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Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Windenantrieb, insbesondere
für die Ankerwinden von Off-Shore-Stationen, mit zwei Antriebsmotoren und einem
mehrstufigen Stirnradgetriebe.
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Zur Lagesicherung von Off-Shore-Stationen, ist es erforderlich, diese
Stationen durch Trossen, die mit auf dem Meeresgrund befindlichen Anker verbunden
werden, abzuspannen. Zum Nachspannen und Durchholen dieser Ankertrossen sind Winden
mit besonders hohem Drehmoment bei relativ geringer Drehzahl erforderlich.
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Die Drehzahl der Antriebsmotoren wird deshalb durch geeignete Getriebe
reduziert.
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Diese Reduziergetriebe müssen den erschwerten Bedingungen ihres Einsatzortes
genügen und die bei derartigen Off-Shore-Stationen vorkommenden Verlagerungen der
einzelnen Windenteile gegeneinander unter Belastung ohne Schaden aufnehmen können.
Da unter Umständen die Sicherheit der gesamten Off-Shore-Station von dem Funktionieren
des Windenantriebs abhängt, müssen alle Teile des Antriebs, insbesondere das Getriebe,
diesen hohen Sicherheitsanforderungen genügen.
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Aus der DE-PS 25 18 115 ist ein Getriebe bekannt mit zwei Leistungszweigen,
die auf einer axial-verschieblichen Getriebewelle mit entgegengesetzt schräg-verzahnten
Antriebsritzeln beginnen und über Ritzel auf das abtriebsseitige Großrad wirken.
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Nachteilig an einem derartigen Getriebe ist, daß es nur eine Antriebsachse
aufweist und daß das abtriebseitige Großrad nur durch zwei Ritzel angetrieben wird.
Ein Windenantrieb mit einem derartigen Getriebe ist bei
Ausfall
eines Ritzels oder de Antriebsmotors nicht mehr betriebsfähig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Windenantrieb zur Verfügung zu
stellen, der auch bei Verlagerungen des Gehäuses unter Last keinen Schaden nimmt
und ein Höchstmaß an Betriebssicherheit aufweist. Darüberhinaus soll er verhältnismäßig
klein zu bauen und wirtschaftlich herzustellen sein.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Windenantrieb eine kombinierte,
teilweise elektrische und teilweise mechanische Antriebsleistungsverzweigung aufweist.
Es läßt sich somit günstig ein robuster Vier-Ritzel-Antrieb verwirklichen, der zur
Übertragung besonders großer Drehmornente mit gleicher Ritzelbelastung geeignet
ist. Die Ritzeldurchmesser sind gegenüber einem Zwei-Ritzel-Antrieb kleiner. Je
zwei Ritzel können zwei unterschiedlichen Antriebsleistungsverzweigungen zugordnet
werden, so daß die Antriebsleistung vorteilhaft über zwei Antriebswellen in das
Stirnradgetriebe eingeleitet werden kann. Die Redundanz der Teile erhöht vorteilhaft
die Betriebssicherheit des gesamten Antriebs. Die zusätzliche elektrische Antriebsleistungsverzweigung
sorgt für eine gleichmäßige Auslastung der symmetrischen Getriebezüge.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das mehrstufige
Stirnradgetriebe als Hohlwellengetriebe ausgebildet ist. Eine abtriebsseitige Hohlwelle
ermöglicht eine besonders günstige Verbindung des Getriebes mit der Winde.
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Das Getriebe wird auf die Antriebswelle der Winde aufgesteckt, so
daß sich eine komplizierte Kupplungsverbindung erübrigt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das mehrstufige
Stirnradgetriebe reitend angeordnet ist.
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Das Getriebe kann sich so frei der Achsrichtung der Winde anpassen.
Maschinenelemente zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern z. B. flexible Kupplungen
oder Zahnkupplungen können durch die reitende Anordnung des Stirnradgetriebes vorteilhaft
entfallen. Die Vereinfachung der Konstruktion erhöht die Betriebssicherheit.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden
Antriebsmotore gelenkig, insbesondere über Kardanwellen, mit den Eingangswellen
des Getriebes verbunden sind. Durch diese Maßnahme können auch antriebsseitig Fluchtungsfehler
die Funktion des Getriebes nicht gefährden. Die Montage der einzelnen Teile des
Windenantriebs auf der Plattform einer Off-Shore-Station erfordert so keine erhöhten
Anforderungen an die Positionierung der einzelnen Antriebsteile. Zum Vorteil einer
schnellen Montage können die Toleranzen entsprechend groß bemessen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das mehrstufige
Stirnradgetriebe zwei Drehmomentstützen aufweist. Auch diese Maßnahme trägt zur
konsequenten Erhöhung der Betriebssicherheit des gesamten Windenantriebs bei.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das mehrstufige
Stirnradgetriebe vier Ritzel aufweist, die auf das Großrad wirken und durch zwei
schwimmend angeordnete Wellen als Leistungsaufteiler angetrieben werden. Diese Konstruktion
bietet eine sichere Leistungsaufteilung mit optimaler Zahnbelastung.
