DE10120249C1 - Freifallwinde - Google Patents

Abstract

Bei einer Freifallwinde mit einer mehrstufigen, in einem geschlossenen Gehäuse untergebrachten Planetengetriebe mit zumindest einer antriebsseitigen Planetenstufe und einer abtriebsseitigen Planetenstufe, wobei ein die Planetenräder der antriebsseitigen Planetenstufe haltender Planetensteg oder das benachbarte Hohlrad mit einer Freifallbremse in Verbindung steht, eine verschleißarme sowie gegen thermische Belastung unempfindliche Freifallbremse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Freifallbremse als Bremsmotor ausgeführt ist, der nach Art einer gebremsten Hydropumpe aufgebaut ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freifallwinde mit einem mehrstufigen, in einem geschlossenen Gehäuse untergebrachten Planetengetriebe, zumindest bestehend aus einer antriebsseitigen Planetenstufe, deren Sonnenrad mit einem Antriebsmotor verbunden ist und deren Hohlrad über dazwischenliegende Plantetenräder mit einem Sonnenrad einer weiteren abtriebsseitigen Planetenstufe in Verbindung steht, deren Hohlrad ortsfest mit einer Seiltrommel verbunden ist und deren dazwischenliegende Planetenräder über einen Planetensteg ortsfest zum Windenbock angeordnet sind. Hierbei steht ein die Planetenräder der antriebsseitigen Planetenstufe haltender Planetensteg oder das benachbarte Hohlrad mit einer Freifallbremse in Verbindung.

Das Einsatzgebiet derartiger Freifallwinden erstreckt sich insbesondere auf die Verwendung in Bohrtürmen oder Pfahlrammen oder Baggern, wie Schürfkübelbagger oder Greifer. Freifallwinden dienen zum Heben und Senken von Lasten sowie deren Abbremsen aus dem freien Fall heraus. Beim Heben treibt ein meist hydraulischer Antriebsmotor über ein mehrstufiges Planetengetriebe ein abtriebseitiges Hohlrad an, welches innenradial an einer Seiltrommel angeordnet ist. Ein mit der Last verbundenes Seil ist auf diese Seiltrommel auf- oder abwickelbar. Im Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor und der Seiltrommel ist an geeigneter Stelle eine Freifallbremse vorgesehen. Bei geschlossener Freifallbremse ist der Kraftfluss ebenfalls geschlossen. Bei Öffnen der Freifallbremse kann sich bei insoweit geöffnetem Kraftfluss die Seiltrommel frei drehen, so dass ein Senken der Last unter freiem Fall allein aufgrund der Erdanziehungskraft erfolgt. Das Senken unter freiem Fall wird über eine Betätigung der Freifallbremse gestoppt. Freifallwinden sind somit als besonders antriebsenergiesparendes Hebezeug bekannt.

Eine gattungsgemäße Freifallwinde geht aus der EP 0 538 662 A2 hervor. Diese Freifallwinde weist eine mit einem Antriebsmotor verbundene antriebsseitige Planetenstufe auf, deren Sonnenrad angetrieben wird und deren Planetenträger oder Hohlrad das Sonnenrad einer weiteren Planetenstufe antreibt. Der Planetenträger oder das Hohlrad dieser weiteren Planetenstufe ist ortsfest gegenüber dem Windenbock angeordnet, wobei das verbleibende freie Glied mit der Seiltrommel in Verbindung steht. Optional kann zwischen der antriebsseitigen Planetenstufe und der weiteren Planetenstufe eine Zwischenplanetenstufe geschaltet werden, die mit der antriebsseitigen Planetenstufe ein Koppelgetriebe bildet. Die Freifallwinde weist ferner eine nach Art einer Lamellenbremse ausgebildete Freifallbremse zum Abbremsen oder Freigeben der Seiltrommel auf, die auf das verbleibende freie Glied der antriebsseitigen Planetenstufe, also deren Planetensteg bzw. Hohlrad wirkt.

