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zum Lösen dieser Arretierung unmittelbar aus der Vertikalbewegung
des Oberteils abgeleitet werden, so daß ein automatisches Verriegeln bzw. Entriegehl
des Oberteils gegenüber dem Unterteil möglich ist. Die Steuerungseinrichtung kann
rein mechanisch aufgebaut scin und mit rein mechanisch wirkenden Schaltgliedern
betatigt werden - es- kommt jedoch auch eine elektrische Steuerungseinrichtung in
Betracht, welche beispielsweise
mit berührungslos arbeitenden Schaltgliedern
zusammenwirkt. In jedem Fall sind jedoch das Schaltelement eincrseits sowie die
vertikal mit Abstand voneinander angeordneten Schaltglieder andererseits auf unterschiedlichen,
während des Ausfahrens des Oberteils renativ zueinander bewegten Teilen des Teleskopmastes
angebracht. Auch ist der Erfindungsgegenstand nicht auf Teleskopmaste beschränkt,
welche lediglich aus zwei, teleskopartig ineinander verfahrbaren Teilen bestehen.
Vielmehr ist eine Anwendung auch bei solchen Masten möglich, welche drei und mehr
teleskopartig ineinander verfahrbare Teile umfassen.
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Die Merkmale des Anspruchs 2 stellen eine an sich bekannte Ausbildung
der Befestigungseinrichtung dar, deren Anwendung in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen
Steuerungseinrichtung besonders zweckmäßig ist.
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Die Ausbildung des Schaltelementes als mechanisches Schaltelement
gemäß dem Anspruch 3 stellt eine besonders einfache und übersichtliche Ausbildungsform
dan Dadurch, daß das Schaltelement bistabil ist, d. h. in zwei Schaltpositionen
fixierbar bzw. einrastbar ist, wird zur Erhaltung der einen oder der anderen Schaltposition
keine Hilfsenergie und werden insbesondere keine Versorgungs- bzw. Steuerungsleitungen
benötigt. Das Schaltelement ist hierbei derart ausgebildet, daß dessen Schaltbewegung
auf die Drehbewegung wenigstens einer Welle übertragen wird, welche mit den Rastbolzen
zusammenwirkt. Zweckmäßig werden hierbei wenigstens zwei Rastbolzen einem Schaltelement
zugeordnet, so daß eine genaue synchrone Führung der Bewegung der Rastbolzen möglich
ist.
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Gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 wird als Schaltelement ein drehbar gelagerter
Schalthebel eingesetzt, dessen Drehwinkel symmetrisch beiderseits einer im wesentlichen
vertikalen Linie anschlagbegrenzt ist, wobei die sich auf diese Weise ergebenden
Randlagen des Schalthebels die beiden Schaltpositionen definieren, in welchen eine
stabile Lage des Schalthebels gegeben ist.
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Diese stabile Lage wird hier in einfacher Weise mittels einer Zugfeder
erzeugt, deren Dehnung aufgrund der Anordnung deren Befestigungspunkte in den Extremlagen
des Schalthebels, nämlich den beiden Schaltpositionen am geringsten ist. Erfindungsgemäß
sind diese Extremlagen des Schalthebels mit der räumlichen Lage des Schaltnockens
und der Schaltklinke derart abgestimmt, daß in einer Extremlage der Schalthebel
nur mit einem der beiden Schaltglieder, nämlich der Schaltklinke oder dem Schaltnocken
zusammenwirken kann. Ein Schaltglied ist erfindungsgemäß als lediglich einseitig
wirksames Schaltglied, insbesondere als schwenkbare Schaltklinke ausgebildet. Auf
diese Weise wird erreicht, daß beim Ausfahren des Oberteils und anschließendem Einfahren
ausgehend von der Ruhestellung der Rastbolzen, welches beispielsweise deren vertikale
Stellung ist, über die ausgeschwenkte, nämlich das Oberteil stützende Position beim
anschließenden Entriegeln und Einfahren des Oberteils kein erneuter Schaltvorgang
ausgelöst wird, so daß der Schalthebel den Wirkungsbereich der Schaltklinke in einer
Richtung passieren kann, ohne daß ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Es wird auf
diese Weise eine definierte Ruhestellung der Befestigungseinrichtung bzw. der Rastbolzen
ermöglicht.
