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Hydraulische Kraftübertragung für Hebewerke, insbesondere für Erdbohranlagen
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftübertragung für Hebewerke, insbesondere
für Erdbohranlagen, bestehend aus emern vorzugsweise mit verstellbaren Schaufeln
versehenen Strömungsgetriebe und einem nachgeschalteten Zweigang-Zahnradgetriebe,
bei dem die niedrigere Gangstufe durch eine überholeinrichtung mit einem mittels
Gewinde und Mutter preßbaren Lamellenpaket und die höhere Gangstufe durch Hinzuschalten
einer Reibungskupplung, erzeugt werden. Kraftübertragungen dieser Art gewährleisten
eine weitgehende Anpassung der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung an die sowohl
beim Bohren als auch beim Aus- und Einbau des Gestänges sehr- stark veränderlichen
und mit der Bohrtiefe wachsenden Beanspruchungen. Außerdem wird beim Einlassen des
Gestänges eine besondere Senkbremse dadurch erspart, daß auf die während des Senkens
bei zunächst geschlossenen Schaufeln, also unterbrochener Kraftübertragung, rückwärts
laufende Turbine des Strömungsgetriebes sofort nach dem Öffnen der Schaufeln von
der Pumpe her ein vorwärtsdrehendes Moment aufgebracht und auf diese Weise eine
wirksame, dabei stoß- und verschleißfreie Bremsung erzielt wird.
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Das nachgeschaltete Wechselgetriebe ermöglicht eine weitere Vergrößerung
der aufzunehmenden Drehmomente, d. h. also der aus großen Bohrtiefen zu hebenden
Gestängelasten, und ebenso der Hub-(yeschwindigkeiten bei kleineren Lasten. Dabei
wird infolge der besonderen Konstruktion dieses Getriebes die Kraftübertragung während
des - willkürlich oder auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl
der Abtriebswelle erfolgenden - Gangwechsels nicht unterbrochen.
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Beim Senken, also beim Rückwärtsdrehen der Getriebeteile des Wechselgetriebes,
ist normalerweise ein Gangwechsel unmöglich, da z. B. beim Zuschalten der Reibungskupplung
der höheren Gangstufe die überholeinrichtung der niedrigeren Gangstufe nicht ausrückt,
sondern nur noch fester kuppeln würde. Damit wären dann beide Gangstufen zugleich
eingeschaltet, d. h., das. gesamte Getriebe wäre blockiert, was zu erheblichen
Schäden führen kann. Daher muß auf jeden Fall vermieden werden, daß während des
Senkbetriebs im Wechselgetriebe auch nur versehentlich auf eine andere Gangstufe
umgeschaltet werden kann - etwa von Hand. oder dadurch, daß ein den Gangwechsel
selbsttätig vornehmender, über einen Freilauf nur bei Vorwärtslauf wirkender Fliehkraftregler
infolge Klemmens des Freilaufs auch bei Rückwärtsdrehung mitlaufen und umschalten
könnte.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Linie dadurch gelöst,
daß die Überholeinrichtung der niedrigeren Gangstufe durch axiales Verschieben der
Gegendruckplatte ihres Lamellenpakets bei begrenztem Längshub der Mutter abschaltbar
ist. Dabei erfolgt dieses Abschalten der überholeinrichtung zweckmäßig selbsttätig,
sobald die Abtriebswelle ihre Rückwärtsdrehung begonnen oder dabei eine verhältnismäßig
niedrige Drehzahl überschritten hat.
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Daß das Absenken und Bremsen auf diese Weise im wesentlichen nur in
der höheren Gangstufe des Wechselgetriebes betrieben werden kann, bedeutet keinen
Nachteil, da diese Gangstufe hierfür - und natürlich auch für das zwischendurch
erfolgende Heben des leeren Hakens - im allgemeinen ausreicht.
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Sind die Kupplungen des Wechselgetriebes durch Arbeitsmitteldruck
oder sonstige Fremderregung (z. B. elektromagnetisch) schaltbar, so ergibt sich
in Weiterbi Idung der Erfindung eine zusätzliche Sicherung gegen das nachteilige
Umschalten der Gangstufen bei Rückwärtsdrehung dadurch, daß bei Fehlen des Arbeitsmitteldrucks
oder der sonstigen Fremderregung. die überholeinrichtung der niedrigeren Gangstufe
abgeschaltet und die Reibungskupp-_ lung der höheren Gangstufe eingerückt ist. Versagt
also aus irgendeinem Grunde die Fremderregung, so bleibt jedenfalls die überholeinrichtung
der niedrigeren Gangstufe unwirksam und die höhere Gangstufe eingeschaltet.
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Die Zeichnung dient zur beispielsweisen Veranschaulichung des Erfindungsgegenstands.
Sie zeigt
einen Teil des dem Strömungsgetriebe nachgeschalteten
Zweigang-Zahnradgetriebes, und zwar die Abtriebswelle mit den Kupplungen für die
beiden Gangstufen im Längsschnitt.
