WO2005035427A1 - Hebewerk - Google Patents

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WO2005035427A1
WO2005035427A1 PCT/EP2004/052812 EP2004052812W WO2005035427A1 WO 2005035427 A1 WO2005035427 A1 WO 2005035427A1 EP 2004052812 W EP2004052812 W EP 2004052812W WO 2005035427 A1 WO2005035427 A1 WO 2005035427A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drum
rotary drive
rotation
elevator according
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/052812
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Heinrichs
Original Assignee
Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH filed Critical Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH
Priority to CA002540257A priority Critical patent/CA2540257A1/en
Priority to US10/575,328 priority patent/US20080277637A1/en
Publication of WO2005035427A1 publication Critical patent/WO2005035427A1/de

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/008Winding units, specially adapted for drilling operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66DCAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/02Driving gear
    • B66D1/14Power transmissions between power sources and drums or barrels
    • B66D1/22Planetary or differential gearings, i.e. with planet gears having movable axes of rotation
    • B66D1/225Planetary or differential gearings, i.e. with planet gears having movable axes of rotation variable ratio or reversing gearing

Definitions

  • the invention relates to a elevator of the type corresponding to the preamble of claim 1.
  • Lifting devices of this type serve to lower and catch up a load, in particular a drilling device, for example from a platform into a borehole or onto the seabed. They have a flexible traction means, one end of which is attached to the drilling device. The other end of the traction means is attached to a rotatably mounted winding drum, with which the traction means can be wound up and unwound.
  • At least one rotary drive device is provided for rotating the drum.
  • the latter regularly includes a DC motor.
  • the DC electric motor has a manual transmission, the input shaft of which is coupled to the DC electric motor and the output shaft of which is coupled to the drum.
  • the applied torque is transmitted to the drum by means of a link chain.
  • chain hoists have relatively compact external dimensions, it is disadvantageous that the chain sag that is always present in the undercut of the chain drive in the so-called "four-quadrant operation" which can be both accelerated and burned both when lifting the load and when lowering the load, switch to the upper flap and this would result in jerky operation with considerable force peaks acting on the traction mechanism. This poses a considerable risk, since the force peaks the tensile strength of the traction device can be exceeded, which would lead to tearing of the traction device with the associated devastating consequences.
  • a lifting station which comprises two drive units, consisting of a direct current electric motor with a downstream manual transmission, in which the transmission output shafts each carry a gear pinion, which has a rotationally fixed the gear shaft mounted on the drum shaft is in engagement.
  • the two rotary drive devices are next to each other in an extension of the drum axis one of the end faces of the drum is arranged such that the engagement of the gear pinions in the gear located on the drum shaft takes place offset by 180 ° with respect to the drum axis.
  • a disc brake and an eddy current brake are provided one behind the other, which are rotatably connected to the drum shaft.
  • this gear hoist In contrast to the chain hoist, this gear hoist enables "four-quadrant operation" without this leading to the undesired force peaks in the traction means.
  • the possibility of using the drive motors immediately to brake the drum rotation means that the possibility of directly feeding in the
  • the mechanical disc brake device is used only considerably less frequently than in the chain hoist, whereby on the one hand its wear and wear-related downtimes of the hoist, and on the other hand the noise pollution that regularly occurs with mechanical brake devices is reduced to a minimum become.
  • a hoist is known in which two rotary drive devices are arranged next to the drum in relation to the axis of rotation, such that the drum and the rotary drive devices at least partially overlap in a projection perpendicular to the axis of rotation of the drum.
  • the length of the elevator is thus essentially determined by the drum and the units upstream or downstream in the direction of the drum axis.
  • the drive shafts of the rotary drive motors and the input and output shafts of the gearbox are arranged on a common straight line.
  • the gear unit is a gear transmission which is coupled to the drum shaft via a summation gear.
  • the invention is therefore based on the object of developing a generic elevator in such a way that its production outlay is reduced without the performance and functional reliability being impaired thereby.
  • the sum gear, d. H. the gearbox, which transmits the torques supplied by at least one, preferably at least two, rotary drive motors to the drum is designed as a multi-speed gearbox, and the manual gearbox previously connected to each rotary drive motor can be dispensed with.
  • the total transmission designed as a multi-speed transmission has less weight than several separate manual transmissions, so that on the one hand the entire lifting mechanism becomes lighter and on the other hand its frame, which carries all components, must also have a lower stability. The latter again reduces manufacturing effort and weight.
  • the rotary drive device is arranged next to the drum in relation to the axis of rotation of the drum, such that the drum and the rotary drive device are at least partially in a projection perpendicular to the axis of rotation of the drum cover.
