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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Kuppeln einer Welle mit einem Kupplungspartner. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Winde mit einem erfindungsgemäßen System.
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STAND DER TECHNIK
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Eine wesentliche Anwendung des Systems gemäß vorliegender Erfindung betrifft Winden zum Herablassen von Lasten aus großer Höhe, insbesondere in einem Notbetrieb. Beispielsweise werden Winden auf Bohrinseln eingesetzt, um damit bei einer Notfallevakuierung eine Rettungsinsel von Deck der Bohrinsel auf die Wasseroberfläche herabzulassen. Das Herablassen der Rettungsinsel muss mit einer wohlkontrollierten Geschwindigkeit erfolgen, um einen harten Aufprall auf der Wasseroberfläche zu vermeiden, welcher zu Beschädigungen der Rettungsinsel führen könnte. Im Stand der Technik ist es gebräuchlich, eine hydraulische Bremse einzusetzen, welche die Trommel der Winde während des rein schwerkraftgetriebenen Herablassens der Rettungsinsel abbremst. Eine besondere Sicherheitsanforderung besteht darin, das Herablassen der Rettungsinsel mittels der Winde ohne Verbrauch von extern zugeführter Energie, insbesondere ohne Verbrauch von elektrischer Energie, durchführen zu können, um eine sichere Evakuierung der Bohrinsel auch bei totalem Ausfall der Stromversorgung zu gewährleisten. Dies ist mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Konzept jedoch nicht durchführbar, da die Hydraulikpumpe zum Betreiben der hydraulischen Bremse einen Stromverbraucher darstellt.
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Die
DE 30 02 502 A1 offenbart einen hydraulisch betätigten Reibungskupplungsmechanismus, gekennzeichnet durch ein drehbares Gehäuse, das zusammen mit einem axial gleitbaren ringförmigen Kolben eine ausdehnbare Kupplungsbeaufschlagungskammer bildet, die zum Einrücken der Kupplung unter Druck setzbar ist, wobei das Gehäuse ein Ventil mit einem Ventilelement aufweist, das in dem Gehäuse zur Steuerung des Druckfluides in der Kammer im wesentlichen radial gleitbar ist und einer Zentrifugalkraft unterworfen ist, wenn sich der Mechanismus dreht, so dass das Ventilelement radial nach außen gedrückt wird, wobei die Zentrifugalkraft auf das Ventilelement mit zunehmender Drehgeschwindigkeit des Mechanismus ansteigt und wobei das Ventilelement in eine radial innenliegende Schließstellung und eine radial außenliegende Kupplungsbetätigungsstellung verschiebbar ist, eine durch den Mechanismus gebildete Passageneinrichtung zur Zuführung des Druckfluides zum Ventil an einer im wesentlichen radial inwärtig von dem Ventil liegenden Stelle, und ein Gegengewicht, das in dem Gehäuse verschiebbar angeordnet ist und ein Ende aufweist, das mit dem verschiebbaren Ventilelement in Eingriff steht, wobei die Zentrifugalkraft auch auf das Gegengewicht wirkt, um die Masse des Gegengewichtes nach außen zu drücken und dabei gleichzeitig das eine Ende des Gegengewichtes radial nach innen und gegen das verschiebbare Ventilelement zu drücken, so dass die auf das verschiebbare Ventilelement wirkende Zentrifugalkraft ins Gleichgewicht gesetzt wird und die Übertragungskapazität des Kupplungsmechanismus bei sämtlichen Zentrifugalgeschwindigkeiten im Wesentlichen gleichbleibt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Kuppeln einer Welle mit einem Kupplungspartner vorzuschlagen, welches ohne zusätzlich zugeführte Energie oder einen manuellen Eingriff aktuierbar ist. Im vorgenannten Anwendungsfall des Systems für den Notbetrieb einer Winde entspräche der Kupplungspartner dabei einem gestellfesten Bauteil, sodass das System auch zum Bremsen einer Welle eingerichtet sein soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem System gemäß Anspruch 1 sowie einer Winde gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die technische Lehre der Erfindung offenbart ein System zum Kuppeln einer ersten Welle mit einem Kupplungspartner, umfassend:
- - einen Fliehkraftaktuator mit mindestens einem Fliehkraftzylinder, welcher wenigstens mittelbar mit der ersten Welle wirkverbunden ist, und mit einem Fliehkraftkolben, welcher in dem Fliehkraftzylinder verlagerbar aufgenommen ist, wobei die Verlagerungsrichtung des Fliehkraftkolbens im Wesentlichen radial zur ersten Welle orientiert ist,
- - eine Kupplungseinrichtung mit einem ersten Kupplungsglied und einem zweiten Kupplungsglied, wobei eines der Kupplungsglieder drehfest mit der ersten Welle verbunden ist und das andere Kupplungsglied drehfest mit dem Kupplungspartnerverbunden ist,
- - mindestens einen Fluidkanal, welcher den Fliehkraftaktuator mit der Kupplungseinrichtung verbindet, wobei der Fluidkanal mit einem Fluid gefüllt ist,
derart, dass mittels fliehkraftbedingter Verlagerung des Fliehkraftkolbens eine Druckbeaufschlagung des Fluids erzeugbar und vermittels des Fluids eine Betätigungskraft zum Schließen der Kupplungseinrichtung in die Kupplungseinrichtung einleitbar ist.
