[0001] Hublager als Kippgelenke zur Übertragung schwerer Lasten, z. B. im Brückenbau, sind
seit langem bekannt.
[0002] Bekannt ist auch ein in der Höhe nachstellbares bzw. zum nachträglichen Anheben von
Lasten geeignetes Hublager (DE-PS 17 59 032). Bei diesem wird über eine im Topfboden
verlaufende und zwischen Topfboden und Elastomere-Platte mündende Druckleitung von
außen her eine gummiartig aushärtende Druckflüssigkeit in den von Topf und Deckel
umschlossenen, elastomeregefüllten Druckraum eingepreßt. Dabei wird das Elastomere
örtlich verdrängt, so daß sich die Druckflüssigkeit von der Mündung der Druckleitung
aus in einer mehr oder weniger gleichmäßigen Schicht in dem sich erweiternden Spalt
zwischen Topf und Elastomere- Platte ausbreitet. Wegen der Inkompressibilität des
Elastomeres vergrößert sich durch die eingepreßte Druckflüssigkeit das Volumen des
Druckraumes, wobei sich der Deckel des Topflagers unter Last entsprechend der eingepreßten
Flüssiqkeitsmenge hebt. In diesem Falle verläuft die Ausbreitung der Druckflüssigkeit
zwischen Topf und Elastomere-Platte völlig unkontrolliert. Es ist bei größeren Anhebemassen
nicht auszuschließen, daß die Druckflüssigkeit auch in den Spalt zwischen Topfwand
und Elastomere-Platte eindringt. Hier kann die Druckflüssigkeit bis zum Ringspalt
zwischen Topfwand und Deckel hochsteigen und unter Umständen nach außen entweichen,
wenn die hier angeordnete Abdichtung bei flüssigen, unter hohem Druck stehenden Medien
nicht ausreicht.
[0003] Diese Nachteile versucht die DE-AS 25 27 128 zu vermeiden, indem sie zwischen der
Elastomere-Platte und dem Topfboden eine ein Druckmittel aufnehmende Membranblase
anordnet, die an der Topfwandung anliegt und mit einer außen liegenden Druckquelle
verbunden ist.
[0004] Problempunkte bleiben bei dieser Lösung die an die Topfwandung und in die Ecken gepreßte
flexible Blase und der Anschluß der nach außen führenden Druckleitung.
[0005] Bei Kippbewegungen oder beim Anheben bzw. Ablassen des Deckels kann die unter hohem
Druck fest an die Topfwandung angepreßte Blase den Verschiebungen des Deckels gegenüber
der Topfwandung nicht zwängungsfrei folgen. Hierdurch treten in dem flexiblen Blasenmaterial
überdehnungen und wegen der Reibung an der Topfwand Verschleißwirkungen auf. Diesen
ist das flexible Material nicht gewachsen - vor allem, da es sich infolge der ständigen
Kippbewegungen im wesentlichen um dynamische überbeanspruchungen handelt, die sehr
rasch zu Undichtigkeiten der Blase im Bereich der Topfwand führen.
[0006] Das Lager wird damit für Anhebe- und Absenkvorgänge unbrauchbar. Zusätzliche Dichtungsprobleme
treten am Anschluß der durch den Topfboden verlaufenden Druckleitung an die Blase
auf.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden. Zu diesem Zweck schlägt
sie vor, eine dünne, zunächst ebene Membranplatte aus zugfestem Material, z. B. aus
Metall oder Kunststoff, konzentrisch auf dem Topfboden bzw. auf dem Deckel anzuordnen
und die Membranplatte längs ihres Umfanges fest, d. h. dicht und unverschieblich mit
dem Topfboden bzw. dem Deckel zu verbinden.
[0008] Die zum Anheben des Lagers bzw. zur Vergrößerung des Druckraumes erforderliche Flüssigkeitsmenge
wird über eine absperrbare Zuleitung von außen in den sich zwischen Topfboden und
Membranplatte bzw. Deckel und Membranplatte bildenden allseitig zugfest umschlossenen
Raum eingepreßt. Dabei verformt sich die Membranplatte elastisch und/oder plastisch
etwa entsprechend einer Kugeloberfläche mit Ausnahme des schmalen mit dem Topfboden
bzw. mit dem Deckel verbundenen Randbereiches.
