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Winde Die Erfindung betrifft eine Winde, wie z. B. Ankerwinde, Schleppwinde
od. dgl., mit zwischen Antriebs, motor und Trommel in die Kraftübertragung eingefügter,
schaltbarer Rutschkupplung, welche durch eine hydraulische Einrichtung betätigt
wird.
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Um die Bauteile von Winden, insbesondere solche, bei denen während
des Betriebes stoßartige überlastungen häufig auftreten, vor unzulässigen Beanspruchungen
zu schützen, ist es üblich, in die Übertragung zwischen Antriebsmotor und Trommel
eine Rutschkupplung einzubauen. Die Rutschkupplung in der überwiegend angewandten
Ausführung als Lamellenkupplung weist jedoch zwei sehr ins Gewicht fallende Mängel
auf. Dadurch, daß die Reibwerte der Lamellen streuen, ist es nicht möglich, das
Rutschmoment genau einzustellen. Weiterhin kann das Rutschmoment nur für verhältnismäßig
kurze Zeit übertragen werden, da sonst die Lamellen eine unzulässige Erwärmung erfahren
und vorzeitig verschleißen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel, welche sich
durch den Einbau einer Rutschkupplung in der üblichen Weise an Winden ergeben, abzustellen.
Es wird hierbei ausgegangen von dem Gedanken, die Rutschkupplung zu einer Schaltkupplung
zu machen und sie lastabhängig zu schalten. Hierfür ist die erfindungsgemäße Ausbildung
darin zu sehen, daß eine oder mehrere an sich bekannte Lastwaage(n) vorgesehen ist
(sind), die ein im Kreislauf des Druckmittels befindliches hydraulisches Schaltorgan
betätig(t)en, daß zwei im Druckmittelkreislauf angeordnete Überdruckventile vorgesehen
sind, Von denen das eine dem Maximaldrehmoment und das andere dem Minimaldrehmoment
der Kupplung zugeordnet ist, wobei der hydraulische Kreislauf in Ab-
hängigkeit
von der(n) Lastwaage(n) mittels des Schaltorgans in der Weise beeinflußt wird, daß
beim Überschreiten des Maximaldrehmomentes der auf die Kupplung wirksame hydraulische
Druck von dem auf das Minimaldrehmoment eingesteRteVentil und beim Maximaldrehmoment
oder einem kleineren Moment von dem auf das Maximaldrehmoment eingestellten Ventil
bestimmt wird.
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Hierdurch wird einmal erreicht, daß die Rutschkupplung sicher das
Nennmoment überträgt, weil das Überdruckventil, welches das zu übertragende Maximaldrehmoment
bestimmt, auf ein entsprechend höheres Moment eingestellt werden kann, z. B. auf
20% über dem Nennmoment; zum zweiten wird erreicht, daß die Kupplung beim Überschreiten
des Maximaldrehmomentes zuverlässig durchrutscht, weil auf diese infolge der lastabhängigen
Umsteuerung des Schaltorgans nur der dem Minimaldrehmoment entsprechende Druck des
hydraulischen Druckmittels einwirkt.
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Des weiteren wird erreicht, daß die besonders bei Schleppwinden nachteilige
Schlappseilbildung nicht vorkommen kann, weil durch die erfindungsgemäße Ausbildung
im Seil stets ein gewisser Zug aufrechterhalten bleibt und somit das von der Kupplung
übertragene Moment nie auf Null absinken kann.
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An sich ist es üblich, lastabhängige Steuerungen bei Winden vorzusehen.
Bei einer bekannten Luftschiffverholwinde ist zum Geschwindigkeitswechsel ein umschaltbares
Vorgelege angeordnet, das in Abhängigkeit von einer Lastwaage mit Hilfe einer von
einem Elektromagneten betätigten Kupplung geschaltet wird. Der Zweck dieser Anordnung
besteht darin, eine beim Luftschiffverholbetrieb durch Windeinfluß verursachte Schlappseilbildung
sofort durch Geschwindigkeitserhöhung auszugleichen und das Luftschiff stets am
straffen Seil zu halten. Probleme, wie sie an mit Rutschkupplungen ausgerüstetenWindenvorkommen,
treten hierbei nicht auf.