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Anspruch 7 bringt den Vorteil mit sich, daß die Schaltklinke ständig
eine genaue definierte Position einnimmt, wobei aufgrund der spiegelbildlichen Ausgestaltung
der Neigungen der Schaltfläche des Schaltnockens und des die Schaltklinke bildenden
Hebels der Zeitbedarf für
das Umschalten der Rastbolzen von der einen in die andere
Position und umgekehrt gleich groß ist. Die Hübe des Oberteils für das Verriegeln
entsprechen somit denjenigen des Entriegelns, wobei aufgrund des vertikale len Abstandes
des Schaltnockens von der Schaltklinke eine sichere räumliche Trennung beider Schaltvorgänge
realisiert ist.
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Durch die Rolle am Ende des Schalthebels gemäß Anspruch 8 wird der
Energieaufwand für das Schalten gering gehalten.
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Die Anordnung eines an sich bekannten Führungsgestänges gemäß Anspruch
9 bringt in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung den Vorteil
mit sich, daß eine genaue synchrone Führung aller Rastbolzen der Befestigungseinrichtung
gegeben ist.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, in den
Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt F i g. 1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Teleskopmastes; F i g. 2 einen Ausschnitt
II der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung; Fig. 3 eine schematische Darstellung
der Kopplung der Rastbolzen; F i g. 4 ein perspektivisches Schema zur Erläuterung
der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung; F i g. 5 bis 7 Darstellungen
des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung anhand dreier
aufeinander folgender Schaltstellungen; F i g. 8 eine diagrammartige Zusammenstellung
der Schaltvorgänge der Steuerungseinrichtung und deren Zusammenwirken mit den Teilen
des Teleskopmastes.
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Mit list in F i g. 1 das Unterteil eines zweiteiligen, teleskopierbaren
Mastes bezeichnet, der beispielsweise im Rahmen einer Bohranlage bei der Erdölförderung
eingesetzt ist. Dieses Unterteil list in nicht näher bezeichneter Weise ortsfest
aufgestellt und dient der Abstützung eines Oberteils 2, welch letzteres unter Mitwirkung
eines nicht dargestellten Hydraulikkolbens aus dem Unterteil 1 ausgefahren bzw.
in dieses eingezogen werden kann. Das Oberteil 2 ist in der durch das Maß 3 bestimmten
Position mittels einer im folgenden noch zu beschreibenden Befestigungseinrichtung
4 arretierbar, deren Betätigung durch das Ausfahren bzw. Einfahren des Oberteils
2 erfolgt. Die konstruktive Ausgestaltung des Oberteils 2 und des Unterteils 1 sind
im übrigen beliebig und können beispielsweise als über Rollen ineinander verfahrbare
Gittcrmaststruklurcn ausgebildet sein.
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Wie aus Fig. 2 näher hervorgeht, kann die Befestigungseinrichtung
4 beispielsweise bei einem im Grundriß rechteckigen bzw. quadratischen Mast aus
Rastbolzen 5 bestehen, die jeweils im Eckenbereich am oberen Ende des Unterteils
1 um zueinander parallele Achsen schwenkbar befestigt sind. Die zur Abstützung des
Oberteils 2 einwärts bezüglich des Unterteils 1 geschwenkten Rastbolzen 5 sind an
ihrem äußeren, d. h.
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dem Unterteil 1 abgekehrten Ende mit Rastkanten 6 versehen, welche
mit entsprechend gestalteten Ausnehmungen des unteren Endes des Oberteils 2 in Eingriff
bringbar sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der genannte Bereich der
Rastbolzen nach Art eines Satteldaches ausgebildet, dessen obere Kante - in der
Zeichenebene der F i g. 2 gesehen - die Symmetrieachse des jeweiligen Rastbolzens
5 schneidet.
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Die Rastbolzen 5 sind an den Unterteilen 1 jeweils auf Wellen 7 gelagert,
die senkrecht zur Zeichenebene der
F i g. 2 verlaufen, wobei die
jeweils miteinander fluchtenden Wellen 7 der übrigen Ecken des hier gezeigten Mastes
miteinander gekuppelt sind, worauf im folgenden jedoch noch näher eingegangen werden
wird.
