DE4040779C2 - Anordnung zur Dehnungskompensation des Tragseils einer Seiltraganlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dehnungskompen­ sation eines zwischen zwei stationären Verankerungen gespannten Tragseils einer Seilkrananlage.

Bei hydrometrischen Messungen, beispielsweise der Messung des Geschwindigkeitsprofils eines fließenden Gewässers hängt der Meßwertaufnehmer, beispielsweise ein Meßflügel­ geber oder dergleichen, an der Laufkatze einer Seilkran­ anlage. Die Laufkatze fährt auf einem Tragseil, das zwischen zwei stationären Verankerungen über dem zu vermessenden Gewässer gespannt ist. Um eine vorbestimmte Spannkraft des Trag- und Katzfahrseils einhalten zu kön­ nen, muß die abhängig von der Umgebungstemperatur sich ändernde Spannung des Trag- und Katzfahrseils konstant gehalten werden. Herkömmliche Seilkrananlagen verwenden hierzu Belastungsgewichte, die an ein Ende des Trag- und Katzfahrseils gehängt sind. Derartige Belastungsgewichte beanspruchen vergleichsweise viel Platz, da sie normaler­ weise mehrere Tonnen wiegen. Soweit versucht wurde, hydraulische, regelbare Spannvorrichtungen einzusetzen, hat dies zu vergleichsweise aufwendigen Konstruktionen geführt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Deh­ nungskompensation des Tragseils einer Seilkrananlage zu schaffen, die eine kleine Baugröße hat und im wesentli­ chen wartungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Tragseil zumindest mit einer der Verankerungen über eine Seilspannvorrichtung verbunden ist, die wenigstens eine die Spannkraft bestimmende Gasdruckfeder umfaßt, und daß die Gasdruckfeder so angeordnet ist, daß ihre Tempe­ ratur im wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur des Tragseils ist und Änderungen der Umgebungstemperatur folgt.

Bei einer solchen Anordnung wird die Seilspannung durch den Gasdruck in der Gasdruckfeder aufrecht erhalten. Es sind keine Belastungsgewichte und dergleichen erforder­ lich, und Umweltschäden können im Gegensatz zu einem Leck bei einer hydraulischen Spannvorrichtung nicht auftreten. Da die Gasdruckfeder nicht nur die Temperatur des Trag­ seils hat, sondern auch Temperaturänderungen des Trag­ seils beispielsweise aufgrund von Sonneneinstrahlung oder einer Abschattung folgt, nimmt der Gasdruck im wesentli­ chen proportional zur Wärmedehnung des Tragseils zu und kompensiert die Seillängung. Auf diese Weise läßt sich die Spannkraft des Tragseils auch bei sich ändernder Temperatur konstant halten, was bei herkömmlichen Anord­ nungen mit einem Spannschloß oder einer Hydraulikspann­ einrichtung nicht möglich war. Ungewollte Spannkrafterhö­ hungen werden ausgeschlossen. Eine geeignete Bemessung der Kolbenfläche der Gasdruckfeder und des Gasvolumens für die Einhaltung der Proportionalitätsbedingung läßt sich unschwer ermitteln. Es versteht sich, daß unter einer Gasdruckfeder im Rahmen der Erfindung jede Art von Druckspeicher zu verstehen ist, der eine temperaturbedingte Druckerhöhung einer Gasfüllung in eine Verschiebebewegung eines Kolbens oder dergleichen umzusetzen vermag. Der Begriff der Gasdruckfeder umfaßt auch eine aus mehreren Gasdruckfedereinheiten zusammengesetzte Konstruktion.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Gasdruckfeder mit ihrem einen Federanschluß an der Veran­ kerung abgestützt, und die Spannvorrichtung weist zur Verbindung des Tragseils mit dem anderen Federanschluß der Gasdruckfeder ein am anderen Federanschluß der Gas­ druckfeder abgestütztes Gabelteil auf, dessen längs der Gasdruckfeder verlaufende Schenkel die Gasdruckfeder zwischen sich einschließen. Bei einer solchen Spannvor­ richtung führt die Expansion der Gasdruckfeder unmittel­ bar zu einer Zugspannungserhöhung des Tragseils. Das Gabelteil sorgt für eine symmetrische Krafteinleitung in die Gasdruckfeder, so daß mit vergleichsweise geringem Aufwand an Führungselementen ausgekommen wird. Zweckmäßi­ gerweise ist das Gabelteil als die Gasdruckfeder um­ schließender Rahmen ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß beide Krafteinleitungspunkte des Gabelteils und auch der Abstützpunkt der Gasdruckfeder an der Verankerung auf einer gemeinsamen Geraden liegen und allenfalls sehr geringe Querführungskräfte erforderlich sind.