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Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, mit dem Fliehkraftaktuator ein Betätigungselement zu schaffen, dessen Auslenkung und damit die resultierende Kupplungsstärke abhängig ist von der Drehzahl der zu kuppelnden ersten Welle. Insbesondere kann der Kupplungspartner als ein gestellfestes Bauteil ausgebildet sein, d.h., als ein Bauteil, welches gegen ein zugehöriges Maschinengestell oder Gehäuse nicht drehbar ist, sodass das erfindungsgemäße System zum Bremsen der ersten Welle ausgebildet ist. Sofern der Kupplungspartner als eine weitere Welle ausgebildet ist, dient das erfindungsgemäße System dem fliehkraftgesteuerten Kuppeln zweier Wellen in Abhängigkeit von der Drehzahl der ersten Welle.
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Der Fliehkraftaktuator nimmt an der Drehung der ersten Welle teil, insbesondere kann der Fliehkraftaktuator drehfest mit der ersten Welle verbunden sein. Das erfindungsgemäße Prinzip wird jedoch auch durch eine mittelbare Wirkverbindung des Fliehkraftaktuators mit der ersten Welle verwirklicht, insbesondere kann der Fliehkraftzylinder drehfest mit einer zweiten Welle verbunden sein, wobei die zweite Welle koaxial zur ersten Welle drehbar und mit dieser mittels wenigstens eines Getriebes wirkverbunden ist. Erfindungsgemäß entspricht die Drehzahl des Fliehkraftaktuators entweder der Drehzahl der ersten Welle, oder die Drehzahl des Fliehkraftaktuators ist proportional zur Drehzahl der ersten Welle, wobei der Proportionalitätsfaktor insbesondere durch eine Getriebeübersetzung gegeben ist.
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Bei der Rotation des Fliehkraftaktuators wirkt auf den in dem Fliehkraftzylinder verlagerbar aufgenommenen Fliehkraftkolben eine Fliehkraft, d.h., eine Zentrifugalkraft, welche quadratisch mit der Drehzahl der Rotation steigt. Der Fliehkraftzylinder ist dabei vorzugsweise radial zur ersten Welle orientiert, d.h., die Verlagerungsrichtung des Fliehkraftkolbens ist vorzugsweise rechtwinklig zur Drehachse der ersten Welle orientiert. Das erfindungsgemäße System kann prinzipiell jedoch auch mit einer davon abweichenden Orientierung des Fliehkraftzylinders relativ zur ersten Welle verwirklicht sein, sofern eine ausreichende Radialkomponente vorliegt, beispielsweise kann der Fliehkraftzylinder einen Winkel aus einem Bereich von 45° bis 90°, bevorzugt 85° bis 90°, mit der ersten Welle einschließen. Die auf den Fliehkraftkolben wirkende Fliehkraft ist weiterhin linear abhängig von dessen Masse sowie von dessen radialem Abstand zur Drehachse, sodass die durch den Fliehkraftaktuator erzeugbare Betätigungskraft konstruktionsseitig vielfältig auslegbar ist.
