DE2152695B2 - Hubwinde - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubwinde, in deren starrem Rahmen eine auf einer Trommelwclle befestigte Trommel drehbar gelagert ist, auf der das an seinem einen Ende an der Trommel befestigte Hubseil auf- und abwickelbar ist. wobei auf der Trommclwelle wenigstens eine Kupplung zur Übertragung einer Aufwiekel- und Abwickelantriebskraft von einer Antriebsquclle auf die Trommelwelle und eine Bremse zum gesteuerten Absenken einer am Hubseil hängenden Last vorgcse-

Bekannte Hubwinden dieser Art (FR-PS 11 38 044) weisen zum schnellen Anheben und Absenken der Last einerseits eine druckluftbetätigte Kupplung auf, die zum Koppeln des Antriebs mit der Trommelweile dient, während zum Absenken d?r Last eine am Rahmen der Winde abgestützte Bremse vorgesehen ist. Die dauernde Aufrechterhaltung einer einstellbaren Spannung im Seil ist bei dieser Windenkonstruktion nicht möglich, weil die Kupplung zum Antrieb nicht auf eine Dauerbelastung ausgelegt ist. Als Hubwinde für Anwendungsfälle, bei denen nicht nur extrem hohe Lasten. beispielsweise in der Größenordnung von 290 000 <g über große Hubhöhen schnell angehoben und abgesenkt werden müssen, sondern bei denen andererseits auch genau definierte Seilspannungen bei sehr feinfühliger Hubverstellung einstellbar sein müssen, ist die bekannte Konstruktion deshalb nicht geeignet. Ein solcher Anwendungsfall liegt beispielsweise bei Hubw nden für (!»!bohrgestänge vor. die bei großen Bohrtiefen hohe Gewichte aufweisen und die andererseits riit genau definierter Seilspannung gehalten werden müssen, um zu verhindern, daß das gesamte Gestängegewicht auf den Bohrmeißel einwirkt, wodurch er belastet und zerstört würde.

Andererseits sind Winden bekannt, die mit einer Rutschkupplung versehen sind, die durch geeignete Auslegung und Wasserkühlung zur Einstellung einer konstanten veränderbaren Seilspannung geeignet sind (US-PS 33 73 972). Diese Winden sind, da eine Rutschkupplung, d. h. eine Kupplung verwendet wird, in der dauernd ein Schlupf auftritt, weniger für einen schnellen Hubantrieb geeignet. Außerdem sind für das schnelle Absenken der Last ohne Antrieb auch bei solchen Winden gesonderte Senkbremsen erforderlich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hubwinde für den vorstehend geschilderten Anwendungsfall zu schaffen, die beide Funktionen, nämlich den schnellen Hub und die definiert einstellbare Seilspannung bei möglichst einfachem Aufbau erfüllt, ohne daß beim Umschalten von einer auf die andere Windenbetätigungsart Schwierigkeiten auftreten können, und zwar derart, daß beispielsweise die angehängte Last durchsackt.

Ausgehend von einer Hubwinde der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte, kontinuierlich wirkende, zur Abfuhr von infolge von Reibwirkung erzeugter Wärme mitteis eines Kühlmittels beaufschlagbare Rutschkupplung mit einer unter der Einwirkung von Reibkräften relativ zu einem äußeren Gehäuse

drehbaren inneren Nabe vorgesehen ist. wobei an der inneren Nabe eine mit der Trommelwelle verbindbarc Kupplungswelle angeschlossen ist, während das äu3erc Gehäuse einen Antriebsring trägt, der von der Antriebsquelle antreibbar ist, daß die Bremse zum Absenken der Last mit der Rutschkupplung dadurch vereinigt ist. daß eine den Antriebsring und das mit ihm gekop pelte äußere Gehäuse am starren Windenrahmen fest legende, mit dem Antriebsring in Eingriff bringbare Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, und daß zwisehen die axia! fluchtende Kupplungswelle und die Trommelwelle eine Freilaufkupplung geschaltet ist, welche die Kupplungswelle von der Trommelwelle abkuppelt, wenn die Winde das Hubseil aufwickelt, die Kupplungswelle jedoch mit der Trommelwelle kuppelt, wenn das Hubseil abgewickelt wird.

Erfindungsgemäß ist also die bekannte Hubwinde mit einer an sich bekannten Rutschkupplung eigänzt, wobei die Konstruktion jedoch so getroffen ist, daß es beispielsweise möglich ist, die Wirkung der Rutschkupplung durch die normale Hubkupplung zu überlagern, indem eine Freilauf- oder Überholkupplung zwischen die Rutschkupplung und die Trommel geschaltet ist, so daß bei der Umschaltung von haltender Last bei konstanter Seilspannung zu einziehender Last keine Umschaltung von einer auf die andere Kupplung erfolgen muß, die eine sehr genaue Einstellung beider Kupplungen erforderlich machen würde. Zusätzlich wird erfindungsgemäß vorgesehen, die Funktion der erforderlichen Lastsenkbremse der Rutschkupplung zuzuordnen, die ohnehin so ausgelegt sein muß, daß sie die volle Last über längere Zeitdauer abbremsen kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird also durch Verwendung einer als verhältnismäßig einfach aufgebauter Klemmkörperfreilauf ausbildbaren Oberholkupplung eine die beiden Kupplungen in gegenseitiger Abhängigkeit voneinander steuernde, relativ empfindliche Steuerung eingespart, und zusätzlich wird die Funktion der Lastbremse der ohnehin notwendigen Rutschkupplung zugeordnet, indem deren äußeres Ge- 4ⁿ häuse durch eine sehr einfache Verriegelungsvorrichtung am Windenrahmen festgebremst oder verriegelt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Winde ist der Antriebsring mit einem im wesentlichen kreisförmigen Ringabschnitt und an dessen Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Zähnen versehen, und die Verriegelungseinrchtung weist in den Zähnen des Antriebsrings zum Eingriff bringbare Eingriffglieder auf.