  • a hoist with such a geometrical arrangement of the components is characterized by a particularly short construction.
  • the drive shafts of the rotary drive motors are then preferably arranged lying on a common straight line.
  • the at least two rotary drive motors are arranged side by side in an extension of the axis of rotation of the drum. Due to this geometrical arrangement, the elevator builds longer than in the above embodiment, but its width is significantly reduced.
  • the drum of a elevator according to the invention is preferably connected in a rotationally fixed manner to a rotatably mounted drum shaft.
  • the drum shaft is then preferably connected to the output side of a gear unit, the input side of which is coupled to the output shaft of the manual transmission.
  • drum shaft is coupled at one end to a mechanically acting braking device, at the other end to an electrically acting braking device, a high braking torque can be exerted on the drum if necessary by simultaneous actuation of the two braking devices without the drum shaft being subjected to only one-sided torsional forces, as is the case with would be the case if only one end of the drum shaft were coupled to braking devices,
  • the mechanical brake device is preferably a disc brake
  • the electromagnetic brake device is an eddy current brake.
  • the rotary drive motors can optionally be designed as direct current electric motors or as alternating current electric motors. Although the latter require a technically complex control, their usable speed range is larger, so that the number of switching operations can be reduced in the operation of the elevator. It is also possible to use hydraulic motors.
  • the gearboxes are preferably equipped with a safety device which, when a maximum permissible torque on the input shaft is exceeded, automatically switches the gearbox into the gear ratio of the greatest ratio of the speed of the input shaft to the speed of the output shaft.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an elevator according to the invention in a side view (view A in FIG. 2);
  • FIG. 2 shows the same elevator as in Figure 1 in a view from above (view B in Figure 1);
  • Fig. 3 shows a second embodiment of an elevator according to the invention in a Fig. 1 corresponding side view (view C in Fig. 4) and
  • the elevator designated as 100 in Fig. 1 and 2 comprises a frame 1 rectangular plan, which from welded double T steel beams
  • the elevator 100 For catching up and lowering a drilling device, the elevator 100 comprises a flexible traction means 4 designed as a steel cable which can be wound up and unwound by means of a drum 5.
  • the drum 5 is fixed in a rotationally fixed manner on a drum shaft 6, the axis S of which runs parallel to the longitudinal sides 7 of the frame 1. It is mounted in bearing blocks 8, 9, which are arranged beyond the two end faces 10, 11 of the drum 5.
  • the end of the drum shaft 6 shown on the left in the drawing is fixed in a rotationally fixed manner to the disk 12 of a disk brake arrangement 13 which rotates in the direction of rotation of the axis S comprises two brake calipers 14, 15 offset by 180 °.
  • the drum shaft 6 with the output side 16 is still in individual sum transmission 20 to be described and connected to an eddy current brake 18 connected downstream in the direction of the axis S.
  • the latter also serves to brake the unwinding speed of the drum 5.
  • Their use is preferred to that of the disc brake arrangement, since the braking energy is applied without wear and without any noise pollution caused by mechanical intervention.
  • a rotary drive device 19 is fastened to the frame 1. It comprises two direct current electric motors 21, 22 whose output shafts are each connected in a rotationally fixed manner to the input shaft of the summation gear 20,
  • the sum transmission 20 is one that is designed as a mechanical multi-speed transmission. It is therefore possible to choose between at least two gear ratios, which increases the load and speed range for which the elevator is suitable. This is particularly important when using DC electric motors because of their limited usable speed range.
  • the rotary drive motors 21, 22 are arranged spatially in such a way that their output shafts 27, 28 face each other and the axes of rotation T, T of the output shafts 27, 28 lie on a common straight line. Both output shafts 27, 28 are connected to the input side 29 of the total transmission 20 connected and act on an input gear which is not recognizable in the drawing and which is connected to the drum shaft 6 via a switching device of known design with optionally at least two different transmission ratios to a gearwheel provided on the output side 16 of the summation gear 20, also not shown, the summation gear 20 is therefore used to transmit torques between the output shafts 27, 28 of the rotary drive motors 21, 22 and the drum shaft 6 in the event of settlement s of the flexible traction means 4 required to brake the drum 5 from the drum 5 can also be effected by the rotary drive motors 21, 22, which then act as generators. As a result, the kinetic energy of the rotating drum in If electrical energy is converted, energy can be saved in this way, if desired, by feeding it back.
  • a major advantage of coupling the output shafts 27, 28 of the rotary drive motors to the drum shaft 6 via the multi-speed summation gear 20 is that there is no need for intermediate gearboxes.
