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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sperrung des Rücklaufs eines Kurbeltriebs, bestehend aus mindestens einer drehbar gelagerten, in ein Zahnrad eingreifenden Sperrklinke, welche zwei zueinander bewegliche Sperrklinkenhälften aufweist, zwischen denen eine Feder angeordnet ist.
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Eine derartige Vorrichtung zur Sperrung des Rücklaufs eines Kurbeltriebs ist aus dem nicht druckschriftlich nachweisbaren Stand der Technik bereits vielfältig bekannt.
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Diese grundsätzlich vorteilhafte Vorrichtung weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, dass die Sperrklinkenhälften bei der Montage vertauscht werden können. Dies ist auf die Ähnlichkeit der Komponenten (Sperrklinkenhälften) zurückzuführen. Ergänzend dazu weist die Vorrichtung nach dem Stand der Technik ebenfalls Defizite in der Betriebssicherheit auf. Eine ungünstige Betriebssituation kann zu einem Herausspringen der Feder aus den Federaufnahmen führen, wodurch die Speerklinke unbrauchbar wird. Des Weiteren ist durch diesen Nachteil das Spektrum an einsetzbaren Federn begrenzt.
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Die Vorrichtung nach dem Stand der Technik wird beispielsweise, wie in der Druckschrift
DE 20 2019 100 328 U1 offenbart, im Bereich einer Schleusenwinde zur Betätigung eines Schleusentores zur Regulierung des Wasserstandes eines Wasserweges eingesetzt. Das Schleusentor ist dort über eine Kraftübertragungseinheit, welche unter anderem aus einer Zahnstange, einem Zahnrad und einer Welle besteht, mit einer Antriebseinheit verbunden. Zusätzlich kann zwischen zwei Kraftübertragungseinheiten eine Getriebeeinheit geschaltet werden, um z.B. die Verfahrgeschwindigkeit des Schleusentores entsprechend den Anforderungsvorgaben anzupassen.
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Sollte die Vorrichtung in dem angestrebten Anwendungsgebiet durch die genannten Nachteile versagen, würden signifikante Schäden an Schleusentor, Schleusenwinde, Wasserweg und Personen entstehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine neue Vorrichtung zur Sperrung des Rücklaufes eines Kurbeltriebes zu schaffen, die einfach und sicher zu montieren ist und eine höhere Betriebssicherheit aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des nachfolgenden Anspruches 1:
- Vorrichtung zur Sperrung des Rücklaufs eines Kurbeltriebs, mit mindestens einer drehbar gelagerten, in ein Zahnrad eingreifenden Sperrklinke, welche zwei zueinander bewegliche Sperrklinkenhälften aufweist, zwischen denen eine Feder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrklinkenhälfte drehachsenseitig eine gabelförmige Aufnahme für die andere Sperrklinke aufweist und dass die Federachse und die Kraftachse der Sperrklinken maximal 10° differieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den wesentlichen Vorteil, dass eine Sperrklinkenhälfte drehachsseitig eine gabelförmige Aufnahme für die andere Sperrklinke aufweist. Auf vorteilhafte Weise lassen sich so die Sperrklinkenhälften nur auf vorgegebene Weise befestigen, wodurch ein diesbezüglicher Montagefehler, durch Vertauschen der Sperrklinkenhälften, ausgeschlossen wird.
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Ergänzend ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Federachse und die Kraftachse der Sperrklinke maximal 10° differenzieren, wodurch die maximale Biegung der Feder verringert wird. Dies verhindert, dass die Feder während des Betriebes so belastet wird, dass sie sich stark verbiegt und aus den Federaufnahmen, welche auf den Sperrklinkenhälften lokalisiert sind, herausspringt und die Funktion der Sperrklinke nicht mehr gewährleistet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung über eine Kraftübertragungseinheit mit einer Antriebseinheit verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, Kräfte nur in eine bei Einbau festlegbare Richtung leiten zu können. Die Antriebseinheit bzw. die durch die Antriebseinheit eingeleiteten Antriebskraft, die zum Beispiel entgegen die Gewichtskraft eines Körpers wirkt, um diesen zu bewegen, kann nach Erreichender gewünschten Position eines Körpers, dann abgekoppelt werden. Dies kann zum Beispiel durch das Abziehen einer Kurbel realisiert werden. Der Körper verbleibt an der eingestellten Position.