Das Gabelteil kann direkt mit dem Ende des Tragseils verbunden sein; es kann aber auch, wie in einer zweck­ mäßigen Ausgestaltung vorgesehen ist, über einen Rollen­ zug (Flaschenzug) mit dem Tragseil verbunden sein, und zwar so, daß wenigstens eine am Tragseil angeordnete bewegliche Seilrolle die von der Gasdruckfeder aufzubrin­ gende Zugkraft mindert. Die Kraftübersetzung des Rollen­ zugs ermöglicht den Einsatz von Gasdruckfedern mit ver­ ringerter Kolbenfläche, wenngleich erhöhtem Hub. Eine Verringerung der Kolbenfläche erleichtert die Abdichtung des in einem Zylinder verschiebbaren Kolbens der Gas­ druckfeder.

Die Verwendung eines Rollenzugs zur Kraftübersetzung erlaubt nur gewisse Übersetzungsverhältnisse. In einer Variante, in der das Übersetzungsverhältnis beliebig wählbar ist, ist vorgesehen, daß die Gasdruckfeder mit ihrem einen Federanschluß an der Verankerung abgestützt ist und daß die Spannvorrichtung zur Verbindung des Tragseils mit dem anderen Federanschluß der Gasdruckfeder einen an der Verankerung schwenkbar gelagerten Hebel aufweist, an dem das Tragseil mit einem ersten Abstand von der Schwenkachse und der andere Federanschluß mit einem vom ersten Abstand abweichenden, insbesondere größeren zweiten Abstand angreift. Vorteil dieser Lösung ist insbesondere auch, daß der Hebel die Querführung der Gasdruckfeder mit übernehmen kann. Je nach Einbaulage der Gasdruckfeder kann es sich um einen einarmigen oder einen zweiarmigen Hebel handeln.

Für den Antrieb der Laufkatze kann ein Katzfahrseil vorgesehen sein, das mit zwei zueinander parallelen Abschnitten längs des Tragseils geführt ist und an einem Ende des Tragseils über eine Umlenkrolle läuft. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Gas­ druckfeder zugleich zur Dehnungskompensation sowohl des Tragseils als auch der beiden Abschnitte des Katzfahr­ seils ausgenutzt. Hierzu ist vorgesehen, daß das der Spannvorrichtung benachbarte Ende des Tragseils an einem Arm eines Wägebalkens gehalten ist, an dessen anderem Arm eine Umlenkrolle für ein zweifach entlang des Tragseils geführtes Fahrseil der auf dem Fahrseil fahrbaren Lauf­ katze gelagert ist, und daß die Spannvorrichtung zwischen der Befestigungsstelle des Tragseils und der Drehachse der Umlenkrolle an dem Wägebalken angreift. Durch geeig­ nete Bemessung des Verhältnisses der Abstände der Befe­ stigungsstelle der Spannvorrichtung einerseits vom An­ griffspunkt des Fahrseils und andererseits von der Dreh­ achse der Umlenkrolle läßt sich ein Gleichgewichtszustand einstellen, der auch bei Wärmedehnung beibehalten wird, da die Wärmedehnung des Tragseils und des Katzfahrseils etwa gleich ist. Es versteht sich, daß die Gasdruckfeder bei der letztgenannten Version für einen höheren Gasdruck bemessen sein muß. Mit Hilfe des vorstehend erläuterten Wägebalkenprinzips und der Spannkraftkonstanthaltung läßt sich unterschiedlicher Durchhang von Drahtseil und Katzfahrseil vermeiden. Damit wird verhindert, daß die Seile aneinander scheuern und sich übermaßig abnutzen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seilkranan­ lage mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Dehnungskompensation ihres Tragseils;

Fig. 2 und 3 Varianten der Seilkrananlage mit Einrich­ tungen zur Kraftübersetzung;

Fig. 4 eine Variante der Seilkrananlage mit einer An­ ordnung zur Dehnungskompensation sowohl ihres Tragseils als auch eines Katzfahrseils und

