-
Die vorliegende Erfindung betrifft Seiltrommeln zum Auf- und Abwickeln von Seilen, mit einem Trommelmantel, an dem stirnseitig Endscheiben befestigt sind, sowie Seilwinden mit solchen Seiltrommeln. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Seiltrommel.
-
Seilwinden werden in diversen Anwendungsgebieten eingesetzt und umfassen im Wesentlichen drei große Hauptbaugruppen, nämlich zum einen die Seiltrommel mit einem Trommelmantel und stirnseitig angebrachten, den Trommelmantel begrenzenden End- bzw. Bordscheiben, zum anderen ein Antriebsgetriebe und schließlich einen Windenrahmen, an dem die Seiltrommel drehbar gelagert ist. Das genannte Antriebsgetriebe ist dabei oftmals im Inneren der Seiltrommel untergebracht und kann beispielsweise als ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet sein.
-
Solche Seilwinden werden beispielsweise für Beschickungsanlagen wie Kalkofen-Beschickungsanlagen oder Hebezeuge im Maschinen- und Anlagenbau oder in der Umschlagtechnik bzw. Anlagen in der Bergbau- und Rohstoffindustrie eingesetzt, wobei die Seilwinden zum vertikalen Materialtransport, aber auch als horizontaler bzw. schräg geneigter Vorschubantrieb dienen können. Weitere Anwendungen können Krane wie Baukrane, Fahrzeugkrane oder maritime Krane wie Hafen-, Schiffs- und Offshore-Krane sein, wobei die Seilwinden hier Hubwinden zum Auf- und Abspulen eines Hubseils, aber auch Abspannwinden für Abspannseile oder auch Vorschubwinden beispielsweise zum Verfahren einer Laufkatze sein können. Solche Seilwinden werden ferner ebenfalls eingesetzt für andere Baumaschinen wie Raupenkrane und können auch als Derrickwinden oder Tiefseewinden Verwendung finden.
-
Je nach Anwendungsfall können solche Seilwinden sehr groß ausgebildet sein, wobei entsprechende Großseilwinden oder Schwerlastseilwinden beträchtliche Abmessungen mit Durchmessern von mehreren Metern und Stückgewichten von 10 t, 20 t oder auch noch mehr Tonnen aufweisen können.
-
Dabei treten an der Seiltrommel durch das unter Last aufzuspulende Seil beträchtliche Druckspannungen auf, unter denen die Seiltrommel das darauf aufgewickelte Seilpaket mit ausreichender Sicherheit halten muss. Das aufzuwickelnde Seil wird hierbei nicht nur in einer Lage aufgespult, sondern in mehreren Lagen - auch mehr als zehn Lagen - übereinander gestapelt auf der Seiltrommel aufgewickelt, wobei jede einzelne aufzuwickelnde Lage wiederum Druckspannungen in das Seiltrommelrohr einbringt, so dass nach dem Superpositionsprinzip bei an sich gleich bleibendem Seilzug die Druckspannungen im Trommelmantel mit zunehmender Anzahl an Wickellagen immer mehr zunehmen. Schnürt beispielsweise ein Seilzug von 100 kN bei einlagiger Wicklung das Seiltrommelrohr mit etwa 100 kN Kraft zusammen, ergeben sich bei mehreren Wickellagen beträchtlich höhere Kräfte, die auf das Rohr einwirken, die beispielsweise bei zehn oder mehr Wickellagen ein Vielfaches der genannten 100 kN betragen und auch 1000 kN übersteigen können.
-
Diesem äußeren Druck muss der Trommelmantel standhalten, so dass zum Teil beträchtliche Trommelwanddicken vorgesehen werden und beispielsweise Trommelwandstärken von 50-150 mm sinnvoll sein können. Teilweise werden die Seiltrommelrohre auch aus hochfesten Stählen wie beispielsweise Vergütungsstählen oder Feinkornbaustählen gefertigt, um Gewicht einzusparen, trotzdem aber den hohen Druckbelastungen standhalten zu können.
