Federleitungstrommel

Die Erfindung betrifft eine Federleitungstrommel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Federleitungstrommeln werden bei Stromzuführungsanlagen benutzt, bei denen die stromführende Leitung unter einer ständigen Vorspannung gehalten werden soll. Hierzu wird die Leitung auf einen als Wickel dienenden Trommelmantel aufgespult. Seitlich des Trommelmantels befinden sich Trommelschilder, um ein seitliches Herabrutschen des Leitungswickels zu verhindern. Die Leitung kann über seitlich angeordnete Schleifringkörper mit elektrischem Strom und/oder Daten beaufschlagt werden. Aus der EP 0 802 601 Bl ist eine solche Federleitungstrommel bekannt, die den besonderen Vorteil hat, dass sie durch die Kapselung der Feder in einer Kassette eine hohe Betriebssicherheit bietet und außerdem einen Wechsel der Abzugsrichtung durch einfaches Umdrehen der Kassette ermöglicht.

Ein Problem stellt bei derartigen Federleitungstrommeln die mögliche überlastung der Feder über den spezifizierten Kraftbereich hinaus durch ungünstige Umstände bzw. unzulässige Betriebsabläufe dar. In einem solchen überlastfall kann es zu einer irreversiblen Verformung oder sogar zu einem Abreißen der Feder kommen, wodurch Reparaturarbeiten, die den Austausch der Feder umfassen, notwendig werden und hohe Kosten, u.a. durch den Stillstand der Anlage, entstehen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Federleitungstrommel vor den Folgen einer überlastung im Betrieb zu schützen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung geht davon aus, dass sich beim Betrieb einer Federleitungstrommel eine überlastung nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand völlig ausschließen ließe und sieht daher vor, die Feder dadurch gegen Beschädigung zu schützen, dass zumindest eines ihrer Enden an einem Halteglied mit mindestens einer Sollbruchstelle befestigt ist. Diese Sollbruchstelle des Haltegliedes ist so dimensioniert, dass sie bricht und dadurch eine

Entspannung der Feder ermöglicht, bevor diese Schaden nehmen kann. Durch eine zweckmäßige Gestaltung des Haltegliedes, insbesondere als einfacher Bolzen mit Querschnittsverjüngungen als Sollbruchstellen, können die durch eine überlastung verursachten Kosten im Vergleich zu einem Austausch der Feder erheblich reduziert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ist voll kompatibel mit dem Konzept einer Kapselung der Feder in einer Federkassette, indem der Bolzen mit Sollbruchstellen in der Federkassette montiert wird, so dass er im Betrieb die Kraftübertragung zwischen Feder und Kassette übernimmt.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Federleitungstrommel wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:

Fig. 1 einen seitlichen Schnitt durch eine Federleitungstrommel,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Federkassette einer Federleitungstrommel und

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Federkassette einer Federleitungstrommel mit zwei vergrößerten Details.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass eine Federleitungstrommel 1 im wesentlichen aus einem Trommelmantel 2, welcher als Wicklung für die (nicht dargestellte) Leitung dient, zwei seitlichen Trommelschildern 3, 4, einem Schleifringkörpergehäuse 5 mit Schleifringkörpern 6, einer gemeinsamen Achse 7 und einer über eine Federnuss 8 auf diese Achse 7 geschobenen Federkassette 9 sowie einem seitlichen Flansch 10 besteht. Bei einer Drehung des Trommelmantels 2 infolge des Abzugs der darauf aufgewickelten Leitung wird bzw. werden eine oder mehrere in der Federkassette 9 befindliche Spiralfeder(n) gespannt, wodurch die Leitung mit einer Zugspannung beaufschlagt wird.

Eine Explosionsdarstellung einer Federkassette 9 herkömmlicher Art zeigt Fig. 2. Die Federkassette 9 besteht im wesentlichen aus zwei einander gegenüberliegenden, im wesentlichen kreisförmigen Blechscheiben 11 und 12, die durch eine Reihe von entlang des jeweiligen Randes angeordneten Distanzbolzen 13 parallel zueinander in einem gewissen

Abstand voneinander gehalten werden. Hierzu sind die Distanzbolzen 13 zumindest auf einer Seite durch Schrauben 14 mit einer Scheibe 11 verbunden. Die in Fig. 2 nicht gezeigte Verbindung der Distanzbolzen 13 mit der anderen Scheibe 12 kann ebenfalls durch Schrauben erfolgen, könnte aber auch eine nicht lösbare Verbindung sein, da zum Einlegen oder Entnehmen einer Feder 15 in den bzw. aus dem Raum zwischen den beiden Scheiben 11 und 12 nur eine davon entfernbar sein muss.

