Die Erfindung bezieht sich auf ein höhenverstellbares Topflager zum Übertragen und Anheben bzw. Absenken schwerer Lasten von Bauwerken, insbesondere Brückenbauwerken. Höhenverstellbare Lager dieser Art bestehen aus einem aus Stahl hergestellten Topf von kreisrundem oder auch rechteckigem Grundriß. In den Topf teilweise eingelassen ist eine ebenfalls aus Stahl bestehende Deckplatte, durch welche zusammen mit den Wandungen des Topfes und dessen Boden ein allseitig umschlossener Druckraum gebildet ist. In diesem Druckraum befindet sich eine diesen vollständig ausfüllende Platte aus einem gummiartig verformbaren, praktisch inkompressiblen Werkstoff, vorzugsweise einem Elastomere-Werkstoff. Damit sich in den Spalt zwischen der Umrißfläche der Deckplatte und der Wandung des Topfes der unter hohem Druck stehende verformbare Werkstoff nicht hineinzwängen oder sogar nach oben austreten kann, sind besondere Dichtungs-Elemente angeordnet, die in einer umlaufenden Vertiefung am oberen Rand der Platte eingelassen sind.
Diese Bauart von Lagern hat die Eigenschaft, daß die Deckplatte, auf welcher das Bauwerk bzw. das Brückenteil aufliegt Kippbewegungen um beliebige horizontale Achsen ausführen kann, weil die Platte aus dem verformbaren Werkstoff sich unter hohem Druck wie eine hydraulische Flüssigkeit verhält.
Das Lager kann auch um eine horizontale Achse um 180° gedreht werden, so daß der Topf oben und die Deckplatte unten liegt.
Diese bekannten Lager können auch zum Anheben bzw. nachfolgenden Absenken einer schweren Last eines Bauwerkes oder einer Brücke verwendet werden. Zu diesem Zweck sind sie mit einer Vorrichtung zum Einpressen einer mit dem plastischen Werkstoff verträglichen, niedrig viskosen Druckflüssigkeit mittels einer in den allseitig umschlossenen Druckraum mündenden Bohrung eingerichtet. Durch das Einpressen der Druckflüssigkeit wird die verformbare Platte örtlich verdrängt und das Volumen des allseitig umschlossenen Druckraumes vergrößert, so daß sich die Deckplatte mit dem auf ihr lagernden Bauwerk anhebt. Durch Ablassen der Druckflüssigkeit kann das eingeschlossene Volumen wieder verkleinert und damit auch die Deckplatte mit dem Bauwerk wieder abgesenkt werden.
Beim Anheben oder Absenken der Last gleitet die verformbare Platte mit ihrer lotrechten Mantelfläche ihrer Außenwandung an der Topfinnenwand entlang. Es ergibt sich dadurch das Problem, daß zwischen Topfinnenwandung und verformbarer Platte bei den Hub- und Senkbewegungen und bei Kippbewegungen der Deckplatte und den dadurch hervorgerufenen Relativbewegungen Undichtigkeiten auftreten können, durch welche die niedrig viskose Druckflüssigkeit nach außen treten kann.
Dieser nachteiligen Erscheinung wurde bisher dadurch zu begegnen versucht, daß zwischen der Topfinnenwandung und der verformbaren Platte ringförmige Dichtungen aus Metall oder Kunststoff eingesetzt wurden, die in Einschnitten in der Außenmantelfläche der verformbaren Platte liegen und in Kontakt mit der Topfinnenwandung auf- und abgleiten. Damit läßt sich jedoch eine befriedigende, insbesondere dauerhafte Abdichtung, vor allem bei niedrig viskosen Druckflüssigkeiten und den auftretenden sehr hohen Drücken nicht erreichen, wenn häufiger Hub-und Senkbewegungen auftreten.
Man hat daher nach anderen Lösungen gesucht, und es wurde eine elastisch verformbare Umschließung des Druckraumes vorgeschlagen, um bewegliche Dichtungs-Elemente zu vermeiden, wie beispielsweise aus der DE-B-25 27 128 und der DE-C-33 26 068 hervorgeht.