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Bei der fliehkraftabhängigen Verlagerung wirkt der Fliehkraftkolben auf das Fluid im Fluidkanal und erzeugt darin eine Druckerhöhung, wodurch vermittels des Fluids eine entsprechende Betätigungskraft in die Kupplungseinrichtung eingeleitet wird, welche auf einen Reibschluss des ersten Kupplungsgliedes mit dem zweiten Kupplungsglied, d.h., auf ein Schließen der Kupplungseinrichtung gerichtet ist. Das Fluid ist insbesondere als ein geeignetes Hydrauliköl ausgebildet, wobei alternativ beispielsweise eine pneumatische Druckübertragung mittels eines Gases möglich ist.
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Das Prinzip der hydraulischen Kraftübertragung mittels des Fluids funktioniert sowohl unter quasi-hydrostatischen, als auch unter hydrodynamischen Bedingungen, d.h., unabhängig davon, ob der gesamte Fluidkanal an der Rotation der ersten Welle teilnimmt oder sich abschnittsweise durch den Kupplungspartner erstreckt, d.h., Abschnitte mit unterschiedlichen Drehzahlen aufweist.
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Das Ausmaß der Kupplungsstärke zwischen der ersten Welle und dem Kupplungspartner ist somit abhängig von der Drehzahl der ersten Welle. Das erfindungsgemäße System ermöglicht somit ein selbsttätiges Kuppeln und Trennen der ersten Welle mit dem Kupplungspartner.
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Sofern der Fliehkraftzylinder drehfest mit einer zweiten Welle verbunden ist, wobei die zweite Welle koaxial zur ersten Welle drehbar und mit dieser mittels eines Getriebes wirkverbunden ist, kann das Getriebe beispielsweise eine feste Übersetzung aufweisen, insbesondere eine Übersetzung in der Größe von 10 bis 1000, wobei eine Drehzahl der ersten Welle mit einer höheren Drehzahl der zweiten Welle korrespondiert. Da die Fliehkraft zur Betätigung des Fliehkraftaktuators quadratisch mit der Drehzahl steigt, kann in dieser Ausführungsform die um Größenordnungen höhere Drehzahl der zweiten Welle genutzt werden, um bereits mittels kleindimensionierter Fliehkraftkolben signifikante Betätigungskräfte zu erzeugen. In vorteilhafter Ausführungsform ist das Getriebe als ein kompaktbauendes Planetengetriebe ausgebildet, welches in Abhängigkeit von der gewünschten Übersetzung einstufig oder mehrstufig ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist der Fliehkraftkolben mittels mindestens einer Rückstellfeder mit dem Fliehkraftzylinder verbunden. Mit besonderem Vorteil umfasst der Fliehkraftaktuator zwei Rückstellfedern, wobei je eine Rückstellfeder an der vorderen und der hinteren Stirnseite des Fliehkraftkolbens angeordnet ist. Die Rückstellfeder bewirkt eine Vorspannung des Fliehkraftkolbens in seiner Ruhelage, wodurch ein sauberes Ansprechverhalten des Fliehkraftaktuators gewährleistet ist. Aufgrund der Rückstellfedern verbleibt der Fliehkraftkolben auch bei thermischer Ausdehnung des Fluids in seiner Ruhelage.
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In einer speziellen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße System eine Mehrzahl von Fliehkraftaktuatoren, insbesondere in einer sternförmigen Anordnung, auf, wobei die Fliehkraftaktuatoren an einen gemeinsamen Fluidkanal angeschlossen sind.