  • the space requirement of the elevator is also reduced, since instead of the manual transmission other necessary components - for example hydraulic units - can be accommodated,
  • the summation gear 20 is equipped with a safety clutch which cannot be seen in the drawing and which automatically selects the smallest transmission ratio of the summation transmission 20 when the respective driving rotary drive motor 21, 22 is overloaded, in order to apply the torque to be applied by the rotary drive motors 21, 22 in this operating state to minimize.
  • the safety clutch is designed in such a way that in this "first" gear a spring force-induced action prevents the clutch from being released regardless of the hydraulic pressure which is used to actuate the clutch, thus ensuring torque transmission.
  • the lifting mechanism is preferably in the Drawing device, not shown, integrated, which is suitable for lowering and lifting the drilling device even during drilling operation and which adjusts the pressing force of the drilling device on the bottom of the borehole to a desired value.
  • the releasing device can be operated in the following three different ways: a ) "Constant load”, i.e. the release device detects the force with which the drilling device is applied to the bottom of the borehole and regulates it to a predetermined value; b) “constant speed”, i.e. the drilling device is released at a constant speed, and c) “constant mud pressure", d. H. the purging speed is controlled so that the pressure of the flushing liquid for a drive motor of the drilling machine driven by the flushing liquid is constant during the removal process.
  • the elevator according to the invention is further equipped with a double filter system, not recognizable in the drawing, with which the for the operation of the hydraulically driven components of the elevator, for example the disc brake assembly 13 and the summation gear 20, required hydraulic oil is effectively filtered.
  • the two filters of this double filter system are installed in flow branches that can be switched on and off alternately in the hydraulic circuit. This has the effect that - as soon as the filter capacity of one of the two filters is exhausted - it is possible to switch to the other filter without interrupting operation,
  • FIGS. 3 and 4 A second preferred embodiment of the elevator according to the invention is shown in FIGS. 3 and 4 and designated as a whole by 200.
  • FIGS. 3 and 4 In the following, in order to avoid repetitions, only the structural differences from the embodiment according to FIG. 1 and 2 are received. Corresponding components with regard to their effect are compared to the embodiment according to. 1 and 2 designated by 100 increased reference numerals,
  • the rotary drive motors 121, 122 are arranged side by side in an extension of the axis of rotation S and the drum 105. Accordingly, the summation gear 120 has two input sides 129, each of which is connected to an output shaft 128 of a rotary drive motor 121, 122.
  • FIGS. 3 and 4 narrower, but longer than that, FIGS. 1 and 2, as is immediately apparent by comparing the figures.

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Abstract

Das Hebewerk umfasst eine drehbar gelagerte Trommel (5) zum Aufwickeln eines Zugmittels (4), die von einer Drehantriebseinrichtung (19), die mindestens einen über mindestens ein Mehrgangsummengetriebe (20) auf die Trommel (5) wirkenden Rotations- Antriebsmotor (21, 22) umfasst, drehantreibbar ist.

Description

H E B E W E R K
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hebewerk der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.
Derartige Hebewerke dienen dem Ablassen und Aufholen einer Last, insbesondere einer Bohreinrichtung, beispielsweise von einer Plattform in ein Bohrloch oder auf den Meeresgrund. Sie weisen ein flexibles Zugmittel auf, dessen eines Ende an der Bohreinrichtung befestigt ist. Das andere Ende des Zugmittels ist an einer drehbar gelagerten Wickeltrommel befestigt, mit der das Zugmittel auf- und abgewickelt werden kann.
Zum Drehantrieb der Trommel ist zumindest eine Drehantriebseinrichtung vorgesehen. Letztere umfaßt regelmäßig einen Gleichstrommotor. Um die Trommel über einen relativ weiten Drehzahlbereich mit nahezu konstanter, hoher Leistung antreiben zu können, ist dem Gleichstrom-Elektromotor ein Schaltgetriebe nachgestaltet, dessen Eingangswelle mit dem Gleichstrom-Elektromotor und dessen Ausgangswelle mit der Trommel gekoppelt ist.
Bei einer ersten Ausführungsform derartiger, bekannter Hebewerke wird das anliegende Drehmoment mittels einer Gliederkette auf die Trommel übertragen, Zwar weisen diese sogenannten Kettenhebewerke relativ kompakte Außenabmessungen auf, nachteilig ist jedoch, daß der stets vorhandene Kettendurchhang im Unterschlag des Kettentriebes beim sogenannten „ Vierquadrantenbetrieb" , bei dem sowohl beim Heben der Last als auch beim Senken der Last sowohl beschleunigt als auch gebrennst werden kann, auf den Oberschlag wechseln und dadurch ein stoßartiger Betrieb mit erheblichen, auf das Zugmittel wirkenden Kraftspitzen entstehen würde. Hierin besteht eine erhebliche Gefahr, da durch die Kraftspitzen die Zugfestigkeit des Zugmittels überschritten werden kann, was Abriß des Zugmittels mit den damit verbundenen verheerenden Folgen führen würde.