[0009] Die in der durch die Druckflüssigkeit ausgewölbten, dünnen Membranplatte auftretenden
Membranzugspannungen werden durch den festen Anschluß längs ihres Umfanges auf den
Topfboden bzw. Deckel übertragen.
[0010] Der Plattenrand kann durch Klebung und/oder Verschraubung mit dem Topfboden bzw.
Deckel verbunden sein. Bei einer Membranplatte aus Metall, z. B. aus einem dünnen
Tiefziehblech, kann der Plattenrand auch durch eine Schweißung mit dem Topfboden bzw.
Deckel verbunden sein.
[0011] Die Verbindung der Membranplatte mit dem Topfboden bzw. dem Deckel kann auch durch
einen längs des Plattenrandes aufgeschraubten Klemmring erfolgen, wodurch die Membranplatte
an ihrem Umfang dicht schließend auf den Topfboden bzw. den Deckel gepreßt wird, ggf.
unter Zwischenschaltung eines Dichtringes.
[0012] Bei der hier dargestellten Lösung liegt.der sich bildende mit der Druckflüssigkeit
gefüllte Raum in jedem Falle nur innerhalb der von der Elastomere-Platte abgedeckten
Grundfläche. Bei einer Volumenänderung der Druckflüssigkeit treten keine Relativverschiebungen
zwischen der Umschließung des Flüssigkeitsraumes und der Topfwandung auf. Es ist daher
auch kein Verschleiß möglich.
[0013] Bei den hier in Betracht kommenden Anhebe- bzw. Absenkmassen von wenigen Zentimetern
bleiben die Membranspannungen in der ausgewölbten dünnen Membranplatte stets weit
unter der Materialfestigkeit. Ein Undichtwerden des Flüssigkeitsraumes ist daher auch
im Langzeitbetrieb praktisch ausgeschlossen.
[0014] Da der Topfboden im Gegensatz zur 'Blasenlösung' selbst die untere Begrenzung des
Flüssigkeitsraumes bildet, in dem auch die von außen kommende Druckleitung verläuft,
entfallen hier alle Dichtungsprobleme. Entsprechendes gilt natürlich auch bei Anordnung
des Flüssigkeitsraumes zwischen Deckel und Elastomere-Platte und der von außen kommenden
in der Dicke des Deckels verlaufenden Druckleitung.
[0015] Eine weitere Variante besteht darin, daß sowohl eine Membranplatte mit dem Topfboden
als auch mit dem Deckel verbunden ist. Mit entsprechenden Druckleitungen im Topfboden
und im Deckel sind dann größere Anhebemasse oder das- Anheben mit aushärtenden oder
nicht aushärtenden Druckflüssigkeiten zu verschiedenen Zeitpunkten möglich.
[0016] Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, daß die längs ihres Umfanges mit dem
Topfboden und/oder dem Deckel verbundene Membranplatte kleine Profilierungen oder
Riffelungen aufweist. Hierdurch kann z. B. bei Beginn des Einpressens eine gleichmäßigere
Verteilung der Flüssigkeit über die Rillen auf die ganze Plattenfläche erreicht werden.
Weiter wird die Verformungsfähigkeit der Platte bei größeren Auswölbungen gesteigert.
[0017] Die in den Flüssigkeitsraum mündende Druckleitung kann in bekannter Weise durch ein
Rückschlagventil abgeschlossen werden.
[0018] Eine andere Ausführung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß zwischen Topfboden
und Elastomere-Platte oder auch zwischen Deckel und Elastomereplatte zwei oder mehrere
Membranplatten mit verschiedenen Durchmessern übereinander angeordnet und jeweils
längs ihres Umfanges mit dem Topfboden oder dem Deckel fest verbunden sind und daß
die zum Anheben erforderliche Flüssigkeitsmenge über voneinander unabhängige Druckleitungen
sowohl zwischen Topfboden/Deckel und unterer/ oberer Membranplatte als auch zwischen
die aufeinanderliegenden Membranplatten eingepreßt wird.
[0019] Eine andere Weiterführung des Erfindungsgedankens besteht darin, die Elastomere-Platte
mit der Membran- platte z. B. durch Verklebung oder Vulkanisation zu einer Einheit
miteinander zu verbinden. Dies bietet sich vor allem dann an, wenn als Material für
die Membranplatte ebenfalls ein Elastomere gewählt wird, was z. B. eine besondere
Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Bestandteile der Druckflüssigkeit (ölbeständigkeit)
aufweist.