Fig. 5 eine Variante der Seilkrananlage nach Fig. 4 mit einer Einrichtung zur Kraftübersetzung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seilkrananlage, wie sie für Hydrometriemessungen, beispielsweise zur Bestimmung des Fließgeschwindigkeitsprofils eines Gewässers eingesetzt wird. Die Seilkrananlage umfaßt ein zwischen einer sta­ tionären Verankerung 1 und einer Umlenkrolle 3 horizontal gespanntes Tragseil 5, das über die Umlenkrolle 3 zu einer Spannvorrichtung 7 geführt ist. Auf dem Tragseils 5 fährt eine Laufkatze 9, an der ein hydrometrisches Meßge­ rät 11, beispielsweise ein Meßflügel hängt. Um sicherzu­ stellen, daß sich das Meßgerät 11 auf einer vorbekannten Höhenlinie bewegt, muß die Seilspannung des Tragseils 5 konstant gehalten werden. Hierzu umfaßt die Spannvorrich­ tung eine Gasdruckfeder 13, bestehend aus einem Zylinder 15 und einem abgedichtet in dem Zylinder 15 verschiebba­ ren Kolben 16, der in den Zylinder 15 ein unter Überdruck stehendes Gasvolumen 17 einschließt. Die Gasdruckfeder 13 ist in ihrem einen Federanschluß an einer stationären Verankerung 19 abgestützt und mit ihrem anderen Federan­ schluß, hier ihrer Kolbenstange 21, an einem Gabelteil 23 angeschlossen. Das Gabelteil 23 hat die Form eines ge­ schlossenen Rahmens, dessen Schenkel 25, 27 sich beider­ seits der Gasdruckfeder 13 erstrecken und diese sym­ metrisch zwischen sich einschließen. Das Tragseil 5 und die Gasdruckfeder 13 sind auf in Richtung des angrenzen­ den Tragseilbereichs einander gegenüberliegenden Stellen an das Gabelteil 23 angeschlossen, so daß die von dem Tragseil 5 und der Gasdruckfeder 13 auf das Gabelteil 23 ausgeübten, resultierenden Kräfte durch den Kraftein­ leitungspunkt der Verankerung 19 laufen. Auf diese Weise sind nur vergleichsweise geringe Querführungskräfte für die verschiebbare Führung des Gabelteils 23 erforderlich.

Die auf das Tragseil 5 ausgeübte Spannkraft wird aus­ schließlich durch den Gasdruck des Gasvolumens 17 aufge­ bracht. Die Gasdruckfeder 13 ist so angeordnet, daß sie sich auf die Umgebungstemperatur des Tragseils 5 erwärmen kann und Änderungen der Umgebungstemperatur folgen kann. Insbesondere sind das Tragseil 5 und die Gasdruckfeder 13 gleichen Sonnenbestrahlungsverhältnissen ausgesetzt. Die Fläche des Kolbens 16 und der Gasdruck in dem Gasvolumen 17 sind so bemessen, daß sich der Kolben 16 bei Erwärmung des Tragseils 5 und der Gasdruckfeder 13 im wesentlichen um den Betrag verschiebt, um den das Tragseil 5 aufgrund der Wärmeausdehnung gelängt wird. Die Niveaulinie, längs der sich das Meßgerät 11 bewegt, bleibt damit unverän­ dert.

Im folgenden werden Varianten der Seilkrananlage be­ schrieben. Gleichwirkende Teile sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise wird auf die Beschreibung der Fig. 1 Bezug genommen.

Bei der Seilkrananlage der Fig. 2 ist die Spannvorrich­ tung 7a über einen Rollenzug 29 mit einer am Ende des Tragseils 5a vorgesehenen beweglichen Umlenkrolle 31 und einer stationären Umlenkrolle 33 mit dem Tragseil 5 verbunden. Der Rollenzug 29 mindert die von der Gasdruck­ feder 13a aufzubringende Spannkraft um die Hälfte. Ver­ glichen mit der Spannvorrichtung 7 aus Fig. 1 kann auf diese Weise die Kolbenfläche der Gasdruckfeder 13a um die Hälfte verringert werden. Allerdings muß die Gasdruckfe­ der 13a doppelten Hub haben.

Fig. 3 zeigt eine Variante einer Kraftübersetzung, die ein frei wählbares Übersetzungsverhältnis ermöglicht. Das Tragseil 5b ist über die Umlenkrolle 3b zu einem bei 35 an einem stationären Lager schwenkbar gelagerten Hebel 37 geführt und bei 39 mit dem Hebel verbunden. Die Gasdruck­ feder 13b ist mit ihrem einen Federende an dem stationä­ ren Auflager 19b gelenkig abgestützt und mit ihrem ande­ ren Federende bei 41 an dem Hebel 37 angelenkt. Der Abstand der Anlenkstelle 41 vom Schwenklager 35 des Hebels 37 ist größer als der Abstand der Befestigungs­ stelle 39 vom Schwenklager 35.