Es ist daher von der Firma Wirth Maschinen - und Bohrgeräte- Fabrik GmbH, Erkelenz ein Hebewerk bekannt, welches zwei Antriebseinheiten, bestehend aus einen Gleichstrom -Elektromotor mit nachgeschaltetem Schaltgetriebe, umfaßt, bei welchen die Getriebeausgangswellen jeweils ein Zahnradritzel tragen, welches mit einem rotationsfest auf der Trommelwelle gelagerten Zahnrad im Eingriff steht. Die beiden Drehantriebseinrichtungen sind nebeneinander in Verlängerung der Trommelachse auf einer der Stirnseiten der Trommel angeordnet, derart, daß der Eingriff der Zahnradritzel in das auf der Trommelwelle befindliche Zahnrad um 180° bezüglich der Trommelachse versetzt stattfindet. Jenseits der anderen Stirnseite der Trommel sind in Richtung der Trommelachse gesehen hintereinander eine Scheibenbremse und eine Wirbelstrombremse vorgesehen, die mit der Trommelwelle drehfest verbunden sind.
Mit diesem Getriebehebewerk ist - im Gegensatz zum Kettenhebewerk - ein „ Vierquadrantenbetrieb" möglich, ohne daß dies zu den unerwünschten Kraftspitzen in dem Zugmittel führt. Durch die Möglichkeit, die Antriebsmotoren sogleich zum Abbremsen der Trommelrotation zu benützen, kann durch die Möglichkeit der direkten Einspeisung der durch den Bremsvorgang gewonnenen elektrischen Energie eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden. Ferner kommt die mechanische Scheibenbremseinrichtung nur noch erheblich seltener als bei dem Kettenhebewerk zum Einsatz, wodurch einerseits deren Verschleiß und verschleißbedingte Ausfallzeiten des Hebewerks, andererseits die bei mechanischen Bremseinrichtungen regelmäßig auftretenden Lärmbelästigungen auf ein Minimum verringert werden.
Zwar hat sich dieses Getriebehebewerk in den letzten Jahren vielfach bewährt, nachteilig ist jedoch sein erheblicher Platzbedarf, der es insbesondere für den Austausch von den kompakteren Kettenhebewerken ungeeignet macht.
Es ist bekannt, daß Wechselstromdrehantriebselektromotoren ein hohes Drehmoment über einen weit größeren Drehzahlbereich aufweisen als Gleichstrommotoren. Es ist daher bekannt geworden, Getriebehebewerke der oben beschriebenen Art im Austausch von den Gleichstrom -Elektromotor/Schaltgetriebeeinheiten mit Wechselstrom -Elektromotoren ohne Schaltgetriebe auszustatten, da sich hierdurch die Baulänge des Hebewerkes reduziert. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch darin, daß insbesondere dann, wenn das Getriebehebewerk im Austausch eines gleichstrombetriebenen Kettengebewerkes eingesetzt werden soll, die gesamte elektrische Betriebseinrichtung von Gleichstrom auf Wechselstrom umgestellt werden muß, was einen regelmäOig wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand bedeutet.
Aus der WO 01/64573 A2 ist ein Hebewerk bekannt, bei dem zwei Drehantriebseinrichtungen bezogen auf die Drehachse der Trommel neben derselben angeordnet ist, derart, daß sich die Trommel und die Drehantriebseinrichtungen in einer Projektion senkrecht zur Drehachse der Trommel zumindest teilweise überdecken. Hierdurch reduziert sich die Baulänge des Hebewerks erheblich. Die Länge des Hebewerks ist somit im wesentlichen durch die Trommel und die in Richtung der Trommelachse vor- bzw. nachgeschalteten Aggregate bestimmt. Die Antriebswellen der Rotations -Antriebsmotoren und die Eingangs- und Ausgangswellen des Schaltgetriebes sind auf einer gemeinsamen Geraden liegend angeordnet.
Die Getriebeeinheit ist ein Zahnradgetriebe, das über ein Summengetriebe an die Trommelwelle angekoppelt ist.
Zwar zeichnet sich dieses Hebewerk durch eine besondere Leistungsfähigfähigkeit aus, nachteilig ist jedoch, daß es mit einem erheblichen Herstellungsaufwand verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Hebewerk derart weiterzubilden, daß sein Herstellungsaufwand reduziert ist, ohne daß hierdurch die Leistungsfähigkeit und Funktionssicherheit beeinträchtigt wird.