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Durch das Vorhandensein mindestens einer Kupplung zwischen erfindungsgemäßer Vorrichtung und Kraftübertragungseinheit, kann bei Bedarf das Sperrrad, in welches die Vorrichtung eingreift, ausgekuppelt werden. Ist die Vorrichtung ausgekuppelt, kann der Körper in die durch die Vorrichtung gesperrte Richtung, beispielsweise in Schwerkraftrichtung, bewegt werden. Ein Ausbauen der Sperre, um den Körper in die genannte Richtung bewegen zu können, wäre somit nicht notwendig.
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Ist die Vorrichtung über mindestens eine Kraftübertragungseinheit mit einer Getriebeeinheit verbunden, kann auf vorteilhafte Weise die Hub- und Senkgeschwindigkeit des Körpers geändert werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer in einem Wasserweg angeordneten Schleusenanlage,
- 2 Seitendarstellung der Schleusenanlage gemäß 1 mit erfindungsgemäßer Vorrichtung,
- 3 Schnittdarstellung einer Schleusenanlage mit Schleusentor gemäß Schnittlinie III-III in 2,
- 4 eine schematische Darstellung der Kraftübertragung von Antriebseinheit zu Zahnstange,
- 5 vergrößerte perspektivische Darstellung der in das Sperrrad eingreifenden erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Schnittlinie VI-VI in 2,
- 6 Schnittdarstellung einer in das Sperrrad eingreifenden erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2,
- 7 Darstellung einer in das Sperrrad eingreifenden Sperrklinke nach Stand der Technik,
- 8 Darstellung einer in ein Sperrrad eingreifenden erfindungsgemäßen Vorrichtung und
- 9 Darstellung einer Sperrklinkenhälfte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Sperrung des Rücklaufs eines Kurbeltriebs in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Zur Regulierung des Wasserstandes eines Wasserweges ist in der 1 eine Schleusenanlage A perspektivisch dargestellt, welche aus einem Schleusentor C, einer Schleusenwinde B und Balkenelementen D besteht.
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Das Schleusentor C staut dahinter befindliches Wasser W im geschlossenen Zustand auf und ist über eine Zahnstange I mit der Schleusenwinde B verbunden, welche an einer aus Balkenelementen D gebildeten Konstruktion befestigt ist. Über die Betätigung einer Antriebseinheit K, in dieser Ausführungsform ein Kurbeltrieb mit einer Kurbel E, welche an der Schleusenwinde B angebracht ist, kann das Schleusentor C entgegen der Schwerkraft vertikal verfahren werden. An der Schleusenwinde B ist die erfinderische Vorrichtung 10 befestigt. Das Zusammenwirken von Schleusenwinde B und erfinderischer Vorrichtung 10 wird 4 näher dargelegt.
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Die 3 umfasst eine Schnittdarstellung der Schleusenwinde B mit Schleusentor C gemäß Schnittlinie III-III in 2.. Dort ist zu sehen, dass das Schleusentor C an der Zahnstange I befestigt ist. Die Schleusenwinde B besteht unter anderen aus einem in die Zahnstange I eingreifenden Zahnstangentrieb J, welcher auf einer Welle L befestigt ist. Sowohl Zahnstangentrieb J, als auch Welle L sind vollständig von einem Schleusenwindengehäuse H umgeben.
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Die Kraftübertragung von Antriebseinheit K zu Zahnstange I ist in der 4 dargestellt. Die durch Antriebseinheit K, hier die Kurbel E, eingeleitete Kraft wird in eine Kupplung G geleitet. Durch diese kann die Kraft, je nach einem der im folgenden dargelegten Betriebsmodi, an die Welle L und/oder an ein Sperrrad M geleitet werden. Von der Welle L wird die Kraft über den Zahnstangentrieb J auf die Zahnstange I geleitet. Die Kraftflussrichtung ist bidirektional, die Kraft kann in beide Richtungen wirken.