Die Freilaufkupplung zum Auskuppeln der kontinuierlich arbeitenden Rutschkupplung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Rutschkupplung und die Trommelwelle verbindet, wenn die Rutschkupplung die mit der Trommel verbindbare Kupplungswelle dreht und das Seil unter eingestellter Spannung hält.

Die kontinuierlich arbeitende Rutschkupplung weis! in einer vorteilhaften Weiterbildung eine an der inneren Nabe befestigte Reibscheibe, mit dem äußeren Gehäuse umlaufende und gleitend in Eingriff bringbare Reibelemente und Druckluft betätigte, in der Nähe der Rcibelemente im Gehäuse befestigte Ausdehnungselemente auf, die nach ihrer Beaufschlagung die Reibelemente mit Reibschluß an der Reibscheibe anlegen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine mit einer zusammengebauten Kupplungs-Bremsvorrichtung arbeitende Hubwinde,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der zusammengebauten Kupplungs-Bremsvorrichtung von Fig.' entlang der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht auf den Eingang in die und den Ausgang aus der zusammengebauten Kupplungs-Bremsvorrichtung von Fig. 1 in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 1,

Fig.4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer in Verbindung mit der Erfindung verwendeten Freilaufkupplung entlang der Linie 4-4 in F i g. 1, und

F i g. 5a, 5b und 5c jeweils eine schematische Teilschnittansicht der Freilaufkupplung, wobei deren Wirkungsweise gezeigt ist.

In F i g. 1 ist die Winde als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Hubwinde 10 wird von Motoren 11 und 12 angetrieben, die als Reihenschluß-Gleichstrommotoren ausgebildet sind, die eine Ausgangsleistung von jeweils 700 PS haben. Die Ausgangswelle des Motors 11 ist mil der Eingangswelle 13 über eine übliche Wellenkupplung 14 gekoppelt. Die Ausgangswelle des Motors 12 ist ebenfalls über eine übliche Wellenkupplung 15 mit der Eingangswelle 13 verbunden. Die Wellenkupplungen 14 und 15 sind übliche mechanische Kupplungen zur Übertragung des Ausgangsdrehmoments der Motoren 11 und 12 auf die Eingangswelle 13. Die Winde 10 stützt sich auf einem starren Windenrahmen 16, wobei die Eingangswelle 13 in Lagern 17 und 18 im festen Rahmen 16 drehbar gelagert ist.

Das auf die Eingangswelle 13 ausgeübte Drehmoment wird über in der Nähe der Lager 17 und 18 konzentrisch auf der Eingangswelle 13 angeordnete Kettenräder 19 und 20 übertragen. An Stelle von Antriebskettenrädern 19 und 20 können auch andere Drehmomentübertragungseinrichtungen, z. B. Riemenscheiben verwendet werden. Die Kettenräder 19 und 20 übertragen den Antrieb gemeinsam auf eine Vorgelegewelle 26, wobei über eine Klauen- oder Zahnkupplung entweder das Kettenrad 21 oder das Kettenrad 23 gewählt werden kann, so daß die Antriebsleistung beider Motoren 11 und 12 über das gewählte Kettenrad 21 oder 23 übertragen wird. Dies wird im folgenden im einzelnen erläutert. Obwohl eine gleiche Anzahl von Kettenrädern 19 und 20 gezeigt ist, ist üblicherweise eine größere Anzahl von Kettenrädern 20 als von Kettenrädern 19 vorgesehen, um eine zusätzliche Möglichkeit der Drehmomentübertragung zu schaffen.

Das Antriebskettenrad 19 ist über eine Antriebskette 22 mit dem angetriebenen Kettenrad 21 und das Antriebskettenrad 20 über eine Antriebskette 24 mit dem Kettenrad 23 verbunden. Die Kettenräder 21 und 23 sind drehbar auf der Welle 26 gelagert. Wahlweise können die Kettenräder 21 oder 23 über die auf der Welle 26 angeordnete Klauen- oder Zahnkupplung mit der Welle 26 gekuppelt werden. Als Klauenkupplung 27 ist eine auf zwei Geschwindigkeiten schaltbare Kupplung vorgesehen. Somit kann die Hubwinde abhängig von der gewählten Geschwindigkeit und dem Drehmomentausgang in vier verschiedenen Betriebsstufen verwendet werden.