-
Um große Seiltrommelrohre in den genannten Dimensionen effizient fertigen zu können, werden üblicherweise Bleche ausgebrannt, gerundet und an den Stoßstellen zusammengeschweißt. Auf diese solchermaßen gefertigten Rohre wird dann an der Außenmantelfläche mechanisch eine Seilverrillung eingeschnitten, um das Seil kontrolliert aufspulen zu können.
-
Alternativ zu einem solchen Zusammenschweißen gebogener Bleche kann der Trommelmantel auch aus einem gezogenen Rohr gefertigt werden. Auf diese Weise lassen sich allerdings nur Seiltrommeln begrenzter Dimensionen herstellen, wobei üblicherweise nur Trommeldurchmesser bis ca. 700 mm und Wanddicken bis ca. 50 mm auf diese Weise gefertigt werden können. Auch bei solchen gezogenen Seiltrommelrohren wird üblicherweise die Seilverrillung spanend in die Außenmantelfläche eingearbeitet.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Seiltrommel, eine verbesserte Seilwinde sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer solchen Seiltrommel zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll eine einfach zu fertigende, auch hohen Druckbeanspruchungen mit ausreichender Sicherheit standhaltende Seiltrommel für Großseilwinden bzw. Schwerlastwinden geschaffen werden, die hinsichtlich Wandstärken, Durchmessern und Material weniger Einschränkungen unterliegen als bislang bekannte Seiltrommeln.
-
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Herstellverfahren gemäß Anspruch 1, eine Seiltrommel gemäß Anspruch 9 sowie eine Seilwinde gemäß Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Es wird also vorgeschlagen, den Trommelmantel bzw. das Seiltrommelrohr nicht mehr zu ziehen oder aus einem gebogenen Blech zusammenzuschweißen, sondern durch Walzen nahtlos und stoßfrei aus einem Stück zu fertigen. Erfindungsgemäß wird der Trommelmantel aus einem ringförmigen Werkstückrohling nahtlos gewalzt. Der genannte ringförmige Werkstückrohling wird durch ein Walzverfahren zu dem genannten Trommelmantel in der benötigten Wandstärke und mit benötigtem Durchmesser umgeformt.
-
Durch Walzen des Trommelmantels der Seilwinde können einerseits ohne hohe Vorrichtungskosten auch sehr große Dimensionen und Stückgewichte realisiert werden, wobei die Trommeldurchmesser und -wandstärken im Wesentlichen beliebig an die gewünschte Konstruktion angepasst werden können. Insbesondere fallen keine speziellen Modell- bzw. Formkosten wie bei Gussseiltrommeln oder Vorrichtungskosten für Matritze und Patrize an, wie sie beim Rohrziehen benötigt werden. Zum anderen können Stoßstellen und Unregelmäßigkeiten, wie sie beim Zusammenschweißen von gebogenen Blechen entstehen, vermieden werden und dementsprechend ein besserer Kraftfluss und ein gleichmäßigerer Spannungsverlauf über den gesamten Umfang des Trommelmantels erreicht werden, so dass eine hohe Standfestigkeit gegenüber Druckbeanspruchungen erzielt wird. Diesbezüglich kommt hinzu, dass durch den Verzicht auf Schweißnähte kein ungleichmäßiger Wärmeeintrag am Umfang des Trommelmantels erfolgt, so dass ein Verziehen des Trommelmantels und damit einhergehende Verspannungen vermieden werden können.
-
Gleichzeitig verbessert der Walzprozess die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Seiltrommelmantels. Insbesondere können Strukturmängel wie beispielsweise ein grobes oder orientiertes Gefüge, das beispielsweise beim Rohrziehen charakteristisch ist, oder auch Lunker, die herstellbedingt in den gegossenen Rohlingen vorliegen, durch das Auswalzen beseitigt werden. Das Walzen erzielt einen hohen Umformgrad und vergleichmäßigt die Gefügestruktur. Insbesondere kann eine gleichmäßige, feine Gefügestruktur weitgehend frei von Fehlstellen wie Lunker erzielt werden, die im Vergleich zu einer gegossenen oder gezogenen Seiltrommel deutlich gleichmäßiger, feiner und mit weniger Lunkern versehen ist.
