DE102021108837A1

DE102021108837A1 - Seilwinde, Verfahren zum Bewickeln einer solchen Seilwinde, sowie Kran mit einer Seilwinde

Info

Publication number: DE102021108837A1
Application number: DE102021108837.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmid; Gerd Hepp
Original assignee: Liebherr Components Biberach GmbH
Current assignee: Liebherr Components Biberach GmbH
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-10-14
Also published as: EP4100356A1; US20230079781A1; WO2021209324A1; CN115515889A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln einer Seilwinde, bei dem mehrere Seilwickellagen übereinander gewickelt werden, wobei mehrere Seile auf denselben Wickelbereich der Seilwinde mehrsträngig nebeneinander in dieselbe Seilwickellage aufgewickelt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum mehrlagigen Bewickeln einer Seilwinde, sowie eine Seilwinde mit einer Trommel, auf die zumindest ein Seil aufwickelbar ist, sowie ein Hebezeug wie beispielsweise einen Kran mit einer solchen Seilwinde.
Seilwinden werden zum Auf- und Abwickeln eines Seils sowie zur Erzeugung einer Seilzugkraft in diversen Anwendungen eingesetzt, wobei vor allem im Bereich der Fördertechnik Seilwinden eingesetzt werden. Üblicherweise wird mit Hilfe eines beispielsweise elektrischen oder hydraulischen Antriebs, an das ggf. ein Getriebe angeschlossen sein kann, ein Drehmoment an der Seiltrommel der Seilwinde erzeugt. In Abhängigkeit des Hebelarms des auf- bzw. ablaufenden Seils wird hierdurch eine entsprechende Seilzugkraft erzeugt.
Beim Aufwickeln des Seils wird dieses auf die Seiltrommel der Seilwinde gespeichert, wobei zur Erreichung einer entsprechend großen Wickelkapazität das Seil bei vielen Anwendungen mehrlagig auf die Seiltrommel aufgewickelt und dort gespeichert wird. Wird das Seil nach dem Flaschenzug-Prinzip mehrsträngig eingeschert, ist eine große Seillänge notwendig, um einen ausreichenden Stellweg des Lasthakens bzw. der Zugflasche erzielen zu können.
Mehrlagig bewickelte Seilwinden finden beispielsweise als Hubwinde in diversen Krananwendungen zum vertikalen Bewegen einer Hublast Verwendung, wobei das Seil bei solchen Hubwinden üblicherweise nicht redundant ausgeführt ist bzw. nur ein Seil auf die Hubwinde aufgewickelt wird.
Mehrlagig bewickelte Seiltrommeln finden aber auch Verwendung als Einziehwinde, beispielsweise in verschiedenen Krantypen zum Auf- und Niederwippen eines Kranauslegers. Solche Einziehwinden werden teilweise mit einer Sekundärbremse ausgeführt und besitzen insofern eine Redundanz der Bremse, so wie dies beispielsweise oft bei Turmdrehkranen der Fall ist. Das Seil ist bei solchen Einziehwerken jedoch üblicherweise nicht redundant ausgeführt.
Ein Beispiel für eine redundante Seilführung bei mehrlagig bewickelten Seiltrommeln ist beispielsweise der Kabinenantrieb in Mobilbaukranen zur vertikalen Bewegung der Kabine oder auch der Kabinenantrieb eines Personenaufzugs. Aufgrund der Personenbeförderung wird dabei meist mit zwei Seilen gearbeitet, um eine Redundanz zu erzielen, wobei die beiden Seile üblicherweise auf separaten Wickelbereichen der Seiltrommel aufgewickelt und gespeichert werden. Dies führt zu einem entsprechend breiten Bauraum, der je nach Gerät bzw. je nach Einbauumgebung eine Herausforderung zur Erreichung der notwendigen Ablenkwinkel des Seils darstellt. Eine ähnliche Wickelsituation ergibt sich auch dann, wenn nicht zwei gänzlich separate Seile, sondern die zwei Seilenden eines Seils gleichzeitig auf die Trommel aufgewickelt werden, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn das von der Trommel ablaufende Seil um eine Umlenkrolle umgelenkt oder eingeschert und dann zur Trommel zurück geführt wird. Durch das Aufwickeln beider Seilenden braucht das Seil keinen festen Anschlagpunkt, beispielsweise am Ausleger oder an einem anderen Strukturteil.