Bei der bekannten Freifallbremse tritt das Problem auf, dass insbesondere durch häufiges Heben und Senken hoher Lasten eine enorme thermische Belastung verursacht wird. Obwohl die Anordnung der Freifallbremse an einer Stelle des Kraftflusses erfolgt, in der geringe Drehmomente auftreten, steigt andererseits die thermische Belastung infolge der abzubremsenden höheren Drehzahlen entsprechend an. Es ist bereits versucht worden, als Freifallbremse eine Lamellenbremse einzusetzen, deren Lamellenflächen zur Kühlung mit innerhalb eines Kühlkreislaufs zirkulierenden Öls durchflutet werden; mit dieser Maßnahme kann jedoch nur ein begrenzter Erfolg erzielt werden, da die Dimensionierung des Kühlkreislaufs baulichen Restriktionen unterliegt. Zudem verursacht das Prinzip einer Lamellenbremse einen Verschleiß der beim Bremsen aneinander reibenden Lamellenflächen, so dass die bei einer Freifallwinde eingesetzte Lamellenbremse einer entsprechenden Wartung in relativ kurzen Zeitabständen bedarf. Ferner geht von der Lamellenbremse konstruktionsbedingt im Betriebsfall eine recht hohe Geräuschentwicklung aus.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Freifallwinde der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiterzuverbessern, dass eine möglichst verschleißarme häufige Abbremsung hoher Lasten aus dem freien Fall unter geringer thermischer Belastung der Freifallbremse erfolgen kann.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Freifallwinde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Freifallbremse als Bremsmotor ausgeführt ist, der nach Art einer gebremsten Hydropumpe aufgebaut ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Freifallbremse liegt insbesondere darin, dass wegen einer geringen inneren Reibung die thermische Belastung minimal ist. Die Bremsung erfolgt hydrostatisch durch Einwirkung des zu bremsenden Moments auf die sich innerhalb des Bremsmotors dagegen aufbauenden Flüssigkeitssäule. Das heißt, dass eine durch das abzubremsende Moment erzeugte Pumpwirkung innerhalb des Bremsmotors durch eine Begrenzung bis Abriegelung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit verhindert wird, was insoweit dem Prinzip einer gebremsten Hydropumpe entspricht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Freifallbremse liegt darin, dass die zum Betrieb erforderliche Hydraulikflüssigkeit bei der Freifallwinde bereits durch den Antriebsmotor, der vorzugsweise ebenfalls ein Hydraulikmotor ist, vorhanden ist, so dass lediglich eine Abzweigung aus dem bereits vorhandenen Hydraulikkreislauf erforderlich ist. Die infolge der hydrostatischen Bremsung entstehende relativ geringe Wärme kann vorteilhafterweise über den Hydraulikkreislauf durch einen hierin integrierten Kühler abgebaut werden.

Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist eine gewünschte Restseilzugkraft an der Seiltrommel über den hydraulischen Betriebsdruck des Bremsmotors einstellbar. Beispielsweise bei einem Einsatz der Freifallwinde an einem Abbruchkran mit einseitig eines Seils angeordneter Abbruchkugel ist es wünschenswert, dass das Seil im freien Fall der Abbruchkugel derart kontrolliert nachgeführt wird, dass ein Verfangen des Seils oder eine Verschmutzung infolge Bodenkontakts verhindert wird. Dies wird hier dadurch erreicht, dass über den Bremsmotor eine entsprechende Restseilzugkraft an der Seiltrommel erzeugt wird. Durch die Ausführung der Freifallbremse als hydraulischer Bremsmotor ist die Einstellung dieser Restseilzugkraft besonders einfach zu bewerkstelligen. Somit kann erreicht werden, dass gemäß des vorstehend erläuterten Beispiels bei einem Stillstand der Abbruchkugel sich das Seil nicht weiter von der Seiltrommel abwickelt. Diese Art der Restseilzugkrafteinstellung ist auch für andere Einsatzfälle anwendbar.

Vorzugsweise bildet der Bremsmotor samt eines mit der Bremstrommel zusammenwirkenden bremsenseitigen Trommellagerteils eine vormontierte Baueinheit. Die Baueinheit ist seitens der dem Antriebsmotor gegenüberliegenden Stirnfläche der Seiltrommel montierbar. Die Montage kann durch die Bildung der vormontierten Baueinheit in besonders einfacher Weise erfolgen, was bei der Herstellung der Freifallwinde sowie deren Wartung oder Reparatur zu Zeiteinsparungen führt. Optional kann die Baueinheit außerdem eine zusätzliche Planetengetriebestufe umfassen, deren Sonnenrad vorzugsweise antriebsseitig mit dem Bremsmotor in Verbindung steht und deren Planetensteg abtriebsseitig angeordnet ist, wobei ein zugehöriges Hohlrad mit einem Gehäuse der Baueinheit zusammenwirkt. An Stelle des Planetengetriebes, welches eine besonders platzsparende Anordnung ermöglicht, kann auch ein herkömmliches Stirnradgetriebe oder dergleichen eingesetzt werden. Das Getriebe dient zur Reduzierung des Bremsmoments.