Dadurch, daß das Summengetriebe, d. h. das Getriebe, welches die von mindestens einem, bevorzugt mindestens zwei Rotations- Antriebsmotoren gelieferten Drehmomente auf die Trommel überträgt, als Mehrgang - Getriebe ausgebildet ist, kann auf die bislang einem jeden Rotations- Antriebsmotor nachgeschalteten Schaltgetriebe verzichtet werden. Somit reduziert sich der mit der Herstellung des Hebewerks verbundene Aufwand erheblich. Ferner wirkt sich vorteilhaft aus, daß das als Mehrgang - Getriebe ausgebildete Summengetriebe weniger Gewicht aufweist als mehrere separate Schaltgetriebe, so daß einerseits das gesamte Hebewerk leichter wird, andererseits auch dessen Rahmen, der sämtliche Bauteile trägt, eine geringere Stabilität aufweisen muß. Letzteres reduziert abermals den Herstellungsaufwand und das Gewicht. Darüber hinaus wird für den Schaltvorgang nur ein einziges Schaltorgan und nicht - wie bislang - für jedes Schaltgetriebe ein separates Schaltorgan benötigt, so daß - wenn das Schaltorgan hydraulisch betätigt wird - sich auch das Hydrauliksystem und - falls vorhanden - sich eine elektronische Steuer- / oder Kontrollelektronik vereinfacht.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hebewerks ist die Drehantriebseinrichtung bezogen auf die Drehachse der Trommel neben der Trommel angeordnet, derart, daß sich die Trommel und die Drehantriebseinrichtung in einer Projektion senkrecht zur Drehachse der Trommel zumindest teilweise überdecken. Ein Hebewerk mit einer derartigen geometrischen Anordnung der Komponenten zeichnet sich durch eine besonders kurze Bauweise aus.
Bei dieser Ausführungsform des Hebewerks sind dann die Antriebswellen der Rotation- Antriebsmotoren vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden liegend angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfϊndungsgemäßen Hebewerks sind die mindestens zwei Rotationsantriebsmotoren nebeneinander in Verlängerung der Drehachse der Trommel angeordnet. Durch diese geometrische Anordnung baut das Hebewerk zwar länger als bei der obigen Ausführungsform, dessen Breite ist jedoch wesentlich reduziert.
Beide Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hebewerks können je nach Platzverhältnissen alternativ Verwendung finden.
Die Trommel eines erfindungsgemäßen Hebewerks ist vorzugsweise rotationsfest mit einer drehbar gelagerten Trommelwelle verbunden.
Die Trommelwelle ist dann bevorzugt mit der Ausgangsseite einer Getriebeeinheit verbunden, deren Eingangsseite an die Ausgangswelle des Schaltgetriebes angekoppelt ist.
Ist die Trommelwelle einenends an eine mechanisch wirkende, anderenends an eine elektrisch wirkende Bremseinrichtung angekoppelt, so kann im Bedarfsfalle durch gleichzeitige Betätigung der beiden Bremseinrichtungen ein hohes Bremsmoment auf die Trommel ausgeübt werden, ohne daß es zu nur einseitigen Torsionskräften der Trommelwelle kommt, wie dies der Fall wäre, wenn nur ein Ende der Trommelwelle mit Bremseinrichtungen gekoppelt wäre,
Die mechanische wirkende Bremseinrichtung ist vorzugsweise eine Scheibenbremse, die elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung eine Wirbelstrombremse.
Die Rotations - Antriebsmotoren können wahlweise als Gleichstrom- Elektromotoren oder als Wechselstrom- Elektromotoren ausgebildet sein. Letztere erfordern zwar eine technisch aufwendigere Ansteuerung, ihr nutzbarer Drehzahlbereich ist jedoch größer, so daß sich im Betrieb des Hebewerks die Anzahl der Schaltvorgänge reduzieren läßt, Auch ist es möglich, Hydraulikmotoren einzusetzen. Um Überlastungen der Antriebsmotoren der Drehantriebseinrichtungen zu vermeiden, sind die Schaltgetriebe vorzugsweise mit einer Sicherheitseinrichtung ausgerüstet, die bei Überschreitung eines maximal zulässigen Drehmoments an der Eingangswelle das Getriebe selbsttätig in den Gang des größten Verhältnisses der Drehzahl der Eingangswelle zur Drehzahl der Ausgangswelle umschaltet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hebewerks in einer Seitenansicht (Ansicht A in Fig. 2);
Fig. 2 dasselbe Hebewerk wie in Fig, 1 in einer Ansicht von oben (Ansicht B in Fig. 1); Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hebewerks in einer Fig, 1 entsprechenden Seitenansicht (Ansicht C in Fig. 4) sowie
Fig. 4 dasselbe Hebewerk wie in Fig. 3 in einer Fig. 2 entsprechenden Ansicht von oben (Ansicht D in Fig. 3), Das in Fig. 1 und 2 als Ganzes mit 100 bezeichnete Hebewerk umfaßt einen Rahmen 1 rechteckigen Grundrisses, der aus miteinander verschweißten Doppel-T- Stahlträgern
2 besteht. Auf den oberen Horizontalflächen 3 der Träger 2 sind die im folgenden noch beschriebenen Komponenten des Hebewerks durch Verschrauben befestigt.