[0020] Wenn die Elastomere-Platte von Haus aus schon die erforderliche Widerstandsfähigkeit
besitzt, so kann schließlich auf eine besondere Membran
platte ganz verzichtet werden. Die Elastomere-Platte übernimmt dann auch die Funktion
der Membranplatte. Sie wird dementsprechend längs ihres Umfanges fest mit dem Topfboden
bzw. dem Deckel verbunden. Diese Verbindung kann z. B. in einer ringförmigen Verklebung
oder in einer entsprechenden Anvulkanisierung der Elastomere-Platte am Topfboden bzw.
am Deckel bestehen.
[0021] Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung des Erfindungsgedankens wird darin gesehen,
die Elastomere- Platte längs ihres Umfanges nicht direkt am Topfboden bzw. Topfdeckel,
sondern an einer an ihrer Unterfläche bzw. ihrer Oberfläche angeordneten Abschlußplatte,
z. B. aus Metall, anzuvulkanisieren.
[0022] Der allseitig umschlossene Flüssigkeitsraum bildet sich dann zwischen der Elastomere-Membran-Platte
und der bzw. den Abschlußplatten aus. Hierzu muß die von außen kommende, im Topfboden
und/oder im Topfdeckel verlaufende Druckleitung kurz vor ihrem Ende nach oben bzw.
nach unten durch die Abschlußplatte(n) hindurchgeführt werden, so daß sie in dem sich
zwischen Elastomere- und Abschlußplatte bildenden Flüssigkeitshohlraum einmündet.
[0023] Um zu verhindern, daß die Druckflüssigkeit in den Spalt zwischen Topfboden bzw. Topfdeckel
und Abschlußplatte eindringt, wird hier am Druckleitungskanal eine z. B. ringförmige
Dichtung zwischen den beiden Metallteilen erforderlich, die jedoch keine technischen
Probleme mit sich bringt.
[0024] So kann z. B. der Dichtungsring in eine entsprechende Nut im Boden (Deckel) und/oder
in der Abschlußplatte eingesetzt werden und die beiden Metallteile von außen her so
miteinander verschraubt werden, daß der Dichtungsring fest in die Nut eingepreßt wird
und damit auch für höchste Drücke in der Zuleitung wirksam bleibt.
[0025] In den Zeichnungen sind einige Beispiele und Einzelheiten der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Hublager mit einer am Boden verschweißten Membranplatte,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Hublager mit am Boden und am Deckel angeschweißten
Membranplatten,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein Hublager mit einer durch einen aufgeschraubten
Ring an den Topfboden angepreßten Membranplatte.
Fig. 4 einen Schnitt durch ein Hublager mit zwei übereinanderliegenden, mit dem Topfboden
verschweißten Membranplatten,
Fig. 5 einen Teilschnitt durch ein Hublager mit einer Membranplatte nach Anspruch
5,
Fig. 6 einen Schnitt durch das Hublager mit zu einer Einheit zusammenvulkanisiertem
Elastomere und Membranplatte,
Fig. 7 einen Schnitt durch das Hublager mit unter und über der Elastomere-Platte angeordenten
Abschlußplatten,
Fig. 8 in einem Teilschnitt die Abdichtung des Druckleitungskanals am Übergang zwischen
Boden und Abschlußplatte.
[0026] In Fig. 1 ist mit 1 der Deckel bezeichnet, der um das Anhebemaß x verschoben dargestellt
ist. Die Ausgangslage ist gestrichelt angegeben. Der ursprünglich nur von der Elastomere-Platte
4 gefüllte Druckraum zwischen Deckel 1, Topfboden 2 und Topfwandung 3 ist durch die
über die Druckleitung 5 mit Rückschlagventil 9 eingepreßte Druckflüssigkeit vergrößert.
Dabei ist der Flüssigkeitsraum 7 durch die dünne, ausgewölbte und an ihrem Umfang
6 a angeschweißte Membranplatte 6 allseitig umschlossen. Entsprechend der Ausbauchung
der Membranplatte 6 hat sich die Elastomere-Platte 4 verformt, wobei das Material
von der Mitte nach dem Rand hin verdrängt ist.
