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Zahnstangenantrieb für Schiffshebewerke und ähnliche Schwerlastaufzüge
Die Erfindung betrifft einen Zahnstangenantrieb für Schwerlastaufzüge, insbesondere
für Schiffshebewerke, mit einem getrennt angeordneten, zwangsläufig von ihm angetriebenen,
selbsthemmenden Sperrwerk, wobei die Erfindung darin besteht, daß die Zahnstange
zwecks Ermöglichung einer das Sperrwerk wirksam machenden Längsbewegung an beiden
Enden mittelbar oder unmittelbar gefedert gelagert. und als Sperrmittel eine besondere
Spindel vorgesehen ist, auf die sich bei Überlast eine am Trog befestigte Gewindemutter
aufsetzt. Hierbei kann entweder 'die Spindel oder deren Gewindemutter als der angetriebene
Sperrwerksteil gelten.
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Zahnstangenantriebe für derartige Hebewerke werden, insbesondere wenn
es sich um große Arbeitswege (Hubhöhen) handelt, mit Vorteil mit einem von ihnen
abgeleiteten und lose mitlaufenden besonderen Sperrwerk versehen. Diese Bauweise
sichert einerseits in bezug auf den, Kraftbedarf einen günstigen Wirkungsgrad während
der Arbeitswege dies, Lastträgers, andererseits liefert sie
bei
Überlastung eine von der Höhe dieses- Wirkungsgrades gänzlich unabhängige unbedingte
Sperrsicherheit.
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Bei den bekannten Antrieben der vorerwähnten Art (deutsches Patent
380 377) bedient man sich zum Zwecke .der Sperrung des Zahnstangenritzels
bei Überlast zweier in eine Sperrschnecke eingreifender gegossener Schneckenzahnstangen,
was den Nachteil hat, daß die Schneckenzahnstangen zur Beseitigung der bei. ihrer
Herstellung durch Gießen unvermeidlichen Ungenauigkeiten nach dem fertigen Einbau
in das Hebebauwerk mit Hilfe einer vom Zahnstangenantri.eb angetriebenen und mit
Drehstählen versehenen besonderen Lehrschnecke ausgedreht werden müssen. Dieses
Verfahren ist begreiflicherweise sehr umständlich und kostspielig, andererseits
ist kaum eine Möglichkeit geboten, bei dieser Bauart die bedingte Genauigkeit auf
einem anderweitigen Wege in einfacherer Weise und mit weniger großem Kostenaufwand
zu erreichen. _ Der Zahnstangenantrieb gemäß der Erfindung macht sich von der Notwendigkeit
einer spanabhebenden Nachbearbeitung am fertigen Bauwerk frei, und zwar wird dies
dadurch ermöglicht, daß an Stelle der rohgegossenen Schneckenzahnstangen eine aus
Stahl gefertigte und in, der Werkstatt fertig auf der Drehbank gedrehte Gewindespindel
vorgesehen ist, wodurch das im Lastträger. gelagerte Sperrgegenstück zu einer die
Spindel umfassenden Gewindemutter wird. Es leuchtet ein, daß auf diese Weise nicht
nur die Montage wesentlich vereinfacht und verbilligt, sondern auch die Genauigkeit
.der Gewindeteilung und damit zugleich ein genaues Arbeiten des Sperrwerkes im Betriebe
erzielt wird. Durch Kupplung mit dem -/almstangenantrieb erhält die Gewindemutter
eine drehende Bewegung; und demzufolge ist die Gewindespindel drehfest gelagert,
d. h. gegen Drehung gesichert. Das übliche Zahnstangenritzel erhält eine feste,
ungefederte Lagerung, wodurch der Zahneingriff an der Zahnstange stets geometrisch
richtig gewahrt bleibt, was nicht der Fall. ist, wenn, wie bei den bekannten Einrichtungen,
eine abgefederte Ritzelschwinge die Ritzelachse auf Grund der kreisförmigen Bewegung
der Schwinge quer zur Zahnstange verschiebt. Zur Sicherung der bedingten Nachgiebigkeit
in Zahnstangenrichtung bei Überlastung wurde deshalb die Zahnstange in ihrer Längsrichtung
verschiebbar ausgebildet, und es wurden oben und unten der Lastgrenze ent, sprechende
Federn vorgesehen, wobei das Eigenge-- wicht der Zahnstange durch ein Gegengewicht
ausgeglichen ist.
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Bei einem anderen bekanntgewordenen Antrieb für Schwerlasthebewerke
mit einem gleichfalls vom Hubwerk angetriebenen Sperrwerk (deutsches-Patent 448
4,A wird das Lastheben und Lastsenken durch eine am beweglichen Lastträger drehbar
gelagerte und um eine fest eingespannte Spindel sich drehende- Gewindemutter bewirkt.
Als Sperrglied dient eine im Normalbetrieb lose mitlaufende zweite Gewindemutter.
Die Verwendung einer gemeinsamen Spindel dür diive Arbeitsmutter und für .die Sperrmütter
zwingt 'jedoch 'hier, den bedingt schlechten: Wirkungsgrad dies Sperrwerkes auf
Kosten der Wirtschaftlichkeit auch für die Arbeitsperiode mit in ,Kauf ,zu nehmen.
