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Die Erfindung betrifft eine Seiltrommel zum Aufwickeln eines Seils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Seilwinde gemäß Anspruch 8.
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Solche Seiltrommeln sind in der gesamten Fördertechnik, dem Bergbau, dem Schiffsbau, der Offshoretechnik und der Fahrzeugtechnik von großer Bedeutung zur Speicherung von Seilen. Die Seile werden auf der Seiltrommel meistens mehrlagig, d.h. in mehreren Lagen übereinander, gespeichert. Es ist z.B. im Bereich von Kranen eine Entwicklung zu beobachten, dass die Hakenlasten und Hubhöhen im Laufe der Jahre immer mehr steigen, z.B. für Anwendungen im Offshore-Bereich. Mit solchen Entwicklungen geht eine Steigerung der verwendeten Seillängen einher, wobei mit steigenden Seillängen die Anzahl der übereinander auf die Seiltrommel gewickelten Lagen des Seils im Zuge einer so genannten Mehrlagenwicklung zunimmt, so dass die inneren Lagen sowie der Trommelmantel als auch die Bordscheiben zunehmend größeren Belastungen unterliegen. Bei der an Hebezeugen am häufigsten zum Einsatz kommenden Seiltrommelbauart für Mehrlagenwicklung ist der Trommelmantelkorpus mit einer Spezialverrillung ausgeführt, die ein sauberes Wickeln und damit ein stabiles Seilpaket in mehreren Lagen gewährleisten soll. Diese Rillung kann auf dem Trommelmantelkörper helikoidal, z.B. schrauben- bzw. spiralförmig, oder unstet in Form einer Sonderrillung verlaufen. Gemäß den Normen DIN 15061 bzw. ISO/DIS 16625 weist die Rillung eine Profilkontur auf, die einen Bogenabschnitt eines Kreises beschreibt.
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Eine mehrlagige Speicherung von Seilen mit niedriger Querdruckstabilität bzw. niedrigen Seilquerelastizitätsmodul auf einem Trommelmantelkorpus, der gemäß den zuvor genannten Normen ausgeführt ist, ist mit Problemen verbunden. Das sogenannte Wickelbild von derartigen Seilen ist nicht optimal, und insbesondere in den unteren Wickellagen tritt durch Belastungen längs und/oder quer zur Seilrichtung eine Durchmesserminimierung sowie eine deutliche Abplattung bzw. Ovalisierung des Seilquerschnittes auf. Dies kann zu Wickellücken, Überspringen von Wicklungen und anderen Wickelstörungen führen.
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Aus der
DE 20 2011 001 845 U1 geht der Vorschlag hervor, eine Seilrille der Rillung eines Trommelmantelkorpus im Querschnitt betrachtet mit einer von der Kreisform abweichenden, flachgedrückten Rillenkontur auszuführen, die am Rillenboden einen größeren Krümmungsradius als an den angrenzenden Rillenflanken besitzt. Die Rillenkontur kann z.B. ovalisiert bzw. elliptisch geformt sein. Eine solche Ausführung einer Profilkontur der Rillung ist jedoch mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand verbunden, da solche Seiltrommeln häufig relativ groß sind und die Rillung mit großem Zeit- und Kostenaufwand gefertigt werden muss, wenn sie ein von der Kreisform abweichendes Profil haben soll. In solchen Fällen kann z.B. nicht so einfach mit einem Kugel- oder Kegelfräser oder -schleifer die Rillung hergestellt werden wie bei kreisförmiger Rillenkontur.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Seiltrommel zum Aufwickeln eines Seils anzugeben, bei der die eingangs genannten Wickelprobleme der normgerechten Rillung vermieden bzw. minimiert werden, der Trommelmantelkorpus aber dennoch einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner soll eine hierfür geeignete Seilwinde angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine Seiltrommel zum Aufwickeln eines Seils, wobei die Seiltrommel einen Trommelmantelkorpus aufweist, der umfangsseitig eine Rillung aufweist, wobei die Rillung im Querschnitt betrachtet zumindest in dem Bereich, in dem das Seil in der Rillung am Trommelmantelkorpus anliegt, eine gleichmäßig gekrümmte Profilkontur hat, die einen Bogenabschnitt eines Kreises beschreibt, wobei einander quer zur Aufwickelrichtung des Seils benachbarte Profilkonturen der Rillung Bogenabschnitte von Kreisen beschreiben, die einander berühren oder überschneiden. Es wird somit eine ausschließlich kreisbogenförmige Rillenkontur vorgeschlagen, zumindest in dem Bereich, in dem das Seil in der Rillung am Trommelmantelkorpus anliegt. Die Erfindung hat den Vorteil, dass ein Trommelmantelkorpus bereitgestellt werden kann, der schnell und einfach, kostengünstig und mit Standardwerkzeugen hergestellt werden kann. Der Trommelmantelkorpus erlaubt ein platzsparendes Aufwickeln eines Seils in der Rillung und in darüberliegenden Lagen, insbesondere weil die benachbarten Profilkonturen der Rillung relativ eng beieinander angeordnet sind, d.h. mit einer geringen Steigung (pitch) im Vergleich zum Kreisdurchmesser der Bogenabschnitte der Profilkonturen.
