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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung und Verriegelung
des Troges eines Schiffshebewerkes, welcher senkrecht in einem Bauwerk verfahrbar
angeordnet ist, mittels der der Trog in seiner oberen und unteren
Position als auch in jeder anderen Höhenposition verriegelt werden
kann und im Falle einer Havarie gesichert wird.
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Es
ist allgemein bekannt, dass Tröge
von Schiffshebewerken neben ihren Antrieben mit Halte- und Sicherungseinrichtungen
ausgebildet sind, um in den Haltepositionen verriegelt zu werden
und in einem Havariefall diese festzusetzen.
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Bei
Schiffshebewerken wird üblicherweise die
Gewichtskraft des Troges mit Gegengewichten ausgeglichen und der
Hub des Troges über
Zahnräder
bewerkstelligt, welche in senkrecht verlaufende, in dem Bauwerk
verankerte Zahnstangen eingreifen, wobei auch bekannt ist, dass
für den
Antrieb des Troges Hubspindeln zum Einsatz kommen, die wiederum
mit Gewindemuttern in Verbindung stehen, die am Trog befestigt sind.
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In
Erkenntnis dessen, dass die Gewichtskräfte, welche die Antriebe des
Troges belasten, im Allgemeinen wenig schwanken, kommt es jedoch
bei der Einfahrt von Schiffen bei geöffnetem Trogtor durch Wellenschlag
und durch Aufstau zu Kräften, welche
auch in vertikaler Richtung wirken und die normalen Antriebskräfte um ein
Vielfaches übersteigen,
so dass entsprechende Verriegelungen erforderlich werden, welche
die Antriebe entlasten, um einen ungestörten Betrieb des Schiffshebewerkes
zu garantieren.
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So
wurde mit der
DE 33
40 319 C2 bereits eine Halteeinrichtung für den Trog
eines Schiffshebewerkes vorgestellt, dessen Antrieb durch motorgetriebene
Zahnräder
erfolgt, welche in Zahnstangen eingreifen, die seitlich vom Trog
am Bauwerk des Schiffshebewerkes ortsfest installiert sind und zu
diesen Antrieben je eine Halteeinrichtung vorgesehen ist, welche
aus einem Rahmen besteht, in dem Arretierbacken angeordnet sind,
die mittels Hydraulikzylindern in horizontaler Richtung verstellbar
sind. Die Arretierbacken gleiten zu den seitlich vom Trog vorgesehenen
Zahnstangen. Zu der Halteeinrichtung gehört ferner ein Führungselement,
welches mit dem Rahmen der Haltevorrichtung verbunden ist und die jeweilige
Zahnstange u-förmig
umfasst.
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Die
Halteeinrichtung funktioniert so, dass nach Beendigung der Trogfahrt,
vor dem Öffnen
der Trogtore, die Arretierbacken mittels der horizontal wirkenden
Hydraulikzylinder nach außen
bewegt werden, bis sie formschlüssig
in die Zahnstangen greifen und somit den Trog in dieser Position
halten sollen.
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Ferner
wird beschrieben, dass eine Schraubenspindel als Haltevorrichtung
dient, welche zentrisch im Rahmen angeordnet ist und die vorgesehenen
Arretierbacken wirken jeweils nach innen gegen die Schraubenspindel,
die der Form des Gewindes angepasst sind. Ein Festsetzen der Arretierbacken zur
Schraubenspindel erfolgt in analoger Weise, wie bereits oben beschrieben,
indem Verriegelungsbolzen vertikal verschoben werden, bis sie in
Sackbohrungen der Arretierbacken eingreifen und somit der Trog über die
Halteeinrichtungen festgesetzt werden soll.
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Ausgeführt wird
ferner, dass ein Festsetzen durch Reibschluss erfolgen soll, bei
dem die in den Halteeinrichtungen vorgesehenen Arretierbacken gegen
Schienen gedrückt
werden, welche seitlich des Troges im Bauwerk des Schiffshebewerkes
befestigt sind.
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Nachteilig
bei diesen Lösungen
ist, dass es erheblicher technischer Aufwendungen bedarf, die vertikale
Positionierung der Verriegelung so zu steuern, um die erforderliche
Position für
die Arretierbacken zu erreichen, damit diese in die entsprechenden Verriegelungspositionen
verbracht werden können und
schließlich
bedarf es weiterer Aufwendungen bezüglich der Ansteuerung und des
Einbringens der Verriegelungsbolzen zu den Arretierbacken, damit diese
in den verriegelten Positionen auch verbleiben.