Das mehrlagige Bewickeln der Trommel einer Seilwinde birgt jedoch diverse Schwierigkeiten, die die Lebensdauer des aufzuwickelnden Seils verkürzen können, vgl. beispielsweise Ulrich Weißkopf: Untersuchung zur Lebensdauer von Kranhubseilen in der Mehrlagenwicklung, in Berichte aus dem Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart, Juli 2008. Insbesondere kann es bei nicht exakt gleichbleibendem Seildurchmesser zu Verwerfungen bei der Steigung bzw. zu variierenden Steigungen beim Bewickeln und zu einem Einschneiden des Seils einer Seilwickellage in eine darunterliegende Seilwickellage kommen, das heißt das Seil in beispielsweise einer zweiten Wickellage kann zwischen die Gänge des Seils in der darunter befindlichen ersten Wickellage einschneiden. Dies führt nicht nur zu übermäßigem Verschleiß, sondern kann beim Losreißen des einschneidenden Seils aus der Klemmung der darunterliegenden Lage zu größeren Unregelmäßigkeiten im Seilzug und der Ablaufgeschwindigkeit und damit einhergehend zu gefährlichen Lastschwingungen führen.
Ein mehrlagiges Bewickeln von Seiltrommeln der genannten Art wird bislang meist mit dem sogenannten Lebus-Wickelsystem bewerkstelligt, bei dem eine gerillte Seiltrommel zum Einsatz kommt, deren Rillung wechselweise Parallelgebiete und Kreuzungsgebiete aufweist. Dabei wird üblicherweise keine redundante Seilführung vorgesehen und nur ein Seil auf die Seilwinde gewickelt. Um mehrere Seile für eine redundante Seilführung aufwickeln zu können, werden üblicherweise mehrere Seilwinden oder eine Seilwinde mit mehreren separaten Wickelbereichen eingesetzt.
Dabei muss beim genannten Lebus-System der Lagensprung der jeweiligen Seillagen an einer bestimmten Stelle, das heißt an einem bestimmten Drehwinkel der Seiltrommel erfolgen, da je Seillage die Parallelbereiche über den Parallelbereichen der darunterliegenden Seillage liegen müssen. Deshalb kann ein zufriedenstellendes Wickelbild nur dann erzeugt werden, wenn sehr enge Toleranzen bei Seildurchmesser und Seiltrommel eingehalten werden können
Hierdurch kann das genannte Lebus-System üblicherweise nur bei Stahlseilen eingesetzt werden, da hochfeste Faserseile aus Kunststofffasern die engen Toleranzen hinsichtlich Seildurchmesser nicht oder nur unter sehr teuren Fertigungsmaßnahmen einhalten können.
Da bei handelsüblichen Faserseilen die Werte für die Querelastizität üblicherweise unterhalb von vergleichbaren Stahlseilen liegen, verformt sich das Faserseil bei Belastung stärker, was ebenfalls zu einem nicht zufriedenstellenden Wickelbild mit dem genannten Lebus-System führen kann.
Unabhängig hiervon kann es beim Aufwickeln mit geringer Seilzugkraft und einem Abwickeln mit großer Seilzugkraft im Parallelbereich des Lebus-Wickelsystems zum Einschneiden des Seils in die darunter befindlichen Seillagen kommen. Dies führt zu Wickelstörungen und Seilschädigungen, die die Lebensdauer des Seils verkürzen und den Betrieb der Seilwinde bzw. des damit arbeitenden Hebezeugs beeinträchtigen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Bewickeln einer Seilwinde, eine verbesserte Seilwinde sowie ein verbessertes Hebezeug mit einer solchen Seilwinde zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll ein verbessertes Wickelverhalten beim mehrlagigen Bewickeln erreicht werden, das gegen Seiltoleranzen, insbesondere Seildurchmessertoleranzen unempfindlich ist, auch für geringere Querelastizitäten des Seils geeignet ist und ein Einschneiden eines Seilstrangs in darunter befindliche Seilwickellagen verhindert.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Seilwinde gemäß Anspruch 7, ein Hebezeug gemäß Anspruch 18 sowie eine Fördervorrichtung gemäß Anspruch 21 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um ein gleichmäßigeres Wickelbild mit geringerer Einschneidegefahr zu erzielen, wird vorgeschlagen, mehrere Seile bzw. mehrere Seilenden auf denselben Wickelbereich der Seilwinde mehrsträngig nebeneinander in dieselbe Seilwickellage aufzuwickeln. Hierdurch kann nicht nur eine redundante Seilführung erzielt werden, sondern auch eine größere Steigung und dementsprechend ein größerer Kreuzungswinkel der Seilverläufe übereinanderliegender Seilwickellagen, wodurch die Gefahr des Einschneidens deutlich verringert wird. Darüber hinaus erlaubt die Verteilung des Seilzuges auf mehrere Seile bei Erhöhung der Strangzahl im Flaschenzug kleinere Seildurchmesser, wodurch wiederum bei gleichem Durchmesserverhältnis, das heißt Verhältnis des Trommeldurchmessers zum Seildurchmesser, ein kleinerer Trommeldurchmesser möglich wird. Durch den sich hierdurch ergebenden kleineren Hebelarm ergibt sich bei gleicher Seilzugkraft ein geringeres Drehmoment an der Seiltrommel, wodurch die Verwendung einer kleineren Getriebebaugröße möglich wird. Betrachtet man Anwendungsbereiche mit üblicherweise sehr großem Seildurchmesser, wie sie beispielsweise im Offshore-Bereich eingesetzt werden, ergibt sich zudem eine leichtere Handhabung und ein leichterer Transport der Seile, wenn anstatt eines Seiles mit sehr großem Seildurchmesser zwei kleinere oder mehr kleine Seile mit kleinerem Durchmesser transportiert und verstaut werden müssen.