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Die Kupplungseinrichtung ist beispielsweise als eine Lamellenkupplung ausgebildet, wobei das erste Kupplungsglied durch ein Paket von Innenlamellen gebildet ist und das zweite Kupplungsglied durch ein Paket von Außenlamellen gebildet ist. Sofern eines der Kupplungsglieder mit einem gestellfesten Bauteil als Kupplungspartner drehfest verbunden ist, nimmt die Kupplungseinrichtung die Funktion einer Lamellenbremse wahr.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Kupplungseinrichtung einen Kupplungszylinder mit einem Kupplungskolben auf, welcher auf eines der Kupplungsglieder wirkt, wobei der Kupplungszylinder als ein doppeltwirkender Zylinder ausgebildet ist, und wobei das System eine Fluidpumpe aufweist, welche mit dem Kupplungszylinder verbunden ist, derart, dass mittels der Fluidpumpe die Kupplungseinrichtung öffenbar ist. Mittels der Fluidpumpe und einem geeigneten Fluid, insbesondere einem Hydrauliköl, kann ein Gegendruck auf den Kupplungskolben ausgeübt werden, welcher einer durch den Fliehkraftaktuator eingeleiteten Betätigungskraft entgegenwirkt, sodass es trotz Rotation der ersten Welle nicht zu einem Kupplungsvorgang zwischen der ersten Welle und dem Kupplungspartner kommt. Sofern das erfindungsgemäße System beispielsweise ausschließlich für den Notbetrieb einer Winde vorgesehen ist, kann mittels der Fluidpumpe dafür Sorge getragen werden, dass in einem Normalbetrieb der Winde keine unerwünschten Reibungsverluste durch die Kupplungseinrichtung auftreten. Alternativ oder in Kombination zu dieser Ausführungsform mit doppeltwirkendem Kupplungszylinder und daran angeschlossener Fluidpumpe kann das erfindungsgemäße System ein Ventil aufweisen, mittels welchem der Fluidkanal zwischen Fliehkraftaktuator und Kupplungseinrichtung sperrbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Kupplungseinrichtung wenigstens eine Vorspannfeder auf, welche wenigstens mittelbar auf eines der Kupplungsglieder einwirkt, derart, dass die Kupplungsglieder mittels der Vorspannfeder miteinander in Kontakt bringbar sind. Die Vorspannfeder kann insbesondere eine Kraft auf einen Kupplungszylinder der Lamellenkupplung ausüben, welche auf ein Schließen der Kupplung gerichtet ist, sodass bereits ohne eine Betätigung durch den Fliehkraftaktuator ein schleifender Kontakt zwischen den Innen- und den Außenlamellen vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass zur Betätigung der Kupplungseinrichtung durch den Fliehkraftaktuator nur noch eine sehr geringe Verlagerung des Fliehkraftkolbens notwendig ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Winde mit einem erfindungsgemäßen System gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei die erste Welle als eine Trommel zur Aufnahme eines Zugmittels und der Kupplungspartner als ein gestellfester Trommelsitz ausgebildet sind. Das Zugmittel ist beispielsweise als ein Seil, ein Band, eine Kette oder dergleichen ausgebildet. Der Trommelsitz ist drehfest mit dem Gestell der Winde verbunden, sodass das System zum selbsttätigen Abbremsen der Trommel eingerichtet ist.
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Beim notfallmäßigen Herablassen einer Rettungsinsel von einer Bohrinsel mittels der erfindungsgemäßen Winde wird die Trommel mittels des abrollenden Zugmittels aufgrund der auf die Rettungsinsel wirkenden Schwerkraft beschleunigt und die damit einhergehende Erhöhung der Trommeldrehzahl erzeugt eine zunehmende Betätigungskraft des Fliehkraftaktuators, d.h., eine zunehmende Bremswirkung. Ab einer Schwelldrehzahl ist die resultierende Bremskraft groß genug, um ein weiteres Ansteigen der Drehzahl der Trommel zu verhindern, sodass ein Gleichgewichtszustand entsteht, in welchem das Zugmittel unter konstanter Drehzahl von der Trommel abgerollt und somit die Rettungsinsel mit konstanter Sinkgeschwindigkeit herabgelassen wird.
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Vorzugsweise weist die Winde eine zweite Welle in Form einer Antriebswelle auf, welche sich koaxial durch die Trommel erstreckt, wobei das zugehörige Getriebe als ein mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet und/oder im Wesentlichen innerhalb der Trommel angeordnet ist. Das Planetengetriebe ist dabei derart übersetzt, dass eine Drehzahl der Trommel einer höhen Drehzahl der Antriebswelle, beispielsweise um einen Faktor 100, entspricht.