Besonders vorteilhaft geht die Montage der den Bremsmotor umfassenden Baueinheit an der Freifallwinde im durch eine Einsteckbewegung in das die Planetengetriebestufen enthaltene Gehäuse vonstatten, wobei ein von der Baueinheit abgehender Flansch mit außenradialer Verzahnung in eine korrespondierend ausgebildete Verzahnung innerhalb einer koaxialen Ausnehmung an dem Planetensteg der antriebsseitigen Planetenstufe zum Eingriff kommt. Analog hierzu kann die Antriebswelle der Baueinheit auch mit dem Hohlrad der antriebsseitigen Planetenstufe zusammenwirken. Die Baueinheit wird daraufhin über eine Verschraubung in einfacher Weise am Windenbock lösbar befestigt.

Der auf der dem Bremsmotor gegenüberliegenden Stirnseite der Seiltrommel angeordnete Antriebsmotor der Freifallwinde kann sowohl als Konstant-Hydraulikmotor oder als Verstell- Hydraulikmotor ausgeführt werden. Vorzugsweise kommt ein Antriebsmotor in Einschubbauweise zur Anwendung, da wegen der Verlagerung von Motorbestandteilen in Richtung des das Planetengetriebe enthaltenen Gehäuses die Freifallwinde besonders kurzbauend und damit kompakt ausführbar ist. Natürlich ist es auch möglich, den Antriebsmotor als herkömmlichen Vorbaumotor auszuführen, wobei hier lediglich der Befestigungsflansch des Motors im Bereich des das Planetengetriebe enthaltenen Gehäuses gelangt und die übrigen Motorbestandteile außen angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme sind seitens derjenigen Stirnfläche der Seiltrommel, an welcher der Antriebsmotor angeordnet ist, sämtliche am Gehäuse vorgesehenen Anschlüsse für den Öleinlass, den Ölablass sowie gegebenenfalls der Ölstandskontrolle platziert. Durch diese definierte Anordnung wird eine besonders gute Zugänglichkeit der Anschlüsse realisiert, um eine vorherige Demontage der Seiltrommel vom Gehäuse des Planetengetriebes zu vermeiden, damit die Anschlüsse zugänglich werden.

Nach einer weiteren, eine kompakte Bauform ermöglichenden konstruktiven Ausgestaltungsvariante, kann eine motorseitig erforderliche Sicherheitsbremse direkt in das Gehäuse des Planetengetriebes integriert werden. Vorzugsweise wird als Sicherheitsbremse eine federbeaufschlagte und hydraulisch rückstellbare Lamellenbremse verwendet, die entsprechend an den vorhandenen Hydraulikkreislauf angeschlossen wird.

Das die vorstehend beschriebenen Anbauteile aufweisende Gehäuse für die antriebsseitige sowie die abtriebsseitige Planetenstufe ist vorzugsweise vollständig innerhalb der Seiltrommel angeordnet. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine sehr kompakte, kurzbauende, einfach zu montierende Baueinheit. Die Seiltrommel ist vorzugsweise motorseitig über ein Festlager drehend gelagert, das vom Planetensteg der abtriebsseitigen Planetenstufe getragen wird, welcher abgedichtet aus dem Gehäuse geführt ist und am Windenbock lösbar befestigt ist. Insoweit übernimmt dieser Planetensteg eine Doppelfunktion. Ein zweites, seitens der Freifallbremse angeordnetes Trommellager ist dagegen nach Art eines Loslagers ausgeführt. Zumindest kann die innere Lagerschale dieses beispielsweise als Zylinderrollenlager gestaltbaren Loslagers fester Bestandteil der den Bremsmotor enthaltenen Baueinheit sein.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß aufgebauten Freifallwinde, und