Ein Ende der Welle 26 ist in einem Lager 28 drehbar gelagert, wobei auf dem vorstehenden Ende der Welle 26 ein Kettenrad 29 angeordnet ist. Das Kettenrad 29 ist über eine Kette 31 mit einem Kettenrad 30 verbunden. Das Kettenrad 30 ist mit dem Gehäuse der Trommelkupplung 32 (für niedrige Trommelgeschwindigkeit) verbunden. Als Trommelkupplung 32 ist eine druckluftbetätigte Kupplung vorgesehen, die einen zwangläufi-

gen Eingriff zwischen antreibendem und treibendem Element herstellt. Die Ein- und Ausschaltung der Trommelkupplung 32 für niedrige Trommelgeschwindigkcit erfolgt über einen bekannten Drehanschluß 33, über den die Kupplungsbetätigungs-Drucklufiieitungen zur Ein- und Ausschaltung der Trommelkupplung 32 angeschlossen sind. Wenn die Trommelkupplung 32 eingeschaltet ist, wirkt das von ihr abgegebene Drehmoment auf eine Welle 34 ein und wird so auf die Trommel 35 übertragen. Die Trommel 35 ist auf der Welle 34 aufgekeilt. Die Welle 34 ist in Lagern 36 in einem festen Rahmen 37 drehbar gelagert. Die Übertragung der Antriebsleistung auf die Trommelkupplung 38 für eine hohe Trommelgeschwindigkeit erfolgt in ähnlicher Weise wie die Übertragung der Antriebsleistung auf die Trommelkupplung 32 für eine niedrige Trommelgcschwindigkeit. Das zweite Ende der Welle 26 ist in einem Lager 39 im Rahmen 16 drehbar gelagert. Auf diesem Ende der Welle 26 ist konzentrisch ein Kettenrad 40 angeordnet. Das Kettenrad 40 ist über einen Kettentrieb 42 mit einem Kettenrad 41 verbunden, das am Kupplungsgehäuse oder dem treibenden Glied der Trommelkupplung 38 für hohe Trommelgeschwindigkeit befestigt ist. Das über die Trommelkupplung 38 übertragene Drehmoment wirkt auf die Trommelwelle 34 und die auf dieser befestigte Windentrommel 35. Der bei der Trommelkupplung 38 gelegene Teil der Trommelwelle 34 ist in einem Lager 43 im festen Rahmen 16 drehbar gelagert. Als Trommelkupplung 38 wird eine druckluftbetätigte, belüftete Scheibenkupplung vorgesehen. Die Steuerleitungen für die Druckluftbetätigung verlaufen axial durch die Trommelwelle 34 der Winde und die stirnseitig an die Trommelwelle anschließenden Wellen, wobei der Drucklufteinlaß am Drehanschluß 44 erfolgt.

Die Welle 26 ist über eine Wellenkupplung 46 mit einer Welle 45 gekoppelt, die in geeigneten Lagern 47 und 48 in festen Rahmenteilen 49 und 50 drehbar gelagert ist. Die Welle 45 ist die Eingangswelle für eine Kupplung 51. Als Kupplung 51 ist eine druckluftbeiätigte Scheibenkupplung vorgesehen. Die Welle 45 ist an der Nabe der Kupplung 51 angeschlossen, die ihrerseits eine innere (nicht gezeigte) Reibscheibe trägt. Auf der Nabe der Kupplung 51 ist ein Gehäuse 53 drehbar gelagert, welches seinerseits die Reibelemente der Kupplung trägt. Ein Kettenrad 52 ist am Gehäuse 53 der Kupplung 51 befestigt, und das von der Welle 45 ausgeübte Drehmoment wird bei Betätigung der Kupplung 51 über einen Drehanschluß 54 der Kupplung 51 auf das Kettenrad 52 übertragen.

Eine dauernd mit Schlupf betreibbare Kupplung 57 ermöglicht die Einstellung eines Geschwindigkeitsunterschieds zwischen Einlaß und Auslaß der Kupplung 57. An einem Antriebsring 58 ist ein Kettenrad 55 angeschlossen und übt eine Antriebskraft auf ihn aus, wobei der Antriebsring 58 seinerseits am Gehäuse der Kupplung 57 befestigt ist. Das Keltenrad 55 und der Antriebsring 58 sind drehbar auf einer Welle 59 gelagert, die ihrerseits drehbar in Lagern 60 und 61 in den festen Rahmenteilen 49 und 50 gelagert ist. Die Welle ist mit dem angetriebenen Element der Kupplung 57. welches in diesem Fall von der (nicht gezeigten) Nabe der Kupplung 57 gebildet wird, verbunden. Ais Kupplung 57 ist eine druckluftbetätigte, wassergekühlte Scheibenkupplung vorgesehen, die dauernd unter Schlupf arbeiten kann, so daß zwischen der Nabe und dem Gehäuse und deshalb zwischen der Reibscheibe und den Reibelementen der Kupplung ein Geschwindigkeitsunterschied eingestellt werden kann. Die Kupp lung 57 wird über den Drehanschluß 44 betätigt, unc für den Wasserein- und -auslaß zur Rutschkupplung is der Drehanschluß 62 vorgesehen.