Das äußere Ende der als spiralförmiges Band ausgeführten Feder 15 ist beispielsweise zu einer Schlinge 16 geformt, die beim Einlegen der Feder 15 auf einen der bereits an der Scheibe 12 befestigten Distanzbolzen 13 gesteckt wird, bevor die zweite Scheibe 11 darüber gelegt und mit den Schrauben 14 an den Distanzbolzen 13 befestigt wird. Die Befestigung des äußeren Endes der Feder 15 an einem Distanzbolzen 13 kann aber auch anders als in Form einer Schlinge 16 gelöst sein. Das innere Ende der Feder 15 wird an der in Fig. 2 nicht gezeigten Federnuss 8 befestigt. Bei einer Drehung des Trommelmantels 2 folgt die Federkassette 9 und damit die Schlinge 16 am äußeren Ende der Feder 15 dieser Bewegung, während die Federnuss 8 und damit das innere Ende der Feder 15 stillsteht, wodurch die Feder 15 unter Zugspannung gelangt.

Wird die Feder 15 überlastet, also zu weit ausgelenkt, so kommt es zu einer irreversiblen Verformung derselben, und zwar meistens im Bereich des um den Distanzbolzen 13 geschlungenen Endes. Die Schlinge 16 wird dabei aufgebogen oder reißt sogar ab. Zur Reparatur muss in diesem Fall die Federleitungstrommel 1 zerlegt und die Feder 15 komplett ausgetauscht werden, was unter anderem wegen des damit verbundenen Stillstandes der gesamten Anlage bis zum Eintreffen der Ersatzfeder mit hohen Kosten verbunden ist.

Um den Reparaturaufwand im Fall einer überlastung zu verringern, sieht die Erfindung die in Fig. 3 dargestellte Abwandlung der Federkassette 9 aus Fig. 2 vor. Dabei bleibt der grundlegende Aufbau der Federkassette 9 aus den zwei Scheiben 11 und 12 und den Distanzbolzen 13 unverändert. Lediglich die Befestigung des äußeren Endes der Feder 15 ist anders gelöst. Die dortige Schlinge 16 umgibt anstelle eines Distanzbolzens 13 einen speziellen Haltebolzen 17, der in Fig. 3 links unten vergrößert dargestellt ist. Es versteht sich, dass der Befestigungsabschnitt am Ende der Feder 15 auch hier nicht unbedingt die Form einer Schlinge 16 haben muss.

Der Haltebolzen 17 weist einen Mittenabschnitt 18 mit einem ersten Durchmesser und einer geringfügig unter dem Abstand der Scheiben 11 und 12 liegenden Länge und an seinen beiden Enden jeweils einen Endabschnitt 19 mit einem zweiten, kleineren Durchmesser auf. Zwischen dem Mittenabschnitt 18 und jedem Endabschnitt 19 befindet sich jeweils eine als Sollbruchstelle wirksame Querschnittsverjüngung 20 mit einem dritten Durchmesser, der noch kleiner als der zweite Durchmesser ist. Der Haltebolzen 17 ist bezüglich einer Querschnittsebene, die ihn mittig schneidet, symmetrisch geformt.

Zur Fixierung des Haltebolzens 17 zwischen den Scheiben 11 und 12 befinden sich an den jeweiligen Rändern derselben einander paarweise gegenüberliegende Schlitze 21, von denen einer in Fig. 3 rechts unten als Detail A vergrößert dargestellt ist. Ein Schlitz 21 hat eine Breite, die annähernd dem Durchmesser eines Endabschnitts 19 des Haltebolzens 17 entspricht und etwas größer als dieser ist, so dass ein Endabschnitt 19 in dem Schlitz 21 mit Spiel entlanggeführt werden kann. In der Mitte des Schlitzes 21 ist eine kreisförmige Aufweitung 22 vorgesehen, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser des Mittenabschnitts 18 des Haltebolzens 17 ist, so dass der Haltebolzen 17 insgesamt durch die Aufweitung 22 hindurchgeführt werden kann.

Die Befestigung des äußeren Endes der Feder 15 kann in diesem Fall dadurch erfolgen, dass nach dem Auflegen der Feder 15 auf eine Scheibe 12 und dem Auflegen und Festschrauben der zweiten Scheibe 11 die Schlinge 16 der dann zwischen den beiden Scheiben 11 und 12 befindlichen Feder 15 zum Fluchten mit den Aufweitungen 22 zweier einander gegenüberliegender Schlitze 21 in den Scheiben 11 bzw. 12 gebracht und dann der Haltebolzen 17 durch eine der beiden Aufweitungen 22 hindurch so weit in die Schlinge 16 eingeführt wird, bis sich der Mittenabschnitt 18 zwischen den beiden Scheiben 11 und 12 befindet und nur noch jeweils ein Endabschnitt 19 in jede der beiden Scheiben 11 und 12 ragt.

