EP0263787A1 - Spule für ein Wickelgut, insbesondere für ein isoliertes Kabel - Google Patents

Spule für ein Wickelgut, insbesondere für ein isoliertes Kabel Download PDF

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EP0263787A1
EP0263787A1 EP87810539A EP87810539A EP0263787A1 EP 0263787 A1 EP0263787 A1 EP 0263787A1 EP 87810539 A EP87810539 A EP 87810539A EP 87810539 A EP87810539 A EP 87810539A EP 0263787 A1 EP0263787 A1 EP 0263787A1
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EP
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coil according
spokes
core
segments
spoke
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Karl Günter Schmidt
Thomas Züst
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Swil Technik AG
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
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    • B65H75/04—Kinds or types
    • B65H75/08—Kinds or types of circular or polygonal cross-section
    • B65H75/14—Kinds or types of circular or polygonal cross-section with two end flanges
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    • B65H2701/50—Storage means for webs, tapes, or filamentary material
    • B65H2701/51—Cores or reels characterised by the material
    • B65H2701/515—Cores or reels characterised by the material assembled from parts made of different materials

Definitions

  • Energy cables are wound on spools in the manufacturing plant and then shipped on spools.
  • Conventional coils of this type are welded steel structures with two wheel tires, which are connected to inner rings, for example, by spokes.
  • the inner rings in turn carry a drum on which the cable is wound and are connected to two umbilical flanges via two or three central spokes.
  • the hub flanges have a central hole with which they are mounted on a shaft or on conical pins. To absorb the axial forces in the latter case, the hub flanges in the central spoke planes are braced diagonally with the inner rings in the known coils.
  • the zinc oxidizes relatively quickly under these conditions and becomes powdery, so that the surface of the drum and the side walls becomes rough. If the cable slips on these coil parts, the thin outer insulation layer can therefore be damaged, in particular in the not yet cross-linked, relatively soft state. As a result, the innermost winding of the cable is lost, which leads to high losses.
  • Removable coils are already known.
  • the side walls are designed as fold segments which extend between a wheel tire and an inner ring.
  • the inner ring is in turn connected to a hub flange via three central spokes.
  • the drum shell is a continuous cylinder that is centered on the inner rings.
  • the opposite central spokes are clamped together using tie rods.
  • This known coil is heavy and still quite bulky when disassembled. In addition, it also shows the previously mentioned shortcomings.
  • the present invention has for its object to eliminate the above disadvantages of the prior art. This object is achieved by the invention described in the claims.
  • the coil has a wheel tire 1 with a U-shaped cross section on both sides. 12 radial spokes 2 made of C-profiles are welded evenly to the tire 1. Inside, all spokes 2 are welded to two hub flanges 3, which have a deep-drawn attachment 4 for receiving a bearing journal. Each spoke 2 is connected to a cylindrical drum 6 by a screw connection 5.
  • the drum 6 consists of four quarter-circle segments 7. The segments 7 have, at their two longitudinal edges parallel to the axial direction, a U-shaped, stiffening stiffener 8 (FIG. 4) and ribs 9 welded to their two end edges.
  • FIGS. 3 and 4 The screw connection 5 between the spoke 2 and the rib 9 is shown in more detail in FIGS. 3 and 4: an eye 14 is welded onto the spoke 2. An arm 16 with lugs 17 is snapped into the bore 15 of the eye 14 at the free ends of two resilient legs 18. For this purpose, the edge of the bore 15 facing away from the spoke 2 is only slightly thicker than the distance between the lugs 17. The arm 16 has a square hole 19 at its opposite end. A holder 20 made of thin sheet metal is snapped into the hole 19. which encloses a square nut 21. A screw 24 is screwed into the nut 21 through through bores 22, 23 in the spoke 2 and the rib 9. Spoke 2 and rib 9 are centered adjacent to the bores 22, 23 with a pin 25 stuck in the spoke 2.
  • This design of the screw connection 5 enables simple assembly. By centering with the pin 25, an exact positioning of the segment 7 is achieved. Now the nut 21 is pivoted in by means of the arm 16 and is thus automatically aligned with the bores 22, 23, so that the screw 24 can be screwed in comfortably. When the screw 24 is tightened, the arm 16 also acts as a counter wrench.
  • segments 29 of a side wall 30 are fastened to the spokes 2 by means of screws 32.
  • the segments 29 can instead or additionally be connected to the wheel tire 1 and / or the core 6 and have stiffening ribs 31 in the radial and in the circumferential direction and consist of fiber-reinforced plastic or are plastic-coated.
  • each core segment 7 is individually covered with a thermoplastic plastic film 36.
  • the plastic film 36 has along its two longitudinal edges a seam 38 formed by a weld seam 37, in which a rod 39 is inserted, for example made of aluminum or GRP.
  • the rod 39 is braced with a series of springs 40 against a bar 41 welded onto the segment 7 with a series of bores 42.
  • the winding material is optimally protected by the plastic film 36 and the plastic wall 30. If the wall 30 or the film 36 is damaged, these parts can easily be replaced.
  • the coil has a central axle tube 47, which is positioned on the inner hub flange 4 by means of two pins 48.
  • the axle tube 47 can additionally have an end flange on both sides and can be screwed to the hub flanges 4. With this axle tube 47, axial forces acting on one side, for example when the coil is upright, are distributed to both spoke rings, so that the coil can also be used as a machine coil, for example when stranding cables.
  • the central spoke rim 49 shown in FIG. 1 can also be installed.
  • the axle tube 47 has a central flange 50 in the center.
  • Shorter spokes 52 are screwed to the central flange 50.
  • Each spoke 52 is connected to a further screw connection 5 according to FIGS. 3 and 4 with a central rib 53.
  • the spoke ring 49 supports the drum 6 in the middle and transmits it a part of the axial load on the drum 6, so that the spool can be used with this addition as a machine spool even with heavier winding material. If it is only used as a transport spool, the axle tube 47 and the spoke ring 49 can be omitted and the tare weight of the spool can thus be reduced.
  • the described design of the coil makes it easy to assemble and repair.
  • the power transmission from the trunnion to the drum is good due to the many spokes, so that the spokes and the end ribs of the drum can be built relatively easily.
  • the coil takes up very little space when disassembled and can therefore be inexpensively shipped and stored for first use.

