DE2241313A1

DE2241313A1 - Elektrische gleichlaufsteuerung fuer zwei gemeinsam einen koerper bewegende windwerke, insbesondere wasserbauwindwerke und kranbauwindwerke

Info

Publication number: DE2241313A1
Application number: DE2241313A
Authority: DE
Inventors: Helmut Strauscheidt
Original assignee: Aug Kloenne GmbH
Current assignee: Aug Kloenne GmbH
Priority date: 1972-08-23
Filing date: 1972-08-23
Publication date: 1974-03-21
Also published as: FR2197262B1; FR2197262A1; DE2241313B2; JPS4985515A; NL7311504A

Description

Elektrische Gleichlaufsteuerung für zwei gemeinsam einen Körper bewegende Windwerke, insbesondere Wasserbauwindwerke und Kranbauwindwerke

Anmelder: Strauscheidt, Helmut, Masch.-Ingenieur, 297 Emden, Wykhoffweg 4 Erfinder: Erfinder ist Anmelder

Die Erfindung betrifft eine elektrische Gleichlaufsteuerung für zwei gemeinsam einen Körper bewegende Windwerke, insbesondere Wasserbauwindwerke und Kranbauwindwerke.

Vielfach müssen Körper von zwei an deren Enden angreifenden Windwerken auf vorgeschriebener Bahn exakt gleichmäßig bewegt werden, wobei unter exaktem Gleichlauf nicht das praktisch unerreichbare Absolutum verstanden wird, . sondern ein Gleichlauf mit vernachlässigbar geringer Plus/Minus-Abweichung aus dem Absolutum. Auf einen solchen exakt konformen Gleichlauf beider beteiligten Windwerke kommt es beispielsweise besonders bei Antrieben von
Schleusentoren, Wehrverschilissen und Kranfahrwerken an.

Schleusen-Hubtore und Wehrverschiüsse sind in der Regel mit filigranen
Seitendichtungen ausgerüstet und können deshalb kein Verkanten in den
Seitenführungen aufnehmen. Den Seitenführungen solcher Verschlüsse ist nur so viel Spiel gelassen, wie den Sei'tendiehtungen eben noch zuträglich ist. Ein Verkanten des Verschlusses in Folge Ungleichlauf seiner Windwerke,
würde unvermeidbar den Gewaltbruch der Seitendichtungen und bei weiterschreitender Schiefstellung auch den Gewaltbruch der Seitenführungen herbeiführen.

409812/0032

Zwecks Vermeidung dieses Kriteriums ist es notwendig, den exakten Gleichlauf der beiden beteiligten Windwerke sicherzustellen. Folgende beiden Lösungswege entsprechen dem gegenwärtigen Stand aer Technik und werden praktiziert:

Die elementarste Lösung wurde mit der sogenannten "mechanischen Welle" gefunden. Hier werden jeweils die zweiten Getriebestufen der beiden auf den Führungsgerüsten oder Wehrpfeilern angeordneten Windwerke durch eine Welle starr miteinander verbunden. Diese Gl ei chi aufwelle verläuft neben dem Betriebsgang oder Wehrsteg, muß in der Regel viermal mittels Kegel -trieb umgelenkt werden und erfordert aus montagetechnischen Gründen mehrere Kupplungen. Alles in allem gestellt sich diese Lösung sehr aufwendig und erscheint im Hinblick auf die fortgeschrittene Technik, sowie aus architektonischer Sicht, wenig elegant.

Die elegantere Lösung wurde mit der sogenannter "elektrischen Welle" gefunden. Hierbei werden hinter den eigentlichen elektrischen Antriebsmotoren der beiden Windwerke besondere Ausgleichsmaschinen angekuppelt. Diese Ausgleichsmaschinen müssen erheblich leistungsstärker sein als die Antriebsmotoren und erfordern neben separater Verkabelung einen zusätzlichen Aufwand an elektrischer Sonderausrüstung. Hiermit ist fraglos eine ausgesprochen elegante Lösung gefunden, doch gestellt sich diese Anlage erheblich teurer als die ohnehin sehr aufwendige mechanische Welle. Zudem vergrößert sich die Länge der Windwerke um die Länge der Ausgleichsmaschinen, ein Umstand, der schon bei der Konzeption der Führungsgerüste oder Wehrpfeiler gebührend berücksichtigt werden muß.

Ebenso wie bei Wasserbauanlagen, muß auch bei Laufkränen und Portal kränen die Schiefstellung in Grenzen bleiben. Einerseits muß erhöhte Spurkranzreibung der Laufräder und deren Entgleisen unterbleiben, andererseits dürfen die ohnehin knapp ausgelegten Systeme nicht mit zu hohen unkontrollierbaren Beanspruchungen überfordert werden.

