CH656028A5 - DEVICE FOR OPERATINGLY WINDING AND UNWINDING ELECTRIC CABLES. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. The invention relates to a device of the type specified in the preamble of claim 1.
Elektrokabel, die zur elektrischen Verbindung einer beweglichen Einheit mit einem ortsfesten elektrischen Anschluss dienen, können in vielen Fällen, insbesondere bei grösseren Entfernungen, aus Sicherheitsgründen nicht mehr freihängend ausgeführt werden. Das Elektrokabel wird dann zweckmässigerweise auf einer Trommel gespeichert. Wenn sich nun der Abstand zwischen der zu versorgenden Baueinheit, etwa einer Messeinrichtung, und dem elektrischen Anschluss im Betriebszustand kontinuierlich ändert und das Kabel entsprechend nachgeführt werden muss, also ein betriebsmässiges Auf- und Abwickeln gefordert wird, stellt sich das Problem der störungsfreien Energiebzw. Informationsübertragung vom ortsfesten elektrischen Anschluss über das sich auf der Trommel drehende Kabel zur beweglichen Einheit. Eine solche Übertragung könnte etwa mit Hilfe von Schleifringkontakten ausgeführt werden. Diese sind jedoch wegen ihrer bekannten Anfälligkeit gegen Oxidation, Verschleiss und/oder Verschmutzung und den dadurch herbeigeführten Änderungen der Übergangswiderstände mit den damit verbundenen Verfälschungen von Informationssignalen sehr wartungsbedürftig. Insbesondere unter ungünstigen Betriebsverhältnissen, wie sie etwa in strahlungsgefährdeten Bereichen von Kernkraftwerken wegen der schwierigen Wartungsbedingungen herrschen, können daraus erhebliche Nachteile entstehen. Bei einem vieladrigen Kabel wird im übrigen der technische Aufwand wegen der grossen Zahl der benötigten Schleifkontakte so beträchtlich, dass er aus räumlichen und wirtschaftlichen Gründen nicht mehr vertretbar ist. Dies gilt vor allem auch für die Leistungsübertragung. In many cases, electrical cables, which are used for the electrical connection of a movable unit with a fixed electrical connection, can no longer be freely suspended, in particular for long distances, for safety reasons. The electrical cable is then conveniently stored on a drum. If the distance between the component to be supplied, such as a measuring device, and the electrical connection in the operating state changes continuously and the cable must be adjusted accordingly, i.e. operational winding and unwinding is required, the problem of trouble-free energy or Information transmission from the fixed electrical connection via the cable rotating on the drum to the movable unit. Such a transfer could be carried out with the help of slip ring contacts. However, because of their known susceptibility to oxidation, wear and / or contamination and the changes in contact resistance caused thereby, with the associated falsification of information signals, they require a great deal of maintenance. This can result in considerable disadvantages, particularly under unfavorable operating conditions, such as those prevailing in radiation-prone areas of nuclear power plants due to the difficult maintenance conditions. With a multi-core cable, the technical effort due to the large number of sliding contacts required is so considerable that it is no longer justifiable for space and economic reasons. This applies above all to power transmission.
Diese Nachteile werden bei bekannten Vorrichtungen mit schleifringlosen Federkabeltrommeln vermieden, wie sie beispielsweise aus der DT-OS 2 803 509 bekannt sind. Diese besitzen zweiteilige Kabeltrommeln mit einer Hilfstrommel und einer Haupttrommel, die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Dabei ist die Hilfstrommel feststehend und die Haupttrommel drehbar auf der Achse gelagert. Zwischen den beiden Trommeln ist eine die Achse oberhalb des Aussendurchmessers der Wicklungen gegen Federdruck konzentrisch umkreisende Umlenkrolle angebracht, deren Drehachse senkrecht zur Trommelachse steht. Das Kabel ist derart geführt, dass es, ausgehend von einem festen Anschluss, zunächst mit der Hälfte seiner Gesamtlänge schraubenlinienförmig auf die Hilfstrommel und über die Umlenkrolle in umgekehrter Wickelrichtung mit dem Rest seiner Länge ebenfalls schraubenlinienförmig auf die Haupttrommel aufgewickelt wird. Beim Abspulen wird das Kabel von der Haupttrommel abgewickelt und versetzt diese in eine Drehbewegung. Dabei dreht sich, vom Kabel angetrieben, auch die Umlenkrolle sowohl um die Trommelachse, was gleichzeitig zu einer Spannung der mit der Umlenkrolle verbundenen Feder führt, als auch um die eigene Achse, so dass das Kabel, über die Umlenkrolle laufend, gleichzeitig auch von der Hilfstrommel