Um eine Kupplungs-Bremsvorrichtung mit kontinuierlicher Rutschkupplung zu verwirklichen, ist der An triebsring 58 gleich einem Zahnrad mit Zähnen 65 versehen, in die entsprechende Gegenzähne der Eingriffs glieder 63 und 64 eingreifen können, wobei die Ein griffsglieder 63 und 64 zu beiden Seiten des Antriebs ringes 58 angeordnet sind.

Die Welle 59 und die Trommelwelle 34 sind iibei eine in einer Richtung wirkende Freilaufkupplung 66 die im folgenden noch ausführlich erörtert wird, mitein ander verbunden. Die Welle 59 ist am äußeren Ring 67 und die Trommelwelle 34 am inneren Ring 68 der Freilaufkupplung angeschlossen. Wie noch erläutert wird steht die Freilaufkupplung 66 außer Eingriff, wenn entweder die Trommelkupplung 38 für hohe Trommelgcschwindigkeit oder die Trommelkupplung 32 für niedrige Trommelgeschwindigkeit in Eingriff stehen und die Trommel 35 in Aufwickelrichtung antreiben, wobei der innere Ring 68 relativ zum äußeren Ring 67 frei drehbar ist. Wenn die Trommel 35 sich unter Überholbelastung dreht, kommt die Freilaufkupplung 66 /um Eingriff und überträgt das Drehmoment der Trommelwelle 34 auf die Welle 59. Auf diese Weise arbeitet die Schlupfkupplung 57 als Bremse, wenn die Eingriffsglieder 63 und 64 den Antriebsring 58 festlegen. Wenn die kontinuierliche Schlupfkupplung 57 die Welle 59 in Aufwickelrichtung antreibt, kommt die Freilaufkupplung 66 in Eingriff und ermöglicht so die Aufrechterhaltung der gesteuerten Spannung in dem auf die Trommel 35 aufgewickelten Seil 69.

Beim Einsatz der Hubwinde für Ölbohrzwecke tritt das Problem des Ausziehens des Bohrgestänges aus dem Bohrloch auf, um den Bohrkopf auszutauschen oder andere Wartungsarbeiten durchzuführen, wobei große Lasten auf die Hubwinde 10 einwirken Die Lasten können bis zu etwa 180 000 kg schwer sein. Wenn das Bohrgestänge angehoben ist. liefern die Motoren 11 und 12 eine Antriebsleistung für die Übertragung eines Drehmoments zur Trommelkupplung 32 für niedrige Trommeldrehzahlen. Durch die Verwendung der Klauenkupplung 27 ist die Hubwinde 10 wie bereits erwähnt wurde, fähig, in vier Geschwindigkeits- und Drehmomentstufen zu arbeiten, abhängig davon welche Antriebsquelle und welche Geschwindigkeit verwendet wird. Wenn ein Aufwickelbetrieb mit niedriger Geschwindigkeit erfolgt, übt die Welle 26 eine Drehkraft auf das Kettenrad 29 aus. das seinerseits eine Drehkra.t auf das Kettenrad 30 überträgt, so daß das einwirkende Drehmoment vom Übersetzungsverhältnis der Kettenräder 29 und 30 abhängt. Wenn die Trommelkupplung 32 eingekuppelt ist, wird die Antriebsleistung über die Reibelemente und die (nicht gezeigte) Reibscheibe der Trommelkupplung 32 und dadurch auf die Trommelwelle 34 übertragen. Wie bereits erwähnt wurde, koppelt die Drehung der Welle 34 in Aufwickelrichtung die Freilaufkupplung 66 aus, so daß eine Freilaufdrehung möglich ist Wenn die auf das Seil einwirkende Belastung hinreichend vermindert ist, um einen Aufwickelbetrieb mit hoher Geschwindigkeit zu erlauben, kann die Trommelkupplung 38 für hohe Trommelgeschwindigkeit in Eingriff gebracht werden, um das Seil 69 in ähnlicher Weise wie dies im Zusammenhang mit der Trommelkupplung 32 für niedrige Geschwindigkeit beschrieben wurde aufzuwickeln.

Unter den Anforderungen eines üblichen Aufwickclbctriebcs können die Kupplung 51 und die kontinuierliche Rutschkupplung 57 außer Eingriff gestellt werden, weil keine von ihnen für diese Betriebsweise benötigt wird. Wenn die Hubwinde 10 jedoch im Frcilauf/.usiand das Seil 69 abwickelt, wird die kontinuierliche Rutschkupplung 57 als Hilfsbremsc für die Bandbremsen 70 und 71 betätigt. Die Eingriffsgliedcr 63 und 64 werden in Eingriff mit den Zähnen 65 des Antriebsrings 58 gestellt, um den Antriebsring 58 relativ zum festen Rahmenteil 49 festzustellen. Da die kontinuierliche Rutschkupplung 57 mit dauerndem Schlupf arbeitet, wird die auf die Welle 59 ausgeübte Bremswirkung durch die über den Drehanschluß 54 zugeführte Druckluftbetätigung gesteuert. Wenn die Trommelwelle 34 unter Freilaufbedingungen arbeitet, wird die Freilaufkupplung 66. wie im Nachstehenden noch erläutert wird, eingekuppelt oder verriegelt, wodurch die Wellen 34 und 59 miteinander verbunden werden. Wenn es erforderlich ist. eine gesteuerte Spannung im Seil 69 zu erhalten, wird die Kupplung 51 eingeschaltet, so daß sie die auf die Welle 45 aufgebrachte Drehkraft zwangläufig über die Antriebskettenräder 52 und 55 auf den Antriebsring 58 überträgt. Wie noch erläutert wird, ermöglicht der kontinuierliche Schlupf der Kupplung 57 die Aufbr.ngung einer gesteuerten Spannung auf das Seil 69.