-
Insbesondere kann der Trommelmantel auch aus nicht schweißbaren Stählen hergestellt werden, da durch das Walzen des Trommelmantels keine Stoßstellen mehr zusammengeschweißt werden müssen. Gleichwohl können je nach Anwendungsfall aber auch schweißbare Stähle Verwendung finden und zum Trommelmantel gewalzt werden. Insgesamt erlaubt das Walzen eine große Vielfalt der verwendbaren Werkstoffe.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann der ringförmige Rohling beim Walzen mantelflächenseitig mit einer Hauptwalze und einer Dornwalze, die zwischen sich einen Radialwalzspalt begrenzen, unter Rotieren des ringförmigen Rohlings um eine Rohlingsrotationsachse druckumgeformt werden. Die genannten Haupt- und Dornwalzen können dabei von einem Vorschubantrieb aufeinanderzu gestellt bzw. in ihrem Abstand voneinander eingestellt werden, um den genannten Radialwalzspalt einstellen und den für das Walzumformen benötigten Umformdruck aufbringen zu können. Gleichzeitig kann durch das Einstellen des genannten Radialwalzspaltes die gewünschte Wandstärke des Trommelmantels eingestellt werden.
-
Zusätzlich zu den genannten Haupt- und Dornwalzen kann der ringförmige Rohling stirnflächenseitig mittels zumindest eines Paars Axialwalzen druckumgeformt werden, die zwischen sich einen Axialwalzspalt begrenzen und die Stirnseiten des entstehenden Trommelmantels formen bzw. umformen.
-
Die genannten Axialwalzen können kegelförmig ausgebildet sein, um zwischen sich einen im Querschnitt betrachtet V-förmigen bzw. keilförmigen Axialwalzspalt zu begrenzen.
-
Durch die Walzumformung mittels der genannten Haupt- und Dornwalzen sowie den genannten Axialwalzen und die hierdurch erzielbare Reduktion der Wanddicke und der Ringhöhe stellt sich ein tangentialer Stofffluss ein, wodurch der Ringdurchmesser zunimmt. Um der Ringdurchmesserzunahme ausweichen zu können, kann das Axialgerüst mit den beiden Axial- bzw. Kegelwalzen radial entlang der Maschinenlängsachse positioniert werden, welche Maschinenlängsachse durch die Achse der Haupt- und Dornwalze sowie der Längsachse der Axialwalzen gebildet sein kann.
-
Nach dem walztechnischen Umformen des ringförmigen Rohlings in den Trommelmantel kann an dessen Außenmantelfläche ein Seilrillenprofil ausgebildet werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann das genannte Seilrillenprofil durch spanende Bearbeitung der Außenmantelfläche ausgebildet werden. Insbesondere kann das Seilrillenprofil durch Drehen in die Außenmantelfläche geschnitten werden.
-
Alternativ kann das Seilrillenprofil aber auch durch spanlose Bearbeitung der Außenmantelfläche des Trommelmantels ausgebildet werden, insbesondere durch Walzen oder Rollen mittels eines sich in der Außenmantelfläche abbildenden Rollwerkzeugs, wie dies in ähnlicher Weise beim Gewinderollen Verwendung findet.
-
Die genannten Endscheiben der Seiltrommel werden vorteilhafterweise separat ausgebildet und nachträglich an den Trommelmantel gefügt, beispielsweise dort angeschraubt.