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Eine andere zum Stande der Technik gehörende Winde benutzt eine Lastwaage
zum Verstellen des Vergasers des als Antriebsmotor dienenden Brennkraftmotors, um
damit den Motor im Sinne eines konstanten Seilzuges zu regeln und außerdem die jeweilige
Zugkraft im Seil auf einem Meßgerät anzuzeigen. Eine an die Transmission zwischen
Motor und Trommel angeschlossene Bremse wird über ein Zylinderkolbensystem hydraulich
von Hand eingestellt und sorgt, indem sie durchrutscht, für die Begrenzung des Zuges
im Seil. Eine steuertechnische Verbindung zwischen Lastwaage und Bremse besteht
hierbei nicht. Das Bremsmoment wird ausschließlich durch Einstellen von Hand bestimmt.
Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung dient als Schaltorgan ein Schieber,
Ventil od. dgl. der bzw. das von der Lastwaage bzw. von den Lastwaagen über einen
Elektromagneten beeinflußt wird. Die Lastwaage kann als Torsionsstablastwaage oder
Seilzugwaage ausgebildet weiden. An sich sind derlei Lastwaagen im Windenbau bekannt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dient zum Betätigen des
den Kreislauf des Druckmittels steuernden Schiebers ein bzw. je ein von dem(n)
Schaltarm(en) der Lastwaage(n) geschalteter elektrischer Schalter, der bzw. die
einen auf den Schieber wirkenden Elektromagneten beeinflußt bzw. beeinflussen. Weiterhin
ist für den bzw. jeden Schalter ein Zeitrelais vorgesehen, welche(s) ein erneutes
Wirksainwerden des bzw. der Schalter(s) verzögert(n). Für den Schieber wird zweckmäßig
zusätzlich noch eine Handbetätigung vorgesehen, damit bei Ausfall des elektrischen
Stromes von Hand in die Steuerung eingegriffen werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Ausbildung dargestellt. Dabei ist die erfindungsgemäße Ausbildung in Verbindung
mit einer Schleppwinde dargestellt.
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Die Trommel 1 der Schleppwinde wird von einem Elektromotor
2 über das Stirnr"äderpaar 3, 4, die Rutschkupplung 5, den Torsionsstab
6 und das Stirnräderpaar 7, 8 angetrieben. Der Motor 2 wird wie üblich
lastabhängig gesteuert, wozu hier eine Torsionsstablastwaage dient. Sie besteht
in bekannter Weise aus dem genannten Torsionsstab 6, der einerseits in dem
Innenteil 5 a der Kupplung 5 und andererseits in dem
Zahnrad 7 eingespannt ist, in Verbindung mit einem Differentialgetriebe,
das hier als Kegelraddifferentialgetriebe 9 ausgebildet ist. Der Torsionsstab
6 ist mit seinem einen Ende über einen aus den Kettenrädern 10 und
11 sowie der Kette 12 bestehenden Kettentrieb und mit seinem anderen Ende
über ein Zahnräderpaar 13, 14 und den von den Kettenrädern 15, 16
und der Kette 17 gebildeten Kettentrieb an das Kegelraddifferentialgetriebe
9 angeschlossen. Eine auf die Windentronimel 1 einwirkende Zugkraft
im Schleppseil ergibt eine bestimmte Verdrehung des Torsionsstabes 6, die
unter Vermittlung der beiden übertragungen 10 bis 12, 13 bis
17 und des Differentialgetriebes 9 einen entsprechenden Ausschlag
des Schaltarmes 18 des Differentialgetriebes zur Folge hat, wie dies bei
19 (um 90' versetzt dargestellt) angedeutet ist.
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Der Schaltarm 18 schaltet hierbei in bekannter Weise das nicht
dargestellte Steuerorgan für den Antriebsmotor 2.
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Dem Unschädlichmachen stoßartig an der Trommel 1 auftretender
Kräfte dient die Rutschkupplung 5.
Diese ist als hydraulisch betätigte Lamellenreibungskupplung
gestaltet, bestehend aus dem Innenteil 5 a,
der die inneren
Lamellen trägt, dem Außenteil 5 b,
der die äußeren Lamellen aufnimmt
und an dem Zahnrad 4 befestigt ist, sowie einem Kolbenteil 5 c,
der die Lamellenanpreßdruckkraft überträgt.
