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WO2001064573A2 - Hebewerk - Google Patents

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Publication number
WO2001064573A2
WO2001064573A2 PCT/EP2001/001613 EP0101613W WO0164573A2 WO 2001064573 A2 WO2001064573 A2 WO 2001064573A2 EP 0101613 W EP0101613 W EP 0101613W WO 0164573 A2 WO0164573 A2 WO 0164573A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drum
shaft
rotary drive
gearbox
lifting mechanism
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/001613
Other languages
English (en)
French (fr)
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WO2001064573A3 (de
Inventor
Peter Heinrichs
Albrecht 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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7937932&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2001064573(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH filed Critical Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH
Priority to DE50105617T priority Critical patent/DE50105617D1/de
Priority to AT01916995T priority patent/ATE290994T1/de
Priority to EP01916995A priority patent/EP1259455B1/de
Priority to US10/220,367 priority patent/US6793203B2/en
Publication of WO2001064573A2 publication Critical patent/WO2001064573A2/de
Publication of WO2001064573A3 publication Critical patent/WO2001064573A3/de
Priority to NO20024083A priority patent/NO321816B1/no

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/008—Winding units, specially adapted for drilling operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/02—Driving gear
    • B66D1/14—Power transmissions between power sources and drums or barrels
    • B66D1/22—Planetary or differential gearings, i.e. with planet gears having movable axes of rotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/54—Safety gear
    • B66D1/58—Safety gear responsive to excess of load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D5/00—Braking or detent devices characterised by application to lifting or hoisting gear, e.g. for controlling the lowering of loads
    • B66D5/02—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes
    • B66D5/12—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes with axial effect
    • B66D5/14—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes with axial effect embodying discs

Definitions

  • the invention relates to a hoist 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 device on one end of which is attached to the drilling device. The other end of the traction device is on a rotatably mounted winding drum attached, with which the traction device can be wound up and unwound
  • At least one rotary drive device is provided for the rotary drive of the drum.
  • the latter regularly includes a direct current motor.
  • the direct current electric motor is followed by a manual transmission, the input shaft of which is connected to the direct current electric motor and the output shaft 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 case"", in which both the lifting and lowering of the load can be accelerated as well as braked, switch to the upper flap and this results in jerky operation with considerable force peaks acting on the traction device. there is a considerable risk, since the tensile strength of the traction means can be exceeded by these force peaks, which would lead to the pulling means being torn off with the devastating consequences associated therewith
  • the invention is therefore based on the object of creating a lifting mechanism with which four-quadrant operation is possible, which is operated with direct current and whose overall length is reduced
  • the construction length of the elevator is considerably reduced.
  • the length of the elevator is long thus essentially determined by the drum and the units connected upstream or downstream in the direction of the drum axis
  • Output shafts of the manual transmission are arranged lying on a common straight line. A deflection of the drive torques, which would mean increased effort and also and drive losses, is thereby avoided
  • the drum 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 drive unit, the input side of which is coupled to the output shaft of the gearbox
  • the gear unit is preferably a gear transmission which has an idler gear for bridging the distance between the output shaft of the manual transmission and the drum shaft
  • drum shaft is coupled at one end to a mechanically acting braking device and 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 there being only one-sided torsional forces on the drum shaft, as is the case would be if only one end of the drum shaft were coupled to braking devices
  • the mechanically acting braking device is preferably a disc brake, the electromagnetically acting braking device is an eddy current brake
  • the lifting mechanism according to the invention preferably has a second rotary drive device with a rotary auxiliary motor and a manual transmission
  • the drive shaft of the rotary anti-friction motor and the input and output shaft of the gearbox of the second rotary drive device are arranged on a common straight line, which - particularly preferably - coincides with the axis of rotation of the output shaft of the gearbox of the first rotary drive arrangement
  • the output shafts are preferably both directly coupled to the input side of the gear unit, which can be implemented constructively by being operatively connected to the same gear input wheel
  • the overall length of this elevator which is equipped with two rotary drive devices, does not increase, or only insignificantly
  • the manual transmissions are preferably equipped with a safety device which, when a maximum permissible torque on the input shaft is exceeded, automatically switches the transmission 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 an 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 Fig 1 in a view from above (view B in Fig 1) and
  • Fig. 3 shows the same elevator in a perspective view
  • the elevator designated as a whole with 100 comprises a frame 1 of a rectangular plan, which consists of welded double-T steel girders 2.