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Mit der vorgeschlagenen Gestaltung des Trommelmantelkorpus können auch Seile mit niedriger Querdruckstabilität bzw. niedrigem Querelastizitätsmodul zuverlässig und ohne Beschädigungsgefahr mehrlagig auf der Seiltrommel aufgewickelt und gespeichert werden. Es kommt nicht zu Verklemmungen des Seils im Wickelpaket oder in der Rillung. Hierdurch wird Beschädigungen oder einem übermäßigen Verschleiß des Seils entgegengewirkt. Durch die vorgeschlagene Profilkontur der Rillung wird eine günstige Anpassung der Rillenkontur an die zu erwartende Ovalisierung des Seils beim Aufwickeln geschaffen. Dadurch, dass sich die theoretischen Rillenradien bzw. Durchmesser d2 der durch die Bogenabschnitte der Rillung beschriebenen Kreise nunmehr berühren bzw. durchdringen und deren Mittelpunkte in Radialrichtung im Vergleich zum Stand der Technik weiter außen liegen, kann eine platzsparende Seilaufwicklung auf der Seiltrommel kombiniert werden mit einer deutlich besseren Unterstützung ovalisierter Seile als bei der Rundrille gemäß den eingangs genannten Normen.
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Die erfindungsgemäße Seiltrommel eignet sich daher besonders z.B. für Drahtseile, Seile aus Fasern oder mit Faserbestandteilen jeglicher Art, Seile mit integrierten elektrischen, sensorischen oder nachrichtentechnischen Leitungen, Seile mit nicht-metallischem Kern und/oder Ummantelung und/oder nicht-metallischer Zwischenlage.
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Durch die Durchdringung der beiden gedachten Rillendurchmesser können bei der Fertigung der Rillung Kanten zwischen den benachbarten Profilkonturen entstehen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden solche Kanten gebrochen und/oder verrundet. Hierfür kann bei der Herstellung des Trommelmantelkorpus ein zusätzlicher Arbeitsschritt des Kantenbrechens oder des Verrundens der Kanten vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließt sich zwischen zwei benachbarten Profilkonturen der Rillung ein sich in Umfangsrichtung von dem Trommelmantelkorpus fort erstreckender Fortsatzbereich an die kreisbogenförmige Rillenkontur an, wobei der Fortsatzbereich sich im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Seiltrommel erstreckende Seitenwände aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die benachbarten Profilkonturen der Rillung zusätzlich durch im Wesentlichen vertikal verlaufende Stege besser gegeneinander abgegrenzt werden, so dass das Seil noch zuverlässiger gleichmäßig in der Rillung aufgewickelt werden kann. Der Fortsatzbereich kann an seiner von dem Trommelmantelkorpus abgewandten Seite wiederum gebrochene und/oder verrundete Außenkonturen aufweisen.
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Der erfindungsgemäße Trommelmantelkorpus ist hinsichtlich seiner kreisbogenförmigen Profilkontur durch Kreisdurchmesser gekennzeichnet, die, bezogen auf einen für die Seiltrommel spezifizierten Seilnenndurchmesser eines auf der Seiltrommel aufzuwickelnden Seils erheblich größer sind als bei Seiltrommeln gemäß den eingangs genannten Normen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kreisdurchmesser des Bogenabschnitts der Profilkonturen der Rillung 1,15 bis 2 mal so groß wie der für die Seiltrommel spezifizierte Seilnenndurchmesser eines auf der Seiltrommel aufzuwickelnden Seils. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Kreisdurchmesser 1,4 bis 1,8 mal so groß wie der Seilnenndurchmesser.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt das Verhältnis zwischen Rillenbreite b und Rillentiefe h der Rillung, d.h. die Größe b/h, im Bereich von 1,8 bis 8. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung liegt das genannte Verhältnis b/h im Bereich von 4 bis 6, wobei insbesondere Werte bei 5 vorteilhaft sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Rillensteigung einer helikoidal verlaufenden Rillung 1,05 bis 1,35 mal so groß wie der für die Seiltrommel spezifizierte Seilnenndurchmesser eines auf der Seiltrommel aufzuwickelnden Seils. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Rillensteigung 1,15 bis 1,25-mal so groß sein wie der Seilnenndurchmesser.