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Nachteilig
bei diesen bekannten Lösungen ist
ferner, dass die Prozessabläufe
zur Verriegelung des Troges eines Schiffshebewerkes erhebliche Zeitaufwendungen
benötigen,
was die Hubzeiten verlängert
und die Wirtschaftlichkeit des Hebewerkes reduziert.
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Bei
Schiffshebewerken jüngerer
Bauart sind synchron zu den Antrieben jeweils eine Spindel, ein so
genannter Drehriegel, vorgesehen, der im Gewinde einer Mutterbackensäule mit
Spiel in Fahrrichtung des Troges mitläuft. Der Drehriegel hat dabei
die Aufgabe, im Havariefall, beispielsweise durch Ungleichgewicht
infolge Wasserverlust bzw. Auftrieb, den Trog zu verankern und somit
zu sichern.
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Die
Mutterbackensäulen
sind dabei in unmittelbarer Nähe
der Antriebe für
den Trog vorgesehen und mit einem Innengewinde ausgebildet, in dem
der jeweilige Drehriegel Aufnahme findet und bei Inbetriebsetzung
des Troges mitgeführt
wird, da die vorgesehenen Drehriegel über geeignete Konstruktionen
mit dem Trog verbunden sind.
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In
einem Havariefall setzen sich die Drehriegel auf den Gewinden der
Mutterbackensäulen
auf und bewirken das Stillsetzen und die Sicherung des Troges.
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Durch
die deutsche Zeitschrift „Wasserwirtschaft", 1–2/2005,
Seiten 83 bis 89, ist eine Einrichtung zur Sicherung und Verriegelung
des Troges eines Schiffshebewerkes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1 bekannt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Einrichtung zur Sicherung und Verriegelung des Troges eines
Schiffshebewerkes bereitzustellen, mit der der Trog in jeder gewünschten
Position gehalten werden kann und verriegelbar ist, dabei der Antrieb
nicht überlastet
und im Havariefall bei einer bestimmten Last die Verriegelung nachgibt
bzw. gelöst
wird. Dies unter weitestgehender Beseitigung der Nachteile der bekannten
Lösungen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Lösungen
und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine
nach der vorliegenden Erfindung gefertigte Einrichtung zur Sicherung
und Verriegelung des Troges eines Schiffshebewerkes zeichnet sich
dadurch aus, dass mit der geschaffenen Verriegelungseinrichtung
es möglich
ist, den Trog eines Schiffshebewerkes in jeder gewünschten
Position planmäßig und
in einem Havariefall so zu arretieren und festzusetzen, dass im
Havariefall die Verriegelung nachgibt, die Sicherung derart wirksam
wird, somit die Antriebe des Troges nicht überlastet und nicht zerstört werden.
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Dabei
nutzt die vorliegende Erfindung das Vorhandensein von so genannten
Mutterbackensäulen,
welche in unmittelbarer Nähe
der Antriebe für den
Trog eines Schiffshebewerkes vorgesehen sind.
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Diese
Mutterbackensäulen
sind mit Innengewinden ausgebildet, in denen Drehriegel geführt sind, welche über Pendelstützen mit
dem Trog verbunden sind, so dass bei Heb- und Senkbewegungen des Troges diese
auf den Drehriegel übertragen
werden.
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Der
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Drehriegel
in den Mutterbackensäulen
so zu lagern, zu positionieren und anzutreiben, dass für jeden
Drehriegel nur eine einteilige Pendelstütze vorzusehen ist, welche
sowohl am Drehriegel als auch zur Konsole eines Troges verbunden
ist. Dies in der Art, dass die Pendelstützen Zug- und Druckkräfte aufnehmen
können,
ferner die Drehriegel in ihren oberen Bereichen je eine Verriegelungseinrichtung
besitzen, welche in ihrer Funktion unabhängig vom jeweiligen Drehriegel
wirken.
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Die
jedem Drehriegel zugeordnete Verriegelungseinrichtung übernimmt
bei ihrer Infunktionsetzung das Halten und Arretieren, das Verriegeln
des Troges, ohne dass der Drehriegel unmittelbar an diesen Vorgängen beteiligt
ist. Der Drehriegel dient wie bisher als Führung des Troges bei dessen
Hub- und Senkbewegungen innerhalb der Mutterbackensäule und
zur Sicherung des Troges im Havariefall, besitzt einen eigenen Antrieb
und ist Träger
der Verriegelungseinrichtung.
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So
ist jeder Drehriegel mit einem unteren und einem oberen Führungswagen
ausgebildet, fest zu diesen Führungswagen
verbunden, was über
Rollendrehverbindungen bewerkstelligt wird und die Rollendrehverbindungen
jeweils an Führungsflächen der Mutterbackensäulen anliegen
und bei Hub- und Senkbewegungen an diesen entlang gleiten und somit
gleichzeitig die Führung
des Drehriegels gesichert ist.