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Abstract

Zwei Radreifen (1) der Spule sind je mittels angeschweisster Speichen (2) mit einem Nabenflansch (3) verbunden. Sämtliche Speichen (2) sind mit Trommelsegmenten (7) verschraubt. Zwischen den Trommelsegmenten (7) und dem Radreifen (1) sind an den Speichen (2) Seitenwandsegmente (29) aus GFK befestigt. Die Trommelsegmente (7) sind mit einer Kunststoffolie (36) bespannt. Durch diese Ausbildung ist die Spule demontierbar, so dass Transport- und Lagervolumen sowie Reparaturkosten gering sind. Das Wickelgut ist gut geschützt. Durch die günstige Kraftübertragung kann die Spule leicht gebaut werden.

Description

  • Energiekabel werden im Herstellerwerk auf Spulen aufgewickelt und schliesslich auf Spulen versandt. Herkömmliche Spulen dieser Art sind verschweisste Stahlkonstruktionen mit zwei Radreifen, die zum Beispiel über Speichen mit inneren Ringen verbunden sind. Die inneren Ringe ihrerseits tragen eine Trommel, auf welche das Kabel aufgewickelt wird, und sind über zwei oder drei Zentralspeichen mit je einem Nabelflansch verbunden. Die Nabenflansche haben eine zentrale Bohrung, mit welcher sie auf einer Welle oder auf konischen Zapfen gelagert werden. Um die axialen Kräfte im letztgenannten Fall aufzunehmen, sind bei den bekannten Spulen die Nabenflansche in den Zentralspeichenebenen diagonal mit den inneren Ringen verstrebt.
  • Diese bekannten Spulen werden üblicherweise verzinkt. Sie sind robust und haben sich bewährt. Allerdings haben sie bei der Erstlieferung vom Herstellerwerk zum Spulenhersteller ein grosses Transportvolumen, was den Transport verteuert. Auch sind sie statisch nicht optimal dimensioniert.
  • Energiekabel haben in neuerer Zeit oft eine Abschirmung, um die Verluste zu vermindern. Die auf die Abschirmung in der letzten Operation der Kabelherstellung aufgebrachte Isolation braucht nur dünn zu sein. Solch dünne Isolationsschichten werden jedoch bei den bekannten Spulen häufig durch den Schlupf beschädigt, den das Kabel bei der Abkühlung von der Herstelltemperatur auf Raumtemperatur unvermeidlich auf der Trommel erleidet. Auch bei sorgfältiger Herstellung sind nämlich die Trommeln und die Seitenwände selten ideal glatt, weil kleine Schweissperlen kaum zu sehen sind und sich beim Verzinken, das heisst beim Herausziehen aus dem Zinkbad, unvermeidlich Schlackenteile von der Oberfläche des Zinkbades ablagern. Ausserdem ist der Zinkschicht die abschliessende Wärmebehandlung des Kabels zum Vernetzen der äusseren Isolationsschicht bei etwa 85°C und hoher Luftfeuchtigkeit nicht bekömmlich. Das Zink oxidiert unter diesen Bedingungen relativ rasch und wird pulverig, so dass die Oberfläche der Trommel und der Seitenwände rauh wird. Bei Schlupf des Kabels auf diesen Spulenteilen kann daher die dünne äussere Isolationsschicht, insbesondere im noch nicht vernetzten, relativ weichen Zustand, beschädigt werden. Dadurch geht die innerste Wicklung des Kabels verloren, was zu hohen Verlusten führt.