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Die hydraulische Betätigungseinrichtung für die Kupplung
5 wird gebildet von der durch einen kleinen Elektromotor 20 im Dauerbetrieb
angetriebenen Pumpe 21, dem den Kreislauf des hydraulischen Druckmittels steuernden
Schaltorgan, hier in der Form eines Schiebers 22, dem auf den Schieber wirkenden
Elektromagnet 23 sowie dem von den Rohrleitungen 24 bis 28 gebildeten
Rohrleitungssystem. Die Pumpe 21 ist durch die Leitung 24 an den Druckmittelbehälter
29 und durch die Leitung 25 an das Gehäuse des Schiebers 22 angeschlossen.
Die Leitung 26
verbindet das Schiebergehäuse mit dem Außenteil 5 b
der
Kupplung 5, wobei die Leitung 26 in dem Bereich des Außenteiles
5 b mündet, der dem Kolbenteil 5 c
zugewandt ist.
Die Leitung 27 sorgt für den Rückfluß des Druckmittels vom Kupplungsaußenteil
5b
zum Druckmittelbehälter 29. Außerdem verbindet die Leitung 28 das
Gehäuse des Schiebers 22 mit dem Behälter 29. In die Rückflußleitung
27 ist ein überdruckventil 30 eingesetzt. Es ist entsprechend dem
von der Kupplung 5 zu übertragenden Maximaldrehmoment eingestellt, z. B.
auf 10 atü. Die Leitung 28
nimmt ein überdruckventil 31 auf,
welches für das von der Kupplung 5 zu übertragende Minimaldrehmoment ausgelegt
ist; es ist beispielsweise auf 1 atü eingestellt.
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Der Schieber 22 wird lastabhängig betätigt. Das geschieht dadurch,
daß der ihn verstellende Elektromagnet 23 von der Torsionsstablastwaage geschaltet
wird. Der Schaltarm 18 am Gehäuse des Kegelraddifferentialgetriebes arbeitet
hierfür mit einem Schalter 32 zusammen. Der Schalter 32 ist so angeordnet,
daß er von dem Schaltarm 18 im stromkreisunterbrechenden Sinne betätigt wird,
sobald das Drehmoment das Maximahnoment der Kupplung 5 übersteigt. Beim Maximalmoment
oder einem kleineren Drehmoment hält der Schalter 32 den Stromkreis für den
Magneten 23 geschlossen. Der Magnet 23 liegt über die Leitung
33 unmittelbar an der einen Netzphase, über die Leitungen 34 und
35 und über den Schalter 32 an der anderen Netzphase.
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Zur Sicherung gegen Betriebsstörungen der Torsionsstablastwaage arbeitet
parallel zur letzteren eine zweite Lastwaage, die auf ein Auslösemoment der Torsionsstablastwaage
entsprechendes Moment eingestellt ist. Diese zweite Lastwaage ist die Seilzugwaage
36, welche der Windentrommel 1 vorgeschaltet ist. Zweckmäßig wird
sie mit der Seilspulvorrichtung der Winde zusammengebaut, sofern eine solche vorgesehen
wird. Die Lastwaage 36 schließt oder öffnet einen Schalter 37, der
über eine Leitung 39 am Netz liegt und über die Leitung 38 mit dem
Elektromagneten 23
verbunden ist.