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Gemäß F i g. 3 sind jeweils die Rastbolzen an den Ekken des Unterteils
1, deren Wellen 7 parallel zueinander verlaufen, über ein Führungsgestänge 8 gegenläufig
gekuppelt, d. h. daß eine Einwärtsschwenkung des einen Rastbolzens 5 jeweils eine
ebenfalls einwärts gerichtete Schwenkung des anderen, über das Führungsgestänge
8 gekuppelten Rastbolzens 5 nach sich zieht. Zu diesem Zweck ist das jeweils zwei
Rastbolzen verbindende Führungsgestänge 8 als dreiteiliger Hebel mit zwei Gelenkpunkten
9,10 ausgebildet, wobei - in der Zeichenebene der Fig. 3 gesehen - der Gelenkpunkt
9 oberhalb der Welle 7 des einen Rastbolzens 5 und der Gelenkpunkt 10 unterhalb
der Welle 7 des anderen Rastbolzens 5 angeordnet ist. Zur genauen Justierung des
Führungsgestänges 8 ist dessen mittlerer Hebel 11 vorzugsweise längeneinstellbar
ausgebildet.
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Die Rastbolzen 5 sind auf den Wellen 7 mit einem geringfügigen Spiel
bezüglich des Schwenkwinkels bebefestigt Man erkennt, daß aufgrund der symmetrischen
Ausbildung des oberen Bereiches der Rastbolzen im Bereich ihrer jeweiligen Rastkanten
6 und der entsprechend dem Neigungswinkel der Rastbolzen 5 komplementär ausgebildeten
Einformungen am unteren Ende des Oberteils 2 die Rastbolzen 5 in ihrer, das Oberteil
2 unterstützenden Position praktisch selbsttätig zentriert werden. Das erwähnte
Spiel ist in F i g. 3 mit Äa bezeichnet.
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Aus F i g 4 ist eine perspektivische Übersicht des gesamten Funktionsschemas
ersichtlich. Man erkennt insgesamt vier, an den Ecken des Mastunterteils über Wellen
7 gelagerte Rastbolzen, welche in der ausgeschwenkten, d. h. das Oberteil 2 des
Mastes stützenden Position ausgezogen und in der eingeschwenkten, d. h.
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das Oberteil 2 nicht stützenden Position gestrichelt dargestellt sind.
je zwei derartige Rastbolzen, deren Wellen 7 parallel zueinander verlaufen sind
durch ein Führungsgestänge 8 in der bereits beschriebenen Weise gegenläufig miteinander
gekoppelt. Gekoppelt sind ferner zwei zueinander fluchtende Wellen 7 mittels einer
Zwischenwelle 12, die mit einer gestrichelt angedeuteten Steuerungseinrichtung 13
in Verbindung steht. Die Steuerungseinrichtung wird im folgenden noch näher erläutert
werden und dient der Einleitung von Schwenkbewegungen der Rastbolzen 5 mit dem Ziel,
das Oberteil 2 des Mastes in der ausgefahrenen Position sicher zu arretieren bzw.
diese Arretierung zwecks Einfahrens des Oberteils zu lösen. Wesentlich ist hierbei,
daß die Schwenkbewegung der Rastbolzen 5 mittels der Steuerungseinrichtung 13 ausschließlich
durch vertikale Bewegungen des Oberteils 2 gegenüber dem Unterteil 1 ausgelöst wird.
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Die Steuerungseinrichtung 13, die im folgenden anhand der F i g.
5 bis 7 näher erläutert wird, besteht im einzelnen aus einem am Unterteil 1 auf
einer im wesentlichen horizontal drehbar gelagerten Welle 14 befestigten Schalthebel
15, der an seinem, der Welle 14 abgekehrten Ende eine Rolle 16 trägt. Die Rolle
16 ist um eine im wesentlichen horizontale Achse, welche parallel zu der Welle 14
verläuft, drehbar gelagert. In einem, von der Welle 14 entfernten Bereich des Schalthebels
15 trägt dieser einen Befestigungspunkt 17 für das eine Ende einer Zugfeder 18,
deren anderes Ende an einer geeigneten Stelle 19 des Unterteils 1 befestigt ist.