Ein besseres Verständnis der Arbeitsweise der vereinigten Kupplungs-Bremsvorrichtung der Hubwinae IO kann am besten aus F i g. 2 gewonnen werden, ιη welcher eine vergrößerte Schnittansicht gezeigt ist. Wie erwähnt, ist es möglich, die kontinuierliche Rutschkupplung 57 durch Verwendung von drehmomentubcrtragenden Kupplungen herzustellen, die hinreichend gute Wärmeübertragungseigenschaften haben um einen wesentlichen Geschwindigkeitsuntersch.ed zwischen den Eingangs- und Ausgangsreibungselementen der Kupplung zu ermöglichen. Hierfür wird eine druckluftbetätigte, flüssigkeitsgekühlte Scheibenkupplung als Kupplung 57 vorgesehen. Die Kupplung 57 weist ein im wesentlichen zylinderähnliches Gehäuse 100 au!, dessen Axialfläche 101 an der Längsfläche 102 des Antriebsrings 58 befestigt ist. wobei zur Befestigung des Gehäuses 100 am Antriebsr.ng 58 Schraubenbolzen Verwendung finden. Die Welk 59 ist drehbar am Rahmenteil 49 befestigt, wobei sie in dem Lager 60 drehbar gelagert ist. Der Antriebsring 58 bestem aus e.ner Nabe 104. deren eines Ende zu einem radialen RingaD-schnitt 105 erweitert ist. dessen Umfangsfläche gleichmäßig verteilte Zähne 65 trägt. Der Antriebsr.ng 58 ist durch eine drehbare Lagerung in Lagern 106 drehbar auf der Welle 59 angeordnet. Das Kettenrad 55_ ist radial an einem Abschnitt der Nabe 104 des Antr.ebsnng 58 befestigt, wobei dieser, wie in F i g- 2 gezeigt .st. mit zwei Sätzen von Zahnradzähnen zur Aufnahme der Kette 56 (Fig.1) versehen ist. Das Kettenrad 55!ist über Schrauben und Muttern an der Nabe104 befestigt. In der Nähe der inneren Axialfläche des Gehäuses 100 sind Reibplattenträger 107 zur Aufnahme von Reibelementen 108 gleitend verschiebbar angeordnet. Reibelemente 115 sind auf einer inneren^Auf„? ^ Sr ehe des Gehäuses 100 in der Nähe der Oberflache der Reibscheibe 110 und gegenüber den Re.belemen ten IW angeordnet. Innerhalb der Reibplatteniräger 107 im Anschluß an die Reibelemente 108 ist ein R^·^³¹™' 109 in Ringform angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 100 ist in der Nachbarschaft der Reibelemente 115 en Ringkanal 116 ringförmig ausgebildet. Die Kir 109 und 116 sind von angemessener Größe zur mc einer hinreichenden Menge von Flüssigkeit zur Abfuhr der durch die Reibwirkung zwischen den Reibelementen 108 und 115 und der Reibscheibe 110 erzeugten Wärme. Die Reibscheibe 110 ist durch Kerbzähne 111 auf der Kupplungsnabe 112 befestigt. Die Nabe 112 ist mit der Welle 59 verkeilt oder anderweitig befestigt.

Um die Kupplung 57 in Eingriff zu bringen, wird mittels geeigneter (nicht gezeigter) Anschlußarmaturen Druckluft zu einem Ausdehnungselcment 113 geführt. ίο Die in gleitend verschiebbarem Eingriff mit der Innenwand des Gehäuses 100 stehenden Reibplattenträgcr 107 werden durch die alternative Wirkung des Ausdehnungselements 113 und der Rückstellfeder 114 in Axialrichtung entlang der Achse der Welle 59 verschoben. Die Reibplattenträger 107 führen relativ zum Gehäuse 100 keine Drehbewegung aus, während eine axiale Verschiebung möglich ist. Die Druckluft zum Aufblähen des Ausdehnungselements 113 wird am Drehanschluß 44 und flüssiges Kühlmittel am Drehanschluß 62 zugeao führt, wodurch ein Ein- und Auslaß für das in den Ringkanälen 109 und 116 enthaltene Kühlmittel gebildet ist. Die Verbindungen zum Drehanschluß 62 sind nicht gezeigt.

Damit die Kupplung 57 als ständige Rutschkupplung »5 oder als Bremse wirken kann, muß sie die volle, durch den Reibschluß zwischen den Reibelementen 108 und 115 und der Reibscheibe UO erzeugte Wärmeleistung vollständig abführen können. Wenn die Hubwinde 10 bei einem Betriebszustand arbeitet, bei dem das Seil 69 (F i g. 1) auf einer gesteuerten Spannung gehalten werden soll, wird die Kupplung 57 eingeschaltet. Die Antriebsleistung wird auf das Kettenrad 55 übertragen, welches seinerseits die Beaufschlagung des Gehäuses 100 und der Reibplattenträger 107 mit einer gegebenen Drehgeschwindigkeit und einem Drehmoment verursacht. Die Größe der Spannung ist vom Reibschhiß zwischen den antreibenden Reibelementen 108 und 115 und der getriebenen Reibscheibe 110 abhängig.