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Bremsmotor.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Freifallwinde besitzt ein in einem geschlossenen Gehäuse 1 untergebrachtes zweistufiges Planetengetriebe. Das zweistufige Planetengetriebe umfasst eine antriebsseitige Planetenstufe, bestehend aus einem Sonnenrad 2, der mit einem außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Antriebsmotor 3 über eine Antriebswelle 4 in Verbindung steht. Ein Hohlrad 5 der antriebsseitigen Planetenstufen steht über dazwischenliegende Planetenräder 6 mit einem Sonnenrad 7 einer weiteren, abtriebsseitigen Planetenstufe in Verbindung. Über dem Sonnenrad 7 benachbarte Planetenräder 8 schließt sich der Kraftfluss zum Hohlrad 9 der abtriebsseitigen Planetenstufe, welches ortsfest mit einer Seiltrommel 10 verbunden ist. Ein die Planetenräder 8 tragender Planetensteg 11 ist über einen Dichtring 12 abgedichtet aus dem Gehäuse 1 hinausgeführt und endseitig mit einem Windenbock 13 verschraubt. Der Windenbock 13 dient als Träger für die Freifallwinde und ist beispielsweise an einem - hier nicht weiter gezeigten - Fahrzeugkran befestigt. Der Planetensteg 11 dient daneben auch als Träger eines Trommellagers 14, auf dem die Seiltrommel 10 motorseitig drehend gelagert ist. Ebenfalls motorseitig der Freifallwinde ist eine als federbeaufschlagte und hydraulisch rückstellbare Lamellenbremse 15 ausgebildete Sicherheitsbremse vorgesehen, die zwischen der Antriebswelle 4 und dem ortsfest gegenüber des Windenbocks 13 angeordneten Planetensteg 11 wirkt und innerhalb des Bereichs des Trommellagers 14 sowie des Dichtrings 12 im Gehäuse 1 integriert ist. Ebenso ist das die antriebsseitige sowie die abtriebsseitige Planetenstufe enthaltene Gehäuse 1 vollständig innerhalb des inneren Bereichs der Seiltrommel 10 angeordnet.

An der dem Antriebsmotor 3 gegenüberliegenden Stirnseite der Seiltrommel 10 ist eine Baueinheit 16 vorgesehen, die einen als Freifallbremse dienenden Bremsmotor 17 umfasst. Die Baueinheit 16 weist weiterhin eine integrierte Planetengetriebestufe 18 auf, deren Sonnenrad 19 antriebsseitig mit dem Bremsmotor 17 in Verbindung steht, und deren die zugehörigen Planetenräder haltender Planetensteg 20 abtriebsseitig angeordnet ist, wobei ein zugehöriges Hohlrad 21 mit dem Gehäuse 22 der Baueinheit 16 zusammenwirkt. Die den Bremsmotor 17 sowie die Planetengetriebestufe 18 umfassende Baueinheit 16 ist am Windenbock 13 verschraubt und weist einen Flansch 23 auf, der mit einer außenradialen Verzahnung versehen ist, welche in eine korrespondierend ausgebildete Verzahnung innerhalb einer koaxialen Ausnehmung 24 an einem die Planetenräder 6 tragenden Planetensteg 25 zum Eingriff kommt. Damit ist die Baueinheit 16 durch eine Einsteckbewegung in die Ausnehmung 24 mit anschließender Verschraubung am Windenbock 13 montierbar. Die Baueinheit 16 weist außerdem ein Trommellagerteil 26 auf, welches Bestandteil des dem Trommellager 14 gegenüberliegenden Trommellagers ist, welches demgegenüber als Loslager ausgeführt ist.

Der detailliert in der Fig. 2 dargestellte Bremsmotor 17 funktioniert nach Art einer gebremsten Hydropumpe. Über einen eingangsseitigen Flansch 27, der innerhalb eines Gehäuses 28 des Bremsmotors 17 drehend gelagert ist, erfolgt eine abgewinkelte gelenkige Kopplung zu mehreren Hydraulikstößeln 29. Die Hydraulikstößel 29 dieses Axial- Kegelkolben-Triebwerks in Schrägachsenbauart korrespondieren mit zugeordneten Zylindern 30, die mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind. Die Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Zylinder 30 erzeugt eine stehende Flüssigkeitssäule, die eine Verschiebung der zugeordneten Hydraulikstößel 29 erschwert bis verhindert, so dass letztlich am Flansch 27 eine Bremswirkung erzeugt wird. Die Flüssigkeitssäule innerhalb der Zylinder 30 ist gedrosselt verdrängbar, so dass hierdurch eine Dosierung der Bremswirkung erreicht wird. Der Bremsmotor 17 ist an einen - hier nicht weiter dargestellten - Hydraulikkreislauf der Freifallwinde anschließbar.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Sonnenrad