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Insbesondere weist die Winde einen Elektromotor zum Antreiben der Antriebswelle auf, wobei der Elektromotor mittels einer manuell lösbaren Kupplung mit der Antriebswelle verbunden ist. Der Elektromotor dient als Antrieb der Winde im Normalbetrieb. Bei Verwendung der Winde zum Herablassen einer Rettungsinsel von einer Bohrinsel im Notfall kann der Elektromotor mittels der manuell lösbaren Kupplung von der Antriebswelle abgekuppelt werden, sodass die Schwungmasse des Elektromotors das Herablassen nicht beeinflusst.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Winde weist der Fliehkraftaktuator einen scheibenförmigen Gehäusekörper auf, welcher koaxial und drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der Gehäusekörper eine Mehrzahl von radialen Bohrungen in sternförmiger Anordnung aufweist, wodurch eine Mehrzahl von Fliehkraftzylindern gebildet ist. Damit ist eine kompakte Bauweise ermöglicht und durch die Mehrzahl von Fliehkraftzylindern kann mittels des Fliehkraftaktuators eine hohe Betätigungskraft in die Kupplungseinrichtung eingeleitet werden. Vorzugsweise umläuft der Fluidkanal den Gehäusekörper umfänglich.
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Beispielsweise erstreckt sich der Fluidkanal durch den Trommelsitz und/oder durch ein mit dem Trommelsitz drehfest verbundenes Bauteil. Alternativ erstreckt sich der Fluidkanal durch die Trommel oder durch ein mit der Trommel drehfest verbundenes Bauteil. Im letzteren Fall nimmt der Fluidkanal an der Drehung der Trommel teil, d.h., die Geschwindigkeitsdifferenz zu der Austrittsöffnung des Fliehkraftzylinders, welcher mit der höheren Drehzahl der Antriebswelle rotiert, ist geringer als im Falle eines durch den Trommelsitz verlaufenden Fluidkanals, woraus fluiddynamische Vorteile resultieren können.
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Vorzugsweise sind der Fliehkraftaktuator und/oder die Kupplungseinrichtung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe angeordnet. Eine besonders kompakte Bauform resultiert, wenn sowohl das Getriebe als auch der Fliehkraftaktuator im Wesentlichen innerhalb der Trommel aufgenommen sind.
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Figurenliste
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1: einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Systems,
- 2a: einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde,
- 2b ein Detail der 2a,
- 2c einen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,
- 3 ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde, und
- 4 ein Detail eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde.
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1 zeigt einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Systems 100 entlang der Drehachse D der ersten Welle 1. Das System 100 ist zum Kuppeln der ersten Welle 1 mit dem Kupplungspartner 3 eingerichtet. Das System 100 umfasst den Fliehkraftaktuator 4 mit dem Fliehkraftzylinder 41, welcher drehfest mit der ersten Welle 1 verbunden ist, und mit dem Fliehkraftkolben 42, welcher in dem Fliehkraftzylinder 41 verlagerbar aufgenommen ist, wobei die Verlagerungsrichtung R des Fliehkraftkolbens 42 radial zur ersten Welle 1 orientiert ist. Die Rückstellfedern 43 verbinden den Fliehkraftkolben 42 jeweils stirnseitig mit dem Fliehkraftzylinder 41, sodass der Fliehkraftkolben 42 in einer vorgespannten Ruheposition vorliegt. Weiterhin umfasst das System 100 die Kupplungseinrichtung 5 in Form einer Lamellenkupplung, deren Innenlamellen als das erste Kupplungsglied 51 drehfest mit der ersten Welle 1 verbunden sind, und deren Außenlamellen als das zweite Kupplungsglied 52 drehfest mit dem Kupplungspartner 3 verbunden sind. Die Kupplungseinrichtung 5 umfasst weiterhin den Kupplungskolben 54, welcher in dem Kupplungszylinder 53 verlagerbar aufgenommen ist und mittels welchem die Kupplungseinrichtung 5 geschlossen werden kann, sodass die erste Welle 1 mit dem Kupplungspartner 3 in Wirkverbindung bringbar ist. Die Verbindung zwischen dem Fliehkraftaktuator 4 und der Kupplungseinrichtung 5 ist durch den Fluidkanal 6 gebildet, welcher mit dem Fluid 60 gefüllt ist.