Druckluft wird in das Ausdehnungselement 113 eingeführt, welches seinerseits eine gleitende Verschiebung der Reibplattenträger 107 verursacht. Da die Reibelemente 115 im wesentlichen stationär sind, wird die angetriebene Reibscheibe 110 mit Reibschluß zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Reibelemente 108 und 115 beaufschlagt. Durch Einstellung eines gesteuerten Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen den treibenden Reibelementen 108 und 115 und der Reibscheibe 110 kann das auf die Welle 59 übertragene Drehmoment eingestellt werden, so daß im Seil 6S (Fig. 1) eine gesteuerte Spannung aufrechterhalter werden kann.

Wenn die Hubwinde 10 bei einem Betriebszustanc arbeitet, bei welchem eine einstellbare Spannung in Seil 69 aufrechterhalten werden soll, können zwei Zieh erfüllt werden. Wenn die Winde 10 sich in einer Umge bung befindet, in welcher ein Bewegungsausgleich er forderlich ist, kann konstante Spannung im Seil 6! durch Verwendung der Schlupf- oder Rutschkupplunj 57 erreicht werden. Wenn ein Bewegungsausgleich er 60 forderlich ist, ist es üblicherweise notwendig, die relati ve Stabilität des Seils 69 unabhängig von der Bewe gung der Hubwinde 10 aufrechtzuerhalten. In dieser Fall werden die Reibelemente 108 und 115 mit eine Geschwindigkeit angetrieben, die größer als die zur 65 Aufwickeln des Seils 69 erforderliche Einzugsgeschwin digkeit ist. Wenn das Kabel abgewickelt wird, befinde sich die Kupplung 57 in einem Freilaufzustand, wc durch die Welle 59 die Richtungen wechselt und d£

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durch den relativen Geschwindigkeitsunterschied /wischen den treibenden Reibelementen 1Ö8 und 115 und der getriebenen Reibscheibe 110 erhöht. Wenn die Kupplung 57 als kontinuierlich wirkende Reibungsbremse verwendet werden soll, werden die Eingriffsglieder 63 und 64 in Eingriff gestellt, so daß eine relative Verschiebung zwischen dem Kupplungsgehäuse 100 und dem Rahmenteil 49 verhindert wird, und das Seil 69 wird abgewickelt, wobei der festgehaltene Aufbau der Kupplung 57 als Hilfsbremssystem für die Bandbremsen 70 und 71 wirkt.

Im folgenden wird auf die F i g. 3 Bezug genommen, aus der die Verhältnisse der zugeführten Antriebsleistung und der Umwandlung der Kupplung 57 in ein Bremssystem am besten hervorgehen. Die Welle 59 weist ein Lager !06 auf, auf dem die Nabe 104 des Antriebsrings 58 drehbar gelagert ist. Wie in F i g. 3 gezeigt ist. ist das Kettenrad 55 konzentrisch zur Welle 59 angeordnet und. wie in F i g. 2 gezeigt ist, mittels Schrauben und Muttern an der Nabe 104 befestigt. Die Antriebskette 56 umschließt etwas mehr als die Hälfte der Zähne des Kettenrades 55 und kuppelt die Kettenräder 55 und 52, wie in F i g. 1 gezeigt ist. Die Umfangsfläche des Ringabschnitts 105 des Antriebsrings 58 ist zu einem Zahnrad 65 ausgebildet. Soll die Kupplung 57 als Bremse wirken, werden die Zähne der Eingriffsglieder 63 und 64 mit den entsprechenden Zähnen 65 des Antriebsringes 58 in Eingriff gebracht, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Antriebsring 58 und dem Rahmen der Hubwinde 10 verhindert wird. In F i g. 3 ist lediglich zur Veranschaulichung das Eingriffsglied 63 im Eingriff mit den Zähnen 65 und das Eingriffsglied 64 außer Eingriff mit den Zähnen 65 gezeigt. Das Verstellen der Eingriffsglieder 63 und 64 erfolgt über hydraulische Zylinder 75 und 76.

