一部分最终被递送到密封腔，多余的流体经由限压阀排出。

该切换布置通过适应限压阀的开度来精确地调节在密封腔内实现的压力水平。由于针对性地调节打开压力，可以以足够的精度影响和调节密封腔中可达到的压力水平。为此，不需要改变泵的吸收量。

优选地，所使用的限压阀是先导控制的，以便能够相应地调节打开压力并且因此调节密封腔内的期望的设定值压力水平。理想的是，控制压力端口经由控制压力体积连接至膜。作用在膜上的一方面是控制压力体积，另一方面是环境压力，使得环境压力的变化自动导致适应限压阀的打开压力。例如，环境压力的增加导致控制压力的相应增加，由此最终相应地适应密封腔内的设定值压力水平。

当限压阀和泵的尺寸合适时，可以实现将密封腔内的压力水平精确地调节到环境压力或以一定精确的差异调节到环境压力。为了调节期望的压力差，可以借助于弹簧偏置提供对限压阀的附加直接致动。弹簧偏置克服控制压力作用在限压阀，即阀活塞上，使得弹簧偏置限定了密封腔内的压力水平与环境压力之间的期望的压力差。理想的是，使用具有可调节弹簧偏置的限压阀。

限压阀的出口例如可以直接连接到工具驱动器或切割机驱动器的变速器空间，以便在闭合回路的意义上将变速器油传递回壳体空间或变速器空间。该过程的优点在于，存在通过限压阀的恒定的体积流量，使得存在阀活塞的恒定运动，并且从而可以避免像现有技术那样的不利的滞后效果。

此外，可假想的是，借助于反馈的液压油对工具或切割机驱动器的此类部件进行润滑，所述部件在常规操作中不能被润滑或不能被充分润滑。

另外，变速器油的所提出的油路的实现允许使用附加的部件，诸如像滤油器、热交换器或用于监测和评估油特性的另外的分析装置。借助于热交换器，例如，可以提供变速器油的充分冷却，同时过滤器允许在运行中清洁变速器油。分析装置例如可以用于在适当的时间检测变速器油的可能的污染，并由此推断出轴承密封件的降低的密封效果。前述部件优选地安装在从限压阀到变速器空间的回流管路中。

附图说明

下面将参考示例性实施例详细说明本发明的其他优点和特性。在附图中：

图1:示出了根据第一示例性实施例的本发明的泥浆墙切割机的液压回路图，并且

图2:示出了相对于图1的示例性实施例略微修改的构型的液压回路图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于泥浆墙切割机的液压回路图，其包括壳体(未示出)，切割机驱动器容纳在该壳体中。切割机驱动器包括由共同的液压马达2驱动的两个铣轮齿轮1。多个驱动轴从壳体中出来，所述驱动轴必须经由下面将详细说明的轴承密封件9、10密封。

不管铣轮驱动器的运动状态如何，以及因此不管经由恒定的液压驱动器12单独提供的能量如何，泵单元3从变速器内部4吸入小的恒定油流，所述油流流过限压阀5。限压阀5具有可调节的弹簧偏置和控制压力端口7。经由膜6，环境压力直接作用在作用于阀5的控制压力端口7的油容量上。

由泵3产生并借助于限压阀5控制的压力被施加到充满油的密封腔8中，所述密封腔8通过机械密封件9相对于环境密封并且通过弹性体密封件10相对于变速器1的内部空间密封。

由于在变速器内部的总容积中空气含量高，因此取决于温度，在变速器空间4中或多或少存在大气压，而与驱动器在支持液中的渗透深度无关。另一方面，在通常工作深度下，支持液中的环境压力可以取介于大气压和约20-25巴之间的值。

密封件9和10将轴承密封件的整个密封任务分为两个子任务，它们各自被设计用于所述两个子任务：

密封件9能够承受周围支持液的磨蚀性和腐蚀性，但是为此需要在密封腔8中保持尽可能精确的压力，所述压力高于周围支持液的压力约2巴，公差小于1巴。

密封件10可以承受环境和变速器内部之间可能存在的高差压，但是为此需要保持周围流体的清洁度。

限压阀5通过将弹簧压力(2巴)添加到控制端口7中的环境压力来影响密封腔8中的压力。另外，阀5被不断地流过，并且因此其阀活塞保持运动，从而避免压力峰值并且可能的滞后效应保持较低。

循环油再次经由回流管路11供应至变速器1。在有利的实施例中，该回油用于润滑变速器部件，所述变速器部件的油润湿不能通过一般的操作来确保。

在另一个有利的实施例中或在功能的扩展中，热交换器、过滤器和用于油分析的装置可以集成到管路11中，以便来散发热量、去除油中的齿轮磨损并且显示密封效果的降低，特别是通过检测油中的支持液的成分。

在其基本配置中，所提出的系统可以在没有电子部件的情况下并且在不需要任何进一步的控制工作的情况下进行。只要整个系统的驱动单元处于运行状态，即使所有控制系统发生故障，轴承密封件的密封效果也能维持。

在相对于图1稍微修改的图2的实施例中，密封腔8’不是气密密封的，而是经由节流阀13释放到变速器空间4中。这种修改允许从密封腔8’散发热量，并允许密封腔8’的换油和油净化。图2的实施例的其余设计与图1相同，这就是为什么使用相同的附图标记的原因。