abgewickelt wird. Das abgewickelte Kabel wird beim Aufwickeln durch die von der gespannten Feder der Umlenkrolle ausgeübten Zugkraft von der sich um die feststehende Hilfstrommel drehenden Umlenkrolle auf die Hilfstrommel und gleichzeitig auf die sich drehende Haupttrommel schraubenlinienförmig aufgewickelt. Diese bekannte Vorrichtung hat zwei wesentliche Nachteile: These disadvantages are avoided in known devices with slip ring-free spring cable drums, as are known for example from DT-OS 2 803 509. These have two-part cable drums with an auxiliary drum and a main drum, which are arranged on a common axis. The auxiliary drum is stationary and the main drum is rotatably mounted on the axis. Between the two drums there is a deflecting roller concentrically encircling the axis above the outside diameter of the windings against spring pressure, the axis of rotation of which is perpendicular to the drum axis. The cable is routed in such a way that, starting from a fixed connection, it is first wound onto the auxiliary drum in a helical pattern with half of its total length and also in a helical manner on the main drum via the deflection roller in the reverse winding direction with the rest of its length. When unwinding, the cable is unwound from the main drum and rotates it. Driven by the cable, the pulley also rotates both around the drum axis, which at the same time leads to tension in the spring connected to the pulley, as well as around its own axis, so that the cable, running over the pulley, at the same time also from the Auxiliary drum is unwound. The unwound cable is wound up helically during winding by the tensile force exerted by the tensioned spring of the deflection roller from the deflection roller rotating around the fixed auxiliary drum onto the auxiliary drum and at the same time onto the rotating main drum. This known device has two major disadvantages:
Zum einen wird das Kabel durch die Führung über die Umlenkrolle mit ihrem relativ kleinen Radius einer wechselnden Biegebeanspruchung ausgesetzt, was insbesondere bei vieladrigen Steuerkabeln relativ schnell zu Aderbrüchen führt. Zum anderen erleidet das Kabel durch die schraubenlinienförmige Führung auf den Trommeln eine Torsionsbeanspruchung, die beim abgewickelten Teil Schleifenbildungen verursacht, aus denen sich beim Aufwickeln Knickstellen bilden, die eine zerstörende Wirkung haben. On the one hand, the cable is exposed to changing bending stresses due to its guidance over the deflection roller with its relatively small radius, which leads to wire breaks relatively quickly, especially with multi-core control cables. On the other hand, the cable is subjected to a torsional stress due to the helical guide on the drums, which causes loops to form in the unwound part, from which kinks form during winding, which have a destructive effect.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schleifringlose Kabeltrommel der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass eine Biegebeanspruchung des Kabels durch Führung über relativ kleine Radien ebenso vermieden wird, wie eine Torsionsbeanspruchung durch schraubenlinienförmiges Auf- und Abwickeln. The invention has for its object to design a slip ring-free cable drum of the type mentioned in such a way that a bending stress on the cable by guiding over relatively small radii is avoided, as is a torsional stress by helical winding and unwinding.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Dabei ist zwar das Kabel auf der Hilfstrommel schraubenlinienförmig aufgewickelt, was aber deshalb unschädlich ist, weil das Kabel von der Hilfstrommel nicht abgewickelt, sondern nur derart gelockert wird, dass die einzelnen Windungen nicht mehr an der Kabeltrommel anliegen, sondern Schlaufen bilden. Derjenige Teil des Kabels, der auf- und abgewickelt wird, liegt spiralförmig auf der Haupttrommel, so dass eine Torsionsbelastung vollständig entfällt. This object is achieved by the invention specified in claim 1. The cable is wound helically on the auxiliary drum, but this is harmless because the cable is not unwound from the auxiliary drum, but is only loosened in such a way that the individual turns no longer rest on the cable drum, but form loops. The part of the cable that is wound up and unwound lies spirally on the main drum, so that torsional stress is completely eliminated.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung nach Patentanspruch 1 sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Advantageous further developments and refinements of the invention according to claim 1 are characterized in the dependent claims.