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Die
Verriegelungseinrichtung selbst ist als eine eigene Baugruppe und
Funktionseinheit ausgebildet, welche oberhalb vom oberen Führungswagen vorgesehen
und fest mit dem Drehriegel verbunden ist. Somit wird gewährleistet,
dass die Verriegelungseinrichtung den gleichen Bewegungsabläufen des Drehriegels
unterliegt, d. h. jede Hub- und Senkbewegung des Drehriegels und
somit auch des Troges wird von der Verriegelungseinrichtung ausgeführt und
gleichzeitig wird gewährleistet,
dass infolge der festen Verbindung zwischen Verriegelungseinrichtung
und Drehriegel bei Infunktionsetzung der Verriegelungseinrichtung
die Festsetzung des Troges erfolgt.
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Die
Verriegelungseinrichtung besteht aus zwei Gehäusehälften, die an ihrem äußeren Umfang mit
Gewinden, vorzugsweise einem Gewindegang, ausgebildet sind, die
in das Gewinde der Mutterbackensäule
eingreifen, dies derart, das zwischen den Gewinden der Mutterbackensäule und
der Verriegelungseinrichtung Spiel vorhanden ist, analog der gefügten Gewinde
vom Drehriegel und Mutterbackensäule.
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Die
beiden Gehäusehälften sind
mittels Feder belasteten Befestigungselementen am äußeren Umfang
verbunden. Im Inneren der Verriegelungseinrichtung ist diese mit
einer Kolbenstange und darauf fest angeordnetem Kolben ausgebildet,
wobei der Kolben umfänglich
mit einem Kolbenansatz ausgebildet ist. Die Kolbenstange durchgreift
die gesamte Verriegelungseinrichtung und den oberen Führungswagen
und ist fest zum Drehriegel verbunden.
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Der
Kolben der Verriegelungseinrichtung ist so ausgebildet, dass zwischen
den Innenflächen
der Gehäusehälften und
denen des Kolbens Zylinderräume
herausgebildet sind, die als Druckräume wirken, wenn die Verriegelungseinrichtung
in Betrieb gesetzt wird.
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Zu
diesem Zweck ist die Kolbenstange mit Rohrdrehverbindungen ausgebildet,
an denen Medienzuführungsleitungen
anschließbar
sind und die Kolbenstange selbst mit Medienzuführungskanälen ausgebildet ist, die in
die beiden Zylinder-Druckräume
münden,
so dass das über
die Medienzuführungsleitungen
zugeführte
Medium, vorzugsweise Öl,
in diese Druckräume
gelangen kann.
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Der
Antrieb jedes Drehriegels erfolgt über ein im unteren Führungswagen
vorgesehenes Getriebe, welches über
eine Antriebswelle mit dem Antriebsmotor verbunden ist.
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Ein
vorgesehenes Steuersystem gewährleistet
die Ansteuerung der Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung in
der gewünschten
Halteposition.
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Dies
läuft so
ab, dass Öl über die
Medienzuführleitungen
und die Zuführungskanäle im Kolben
in die Zylinderräume/Druckräume gefördert wird.
Infolge des sich ausbauenden Druckes werden die beiden Gehäusehälften gegeneinander
verschoben, d. h. die obere Gehäusehälfte nach
oben und die untere Gehäusehälfte nach
unten. Während
dieser Lageveränderung
der beiden Gehäusehälften verschieben sich
gleichfalls die am Umfang vorgesehenen Gewindegänge und kommen an dem zugehörigen Gewindegang
der Mutterbackensäule
zum Anliegen.
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Soll
die Verriegelung aufgehoben werden, werden die in den Medienzuführungsleitungen
vorgesehenen Stellorgane geöffnet,
das in den Zylinderräumen
befindliche Öl
wird über
die Medienzuführungs-/-abführungsleitungen
aus der Verriegelungseinrichtung abgeleitet.
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Die
den Befestigungselementen zugeordneten Federn, welche beim Verriegelungsvorgang
zusammengedrückt
wurden, bewirken nun das entgegengesetzte Verschieben der Gehäusehälften, so dass
deren Gewindegänge
sich von denen der Mutterbackensäule abheben,
die Verriegelung ist aufgehoben und ungehinderte Hub- und Senkvorgänge des
Troges können
ablaufen.
