DE1750982A1 - Seilscheibe mit veraenderlichem Umfang fuer biegsame Leitungen,insbesondere fuer biegsame Bohrleitungen - Google Patents
Seilscheibe mit veraenderlichem Umfang fuer biegsame Leitungen,insbesondere fuer biegsame BohrleitungenInfo
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Description
Vorliegende Erfindung betrifft eine Seilscheibe für biegsame Leitungen, insbesondere für Schlauchleitungen, wobei
diese Seilscheibe vorzugsweise an ihrem Umfang mit Klemiavorrichtungen versehen ist, welche zum gleichmlissigen
Ziehen dieser Schlauchleitung dienen.
Bei den konventionellen Seilrillenscheiben ist eine biegsame Leitung, die unter Einwirkung einer auf ihr
ruhenden Last, die insbesondere deren Eigengewicht sein kann, steht, einem Kompressionsdruck ausgesetzt, der
gegen den Boden der Scheibenrille wirkt. Diese Radialdruckbelastung schwankt zwischen einem Maximalwert
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bei Eintritt in die Scheibe, welcher Maximalwert für eine gegebene Belastung der biegsamen Leitung umso
höher sein wird, je kleiner der Scheibenradius ist und einem Wert am Austritt aus der Scheibe, der sehr
gering sein kann.
Diese Erscheinung macht sich besonders unangenehm bemerkbar,
wenn die biegsame Leitung, die über die Scheibe läuft, aus einem Schlauch besteht, dessen Druckfestigkeit;
wegen des hohlen Querschnitts notwendigerweise geringer
sein muss als die eines Kabels.
Im übrigen ist, ohne Rücksicht darauf, ob er. sich um
einen Schlauch oder ein Kabel handelt, festzustellen, dass aufgrund der Elastizität dieser Leitung und
aufgrund der fortschreitenden Verminderung der Belastung dieser Leitung zwischen ihrem Eintritt und ihrem
Austritt aus der Scheibe1'ein Rutschen der Leitung auf der Scheibenrille auftritt, welches Rutschen eine
wesentliche Ursache für den Verschleiss der Aussenhülle der biegsamen Leitung darstellt.
Der Verschleissgrad aufgrund dieses Rutschens erhöht tjich mit dem Auflagedruck der Leitung auf der Scheibenrille;
es ist abhängig von dem jeweiligen Zustand der Leitung und der Rille selbst; ein niedriger gegenseitiger
Reibungskoeffizient, durch den sich dieser Verschleiss
herabmindern liesse, wäre jedoch schwerlich mit ausreichend hohem Adhäsionskoeffizienten vereinbar,
den die Leitung auf der Scheibenrille haben müsste, um zu einer wirksamen Zugleistung zu gelangen.
Ein erster Zweck der Erfindung ist demnach die Schaffung einer Seilscheibe, durch die eine im wesentlichen gleichmassige
Verteilung des Kompressionsdruckes auf eine auf dieser Scheibe aufliegende biegsame Leitung vom Eintritt
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bis zTirii Austritt aus derselben Gewährleistet wird.
Ein zweiter Erfindungszweck ist die Ausschaltuno; oder
wenigstens Begrenzung des Rutschens der bi egsamen Leitung auf der Scheibenrille vom Eintritt bis zum
Austritt aus der Scheibe.
Ein weiterer Zweck vorliegender Erfindung ist die Scheffung
einer Antriebsscheibe, die fähig ist, von sich allein aus den Zug einer biegsamen Leitung auszuüben, und zwar
entweder deren Abwicklung von einer Vorratstrommel oder deren Aufwicklung auf einer solchen Trommel.
Diese Ziele werden nach der Erfindung mit einer Seilschei- ™
be für biegsame Leitungen, insbesondere für Schläuche erreicht, wobei diese Scheibe einen variablen Umfang hat,
indem sich ihr Radius vom Eintritt in die Scheibe zum Austritt aus derselben gleichförmig vermindert.