[0027] In Figur 2 ist der Anhebevorgang bei Anordnung einer Membranplatte 6 zwischen Topfboden
2 und Elastomere- Platte 4 und einer weiteren Membranplatte 8 zwischen Deckel 1 und
Elastomere-Platte 4 dargestellt. Die beiden Membranplatten 6, 8 sind jeweils an ihrem
Umfang 6 a bzw. 8 a mit dem Topfboden 2 bzw. mit dem Deckel 1 durch Schweißung oder
Verschraubung fest verbunden. In den Spalt zwischen 2 und 6 mündet die von außen kommende
Druckleitung 5 und in den Spalt zwischen 1 und 8 mündet die Druckleitung 10. Wie in
Figur 2 dargestellt, hat sich der Deckel 1 nach dem Einpressen der Druckflüssigkeit
in den Raum 7 zwischen 2 und 6 und den Raum 7 a zwischen 1 und 8 um daß Maß 2 x gehoben.
[0028] In Figur 3 ist die Membranplatte 6 an ihrem Umfang durch einen aufgeschraubten Ring
(15, 16) an den Topfboden angepreßt. Der Innenrand des Ringes ist entsprechend der
Verformung der Membranplatte abgefaßt. Die Membranplatte besteht in diesem Falle z.
B. aus einem flexiblen Kunststoff.
[0029] Figur 4 z eigt zwei übereinander angeordnete Membranplatten 6 und 13, die in 6 a
und 13 a an den Topfboden 2 z. B. angeschweißt sind. Die Druckflüssigkeit im Raum
7 b zwischen den beiden Membranplatten 6 und 13 wird dabei durch die Druckleitung
14 und die Druckflüssigkeit im Raum 7 zwischen der unteren Membran- platte 6 und dem
Topfboden 2 durch die Druckleitung 14 a eingepreßt.
[0030] In Figur 5 ist der Anschluß der Membranplatte 6 am Topfboden 2 und der Eintritt der
Druckleitung 5 in den sich erweiternden Spalt zwischen 2 und 6 in vergrößertem Maßstab
dargestellt. Die Membranplatte 6 weist hier Profilierungen 17 auf. Die Ausgangslage
der Membranplatte 6 ist gestrichelt angegeben. Durch die Schweißnaht 6 a ist die Membranplatte
6 mit dem Topfboden 2 fest verbunden.
[0031] In Figur 6 ist die zu einer Einheit mit der Membran- platte verbundene Elastomere-Platte
4 + 6 dargestellt. Sie ist längs ihres Umfanges 18 an den Topfboden 2 anvulkanisiert.
Das Lager ist in angehobenem Zustand dargestellt, d. h. nach dem Einpressen der Druckflüssigkeit
in den zwischen 2 und 4 + 6 entstandenen, fest umschlossenen Flüssigkeitsraum. Die
Elastomere- Platte 4 + 6 hat sich dementsprechend verformt.
[0032] Auch in Fig. 7 bildet die Elastomere-Platte mit der unteren und oberen Membranplatte
eine Einheit. Dabei ist angenommen, daß die Membranplatten aus dem gleichen Elastomere
bestehen wie die eigentliche Elastomere- Platte 4. Die somit einheitliche Elatstomere-Platte
ist längs ihres Umfanges 18 bzw. 18 a mit den Abschlußplatten 19 bzw. 19 a zusammenvulkanisiert.
Die Druckleitung 5 bzw. 10 wird etwa in der Mitte des Lagers nach oben bzw. unten
abgeknickt und durch die Abschlußplatte hindurch bis in den sich bildenden Flusskeitsraum
weitergeführt. Das Lager ist in angehobenem Zustand dargestellt, wobei sich der Flüssigkeitsraum
7 bzw. 7 a sowohl zwischen der unteren Abschlußplatte 19 als auch der oberen Abschlußplatte
19 a und der einheitlichen Elastomere-Platte 4 + 6 ausgebildet hat. In Fig. 8 ist
die im Boden 2 nach oben angeknickte Druckleitung 5 und ihr Übergang in die AbschluBplatte
19 in größerem Maßstab dargestellt. Der Spalt zwischen 2 und 19 ist durch eine elastische,
ringförmige Dichtung 20 gegenüber der Druckleitung 5 abgeschlossen. Es ist dabei angenommen,
daß die Abschlußplatte 19 im Bereich der Dichtung durch von außen zugängliche Schrauben
21 an die Bodenplatte 2 angepreßt wird, wobei der Dichtring 20 in eine entsprechende
Ringnut im Topfboden und der Abschlußplatte 19 mit hohem Druck eingepreßt ist.