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Es ist auch ein, Vorschlag bekannt (deutsches Patent 5to7 753), der
für die gleichen Bauten wieder unter Benutzung einer fest eingespannten gemeinsamen
Gewindespindel für das Hubwerk nach Art des Zahnstangenantriebes in die Spindel
eingreifende Antriebsritzel, als Sperrglied jedoch wiederum eine drehbare Gewindemutter
vorsieht. Die Zähne derAntriebs.ritzel erhalten wieSchneckenräder aus .der gegebenen
geometrischenAbwicklung eine lineare Pressung, wohingegen das Muttergewinde volltragend
ist. Die grundlegende Verschiedenheit der Belastungsart bei Ritzel und Gewindemutter
läßt wegen der so entstehenden un@ gleichen, Abnutzung der Gewindegänge diesen Vorschlag
reichlich theoretisch erscheinen, und es dürfte ihm keine praktische Bedeutung beizumessen
sein.
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Bei einem weiteren bekanntgenvordenen Vorschlag (deutsches Patent
73g! 054 mit vom Hubwerk abgeleiteten Sperrwerk ist das Hubwerk als Zahnstangenantrieb,
das Sperrwerk als vierfacher Schneckentrieb für eire in die Zahnstange des Hubwerkes
eingreifendes besonderes Zahnritzelpaar ausgebildet. Der Umstand, daß dabei die
Arbeitsritzel aus geometrischen Gründen die großen Zahnabmessungen der Sperr itzel
erhalten müssen, ist ein offensichtlicher wirtschaftlicher Nachteil. Von Nachteil
ist aber besonders die in der Art derZahnbelastung begründete, ausgesprochen schlechte
Eignung des Schneckenrades für hohe Belastungen., was trotz der festzustellenden
umständlichenUn:terteilungsversuche zu ganz ungewöhnlichem Werkstoffbedarf für das
bei- jeder Lastbewegung mit durchzudTehendle Sperrwerk führt; das eben deshalb aber
besonders leicht und einfach sein soll.
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Beim Erfindüngsgegenstand sind die alten bekanntgewordenen Vorschlägen
anhaftenden Mängel bewußt vermieden, er stellt also einen in jeder Hinsicht brauchbaren
Vorschlag für den besagten Zweck dar.
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In der Zeichnung ist ein Zahnstangenan:trieb gemäß der Erfindung in
einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar einmal mit fester Gewindespindel
(Abt. i, 2 und 3.') und sodann mitdrehbarer Gewindespindel (Abb.4.). In der Zeichnung
zeigt Abb. i einen Querschnitt durch ein Schiffshebewerk mit Tragschwimmern, in
den links der Zahnstangenantrieb und rechts das Sperrwerk eingetragen ist, Abb.2
einen Grundriß vom linken Teil der Abb. i einschließlich des Sperrwerkes dieser
Seite, Abb.3 eine Seitenansicht vom Zahnstangenantrieb mit Sperrwerk, während.
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Abb. 4. den vom Zahnstangenantrieb abgeleiteten Antrieb der Gewindespindel
in vergrößertem Maßstab darstellt.
Es bezeichnet i den von Schwimmern
unterstützten Schiffstrog, 2 die in Längsrichtung bewegliche Zahnstange des Zahnstan:genantriebes,
3 einen Waagebalken, 4. den Kippbolzen des Waage-3, 5 das Stütz- und, Führungslager
für den Kippbolzen bzw. für die Zahnstange, 6 ein an den Waagebalken 3. angehängtes
Gegengewicht, 7 eine der Belastungsgrenze entsprechende Feder an einem Halter 8,
9 die entsprechende Feder mit Halter io am unteren Zahnstangenen:de, ii den Antriebsmotor
des Zahnstangenantriebes, 12 bis 17 drei Paar Zahnradvorgelege zwischen dem Motor
i i und dem gleichfalls am Trog i gelagerten Zahnstangenritzel 18, 19 und 20 ein
Paar Kegelräder für den Antrieb der drehbaren Spindelmutter 2ii auf der festen Gewindespindel
22 mit dem oberen Spindellager 23 und dem unteren Spindellager 2d; und. schließlich
in Abb. d. mit der festen Spindelmutter 2:5,. Mit 26 ist ein in das Zahnrad 15 eingreifendes
Kegelrad für die Abzweigwelle 27 zum Antrieb der drehbaren Gewindespindel 28 über
die Stirnräder 29 und 3o bezeichnet, wobei das letztere auf dem Lager 31 drehbar
und mit einem in eine Längsnut der Gewindespindel eingreifenden Federkeil 3r2, versehen
ist.
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Es kann auch die Einrichtung so getroffen werden, daß der Waagebalken
3 durch eine Umlenkrolle mit Ketten oder Seilumfassung und. das Gegengewicht) 6
durch eine Feder ersetzt werden. Die Anzahl der Vorgelege und deren Ausführungsart
richtet sich jeweils nach den örtlichen. Verhältnissen, die zeichnerische Darstellung
soll also nur den Ausführungsgedanken vorAugen führen. Bei größeren Hubhöhen wird
zlveckmäßig die Gewindespindel aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt. Die
Federn. 7 und 9 werden vorzugsweise nachstellbar ausgebildet, und zwar so, daß die
Kraft aus der Vorspannung nicht in, die Zahnstange gelangen kann. Die Zahnstange
ist durch am Trog oder am Trogführungsgerüst angebrachte Rollen geführt. Anstatt
der Zahnstange kann auch eine Gall'sche Kette Verwendung finden.