Gemäss einer besonderen Auεführungsform dieser Erfindung
trägt die Seilscheibe zwei Flansche, die um eine Achse drehbar angeordnet sind und die von einem Rahmen gehalten
werden, wobei sie zwischen sich einen Durchgang für die biegsame Leitung begrenzen, und Antriebsmittel
vorhanden sind, welche diese Flansche um die genannte Achse rotieren lassen. Diese Seilscheibe ist ferner (
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Felgenstumpfen besitzt, welche die Form von geradlinigen
oder vorzugsweise leicht gebogenen Sektoren haben (z.B. Kreissektoren) und zur Aufnahme der biegsamen
Leitung dienen, wobei diese Felgenstumpfe gegebenenfalls mit Klemmvorrichtungen der biegsamen Leitung
und mit verschiebbaren Radialträgern auf der Achse vereinigt werden können, indem diese Träger mit einer auf
der gleichen Achse befindlichen Knagge zusammenwirken, die eine feste, gegenüber dem Rahmen einstellbare Position
einnimmt und deren Radius vom Eintritt zum Austritt
- Blatt 4 -
der Scheibe gleichförmig abnimmt; die Träger ruhen auf
der Knagge mittels zwischengeschalteten Hollen.
Der Zwischenraum zwischen den Felgenstumpfen muss natürlich ausreichend weit gewählt werden, um deren Verschiebbarkeit
radial zur Achse zu gewährleisten, welche die Tendenz hat, sie einander zu nähern.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird
nachstehend im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 und IA zwei Schemazeichnungen zur Erläuterung
der Nachteile einer Seilscheibe;
Figur 2 und 2A zwei schematische Ansichten des Erfindungsgegenstandes
;
Figur 3 einen axialen Halbschnitt der Seilscheibe nach
der. Erfindung;
Figur 4 eine Teilansicht grösseren Masstabes, wobei die
Feigenstümpfe zusammen mit ihren verschiebbaren Radialträgern gezeigt werden;
Figur 4A die Klemmvorrichtungen für die biegsame Leitung,
wobei jeder Felgenstumpf der Scheibe erfindungsgemäss gestaltet ist.
In Figur 1 ist mit (1) eine konventionelle Rillenscheibe bezeichnet, über welche eine biegsame Leitung (2)
läuft, z.B. eine Bohrschlauchleitung, auf welche eine Zugbelastung hauptsächlich aufgrund deren Eigengewichts
lastet. Diese Beanspruchung wird in eine Druckbelastung umgesetzt, welche die Leitung auf den Boden
der Rille (3) in der Scheibe ausübt (Figur IA).
Diese Druckbeanspruchung wirkt auf eine Abflachung der Leitung hin, und zwar umso mehr, je stärker die von der
Schoibenachse am weitesten entfernten Fasern der Leitung unter dem Einfluss der Scheibenkrümmung gespannt werden;
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daher wird der Kompressionsdruck unter der Zugbelastung der Scheibe umso stärker sein, je geringer der Radius
der Seilscheibe ist.
Die Druckbelastung auf eine Bohrschlauchleitung kann
somit Werte von mehreren zehn bis zu etwa hundert kg/cm betragen, im Hinblick auf die Belastungen von mehreren
hundert Tonnen, die auf die Schlauchleitung bei verhältnismässig geringem Scheibenradius ausgeübt werden,
z.B. in der Grössenordnung von einem Meter bei einem
Rillendurchmesser in der Grössenordnung von 10 cm.
Ausserdem weisen diese Kabel oder Schlauchleitungen λ
eine gewisse Längselastizität auf; z.B. kann die elastische Dehnung unter Belastung ca. 1% bei 100 t
Belastung betragen; da sich die von der Leitung getragene Belastung gleichförmig von der Eintrittsseite
E der Scheibe (1) zu deren Austrittsseite (S) vermindert, erleidet der Schlauch eine progressive Zusammenziehung
von der Eintritts- zur Austrittsseite der Seilscheibe; während an einem Punkt (Al) des Schlauchs
eine Verschiebung bis nach (A2) stattfindet, verschiebt sich der Punkt A1I) der Scheibenfelge, der
Punkt (Al) gegenüberliegt, nach Punkt (A1S), der gegenüber
dem Punkt (A2) vorgeschritten ist (die Seilscheibe kann gegenüber der Schlauchleitung als unelastisch '
betrachtet werden).
Dieses Rutschen der Schlauchleitung auf der Seilscheibe kann im Falle eines Bohrschlauchs mehrere Zentimeter
betragen, etwa bei einer Seilscheibe von rd. 8 m Durchmesser, welche den Schlauch in einem Bogen von rd.