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Fertigungs- und Einstellfehler werden selbstätig ausgeglichen. Gefährliche
Überlastungen einzelner Getriebeteile werden vorteilhaft vermieden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zwei
Antriebsmotore hintereinandergeschaltete Gleichstrommotore sind. Bereits antriebsseitig
ergibt sich dadurch eine gleichmäßige Leistungsaufteilung auf beide Eingangswellen.
Die Motore wirken gleichmäßig und gleichzeitig, so daß auch infolge dynamischer
Änderungen, z. B. beim Umsteuern, keinerlei schädliche Ungleichgewichte im Getriebe
auftreten. Da sich Gleichstrommotore zudem feinfühliger steuern lassen, treten auch
beim Anfahren keine unzulässig hohe Antriebsmomente auf.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Getriebe
ein einstückiges Gehäuseunterteil und ein geteiltes Gehäuseoberteil aufweist. Durch
die geteilte Ausführung des Gehäuseoberteils wird die Wartung und Reparatur unter
den erschwerten Bedingungen einer Off-Shore-Station wesentlich erleichtert. Das
Getriebe ist nicht nur bei der Erstmontage, sondern auch nach einer Wartung schneller
einsatzfähig, da die beiden symmetrischen Getriebezüge einzeln zugänglich sind.
Die Betriebsbereitschaft des gesamten Windenantriebs wird durch diese Maßnahme weiter
angehoben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drehmomentstützen
Federn mit Dämpfungswirkung, insbesondere Tellerfedern in einem Schutzrohr, aufweisen.
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Gefährliche Belastungsspitzen werden durch die federnde Ausführung
der Drehmomentstützen abgefangen. Dadurch, daß Federn mit Dämpfungswirkung, wie
sie sie insbesondere Tellerfedern aufweisen, verwendet werden, ergibt sich auch
ein besonders günstiges Schwingungsverhalten.
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Auftretende Schwingungen werden wirksam gedämpft.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drehmomentstützen
beidseitig beweglich, insbesondere mit sphärischen Endlagern, ausgebildet sind.
Die Stützen stellen sich somit selbstätig auf die jeweilige Lage des Ge-
triebes
ein, ohne unzulässige Zwangskräfte in das Getriebe einzuleiten. Das Getriebe kann
sich also frei auf die Lage der Abtriebswelle einstellen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei dem
Windenantrieb als Getriebe ein symmetrisch ausgebildetes reitendes Hohlwellengetriebe
mit zwei Drehtnomentstützen verwendet wird. Die überragenden Merkmale des erfindungsgemäßen
Getriebes, mit seiner großen Betriebssicherheit, leichten Wartungsmöglichkeit und
relativ kleinen Baugröße werden besonders vorteilhaft bei der Verwendung in einem
Windenantrieb genutzt. Insgesamt ergibt sich so ein überaus robuster und sicherer
Windenantrieb, der den erhöhten Anforderungen an den Betrieb auf Off-Shore-Stationen
entgegenkommt.
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Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform
gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
entnehmbar sind.
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Die Zeichnungen zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine Winde mit Antrieb
in der Aufsicht, Fig. 2 eine Seitenansicht des Getriebes und Fig. 3 einen Schnitt
durch eine Drehmomentstütze.
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In Fig. 1 wird die Seiltrommel 19 von den beiden Antriebsmotoren 15
über die beiden Kardanwellen 12 und das Stirnradgetriebe 3 angetrieben.
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Die Antriebsmotore 15 sind durch zwei Lüfter mit separaten Motoren
16 zwangsbelüftet. Direkt auf den Wellen der Antriebsmotoren 15 sind Bremsscheiben
14 angeordnet. Die
Antriebsleistung der Motore wird über die Kardangelenke
13 und den Kardanwellen 12 auf die Eingangswellen 6 des Getriebes übertragen.
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Das Stirnradgetriebe 3 verfügt über zwei getrennte symmetrische Leistungszüge,
die die Drehzahlen der beiden Eingangswellen 6 untersetzen und auf ein gemeinsames
Großrad führen. Das Großrad überträgt sein Moment auf die Antriebswelle 8 der Seiltrommel
19. Die Schrumpfscheibe 1, die auf der Hohlwelle des Großrades angeordnet ist, stellt
den Kraftschluß zwischen der Holwelle des Großrades und der Antriebswelle 8 der
Seiltrommel 19 her.
