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Seiltrommel für eine Seilwinde eines Hebezeuges
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Seiltrommelausführung, die es
ermöglicht, jede beliebige Anlauf- und Auslaufgeschwindigkeit zwischen 0 und einem
Geschwindigkeitsmaximum sowie konstante oder variable Anfahrbeschleunigung bzw.
Auslaufverzögerung auf einfachste Weise und bei konstanter Winkelgeschwindigkeit
bzw. Drehzahl des Antriebes zu erhalten.
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Erreicht wird dieses Ergebnis durch Versetzen der Drehmittelpunkte
der verschiedenen Seiltrommelteile bzw. Einzelscheiben gegeneinander.
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Bevorzugte Anwendung findet der Erfindungsgegenstand bei Hebe- und
Fòrderzeugen mit imme +iederkehrender, gleicher Hub- oder Transportwegstrecke.
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Es sind Seiltrommeln für Aufzüge bekannt, bei welchem die Anfahrgeschwindigkeit
einen bestimmten Prozentsatz der Maximalfahr- bzw. Hubgeschwindigkeit erreicht.
Beschleunigungskräfte und Lastspitzen werden damit reduziert.
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Bestimmt wird der Geschwindigkeitsunterschied durch den Seilradius
in der einen und anderen Bewegungsphase bei konzentrischer Achslage der benachbarten
Seillagen.
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Begrenzungen der niedrigeren Geschwindigkeit ergeben sich aus der
Forderung, daß der geringstmögliche Seilrollen-# das 10-fache des Seildurchmessers
aus Dauerbiegeeechsel-Festigkeitsgründen nicht unterschreiten darf. Nach oben sind
dem Seiltrommel-# keine Grenzen gesetzt, wohl aber werden mit zu groß werdenden
Seiltrommel-Durchrnessern die Drehmomente und damit die Antriebe zu teuer.
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Um also mit günstigen Drehzahlen bzw. geringstmöglichen SeiltrcmeIdurchmessern,
die im Geschwindigkeits-Maximum nicht größer sind als 20 bis 40 x d, eine geringstmögliche
Anfahr- und Auslaufgeschwindigkeit, ja als Grenzwert
die Geschwindigkeit
0 zu erreichen, ist erfindungsgemäß das Anfahr- und/oder Auslaufteil der Seiltrommel
gegenüber dem Trommelteil für höhere Geschwindigkeit achsversetzt.
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Dabei kann die Forderung nach kleinstem 10 x d voll erfüllt oder auch
übererfüllt werden.
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Die Achsversetzung kann geringer oder gleich 0,5 x kleinstem Seillagen
sein.
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Damit kann bei gleicher Winkelgeschwindigkeit die Anfahrgeschwindigkeit
größer als 0 oder gleich 0 sein.
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Die Verbindung zwischen Seiltrommel mit geringem Seillagen und Nenn-
wird zweckmaßigerweise nach einer achimedischen Spirale ausgeführt. Damit ist die
sich ergebende Beschleunigung der zu bewegenden Masse konstant. Es ist aber auch
möglich, den Verbindungsweg zwischen Seiltrommel mit geringem Seillagen- und Nennlagen-0
nach einer hyperbolischen oder logarithmischen Spirale auszuführen, so daß die Beschleunigungswerte
nicht konstant sind, damit einer Geraden, sondern einer Kurve folgen.
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Analog ist der Auslauf- oder Verzögerungsteil auszuführen.
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Durch die Wahl der Exzentrizität des An- und Auslaufteiles zum Hauptteil
der Seil trommel scwie durch die Wahl der Verlaufs form zwischen den Seiltrommelteilen
ist es itöglich, sich optimal an die Erfordernisse von Aufzugs-, Hub- oder Transportverhältnissen
anzupassen.
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Dabei ist der Konstrukteur freier in der Wahl der Führungsbahn einer
Last, etwa eines Beschickers fur eine Arbeitsmaschine. Bahnverlauf und Geschwindigkeitsverlauf
kann nun besser, ökonomischer aufeinander abgestimmt werden.
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Die Ausführung einer Seiltrommel entsprechend dem Erfindungsgedanken
ist anwendbar etwa bei 1-fach Trommel, d.h. nur 1 Seiltrum wird aufgewickelt, als
auch für einfach oder mehrfach eingescherte Seile (Flaschenzüge).
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Die Aufnahme einer derartigen Seil trommel auf einer Antriebswelle
kann fliegend oder beidseitig gelagert erfolgen. Das Prinzip ist auch auf Doppeltrommeln
mit Einzel- oder Doppelantrieb auszudehnen.