1300G umfasst; dies kann zu einem schnellen Verschleiss
der Aussenhaut des Schlauches führen, wenn man den Reibungskoeffizienten
zwischen dem Schlauch und der Seilrille so gewählt hat, dass eine ausreichende Adhäsion
gewährleistet ist.
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- Blatt 6 -
Die Seilscheibe nach der Erfindung weist die oben geschilderten Nachteile nicht auf. Eine Konstruktionsweise
dieser Seilscheibe ist schematisch in Figur 2 und 2Λ wiedergegeben, sowie mit grösseren Einzelheiten in den
folgenden Abbildungen, wobei in allen Zeichnungen die gleichen Angaben für die gleichen Elemente gelten.
Diese Seilscheibe trägt zwei Plansche (4) und (5) >
von denen in Abb. 2 nur einer gezeigt ist, während der andere abgenommen wurde, um die Einwirkung der einzelnen
Elemente der Scheibe zwischen den Flanschen aufzuzeigen.
Die Seilscheibe nach der Erfindung umfasst ausserdem eine Mehrzahl von Felgenstumpfen (6) in Form von
rechtwinkligen oder gekrümmten Sektoren, die z.B. kreisförmig sein können und die mit Klemmvorrichtungen
für den Schlauch versehen sind, welch letztere diesen Schlauch parallel zur Seilscheibenachse zusammendrücken.
In dem gezeigten Beispiel (Figur 2A und 4A) bestehen
diese Vorrichtungen aus drei Gleitbacken, von denen jeder ein Kreissegment des rechtsseitigen Schlauchabschnitts
umfasst, und die innen mit einer elastischen Auskleidung versehen sind, z.B. mit einer geeigneten
Elasfcomerauskleidung der mit dem Schlauch in Berührung kommenden Flächen.
Für jeden Felgenstumpf (Figur 4A) ist einer der Klemmbacken,
und zwar der Backen (7) mit dem Feigensfcumpf
fest verbunden. Die beiden anderen Backen (8 und 9) stehen einander an dem Schlauch dametral gegenüber.
Der eine ist an einer Halbklemme (10) befestigt, die in einer Richtung parallel zur Scheibenachse entlang
zweier Knopflochschlitze (11, 12) beweglich sind, welch letztere sich in dem Felgenstumpf befinden. Der
dritte Backen (9) ist an der Kolbenstange eines Hydrau-
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likhebebocks befestigt, dessen Keversierzylinder (15)
mit der Halbklemme (10) verbunden ist. Ein Anschlag (34-)
auf dem !Felgenstumpf (6) begrenzt die Axialverschiebungen des Zylinders (15)ι der den Backen (8) mitnimmt,
wodurch der Laterialdruck zwischen den Backen (8) und (9) verteilt wird.
Der Klemmdruck der Backen an den einzelnen PeIgenstumpfen
wirkt sich ausschliesslich auf denjenigen Teil der Seilscheibe aus, in dem der Schlauch (2) auf die nachstehend
beschriebene Art gelagert ist.
Die elastische Auskleidung der Backen ist vorteilhafterweise in einzelne Elemente aufgeteilt, wie in Abb. 4 ä
gezeigt (7a, 7"b, 7c), die in geringen Abständen angeordnet
sind, um eine Zusammenziehung und Ausdehnung zu erleichtern.
Das Einklemmen des Schlauchs durch die seitlichen Backen wie in (8) und (9) gezeigt, mit einem praktisch gleichförmigen
Druck entlang des ganzen auf der Seilscheibe aufliegenden Schlauchteils, wirkt der Druckbelastung
des Schlauchs auf den Boden der Seilrille entgegen und sichert dadurch eine gleichförmigere Verteilung
des Auflagdrucks des Schlauchs auf den Boden der Backen wie bei (7) in Figur 4A.
Unter diesen Umständen der maximalen Druckquetschung des Schlauchs bei Eintritt in die Seilscheibe, wie oben geschildert,
wird diese Quetschung erheblich herabgemindert.
Die Flansche (A-) und (5) der Seilscheibe sind lose auf
einer Achse (15) in Figur 5 angeordnet, deren Mittellinie
gleich der Scheibenachse ist; in dem in den Figuren gezeigten Beispiel werden sie durch ein hydraulisches
riotorenaggregat in Rotation versetzt, das durch die Motoren (16) und (17) dargestellt wird, wobei die Anzahl
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der Motoren beliebig gewählt worden kann.