Die näherc konstruktive Ausbildung des Befestigungspunk-
tes 17 und der Stelle 19
sind an sich beliebig, wesentlich ist lediglich, daß sich die Stelle 19 im wesentlichen
vertikal unterhalb der Welle 14 befindet Zeichnerisch nicht dargestellt ist ein
Winkelanschlag, welcher die Drehbarkeit des Schalthebels 15 und der Welle 14 auf
einen Bereich eingrenzt, der durch den Winkel a bezeichnet ist. Wesentlich ist hierbei,
daß dieser Winkel a durch die gedachte Verbindungsliniein der Zeichenebene der F
i g. 5 gesehen - zwischen der Stelle 19 und der Welle 14 halbiert wird, so daß der
Schalthebel 15 beiderseits dieser Linie symmetrisch schwenkbar ist. Die Welle 14
steht unmittelbar mit der Zwischenwelle 12 in Verbindung, so daß eine Drehbewegung
des Schalthebels 15 eine entsprechende Drehbewegung der Zwischenwelle 12 und damit
auch der die Rastbolzen 5 tragenden Welle 7 zur Folge hat.
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Man erkennt bereits aus der vorstehenden Beschreibung, daß der Schalthebel
15 aufgrund der Zugfedern 18 zwei stabile Schaltpositionen hat, welche den, durch
die Schenkel des Winkels or definierten Stellungen entsprechen.
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Das Oberteil 2 des Mastes trägt eine Schaltklinke 20, welche als
gerader Hebel ausgebildet ist und um eine im wesentlichen horizontale, parallel
zu der Welle 14 verlaufende Achse 21 drehbar gelagert ist. Die Schaltklinke 20 liegt
in der Ruhestellung gegen einen in der Zeichnung (F i g. 5) dreieckig ausgebildeten
Anschlag 22 an, dessen horizontale Erstreckung in Verbindung mit dessen vertikalem
Abstand von der Achse 21 die Winkelstellung der Schaltklinke 21 bestimmt. Die Schaltklinke
21 wird in dieser Position mittels einer nicht dargestellten Torsionsfeder elastisch
fixiert.
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Das Oberteil 2 trägt darüber hinaus einen in der zeichnerischen Darstellung
der F i g. 5 dreieckig ausgebildeten Schaltnocken 23, der sich in einem definierten
Abstand unterhalb der Achse 21 der Schaltklinke 20 befindet.
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Der Schaltnocken 23 und die Schaltklinke 20 sind darüber hinaus horizontal
derart dimensioniert und angeordnet, daß die Rolle 16 des Schalthebels 15 in der
linken, gestrichelt dargestellten Position 24 auf der Rollfläche 25 des Schaltnockens
23 abrollen kann, hierbei ausgehend von dieser linken Position, den Schalthebel
15 über den oberen Totpunkt seiner Schwenkbahn 26 hinaus verschwenkt, so daß dieser
unter der Wirkung der Zugfeder 18 in seine andere, mit 27 bezeichnete Position geschwenkt
wird. Andererseits ist die Schaltklinke 20 derart dimensioniert und angeordnet,
daß ein Abrollen der Rolle 16 des Schalthebels 15 auf der Oberseite 28 der Schaltklinke
ein Verschwenken des Schalthebels ausgehend von der rechten Position 27 in die linke
Position 24 zur Folge hat.
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Diese genannten, die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 13 bildenden
Funktionselemente sind am oberen Ende des Unterteils 1 und am unteren Ende des Oberteils
2 angeordnet.
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Für die folgende Beschreibung wird angenommen, daß die in F i g.