-
Besonders vorteilhaft kann die Ausbildung des Trommelmantels in Form eines nahtlosen, stoßfreien Walzprofils in Verbindung mit großen Trommelmanteldurchmessern von beispielsweise mehr als 0,75 m und Wandstärken von mehr als 60 mm sein. Insbesondere kann der Trommelmantel auch Durchmesser von mehr als 1 m oder auch mehreren Metern aufweisen. Die Wandstärken können auch deutlich größer als die zuvor genannten 60 mm betragen, beispielsweise mehr als 74 mm oder auch mehr als 100 mm, wobei auch Trommelwandstärken von 150 mm oder mehr gefertigt werden können.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1: eine schematische Frontansicht einer Seilwinde mit einer Seiltrommel nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei die Seiltrommel an einem Windenrahmen drehbar gelagert ist und ein Antriebsgetriebe im Inneren der Seiltrommel aufgenommen ist,
- 2: eine schematische Schnittansicht des Trommelmantels der Seiltrommel aus 1, und
- 3: eine schematische Darstellung einer Walzvorrichtung zum Walzen des Trommelmantels der Seiltrommel aus den vorhergehenden Figuren, wobei die radiale und axiale Beaufschlagung eines rotierenden, ringförmigen Werkstückrohlings durch Haupt- und Dornwalzen sowie ein Paar Axialwalzen dargestellt ist.
-
Wie 1 zeigt, umfasst die Seilwinde 1 eine Seiltrommel 2, die einen zumindest näherungsweise zylindrischen Trommelmantel 3 sowie zwei Endscheiben 4 aufweist, die sich quer zur Längsachse 5 des Trommelmantels 3 erstrecken, stirnseitig an den Trommelmantel 3 anschließen und radial über den Trommelmantel 3 vorstehen, um den Wickelraum 6 über dem Außenumfang des Trommelmantels 3 seitlich zu begrenzen.
-
Die genannten Endscheiben 4 sind insbesondere stirnseitig an dem Trommelmantel 3 starr befestigt, wobei die genannten Endscheiben 4 vorteilhafterweise separat von dem Trommelmantel 3 ausgebildet und daran form- und/oder kraftschlüssig befestigt sein können, beispielsweise mittels Schraubbolzen 7, mittels derer die Endscheiben 4 an den Stirnseiten des Trommelmantels 3 festgeschraubt sein können.
-
Die genannte Seiltrommel 2 kann dabei an einem Windenrahmen 8 drehbar gelagert sein, wobei vorteilhafterweise die Endscheiben 4 Lagerabschnitte 9 aufweisen, mittels derer die Seiltrommel 2 an dem Windenrahmen 8 drehbar gelagert ist, beispielsweise mittels Wälzlagern 10.
-
Zum Antreiben der Seiltrommel 2 kann die Seilwinde 1 ein Antriebsgetriebe 11 aufweisen, das zumindest teilweise im Inneren der Seiltrommel 2 aufgenommen sein kann und/oder sich durch eine der Endscheiben 4 hindurch erstrecken kann. Das genannte Antriebsgetriebe 11 kann beispielsweise ein ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe sein.
-
Mit dem genannten Antriebsgetriebe 11 kann ein Windenantrieb beispielsweise in Form eines Hydromotors oder eines Elektromotors verbunden sein, um die Seiltrommel 2 rotatorisch um die Längsachse 5 des Trommelmantels 3 antreiben zu können und/oder beim Abziehen des Seils von der Seiltrommel 2 ein gewünschtes Bremsmoment bereitstellen zu können, wobei hierfür auch eine geeignete Bremsvorrichtung vorgesehen sein kann.
-
Die Seiltrommel 2 kann in sehr großen Dimensionen ausgebildet sein, beispielsweise einen Durchmesser von mehreren Metern und/oder eine Trommelwandstärke von 100 mm und mehr, ggf. auch mehreren Hundert Millimetern, aufweisen.