Demgegenüber geht die Erfindung von der Überlegung aus, anstelle der zwischen Topfinnenwandung und der Außenmantelfläche der verformbaren Platte eingesetzten ringförmigen Dichtungen diese Platte selbst in einer Weise auszubilden, daß sie zugleich eine zuverlässige Abdichtungsfunktion auszuüben in der Lage ist.
Ausgehend von dem bekanten höhenverstellbaren Topflager besteht die erfindungsgemäße Ausbildung darin, daß die verformbare platte einen in geringem Abstand von der Umfangslinie der Topfinnenwand und konzentrisch zu dieser verlaufenden schmalen, unten offenen, bis zu etwa 3/4 der Dicke der verformbaren Platte tief eingeschnittenen umlaufenden Schlitz aufweist.
Der durch den umlaufenden Schlitz abgetrennte untere Randbereich der verformbaren Platte übt nun die Wirkung einer Lippendichtung aus. Durch das beim Einpressen der Druckflüssigkeit in den umlaufenden Schlitz eindringende und hochsteigende Druckmedium wird die umlaufende Dichtungslippe gegen die Topfinnenwandung gepreßt und verhindert somit ein Entweichen der Druckflüssigkeit entlang dieser Trennfläche. Eine besonders vorteilhafte Ausbildungsweise besteht dabei darin, die in den Druckraum mündende Austrittsöffnung für die Druckflüssigkeit unmittelbar unterhalb dem umlaufenden, unten offenen Schlitz in der verformbaren Platte anzuordnen. Dadurch kann die Druckflüssigkeit auf dem kürzesten Wege in den Schlitz eindringen und die Dichtungslippe zum Anliegen an der Topfinnenwand bringen.
Es besteht auch die Möglichkeit, die durch den Schlitz von der Platte abgetrennte umlaufende Dichtungslippe außer durch den Flüssigkeitsdruck, auch noch durch zusätzliche Mittel an die Topfinnenwandung anzupressen.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die verformbare Platte vor dem Einbau in den Topf im unteren Bereich der Plattendicke einen um ein bestimmtes Maß größeren Radius als der Topfinnen- bzw. Plattenoberflächen-Radius und daß die radiale Breite des unten offenen Schlitzes um etwa dasselbe Maß vergrößerten Radius aufweist. Dabei wird die verformbare Platte vor dem Einbau mittels einer Zwinge auf den Topfinnenradius zusammengedrückt und in den Topf eingeschoben. Nach dem Einschieben der mittels der Zwinge auf den Topfinnenradius zusammengedrückten Platte entsteht aus der Rückfederung der verformten Dichtungslippe der gewünschte und sofort wirksame "primäre" Anpreßdruck an der Topfinnenwandung, so daß bereits vor Beginn des Einpressens der Druckflüssigkeit die volle Dichtwirkung erreicht ist.
Eine gleichartige Wirkungsweise kann durch eine andere Abwandlung der Erfindung erzielt werden. Der "primäre" Anpreßdruck zwischen Dichtungslippe und Topfinnenwandung kann auch dadurch erreicht werden, daß in den unten offenen, umlaufenden Schlitz der verformbaren Platte eine an einer oder an beiden Schlitzseitenwandflächen anliegende Einlage mit rundem oder eckigem Querschnitt eingesetzt sind, die die Schlitzseitenwandflächen auseinanderspreizt. Dadurch ist im unteren Bereich ihrer Dicke der Außenradius der verformbaren Platte vor dem Einbau um das Spreizmaß größer als der Topfinnenradius, und mittels einer Zwinge kann die Platte auf den Topfinnenradius zusammengedrückt und in den Topf eingeschoben werden.
Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Einschieben der zusammengedrückten Platte infolge der Rückfederung der "primäre" Anpreßdruck und damit eine volle Dichtwirkung bereits vor Beginn des Einpressens der Druckflüssigkeit erzielt.