  • Es sind bereits demontierbare Spulen bekannt. Deren Seitenwände sind als Faltensegmente ausgebildet, die sich zwischen einem Radreifen und einem inneren Ring erstrecken. Der innere Ring ist wiederum über drei Zentralspeichen mit einem Nabenflansch verbunden. Der Trommelmantel ist ein durchgehender Zylinder, der auf den inneren Ringen zentriert ist. Die gegenüberliegenden Zentralspeichen sind über Zuganker zusammengespannt. Diese bekannte Spule ist schwer und im demontierten Zustand immer noch recht sperrig. Ausserdem weist sie ebenfalls die zuvor ausgeführten Mängel auf.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen umschriebene Erfindung gelöst.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Kabelspule
    • Fig. 2 eine Stirnansicht der Spule,
    • Fig. 3 und 4 ein Detail einer Schraubverbindung, und
    • Fig.5 einen Teilschnitt durch ein Trommelsegment.
  • In Fig. 1 ist der besseren Uebersicht wegen nur ein Teil der Hälfte eines Axialschnittes durch die Spule dargestellt. Die Spule hat beidseits einen Radreifen 1 mit U-förmigem Querschnitt. Am Reifen 1 sind gleichmässig verteilt 12 radiale Speichen 2 aus C-Profilen angeschweisst. Innen sind sämtliche Speichen 2 mit zwei Nabenflanschen 3 verschweisst, die zentrisch einen tiefgezogenen Ansatz 4 zur Aufnahme eines Lagerzapfens haben. Ueber je eine Schraubverbindung 5 ist jede Speiche 2 mit einer zylindrischen Trommel 6 verbunden. Die Trommel 6 besteht aus vier Viertelkreissegmenten 7. Die Segmente 7 haben an ihren beiden Längsrändern parallel zur Achsrichtung eine U-förmig abgekantete, aneinander anliegende Versteifung 8 (Fig. 4) und an ihren beiden Stirnrändern angeschweisste Rippen 9.
  • Die Schraubverbindung 5 zwischen Speiche 2 und Rippe 9 ist in Fig. 3 und 4 detailierter dargestellt: An der Speiche 2 ist ein Auge 14 angeschweisst. In die Bohrung 15 des Auges 14 ist ein Arm 16 mit Nasen 17 an den freien Enden zweier federnder Schenkel 18 eingeschnappt. Dazu ist der der Speiche 2 abgewandte Rand der Bohrung 15 nur geringfügig dicker als der Abstand zwischen den Nasen 17. Der Arm 16 hat an seinem gegenüberliegenden Ende ein Vierkantloch 19. Im Loch 19 ist ein Halter 20 aus dünnem Blech eingeschnappt, der eine Vierkantmutter 21 umschliesst. Durch Durchgangsbohrungen 22, 23 in der Speiche 2 und der Rippe 9 ist eine Schraube 24 in die Mutter 21 eingeschraubt. Benachbart den Bohrungen 22, 23 sind Speiche 2 und Rippe 9 mit einem in der Speiche 2 festsitzenden Stift 25 zentriert. Diese Ausbildung der Schraubverbindung 5 ermöglicht eine einfache Montage. Durch die Zentrierung mit dem Stift 25 wird eine exakte Positionierung des Segmentes 7 erreicht. Nun wird die Mutter 21 mittels des Armes 16 eingeschwenkt und fluchtet damit automatisch mit den Bohrungen 22, 23, so dass die Schraube 24 bequem eingeschraubt werden kann. Beim Anziehen der Schraube 24 wirkt der Arm 16 zudem als Gegenhalteschlüssel.