Durch die Anordnung der Stützkonsole unterhalb der Hilfswicklung gemäss Patentanspruch 5 ist erreicht, dass die Schlaufenbildung der Hilfswicklung beim Abwickeln des Kabels zwischen den einzelnen Windungen egalisiert wird. The arrangement of the support bracket below the auxiliary winding according to claim 5 ensures that the loop formation of the auxiliary winding is equalized when the cable is being unwound between the individual turns.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Darin zeigen: An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3. In it show:
Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung in Draufsicht mit teilweise geschnittener Haupttrommel; Figure 1 is an overall view of the device in plan view with the main drum partially cut.
Fig. 2 einen seitlichen Schnitt in der Ebene II-II der Gesamtdarstellung und Fig. 2 is a side section in the plane II-II of the overall view and
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Hilfstrommel in abgewickeltem Zustand mit dem in Schlaufen durchhängenden Kabel der Hilfswicklung. Fig. 3 is a schematic diagram of the auxiliary drum in the unwound state with the sagging cable of the auxiliary winding.
Nach Fig. 1 sind eine zylindrische Haupttrommel 1 und eine ebenfalls zylindrische Hilfstrommel 2 zur Aufnahme des Kabels 3 nebeneinanderliegend auf einer Welle 4 angeordnet, die zwischen zwei gabelförmigen Halterungslaschen 5 und 6 eines im übrigen nicht dargestellten Gehäuses der Vorrichtung drehbar gelagert ist. Die auf der Welle 4 frei drehbare Hilfstrommel 2 weist auf der der Haupttrommel 1 zugewandten Seite einen nach innen konischen Flanschteil 2a und auf der anderen Seite einen geraden Flanschteil 2b auf. Der Abstand dieser beiden Flansche ist so bemessen, dass die eine, nicht abwickelbare Hälfte des Kabels 3 in einlagiger, schraubenlinienförmiger Wicklung darin Platz findet. Die mit der Welle 4 fest verbundene Haupttrommel 1 ist auf der der Hilfstrommel zugewandten Seite durch einen Begrenzungsflansch la abgeschlossen und besitzt daran anschliessend zwei getrennte Wickelräume. Der erste, sich zwischen dem Begrenzungsflansch la und dem Führungsflansch lb erstreckende Vorwickelraum hat eine Breite von etwa drei Kabeldurchmessern. Daran schliesst sich der durch die Führungsflansche lb und lc begrenzte Hauptwickelraum an. Die lichte Weite zwischen den beiden Führungsflanschen lb und lc beträgt etwa einen Kabeldurchmesser. Der Durchmesser der Führungsflansche lb und lc ist so gewählt, dass die abwickelbare Hälfte des Kabels 3 in übereinanderliegenden (spiralförmigen) Windungen darin Platz findet. Am Flansch la ist ein wannenförmiger Kabelträger 7 angeordnet, auf dem das mit zwei Schellen 7a und 7b am Begrenzungsflansch la befestigte Kabel 3 aufliegt. Zwischen der Haupttrommel 1 bzw. der Welle 4 und der Hilfstrommel 2 ist eine in Fig. 2 dargestellte, an sich bekannte Freilaufkupplung angeordnet, die beim Abwickeln des Kabels 3 von der Haupttrommel 1 diese mit der Hilfstrommel 2 kuppelt und beim Aufwickeln des Kabels freigibt. Das mit einem ortsfesten Anschluss verbundene und über ein an der Halterungslasche 5 befestigtes Führungselement 8 mittels einer Schelle 9 angeklemmte Kabel 3 wird der Hilfstrommel 2 zugeführt und auf dieser mit einer der abwickelbaren Länge entsprechenden Länge einlagig, schraubenlinienförmig aufgewickelt und ist am Ende dieser Wicklung, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Hilfe der beiden Schellen 7a und 7b am Begrenzungsflansch la der Haupttrommel 1 auf dem Kabelträger 7 aufliegend befestigt. Das über den Kabelträger 7 geführte Kabel 3 ist durch eine Ausnehmung ld des Begrenzungs-5 flansches la in einem zu demjenigen der Hilfstrommel umgekehrten Wicklungssinn mit zwei der Zugentlastung dienenden Windungen in den Vorwickelraum der Haupttrommel 1 geführt. Von hier verläuft das Kabel durch eine Ausnehmung le im Führungsflansch lb auf den zwischen den Führungsflan-lo sehen lb und lc liegenden Hauptwickelraum der Haupttrommel 1, wo es mit seiner abwickelbaren Hälfte in übereinanderliegenden Windungen spiralförmig aufgewickelt ist. Der Antrieb der Haupttrommel 1 erfolgt über eine mit der Welle 4 verbundene elektromotorische Antriebsvorrichtung mit dem Getriebe 10 i5 und dem Motor 11. Um den abgewickelten Teil des Kabels ständig unter Zug zu halten, wird als Antriebsmotor 11 zweckmässigerweise ein sog. Stillstands- oder Schlupfmotor verwendet, dessen auch im Stillstand ausgeübtes Drehmoment grösser ist als die Summe der Reibungskräfte des vollständig abge-20 wickelten Kabels und der Vorrichtung selbst. According to Fig. 1, a cylindrical main drum 1 and a likewise cylindrical auxiliary drum 2 for receiving the cable 3 are arranged side by side on a shaft 4 which is rotatably mounted between two fork-shaped mounting brackets 5 and 6 of a housing of the device (not shown). The auxiliary drum 2, which is freely rotatable on the shaft 4, has an inwardly conical flange part 2a on the side facing the main drum 1 and a straight flange part 2b on the other