Insbesondere werden die mehreren Seile bzw. mehreren Seilenden unmittelbar nebeneinanderliegend mehrsträngig in dieselbe Seilwickellage eines Wickelbereichs derart aufgewickelt, dass im Wickellagenbild einer Wickellage die verschiedenen Seile einander abwechselnd nebeneinanderliegen. Werden beispielsweise zwei Seile aufgewickelt, wird in einer jeweiligen Seilwickellage eine abwechselnde Seilanordnung des Typs „Seil 1 - Seil 2 - Seil 1 - Seil 2 etc.“ aufgewickelt. Werden drei Seile auf denselben Wickelbereich der Trommel aufgewickelt, wird in einer jeweiligen Wickellage eine Seilanordnung des Typs „Seil 1 - Seil 2 - Seil 3 - Seil 1 - Seil 2 - Seil 3 - Seil 1 - Seil 2 - Seil 3 etc.“ gewickelt.
Alternativ können ein oder mehrere Seile jeweils mit beiden Seilenden auf die Seiltrommel geführt werden. Wird beispielsweise ein Seil mit beiden Seilenden aufgewickelt, wird in einer jeweiligen Seilwickellage eine abwechselnde Anordnung des Typs „Seilende A - Seilende B - Seilende A - Seilende B etc.‟ aufgewickelt. Zur Vereinfachung wird nachfolgend immer von mehreren Seilen gesprochen, wobei dies auch im Sinne von mehreren Seilenden zu verstehen ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden die mehreren Seile gleichzeitig mit gleicher Seilgeschwindigkeit aufgewickelt. Hierdurch können komplizierte Seilführungen und spezielle Maßnahmen für die Erzielung der gewünschten Steigung vermieden werden. Insbesondere können die beiden Seile unmittelbar nebeneinander liegen und/oder einander berührend gleichzeitig mit gleicher Seilgeschwindigkeit aufgewickelt bzw. abgewickelt werden.
Vorteilhafterweise kann hierbei bei Betrachtung in Richtung der Seilwinden-Rotationsachse eine gewisse Spreizung zwischen den gleichzeitig auflaufenden bzw. ablaufenden Seilen vorgesehen werden. Insbesondere kann das eine Seil um einen bestimmten Winkel vorauslaufend und das andere Seil entsprechend nachlaufend aufgewickelt bzw. abgewickelt werden. Werden drei oder mehr Seile gleichzeitig auf- bzw. abgewickelt, kann zwischen jeweils zwei einander benachbarten Seilen ein solcher spitzer Nachlauf- bzw. Vorlauf-Winkel vorgesehen sein. Der genannte Winkel ist dabei vorteilhafterweise >0°, jedoch <360°, so dass der Versatz beim Aufwickeln gegeben, aber nicht größer als ein Windungsgang ist. Beispielsweise können sehr kleine Versatzwinkel im Bereich von beispielsweise 1 °-10° oder auch recht große Versatzwinkel im Bereich von beispielsweise 350°-359° vorgesehen sein. Grundsätzlich können aber auch andere Winkel im Bereich von 0°<Winkel<360° vorgesehen sein.