Die Rotationsbewegung wird über Vorgelege (19, 20) mittels
der Ritzel (21, 22) bewirkt, welch letztere mit Kronenrädern (25, 24) an der Peripherie der Flansche (4) und
(5) in Eingriff stehen.
Die Flansche sind gegenseitig durch Zwischenverstärkungen, wie in Figur 4 (25, 26) gezeigt, gestützt.
Die Felgenstumpfe (6) werden von Radialträgern (27) gestützt, deren unterer Teil mittels der Rollen (28)
auf dem Profil einer Knagge (29) aufruht, deren Form
nachstehend beschrieben wird.
Diese Knagge ist auf der Welle (15) aufgekeilt und wird daher nicht mit den Flanschen (4) und (5) in Rotation
versetzt.
Die Träger (27) der Felgenstumpfe Werden radial in ihrer
Winkelrichtung gegen die Flansche (4) und (5) durch Führungsrollen gehalten, wie in Figur 4 durch die Rollen
(30) bis (33), deren Achsen von den Flanschen getragen
werden, so dass eine Axialverschiebung jedes der « Träger (27) möglich ist. ,
Die Feder (34), welche die Träger (27) mit den Flanschen
verbinden, halten diese Träger fest, wenn die Felgenstumpfe (6) jeweils in Unterposition kommen, während
sich die Scheibenflansche drehen.
Nach der Erfindung erhält die Knagge (29) einen Radius, der vom Eintritt in die Seilscheibe bis zu deren Austritt
zwischen den beiden Werten R^ und R2 progressiv
abnimmt, wobei die Radien so gewählt werden; dass die Zusammenziehung des Schläuche unter der Einwirkung der
progressiven Zugminderung des Schlauchs vom Eintritt bis zum Austritt aus der Seilscheibe so genau wie-mög-
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lieh durch eine entsprechende Verkürzung des Seilscheibenumfangs
ausgeglichen werden kann, welch letztere aus der progressiven Verkleinerung des Radius erfolgt; hierdurch
wird das Rutschen des Schläuche auf der Scheibenfelge
verhindert (Figur 2).
Das Knaggenprofil ist demnach ein Spiralprofil mit abnehmendem Radius vom Eintritt zum Austritt der Scheibe
im Sinne der Schlauchbewegung.
Die Werte für R1 und Rp sind demnach so beschaffen, dass
die Differenz R1-Rp gleich der Zusammenziehung sein soll,
welche der Schlauch auf dem Scheibensegment, das er bedeckt, erleidet, welche Zusammenziehung proportional ist Λ
der Belastung, welche auf den Schlauch beim Eintritt in die Seilscheibe wirkt.
Praktisch wird die Differenz der Radien R-,-Rp gemäss den
obigen Verhältnissen kaum mehr als einige Prozent; des Scheibenradius betragen. In dem Masstab der Figur 2
ist diese Differenz zu gering, als dass sie zeichnerisch darstellbar wäre.
Die auf den Schlauch während seines Laufs einwirkende Belastung, die insbesondere von der abgewickelten
Schlauchlänge abhängt, lässt sich durch Anpassung
des Werts der Differenz Ri-Rp zwischen den Radien der "
Knagge (29) beeinflussen, welche Differenz Jeweils zwischen dem Eintritts- und dem Austrittspunkt der
Scheibe herrscht; die Anpassung geschieht durch Veränderung dos Aufkeilwinkels der Knagge auf dem Rahmen
durch Schwenken der Knagge mittels einer Kurbelwelle und Pleuelstange (35>
36), Figuren 2 und 3j welches Schwenksystem durch eine hydraulische Hebevorrichtung
(37) angetrieben wird. Die Anpassung kann diskontinuierlich in Stufen gemäss dem Ablaufen oder Aufwickeln
des Schlauchs erfolgen. Es ist gleichfalls möglich, die
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- Blatt 10 -
Anpassung kontinuierlich zu gestalten, indem das Kurbelwellen-Pleuelstangensystem
automatisch (35-56) durch die auf den Schlauch am Scheibeneintritt wirkende
Belastung gesteuert wird.