  • the components of the elevator described below are fastened by screwing onto the upper horizontal surfaces 3 of the girders
  • the elevator 100 comprises a flexible traction means 4, which is designed as a steel cable and can be wound up and unwound by means of a drum 5
  • the drum 5 is non-rotatably mounted 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 illustrated end of the drum shaft 6 is rotatably fastened to the disk 12 of a disk brake arrangement 13 which comprises two brake calipers 14, 15 offset in the direction of rotation of the axis S by means of the disk brake arrangement 13.
  • the rotational speed of the drum 5 can be braked during the unwinding process of the flexible traction device 4 or also be completely blocked Beyond the other end 11, the drum shaft 6 is connected to the output side 16 of a gear unit 17, which will be described in more detail below, and to an eddy current brake 18 connected in the direction of the axis S, the latter also serving to brake the unwinding speed of the drum 5
  • a gear unit 17 which will be described in more detail below
  • an eddy current brake 18 connected in the direction of the axis S
  • drum 5, eddy current brake 18 and between the drum 5 and the eddy current brake 18 on the output side 16 of the gear unit 17, two rotating auxiliary devices 19, 20 are attached to the frame 1.
  • Drive mechanisms 19, 20 comprise a direct current electric motor 21, 22, the output shaft of which is connected to the input shaft 23, 24 of a gearbox 25, 26 in a rotationally fixed manner
  • the manual transmissions 25, 26 are of a type known for use in lifting plants, which will not be discussed in greater detail in the context of this description.
  • the rotary drive devices 19, 20 are arranged spatially in such a way that the output shafts 27, 28 of the manual transmissions 25, 26 are facing 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 gear unit 17 and act on a gearwheel which is not recognizable in the drawing and which has an intermediate gearwheel 30 is connected to the drum shaft 6 on a gear wheel (not shown) provided on the output side 16 of the gear unit 17.
  • the gear arrangement 17 is therefore used to transmit torques between the output shafts 27, 28 of the gearbox 25, 26 and the drum shaft 6 in the case of winding the flexible traction means 4 on the drum 5 drive the swivel ebsein- directionunge ⁇ 19, 20 on the drum shaft 6, the braking of the drum 5 required in the case of unwinding flexible traction means 4 from the drum 5 can also be carried out by the DC motors 21, 22, which then act as generators. As a result, the kinetic energy the rotating drum is converted into electrical energy, energy can be saved in this way by jerk feeding if desired
  • An important advantage of the coupling of the output shafts 27, 28 of the manual transmission 25, 26 to the drum shaft 6 via the gear unit 17 equipped with the gearwheel is that the lifting mechanism according to the invention can be operated in what is known as four-quadrant operation.
  • Four-quadrant operation means that both when lifting and when lowering the load on the flexible traction means 4, the drum 5 with the rotary mechanisms 19, 20 can both be accelerated and braked
  • the manual transmissions 25, 26 are equipped with a safety clutch, which cannot be seen in the drawing, and which automatically select the smallest transmission ratio between the input shafts 23, 24 and the output shafts 27, 28 in the event of overloading of the driving DC motor 21, 22 in order to prevent the electric motors 21 , 22 to minimize torque to be applied in this operating state.
  • the safety clutch is designed in such a way that in this "first" gear a spring force-induced application prevents the clutch from loosening regardless of the existing hydraulic pressure, by means of which the clutch is actuated, and thus torque transmission from the Input shafts 23, 24 are ensured on the output shafts 27, 28.
  • a retraction device is preferably integrated in the lifting mechanism according to the invention, which is suitable for lowering and lifting the drilling device even during the drilling operation and which de press the pressing force s Drilling device on the bottom of the borehole to a desired value.
  • the estate device can be operated in the following three different ways
  • 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
  • the elevator according to the invention is further equipped with a double filter system, not recognizable in the drawing, with which the necessary for the operation of the hydraulically driven components of the elevator, for example the disc brake arrangement 13 and the manual transmission 25, 26 Hydraulic oil is filtered effectively.