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Das Gehäuse des Getriebes 3 ist sowohl horizontal wie auch im oberen
Teil vertikal getrennt. Die Trennfugen des Gehäuseoberteils sind mit 4 bezeichnet.
Als weitere Teile des Antriebs erkennt man die beiden Kupplungen 2, für die niedrige
Drehzahl, und die Kupplungen 9, für die hohe Drehzahl, sowie die Lagerkonsolen 5
für die Drehmomentstützen. Die Hauptbremsen sind mit 7 gekennzeichnet.
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Die Windentrommel 19 ist seitlich durch die beiden Windenseitenscheiben
18 begrenzt und in seitlichen Windenrahmen 10 gelagert. Außerdem weist die Winde
eine Seilführungsscheibe 17 auf, die mit Hilfe des Leittriebes 11 das Seil beim
Aufwickeln so führt, daß sich neheneinander liegende Windungen auf der Seiltrommel
19 ergeben.
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In Fig. 2 bedeutet 3 das Getriebe, dessen Gehäuse durch die Teilungsfugen
4 in ein Gehäuseunterteil und zwei Gehäuseoberteile geteilt ist. Außen liegen die
beiden Eingangswellenachsen 6. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur die rechte
Seite der Abbildung positioniert. Da das Getriebe eine symmetrische Bauform aufweist,
sind die beschriebenen Teile aber nochmals auf der linken Seite des Betrachters
wiederzufinden. Mit 26 sind die Achsen der ersten Stirnradstufe bezeichnet, mit
25 die Achsen der
zweiten Stirnradstufe und mit 24 die Achsen der
dritten Stirnradstufe. Als vierte Stirnradstufe folgt schließlich ein schräg verzahntes
Ausgleichsräderpaar, mit der Achse 22. Diese im Getriebegehäuse axial verschiebliche
Welle dient als Ausgang zweier Leistungszweige, deren Ritzel mit den Achsen 21 und
23 das Großrad auf der Hohlwelle 30 treiben. Das von den beiden Leistungszweigen
übertragende Drehmoment stellt sich dabei durch das axiale Spiel der Welle selbsttätig
gleichmäßig ein. Ganz außen wird das Getriebe über die seitlich fest angebrachten
Konsolen 5 von den Drehmornentstützen 29 auf der nicht gezeichneten Plattform einer
Off-Shore-Station abgefangen. Die Hohlwelle 30 dient dazu, das Getriebe direkt auf
die Antriebsachse 8 der Winde zu stecken.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Drehmomentstützen mit sphärischen
Lagern 33, die über die Bolzen 34 und den Gabel stücken 31 die Drehmomentstütze
einerseits mit dem Getriebe und andererseits mit der Plattform der Off-Shore-Station
verbinden. Die Drehmomentstütze besteht im wesentlichen aus den beiden Kopfplatten
50 und 37, deren angeschweißte Augen die sphärischen Lager 33 aufnehmen einem Gehäuse,
das sich aus einem System ineinander gesteckter Schutzrohre 44 und 54 zusammensetzt
und einer darin angeordneten Tellerfederpackung 46. Die gewählte Anordnung des Zugbolzens
49 mit Anschlag 55 sowie der Druckhülse 41 ermöglicht es, daß die Drehmomentstütze
auch unter Zug federnd nachzugeben vermag. Die Zugkraft wird dabei vom Schutzrohr
44 über die Einschraubhülse 42 auf die Abschlußplatte 43, dann weiter über die Tellerfedern
46 auf dem Bund 32 des Zugbolzens 49 übertragen, der sie dann über den Anschlag
55 und die Druckhülse 41 auf das andere Schutzrohr 54 überträgt.
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Bei Belastung auf Druck wird die Kraft direkt über das Schutzrohr
54 auf die Abschlußplatte 43 und die Tellerfederpackung 46 über den Bund 32 auf
die Kopfplatte 50 über-
tragen. Die von der Mittellinie rechts
und links unterschiedlich dargestellte Lage der Einzelteile zeigt auf der rechten
Seite eine Tellerfederpackung mit geringerer Dämpfungswirkung und weicherer Federwirkung,
während sie auf der linken Seite eine Tellerfederpackung mit größerer Dämpfgswirkung
und höherer Federkonstante zeigt. Da sich die Packungshöhe dabei unterscheidet,
ist auch die Einschraubhülse 42 unterschiedlich tief in das Schutzrohr 44 eingeschraubt.
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