side. The distance between these two flanges is such that one half of the cable 3, which cannot be unwound, is accommodated in a single-layer, helical winding. The main drum 1, which is firmly connected to the shaft 4, is closed on the side facing the auxiliary drum by a limiting flange 1 a and then has two separate winding spaces. The first pre-winding space, which extends between the limiting flange 1a and the guide flange 1b, has a width of approximately three cable diameters. This is followed by the main winding space delimited by the guide flanges 1b and 1c. The clear width between the two guide flanges lb and lc is approximately one cable diameter. The diameter of the guide flanges 1b and 1c is selected so that the unwindable half of the cable 3 is accommodated in (spiral) turns lying one above the other. A trough-shaped cable carrier 7 is arranged on the flange 1a, on which the cable 3, which is fastened to the limiting flange la with two clamps 7a and 7b, rests. Between the main drum 1 or the shaft 4 and the auxiliary drum 2, a known one-way clutch is shown in FIG. 2, which, when the cable 3 is unwound from the main drum 1, couples it to the auxiliary drum 2 and releases it when the cable is wound. The cable 3 connected to a fixed connection and connected via a guide element 8 fastened to the mounting bracket 5 by means of a clamp 9 is fed to the auxiliary drum 2 and wound thereon with a length corresponding to the unwindable length, helically wound and at the end of this winding, as shown in Fig. 2, with the aid of the two clamps 7a and 7b on the limiting flange la of the main drum 1 on the cable carrier 7 is attached. The cable 3 guided over the cable carrier 7 is guided through a recess 1d of the limiting flange 5a in a winding direction reversed to that of the auxiliary drum with two windings serving for strain relief into the pre-winding space of the main drum 1. From here, the cable runs through a recess le in the guide flange lb to the main winding space of the main drum 1 lying between the guide flange-lo see lb and lc, where it is wound spirally with its unwindable half in superimposed turns. The main drum 1 is driven by an electromotive drive device connected to the shaft 4 with the gear 10 i5 and the motor 11. In order to keep the unwound part of the cable under tension, a so-called standstill or slip motor is expediently used as the drive motor 11 , whose torque exerted even at a standstill is greater than the sum of the frictional forces of the completely unwound cable and the device itself.
Wird nun das Kabel 3 aus dem in Fig. 1 gezeigten, vollständig aufgerollten Zustand von der Haupttrommell abgewickelt, so wird die Hilfstrommel 2 über die in Fig. 2 dargestellte Freilaufkupplung in Form einer Ratsche, die aus einem an der Wel-25 le 4 befestigten Klemmstück 13 mit einer Klinke 14 und einer Spannfeder 15, die die Klinke 14 gegen einen an der Innenseite der Hilfstrommel 2 angeordneten Zahnkranz 16 drückt, mit der Haupttrommel 1 gekuppelt. Dadurch ist erreicht, dass sich das Kabel 3 unter Schlaufenbildung von der Hilfstrommel 2 abwik-30 kelt. Dabei wäre die Schlaufenbildung ohne weitere Massnahmen allerdings sehr ungleichmässig. Im Extremfall würde sich nur eine einzige Schlaufe bilden, die die Neigung hätte, sich zu verdrillen. Dies wird durch die Anbringung einer Stützkonsole 12 an der Halterungslasche 5 unterhalb des Wickelraumes der 35 Hilfstrommel 2 vermieden. Diese Stützkonsole bewirkt, wie in Fig.3 angedeutet, dass sich die Schlaufen, von links beginnend, nacheinander auf die Stützkonsole auflegen, was zu einer gleichmässigen Schlaufenbildung führt. Die Anzahl der Windungen auf der Hilfstrommel 2 und der Abstand der Stützkon-40 sole 12 von der Unterkante der Hilfstrommel 2 müssen dabei so gewählt werden, dass jede einzelne Schlaufe knickfrei auf der Stützkonsole 12 aufliegt. If the cable 3 is now unwound from the main drum from the fully rolled-up state shown in FIG. 1, the auxiliary drum 2 is moved over the one-way clutch shown in FIG. 2 in the form of a ratchet which is attached to the shaft 4 Clamping piece 13 with a pawl 14 and a tension spring 15, which presses the pawl 14 against a toothed ring 16 arranged on the inside of the auxiliary drum 2, is coupled to the main drum 1. It is thereby achieved that the cable 3 unwraps from the auxiliary drum 2 while forming loops. The loop formation would be very uneven without further measures. In extreme cases, only a single loop would form that would have a tendency to twist. This is avoided by attaching a support bracket 12 to the mounting bracket 5 below the winding space of the auxiliary drum 35. As indicated in FIG. 3, this support bracket causes the loops to lie on the support bracket one after the other, starting from the left, which leads to an even loop formation. The number of turns on the auxiliary drum 2 and the distance of the support bracket 40 from the lower edge of the auxiliary drum 2 must be selected so that each individual loop rests on the support bracket 12 without kinks.