1. Hublager zum Übertragen und Anheben bzw. Absenken schwerer Lasten, z. B. im Brückenbau,
bei denen in einem durch einen stählernen Topf mit Deckel und Dichtung allseitig umschlossenen
Druckraum eine dicke Elastomere-Platte zur gelenkigen Übertragung der Lasten vom Deckel
auf den Topfboden eingelegt ist und bei denen zum Anheben unter Last über eine Druckleitung
von außen her zwischen Topfboden und Elastomere-Platte eine das Elastomere örtlich
verdrängende und damit die Höhe des allseitig umschlossenen Druckraumes vergrößernde
Flüssigkeitsmenge eingepreßt wird bzw. zum Absenken eine die Höhe des allseitig umschlossenen
Druckraumes verringernde Flüssigkeitsmenge abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung eines allseitig umschlossenen Flüssigkeitsraumes (7) zwischen Topfboden
(2) und Elastomere-Platte (4) und/oder zwischen Deckel (1) und Elastomere-Platte (4)
eine zunächst ebene Membranplatte (6) bzw. (8) aus zugfestem Material,
konzentrisch auf dem Topfboden (2) angeordnet ist und längs ihres Umfanges unverschieblich
und dicht mit dem Topfboden (2) oder dem Deckel (1) verbunden ist.
2. Hublager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (6, 8)
aus Metall besteht und längs ihres Umfanges (6 a, 8a) am Topfboden (2) und/oder am
Deckel (1) durch Schweißung, Vulkanisation, Verklebung, Verkeilung oder Verschraubung
verbunden ist.
3. Hublager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (6, 8)
aus Kunststoff besteht und längs ihres Umfanges mit dem Topfboden (2) bzw. mit dem
Deckel (1) durch Vulkanisation, Verklebung, Verkeilung oder Verschraubung verbunden
ist.
4. Hublager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (6, 8)
an ihrem Umfang durch einen aufgeschraubten Klemmring (15, 16) an den Topfboden (2)
und/oder an den Deckel (1) angepreßt ist.
5. Hublager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (6) Profilierungen
oder Riffelungen (17) aufweist.
6. Hublager nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der allseitig umschlossene
Flüssigkeitsraum (7, 7 a) durch eine oder mehrere zusätzliche Membranplatten (6, 13
in Fig. 4) unterteilt ist, die längs ihres Umfanges (6 a, 13 a) mit dem Topfboden
(2) und/oder mit dem Deckel (1) verbunden sind und daß die Druckflüssigkeit sowohl
zwischen Topfboden (2) und/oder Deckel (1) und der unteren Membran- platte (6) als
auch zwischen die übereinanderliegenden Membranplatten (6, 13) eingepreßt wird.
7. Hublager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (6) aus
einem gummiartigen Kunststoff (Elastomere) besteht und mit der Elastomere-Platte (4)
zu einer Einheit (4 + 6) verbunden ist, und daß diese Einheit längs ihres Umfanges
(18) an den Topfboden (2) und/oder den Topfdeckel (1) anvulkanisiert ist.
8. Hublager nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Elastomere-Platte (4) und der Membranplatte (6) eine einheitliche Elastomere-Platte
(4 + 6) gebildet ist, die auf ihrer Unter- und/oder Oberseite längs ihres Umfanges
(18) an eine bzw. je eine Abschlußplatte (19), z. B. aus Metall, anvulkanisiert ist,
und daß der allseitige umschlossene Flüssigkeitsraum (7, 7 a) sich zwischen der Elastomere-Platte
(4 + 6) und der/den Abschlußplatte(n) (19) ausbildet.
9. Gummitopflager nach Anspruch 1., 6. und 7., dadurch gekennzeichnet, daß die im
Topfboden bzw. Topfdeckel verlaufende Druckleitung (5) bzw. (10) nach oben bzw. nach
unten durch die Abschlußplatte(n) (19) hindurch bis in den sich bildenden Flüssigkeitsraum
(7) bzw. (7 a) geführt ist und am Übergang zwischen Topfboden (2) bzw. Topfdeckel
(1) und Abschlußplatte(n) mit einer Dichtung (20) versehen ist.