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Von
besonderem Vorteil bei der vorgestellten Verriegelungseinrichtung
ist, dass in das System der Ansteuerung die Verriegelungseinrichtung
Sicherheitselemente vorgesehen sind, welche zum Schutz der Antriebe
für den
Trog wirksam werden. Wenn sich beispielsweise infolge einer Havarie
der Wasserstand innerhalb des Troges absenkt, wird die Verriegelung
langsam aufgehoben, somit werden die Antriebe nicht überdimensional
beansprucht und auch nicht in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt.
So sind die Sicherheitselemente die Stellorgane der Medienzuführungsleitungen,
mit Druckbegrenzungsventilen ausgestattet, welche gewährleisten,
dass bei einer Havarie während
des Wirkens der Verriegelung das Öl abgelassen wird und der Drehriegel
in Funktion treten kann.
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Mit
nachfolgendem Ausführungsbeispiel
soll die Erfindung näher
erläutert
werden.
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In
der dazu gehörigen
Zeichnung zeigen
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1:
die Anordnung einer Pendelstütze zum
Trog mit zugeordnetem Drehriegel und Verriegelungseinrichtung, positioniert
zu einer Mutterbackensäule,
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2:
eine Schnittansicht A-A nach 1,
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3:
eine Schnittansicht B-B nach 1 und
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4:
eine Schnittdarstellung der Verriegelungseinrichtung.
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In
der 1 ist in prinziphafter Darstellung gezeigt, wie
die einzelnen Funktionsbaugruppen der Trogsicherung mit Trogverriegelung
am Trog 1 eines Schiffshebewerkes angeordnet sind.
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Die
Verriegelungseinrichtung 12 ist fest mit dem Drehriegel 9 und
dieser drehbar mit der Pendelstütze 3 verbunden,
welche über
ein Pendellager 5 mit der am Trog 1 befestigten
Konsole 2 verbunden ist.
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Die
Konsole 2, Pendelstütze 3,
der Drehriegel 9, der untere und obere Führungswagen 6, 11 sowie
die Verriegelungseinrichtung 12 sind zwischen den beiden
Hälften
der Mutterbackensäule 4 angeordnet
und zu dieser positioniert, was weiter unten näher erläutert wird.
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Der
Drehriegel 9 ist dabei über
nicht näher dargestellte
Rollendrehverbindungen fest zum unteren und oberen Führungswagen 6, 11 verbunden.
Die Führung
erfolgt über
nicht näher
dargestellte Führungsrollen,
welche an Laufflächen
der Mutterbackensäule 4 anliegen,
somit der Drehriegel 9 als auch die Pendelstütze 3 und
die Verriegelungseinrichtung 12 bei Bewegungsabläufen des
Troges 1 in der Mutterbackensäule 4 geführt sind.
Der Drehriegel 9 ist mit einem eigenen Antrieb 7 ausgebildet,
dessen Getriebe im unteren Führungswagen 6 angeordnet
ist und über
eine nicht näher
dargestellte Welle zum Antriebsmotor des Antriebes 7 verbunden
ist. Die Antriebswelle des Antriebes 7 ist dabei parallel
zur Pendelstütze 3 geführt und
zwischen den beiden Hälften der
Mutterbackensäule 4 vorgesehen.
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Der
bzw. die Drehriegel 9 in der bzw. den Mutterbackensäulen 4 ist
in bekannter Weise mit einem äußeren Gewinde 10 ausgebildet,
welches in das Gewinde 26 der Mutterbackensäule 4 mit
Spiel eingreift, wie in der 2 gezeigt.
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Aus
der Darstellung nach 2 ergibt sich auch, dass die
Verriegelungseinrichtung 12 mit ihren am äußeren Umfang
vorgesehenen Gewindegängen 27, 28 in
das Gewinde 26 der Mutterbackensäule 4 eingreifen,
auch die Gewindegänge 27, 28 der
Verriegelungseinrichtung 12 sind mit Spiel zu dem Gewinde 26 der
Mutterbackensäule 4 ausgeführt. In
der Darstellung nach 2 wird auch verdeutlicht, wie die
Konsole 2, die Pendelstütze 3,
der Drehriegel 9 mit seinem unteren und oberen Führungswagen 6, 11 und
die Verriegelungseinrichtung 12 zwischen den beiden Hälften der
Mutterbackensäule 4 eingebunden
sind, was im Detail auch aus der 3 zu ersehen
ist.
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Bei
der Darstellung nach 3 handelt es sich um eine Schnittansicht
zur 1, die die Ausbildung des Stützlagers zur Konsole 2 zeigt.
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Die
Ausbildung der Verriegelungseinrichtung 12 ergibt sich
aus der Darstellung nach 4, aus der ersichtlich ist,
dass die Verriegelungseinrichtung 12 aus zwei Gehäusehälften 16, 17 besteht,
welche am äußeren Umfang
mit je einem Gewinde, vorzugsweise je einem Gewindegang 27, 28,
ausgebildet sind.