  • the two filters of this double filter system are installed in flow branches that can be switched on and off independently of one another 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 over to the other filter without interrupting operation.

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Abstract

Das Hebewerk umfasst eine drehbar gelagerte Trommel (5) zum Aufwickeln eines Zugmittels (4), die von mindestens einer Drehantriebseinrichtung (19), die aus einem über mindestens ein Schaltgetriebe (25) auf die Trommel (5) wirkenden Rotationsantriebsmotor (21) besteht, drehantreibbar ist. Die mindestens eine Drehantriebseinrichtung (19) ist - bezogen auf die Drehachse (S) der Trommel (5) - neben der Trommel (5) angeordnet, derart, dass sich die Trommel (5) und die Drehantriebseinrichtung (19) in einer Projektion senkrecht zur Drehachse (S) der Trommel (5) zumindest teilweise überdecken.

Description

Hebewerk
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 nachgeschaltet, dessen Eingangswelle mit dem Gleichstrom- Elektromotor und dessen Ausgangswelle mit der Trommel gekoppelt ist
Bei einer ersten Ausfuhrungsform derartiger, bekannter Hebewerke wird das anliegende Drehmoment mittels einer Gliederkette auf die Trommel ubertra- gen Zwar weisen diese sogenannten Kettenhebewerke relativ kompakte Außenabmessungen auf, nachteilig ist jedoch, daß der stets vorhandene Kettendurchhang im Unterschlag des Kettentriebes beim sogenannten "Vier- quadrantenbetneb", bei dem sowohl beim Heben der Last als auch beim Senken der Last sowohl beschleunigt als auch gebremst werden kann auf den Oberschlag wechseln und dadurch ein stoßartiger Betrieb mit erheblichen, auf das Zugmittel wirkenden Kraftspitzen entstehen wurde Hierin be- steht eine erhebliche Gefahr, da durch diese Kraftspitzen die Zugfestigkeit des Zugmittels überschritten werden kann, was zum Abriß des Zugmittels mit den damit verbundenen verheerenden Folgen fuhren wurde
Es ist daher von der Firma Wirth Maschinen- und Bohrgerate-Fabrik GmbH Erkelenz ein Hebewerk bekannt, welches zwei Antriebseinheiten, bestehend aus einem Gleichstrom-Elektromotor mit nachgeschaltetem Schaltgetriebe umfaßt, bei welchem die Getriebeausgangswellen jeweils ein Zahnradπtzel tragen, welches mit einem rotationsfest auf der Trommelwelle gelagerten Zahnrad in Eingriff stehen 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 fuhrt Durch die Möglichkeit, die Antriebsmotoren sogleich zum Abbremsen der Trommelrotation zu benutzen, kann durch die Möglichkeit der direkten Einspeisung der durch den Bremsvorgang gewonnen elektrischen Energie eine erhebliche Energieeinsparung erzielt wer- den 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 bewahrt nachteilig ist jedoch sein erheblicher Platzbedarf der es insbesondere für den Austausch von den kompakteren Kettenhebewerken ungeeignet macht
Es ist bekannt, daß Wechselstromdrehantπebselektromotoren 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/Schaltgetπebeeinheiten mit Wechselstrom-Elektromotoren ohne Schaltgetriebe auszustatten, da sich hierdurch die Baulange des Hebewer- kes reduziert Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch dann, daß insbesondere dann, wenn das Getriebehebewerk im Austausch eines gleichstrombe- tπebenen Kettenhebewerkes eingesetzt werden soll, die gesamte elektrische Betπebseinπchtuπg von Gleichstrom auf Wechselstrom umgestellt werden muß, was einen regelmäßig wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand be- deutet
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hebewerk zu schaffen mit dem ein Vierquadrantenbetrieb möglich ist, das gleichstrombetrieben wird und dessen Baulange reduziert ist
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelost
Dadurch, daß die zumindest eine Drehantriebseinrichtung bezogen auf die Drehachse der Trommel neben derselben angeordnet ist, derart daß sich die Trommel und die Drehantriebseinrichtung in einer Projektion senkrecht zur Drehachse der Trommel zumindest teilweise überdecken, reduziert sich die Baulange des Hebewerks erheblich Die Lange des Hebewerks ist somit im wesentlichen durch die Trommel und die in Richtung der Trommelachse vor- bzw nachgeschalteten Aggregate bestimmt
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Hebewerks sind die Antriebswelle des Rotations-Antπebsmotors und die Eingangs- und O 01/64573
Ausgangswellen des Schaltgetriebes auf einer gemeinsamen Geraden liegend angeordnet Eine Umlenkung der Antriebsdrehmomente, die einen erhöhten Aufwand und auch und Antriebsverluste bedeuten wurde, wird hierdurch vermieden
Die Trommel ist vorzugsweise rotationsfest mit einer drehbar gelagerten Trommelwelle verbunden
Die Trommelwelle ist dann bevorzugt mit der Ausgangsseite einer Getπebe- emheit verbunden, deren Eingangsseite an die Ausgangswelle des Schaltgetriebes angekoppelt ist
Die Getriebeeinheit ist vorzugsweise ein Zahnradgetriebe, das zur Entfer- nungsuberbruckung zwischen Ausgangswelle des Schaltgetriebes und Trommelwelle ein Zwischenrad aufweist
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 Torsionskraften der Trommelwelle kommt, wie dies der Fall wäre wenn nur ein Ende der Trommelwelle mit Bremseinrichtungen gekoppelt wäre
Die mechanisch wirkende Bremseinrichtung ist vorzugsweise eine Scheibenbremse, die elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung eine Wirbelstrombremse
Zur Erhöhung der auf die Trommelwelle übertragbaren Drehmomente und zur Erzielung von Notlaufeigenschaften weist das erfindungsgemaße Hebewerk vorzugsweise eine zweite Drehantriebseinrichtung mit Rotatioπsan- tπebsmotor und Schaltgetriebe auf Dabei ist die Antriebswelle des Rotations-Antπebsmotors und die Eingangs- und Ausgangswelle des Schaltgetriebes der zweiten Drehantriebseinrichtung auf einer gemeinsamen Geraden liegend angeordnet, die - besonders bevorzugt - mit der Drehachse der Ausgangswelle des Schaltgetriebes der ersten Drehantriebsanordnung zusammenfallt
Die Ausgangswellen sind vorzugsweise beide direkt mit der Eingangsseite der Getriebeeinheit gekoppelt, was konstruktiv dadurch umgesetzt werden kann, daß sie mit demselben Getriebeeingangsrad wirkverbunden sind
Ist die zweite Drehantriebseinrichtung - bezogen auf die Richtung der Drehachse der elektromagnetisch wirkenden Bremseinrichtung - neben dieser Bremseinrichtung angeordnet, so erhöht sich die Baulange dieses mit zwei Drehantriebseinrichtungen ausgestatteten Hebewerks nicht oder nur unwe- sentlich
Um Überlastungen der Antπebsmotoren der Drehantriebseinrichtungen zu vermeiden, sind die Schaltgetriebe vorzugsweise mit einer Sicherheitsein- richtung ausgerüstet, die bei Überschreitung eines maximal zulassigen 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 Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigen
Fig 1 eine Ausfuhrungsform eines erfindungsgemaßen 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 ) sowie
Fig 3 dasselbe Hebewerk in einer perspektivischen Ansicht Das als Ganzes mit 100 bezeichnete Hebewerk umfaßt einen Rahmen 1 rechteckigen Grundrisses, der aus miteinander verschweißten Doppel-T- Stahltragern 2 besteht Auf den oberen Horizontalflachen 3 der Trager 2 sind die im folgenden noch beschriebenen Komponenten des Hebewerks durch Verschrauben befestigt
Zum Aufholen und Ablassen eines Bohrgeräts umfaßt das Hebewerk 100 ein als Stahlseil ausgebildetes flexibles Zugmittel 4, welches mittels einer Trom- mel 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 verlauft Sie ist in Lagerbocken 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 wahrend 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 einer noch im einzelnen zu beschreibenden Getriebeeinheit 17 und mit einer in Richtung der Achse S nachgeschalteten Wirbelstrombremse 18 verbunden Letztere dient ebenfalls der Abbremsung der Abwickelge- schwindigkeit der Trommel 5 Ihr Einsatz wird demjenigen der Scheibenbremsanordnung bevorzugt, da das Aufbringen der Bremenergie verschleiß- frei und ohne durch mechanischen Eingriff hervorgerufene Lärmbelästigung erfolgt