Eine derartige Einlage kann in radialer Richtung starr oder elastisch nachgiebig sein. Eine in Richtung der Schlitzbreite starre Einlage kann z.B. ein ein- oder mehrteiliger Ring aus Metall oder Kunststoff sein, welcher vor dem Einbau der verformbaren Platte in den Topf in den Schlitz eingedrückt wird und diesen dabei um das erforderliche Maß verbreitert:
Erfindungsgemäß wird bei einer beidseitig an den Schlitzwänden anliegenden ringförmigen Einlage diese so ausgebildet, daß sich der Flüssigkeitsdruck über die ganze Höhe des Schlitzes ausbreiten kann. Besteht z.B. die Einlage aus einem Ring aus Metall oder Kunststoff mit dreieckförmigem Querschnitt, der beidseitig an den Schlitzwändan anliegt und diese keilförmig auseinanderdrückt, so kann die Einlage im Querschnitt mit radialen Schlitzen versehen werden, in denen die Druckflüssigkeit bis zur Keilspitze nach oben steigen kann. Der horizontale Flüssigkeitsdruck kann sich damit auf die ganze Schlitzhöhe gleichmäßig auswirken bzw. die Dichtungslippe auf ganze Höhe an die Topfinnenwandung drükken.
Eine in radialer Richtung elastische Einlage kann z.B. aus einem im Grundriß gewellten Federstahlband bestehen, welches in den Schlitz eingelegt wird und diesen um ein bestimmtes Maß spreizt. Beim Einbau der verformbaren Platte in den Topf durch eine Zwinge wird die Spreizung durch die in Richtung der Schlitzbreite elastisch verformbare Einlage rückgängig gemacht.
Weitere Merkmale der in den umlaufenden Schlitz einsetzbaren Einlage ergeben sich aus den Ansprüchen.
Wenn ein bereits mit einer gewissen Druckflüssigkeitsmenge gefülltes Topflager belastet wird, so kann sich ein negativer Hubweg ergeben, weil die im Schlitzbereich eingeschlossene Luft mit wachsendem Flüssigkeitsdruck zusammengepreßt wird. Im allgemeinen ist diese negative Hubbewegung baupraktisch nicht von Bedeutung. Wenn sie aus bestimmten Gründen ausgeschaltet werden soll, besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, daß der in die verformbare Platte eingeschnittene umlaufende Schlitz vor dem Einsetzen dieser Platte in den Topf ganz oder teilweise mit einer niedrig viskosen sich flüssigkeitsähnlich verhaltenden Masse, z.B. Fett oder dergleichen, gefüllt ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.
Das Topflager nach Fig. 1 besteht in bekannter Weise aus dem Topf 2 und 3, in den die verformbare Platte 1 eingesetzt und der nach oben durch die Deckplatte 4 mit der Dichtung 5 abgeschlossen ist.
Durch die Öffnung 6 wird die Druckflüssigkeit in den Spalt 7 zwischen der Oberfläche des Topfbodens 3 und der Unterfläche der verformbaren Platte 1 eingepreßt, wodurch sich dieser von dem Maß 7 auf das Maß 8 vergrößert bzw. die Platte 1 und damit die Deckplatte 4 sich entgegen der (nicht dargestellten) Last um dieses Maß heben. Dabei gleitet sie mit ihrer Außenmantelfläche 9 der Platte 1 an der Topfinnenwandung 10 in vertikaler Richtung entlang.
Die verformbare Platte 1 weist in geringem Abstand von der Topfinnenwandung und konzentrisch zu dieser einen schmalen, unten offenen, umlaufenden Schlitz 11 auf, der etwa auf 3/4 der Dicke der Platte 1 eingeschnitten ist. Die Schlitzbreite ist mit 12 und die Schlitzseitenwandflächen sind mit 13 bezeichnet.
Durch die in den Schlitz 11 eindringende Druckflüssigkeit wird der durch den Schlitz 11 abgetrennte und in radialer Richtung leicht verformbare lippenförmige Rand der Platte 1 gegen die Topfinnenwandung 10 gepreßt, wodurch die Kontaktfläche 9/10 auch bei Relativbewegungen zwischen der verformbaren platte 1 und Topfinnenwandung 9 abgedichtet ist.