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Bei einer Rotation der ersten Welle 1 und damit des Fliehkraftaktuators 4 um die Drehachse D erfolgt eine fliehkraftbedingte Verlagerung des Fliehkraftkolbens 42 in der Verlagerungsrichtung R und somit eine Druckbeaufschlagung des Fluids 60, womit eine entsprechende Krafteinleitung in die Rückseite des Kupplungskolbens 54 einhergeht. Der Kupplungspartner 3 kann beispielsweise als ein gestellfestes Bauteil ausgebildet sein, sodass das System 100 zum drehzahlabhängigen Bremsen der ersten Welle an einem Gestell eingerichtet ist, oder der Kupplungspartner 3 ist als eine weitere koaxiale Welle ausgebildet und das System 100 dient zum selbsttätigen Kuppeln zweier Wellen.
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2a zeigt eine teilgeschnittene Ansicht als Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde 200 entlang der Drehachse D. 2b zeigt eine vergrößerte Teilansicht der 2a. 2c zeigt einen Querschnitt durch den Fliehkraftaktuator 4 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die erste Welle 1 ist als die Trommel 10 ausgebildet, welche der Aufnahme des Zugmittels 11, hier in Form eines Seils, dient, und der Kupplungspartner 3 ist als der Trommelsitz 30 ausgebildet, welcher drehfest mit dem Gestell 32 verbunden ist. Die zweite Welle 2 ist als die Antriebswelle 20 ausgebildet und erstreckt sich koaxial zur ersten Welle 1 durch die Trommel 10, wobei die Antriebswelle 20 und die Trommel 10 mittels des Getriebes 7 miteinander wirkverbunden sind. Das Getriebe 7 ist als ein mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet mit einer Übersetzung von beispielsweise 100x, wobei eine Drehzahl der Trommel 10 einer höheren Drehzahl der Antriebswelle 20 entspricht.
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Der Fliehkraftaktuator 4 weist den scheibenförmigen Gehäusekörper 45 auf, welcher drehfest mit der Antriebswelle 20 verbunden ist, wobei der Gehäusekörper 45 eine Mehrzahl von radialen Bohrungen in sternförmiger Anordnung aufweist, wodurch eine Mehrzahl von Fliehkraftzylindern 41 gebildet ist. Die darin jeweils verlagerbar aufgenommenen Fliehkraftkolben 42 wirken auf das Fluid 60 in dem gemeinsamen Fluidkanal 6, welcher den Gehäusekörper 45 umfänglich umläuft.
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Die Kupplungseinrichtung 5 ist als eine Lamellenkupplung ausgebildet, deren Außenlamellen als erstes Kupplungsglied 51 mit der Trommel 10 und die Innenlamellen 52 als zweites Kupplungsglied mit dem gestellfesten Trommelsitz 30 jeweils drehfest verbunden sind. Die Trommel 10 ist an dem Trommelsitz 30 mittels des Trommellagers 31 abgestützt. Der Fluidkanal 6 erstreckt sich im Wesentlichen durch den Trommelsitz 30 und der Fliehkraftaktuator 4 rotiert in einem Volumen, welches durch den Trommelsitz 30 und den ebenso gestellfesten Deckel 33 begrenzt ist. Das Fluid 60 füllt neben dem Fluidkanal 60 auch den Spalt zwischen dem Gehäusekörper 45 und dem angrenzenden Trommelsitz 30 beziehungsweise dem Deckel 33, wobei die mit dem Spalt verbundenen Fluidreservoire 61 für einen konstanten Fluidfüllstand sorgen.
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Die Kupplungseinrichtung 5 weist die Vorspannfeder 55 in Form einer Druckfeder auf, welche auf den Kupplungskolben 54 einwirkt und darüber einen schleifenden Kontakt der Kupplungsglieder 51, 52 herstellt.
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Der Elektromotor 8 dient dem Antreiben der Antriebswelle 20 im Normalbetrieb der Winde 200. Der Elektromotor 8 ist mittels der Kupplung 81 mit der Antriebswelle 20 verbunden, wobei die Kupplung 81 mittels des Betätigungsmittels 82 manuell lösbar ist. Weiterhin umfasst die Winde 200 die Scheibenbremse 9.