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Die Kupplung G hat drei verschiedene Betriebsmodi. Wird durch die Kurbel E eine Kraft entgegen der Gewichtskraft des Schleusentores C eingeleitet, werden Welle L als auch Sperrrad G eingekuppelt. Durch die Kraftleitung über die Welle L zu dem Zahnstangentrieb J werden Zahnstange I und Schleusentor C entgegen der Gewichtskraft verfahren. Das Sperrrad G dreht sich mit und wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nicht blockiert.
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Der zweite Betriebsmodus entspricht dem Fall, dass die durch die Antriebseinheit K eingeleitet Kraft betraglich geringer ist, als die durch das Schleusentor C eingeleitete Gewichtskraft, jedoch nicht kleiner als Null. Das Sperrrad M bleibt mit der Welle L über die Kupplung G verbunden. Das Sperrrad M rotiert in entgegengesetzte Richtung und wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 blockiert, wodurch auch die Welle L blockiert wird. Die Antriebseinheit K könnte nun gelöst werden, ohne dass das Schleusentor C seine Position ändern würde.
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In dem dritten Betriebsmodus wird durch die Kurbel E eine Kraft in Richtung der Gewichtskraft des Schleusentores C eingeleitet. Die Kupplung G kuppelt das Sperrrad M aus und das Schleusentor C kann in Richtung der Gewichtskraft bewegt werden. Wird die Kurbel E durch Beendigung des Drehvorganges entlastet, ist der Betrag der eingeleiteten Kraft Null und die Kupplung G kuppelt das Sperrrad M ein, was dem zweiten Betriebsmodus entspricht.
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Die Verbindung zwischen den Bauteilen einer Kraftübertragungseinheit und/oder der Verbindung zwischen verschiedenen Elementen wie der Kraftübertragungseinheit und dem Antriebselement G kann formschlüssig oder kraftschlüssig ausgebildet sein. Die zur Kraftleitung genutzte Verbindung von Kupplung G mit Welle L ist als formschlüssige Verbindung ausgelegt.
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Wird die Kurbel E in Hubrichtung bewegt, schließt die Kupplung G und die Kraft wird auf die Welle L übertragen. Die Zahnstange I bewegt sich entgegen der Schwerkraft. Das Sperrrad 10 ist eingekuppelt und dreht sich mit. In diese Richtung sperrt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nicht.
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Wird die Kurbel E in die entgegengesetzte Richtung gedreht, kuppelt die Kupplung G das Sperrrad M aus. Die Welle L kann gedreht werden. Das Sperrrad M dreht sich nicht mit.
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Wird die Kurbel E entlastet, wird das Sperrrad M wieder eingekuppelt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 greift in das Sperrrad M ein und blockiert über das Sperrrad M Kurbel E, Kupplung G, Welle L, Zahnstangentrieb J, Zahnstange I und schlussendlich die Bewegung des Schleusentors C.
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In der 5 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung der in ein Sperrrad M eingreifenden erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, welche über einen Lagerbolzen 19 mit dem Schleusenwindengehäuse H verbunden ist greift in das Sperrrad M ein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 besteht aus der Sperrklingenhälfte 12 mit einer Gabelaufnahme 18 und einer Federaufnahme 15, aus der Sperrklingenhälfte 11 mit dem Federaufnahme 14 und einer Feder 13.
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Eine Sperrklinkenhälfte 12 umschließt mit der Gabelaufnahme 18 eine Sperrklinkenhälfte 11. Eine fehlerhafte Montage wird verhindert, da bei einer falschen Montage der Sperrklinkenhälften 11 und 12 zueinander die Feder 13 nicht in die Federaufnahmepunkte 15 und 16 eingelegt werden kann.