Wie bereits erwähnt, ist zwischen der Welle 59 und der Trommelwelle 34 eine in einer Richtung wirksame Freilaufkupplung 66 zwischengeschaltet. Im folgenden wird auf die F i g. 4 und die F i g. 5a, 5b und 5c Bezug genommen, aus denen die Arbeitsweise der Freilaufkupplung 66 entnommen werden kann. F i g. 4 zeigt schematisch die Freilaufkupplung 66 in der Form einer Klemmkörperkupplung, und zwar in einem Teilschnitt. An axial gegenüberliegenden Enden der Freilaufkupplung 66 sind zylindrische Bohrungen 120 und 121 zur Aufnahme der Wellen 5S und 34 vorgesehen. Keile 122 und 123 sind in den zylindrischen Bohrungen 120 und 121 in Axialrichtung ausgefluchtet und verhindern eine unbeabsichtigte Drehung der Wellen relativ zur Freilaufkupplung 66. Die Welle 59 wird am äußeren Ring 124 und die Trommelwelle 34 am inneren Ring befestigt. Der innere Ring 125 ist drehbar im äußeren Ring 124 angeordnet, wobei der innere Ring 125 innerhalb des äußeren Rings 124 durch Lager 126 gelagert ist Klemmkörper 127 liegen mit Reibschluß an der inneren zylindrischen Fläche des Außenrings 124 und der äußeren zylindrischen Fläche des inneren Rings 125 an. Die Orientierung der Klemmkörper 127 wird von einem äußeren Käfig 128 und einem inneren Käfig 129 gesteuert

Die Arbeitsweise der Freilaufkupplung 66 geht am besten aus den F i g. 5a, 5b und 5c hervor, in denen in schematischer Weise die Arbeitsweise der Freilaufkupplung 66 gezeigt ist. Wie erwähnt, wird die Freilaufkupplung 66 dazu verwendet eine freie Drehung der Trommelwelle 34 relativ zur Welle 59 zu ermöglichen, wenn entweder die Kupplung 38 für hohe Trommelgeschwindigkeit oder die Kupplung 32 für niedrige Trom-

melgeschwindigkeit die Trommel 35 in Aufwickelnd! lung antreibt. Die Freilaufkupplung 66 verbindet di< Trommelwelle 34 und die Welle 59 wirksam mileinan der, wenn die Trommel 35 im Freilaufbctrieb das Sei 69 abspult, und die Freilaufkupplung 66 verbindet di< Trommelwelle 34 und die Welle 59, wenn die konlinu lerhche Rutschkupplung 57 das Seil unter gesteuertci Spannung hält.

In Fig. 5a ist der Freilaufbetriebszustand der Frei· laufkupplung 66 dargestellt. Der Innenring 125 und dci Außenring 124 sind frei gegeneinander drehbar, warn die zugehörigen Winkeldrehungen in der gezeigter Weise erfolgen. Der Innenring wird im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch das Seil 69 entweder über die eingeschaltete Trommelkupplung 38 für hohe Trommelgeschwindigkeit oder die eingeschaltete Trommelkupplung 32 für niedrige Trommelgeschwindigkeit auf die Trommel aufgewickelt wird. Der innere Käfig 129 und der äußere Käfig 128 sind relativ zueinander konzentrisch angeordnet, und die gegenüberliegenden Ränder jedes Abschnitts des inneren Käfigs 129 und des äußeren Käfigs 128 berühren einen Punkt am Klemmkörper 127. In diesem Betriebszustand dreht sich der innere Kaiig 129 relativ zum äußeren Käfig 128 im Uhrzeigersinn, wodurch die Klemmkörper 127 so orientiert werden, daß sie den inneren Ring 125 relativ zum äußeren King 124 in Freilaufzustand stellen. Da die Ober- und Unterflachen der Klemmkörper 127 nicht gegen die zugehörigen Radialflächen des inneren und äußeren Ringes 125 und 124 gezwängt werden, sind die mit dem inneren und dem äußeren Ring 125 und 124 gekoppelten Wellen wirksam voneinander getrennt, wodurch eine Übertragung von Drehmoment von der einen auf die andere Welle ausgeschlossen ist. Zur Sichersteüung der Anlage der Klemmkörper 127 an den Ringen 124 und 125 sind Federn 130 vorgesehen. • u .^Flg-^{5b ist der} Betriebszustand gezeigt bei dem sich der äußere Ring 124 relativ zum inneren Ring 125 im Uhrzeigersinn dreht, wodurch die Freilaufkupplung ob wirksam sperrt und eine Drehmomentübertragung von der Welle 59 auf die TrommclwcJlc 34 ermöglicht. uiese Betriebsweise tritt auf. wenn die kontinuierliche Rutschkupplung 57 zur Aufrechterhaltung einer gesteuerten Spannung im Seil 69 verwendet wird. Aus einem Vergleich der F ig. 5b mit der F i g. 5a ist ersichtlich, daß der äußere Käfig 128 und der innere KS-Mg 129 sich relativ zueinander im Uhrzeigersinn verdreht haben, wodurch die Klemmkörper 127 ebenfalls im Uhrzeigersinn verschwenkt worden sind, wodurch die Freilaufkupplung 66 belastet und die Welle 59 und die Trommelwelle 34 miteinander verbunden sind. Die Beaufschlagung der Freilaufkupplung 66 ermöglicht die Übertragung des Drehmoments von der Welle 5« auf die Trommelwelle 34 und ermöglicht dadurch die mit gesteuerter Spannung arbeitende Betriebsweise der Hubwinde 10. Wenn die Freilaufkupplung 66 wegen einer Bewegung der Hubwinde 10 überholt wird, bleibt sie in der in Fig.5b gezeigten relativen Eingriffsstellung wodurch ein mit gesteuerter Spannung arbeitender Betriebszustand der Winde 10 erreicht wird.