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Durch zuvor angegebene Dimensionierungsbereiche der Seiltrommel kann ein zuverlässiges mehrlagiges Aufwickeln empfindlicher Seile bei günstigem Wickelbild und geringer Beschädigungsgefahr für das Seil erzielt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rillung und gegebenenfalls andere vom Seil berührbare Teile der Seiltrommel eine feinstbearbeitete Oberfläche aufweisen und/oder mit einer reibungsreduzierenden und/oder dämpfenden Oberflächenbeschichtung, z.B. aus Kunststoff, versehen sind. Hierdurch kann das aufzuwickelnde Seil zusätzlich sowohl beim Aufwickeln als auch beim Abwickeln geschont werden. Die Rillung und ggf. andere vom Seil berührbare Teile der Seiltrommel können insbesondere eine geschliffene oder polierte Oberfläche aufweisen, z.B. mit einer mittleren Rautiefe Ra von etwa 1 µm, insbesondere von 0,25 µm.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Seiltrommel an einer oder an beiden Endseiten des Trommelmantelkorpus eine Bordscheibe auf, die einen größeren Durchmesser aufweist als der Trommelmantelkorpus. Hierdurch werden äußere Begrenzungen für das aufzuwickelnde Seil vorgegeben, so dass dieses gezielt nur bis zur jeweiligen Bordscheibe auf den Trommelmantelkorpus gewickelt wird und nicht unerwünschterweise dort vom Trommelmantelkorpus rutschen kann.
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Die Seiltrommel kann insbesondere in den endseitigen Bereichen Aufstiegs- und/oder Auffüllbereiche aufweisen. Die Aufstiegsbereiche sind dafür vorgesehen, den Aufstieg des Seils in die nächsthöhere Seillage zu fördern. Auffüllbereiche werden vorgesehen, um dem Seil eine seitliche Stützwirkung zu geben. Die Aufstiegsbereiche bzw. die Auffüllbereiche können insbesondere in Keilform ausgebildet sein, d. h. als Aufstiegskeile bzw. als Auffüllkeile. Die Aufstiegs- und/oder Auffüllbereiche können auch nur teilweise mit einer Keilform ausgebildet sein und im weiteren Verlauf eine andere Form aufweisen. Die Aufstiegs- bzw. Auffüllbereiche können insbesondere am Trommelmantelkorpus und/oder an einer oder beiden Bordscheiben angeordnet sein. Ferner können Auskolkungen an den genannten Stellen vorgesehen sein. Die einzelnen, vorgesehenen Wickelradien des Seils und/oder die vorzusehenden Aufstiegs- und/oder Auffüllgeometrien liegen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Bereich von 40 % bis 80 % der ideellen Wickelradien Rn, wie sie in 7 definiert sind.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 8 gelöst durch eine Seilwinde mit einem Antriebsmotor oder einem manuellen Antriebsmechanismus und einer Seiltrommel der zuvor beschriebenen Art, wobei der Antriebsmotor bzw. der manuelle Antriebsmechanismus mit der Seiltrommel zu deren Antrieb gekoppelt ist oder koppelbar ist. Die Antriebskraft des Antriebsmotors bzw. des manuelle Antriebsmechanismus kann direkt oder über ein Getriebe auf die Seiltrommel übertragen werden. Der Antriebsmotor kann als Elektromotor, Hydraulikmotor, Pneumatikmotor oder Verbrennungsmotor ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine motorbetriebene Seilwinde und
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2: Profilkonturen einer Rillung gemäß dem Stand der Technik und
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3 bis 5: Profilkonturen einer Rillung gemäß der Erfindung und
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6: eine Seiltrommel mit Systemrillung und Auffüll- bzw. Aufstiegsgeometrien und
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7: beispielhaft angegebene ideelle Wickelradienkoordinaten.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt eine Seilwinde, die eine Seiltrommel 1 und einen Antriebsmotor 6 aufweist. Der Antriebsmotor 6 ist mit der Seiltrommel 1 gekoppelt und kann diese antreiben. Die Seiltrommel 1 weist einen Trommelmantelkorpus 2 mit einer Rillung 3 auf. An beiden Endseiten des Trommelmantelkorpus 2 weist die Seiltrommel 1 Bordscheiben 4 auf. Dargestellt ist ein auf die Rillung 3 des Trommelmantelkorpus 2 teilweise aufgewickeltes Seil 5. Das Seil 5 wird an den Endseiten des Trommelmantelkorpus 2 durch die Bordscheiben 4 begrenzt. Die Seilwinde gemäß 1 kann alternativ auch mit einem manuellen Antriebsmechanismus statt des Antriebsmotors 6 ausgebildet sein.