Zum Aufholen und Ablassen eines Bohrgerätes umfaßt das Hebewerk 100 ein als Stahlseil ausgebildetes flexibles Zugmittel 4, welches mittels einer Trommel 5 auf- und abwickelbar ist.
Die Trommel 5 ist drehfest auf einer Trommelwelle 6 befestigt, deren Achse S parallel zu den Längsseiten 7 des Rahmens 1 verläuft. Sie ist in Lagerböcken 8, 9 gelagert, die jenseits der beiden Stirnseiten 10, 11 der Trommel 5 angeordnet sind, Das in der Zeichnung links dargestellte Ende der Trommelwelle 6 ist drehfest mit der Scheibe 12 einer Scheibenbremsanordnung 13 befestigt, die in Drehrichtung der Achse S um 180° versetzt zwei Bremszangen 14, 15 umfasst, Mittels der Scheibenbremsanordnung 13 kann die Drehgeschwindigkeit der Trommel 5 während des Abwickelvorganges des flexiblen Zugmittels 4 abgebremst oder auch vollständig blockiert werden. Jenseits der anderen Stirnseite 11 ist die Trommelwelle 6 mit der Ausgangsseite 16 eines noch im einzelnen zu beschreibenden Summengetriebes 20 und mit einer in Richtung der Achse S nachgeschalteten Wirbelstrombremse 18 verbunden. Letztere dient ebenfalls der Abbremsung der Abwickelgeschwindigkeit der Trommel 5. Ihr Einsatz wird demjenigen der Scheibenbremsanordnung bevorzugt, da das aufbringen der Bremsenergie verschleißfrei und ohne durch mechanischen Eingriff hervorgerufene Lärmbelästigung erfolgt.
Neben der Anordnung aus Scheibenbremsanordnung 13, Trommel 5, Wirbelstrombremse 18 und zwischen der Trommel 5 und der Wirbelstrombremse 18 liegender Ausgangsseite 16 des Summengetriebes 20 ist eine Drehantriebseinrichtung 19 an dem Rahmen 1 befestigt. Sie umfaßt zwei Gleichstromelektromotoren 21, 22 deren Ausgangswellen jeweils mit der Eingangswelle des Summengetriebes 20 drehfest verbunden sind,
Bei dem Summengetriebe 20 handelt es sich um ein solches, das als mechanisches Mehrgang- Getriebe ausgestaltet ist. Es kann also zumindest zwischen zwei Übersetzungsverhältnissen gewählt werden, wodurch sich der Last- und Geschwindigkeitsbereich, für den das Hebewerk geeignet ist, erhöht. Dies ist insbesondere beim Einsatz von Gleichstrom - Elektromotoren wegen deren begrenzt nutzbarem Drehzahlbereich von besonderer Bedeutung.
Die Rotations - Antriebsmotoren 21, 22 sind derart räumlich angeordnet, daß ihre Ausgangswellen 27, 28 einander zugewandt sind und die Drehachsen T, T der Ausgangswellen 27, 28 auf einer gemeinsamen Geraden liegen, Beide Ausgangswellen 27, 28 sind mit der Eingangsseite 29 des Summengetriebes 20 verbunden und wirken auf ein in der Zeichnung nicht erkennbares Eingangszahnrad, welches über eine Schalteinrichtung bekannter Bauart mit wahlweise zumindest zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen auf ein an der Ausgangsseite 16 des Summengetriebes 20 vorgesehenes, ebenfalls nicht dargestelltes Zahnrad mit der Trommelwelle 6 verbunden ist, Das Summengetriebe 20 dient daher der Übertragung von Drehmomenten zwischen den Ausgangswellen 27, 28 der Rotations - Antriebsmotoren 21, 22 und der Trommelwelle 6, Im Falle des Aufwickeins des flexiblen Zugmittels 4 auf die Trommel 5 treibt die Drehantriebseinrichtung 19 über das Summengetriebe 20 die Trommelwelle 6 an, das im Falle des Abwickeins des flexiblen Zugmittels 4 von der Trommel 5 erforderliche Abbremsen der Trommel 5 kann ebenfalls durch die Rotations - Antriebsmotoren 21, 22 erfolgen, die dann als Generatoren wirken. Da hierdurch die kinetische Energie der rotierenden Trommel in elektrische Energie umgewandelt wird, läßt sich - falls gewünscht - durch Rückeinspeisung auf diese Weise Energie einsparen.