Insbesondere kann das Seil vorauslaufend aufgewickelt werden, das an eine in derselben Wickellage schon aufgewickelte Seilwindung anschließt bzw. damit in Berührung kommt, während das andere oder ein anderes Seil der mehreren gleichzeitig aufgewickelten Seile nachlaufend aufgewickelt wird und in der Wickellage an das vorauslaufende Seil anschließt bzw. damit in Berührung gerät. Mit anderen Worten wird von den mehreren Seilen, die gleichzeitig aufgewickelt werden, das Seil vorauslaufend aufgewickelt, welches am nächsten zu einer schon aufgewickelten Seilwindung derselben Seilwickellage läuft bzw. angeordnet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der mehrlagig bewickelte Wickelbereich der Trommel der Seilwinde mit einer zumindest näherungsweise konstanten Seilsteigung bewickelt, die ein ganzzahliges Vielfaches des Seildurchmessers betragen kann. Durch eine solche große, im Wesentlichen gleichbleibende Steigung kann ein stabiles mehrlagiges Wickelbild erzeugt werden, das ein Einschneiden eines Seilstrangs zwischen zwei Seilstränge einer darunterliegenden Wickellage effizient vermeiden kann. Durch die relativ große, gleichmäßige Steigung kann zwischen übereinander liegenden bzw. aufeinander liegenden Seilwickellagen ein relativ großer Kreuzungswinkel erzielt werden, der einem Einschneiden entgegenwirkt. Der genannte Kreuzungswinkel meint dabei den Winkel zwischen den Längsachsen zweier übereinander liegender bzw. aufeinander liegender Seilabschnitte bzw. Seilgänge, wenn das Wickelbild in einer Richtung radial auf den Seiltrommelmantel betrachtet wird.
Der genannte Seilkreuzungswinkel zweier aufeinander liegender Seilabschnitte bzw. Seilgänge kann dabei mindestens 2° oder mehr als 3° oder mehr als 4° oder mehr als 5° oder auch mehr als 10° betragen, um einem Einschneiden effizient auch dann entgegenwirken zu können, wenn das Seil mit geringer Seilspannung aufgewickelt, jedoch höherer Seilspannung abgewickelt wird. Durch einen solchen relativ großen Kreuzungswinkel kann ein Einschneiden auch dann, wenn ggf. nur ein Seil auf die Trommel gewickelt wird, verhindert werden bzw. die Gefahr eines solchen Einschneidens reduziert werden.
Vorteilhafterweise wird eine jeweilige Seillage mit konstanter Steigung kreuzweise über die darunterliegende, bereits aufgewickelte Seillage gewickelt. Der Lagensprung muss deshalb nicht an einer bestimmten Stelle im Sinne eines bestimmten Drehwinkels der Seiltrommel erfolgen, wodurch die Bewicklung unempfindlicher gegenüber größeren Seiltoleranzen, geringeren Querelastizitäten des Seils sowie größeren Toleranzen in der lichten Weite der Seiltrommel wird.
Vorteilhafterweise kommt es aufgrund des kreuzweisen Wickelns im Wickelpaket zu keinem Parallelbereich, in dem die Seilgänge aufeinanderliegender Wickellagen parallel zueinander verlaufen würden. Mangels eines solchen Parallelbereichs wird ein Einschneiden des Seils in die darunterliegende Seillage verlässlich verhindert.
Bei Bewicklung der Seiltrommel mit konstanter Steigung je Seillage können höhere Wickelgeschwindigkeiten leichter realisiert werden, da Beschleunigungsvorgänge von Seil und einer ggf. vorhandenen Spulvorrichtung in axialer Trommelrichtung nicht auftreten bzw. vermieden werden. Solche Beschleunigungsvorgänge kommen hingegen insbesondere bei der genannten Lebus-Wicklung an den Übergängen zwischen den Parallelgebieten und den Kreuzungsgebieten zustande und können Seilschwingungen anregen. Bei Bewicklung mit einer konstanten Steigung ist hingegen eine geringere Seilanregung und damit verbunden eine geringere Seilschwingung zu erwarten.
Gleichzeitig wird beim Bewickeln mit konstanter Steigung eine Vereinfachung der Anforderungen an eine ggf. vorhandene Spulvorrichtung erzielt. Da beim Bewickeln der jeweiligen Seillage ein konstanter Vorschub der Spulvorrichtung ohne alternierende Bewegungen sowie ohne Beschleunigungen gefahren werden kann, wird die Steuerung der Spulvorrichtung deutlich vereinfacht.
Grundsätzlich kann die Seiltrommel aber auch mit einer nicht konstanten Steigung oder auch mit einer konstanten Steigung, die nicht exakt dem ganzzeiligen vielfachen des Seildurchmessers entspricht, bewickelt werden. Solange ein ausreichender Kreuzungswinkel vorgesehen wird, kann ein Einschneiden des Seils in eine darunter befindliche Wickellage vermieden werden.
Eine solche Spulvorrichtung kann insbesondere zur Verbesserung des Spulverhaltens eingesetzt werden, wobei die genannte Spulvorrichtung zum Führen zumindest eines auflaufenden und/oder ablaufenden Seils vorgesehen bzw. ausgebildet ist.
Eine Steuerungseinheit zum Steuern der genannten Spulvorrichtung kann mechanisch ausgebildet sein oder auch einen elektronischen Steuerungsbaustein beispielsweise umfassend einen Mikroprozessor, einen Programmspeicher und ein darin ablegbares Steuerungsprogramm umfassen, um einen Vorschubaktor ansteuern zu können, der die Spulvorrichtung, insbesondere deren Seilführungselement beispielsweise parallel zur Seilwinden-Rotationsachse verstellen kann.