5 gezeigte, mit Ziffer 27 bezeichnete rechte Position des Schalthebels 15 der in
F i g. 2 gestrichelt dargestellten vertikalen, d. h. nicht einwärts verschwenkten
Position der Rastbolzen 5 entspricht. Demzufolge hat ein Ausfahren des Oberteils
2 aus dem Unterteil f in Richtung des Pfeiles 29 gemäß F i g. 5 zunächst zur Folge,
daß die Oberseite 28 der Schaltklinke 20 die Rolle 16 schließlich berührt, wobei
während des weiteren Ausfahrens des Oberteils 2 durch Abrollen der Rolle 16 auf
der Schaltklinke 20 der Schalthebel 15 in Richtung des Pfeiles 30 in die gestrichelt
dargestellte
Position 24 geklappt wird. In dieser Position 24 sind
die Rastbolzen 5 sämtlich einwärts verschwenkt, nämlich in die in F i g. 2 ausgezogen
dargestellte Position, in welcher sie für die Aufnahme bzw. Abstützung des Oberteils
2 bereit sind. Ein weiteres Anheben des Oberteils 2 in Richtung des Pfeiles 29 hat
schließlich zur Folge, daß die Rolle 16 des Schalthebels 15 nunmehr auf der Rollfläche
25 des Schaltnockens 23 aufliegt und während des weiteren Anhebens in Richtung des
Pfeiles 29 auf dieser abrollt bis schließlich der Schalthebel 15 in die entgegengesetzte
Position 27 zurückgeklappt wird. In dieser Stellung sind nunmehr sämtliche Rastbolzen
5 wieder in eine vertikale Position verbracht, so daß die Arretierung des Oberteils
2 durch die Rastbolzen 5 aufgehoben ist.
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Dieser Vorgang, bei dem der Schalthebel 15 in Richtung des Pfeiles
31 verschwenkt wird, ist schematisch in F i g. 6 dargestellt. Hierbei ist die Ausgangsposition
der Schaltklinke 20 bzw. des Schaltnockens 23 ausgezogen und deren Endposition gestrichelt
dargestellt.
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Der Vorgang des nunmehrigen Einfahrens des Oberteils 2 in das Unterteil
1 ist aus F i g. 7 ersichtlich. Der in der Position 27 befindliche Schalthebel 15
stößt mit seiner Rolle 16 nunmehr an die Unterseite 32 der Schaltklinke 20, so daß
diese entgegen der sie arretierenden Torsionsfeder in Richtung des Pfeiles 33 bis
in die gestrichelt dargestellte Position verschwenkt wird, aus welcher sie entsprechend
der weiteren Einfahrbewegung des Oberteils 2 in Richtung des Pfeiles 34 aufgrund
der Wirkung ihrer Torsionsfeder schließlich wiederum in die ausgezogen dargestellte
Position geklappt wird.
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Man erkennt aus der vorangegangenen Beschreibung, daß die erfindungsgemäße
Steuerungseinrichtung 13 ein bistabiles Schaltelement darstellt, welches ausschließlich
durch die Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des Oberteils 2 betätigt wird.
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Aus F i g. 8 ist eine schematische Folge der einzelnen Schaltphasen
während des Ausfahrens und Verriegelns des Oberteils und des anschließenden Entriegelns
und Einfahrens des Oberteils ersichtlich. Dargestellt sind insgesamt zehn Schaltphasen
34 bis 43, wobei im unteren Teil des Diagramms die Bewegung der Schaltklinke 20
bzw. der Schaltnocken 23 gegenüber dem Schalthebel 15 und im oberen Teil die Bewegung
des Oberteils 2 gegenüber den Rastbolzen 5 erkennbar ist. Das Oberteil 2 ist hier
lediglich schematisch durch eine der Rastkante eines Rastbolzens 5 entsprechend
ausgebildete geometrische Figur dargestellt. Anhand einer, jeweils als gerade Linie
45 dargestellten Schaltphase kann aufgrund der räumlichen Zuordnung der Schaltklinke
20, des Schaltnockens 23, des Schalthebels 15, des Oberteils 2 und des Rastbolzens
5 jeweils der Zeitpunkt im Rahmen der Verriegelung bzw. der Entriegelung des Oberteils
2 gegenüber dem Unterteil erkannt werden. Dabei ist durch die geringfügige Schwenkung
des Symbols für den Schalthebel 15 rechts oder links von der jeweiligen Linie 45
die eine oder die andere Schaltposition des Schalthebels angedeutet. Ferner kann
anhand der vertikalen oder geschwenkten Position der Symbole für die Rastbolzen
5 erkannt werden, ob diese bereits zur Abstützung des Oberteils 2 eingeschwenkt
oder sich noch in der Vertikalen befinden.