3

Antriebsmotor

4

Antriebswelle

5

Hohlrad

6

Planetenräder

7

Sonnenrad

8

Planetenräder

9

Hohlrad

10

Seiltrommel

11

Planetensteg

12

Dichtring

13

Windenbock

14

Trommellager

15

Lamellenbremse

16

Baueinheit

17

Bremsmotor

18

Planetengetriebestufe

19

Sonnenrad

20

Planetensteg

21

Hohlrad

22

Gehäuse

23

Flansch

24

Ausnehmung

25

Planetensteg

26

Trommellagerteil

27

Flansch

28

Gehäuse

29

Hydraulikstößel

30

Zylinder

Claims (11)

1. Freifallwinde mit einem mehrstufigen in einem geschlossenen Gehäuse (1) untergebrachten Planetengetriebe, zumindest bestehend aus einer antriebsseitigen Planetenstufe, deren Sonnenrad (2) mit einem Antriebsmotor (3) verbunden ist und deren Hohlrad (5) über dazwischenliegende Planetenräder (6) mit einem Sonnenrad (7) einer weiteren Planetenstufe in Verbindung steht, deren Hohlrad (9) ortsfest mit einer Seiltrommel (10) verbunden ist und deren dazwischenliegenden Planetenräder (8) über einen Planetensteg (11) ortsfest zum Windenbock (13) angeordnet sind, wobei ein die Planetenräder (6) der antriebsseitigen Planetenstufe haltender Planetensteg (25) oder das Hohlrad (5) mit einer Freifallbremse in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Freifallbremse als Bremsmotor (17) ausgeführt ist, der nach Art einer gebremsten Hydropumpe aufgebaut ist.

2. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewünschte Restseilzugkraft an der Seiltrommel (10) über den hydraulischen Betriebsdruck des Bremsmotors (17) einstellbar ist.

3. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsmotor (17) samt eines mit der Seiltrommel (10) zusammenwirkenden bremssenseitigen Trommellagerteils (26) eine vormontierte Baueinheit (16) bilden, die seitens der dem Antriebsmotor (3) gegenüberliegenden Stirnfläche der Seiltrommel (10) montierbar ist.

4. Freifallwinde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (16) außerdem eine zusätzliche Planetengetriebestufe (18) umfasst, deren Sonnenrad (19) antriebsseitig mit dem Bremsmotor (17) in Verbindung steht und deren Planetensteg (20) abtriebsseitig angeordnet ist, wobei ein zugehöriges Hohlrad (21) mit einem Gehäuse (22) der Baueinheit (16) zusammenwirkt.

5. Freifallwinde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Bremsmotor (17) umfassende Baueinheit (16) über eine Verschraubung am Windenbock (13) befestigt ist.

6. Freifallwinde nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage der den Bremsmotor (17) umfassenden Baueinheit (16) im wesentlichen durch eine Einsteckbewegung in das Gehäuse (1) derart erfolgt, dass ein von der Baueinheit (16) abgehender Flansch (23) mit außenradialer Verzahnung in eine korrespondierend ausgebildete Verzahnung innerhalb einer koaxialen Ausnehmung (24) an dem Planetensteg (25) zum Eingriff kommt.

7. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (3) als Konstant-Hydraulikmotor oder als Verstell-Hydraulikmotor ausgeführt ist.

8. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seitens derjenigen Stirnfläche der Seiltrommel (10), an welcher der Antriebsmotor (3) angeordnet ist, sämtliche am Gehäuse (1) vorgesehene Anschlüsse für den Öleinlass, den Ölablass sowie der Ölstandskontrolle plaziert sind.

9. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit der antriebsseitigen Planetenstufe und der abtriebsseitigen Planetenstufe vollständig innerhalb des Bereichs der Seiltrommel (10) angeordnet ist.

10. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine federbeaufschlagte und hydraulisch rückstellbare Lamellenbremse (15) motorseitig als Sicherheitsbremse vorgesehen ist, die im Gehäuse (1) integriert ist.

11. Freifallwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensteg (11) der abtriebsseitigen Planetenstufe abgedichtet aus dem Gehäuse (1) geführt ist und am Windenbock (13) befestigt ist, wobei der Planetensteg (11) gleichzeitig auch das motorseitige Trommellager (14) trägt.