Bei mechanischer Ausbildung der Steuerungseinheit kann die Spulvorrichtung mechanisch gekoppelt an die Seiltrommel bewegt bzw. eine Vorschubbewegung erzeugt werden.
Dabei kann jeweils eine separate Spulvorrichtung für jedes Seil oder eine Untergruppe von Seilen vorgesehen sein. Alternativ kann auch eine Spulvorrichtung für mehrere Seile, insbesondere alle gleichzeitig aufzuwickelnden und abzuwickelnden Seile eingesetzt sein. Eine solche Spulvorrichtung für mehrere Seile kann mehrere Seilführungsmittel für die mehreren Seile aufweisen, die miteinander verbunden sein und/oder gemeinsam angetrieben sein können. Beispielsweise kann ein Umlenkblock mit zwei Umlenkrollen und/oder gleitenden Umlenkkonturen vorgesehen sein, der zwei Seile führen kann und durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Seiltrommel verstellt werden kann.
Alternativ können aber auch zwei separate Seilführungsblöcke verstellbar gelagert und von einem gemeinsamen oder zwei separaten Stellantrieben verstellt werden. Beispielsweise können zwei Führungsblöcke mit zwei Stellantriebsspindeln in Eingriff stehen, die von einem Motor angetrieben werden können, um durch Drehen der Spindeln die Führungselemente verstellen zu können.
Durch die beschriebene Bewicklungsart wird auch eine größere Gestaltungsfreiheit bei der Seiltrommel und eine größere Unempfindlichkeit gegenüber Toleranzen erreicht. Der Trommelmantel der Seilwinde kann beispielsweise mit einer Rillung versehen werden oder auch ohne eine Rillung ausgebildet sein. Wird eine solche Rillung am Seilmantel vorgesehen, kann diese vorteilhafterweise mit einer konstanten Steigung ausgebildet werden, wodurch die Verrillung auf dem Trommelmantel verhältnismäßig günstig herstellbar ist.
Dabei kann es ausreichend sein, wenn nur ein Teil des Trommelmantels mit einer Rillung versehen ist. Insbesondere kann der Seileinlaufbereich des Trommelmantels mit einer solchen Rillung versehen sein, um sozusagen eine Richtung vorzugeben und den Anfangsbereich des Wickelbilds zu stabilisieren, während ein vom Seileinlaufbereich beabstandeter oder gegenüberliegender Trommelabschnitt ohne Rillung ausgebildet sein kann.
Insbesondere kann ein Rillenprofil am Trommelmantel vorgesehen sein, das sich im Querschnitt betrachtet an die Seilquerschnittskontur anschmiegt.
Die seitlichen Bordscheiben, die den Wickelbereich seitlich begrenzen, können parallel ausgebildet sein und/oder sich radial zur Trommeldrehachse erstreckende Flanken aufweisen.
Alternativ können aber auch nicht-parallele Bordscheiben vorgesehen werden, deren zum Wickelbereich hin zugewandte Flanken beispielsweise konisch, insbesondere sich konisch zur radialen Außenseite hin aufweiten, oder auch gestuft ausgebildet sein kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1: eine Seilwinde mit zunächst noch einlagiger Bewicklung der Trommel, wobei die Teilansicht a das Wickelbild in einer Teilschnittsansicht zeigt und die alternierende Anordnung zweier aufgewickelter Seile auf dem Trommelmantel zeigt, während die Teilansicht b eine Stirnansicht der Seilwinde und die Spreizung der nach- und vorlaufend auf die Trommel aufgewickelten Seile zeigt,
2: eine Draufsicht auf die mehrlagig bewickelte Seilwinde aus 1, wobei der Kreuzungswinkel zwischen den Seilgängen einer oberen Wickellage und der darunter befindlichen unteren Wickellage gezeigt ist,
3: eine Draufsicht auf eine mehrlagig bewickelte Seilwinde, die mit zwei Seilen mehrsträngig bewickelt wurde, wobei eine Spulvorrichtung mit zwei separaten Seilführungselementen für zwei separate Seile gezeigt ist, wobei eine Steuerungseinheit die motorischen Antriebe der beiden Seilführungselemente und den Windenmotor ansteuern kann,
4: eine Darstellung einer Spulvorrichtung mit einem gemeinsamen Seilführungselement für mehrere Seile, wobei die Teilansicht a eine Draufsicht auf die Seilwinde und deren Spulvorrichtung zeigt, während die Teilansicht b eine Stirnansicht der Seilwinde und der Spulvorrichtung zeigt, um die zweistöckige Ausbildung des gemeinsamen Seilführungselements für das gespreizte Aufspulen zweier Seile zu verdeutlichen,
5: eine Draufsicht auf eine Seilwinde mit einer Spulvorrichtung ähnlich 3, wobei die Seilwinde nicht-parallele, konisch aufgespreizte Bordscheiben besitzt, und
6: eine Draufsicht auf eine mehrlagig bewickelte Seiltrommel, wobei ein mögliches Einschneiden eines Seilgangs in eine darunterliegende Wickellage dargestellt ist.