-
Wie die 2 und 3 zeigen, ist der Trommelmantel 3 der Seiltrommel 2 als nahtloses, stoßfreies Walzprofil ausgebildet, das durch Walzen eines ringförmigen Werkstückrohlings 12 herstellbar ist. Die Walzvorrichtung 13 kann dabei nach Art eines Ringwalzwerks ausgebildet sein und/oder vorteilhafterweise eine Hauptwalze 14 und eine Dornwalze 15 aufweisen, die zwischen sich einen Radialwalzspalt 16 begrenzen, dessen Spaltweite beispielsweise durch Zustellen der Dornwalze 15 einstellbar ist. Durch Zustellen der Dornwalze 15 auf die Hauptwalze 14 zu kann der Werkstückrohling 12, der bisweilen auch als Rohrluppe bezeichnet wird, mantelflächenseitig druckbeaufschlagt und umgeformt werden. Hierbei kann eine der genannten Walzen, beispielsweise die Hauptwalze 14 rotatorisch angetrieben werden, so dass sich der ringförmige Werkstückrohling 12 durch den Radialwalzspalt 16 hindurch dreht und um seine Werkstückrotationsachse dreht, während der Walzvorgang ausgeführt wird. Gegebenenfalls kann auch die Dornwalze 15 alternativ oder zusätzlich zu der genannten Hauptwalze 14 angetrieben sein.
-
Der Werkstückrohling 12 kann ursprünglich ein bereits einstückiger Gussrohling sein, der bereits ringförmig ausgebildet sein oder durch einen Dornwalz- und/oder Schmiedeschritt mit einem Loch versehen bzw. ringförmig umgeformt werden kann.
-
Die genannten Haupt- und Dornwalzen 14 und 15 können im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein und parallel zueinander angeordnet sein, so dass der Radialwalzspalt 16 über seine Höhe eine im Wesentlichen gleich bleibende Spaltweite besitzt.
-
Zusätzlich zu den genannten Haupt- und Dornwalzen 14 und 15 kann der Werkstückrohling 12 während des Walzvorgangs durch zumindest ein Paar Axialwalzen 17 stirnseitig beaufschlagt werden, um die Stirnseiten des sich bildenden Trommelmantels 2 formen bzw. umformen zu können.
-
Die genannten Axialwalzen 17 und 18 können jeweils kegelförmig ausgebildet sein und sich zum Zentrum des ringförmigen Werkstückrohlings 12 verjüngen, wobei die beiden Axialwalzen 17 und 18 mit ihren Rotationsachsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein können, die durch die beiden vorgenannten Dorn- und Hauptwalzen 14 und 15 gehen kann. Mit anderen Worten kann das Axialwalzenpaar 17, 18 den Haupt- und Dornwalzen 14 und 15 gegenüberliegen bzw. einen Ringabschnitt des Werkstückrohlings 12 beaufschlagen, der dem von den Dorn- und Hauptwalzen beaufschlagten Ringabschnitt gegenüberliegt.
-
Von den beiden Axialwalzen 17 und 18 kann zumindest eine Axialwalze in axialer Richtung auf die andere Axialwalze zu verstellt werden, um die Stirnseiten des Werkstückrohlings 12 druckbeaufschlagen zu können. Gleichzeitig kann durch Einstellen der Beabstandung der Axialwalzen 17, 18 voneinander die entstehende Länge des Trommelmantels gesteuert werden.
-
Nach dem Walzen des Trommelmantels 3, d.h. dem Umformen des Werkstückrohlings 12 durch Walzen zu dem Trommelmantel 3 hin, kann an der Außenmantelfläche 3a des Trommelmantels 3 ein Seilrillenprofil 19 ausgebildet werden, wie dies 3 zeigt. Das genannte Seilrillenprofil 19 kann durch spanende Bearbeitung in die Außenmantelfläche geschnitten werden, insbesondere durch Drehen mittels einer Drehmaschine. Alternativ könnte das Seilrillenprofil 19 auch durch spanlose Umformung ausgebildet werden, beispielsweise durch ein Rollwerkzeug, das sich in der Außenmantelfläche abbildet und ähnlich wie beim Gewinderollen das genannte Seilrillenprofil ausbildet.