Neben der Anordnung aus Scheibenbremsanordnung 13, Trommel 5, Wir- belstrombremse 18 und zwischen der Trommel 5 und der Wirbelstrombrem- se 18 hegender Ausgangsseite 16 der Getriebeeinheit 17 sind zwei Drehan- tnebseinπchtungen 19, 20 an dem Rahmen 1 befestigt Jede der Drehan- triebseinπchtungen 19, 20 umfaßt einen Gleichstromelektromotor 21 , 22, dessen Ausgangswelle jeweils mit der Eingangswelle 23, 24 eines Schaltgetriebes 25, 26 drehfest verbunden ist
Bei den Schaltgetrieben 25, 26 handelt es sich um solche für den Einsatz in Hebewerken bekannter Bauart, auf die im Rahmen dieser Beschreibung nicht naher eingegangen werden soll Die Drehantriebseinrichtungen 19, 20 sind derart räumlich angeordnet, daß die Ausgangswellen 27, 28 der Schaltgetriebe 25, 26 einander zugewandt sind und die Drehachsen T, T der Aus- gangswellen 27, 28 auf einer gemeinsamen Geraden liegen Beide Ausgangswellen 27, 28 sind mit der Eingangsseite 29 der Getriebeeinheit 17 verbunden und wirken auf ein in der Zeichnung nicht erkennbares Zahnrad welches über ein Zwischenzahnrad 30 auf ein an der Ausgangsseite 16 der Getriebeeinheit 17 vorgesehenes, ebenfalls nicht dargestelltes Zahnrad mit der Trommelwelle 6 verbunden ist Die Getriebeanordnung 17 dient daher der Übertragung von Drehmomenten zwischen den Ausgangswellen 27, 28 der Schaltgetriebe 25, 26 und der Trommelwelle 6 Im Falle des Aufwickelns des flexiblen Zugmittels 4 auf die Trommel 5 treiben die Drehantπebsein- richtungeπ 19, 20 die Trommelwelle 6 an, das im Falle des Abwickeins flexi- blen Zugmittels 4 von der Trommel 5 erforderliche Abbremsen der Trommel 5 kann ebenfalls durch die Gleichstrommotoren 21 , 22 erfolgen, die dann als Generatoren wirken Da hierdurch die kinetische Energie der rotierenden Trommel in elektrische Energie umgewandelt wird, laßt sich - falls gewünscht - durch Ruckeinspeisung auf diese Weise Energie einsparen
Ein wesentlicher Vorteil der Ankopplung der Ausgangswellen 27, 28 der Schaltgetriebe 25, 26 an die Trommelwelle 6 über die zahnradbestuckte Getriebeeinheit 17 ist, daß das erfindungsgemaße Hebewerk im sogenannten Vierquadrantenbetrieb betrieben werden kann Mit Vierquadrantenbetrieb ist gemeint, daß sowohl beim Heben, als auch beim Senken der an dem flexiblen Zugmittel 4 befindlichen Last die Trommel 5 mit den Drehantπebsem- πchtungen 19, 20 sowohl beschleunigt, als auch gebremst werden kann Die Schaltgetriebe 25, 26 sind mit einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Sicherheitskupplung ausgestattet, die bei Überlastung des jeweils antreibenden Gleichstrommotors 21 , 22 automatisch die kleinste Übersetzung zwischen den Eingangswellen 23, 24 und den Ausgangswellen 27, 28 wählen, um das von den Elektromotoren 21 , 22 in diesem Betriebszustand aufzubringende Drehmoment zu minimieren Die Sicherheitskupplung ist derart konzipiert, daß in diesem "ersten" Gang eine federkraftinduzierte Beaufschlagung ein Losen der Kupplung unabhängig von vorhandenem Hydraulikdruck, über den die Kupplung betätigt wird, verhindert und somit eine Drehmomentuber- tragung von den Eingangswellen 23, 24 auf die Ausgangswellen 27, 28 sichergestellt wird Ferner ist bei dem erfindungsgemaßen Hebewerk vorzugsweise eine in der Zeichnung nicht dargestellte Nachlaßvorrichtung integriert, die geeignet ist, auch wahrend des Bohrbetriebes das Bohrgerat 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 Bohrgerat 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 Spulflussigkeit für einen durch die Spulflus- sigkeit angetriebenen Antriebsmotor des Bohrgerätes wahrend des Abtragvorgangs konstant ist
Das erfindungsgemaße 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 der Schaltgetriebe 25, 26 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 Unterbre- chung des Betriebes auf den anderen Filter umgeschaltet werden kann.