Ein wesentlicher Vorteil der Ankopplung der Ausgangswellen 27, 28 der Rotations - Antriebsmotoren an die Trommelwelle 6 über das Mehrgang - Summengetriebe 20 ist, daß auf zwischengeschaltete Schaltgetriebe verzichtet werden kann. Neben einer Reduzierung der Herstellungskosten verringert sich auch der Platzbedarf des Hebewerkes, da anstelle der Schaltgetriebe andere notwendige Bauteile - beispielsweise Hydraulikaggregate - untergebracht werden können,
Das Summengetriebe 20 ist mit einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Sicherheitskupplung ausgestattet, die bei Überlastung des jeweils antreibenden Rotations - Antriebsmotors 21, 22 automatisch die kleinste Übersetzung des Summengetriebes 20 wählt, um das von den Rotations - Antriebsmotoren 21 , 22 in diesem Betriebszustand aufzubringende Drehmoment zu minimieren. Die Sicherheitskupplung ist derart konzipiert, daß in diesem „ ersten" Gang eine federkraftinduzierte Beaufschlagung ein Lösen der Kupplung unabhängig von vorhandenem Hydraulikdruck, über den die Kupplung betätigt wird, verhindert und somit eine Drehmomentübertragung sichergestellt wird, Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Hebewerk vorzugsweise eine in der Zeichnung nicht dargestellte Nachlaßvorrichtung integriert, die geeignet ist, auch während des Bohrbetriebes das Bohrgerät zu senken und zu heben und welche die Andruckkraft des Bohrgerätes auf die Bohrlochsohle auf einen gewünschten Wert einstellt. Hierzu kann die Nachlaßvorrichtung in den folgenden drei verschiedenen Arten betrieben werden: a) „ constant load" , d, h. die Nachlaßvorrichtung erfaßt die Kraft, mit der das Bohrgerät an der Bohrlochsohle anliegt und regelt diese auf einen vorbestimmten Wert; b) „ constant speed" , d. h. der Nachlaß des Bohrgerätes erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit sowie c) „ constant mud pressure" , d. h. die Nachlaßgeschwindigkeit wird so geregelt, daß der Druck der Spülflüssigkeit für einen durch die Spülflüssigkeit angetriebenen Antriebsmotor des Bohrgerätes während des Abtragvorgangs konstant ist.
Das erfindungsgemäße Hebewerk ist ferner mit einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Doppelfilteranlage ausgerüstet, mit der das für den Betrieb der hydraulisch angetriebenen Bauteile des Hebewerks, beispielsweise der Scheibenbremsanordnung 13 und des Summengetriebes 20 erforderliche Hydrauliköl wirksam gefiltert wird. Die beiden Filter dieser Doppelfilteranlage sind in unabhängig voneinander wechselweise in den Hydraulikkreislauf einschaltbare Durchflußzweige eingebaut. Hierdurch wird bewirkt, daß - sobald bei einem der beiden Filter die Filterkapazität erschöpft ist - ohne Unterbrechung des Betriebes auf den anderen Filter umgeschaltet werden kann,
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungemäßen Hebewerks ist in Fig. 3 und 4 dargestellt und als Ganzes mit 200 bezeichnet, Im folgenden soll - um Wiederholungen zu vermeiden - lediglich auf die baulichen Unterschiede zu der Ausführungsform gem. Fig. 1 und 2 eingegangen werden. Sich hinsichtlich ihrer Wirkung entsprechende Bauteile sind mit gegenüber der Ausführungsform gem. Fig. 1 und 2 um 100 erhöhte Bezugsziffern bezeichnet,
Bei diesem Hebewerk sind die Rotations - Antriebsmotoren 121, 122 nebeneinander in Verlängerung der Drehachse S und der Trommel 105 angeordnet. Dementsprechend weist das Summengetriebe 120 zwei Eingangsseiten 129 auf, die jeweils mit einer Ausgangswelle 128 eines Rotations - Antriebsmotors 121, 122 verbunden sind.
Desweiteren sind die Scheibenbremsanordnung 113 und die Wirbelstrombremse 118 gem. der Fig, 3 und 4 links neben der Stirnseite 110 der Trommel 105 angeordnet.