Laufkräne haben in der Regel einen mittig auf dem Brückensteg angeordneten Fahrantrieb, welcher über mechanische Wellen die zwischen den Kopfträgern angeordneten Laufwerke treibt. Durch überwiegenden Betrieb mit zur Seite

409812/0032

gefahrener Last» sowie durch ungleichmäßige Abnutzung der Laufräder, kommt es hier trotz nahezu absolutem Gleichlauf der beiden Fahrwerke zu erheblichen: und gefährlichen Schiefstellungen der Kranbrücke. Der gewissenhafte Kranführer behebt die immer wieder auftretenden Schiefstellungen, indem er den Kran von Zeit zu Zeit gegen die Prell bocke fährt.

Im Gegensatz zu Laufkränen rüstet man die Fahrwerke von Portal kränen aus plausiblen Gründen höchst ungern mit zentralem Antrieb und mechanischer übertragung aus, und man bevorzugt allgemein separate Fahrantriebe mit kostspieliger elektrischer Welle. Trotz dieses Kostenaufwandes kommt es jedoch beim Portalkran ebenso unvermeidbar zu gefährlichen Schiefstellungen wie beim Laufkran.

Mit der Erfindung wird eine elektrische Gleichlaufsteuerung vorgestellt, welche ausnahmslos sämtliche im vorhergehenden aufgezeigten Mangel und Nachteile zuverlässig, billig und elegant zugleich behebt. Die erfindungsgemäße elektrische Gleichlaufsteuerung läßt die Drehzahlen der beiden beteiligten Windwerke über Drehschalter und Kabelverbindung unter Steuerstromeinfluß miteinander korrespondieren und unterbricht im Falle einer Drehzahl-Relativität kurzzeitig den Stromkreis desjenigen Antriebsmotors, dessen Drehzahl der Drehzahl des anderen Motors- voreilt.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische isometrische Prinzipskizze der elektrischen Gleichlaufsteuerung, wobei im Falle des exakten Gleichlaufs der Windwerke der Stromkreis beider Antriebsmotoren geschlossen bleibt.

Fig. 2 eine schematische isometrische Prinzipskizze der elektrischen Gleichlaufsteuerung, wobei das rechte Windwerk voreilt und dadurch der Stromkreis seines Antriebsmotors unterbrochen wird.

409812/0032

22A1313

Fig. 3 eine schematische isometrische Prinzipskizze der elektrischen Gleichlaufsteuerung, wobei das rechte Windwerk nachhinkt und dadurch der Stromkreis des Antriebsmotors des linken Windwerks unterbrochen wird.

Fig. 4 eine schematische isometrische Prinzipskizze der elektrischen, Gleichlaufsteuerung in der Schaltstellung gemäß Fig. 1» wobei jedoch die Drehschalter mit einem Sprungschaltwerk ausgerüstet sind.

Die erfindungsgemäße elektrische Gleichlaufsteuerung wird wie folgt beschrieben:

Empfänger-Drehschalter A ist m"it einem geeigneten Getriebe-Abtrieb des Windwerks 1 und Geber-Drehschalter B ist mit dem entsprechenden Getriebe-Abtrieb des Windwerks 2 mechanisch gekuppelt. Das sechsadrige Verbindungskabel zwischen den beiden Drehschaltern ist symbolisiert durch die Stäbe 3 bis 8, im folgenden Leiter 3 bis 8 genannt. Empfängerkontakt 9 des Empfängerdrehschalters A ist leitend mit Stromabnehmer 10, Empfa'ngerkontakt 11 des Empfänger-Drehschalters A ist leitend mit Stromabnehmer und Geberkontakt 13 des Geber-Drehschalters B ist leitend mit Stromabnehmer 14 verbunden. Die Empfängerkontakte 9 und 11 sind so lang bemessen, daß sie zwei aufeinanderfolgende LeiteranschlUsse überbrücken können. Zwischen den Empfängerkontakten 9 und 11 bleibt stets ein vom Geberkontak£ 13 unter Spannung gesetzter Leiter unberührt. Darstellungsgemäß überbrückt der Geberkontakt 13 wechselweise drei oder vier aufeinanderfolgende Leiteranschlüsse gleichzeitig. Im übrigen sind die Stromabnehmer 10, 12 und 14, sowie die Schaltschütze der Antriebsmotoren von Windwerk 1 und 2, in der dargestellten Weise mit der Steuerstromquelle 15 verkabelt.

In Fig. 1 laufen beide Windwerke drehzahl konform. Das Schaltschütz des Windwerks 1 ist über Stromabnehmer 14, Geberkontakt 13, Leiter 4, Empfängerkontakt 9 und Stromabnehmer 10 mit der Steuerstromquelle 15 verbunden. Das Schaltschütz des Windwerks 2 ist über Stromabnehmer 14, Geberkontakt 13, Leiter 8, Empfängerkontakt 11 und Stromabnehmer 12 mit der Steuerstromquelle 15 verbunden.

409812/0032

Im weiteren Verlauf des drehzahl konformen Betriebes der Windwerke bleiben beide Antriebsmotoren über ihre Schaltschütze mit HauptstVom beaufschlagt. Der Antriebsmotor des Windwerks 1 bleibt beaufschlagt, weil der Geberkontakt 13 den folgenden Leiter 5 bereits unter Spannung gesetzt haben wird, bevor der Empfängerkontakt 9 ihn erreicht. Der Antriebsmotor des Windwerks 2 bleibt beaufschlagt, weil der Empfängerkontakt 11 den folgenden Leiter 3 bereits erreicht haben wird, bevor der Geberkontakt 13 den Leiter 8 verläßt.

Kommt es gemäß Fig. 2 in der Weise zu einer Relativ-Verdrehung der beiden Drehschalterwellen, daß Windwerk 2 dem Windwerk 1 voreilt, bzw. Windwerk 1 dem Windwerk 2 nachhinkt, so hat Geberkontakt 13 den Leiter 8 bereits verlassen, bevor Empfängerkontakt 11 den unter Spannung gehaltenen Leiter 3 erreicht. In diesem Moment fällt das als Zeitrelais ausgebildete Schaltschütz des Windwerks 2 für die Dauer von etwa einer halben bis einer Sekunde, die Zeit, welche unter den betreffenden Gegebenheiten zur Normalisierung des vorgeeilten Geber-Drehschalters B erforderlich ist. Gleichzeitig wird im Fahrpult des Steuerhauses für die üffnungsdauer des Zeitrelais ein Alarm ausgelöst. Hinkt Win4werk 1 chronisch nach, so wird sich der vorbeschriebene Aussetzvorgang mit Alarmgabe in gewissen Zeitabständen wiederholen. Wiederholt sich der Alarm in rascher Folge, so bedeutet dies eine ungewöhnliche Mehrbelastung des Windwerks 1. Wird-Windwerk 1 völlig blockiert, bzw. wird es von der obligatorischen Überlastungsschutzeinrichtung gänzlich stillgesetzt, so kommt in den Drehschaltern A und B keine überdeckung von Geberkontakt 13 und Empfängerkontakt 11 mehr zustande. Das Zeitrelais bleibt geöffnet, Windwerk 2 läuft nicht wieder an und der Flackeralarm im Fahrpult geht in Daueralarm über und muß durch Betätigen des Hauptschalters quittiert werden.

Nach Beseitigung der Blockierung oder sonstiger Störung kann die Anlage ohne irgendwelche Eingriffe in die elektrische Gleichlaufsteuerung erneut angefahren werden. Mit dem Knopfdruck im Fahrpult erhalten beide Windwerke gleichzeitig das Anfahrkommando. Während jedoch Windwerk 1 unmittelbar auf das Anfahrkommando reagiert, läuft das in vorgeeiltem Zustand verbliebene Windwerk 2 erst an, nachdem Geberkontakt 13 und Empfängerkontakt 11 wieder zur überdeckung gekommen sind. Grundsätzlich korrigiert die erfindungsgemäße elektrische Gleichlaufsteuerung bei jedem Anfahrvorgang die beim vorangegangenen Stillsetzen etwa überschrittene Schalt-Toleranz auf die

4098 12/00 32

vorbeschriebene Weise selbsttätig aus, so daß während der Fahrbewegung stets exakter Gleichlauf innerhalb der Schalt-Toleranz gewährleistet ist. Im übrigen braucht die Gleichlaufsteuerung nach einmal vorgenommener Grundeinstellung niemals mehr nachjustiert zu werden, es sei denn, eine Inspektion der Anlage ergibt, daß die Huborgane - Ketten oder Seile -sich im Laufe der Zeit unterschiedlich gereckt haben.

In Fig. 3 ist die entgegengesetzte Relativ-Verdrehung der Drehschalterwellen eingetreten. Windwerk 2 hinkt dem Windwerk 1 nach, bzw. eilt Windwerk 1 dem Windwerk 2 voraus. Empfängerkontakt 9 hat den Leiteranschluß 3 verlassen, findet aber den Leiter 4 spannungslos vor, weil Geberkontakt 13 ihn noch nicht erreicht hat. In Folge dessen fällt das Zeitrelais des Antriebsmotors von Windwerk 1, und es stellen sich analog die gleichen Reaktionen ein, welche im vorhergehenden zu Fig. 2 beschrieben sind.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße elektrische Gleichlaufsteuerung, ebenso wie Fig. 1, in drehzahl konformem Betriebszustand der beiden Windwerke. In Fig. 4 ist jedoch jeder der beiden Drehschalter mit einem Zwölftakt-Sprungschal twerk ausgerüstet. Sprungschaltwerk 16 des Empfänger-Drehschalters A und Sprungschaltwerk 11 des Geber-Drehschalters B verfolgen den gleichen Effekt und sind mit ähnlicher Schaltmechanik ausgerüstet wie die bekannten handelsüblichen Licht-Sprungschalter in Viertakt-Ausführung.

Als Schaltwerke können wahlweise bekannte Malteser-Schrittschaltwerke Anwendung finden. Malteser-Schrittschaltwerke erzeugen nicht solch hohe Kontaktwechsel-Geschwindigkeiten wie federbelastete Sprungschaltwerke, sind aber wegen ihrer simplen Bauweise robuster und betriebssicherer.

Bei der Konzeption des Schaltwerks ist zu berücksichtigen, daß ein absoluter Gleichlauf niemals auftreten kann. Für ein Sechsleiter-System käme ein Sechstakt-Schaltwerk nicht infrage, weil dann beide Schaltwerke absolut gleichzeitig reagieren müßten, um beide Stromkreise aufrecht zu erhalten. Bereits die geringste Abweichung vom absoluten Gleichlauf würde zu einer Unterbrechung des einen oder des anderen Stromkreises führen. Ein Zwischenschritt zwischen jedem vollen Kontaktwechsel ist also zur Aufrechterhai tung einer Verdrehungstoleranz unbedingt erforderlich. Aus diesem Grunde kommt für das dargestellte Sechsleiter-System nur ein Zwölftakt-Schal twerk in Betracht. . «'« oio/nnoo

■ - 7 -

22A1313 Ύ

Bei Antrieben von Wehranlagen wäre eine Betriebsdrehzahl von etwa 10 Upm der Drehschalterwellen zweckdienlich. Mit dieser Drehzahl ergeben sich für Zwölftakt-Schaltwerke Schalt-IntervalIe von einer halben Sekunde. Da die Gleichlaufsteuerung mit einer Toleranz von plus/minus zwei Schalt-Takten, in diesem Falle also innerhalb einer Sekunde anspricht, ergäbe sich bei einer Hubgeschwindigkeit des Wehrverschlusses von 300 mm pro Minute eine maximal mögliche Schiefstenungskomponente von 5 mm. Wird beim Antrieb eines Schleusen-Hubtores mit einer Schalterwellendrehzahl von 60 Upm operiert» so ergibt sich die maximal mögliche Schiefstellungskomponente bei einer Hubgeschwindigkeit von einem Meter pro Minute zu 2,8 mm. In diesem Drehzahl bereich der Drehschalterwellen wäre bei ohnehin zu empfehlendem Naßlauf der Kontakt-Elemente bereits ohne Schaltwerke auszukommen .

In diesem Zusammenhang sei wiederholt, daß sich die zeichnerischen Darstellungen auf schematische Prinzipskizzen beschränken. Zwar sind aus Gründen der Übersichtlichkeit Schleifkontakte symbolisiert, doch wird man in der Praxis Roll kontakten den Vorzug geben.

Die darstellungsgemäß an den beiden Getriebe-Abtrieben angeschlossene" elektrische Gleichlaufsteuerung ist nur für solche Anlagen gedacht., wo die betreffenden Körper mittels Huborgane - Ketten, Seile oder Stangen bewegt werden. Bei Körpern, in deren Endkonstruktionen die Fahrantriebe unmittelbar eingebaut sind, wie beispielsweise bei Kranfahranlagen_s würde die an den Fahrantrieben angeschlossene Gleichlaufsteuerung lediglich die teure elektrische Welle ersetzen. Das Grundübel, nämlich das Rutschen der Laufräder auf den Schienen, ist jedoch nur dann auszukorrigieren, wenn die Gleichlauf-Impulse nicht mehr aus der Drehzahl, sondern aus der Wegstrecke abgeleitet werden.