Die Zylinder (13) der Hebevorrichtung für das Andrücken
der Seitenbacken (8) und (9) werden über die Leitungen (38a, 38b) mit Hydraulikflüssigkeit gespeist, welche
Leitungen jeweils auf den Oberflächen des Hebekolbens ausmünden und durch Leitungspaare (38) vereinigt werden,
die in einen Speisekranz (39) über"ein Drehgelenk an
der Peripherie der Welle (15) münden.
Die Steuerung der Hebevorrichtungen aufgrund deren Winkeleinstellung
um die Scheibenachse im Lauf der Umdrehung der letzteren (Näherung oder Entfernung der Seitenbacken
8 und 9 voneinander), geschieht mittels eines hydraulischen Schaltsystems, wofür alle bekannten Typen verwendet
werden können, die für die Steuerung mittels des Verteilerkranzes (39) geeignet sind. :
Es lassen sich dem oben beschriebenen Beispiel für den Erfindungsgegenstand zahlreiche Abänderungen und Zusätze
anfügen, ohne dass der Rahmen dieser Erfindung überschritten wird.
So kann zum Beispiel die Steuerung des Backendrucks am Scheibeneintritt, sowie die Öffnung der Backen am
Scheibenaustritt mittels Steuerarmen erfolgen, die von einer anderen Knagge oder Nocke als der Knagge (29)
angetrieben werden.
Zur Steuerung der progressiven Radialverschiebung der Felgenstumpfe (7a, 7b, usw.) kann man anstelle der
Knagge (29), welche die Radialträger (27) stützt, letztere in zwei Teilen konstruieren, von denen einer
im anderen gleitet, wobei die gegenseitige Verschiebung der beiden Teile hydraulisch durch die Umdrehung der
Scheibe gesteuert wird.
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Claims (5)
1.) Seilscheibe für "biegsame Leitung, die vom Eintritt
in die Scheibe "bis zum Austritt aus derselben einem abnehmenden Druck unterliegt, dadurch gekennzeichnet,
dass sie einen variablen Umfang durch progressive Verminderung ihres Radius vom Eintrittsbis
zum Austrittspunkt auf der Scheibe aufweist.
2.) Seilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sie seitliche Klemmbacken (8, 9) trägt, welche die biegsame Leitung (2) unter im wesentlichen
gleichförmigem Druck halten, wobei die Backen (8, 9) einander diametral gegenüberliegende Wandteile
der biegsamen Leitung (2) bedecken, wobei sie mit Steuerungsvorrichtungen versehen sind, welche
die Backen bei Eintritt der Leitung in die Scheibe zusammendrücken und dieselben bei Austritt aus
der Scheibe lösen.
3.) Seilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine feststehende Führungsvorrichtung (29)
besitzt, auf welcher die biegsame Leitung ruht, wobei die Pührungsvoi'richtung einen Radius hat,
der vom Eintritts- zum Austrittspunkt der Scheibe progressiv abnimmt.
A-.) Seilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sie Zugvorrichtungen (4, 22, 23) für die biegsame
Leitung (2) besitzt, welche das ununterbrochene Ablaufen der Leitung bewirken.
5.) Seilscheibe nach Anspruch 1, die mindestens einen auf einem Rahmen drehbaren Flansch aufweist, sowie
Vorrichtungen zur Drehbewegung dieser Flansche, dadurch gekennzeichnet, dass letztere eine Anzahl
von Felgenstumpfe (6) tragen, welche die biegsame
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BAD ORlQINALX
Leitung aufnehmen, wobei die Felgenstumpfe mit
Tragestangen (27) verbunden sind, die radial auf der Achse verschieblich sind und der Führungsteil
als Knagge (29) ausgebildet ist, die mit dem Flansch koaxial verläuft und deren Winkelstellung
gegen den Rahmen festgelegt ist, während auf der Knagge die Trägerstangen (27) über Rollen (28)
ruhen und der Flansch mit Führungsvorrichtungen (32, 33) für die Radialverschiebung der Trägerstangen
versehen ist.
Seilscheibe nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet,
dass die Winkelverkeilung der Knagge (29) gegen den Rahmen einstellbar ist.
Seilscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Steuerungsvorrichtungen (35* 36, 37) für
die kontinuierliche Einstellung des Aufkeilwinkels der Knagge besitzt, wobei die Steuerung aufgrund
der Veränderung der auf die biegsame Leitung (2) am Scheibeneintritt wirkenden Belastung erfolgt.
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BAD ORIGINAL
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