Wie die Figuren zeigen, umfasst die Seilwinde 1 eine Seiltrommel 2 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Trommelmantel 3, an dessen Außenmantelfläche ein sich an die Seilquerschnittskontur anschmiegende Seilrillenprofil vorgesehen sein kann, das sich mit einer konstanten Steigung um den Trommelmantel 3 winden kann. Alternativ kann die Außenmantelfläche des Trommelmantels 3 aber auch glatt ausgebildet sein, vgl. beispielsweise 3.
Der genannte Trommelmantel 3 begrenzt zusammen mit zwei Bordscheiben 4 und 5, die an axialen Endbereichen der Seiltrommel vorgesehen sein können, einen Wickelbereich 6, in dem ein oder mehrere Seile 7, 8 auf die Seiltrommel 2 gewickelt werden können.
Die genannten Bordscheiben 4 und 5 können parallel zueinander ausgebildet sein, insbesondere Innenflanken-Oberflächen besitzen, die dem Wickelbereich 6 zugewandt sind und sich radial zur Rotationsachse 9 der Seilwinde 1 erstrecken können, vgl. beispielsweise 1, 2, 3 oder 4. Alternativ können die genannten Bordscheiben 4 und 5 aber auch nicht-parallel zueinander ausgebildet sein. Insbesondere können sich die Innenflankenseiten der Bordscheiben 4, 5 beispielsweise konisch zur radialen Außenseite hin aufweiten, vgl. 5. Alternativ können auch stufige und/oder im Querschnitt bogenförmig gekrümmte Konturen der Innenflankenseiten vorgesehen sein.
Wie die Figuren zeigen, kann die Seiltrommel 2 redundant mit mehreren Seilen bewickelt werden, wobei insbesondere zwei Seile 7 und 8 gleichzeitig auf die Seiltrommel 2 aufgewickelt oder abgewickelt werden können. Alternativ zu einer solchen redundanten Bewickelung mit zwei separaten Seilen 7 und 8 können aber auch zwei Seilenden 7 und 8 desselben Seils auf die Seiltrommel 2 gewickelt werden. Die beiden Seile oder -enden 7 und 8 werden dabei in demselben Wickelbereich 6 zwischen den beiden Bordscheiben 4 und 5 auf die Seiltrommel 2 gewickelt, und zwar insbesondere derart, dass sich die Seile 7 und 8 im Wickelbild einer Wickellage gegenseitig abwechseln, sodass ein Muster „Seil 1 - Seil 2 - Seil 1 - Seil 2 - Seil 1 etc.“ entsteht, vgl. 1a. Beim Bewickeln mit zwei Seilenden ergibt sich ein entsprechendes Muster „Seilende 1 - Seilende 2 - Seilende 1 - Seilende 2 - Seilende 1 etc.“. Wenn nachfolgend von zwei Seilen 7 und 8 gesprochen wird, können auch zwei Seilenden 7 und 8 gemeint sein.
Vorteilhafterweise werden die beiden Seile 7 und 8 dabei in jeder der mehreren Wickellagen nach dem genannten alternierenden Muster aufgewickelt, vgl. 3 und 4.
Wie 1b zeigt, können die Seile 7 und 8 vorteilhafterweise mit einer Spreizung auf die Seiltrommel 2 aufgewickelt werden, sodass ein Seil vorauslaufend und das andere Seil ein Stück weit nachlaufend aufgewickelt wird. Der Spreizungswinkel β, der bei einer Betrachtung der Seilwinde 1 in einer Blickrichtung parallel zur Rotationsachse 9 zu sehen ist, kann beispielsweise im Bereich von =0°< β<360' gewählt werden, so dass einerseits beim Auflaufen/Ablaufen eine Spreizung gegeben ist, diese jedoch kleiner als ein voller Wickelgang ist.
Vorteilhafterweise werden die Seile 7 und 8 mit einer konstanten Steigung p auf die Seiltrommel 2 gewickelt, wobei die genannte Steigung p in jeder Wickellage betragsmäßig dieselbe sein kann bzw. betragsmäßig gleich groß sein kann. Allerdings sind die Steigungen in jeweils aufeinanderliegenden Wickellagen zueinander gegenläufig, sodass sich die Seilgänge aufeinanderliegender Wickellagen unter einem Kreuzungswinkel α überkreuzen, vgl. 2. Der genannte Kreuzungswinkel α kann durch die doppelsträngige Bewickelung relativ groß ausfallen, beispielsweise mehr als 2° oder mehr als 3° oder auch mehr als 5° oder mehr als 10° betragen.