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Die 2 zeigt Profilkonturen der Rillung 3 eines Trommelmantelkorpus 2, die kreisbogenförmig gemäß DIN 15061 bzw. ISO/DIS 16625 ausgeführt sind. Dargestellt ist durch Kreise 7 der sich aufgrund der kreisbogenförmigen Bogenabschnitte der Profilkonturen der Rillung 3 ergebende theoretische Kreisdurchmesser d2. Ferner ist das Seil 5 im Querschnitt dargestellt, wobei das Seil einen Durchmesser d1 hat. d1 stellt dabei den spezifizierten Seilnenndurchmesser eines auf der Seiltrommel 1 aufzuwickelnden Seils dar. Wie man erkennt, ist der theoretische Kreisdurchmesser d2 der kreisbogenförmigen Rillung nur unwesentlich größer als der Seilnenndurchmesser d1. Erkennbar ist ferner, dass sich zwei benachbarte Kreise 7 der Rillung nicht berühren und nicht überschneiden. Eine solche Profilkontur ist bei Seilen mit einer entsprechenden Ovalisierungstendenz beim Aufwickeln mit den eingangs genannten Nachteilen verbunden.
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Weitere Größen, durch die bestimmte Parameter der Seiltrommel 1 festgelegt werden können, sind in der 2 wie folgt angegeben:
- p:
- Rillensteigung (pitch)
- h:
- Rillentiefe
- b:
- Rillenbreite
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Die 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Trommelmantelkorpus 2 mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Rillung 3. Erkennbar ist, dass die Rillung 3 weiterhin zumindest im Anlagebereich des Seils 5 eine rein kreisbogenförmige Kontur aufweist, die theoretischen Kreisdurchmesser 7 aber erheblich größer sind als der Seilnenndurchmesser d1 des Seils 5. Ferner sind die benachbarten Profilkonturen der Rillung so dicht beieinander angeordnet, dass die Kreise 7 einander berühren oder, wie in der 3 erkennbar ist, sich sogar überschneiden. Gemäß 3 ergibt sich ein Überschneidungsbereich 8.
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In der 3 ist beispielhaft noch anhand der Kontur 50 dargestellt, wie sich ein unter Spannung aufgewickeltes Seil 5 ovalisiert und sich in der Profilkontur der Rillung 3 gut einschmiegen kann.
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Wie in der 3 ferner erkennbar ist, ergeben sich bei der Herstellung der Rillung 3 zwischen zwei benachbarten Profilkonturen Kanten 9. Diese Kanten können z.B. gebrochen werden oder mit Radien 10, wie in der 4 erkennbar ist, verrundet werden. In der 5 ist als alternative Ausführungsform dargestellt, dass die Bereiche zwischen zwei benachbarten Profilkonturen der Rillung einen jeweiligen Fortsatzbereich 11 aufweisen, der sich in Umfangsrichtung von dem Trommelmantelkorpus fort erstreckt und an die kreisbogenförmige Rillenkontur anschließt. Der Fortsatzbereich weist sich im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Seiltrommel erstreckende Seitenwände auf, was für eine verbesserte Einführung des Seils in eine jeweilige Profilkontur der Rillung sorgt.
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Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Seiltrommel 1 mit einem Trommelmantelkorpus 2, der eine Rillung 3 aufweist. An beiden Endseiten des Trommelmantelkorpus 2 sind Bordscheiben 4 angeordnet. In den Randbereichen des Trommelmantelkorpus 2 nahe den Bordscheiben 4 sind Aufstiegs- und Auffüllgeometrien 20, 21, 22, 23 vorgesehen, deren genauer Verlauf in der 6 zusätzlich anhand der Schnitte A-A, B-B, C-C, D-D, E-E und F-F dargestellt ist.
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Die 7 zeigt einen Trommelmantelkorpus 2 mit einer endseitigen Bordscheibe 4 im Querschnitt, wobei das aufgewickelte Seil 5 mehrlagig, im Beispiel in fünf Lagen, dargestellt ist. Durch links dargestellte Pfeile werden die ideellen Wickelradien R1 der ersten Lage, R3 der dritten Lage und R5 der fünften Lage beispielhaft wiedergegeben. Die ideellen Wickelradien Rn, allgemein ausgedrückt für die n-te Seillage, werden jeweils in Bezug auf den untersten Punkt der Außenoberfläche des Trommelmantelkorpus bezogen, wie in 7 durch die laufende Koordinate r dargestellt ist. Im Falle eines profilierten Trommelmantelkorpus läuft die Koordinate r vom untersten Punkt der Profilkontur der Rillung 3. Als ideelle Wickelradien Rn werden Wickelradien verstanden, wie sie sich theoretisch ergeben würden, wenn das Seil immer exakt einen kreisförmigen Querschnitt beibehält. In Folge der Abplattung bzw. Ovalisierung realer Seile weichen die realen Wickelradien davon ab.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011001845 U1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 15061 [0002]
- ISO/DIS 16625 [0002]
- DIN 15061 [0028]
- ISO/DIS 16625 [0028]