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Die lastabhängige Betätigung des den hydraulischen Druckmittelkreislauf
für die Kupplung 5 steuernden Schiebers 22 arbeitet wie folgt: Solange das
aus dem Zug im Schleppseil 40 resultierende Drehmoment an der Trommel
1 das Maximalmoment der Kupplung 5 nicht überschreitet, überträgt
die Kupplung 5 mit Sicherheit das Nennmoment, weil das hydraulische System
unter dem am überdruckventil 30 eingestellten Druck steht, der dem Maximalmoment
entspricht. Eventuelle Veränderungen an den Reibflächen der Lamellen der Kupplung
können sich deshalb auf das zu übertragende Nennmoment nicht auswirken. Die Schalter
32 und 37 bleiben in diesem Fall von den Lastwaagen 6, 9 bis
18
bzw. 36 unbeeinflußt und halten die Stromkreise für den Magneten
23 geschlossen. Der Schieber nimmt demzufolge die in der Abbildung gestrichelt
gezeichnete Stellung ein. Das hydraulische Druckmittel beschreibt dann einen Kreislauf,
der von dem Behälter 29 über die Leitung 24, die Pumpe 21, die Leitung
25, das Gehäuse des Schiebers 22 und die Leitung 26
zum Zylinderraum
iin Kupplungsaußenteil 5 b führt und von da über die Leitung
27 und das Überdruckventil
30 zum Behälter
29 zurückführt. Tritt im Schleppseil 40 stoßartig eine überlast auf und steigt
dadurch das Drehmoment an den Lastwaagen übei das Maximalinoment an, was zu Schäden
an der Winde führen kann, weil die normale Windenautomatik (lastabhängige Steuerung
des Windenantriebsmotors) in einem solchen Falle zu träge arbeitet, so werden die
Schaftarme an den Lastwaagen gleichzeitig der Last entsprechend bewegt, und zwar
sowohl der Schaltarm der Torsionsstablastwaage 6, 9 bis 18 als auch
der Schaltarm der Seilzugwaage 36. Hierdurch werden die Schalter
32 und 37 betätigt und die beiden parallelen Stromkreise für den Magneten
23 von diesem unterbrochen (die Abbildung zeigt diesen Zustand). Gleichzeitig
wird von den Schaltarmen der Lastwaagen der Antriebsmotor 2 ausgeschaltet. Unter
der Wirkung einer Feder nimmt der Schieber 22 schlagartig die in der Abbildung vollausgezogen
gezeichnete Stellung ein und gibt damit dem Druckmittel den Weg über das lediglich
auf das Minimaldrehmoment eingestellte überdruckventil 31 frei. Dies bedeutet
Verminderung des Anpreßdruckes auf die Kupplungslamellen von 10 auf
1 atü. Die Innenlamellen der Kupplung 5 rutschen daher unter dem Einfluß
der stoßartigen überlast gegenüber den Außenlamellen so lange durch, bis die im
Schleppseil wirkende Zugkraft sich auf einen Wert verkleinert hat, welcher der aus
dem von dem überdruckventil 31 an der Kupplung 5 gehaltenen hydraulischen
Druck von 1 atü auf die Kupplungslamellen sich ergebenden Anpreßkraft gleich
ist. Die schädliche, stoßartige überlast wird also in Reibungsarbeit umgewandelt
und vernichtet. Die Kupplung 5
überträgt nach dem Durchrutschen dann das aus
dem Anpreßdruck von 1 atü sich ergebende Minünaldrehmoment.
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Das Rutschen der Kupplung 5 bei überlast bedingt ein Zurückfedern
der Kraftspeicher der Lastwaagen (Rückdrehbewegung des Torsionsstabes
6,
Ausdehnen der Feder der Seilzugwaage 36).
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Dies ergäbe ein ständiges Ein- und Abschalten des Magneten
23, solange die Überlast andauert. Um das zu vermeiden, ist der Schieber
22 in Abhängigkeit von einem Zeitrelais 41 gebracht, und zwar wird, sofern der den
Schieber 22 verstellende Magnet 23 von mehreren Lastwaagen geschaltet wird,
dem jeder Lastwaage zugeordneten elektrischen Stromkreis ein solches Zeitrelais
hinzugefügt.
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Im Beispiel der Abbildung ist der Einfachheit halber jedoch nur der
Stromkreis der Torsionsstablastwaage mit einem Zeitrelais ausgerüstet. Sinngemäß
kann auch der Stromkreis der Lastwaage 36 mit einem Zeitrelais ausgerüstet
sein.
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Tritt eine überlast auf, so wird gleichzeitig mit dem Schalter
32 das mechanische Zeitrelais 41 betätigt, d. h., es beginnt zu laufen. Das
auf bestimmte Zeit eingestellte Relais 41 läßt dann erst nach Ablauf der eingestellten
Zeit den Schalter 32 den von ihm vorher unterbrochenen Stromkreis für den
Magneten 23 wieder schließen, der die Kupplung 5
in der oben beschriebenen
Weise auf das Maximaldrehmoment zurückstellt. Besteht dagegen in diesem Zeitpunkt
bereits eine neue überlast, so wiederholt sich der von den Lastwaagen eingeleitete
Schaltvorgang in dem Zeitabschnitt, den die Zeitrelais vorgeben.