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In der Schaltphase 34 befindet sich das untere Ende des Oberteils
2 noch unterhalb der Rastbolzen 5, welch letztere sich in einer vertikalen Position
befinden. Diese Position der Rastbolzen 5 ist durch eine entsprechende Position
des Schalthebels 15 bestimmt, dessen oberes Ende sich geringfügig rechts von der
die Schaltphase 34 symbolisierenden Linie 45 befindet.
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In der Schaltphase 35 hat aufgrund der Aufwärtsbewegung des Oberteils
2 die Schaltklinke 20 den Schalthebel 15 erreicht, so daß nunmehr der Schalthub
beginnt. Am Ende des Schalthubes, nämlich in der Schaltphase 36 ist der Schalthebel
15 in seine andere Stellung geschwenkt, so daß die Rastbolzen 5 sich nunmehr in
einer für die Abstützung des Oberteils 2 geeigneten Position befinden. Die Schaltphase
37 bezeichnet den höchsten Punkt des Hubes des Oberteils 2 während der Verriegelungsphase,
so daß während der nachfolgenden Absenkung in der Schaltphase 38 das Oberteil 2
mit den geschwenkten Rastbolzen 5 in Eingriff gebracht wird. Das Oberteil 2 wird
somit nunmehr durch die Rastbolzen 5 gehalten.
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Zum Entriegeln muß wiederum das Oberteil 2 angehoben werden, und
zwar um einen Betrag, der durch den vertikalen Abstand des Schaltnockens 23 von
der Schaltklinke 20 bestimmt ist. Die Schaltphase 39 kennzeichnet den Punkt während
der Anhebung des Oberteils 2, an welchem der Schalthub der Entriegelung beginnt.
Das Oberteil 2 wird in dieser Bewegungsphase ausschließlich durch eine hydraulische
Hebevorrichtung gestützt. Während des weiteren Anhebens wird durch den Schaltnocken
23 der Schalthebel 15 in seine andere Position umgeklappt, womit ein entsprechendes
Zurückschwenken der Rastbolzen 5 verbunden ist. Die Schaltphase 41 kennzeichnet
den Endpunkt des Entriegelungshubes, wobei während des anschließenden Einfahrens
des Oberteils 2, der Schalthebel 15 in seiner eingeschwenkten, d. h. das Einfahren
des Oberteils 2 nicht behindernden Position verharrt. Man erkennt aus der vorangegangenen
Darstellung, daß die Steuerung der erfindungsgemäßen Mastverriegelung ausschließlich
abhängt von der Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des Oberteils 2 gegenüber dem Unterteil
1, so daß zur Mastverriegelung keinerlei manuelle Tätigkeiten erforderlich sind.
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In den F i g. 5 bis 7 sind ergänzend die Positionen der Rastbolzen
5 entsprechend den jeweils gezeigten Schaltstellungen des Schalthebels 15 wiedergegeben.
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Der Rastbolzen 5 befindet sich demzufolge in der gestrichelt wiedergegeben
Position, falls der Schalthebel 15 in der gestrichelten Schaltstellung sich befindet,
hingegen in ausgezogener Position, falls sich auch der Schalthebel 15 in dieser
befindet. F i g. 5 zeigt hierbei die Schaltphasen 35,36, F i g. 6 die Schaltphasen
39, 40 und F i g. 7 die Schaltphasen 42.
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Es sei ergänzend angemerkt, daß die unterschiedliche Höhendarstellung
der Rastbolzen 5 in der diagrammartigen Darstellung nach F i g. 8 je nachdem, ob
diese sich in einer eingeschwenkten oder in einer vertikalen Schaltstellung befinden,
lediglich der Übersichtlichkeit der graphischen Darstellung dient, da die Rastbolzen
5 tatsächlich auf dem, während des Ausfahrens des Oberteils seine Höhenlage nicht
verändernden Unterteil angeordnet sind.
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