in r ig.5c ,st dse Freilaufkupplung 66 in dem Betriebszustand gezeigt, in dem der innere Ring 125 relativ zum äußeren Ring 124 im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird. Dieser Betriebszustand tritt auf, wenn das j ^{ln e}'^nem Uberholanwendungsfall abgewickelt werden muß. Dabei wird die kontinuierliche Rutschkupplung[57 als Hilfsbremse benutzt, indem die Engnffsgheder 63 und 64 und das Antriebsrad 58 (F i e. 3)

miteinander in Eingriff gebracht werden. In dieser Stellung wird der äußere Käfig 128 relativ zum inneren Käfig 129 im Uhrzeigersinn verdreht, wodurch die Klemmkörper 127 voll belastet werden und so eine Übertragung der im Gegenuhrzeigersinn erfolgenden Drehung vom inneren Ring 125 auf den äußeren Ring 124 erlauben. Wenn zwischen der Trommelwellc 34 und der Welle 59 eine Verbindung besieht, wirkt die kontinuierliche Rutschkupplung 57 als Hilfsbremse für die Bandbremsen 70 und 71 und verbessert so die Ar-

beitsweise der Winde 10. Da die Schlupfkupplung 57 ir diesem Betriebszustand als kontinuierliche Reibbremsc arbeitet, ermöglicht die Betätigung der Ausdehnele mentc 113(Fi g. 2) die Einstellung der Stärke der Hilfs bremswirkung. Da die Rutschkupplung 57 so ausgeleg ist, daß sie die gesamte zwischen den Reibelementet 108 und 115 und der Reibscheibe 110 (F i g. 2) entste hende Wärmeleistung abführen kann, ist die Gesamtar beitsweise der Winde 10 erheblich verbessert.

Hierzu 3 Blatt 2'eichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hubwinde, in deren starrem Rahmen eine auf einer Trommelwelle befestigte Trommel drehbar gelagert ist, auf der das an seinem einen Ende an der Trommel befestigte Hubseil auf- und abwickelbar ist, wobei auf der Trommelwelle wenigstens eine Kupplung zur Übertragung einer Aufwickel- und Abwickelantriebskraft von einer Antriebsquelle auf die Trommelwelle und eine Bremse zum gesteuerten Absenken einer am Hubseil hängenden Last vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte, kontinuierlich wirkende, zur Abfuhr von infolge von Reibwirkung erzeugter Wärme mittels eines Kühlmittels beaufschlagbare Rutschkupplung (57) mit einer unter der Einwirkung von Reibkräften relativ zu einem äulieren Gehäuse (100) drehbaren inneren Nabe (112) vorgesehen ist, wobei an deren innerer Nabe (112) 2c eine mit der Trommelwelle (34) verbindbare Kupplungswelle (59) angeschlossen ist, während das äußere Gehäuse (100) einen Antriebsring (58) trägt, der von der Antriebsquelle (11, 12) antreibbar ist. daß die Bremse zum Absenken der Last mit der Rutschkupplung (57) dadurch vereinigt ist, daß eine den Antriebsring (58) und das mit ihm gekoppelte äußere Gehäuse (100) am starren Windenrahmen festlegende, mit dem Antriebsring in Eingriff bringbare Verriegelungseinrichtung (63,64, 75, 76) vorgesehen ist; und daß zwischen die axial fluchtende Kupplungswelle (59) und die Trommelwelle (34) eine Freilaufkupplung (66) geschaltet ist, welche die Kupplungswelle (59) vor der Trommelwelle (34) abkuppelt, wenn die Winde das Hubseil (69) aufwikkelt, die Kupplungswelle (59) jedoch mit der Trommelwelle (34) kuppelt, wenn das Hubseil (69) abgewickelt wird.

2. Winde nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsring (58) mit einem im wesentliehen kreisförmigen Ringabschnitt (105) und an dessen Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten. Zähnen (65) versehen ist, und daß die Verriegelungseinrichtung in den Zähnen (65) des Antriebsrings (58) zum Eingriff bringbare Eingriffsglieder (63,65) aufweist.

3. Winde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (66) zum Auskuppeln der kontinuierlich arbeitenden Rutschkupplung (57) so ausgebildet ist, daß sie die Rutschkupplung (57) und die Trommelwelle (34) verbindet, wenn die Rutschkupplung die mit der Trommel (35) verbindbare Kupplungswelle (59) dreht und das Seil (69) unter eingestellter Spannung hält.

4. Winde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich arbeitende Rutschkupplung (57) eine an der inneren Nabe (112) befestigte Reibscheibe (110), mit dem äußeren Gehäuse (110) umlaufende und gleitend in Eingriff bringbare Reibelemente (108, 115), und Druckluft betätigte, in der Nähe der Rcibelemenie (108, 115) im Gehäuse befestigte Ausdehnungselemente (113) aufweist, die nach ihrer Beaufschlagung die Reibelemente (108, 115) mit Reibschluß an der Reibscheibe (110) anlegen.

5. Winde nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsquelle zwei Motoren (II, 12) vorgesehen sind, und daß ein mit dem Antriebsring (58) gekoppeltes und parallel /u ihm angeordnetes Kettenrad (55) und em die Antriebsquelie und das Kettenrad (55) verbindender Kettenantrieb (56,52,21,22,19) vorgesehen sind.