Um das Aufwickeln zu stabilisieren und Querzugkräfte, die das Wickelverhalten beeinträchtigen können, zu minimieren, können die Seile 7 und 8 mittels einer Spulvorrichtung 10 geführt werden, die die Position des auflaufenden und/oder ablaufenden Seils in axialer Richtung, also parallel zur Rotationsachse 9, relativ zur Seiltrommel 2 führen und/oder radial bzw. quer zur genannten Rotationsachse führen kann.
Wie 3 zeigt, kann die genannte Spulvorrichtung 10 für jedes Seil 7, 8 ein separates, eigenes Seilführungselement 11 und 12 aufweisen.
Alternativ kann die Spulvorrichtung 10 aber auch ein gemeinsames Seilführungselement 13 für mehrere Seile 7, 8 aufweisen. Ein solches gemeinsames Seilführungselement 13 kann beispielsweise separate Seilführungsabschnitte beispielsweise in Form von Führungsösen aufweisen, die in Richtung quer zur Rotationsachse 9 versetzt angeordnet sein können, vgl. 4b, um die mehreren Seile 7 und 8 mit dem gewünschten Spreizwinkel β auf die Seiltrommel 2 auflaufen bzw. davon ablaufen zu lassen. Gleichzeitig kann das Seilführungselement 13 die Seile 7 und 8 auch axial führen, um das Bewickeln mit der gewünschten Steigung zu steuern bzw. zu unterstützen.
Wie die 3 und 4 zeigen, kann das zumindest eine Seilführungselement 11, 12, 13 im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 9 der Seilwinde 1 relativ zur Seiltrommel 2 axial verstellt werden, beispielsweise durch einen Spindelantrieb oder auch einen Schlitten, der beispielsweise mittels eines Hydraulikzylinders verstellt werden kann.
Unabhängig von der konkreten Ausbildung des Antriebsstrangs kann die Spulvorrichtung 10 einen gemeinsamen Antriebsmotor oder separate Antriebsmotoren zur Vorschubverstellung des oder der Seilführungselemente 13 bzw. 11, 12 aufweisen, wobei ein solcher Motor beispielsweise elektrisch oder hydraulisch arbeitend ausgebildet sein kann. Alternativ könnte auch eine mechanische Zwangskupplung zum Ableiten der Vorschubbewegung von der Seiltrommeldrehung vorgesehen sein.
Gemäß den gezeichneten Ausführungsformen können die Vorschubantriebe 14, 15 beispielsweise in Form von Elektromotoren von einer Steuerungseinheit 16 angesteuert werden, die den Vorschub der Seilführungselemente 11, 12, 13 in Abhängigkeit einer Drehung der Seiltrommel 2 und ggf. unter Berücksichtigung der Wickellage bzw. des sich ergebenden Seilhebelarms ansteuern kann.
Die genannte Steuereinheit 16 kann gleichzeitig auch einen Seilwindenantrieb 17 ansteuern, um die Vorschubgeschwindigkeit der Spulvorrichtung 10 an die Aufspulgeschwindigkeit anpassen zu können.
Die Seilwinde 1 kann vorteilhafterweise an einem Hebezeug eingesetzt sein, beispielsweise einem Kran, wie einem Turmdrehkran, einem Mobilkran, einem Offshore-Kran oder einem anderen Kran oder auch einer Baumaschine wie einem Seilbagger.