Beim Wiederaufwickeln des Kabels 3 auf die Haupttrommel 1 ist die Ratsche 13, 14, 15, 16 in Freilaufstellung und damit die 45 Hilfstrommel 2 von der Haupttrommel 1 entkuppelt. Dabei zieht sich zunächst die der Haupttrommel zugewandte erste Schlaufe der Hilfstrommel 2 wieder an diese an, so dass sich die Hilfstrommel 2 im nachfolgenden Aufwickelprozess synchron mit der Haupttrommel 1 dreht, wobei sich das schlaufenförmig so von der Hilfstrommel 2 herabhängende Kabel 3 am Ende des Aufwickelprozesses wieder vollständig an die Hilfstrommel 1 anlegt. When the cable 3 is rewound onto the main drum 1, the ratchet 13, 14, 15, 16 is in the freewheeling position and thus the auxiliary drum 2 is uncoupled from the main drum 1. First of all, the first loop of the auxiliary drum 2 facing the main drum pulls back onto the latter, so that the auxiliary drum 2 rotates synchronously with the main drum 1 in the subsequent winding process, the cable 3 hanging in this manner from the auxiliary drum 2 rotating at the end of the winding process fully rests on the auxiliary drum 1.
Durch die konische Flanke des Flansches 2a der Hilfstrommel 2 ist vermieden, dass das Kabel durch Reibung an einer 55 Kante des Begrenzungsflansches la beschädigt wird. Ausserdem bewirkt die konische Form, dass insbesondere die erste Windung beim Aufwickeln nach innen geführt wird, so dass eine saubere Wicklungsfolie entsteht. The conical flank of the flange 2a of the auxiliary drum 2 prevents the cable from being damaged by friction on an edge of the limiting flange 1a. In addition, the conical shape means that, in particular, the first turn is wound inwards when winding, so that a clean winding film is produced.
Die Grösse der sich bildenden Schlaufen ist von der Zahl so der Windungen auf der Hilfstrommel 2 abhängig. Die Schlaufen werden dabei um so kürzer, je grösser die Zahl der Win- The size of the loops that form depends on the number of turns on the auxiliary drum 2. The loops become shorter the larger the number of winches
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düngen ist. Da bei der erfindungsgemässen Vorrichtung das Kabel weder verdreht noch über kleine Radien gebogen wird, ist diese Vorrichtung auch für sehr empfindliche und besonders starre Kabel geeignet. is fertilize. Since the cable in the device according to the invention is neither twisted nor bent over small radii, this device is also suitable for very sensitive and particularly rigid cables.
Sollte das Kabel 3 wegen seiner besonderen Länge oder aus sonstigen Gründen in bestimmten Abständen mit Führungsrollen versehen werden müssen, kann der Abstand der Führungsflansche entsprechend grösser gewählt werden, so dass das Kabel 3 mit den Freilaufkupplungsrollen bei spiralförmiger Wick-5 lung im Hauptwickelraum Platz findet. If the cable 3 has to be provided with guide rollers at certain intervals due to its special length or for other reasons, the distance between the guide flanges can be chosen accordingly larger, so that the cable 3 with the freewheel clutch rollers with spiral winding can be placed in the main winding area.
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
Claims (6)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |