DE2744098C2

DE2744098C2 - Derrick-Kran

Info

Publication number: DE2744098C2
Application number: DE2744098A
Authority: DE
Inventors: Cecil Alastair Lansdown Bath Comyns-Carr
Original assignee: Stothert & Pitt Ltd Bath Somerset Gb
Current assignee: Stothert & Pitt Ltd Bath Somerset Gb
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1982-08-12
Also published as: GB1545869A; JPS5752316B2; NO773237L; JPS5343360A; NO145654C; DE2744098A1; US4109798A; NO145654B

Description

Die Erfindung betrifft einen Derrick-Kran der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-AS 11 15 898 ist ein Hebelsystem bekannt, bei dem eine Feder der Spannung in einem Seil entgegenwirkt, bevor ein Hebel einen Schalter betätigt, der die Energiezuführung zu einem Motor unterbricht. Es handelt sich hierbei um eine Vorrichtung zur selbsttätigen Begrenzung des Lastmomentes bei einem Kran oder bei einem Bagger, ohne daß speziell auf die bei einem Derrick-Kran auftretenden Probleme eingegangen wird.

Ein ähnliches System ist aus der DD-PS 1 20 857 bekannt, bei dem ein Signalanzeiger verwendet wird, um eine Überlastung des Krans anzuzeigen und mittels eines Schalters die Energiezuführung zu dem Hebelmechanismus zu unterbrechen. Diese bekannten Überlastungsanzeigeeinrichtungen sind Einrichtungen, die der Bedienungsperson eines Kranes eine Überlastung anzeigen, und bei einer solchen Anzeige muß die Bedienungsperson in Tätigkeit treten und bestimmte Gegenmaßnahmen ergreifen.

Die US-PS 33 76 739 beschreibt einen hydraulischen Lastbegrenzer, wie er insbesondere bei einem Kran zur Handhabung von schweren Lasten in der Flugzeugindustrie verwendet werden soll. Bei diesem System wird ein hydropneumatischer Speicher verwendet Dieser Speicher dient jedoch nicht zur Lastbegrenzung sondern insbesondere zur Dämpfung der zwischen dem Abspannseil und dem Mast übertragenen Kräfte. Eine Überlastung bei diesem System wird nur angezeigt

Die DE-OS 2015 013 beschreibt eine Einrichtung für die Notfreigabe von Schleppnetzwinden. Bei dieser Einrichtung wird die Schleppnetzwinde freigegeben, wenn sich das Schleppnetz am Meeresgrund verfangen ίο hat i;nd dabei große Kräfte auftreten. Das Schleppnetz bleibt zwar mit dem Fischdanipfer verbunden. Es treten jedoch keine großen Kräfte mehr auf.

Bei einem Derrick-Kran, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, der häufig bei Offshore-Bohrplattformen eingesetzt wird, tritt das Problem auf, daß eine Überlastung des Krans auf Grund von schlechten Wetterbedingungen und hohem Seegang rasch und unerwartet eintreten kann, wobei nicht nur das Tragseil sondern bei extremer Belastung auch bereits das Abspannseil reißen kann. Dies bedeutet daß auch der Ausleger zerstört wird und daß ein solcher Derrick-Kran nach der Beendigung einer solchen kurzfristigen

Überlastung nicht mehr funktionsfähig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Derrick-Kran der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem auch bei einer raschen und unerwartet auftretenden, sehr starken Überlastung keine Gefahr für den Ausleger und damit für die Gesamtkonstruktion des Derrick-Kranes besteht Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des neuen Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß verschiedene Sicherheitsmaßnahmen in besonders zweckmäßiger Weise miteinander kombiniert werden, so daß bei den verschiedenen, in der Praxis auftretenden Überlastungen jeweils selbsttätig eine zweckmäßige Gegenmaßnahme ergriffen wird.

Bei einer normalen, relativ plötzlich auftretenden Belastung, wie es bei einer plötzlichen Welle der Fall ist, wirkt der hydropneumatische, das Abspannseil haltende Speicher als Dämpfung, um die schlagartige Übertragung dieser Bewegung auf den Ausleger und damit die Krankonstruktion zu verhindern. Diese Stöße werden also aufgefangen, so daß die eigentliche Tragkonstruktion, nämlich der Ausleger und der Mast, nur einer relativ geringeren Belastung ausgesetzt wird.

Bei einer starken Überlastung wird der Kolben des hydropneumatischen Speichers entsprechend weit ausgefahren, wodurch sich eine sehr exakte Anzeige für

eine solche Überlastung ergibt. In diesem Fall wird die Hubwinde für das Tragseil freigegeben, so daß das Tragseil abläuft und die an dem Tragseil hängende Last das Tragseil und damit den Ausleger nicht mitziehen kann. Dies ist insbesondere für den Fall wesentlich, daß sich die Last, beispielsweise in einem Begleitboot, eingeklemmt hat und auch bei hohem Kraftaufwand nicht ohne weiteres gelöst werden kann.

Wenn das Tragseil weitgehend abgelaufen ist ohne daß sich die erwähnte Überlastung verringert hat, wie es beispielsweise bei extrem starkem Seegang der Fall ist, wenn sich das Begleitboot mit der Last relativ weit von der Bohrplattform entfernt hat, reißt schließlich das Tragseil an einer Sollbruchstelle, so daß auch in diesem Extremfall keine Gefahr für den Ausleger bzw. die gesamte Krankonstiruktion besteht, sondern stattdessen nur die Last freigegeben wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die

schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Derrick-Krans,

Fig.2 eine Draufsicht auf den Derrick-Kran nach Fig. 1,

Fig.3 einen Aufriß der am oberen Ende des Derrick-Krans vorgesehenen Bauteile,

Fig.4 eine Ansicht des hydraulischen Kreises der Bauteile nach Fig. 3,

F i g. 5 bzw. 6 die obere Hubwinde, ι ο

F i g. 7 die untere Hubwinde und

F i g. 8 das hydraulische System der unteren Hubwinde.

Wie man aus F i g. 1 entnehmen kann, ist auf einem stationären Fundarcent 164 mittels eines Drehringlagers ι ί 165 ein Derrick-Kran so angebracht daß er um eine vertikale Achse gedreht werden kana Ein Ausleger 166 ist über Gelenkbolzen mit einem Gestellrahmen 167 verbunden, an dem ein Aufbau 151 des Derrick-Krans angebracht ist Ein Hakenblock 160 hängt an einem Tragseil 119, das in mehreren Schleifen geführt ist Ein Ende des Tragseils 119 ist auf eine Winde J20 gewickelt während das andere Ende um eine trommeiförmige Hubwinde 121 gewickelt und an ihr befestigt ist

Ein Hakenblock 174 hängt an einem weiteren Tragseil 125, das in einer einzigen Schleife auf eine weitere Hubwinde 126 gewickelt ist Die Tragseile 119, 125 sind jeweils durch lösbare Verbindungsglieder in Form von Endkabeln mit den Hubwinden verbunden, wie im folgenden noch erläutert werden soll.

Wie in den F i g. 1 bis 3 dargestellt ist, ist am oberen Ende des Aufbaus 151 an einer Achse 152 (s. F i g. 3) eine durch Gelenkbolzen verbundene Baugruppe 153 angebracht welche die stationären Rollen 178, 180, 182 für die Führung des in mehreren Schleifen verlaufenden Abspannseils 173 trägt. Die Baugruppe 153 weist einen hydraulischen Kolben 154 mit einer Kolbenstange 155 auf, an deren freiem Ende mindestens eine Rolle 184, 186 des Derrick-Fystems des Auslegers angebracht ist. Parallel geschaltete hydropneumatisch^ Speicher 157 sind an dem Kolben 154 befestigt und mit ihm auf die in Fig.4 gezeigte Weise verbunden. Die Speicher 157 werden durch komprimiertes Gas vorgespannt so daß der Kolben 154 so lange zurückgezogen wird, bis die Belastung einen der Gasvorspannung entsprechenden Wert übersteigt. In dem hydraulischen Kreis sind Begrenzungselemente 158 und ein Rückschlagventil 159 vorgesehen, so daß sich in beiden Bewegungsrichtungen des Auslegers die erforderliche Dämpfung ergibt. Die Gas-»Federkonstante« dieser Baugruppe aus Kolben und Speicher wird so festgelegt daß sich eine Beziehung steigende Last/Auslenkung ergibt die

a) bei der Dämpfung in dem Kreis zu einer befriedigenden dynamischen Belastungsdämpfung des Kranaufbaus führt und

b) beim Fallhub des Kolbens keine gefährlichen Beanspruchungen des Kranaufbaus verursacht.

Bei einer Bewegung des Kolbens 154 verschieben sich die Rollen 184,186 zum Kopf des Auslegers hin, so daß das Abspannseil 173 ausgegeben wird. Dadurch kann wiederum der Ausleger eingezogen werden. Die Speicher 157 bewirken, daß der Kolben 154 über das Abspannseil 173 gegen das Biegemoment um den Fuß 172 des Auslegers (auf Grund des Gewichtes des Auslegers) und gegen den größeren Teil des Biegemomentes auf Grund einer Belastung an mindestens einem der Hakenblöcke 160, 174 reagiert. Die Last in dem Abspannseil 173 stellt eine nSherungsweise Anzeige für das gesamte Kippmoment dar, welches auf das Fundament 164 übertragen wird. Aus diesem Grunde kann die Bewegung des Kolbens 1S4 dazu benutzt werden, die Hubwinden 121,126 freizugeben, wie später noch erläutert werden soll.

Wie sich aus F i g. 2 ergibt verläuft das Abspannseil 173 über Rollen 178,180,182 an der Spitze des Aufbaus 151 über Rollen 184, 186, die in einem an der Kolbenstange 155 angebrachten Träger 162 befestigt sind, sowie über Rollen 179, 181, 183, 185, die an dem Kopf des Auslegers 166 angebracht sind. Das Abspannseil 173 wird über eine Einziehwinde 177 und diese Rollen geführt, bevor es an einer Verankerung 190 am Kopf des Auslegers angebracht wird.

Wie in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist ist ein an dem Kolben 154 angebrachtes Betätigungsglied 161 mit mindestens einem Unterbetätigungsglied 140, 141, 142 verbunden, um jeweils ein Schaltrad 102, einen hydraulischen Motor 105' und eine Bremse 144 freizugeben, die normalerweise mittels einer Feder eine Walze 105 beaufschlagt Das Schaltrad 102 und die Bremse 144 verhindern beim normalen Betrieb eine Drehung der beiden Hubwinden 121 und 126. Ein Wechselventil 143 ist an die Fernsteuerung für den Kran, (die in F i g. 4 durch den Pfeil angedeutet ist), zur manuellen Freigabe der Bremse 144 sowie an das Betätigungsglied 161 zur automatischen Freigabe der Bremse angeschlossen. Das Betätigungsglied 161 kann nur dann ausgelöst werden, wenn sich die Kolbenstange dem Ende ihres Hubes nähert. Wie in F i g. 3 dargestellt ist, sind zwei Zugstangen 161a mit dem Träger 162 verbunden und an der Kolbenstange 155 angebracht. Ein Mitnehmer 163 ist zwischen den Zugstangen 161a befestigt, um mit dem Kolben des Betätigungsgliedes 161 in Berührung zu kommen und diesen herunterzudrücken. Das Betätigungsglied 161 ist mit einem Vorratsbehälter 118 über ein Rückschlagventil 117 und mit weiteren Stellgliedern über ein Rückschlagventil 115 und ein Kurzschlußventil 116 verbunden.

Das Gewicht der Baugruppe 153 wird durch einen hydraulischen Kolben 138 gehalten, der mit einem hydropneumatischen Speicher 146 verbunden ist, so daß sich eine bei jedem Winkel des Auslegers 166 wirksame federnde Halterung ergibt.

Im folgenden wird auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen. Um das Tragseil 125 in dem Fall von dem Derrick-Kran lösen zu können, daß nach der Freigabe der Hubwinde 126 noch ein kontinuierlicher Zug auf das Tragseil ausgeübt wird, ist das Verankerungsende dieses Tragseils mit einem leichten Endkabel 106 verbunden, das auf die Walze 105 aufgewickelt ist Das Endkabel 106 ist so lang, daß das Tragseil 125 frei von der Hubwinde ablaufen kann, bevor die Verbindung des Endkabels 106 an der Walze 105 unter Spannung kommt. Zu diesem Zeitpunkt reißt entweder das leichte Endkabel 105 oder seine Verbindung mit dem Tragseil. In jedem Fall wird eine Beschädigung des Derrick-Krans durch ein Verwickeln oder ein Einhaken des Tragseils vermieden.

Im folgenden soll der Fall erläutert werden, wenn im Hubsystem das Tragseil in mehreren Schleifen zu dem Hakenblock 160 verläuft. Dann würde nämlich das rasche Abziehen des Hakens nach der Freigabe zu sehr hohen Geschwindigkeiten an der Winde 120 führen. Die Trägheit dieser Winde und die auf sie ausgeübten Zugkräfte könnten sehr große Kräfte verursachen, die das Tragseil abziehen wollen. Es ist deshalb zweckmä-

ßig, das Befestigungsende des Tragseils 119 freizugeben, indem es auf eine leichte Walze gewickelt wird, auf der sich ein leichtes Endkabel befindet; diese Walze kann statt der Winde 120 durch die Hubwinde 121 freigegeben werden. Wie in den F i g. 7 und 8 gezeigt ist, wird die Walze 101 der Hubwinde 121 durch ein lösbares Schaltrad 102 arretiert, das durch das Unterbetätigungsglied 140 freigegeben wird. Weiterhin ist mit ihm ein kleiner Hydraulikmotor 103 für die Rückspülung des Endkabels 100 verbunden. Dieser Motor wirkt als Pumpe, wenn die Walze freigegeben wird, um öl durch ein Überdruckventil 145 zu einem Vorratsbehälter 147 zu pumpen, so daß das Endkabel unter einer geringen Spannung gehalten wird. Auf diese Weise läßt sich vermeiden, daß das Endkabcl locker durchhängt, wenn es rasch abgewickelt wird. Der Rückspulkreis enthält ein Steuerventil 148 und eine Pumpe 149.

Die F i g. 5 bzw 6 zeigen die Hubwinden 121 bzw. 126, wobei — wie bei der Hubwinde 121 — das Tragseil 125 mit einem Endkabel 106 verbunden ist. Wie man den F i g. 6 und 8 entnehmen kann, werden die Endkabel 100, 106 in ringförmigen Aussparungen 100', 106' auf den jeweiligen Walzen gespeichert während mehrere unbenutzte Windungen des Tragseils über dieses gespeicherte Endkabel gewickelt sind. Die Hubwinde 126 wird durch öffnen eines Kurzschlußventils 104 durch das Unterbetätigungsglied 141 sowie durch Lösen der Bremse 144 mittels des Unterbetätigungsgliedes 142 freigegeben, so daß sich der hydraulische Motor 105' frei drehen und die Walze 105 antreiben kann.

Bezugszeichenliste	Endkabel
100	Aussparung
100'	Walze
101	Schaltrad
102	Hydraulikmotor
103	Kurzschlußventil
104	Walze
105	Motor
105'	Endkabel
106	Aussparung
106'	Rückschlagventil
115	Kurzschlußventil
116	Rückschlagventil
117	Vorratsbehälter
118

119 120 121 125 . 138 140 141 142

ι 144 145 146 147

: 149 ISl 152 153

s. 155 157 158 159

r, 161 161a 162 163

:-.! 164 165 166 167 172

υ 173 174 177 178 179

40 180 181 182 183 184

<5 185 186 190

Tragseil Winde Hubwinde Tragseil Hubwinde Kolben Unterbetätigungs glied

Wechselventil Bremse

Überdruckventil Speicher Vorratsbehälter Steuerventil Pumpe Aufbau Achse Baugruppe Kolben Kolbenstange Speicher

Begrenzungselement Rückschlagventil Hakenblock Betätigungsglied Zugstange Träger Mitnehmer Fundament Drehringlager Ausleger Gestellrahmen Fuß

Abspannseil Hakenblock Einziehwinde Rolle Rolle Rolle Rolle Rolle Rolle Rolle Rolle Rolle Verankerung

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Derrick-Kran mit einem Mast, mit einem schwenkbar an dem Mast gelagerten Ausleger, mit einer mit dem Ausleger über ein Abspannseil verbundenen Einziehwinde und mit einer Hubwinde für das Tragseil, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Abspannseil (173) über Rollen (184, 186) verläuft, die an einem Kolben (154) eines hydropneumatischen Speichers (157) angebracht sind,

b) die Hubwinde (121; 126) durch Betätigungsglieder (161,102,140; 141-143) freigegeben wird, die auf die Bewegung des Kolbens (154) bei Überschreitung einer vorgegebenen Überlastung des Auslegers ansprechen, und daß

c) das Tragseil (119; 125) über eine Sollbruchstelle bildende Endkabel (100; 106) mit der Hubwinde (121; 126) verbunden ist

2. Derrick-Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsglieder ein hydraulisches Betätigungsglied (161) zur Lösung einer durch eine Feder beaufschlagten Bremse (144) aufweisen, die mit der Hubwinde (121; 126) verbunden ist

3. Derrick-Kran nach Anspruch 1 mit einem Hydraulikmotor für die Hubwinde, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Betätigungsglieder (141,142) jeweils ein Kurzschlußventil (104) für das Kurzschließen des hydraulischen Kreises zu dem Hydraulikmotor auslösbar ist

4. Derrick-Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Endkabel (100; 106) in einer ringförmigen Aussparung (100'; 106') der Hubwinde (121; 126) gelagert sind und mit einem Ende an der Hubwinde (121·, 125) und mit dem anderen Ende an dem Tragseil (119; 125) angebracht sind.