In Figur 2 ist der Radius der verformbaren Platte 1 im unteren Bereich ihrer Dicke entsprechend der gestrichelten Linie um das Maß 14 größer als der Radius R des Topfes 2. Entsprechend ist auch die Schlitzbreite im unteren Bereich auf das Maß 15 = 12 + 14 vergrößert. Beim Einbau der Platte 1 in den Topf 2 und 3 wird die Platte durch eine Zwinge in radialer Richtung auf das Maß 2 R zusammengedrückt, wobei sich die Spaltbreite auf das Maß 12 verringert. Die Dichtungslippe ist nunmehr entsprechend ihrem radialen Verformungswiderstand in ihrem unteren Bereich an die Topfinnenwandung 9 angepreßt. Die dichtende Wirkung wird zunächst also durch eine Art Vorspannung auch ohne den hydraulischen Anpreßdruck erzeugt, d.h. durch einen "primären" Anpreßdruck.
In Figur 3 ist der Radius r der verformbaren Platte 1 im unteren Bereich vor ihrem Einbau um das Maß 14 größer als der Radius R des Topfes. Diese Vergrößerung wird erreicht durch das Einsetzen einer in radialer Richtung verformbaren Einlage 16 in den Spalt 11, wodurch dieser von der Ausgangsbreite 12 auf die Breite 17 gespreizt wird. Die Einlage besteht hier aus im Grundriß gewellten, ringförmig gebogenen Federstahlbandstükken, die mit ihren Wellenbergen bzw. -tälern örtlich an den beiden Schlitzseitenflächen anliegen. Beim Einbau der verformbaren Platte 1 in den Topf mittels einerZwinge wird das den Schlitz 11 spreizende, gewellte Stahlband 16 verformt und geht in die Form 18 mit entsprechend flacheren Wellen über: Die durch den Schlitz abgetrennte Dichtungslippe wird nun entsprechend dem Verformungswiderstand des gewellten Federbandstahles gegen die Topfwandung 10 gepreßt.
In Figur 4 ist eine ähnliche erfindungsgemäße Ausbildung einer vorgespannten Lippendichtung dargestellt. Hierwird vor dem Einbau derverformbaren Platte 1 in den Topf 2 und 3 der Ausgangsschlitz 11 durch eine Stahloder Kunststoffeinlage 19 mit kreisrundem Querschnitt im unteren Bereich auf die Schlitzbreite 20 gespreizt. Der Radius r der verformbaren Platte 1 vergrößert sich hierdurch gegenüber dem Topf radius R um den Betrag 21. Beim Einbau der Platte 1 in den Topf 2 mit Hilfe einer Zwinge wird die Radiusvergrößerung 21 der verformbaren Platte 1 rückgängig gemacht. Hierbei muß sich diese im Bereich der Anliegeflächen an die Einlage verformen. Die hierzu erforderliche radial gerichtete Verformungskraft entspricht dem Anpreßdruck der Dichtungslippe an die Topfinnenwandung 10.
Die Fig. 5 zeigt eine ähnliche erfindungsgemäße Ausbildungsweise einer vorgespannten Lippendichtung. Dabei ist der Schlitz 26 ein Trennshnitt. Vor dem Einbau in den Topf 2 wird der Schlitz 26 der verformbaren Platte 1 durch eine ringförmige Spreizeinlage 24 von dreieckoder trapezförmigem Querschnitt im unteren Bereich gespreizt. Die ringförmige Spreizeinlage 24 ist mit vertikal verlaufenden Schlitzen 25 versehen, welche Hohlräume bilden, in denen die anschließend eingepreßte Druckflüssigkeit hochsteigen kann. Durch die Spreizeinlage wird die Elastomere-Platte vor allem im unteren Bereich gespreizt, so daß sich der Radius r der Elastomere-Platte 1 um den Betrag 22 vergrößert; zum Einbau wird deren Radius mittels einer Zwinge in beschriebener Weise auf den Behälterinnenradius R zusammengedrückt.
Die Ansicht gem. Fig. 6 zeigt einen Blick in Richtung "A" gem. Fig. 5 auf die Abwicklung der Spreizeinlage 24, aus der die vertikal verlaufenden Schlitze 25 ersichtlich sind.
In den Figuren im einzelnen nicht angegeben ist die Möglichkeit, vor dem Einbau derverformbaren Platte in den Behälter den umlaufenden, die Dichtungslippe bildenden Schlitz ganz oder teilweise mit einem sich flüssigkeitsähnlich verhaltenden Medium zu füllen, wodurch die im Schlitz vorhandene Luft von vornherein verdrängt ist.