Aufgrund dieser Anordnung der Bauteile des erfindungsgemäßen Hebewerks baut die Ausführungsform gern, Fig. 3 und 4 schmaler, aber dafür länger als diejenige gern, Fig. 1 und 2, wie durch Vergleich der Figuren unmittelbar sinnfällig wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Rahmen
2 Träger
3 Horizontalfläche
4 Flexibles Zugmittel
5 Trommel
6 Trommelwelle
7 Längsseite
8 Lagerbock
9 Lagerbock
10 Stirnseite
11 Stirnseite
12 Scheibe
13 Scheibenbremsanordnung
14 Bremszange
15 Bremszange
16 Ausgangseite
18 Wirbelstrombremse
19 Drehantriebseinrichtung
20 Summengetriebe
21 Rotations - Antriebsmotor
22 Rotations - Antriebsmotor
27 Ausgangswelle
28 Ausgangswelle
29 Eingangsseite
100 Hebewerk
S Achse
T,T' Drehachsen
G Gerade
104 flexibles Zugmittel
105 Trommel
110 Stirnseite
113 - 5cheibenbremsanordnung
118 Wirbelstrombremse
121 Rotations- Antriebsmotor 122 Rotations- Antriebsmotor
127 Ausgangswelle
128 Ausgangswelle
129 Eingangsseite 200 Hebewerk

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Hebewerk zum Ablassen und Aufholen einer Last, insbesondere einer Bohreinrichtung, mit einem flexiblen Zugmittel (4, 104), das an der Last befestigt ist, mit einer um eine Drehachse (S) drehbar gelagerte Trommel (5, 105) zum Aufwickeln des Zugmittels (4) und mit zumindest einer Drehantriebseinrichtung (19, 119), die mindestens einen über ein Summengetriebe (20) auf die Trommel (5, 105) wirkenden Rotations- Antriebsmotor (21 ,22, 121 , 122) umfaßt, mit dem die Trommel (5, 105) wahlweise in Ablaß- oder Aufholrichtung des Zugelements (4, 104) drehantreibbar ist,
dadurch gekennzeichet, daß das Summengetriebe (20, 120) als Mehrgang - Getriebe ausgebildet ist.
2. Hebewerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebseinrichtung (19, 119) mindestens zwei Rotations- Antriebsmotoren (21 , 22; 121, 122) umfaßt,
3. Hebewerk nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebseinrichtung (19) bezogen auf die Drehachse (S) der Trommel (5) neben der Trommel (5) angeordnet ist, derart, daß sich die Trommel (5) und die Drehantriebseinrichtung (19) in einer Projektion senkrecht zur Drehachse (S) der Trommel (5) zumindest teilweise überdecken.
4. Hebewerk nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen Rotations- Antriebsmotoren (21, 22) auf einer gemeinsamen Geraden liegend angeordnet sind.
5. Hebewerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Rotations- Antriebsmotoren (121 , 122) nebeneinander in Verlängerung der Drehachse (S) der Trommel (105) angeordnet sind.
6. Hebewerk nach einem Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (5, 105) rotationsfest mit einer drehbar gelagerten Trommelwelle (6) verbunden ist.
7. Hebewerk nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwelle (5, 105) mit der Ausgangsseite (16, 116) des Summengetriebes (20, 120) verbunden ist, dessen Eingangsseite (29, 129) an die Ausgangswellen (27, 28; 127, 128) der Rotations- Antriebsmotoren (21 , 22; 121 , 122) angekoppelt ist,
8. Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Summengetriebe (20, 120) ein mechanisch wirkendes Zwei-Gang- Schaltgetriebe ist.
9. Hebewerk nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwelle (6) einenends an eine mechanisch wirkende , anderenends an eine elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung angekoppelt ist.
10. Hebewerk nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch wirkende Bremseinrichtung eine Scheibenbremsanordnung (13) oder eine Scheiben- Lamellen- Diskenbremse, die elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung eine Wirbelstrombremse ist.
11 , Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Rotations- Antriebsmotor (21 , 22; 121 , 122) ein Gleichstrom- Elektromotor ist.
12. Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Rotations- Antriebsmotor (21 , 22; 121 , 122) ein Wechselstrom - Elektromotor ist.
13. Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Rotations- Antriebsmotor (21 , 22; 121 , 122) ein Hydraulikmotor ist.
14. Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Summengetriebe (20, 120) mit einer Sicherheitseinrichtung ausgerüstet ist, die bei Überschreitung eines maximal zulässigen Drehmoments an der Eingangswelle das Getriebe selbsttätig in den Gang des größten Verhältnisses der Drehzahl der Eingangswelle zur Drehzahl der Ausgangswelle umschaltet,
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