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Die
beiden Gehäusehälften 16, 17 sind über Befestigungselemente 25 miteinander
verbunden und mit Federn 31 bestückt, welche im eingebauten Zustand
vorgespannt sind.
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Zentrisch
zu den beiden Gehäusehälften 16, 17 ist
eine Kolbenstange 13 gelagert, die über die Gehäusehälften 16, 17 hinausgeht,
so dass die Kolbenstange 13 und somit die gesamte Verriegelungseinrichtung 12 zum
Drehriegel 9 fest verbunden ist. Die gegenüberliegende
Seite ist mit Rohrdrehverbindungen 24 ausgebildet, an denen
Medienzuführ-/-abführleitungen 22, 23 angeschlossen
sind.
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Die
Kolbenstange 13 ist ferner Träger eines Kolbens 14,
welcher fest zur Kolbenstange 13 verbunden ist, was beispielsweise über ein
Gewinde erfolgen kann. Der Kolben 14 ist am äußeren Umfang mit
einem Kolbenansatz 15 ausgebildet, der in den Trennbereich
der beiden Gehäusehälften 16, 17 derart
eingreift, dass dieser von den Befestigungselementen 25 durchgriffen
wird. Zu diesem Zweck ist der Kolbenansatz 15 mit entsprechenden
Bohrungen ausgebildet. Die Abdichtung des Kolbens 14 und
der Kolbenstange 13 zu den Gehäusehälften 16, 17 erfolgt über vorgesehene
Dichtungen 20.
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Der
Kolben 14 ist so ausgebildet, dass zwischen seinen Wirkflächen und
den Innenflächen
der Gehäusehälften 16, 17 Zylinderräume 18, 19 herausgebildet
werden, die als Druckräume
fungieren und funktionswesentlich für das Wirksamwerden der Verriegelungseinrichtung 12.
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In
die Zylinder- bzw. Druckräume 18, 19 münden Medienzuführungskanäle 29, 30,
welche in der Kolbenstange 13 vorgesehen sind, diese wiederum
sind über
die an der Kolbenstange 13 befestigten Rohrdrehverbindungen 24 mit
den Medienzuführungsleitungen 22, 23 verbunden.
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Zum
funktionellen Ablauf:
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Infolge
der festen Verbindung der Verriegelungseinrichtung 12 zum
Drehriegel 9 wird diese bei Hub- oder Senkbewegungen des
Troges 1 mitgeführt,
dabei greifen die Gewindegänge 27, 28 in
das Gewinde 26 der Mutterbackensäule 4 ein, wobei die Gewindegänge 27, 28 wie
auch die einzelnen Gewindegänge
des Gewindes 10 vom Drehriegel 9 mit Spiel zu
dem Gewinde 26 der Mutterbackensäule 4 geführt sind.
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Ist
die gewünschte
Position des Troges 1 erreicht, wird über die Ölzuführleitungen 22, 23 Öl durch
die Medienzuführkanäle 29, 30 in
den oberen und den unteren Zylinderraum 18, 19 gedrückt. Bei weiterem
Druckaufbau werden die beiden Gehäusehälften 16, 17 auseinander
gedrückt,
so dass die Gewinde 27, 28 der beiden Gehäusehälften 16, 17 gegen
das Gewinde 26 der Mutterbackensäule 4 verschoben werden
und dort sowohl formschlüssig
als auch durch Reibschluss festgesetzt werden, was wiederum bedingt,
dass infolge der Verbindung der Verriegelungseinrichtung 12 zum
Drehriegel 9, von dort zur Pendelstütze 3 und weiter zum
Trog 1 dieser festgesetzt wird.
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Soll
die Verriegelungseinrichtung 12 entspannt und somit der
Trog 1 freigesetzt werden, werden entsprechende Stellorgane
in den Ölzuführleitungen 22, 23 geöffnet, das
in den Zylinderräumen 18, 19 befindliche Öl tritt über die
Medienzu-/-abführkanäle 29, 30 aus
der Verriegelungseinrichtung 12 aus, dabei sinkt der Druck
in den Zylinderräumen 18, 19 ab,
und infolge der Vorspannung der Federn 31 werden die Gehäusehälften 16, 17 wieder
gegeneinander verschoben, dabei werden deren Gewindegänge 27, 28 von
dem Gewinde 26 der Mutterbackensäule 4 abgehoben, und
der Trog 1 ist somit freigesetzt und kann nun in die gewünschte Richtung verfahren
werden.