Die Seilkrananlage gemäß Fig. 4 umfaßt zusätzlich zu dem Tragseil 5c ein Katzfahrseil 43 für den Fahrantrieb der Laufkatze. Das Katzfahrseil 43 ist zweifach entlang des Tragseils 5c geführt und läuft an dem der Spannvorrich­ tung 7c benachbarten Ende über eine Umlenkrolle 45. Die Umlenkrolle 45 und das Tragseil 5c sind an gegenüberlie­ genden Armen 47, 49 eines zweiarmigen Wägebalkens 51 gelagert bzw. befestigt, an dem die Spannvorrichtung 7c mittels eines Seilabschnitts 53 in einem Befestigungs­ punkt 55 angreift. Der Befestigungspunkt 55 ist so ge­ legt, daß sich der Wägebalken 51 im Gleichgewicht befin­ det, die Spannvorrichtung 7c, also sowohl das Tragseil 5c als auch das Katzfahrseil 43, spannt. Das Tragseil 5c und das Katzfahrseil 43 haben im wesentlichen gleiche Wärme­ dehnung, die durch die Gasdruckfeder 13c gemeinsam kom­ pensiert wird.

Die Seilkrananlage der Fig. 5 unterscheidet sich von der Anlage aus Fig. 4 im wesentlichen nur dadurch, daß zur Spannkraftminderung zwischen den Wägebalken 51b und die Spannvorrichtung 7d ein Rollenzug 29d geschaltet ist, wie er in Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde. Der Rol­ lenzug 29d umfaßt eine mit dem Wägebalken 51d verbundene bewegliche Rolle 31d und eine stationäre Rolle 33d. In Fig. 5 hat die Spannvorrichtung 7d die anhand der Fig. 1 erläuterte Konstruktion. Anstelle des Rollenzugs 29d kann auch die anhand Fig. 3 erläuterte Hebelvariante verwendet werden.

Der Wägebalken verhindert, daß das Tragseil und die Katzfahrseile unterschiedlich stark durchhängen und aneinander scheuern können. Übermäßige mechanische Abnut­ zung der Seile wird auf diese Weise verhindert.

Sämtlichen vorstehend erläuterten Beispielen der Seil­ krananlage ist gemeinsam, daß unabhängig vom Temperatur­ gang die Spannkraft des Tragseils und gegebenenfalls des Katzfahrseils konstant gehalten werden kann. Insbesondere kann es zu keiner ungewollten Spannkrafterhöhung kommen.

Claims (7)

1. Anordnung zur Dehnungskompensation eines zwischen zwei stationären Verankerungen gespannten Tragseils einer Seilkrananlage, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragseil (5) zumindest mit einer der Verankerungen (19) über eine Spannvorrichtung (7) verbunden ist, die wenigstens eine die Spannkraft bestimmende Gasdruckfe­ der (13) umfaßt und daß die Gasdruckfeder (13) so angeordnet ist, daß ihre Temperatur im wesentlichen gleich der Umgebungs­ temperatur des Tragseils (5) ist und Änderungen der Umgebungstemperatur folgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdruckfeder (13) mit ihrem einen Federanschluß an der Verankerung (19) abgestutzt ist und daß die Spannvorrichtung (7) zur Verbindung des Tragseils (5) mit dem anderen Federanschluß der Gasdruckfeder (13) ein am anderen Federanschluß der Gasdruckfeder (13) abgestütztes Gabelteil (23) aufweist, dessen längs der Gasdruckfeder (13) verlaufende Schenkel (25, 27) die Gasdruckfeder (13) zwischen sich einschließen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gabelteil (23) als die Gasdruckfeder (13) um­ schließender Rahmen ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannvorrichtung (7) einen das Tragseil (5) mit dem Gabelteil (23) verbindenden Rollenzug (29) umfaßt, welcher wenigstens eine bewegliche, mit dem Tragseil verbundene Seilrolle (31) aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdruckfeder (13b) mit ihrem einen Federanschluß an der Verankerung (19b) abgestützt ist und daß die Spannvorrichtung zur Verbindung des Tragseils (5b) mit dem anderen Federanschluß der Gasdruckfeder (13b) einen an einer stationären Verankerung (35) schwenkbar gelagerten Hebel (37) aufweist, an dem das Tragseil (5b) mit einem ersten Abstand von der Schwenkachse und der andere Federanschluß mit einem vom ersten Abstand vorzugsweise abweichenden, insbesondere größeren zweiten Abstand angreift.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das der Spannvorrichtung (7c) benachbarte Ende des Tragseils (5c) an einem Arm (49) eines Wägebalkens (51) gehalten ist, an dessen anderem Arm (47) eine Umlenkrolle (45) für ein zweifach ent­ lang des Tragseils (5c) geführtes Fahrseil (43) einer auf dem Tragseil (5c) fahrbaren Laufkatze gelagert ist und daß die Spannvorrichtung (7c) zwischen der Befe­ stigungsstelle des Tragseils (5c) und der Drehachse der Umlenkrolle (45) an dem Wägebalken (51) angreift.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (7d) über einen Rollenzug (29d) mit dem Wägebolzen (51) verbunden ist, wobei der Rollenzug (29d) eine bewegliche, mit dem Wägebalken (51) verbundene Seilrolle (31d) aufweist.