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Auf der Abtriebswelle 1 sitzt lose drehbar das große Zahnrad2
der niedrigeren Gangstufe. Es ist auf einer Nabe 3 aufgekeilt, die am anderen
Ende auf der Außenseite mit einem Schraubgewinde 4 versehen ist und auf diesem eineMutter-5.
mit entsprechendem Innengewinde trägt.
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Das kleine Zahnrad 6 der höheren Gangstufe sitzt lose drehbar
auf dem Mittenteil der Nabe 3. Es ist auf einer Nabe 7 aufgekeilt,
die in einem trommelförmigen Teil 8 als Träger der Außenlamellen
9 einer Lamellenkupplung dient. Der Träger der entsprechenden Innenlameffen
10 wird durch eine Trommel 11
,gebildet, die über einen an der Welle
1 angeschmiedeten Flansch 12 mit dieser Welle fest verbunden ist und an der
auch die Gegenplatte 13 der Lamellenkupplung befestigt ist. Als Betätigungsglied
dient ein Schaltzylinder 14, der den Flansch 12 von beiden Seiten U-förmig umschließt
und durch Schraubenfedern 15, die in mehreren über den Umfang verteilten,
nach rechts geschlossenen achsparallelen Boh-,en 16 der Trommel
11 gelagert sind, gegen das rung Lamellenpaket 9, 10 gepreßt wird,
wenn er nicht wie in der gezeichneten Stellung durch den Druck eines Arbeitsmittels,
das durch die Leitung 17 in der Welle 1 und dem Flansch 12 dem Arbeitsraum
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zugeführt werden kann, nach der rechten Seite verschoben wird.
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Die Trommel 11 ist andererseits Träger der AußenlameHen
19 einer zweiten Lamellenkupplung. Deren Innenlamellen 20 und die Drackplatte
21 werden von der Mutter 5 getragen. Die zugehörige Gegenplatte 22 ist über
mehrere über den Umfang verteilte achsparallele Zapfen 23 mit einer Kolbenplatte
24 verbunden, die innerhalb eines im Flansch 12 angeordneten Ringzylinders
25 axial verschiebbar ist. In der gezeichneten Stellung ist die Kolbenplatte
24 und damit auch die Gegenplatte 22 des Lamellenpakets 19,
20 durch den Druck
eines durch die Leitung 26 dem Arbeitsraum 27 zugeführten Arbeitsmittels
entgegen der Wirkung von Schraubenfedem 28, die in mehreren -über den UmfanR
verteilten, nach links geschlossenen achsparallelen Bohrungen 29 der Trommel
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gelagert sind, in ihre linke Endlage gedrückt.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist die folgende:
In der niedrigeren Gangstufe, die der gezeichneten Lage der einzelnen Teile entspricht,
schraubt sich durch die Drehung des antreibenden Zahnrads 2 die Mutter
5 nach rechts bis zum Anschlag 30 auf der Nabe 3 und preßt
dadurch das Lamellenpaket 19, 20 über die Druckplatte 21 gegen die in ihrer
linken Wirkungsstellung stehende Gegenplatte 22. Das zweite Zahnrad 6 läuft
in dieser Gangstafe mit kleinerer Drehzahl leer mit.
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Zum Einschalten der höheren Gangstufe - das willkürlich oder
selbsttätig erfolgen kann - wird der Arbeitsmitteldruck von der Leitung
17 weggenommen. Der Schaltzylinder 14 bewegt sich unter der Wirkung der Federn
15 nach links, die Lamellenkupplung 9, 10 wird eingerückt und damit
das Zahnrad 6 der höheren Gangstufe mit der Welle 1
gekuppelt. Das-
Zahnrad 2 läuft hierbei mit größerer Drehzahl leer mit, wobei die Mutter
5 sich nach links schraubt und dadurch die Lamellenkupplung 19, 20
der niedrigeren Gangstafe selbsttätig löst, so daß die Mutter nunmehr synchron mit
dem Zahnrad 2 laufen k
Bei Rückwärtsdrehung aller Teile wird der Arbeitsmitteldruck
von der Leitung 26 weggenommen. Dadurch wird die Kolbenplatte 24 und mit
ihr die Gegenplatte 22 der Lamellenkupplung 19, 20 so weit nach rechts verschoben,
daß die Mutter 5 auch in ihrer rechten Endlage, die durch den Anschlag
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gegeben ist, diese Kupplung nicht mehr einzurücken vermag: Die überholeinrichtung
der niedrigeren Gangstufe ist abgesch ;altet.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den oben dargestellten Anwendungsfall
beschränkt. Sie ist mit Vorteil beispielsweise auch bei hydraulischen Antriebsübertragungen
für Schienenfahrzeuge verwendbar, da sie auf einfache Weise eine vollständige Kraftunterbrechung
zwischen Wandler und Abtrieb ermöglicht. Dies ist besonders für den Fall wichtig,
daß - z. B. bei Wandlem mit festen, Schaufeln -
die Wendeschaltung
wegen der auch bei Leerlauf der Antriebsmaschine noch vorhandenen Restmomente an
der Turbinenwelle erschwert ist.