  • Zwischen der Trommel 6 und der Peripherie des Radreifens 1 sind auf den Speichen 2 sechs Segmente 29 einer Seitenwand 30 mittels Schrauben 32 befestigt. Die Segmente 29 können stattdessen oder zusätzlich mit dem Radreifen 1 und/oder dem Kern 6 verbunden sein und haben Versteifungsrippen 31 in radialer und in Umfangsrichtung und bestehen aus faserarmiertem Kunststoff oder sind kunststoffbeschichtet.
  • Jedes Kernsegment 7 ist einzeln mit einer thermoplastischen Kunststoffolie 36 bespannt. Wie in Fig. 5 dargestellt, hat die Kunststoffolie 36 längs ihren beiden Längsrändern einen durch eine Schweissnaht 37 gebildeten Saum 38, in den ein Stab 39 zum Beispiel aus Aluminium oder GFK eingelegt ist.
  • Der Stab 39 ist mit einer Reihe von Federn 40 gegen eine auf das Segment 7 aufgeschweisste Leiste 41 mit einer Serie von Bohrungen 42 abgespannt.
  • Durch die Kunststoffolie 36 und die Kunststoffwand 30 ist das Wickelgut optimal geschützt. Bei Beschädigung der Wand 30 oder der Folie 36 können diese Teile leicht ausgewechselt werden.
  • Gelegentlich werden Spulen beim Ab- oder Aufwickeln auf konischen Zapfen gelagert, die mit einer relativ grossen Kraft gegeneinander pressen. Um diese Kräfte aufnehmen zu können, hat die Spule ein zentrales Achsrohr 47, das mittels zweier Stifte 48 am inneren Nabenflansch 4 positioniert ist. Das Achsrohr 47 kann zusätzlich beidseits einen Endflansch haben und mit den Nabenflanschen 4 verschraubt sein. Mit diesem Achsrohr 47 werden einseitig wirkende Axialkräfte zum Beispiel bei hochkant stehender Spule auf beide Speichenkränze verteilt, so dass die Spule auch als Maschinenspule zum Beispiel beim Verseilen von Kabeln eingesetzt werden kann. Für diesen Anwendungsfall kann auch zusätzlich der in Fig. 1 dargestellte zentrale Speichenkranz 49 montiert werden. Das Achsrohr 47 hat mittig einen Mittelflansch 50. Mit dem Mittelflansch 50 sind kürzere Speichen 52 verschraubt. Jede Speiche 52 ist mit einer weiteren Schraubverbindung 5 gemäss Fig. 3 und 4 mit einer Mittelrippe 53 verbunden. Der Speichenkranz 49 stützt die Trommel 6 mittig ab und überträgt einen Teil der Axiallast auf die Trommel 6, so dass die Spule mit dieser Ergänzung auch bei schwererem Wickelgut als Maschinenspule verwendbar ist. Gelangt sie nur als Transportspule zum Einsatz, so kann das Achsrohr 47 und der Speichenkranz 49 weggelassen und somit das Taragewicht der Spule reduziert werden.
  • Durch die beschriebene Ausbildung der Spule wird eine leichte Montier- und Reparierbarkeit erreicht. Die Kraftübertragung von den Lagerzapfen auf die Trommel ist durch die vielen Speichen gut, so dass die Speichen und die Endrippen der Trommel relativ leicht gebaut werden können. Die Spule beansprucht im demontierten Zustand sehr wenig Raum und kann daher zur Erstverwendung kostengünstig versandt und gelagert werden.