Insbesondere kann die Seilwinde 1 auch bei Personenförderern oder gemischten Last- und Personenförderern wie beispielsweise Aufzügen Verwendung finden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Ulrich Weißkopf: Untersuchung zur Lebensdauer von Kranhubseilen in der Mehrlagenwicklung, in Berichte aus dem Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart, Juli 2008 [0007]

Claims

Verfahren zum Bewickeln einer Seilwinde (1), bei dem mehrere Seilwickellagen übereinander gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Seile oder -enden (7, 8) auf denselben Wickelbereich (6) der Seilwinde (1) mehrsträngig nebeneinander in dieselbe Seilwickellage aufgewickelt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Seile oder -enden (7, 8) gleichzeitig mit gleicher Seilgeschwindigkeit aufgewickelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seile oder -enden (7, 8) in Richtung der Seilwinden-Rotationsachse (9) betrachtet um einen Winkel (β) zueinander vor- und nachlaufend aufgewickelt werden, wobei der genannte Winkel (β) vorzugsweise im Bereich von 0°< β<360° gewählt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Seile oder -enden (7, 8) in jeder Wickellage alternierend nebeneinander in gleichbleibender Reihenfolge aufgewickelt sind.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Seilwickellagen mit jeweils einer konstanten Steigung, die etwa ein ganzzahliges Vielfaches des Seildurchmessers beträgt, bewickelt werden, wobei aufeinanderliegende Seilwickellagen mit zueinander gegenläufiger Steigung (p) bewickelt werden, sodass die Seilwickelgänge aufeinanderliegender Seilwickellagen einander unter einem gleichbleibenden, spitzen Winkel (α) überkreuzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mehreren Seilwickellagen mit zumindest teilweise variierender Steigung oder einer Steigung, die vom ganzzahligen Vielfachen des Seildurchmessers abweicht, gewickelt werden, wobei aufeinander liegende Seilwickellagen mit zueinander gegenläufigen Steigungen gewickelt werden, so dass die Seilwickelgänge aufeinander liegender Seilwickellagen einander unter einem spitzen Winkel (α) überkreuzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seilwickellagen mit einem Überkreuzungswinkel (α) von mindestens 2° oder mindestens 3° oder mehr als 5° oder mehr als 10° bewickelt werden.
Seilwinde mit einer Seiltrommel (2), auf der ein Wickelbereich (6) von zwei voneinander beabstandeten Bordscheiben (4, 5) eingefasst ist, in dem zumindest zwei Seile oder -enden (7, 8) aufwickelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Seile oder -enden (7, 8) in demselben Wickelbereich (6) mehrsträngig nebeneinander in denselben Seilwickellagen aufgewickelt sind.
Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mehreren Seile oder -enden (7, 8) in einer jeweiligen Seilwickellage alternierend nebeneinander in gleichbleibender Reihenfolge aufgewickelt sind.
Seilwinde nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Seilwickellagen eine Steigung (p) aufweisen, die in aufeinanderliegenden Seilwickellagen gegenläufig ausgebildet ist, sodass aufeinanderliegende Seilwickelgänge einander unter einem spitzen Überkreuzungswinkel (α) überkreuzen.
Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der genannte Überkreuzungswinkel (α) größer als 2° oder größer als 3° oder größer als 5° oder größer als 10° ist.
Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Spulvorrichtung (10) zum Führen des zumindest einen Seils (7, 8) beim Aufwickeln und Abwickeln vorgesehen ist, wobei die genannte Spulvorrichtung (10) zumindest ein Seilführungselement (11, 12; 13) aufweist, das in axialer Richtung zumindest näherungsweise parallel zur Seilwinden-Rotationsachse (9) verstellbar gelagert und durch einen Vorschubantrieb (14, 15) aktiv verstellbar ist.
Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei für jedes Seil oder - ende (7, 8) ein separates Seilführungselement (11, 12) vorgesehen ist, wobei die genannten Seilführungselemente (11, 12) durch einen gemeinsamen Vorschubantrieb oder durch jeweils einen eigenen Vorschubantrieb (14, 15) axial verstellbar sind.
Seilwinde nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei ein gemeinsames Seilführungselement (13) für zumindest zwei Seile (7, 8) vorgesehen ist, das durch einen Vorschubantrieb (14) axial verstellbar ist.
Seilwinde nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Seilführungselement (11, 12; 13) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass ein Seil nachlaufend und ein anderes Seil vorauslaufend auf die Seiltrommel (2) aufwickelbar ist und die beiden genannten Seile oder - enden (7, 8) in einer Blickrichtung parallel zur Seilwinden-Rotationsachse (9) einen spitzen Winkel (β) im Bereich von 0°< β<360° oder von 5° bis 20° zwischen sich einschließen.
Seilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seiltrommel (2) an einer Trommelmantelaußenfläche zumindest teilweise mit einer Rillenprofilierung versehen ist, die eine Steigung (p) besitzt.
Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Seileinlaufbereich der Trommelmantelaußenfläche mit der Rillenprofilierung versehen ist, während ein vom Seileinlaufbereich beabstandeter Abschnitt der Trommelmantelaußenfläche unberillt ausgebildet ist.
Hebezeug mit einer zumindest Seilwinde (1), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Hebezeug nach dem vorhergehenden Anspruch, das als Kran, insbesondere Turmdrehkran, ausgebildet ist.
Hebezeug nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kran eine höhenverstellbar gelagerte Kranführerkabine aufweist, die mittels der genannten Seilwinde (1) und den darauf aufgewickelten Seilen (7, 8) höhenverstellbar ist.
Fördervorrichtung zum Befördern von Personen mit zumindest einer Seilwinde (1), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Fördervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, die als Personenaufzug ausgebildet ist.