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Ergänzend zu der vorherigen beschriebenen Figur wird in der Schnittdarstellung der 6 der Aufbau der Sperrklinke näher dargestellt. Gezeigt werden das Schleusenwindengehäuse H, die Welle L, die Kupplung G, das Sperrrad M und die erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Diese wird aus der Sperrklinkenhälfte 111, der Sperrklinkenhälfte 12, der Feder 13 und dem Lagerbolzen 19 gebildet.
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Durch die heterogene Zahnflankengeometrie des Sperrrads M blockiert das Rad nur in eine der beiden Drehrichtungen. In Drehrichtung 1, welche entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft, greift das Sperrrad M in die Sperrklinkenhälfte 12 ein. Bei Drehung des Sperrrades M in Richtung des Uhrzeigersinns, rutschen die Sperrklinkenhälften 11 und 12 über die Zahnflanken. Durch die Feder 13, wird die Sperrklinkenhäfte 12 in den Eingriff mit dem Sperrrad M gedrückt. Die Feder 13 stützt sich dabei auf der Sperrklinkenhälfte 11 ab, welche sich selbst auf dem Sperrrad M abstützt.
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Die Sperrklinkenhälfte 11 ist ungeschnitten dargestellt und in der Gabelaufnahme 18 der Sperrklinkenhälfte 12 gelagert. Die Lagerung erfolgt über den Lagerbolzen 19, welcher durch eine Lagerbohrung 16 der Sperrklinkenhälfte 11 und zwei Lagerbohrungen 17 der Sperrklinkenhälfte 12 geführt wird.
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In den 7 und 8 ist jeweils das Schleusenwindengehäuse H, das Sperrrad M und die Kurbel E dargestellt.
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Ergänzend zu den bisherigen Figuren, ist der Winkel α, welcher zwischen Federachse a und Kraftachse b des Standes der Technik in 7 entsteht dargestellt. Der Winkel β der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist in 8 dargestellt. Bei dem Stand der Technik beträgt dieser Winkel noch über 27°. Der Winkel wird auf vorteilhafte Weise durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 auf maximal 10°verringert, wodurch die während des Betriebes maximale Biegung der Feder deutlich verringert wird.
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Durch die Verringerung des Winkels ist die Verwendung von Federtypen möglich, die sonst aufgrund der hohen mehrachsiale Belastung nicht verwendet hätten werden können. Beispielhaft zu nennen sind hierbei Blattfedern.
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Die erfindungsgemäße Sperrklinkenhälfte12 mit der Federaufnahme15 und der Gabelaufnahme 18 wird in der 9 dargestellt. Die Gabelaufnahme 18 ist mit zwei Lagerbohrungen 17 versehen und kann mit zwei gleich breit dimensionierten Gabelzinken 20 versehen werden. In der gezeigten Ausführungsform sind die Gabelzinken 20 nicht symmetrisch, sondern heterogen breit ausgeprägt. Infolge dessen steht der Kopf des Lagerbolzen 19 geringer von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ab und behindert nicht die Rotationsbewegung der Kurbel E.
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Sperrklinkenhälfte
- 12
- Sperrklinkenhälfte
- 13
- Feder
- 14
- Federaufnahme
- 15
- Federaufnahme
- 16
- Lagerbohrung
- 17
- Lagerbohrung
- 18
- Gabelaufnahme
- 19
- Lagerbolzen
- 20
- Gabelzinken
- A
- Schleusenanlage
- B
- Schleusenwinde
- C
- Schleusentor
- D
- Balkenelement
- E
- Kurbel
- F
- Kurbelgriff
- G
- Kupplung
- H
- Schleusenwindengehäuse
- I
- Zahnstange
- J
- Zahnstangentrieb
- K
- Antriebseinheit
- L
- Welle
- M
- Sperrrad
- N
- Sperrklinkenhälfte Stand der Technik
- O
- Sperrklinkenhälfte Stand der Technik
- P
- Lagerbolzen Stand der Technik
- Q
- Feder Stand der Technik
- R
- Kraftübertragungseinheit
- S
- Getriebeeinheit
- a
- Federachse
- b
- Kraftachse
- α
- Winkel a des Standes der Technik
- β
- Winkel b der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202019100328 U1 [0004]