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Die Achslage der Anlauf- und Auslaufteile wird vorzugsweise so gewählt,
daß sie mit dem Drehzentrum des Hauptteiles oder Seiltrommel zusammenfällt. Sie
kann aber für bestimmte Einsatzfälle auch exzentrisch versetzt sein.
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Der Antriebswellenzapfen kann in den Seiltrommelkörper hineinragen
oder aber er kann an den Trommelkörper angearbeitet sein. Letztere Lösung ist vorteilhaft
bei längeren Seiltrommeln und dann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit aus 0 anläuft
und aus Querkraf gründen die Anlaufseite auf der Motorantriebsseite liegen muß.
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Um sich erforderlichen Wegeverhältnissen genau anpassen zu können,
ist vorgesehen, das Anlauf- und/oder Auslaufteil gegen das Seiltrommel-Hauptteil
zu verdrehen und zu sichern.
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In den folgenden figürlichen Darstellungen ist der Erfindungsgedanke
in mehreren Beispielen dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Stufen-Seiltrommel etwa für 1-SeiLbetrieb mit geringem
E in Seitenansicht.
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Fig. 2 diese Verhältnisse in der Vorderansicht Fig. 3 stellt ein typisches
v/s bzw. v/t-Diagramm dieses Beispieles dar Fig. 4 zeigt, wie zweckmäßigerweise
dann die Seiltrommel aufgenommen wird, wenn die Geschwindigkeit aus 0 anläuft.
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Fig. 5 zeigt die Vorderansicht der Seiltrcmmel nach Fig. 4 und Fig.
6 vergleichsweise ein v/s bzw. v/t-Diagramm zur Ausführung nach Fig. 4 und 5.
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In Fig. 7 sind schematisch verschiedene nach dem Erfindungsgedanken
mögliche v/s bzw. v/t-Diagraitrne gegenübergestellt.
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Fig. 8 stellt ein Beispiel dar mit langer Trommel, die eine Außenlagerung
erfordert. Es kann sich dabei um einen einfachen Seilzug als auch um einen 1-fach
oder mehrfach eingescherten Scilzug handeln.
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Anfangsgeschwindigkeit und Endgeschwindigkeit = 0.
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Fig. 9 zeigt die Ausführungsmöglichkeit einer Doppeltrommel für 2
auflaufende, parallellaufende Seilstränge mit Anlaufmöglichkeit aus 0, Endgeschwindigkeit
etwa 0,5 x v max.
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Fig. 10 und 11 schließlich zeigen ein Anlaufteil, welches gegenüber
dem Seiltrommel-Hauptteil verdrehbar und feststellbar ist.
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Der Kurvenverlauf zwischen Anlaufteil 1 und Seiltrommelhauptteil 2
sowie Auslaufteil 3 folgt nach Fig. 1 und 2 einer archimedischen Spirale 4.
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Der Anfangspunkt A der Seilgeschwindigkeit entspricht etwa 40 % der
maximalen Seilgeschwindigkeit V max. Zwischen der kleinsten und größten Seilgeschwindigkeit
Va und Vmax. liegt ein Winkel von 3600.
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Der Geschwindigkeitsverlauf folgt von A bis 0 einem gebrochenen Linienzug
aus 3 aneinander anschließenden Geraden.
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Die Beschleunigungskurve b ist gestrichelt eingetragen. Beschleunigungs-und
Verzögerungswerte sind hier konstant.
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Folgende Parameter sind freiwählbar bzw. an die Erfordernisse anzupassen:
Maß E, Steigung der Geschwindigkeitskurve im Anfahr- und Auslaufteil 1, 3, Ubergangsform
der Geraden ineinander, Lage des Endpunktes 0 in der Geschwindigkeitskurve, z.B.
nach Fig. 3 Bei einem Antrieb 5 der erfindungsgemäßen Seiltrommel nach Fig. 1 und
2 ist die Exzentrizität E begrenzt. Anfahren aus va=0 ist ohne zusätzliche Mittel
nicht möglich.
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Demgegenüber ist Anfahren aus Vd-0 bei einer Antriebsanordnung nach
Fig. 4 und 5 gegeben. Die Anfahrkurve liegt hier auf der Gegenseite des Antriebes
5, etwa durch E-Motor.
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Entsprechend Fig. 7 lassen sich im Anlauf- und Auslaufbereich beliebige
Formen realisieren, etwa: Anfahren aus v=0 mit veränderlicher Beschleunigung auf
ein Maximum und ungleichmäßig verzögert auf 0, Kurve a.