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Vor dem Hintergrund des eingangs beschriebenen Anwendungsszenarios der Winde zum notfallmäßigen Herablassen einer Rettungsinsel von einer Bohrinsel ist dank des erfindungsgemäßen Systems 100 auch ohne eine Stromversorgung der Winde 200 ein kontrolliertes, d.h., mit konstanter Drehzahl der Trommel 10 ablaufendes Herablassen der Rettungsinsel ermöglicht. Dazu ist vorab lediglich die Scheibenbremse 9 zu lösen und der Elektromotor 8 von der Antriebswelle 20 abzukuppeln. Die anschließend einsetzende Rotation der Trommel 10 unter Wirkung des mit der Gewichtskraft der Rettungsinsel beaufschlagten Zugmittels 11 führt zu einer Betätigung des Fliehkraftaktuators 4 und einer entsprechenden Bremswirkung der Kupplungseinrichtung 5, sodass nach einer kurzen anfänglichen Beschleunigungsphase ein Abrollen des Zugmittels 11 unter konstanter Drehzahl der Trommel 10 erfolgt und somit ein kontrolliertes Herablassen der Rettungsinsel gewährleistet ist.
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3 zeigt ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde 200 als ein Längsschnitt entlang der Drehachse D. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Gehäusekörper 45 eine größere Dicke sowie zwei Sätze axial zueinander beabstandeter Fliehkraftzylinder 41 auf. Bei Drehung des Fliehkraftaktuators 4 wirkt folglich die doppelte Anzahl an Fliehkraftkolben 42 auf das Fluid 60 ein, sodass die in die Kupplungseinrichtung 5 einleitbare Betätigungskraft bei gegebener Drehzahl entsprechend höher ausfällt. Alternativ zu der hier dargestellten Ausführungsform können beispielsweise mehrere Fliehkraftaktuatoren axial zueinander beabstandet entlang der Antriebswelle 20 angeordnet sein.
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Weiterhin weist das System 100 des zweiten Ausführungsbeispiels eine Kupplungseinrichtung 5 mit einem doppeltwirkenden Kupplungszylinder 53 auf und über den durch den Trommelsitz 30 verlaufenden Gegendruckkanal 62 kann mittels eines Fluid und einer Fluidpumpe eine Kraft auf den Kupplungszylinder 53 ausgeübt werden, welche auf ein Öffnen der Kupplungseinrichtung 5 gerichtet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Normalbetrieb der Winde 200, d.h., bei einem Antrieb der Antriebswelle 20 mittels eines Motors die Wirkung des Fliehkraftaktuators 4 kompensiert werden kann.
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4 zeigt eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winde 200 als Längsschnitt entlang der Drehachse D. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel liegt hier eine abweichende Anordnung von Fliehkraftaktuator 4 und Kupplungseinrichtung 5 vor, derart, dass sich der Fluidkanal 60 durch die Trommel 10 erstreckt. Weiterhin sind die Außenlamellen als erstes Kupplungsglied 51 einer Kupplungseinrichtung 5 drehfest mit dem Trommelsitz 30 verbunden und die Innenlamellen als zweites Kupplungsglied 52 sind drehfest mit der Trommel 10 verbunden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System zum Kuppeln
- 200
- Winde
- 1
- erste Welle
- 10
- Trommel
- 11
- Zugmittel
- 2
- zweite Welle
- 20
- Antriebswelle
- 3
- Kupplungspartner
- 30
- Trommelsitz
- 31
- Trommellager
- 32
- Gestell
- 33
- Deckel
- 4
- Fliehkraftaktuator
- 41
- Fliehkraftzylinder
- 42
- Fliehkraftkolben
- 43
- Rückstellfeder
- 45
- Gehäusekörper
- 46
- Führungslager
- 5
- Kupplungseinrichtung
- 51, 52
- Kupplungsglied
- 53
- Kupplungszylinder
- 54
- Kupplungskolben
- 55
- Vorspannfeder
- 6
- Fluidkanal
- 60
- Fluid
- 61
- Fluidreservoir
- 62
- Gegendruckkanal
- 7
- Getriebe
- 8
- Elektromotor
- 81
- Kupplung
- 82
- Betätigungsmittel
- 9
- Scheibenbremse
- D
- Drehachse
- R
- Verlagerungsrichtung