Fahrantriebe mit mechanischer oder elektrischer Welle benötigen hierfür ortsfest verlegte Zahnstangen oder Triebstockstangen, welche so bemessen. sein müssen, daß sie die maximal mögliche Fahrleistung übertragen können. Wird dagegen die erfindungsgemäße elektrische Gleichlaufsteuerung verwendet, so kommt man mit einer simplen und leichten Gallschen Kette aus, welche entlang der beiden Kranschienen ortsfest verlegt wird und an welcher

4 098 12/0032

die auf den Schalterwellen der Drehschalter A und B zu befestigenden Triebstockräder aus verschleißfestem Kunststoff entlanglaufen. Während die schweren Zahnstangen oder Triebstockstangen gut geschmiert und in diesem schmutzempfänglichen Zustand offen verlegt werden müssen und deshalb für Portal krananlagen nicht praktikabel sind, bleibt die schmale GaIlsehe Kette trocken und läßt sich, bestens geschützt, am Steg des Kranschienenprofils unterbringen. Die an der Krankonstruktion schwenkbar und kippbar aufgehängten Drehschalter A und B tasten mittels Leitronen den Schienenkopf ab und gewährleisten auf diese Weise exakten Eingriff ihres Triebstockrades mit der Galischen Kette.

Für Portal krananlagen, für welche es bisher noch leine Lösung des wege-orientierten Gleichlaufproblems gab, ist hiermit eine durchaus praktikable und zugleich billige Lösung gefunden, wobei zu berücksichtigen ist, daß mit der Verwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Gleichlaufsteuerung auch die von Ausgleichsmaschinen gebildete elektrische Welle entfällt.

409812/0032

Claims

Patentansprüche

1/ · Elektrische Gleichlaufsteuerung für zwei gemeinsam einen Körper bewegende Windwerke, insbesondere Wasserbauwindwerke und Kranbauwindwerke, gekennzeichnet durch zwei, jeweils mit einem geeigneten Getriebe-Abtrieb der beiden beteiligten Windwerke mechanisch gekuppelte Drehschalter, welche über in den Drehschaltergehäusen ringförmig angeordnete Kontakte und hieran analog angeschlossene Kabel-Fernverbindung (3 bis 8) in der Weise steuerstromabhängig miteinander korrespondieren, daß bei konformer Drehzahl der beiden beteiligten Windwerke, beide der Schalterwelle des Empfänger-Drehschalters (A) angehörenden Empfängerkontakte (9/11) leitend mit dem der Schalterwelle de? Geber-Drehschalters (B) angehörenden Geberkontakt (13) verbunden bleiben und dadurch die Hauptstromkreise beider Windwerksmotoren mittels deren somit steuerstrombeaufschlagten Schaltschütze geschlossen gehalten werden, und daß bei Relativ-Verdrehung der beiden Schalterwellen in pol ge Ungleichlaufs der Windwerke derjenige Empfängerkontakt des Empfänger-Drehschalters (A) vom Geberkontak.t (13) des Geber-Drehschalters (B) unbeaufschlagt bleibt, welcher den für das yoreilende Windwerk bestimmten Steuerstrom zu empfangen hat, wodurch der Hauptstrom des voreilenden Windwerksmotors durch offenfallen des zugehörigen Schaltschützes so lange getrennt gehalten wird, bis der zuvor stromlos gewordene Empfängerkontakt des Empfänger-Drehschalters (A) wieder steuerstromschlüssig mit dem Geberkontakt (13) des Geber-Drehschalters (B) in Verbindung getreten ist und damit die durch den Ungleichlauf in den bewegten Körper eingebrachte Schiefstellungskomponente wieder gelöscht wird.
2. Elektrische Gleichlaufsteuerung gemäß Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß beide Drehschalterwellen mit einem Sprungschaltwerk ausgerüstet werden, dessen Taktzahl pro Schalterwellenumdrehung ein mehrfaches der Leiterzahl der Kabel-Fernverbindung beträgt.

409812/0032
3. Elektrische Gleichlaufsteuerung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drehschalterwellen mit einem Malteser-Schr'ittschaltwerk ausgerüstet werden, dessen Schrittzahl pro Schalterwellenumdrehung ein mehrfaches der Leiterzahl der Kabel-Fernverbindung beträgt.
4. Elektrische Gleichlaufsteuerung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drehschalterwellen mit einem umsteuerbaren mechanisch zu betreibenden Hub-Schrittschaltwerk ausgerüstet werden, dessen Schrittzahl pro Schalterwellenumdrehung ein mehrfaches der Leiterzahl der Kabel-Fernverbindung beträgt.
5. Elektrische Gleichlaufsteuerung gemäß Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hub-Schrittschaltwerk elektromagnetisch betrieben wird.

40981 2/0032

Le e rs e ι te