4573
10
BEZUGSZEICHENLISTE
Rahmen 100 Hebewerk
Träger S Achse
Horizontalfläche T, T Drehachsen flexibles Zugmittel G Gerade
Trommel
Trommelwelle
Längsseite
Lagerbock
Lagerbock
Stirnseite
Stirnseite
Scheibe
Scheibenbremsanordnung
Bremszange
Bremszange
Ausgangsseite
Getriebeeinheit
Wirbelstrombremse
Drehantriebseinrichtung
Drehantriebseinrichtung
Gleichstrommotor
Gleichstrommotor
Eingangswelle
Eingangswelle
Schaltgetriebe
Schaltgetriebe
Ausgangswelle
Ausgangswelle
Eingangsseite
Zwischenrad

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Hebewerk zum Ablassen und Aufholen einer Last, insbesondere einer Bohreinrichtung, mit einem flexiblen Zugmittel (4), das an der Last befestigt ist, mit einer um eine Drehachse (S) drehbar gelagerte Trommel (5) zum Aufwickeln des Zugmittels (4) und mit zumindest einer ersten Drehantriebseinrichtung (19), die mindestens einen über ein Schaltgetriebe (25) auf die Trommel (5) wirkenden Rotationsantriebsmotor (21 ) umfaßt, mit dem die Trommel (5) wahlweise in Ablaß- oder Auffullrichtung des Zugelements (4) drehan- treibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste 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
Hebewerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle des Rotations-Antπebsmotors (21) und die Eingangs- und Ausgangswellen (23, 27) des Schaltgetriebes (25) auf einer gemeinsamen Geraden (G) liegend angeordnet sind
3. Hebewerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (5) rotationsfest mit einer drehbar gelagerten Trommelwelle (6) verbunden ist.
4. Hebewerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwelle (5) mit der Ausgangsseite (16) einer Getriebeeinheit (17) verbunden ist, deren Eingangsseite (29) an die Ausgangswelle (27) des Schaltgetriebes (25) angekoppelt ist.
5. Hebewerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinheit (17) ein Zahnradgetriebe ist, das zur Entfernungsüberbrük- kung zwischen der Ausgangswelle (27) des Schaltgetriebes (25) und der Trommelwelle (6) ein Zwischenrad (30) aufweist.
6. Hebewerk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwelle (6) einenends an eine mechanisch wirkende, anderenends an eine elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung angekoppelt ist.
7. Hebewerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch wirkende Bremseinrichtung eine Scheibenbremsanordnung (13), die elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung eine Wirbelstrombremse (18) ist.
8. Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Drehantriebseinrichtung (20) mit Rotationsantriebsmotor (22) und Schaltgetriebe (26) vorgesehen ist.
9. Hebewerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die An- tnebswelle des Rotationsantriebsmotors (22) und die Eingangs- und
Ausgangswelle (24, 28) des Schaltgetriebes (26) der zweiten Drehantriebseinrichtung (20) auf einer gemeinsamen Gerade (G) liegend angeordnet sind.
10. Hebewerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Drehantriebseinrichtungen (19, 20) derart angeordnet sind, daß die Ausgangswellen (27, 28) der Schaltgetriebe (25, 26) einander zugewandt sind und eine gemeinsame Drehachse aufweisen, wobei die Ausgangswellen (27, 28) mit der Eingangsseite (29) der Getriebeeinheit (17) gekoppelt sind.
11. Hebewerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehantriebseinrichtung (20) bezogen auf die Richtung der
Drehachse (S) der elektromagnetisch wirkenden Bremseinrichtung neben dieser Bremseinrichtung angeordnet ist.
12. Hebewerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeich- net, daß das bzw. die Schaltgetriebe (24, 26) mit einer Sicherheitseinrichtung ausgerüstet ist bzw. sind, 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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