Claims (14)

1. Spule für ein Wickelgut, umfassend beidseits einen Radreifen (1), mehrere mit dem Radreifen (1) starr verbundene Speichen (2), einen mit den Speichen (2) verbundenen Nabenflansch (3), einen zylindrischen Kern (6) sowie beidseits je eine Seitenwand (30) zwischen dem Kern (6) und dem Radreifen (1), dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Speichen (2) mit dem Nabenflansch (3) direkt starr verbunden sind, und dass der Kern (6) aus mehreren Segmenten (7) besteht, die über eine Schraubverbindung (5) mit mindestens zwei Speichen (2) verschraubt sind.
2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (30) aus Segmenten (29) besteht, die lösbar mit den Speichen (2), dem Kern (6) und/oder dem Reifen (1) verbunden sind.
3. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandsegmente (29) aus Kunststoff bestehen oder kunststoffbeschichtet sind.
4. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (5) eine Mutter (21) enthält, die drehfest mit einem Arm (16) verbunden ist, der schwenkbar an der Speiche (2) befestigt ist, und dass die Speiche (2) eine zur Mutter (21) in der radial nach aussen gerichteten Schwenkstellung des Armes (16) koaxiale Durchgangsbohrung (22) für eine Schraube (24) hat.
5. Spule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zur Durchgangsbohrung (22) das Kernsegment (7) mit einem Stift (25) an der Speiche (2) zentriert ist.
6. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (6) mit einer Kunststoffolie (36) ummantelt ist.
7. Spule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kernsegment (7) einzeln mit der Folie (36) bespannt ist.
8. Spule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Saum (38) an den beiden Längsrändern der Folie (36) ein Stab (39) eingelegt ist, der mit Federn (40) gegen die Innenfläche des Kernsegmentes (7) verspannt ist.
9. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Nabenflanschen (3) ein Achsrohr (47) angeordnet ist, das an beiden Nabenflanschen (3) zentriert und z.B. mit ihnen verschraubt ist.
10. Spule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Nabenflanschen (3) ein Mittelflansch (50) angeordnet ist, welcher mit einer Mittelrippe (53) der Kernsegmente (7) über weitere Speichen (52) verschraubt ist.
11. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsränder jedes Kernsegmentes (7) zu einer U-förmigen Versteifung (8) abgekantet sind.
12. Spule nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen (8) aneinander anliegen.
13. Spule nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernsegmente (7) beidseitig Endrippen (9) haben, die mit dem zylindrischen Teil der Kernsegmente (7) und mit der Versteifung (8) verschweisst sind.
14. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (2) aus C-Profilen bestehen, die nach aussen geöffnet sind.
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