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Anfahren aus va etwa 1/3 von vmax: mit veränderlicher Beschleunigung
und Absenken der Endgeschwindigkeit auf etwa 50 % von V max, Kurve b.
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Anfahren aus 0 mit 2-fach konstanter Beschleunigung be auf Vmax und
senken bei gleichmäßiger aber größerer Verzögerung V2 auf 1/2 der Maximalgeschwindigkeit,
Kurve c. Anfahren aus ca. 50 % der Maximalgeschwindigkeit V max bei konstanter Beschleunigung
be und sanftem Übergang der ansteigenden Geschwindigkeitsgeraden in die Horizontale
sowie gleichmäßige Geschwindigkeitsabnahme
ve auf ca. 1/3 der Maximalgeschwindigkeit,
Kurve d.
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Iange Seiltrommeln 6 und starke Querkräfte erfordern Außenlager 7.
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Damit kann die Seiltrommelwelle 8 durchgehen, was verhindert, daß
die Geschwindigkeitskurve Va bei 0 beginnen kann.
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Die Last 9 kann direkt am gezogenen Trum 10 hängen oder das Zugseil
kann 1-fach oder mehrfach eingeschert sein. Fig. 8 Damit von Geschwindigkeit Vo=0
ange£ahren werden kann, wird nach Fig. 9 vargeschlagen, die Seiltrommel 1, 2, 3
mit den Lagerzapfen 11/12 1-stückig auszuführen. Die Achse 13 der Lagerzapfen 11/12
fällt mit der Achse 14 des Sei1trc1hauptteiles 2 zusammen Zwischen Lagerzapfen und
Seiltrommelhauptkörper kann hier die Exzentrizität E auf 1/2 x do abgesenkt werden.
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Die Seiltrommel kann nach diesen Beispiel auch fUr 2 ablaufende Seiltrume
15 konzipiert sein.
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Schließlich kann es in manchen Einsatzfällen wichtig sein, die Weglänge
S zentimetergenau an die Erfordernisse anzupassen, nötigenfalls veränderlich zu
gestalten.
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Nach Fig. 10 wird das dadurch erreicht, daß beispielsweise ein Anlaufteil
1 auf der Stirnfläche der Hauptseiltrommel 2 um die Wellenachse 8 verdreh- und verschraubbar
ausgeführt wird. Die Klemmung und Sicherung 16 kann auf verschiedenartige und bekannte
Weise durchgeführt werden.
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Die Verstellbarkeit W ist jedoch begrenzt.
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Durch Anpassung der Geschwindigkeitsverhältnisse an den Lastweg, etwa
einer Seil-Beschickereinrichtung einer Mischanlage für Beton oder dergleichen, lassen
sich Stöße und Schwingungen vermeiden, damit Stütz- und Tragkonstruktionen leichter
ausführen, die Antriebsleistung u.U. erhfhen oder die Anlagenleistung vergrößern,
ganz abgesehen davon, daß die Schaltelemente für die Wegbegrenzung/Abschaltung größere
Sicherheiten bringen.
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Ein derartiger Antrieb für Hebe- u. Förderzeuge ist außerdem gegen
hydraulische oder elektrische Lösungen für denselben Zweck funktionell und preislich
sowie hinsichtlich Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit im Vorteil.
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Positionsübersicht 1 = Anlaufteil 2 = Seiltronmelhauptteil 3 = Auslaufteil
4 = Übergangsspirale (archimed.) 5 = Antriebsmotor 6 = Seiltrommel lange Ausführung
7 = Außenlager 8 = Seiltrommelwelle 9 = Last 10 = gezogenes Trum 11 = Lagerzapfen
12 = Lagerzapfen 13 = Achse Lagerzapfen 14 = Achse Seiltrommelhauptteil 15 = ablaufende
Seiltrume 16 = Klemmung/Sicherung 17 = Verstellbarkeit A = Anfangspunkt der Bewegung
0 = Endpunkt der Bewegung Va= Geschwindigkeit b. Anfahren Vo= Geschwindigkeit nach
Auslaufen Vmax=Hubgeschwindigkeit maximal E = Exzentrizität be= Besdileunigungskurve
Ve= Verzögerungskurve S = Fahrweg/Bewegungsweg W = Verstellbarkeit Fahrweg a = Geschwindigkeitskurve
Beispiel b = Geschwindigkeitskurve Beispiel c = Geschwindigkeitskurve Beispiel d
= Geschwindigkeitskurve Beispiel R = Radius Seiltrcrmel in Anlauf-und Auslaufphase
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e e r s e i t e