Dann wird der Haltebolzen 17 und zusammen mit ihm die Schlinge 16 der Feder 15 von den Aufweitungen 22 fort an ein Ende der Schlitze 21 geführt. Dies kann entweder mittels eines durch die Schlitze 21 hindurchgeführten Stabes oder durch eine Drehung der Feder 15 an ihrem inneren Ende geschehen. Sobald der Haltebolzen 17 den Bereich der Aufweitungen 22 verlassen hat, ist er durch die Scheiben 11 und 12 in axialer Richtung fixiert, da der Durchmesser seines Mittenabschnitts 18 größer ist als die Breite eines Schlitzes 21. An geeigneter Stelle ist jeder Schlitz 21 durch zwei einander gegenüberliegende Rastnasen 23

etwas verengt, und zwar so weit, dass die Endabschnitte 19 des Haltebolzens 17 durch Ausübung einer ausreichenden Kraft über diese Rastnasen 23 der Schlitze 21 hinweg in die Endbereiche der Schlitze 21 geschnappt werden können.

Die Rastnasen 23 halten den Haltebolzen 17 nach dem Einschnappen in den Endbereichen der Schlitze 21 in einer Position fixiert, die in der Ansicht des Details A in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie 24 markiert ist, welche für den dort gezeigten Schlitz 21 die Lage der Längsachse des Haltebolzens 17 in dessen eingeschnapptem Zustand angibt. Die Rastnasen 23 nehmen aber nicht die im Betrieb der Federleitungstrommel 1 als Folge der Federkraft auf die Scheiben 11 und 12 wirkende Reaktionskraft auf. Vielmehr ist die Federkraft dann so gerichtet, dass besagte Reaktionskraft von den halbkreisförmigen Enden der Schlitze 21 aufgenommen wird.

Alternativ kann insbesondere bei der Erstmontage die Schlinge 16 der Feder 15 bereits an der vorgesehenen Stelle 24 am Ende des Schlitzes 21 einer Scheibe 12 positioniert und dort der Haltebolzen 17 durch die Schlinge 16 der Feder 15 hindurch in diesen Schlitz 21 eingeführt werden. Danach kann die zweite Scheibe 11 so aufgesetzt werden, dass der Haltebolzen 17 auch in dieser bereits an der entsprechenden Stelle eines dortigen Schlitzes 21 zu liegen kommt.

Jeder Schlitz 21 erstreckt sich von der Aufweitung 22 aus symmetrisch in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen, die annähernd parallel zum Rand der jeweiligen Scheibe 11 bzw. 12 verlaufen. Dabei kann der Schlitz 21 insgesamt eine gerade Form, aber auch in Anpassung an eine runde Form der Scheiben 11 und 12, wie sie für das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel angenommen wurde, eine Kulissenform haben. Die Symmetrie des Schlitzes 21 sorgt dafür, dass die Bauform der Komponenten der Federkassette 9 unabhängig von der benötigten Abzugsrichtung der Federleitungstrommel 1 sein kann. Dies bedeutet, dass die Wirkungsrichtung der Federkraft erst beim Zusammenbau der Federkassette 9 durch die Orientierung, in der die Feder 15 zwischen die Scheiben 11 und 12 gelegt wird, festgelegt wird. Daher müssen für die beiden möglichen Wirkungsrichtungen der Federkraft keine verschiedenartigen Komponenten für die Federkassette 9 vorgesehen werden. Es versteht sich, dass der Haltebolzen 17 bei der Montage immer an denjenigen Enden eines Paares von Schlitzen 21 plaziert wird, welche von der Schlinge 16 aus gesehen in Richtung der von der Schlinge 16 abgehenden Feder 15 liegen.

Entlang des Randes jeder Scheibe 11 und 12 sind vorzugsweise, wie in Fig. 3 oben gezeigt ist, mehrere Schlitze 21 hintereinander vorhanden, damit der Befestigungspunkt des äußeren Endes der Feder 15 bei Bedarf variiert werden kann. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung an verschiedene Federlängen.

Der Durchmesser der Querschnittsverjüngungen 20 des Haltebolzens 17 ist so dimensioniert, dass bei einer übermäßigen Zugbelastung der Feder 15 der Haltebolzen 17 an dieser Stelle bricht, bevor die Feder 15, insbesondere deren endseitige Schlinge 16, Schaden nehmen kann. Sobald es an einer der beiden Querschnittsverjüngungen 20 zum Bruch kommt, wird die Belastung der anderen so groß, dass diese ebenfalls bricht. Somit scheren beide Endabschnitte 19 des Haltebolzens 17 von seinem Mittenabschnitt 18 ab und geben dadurch die Schlinge 16 der Feder 15 frei. Die Feder 15 kann sich entspannen und bleibt insgesamt vor einer Beschädigung geschützt. Zur Reparatur der Federkassette 9 braucht nur der Haltebolzen 17 ersetzt zu werden, der ein einfaches und billiges Ersatzteil darstellt, welches problemlos bevorratet und vom Servicepersonal zu Reparaturarbeiten mitgebracht werden kann.

Darüber hinaus zeigt der Haltebolzen 17 durch einen Bruch zweifelsfrei eine unzulässige überlastung im Betrieb an. Die Frage nach Materialermüdung oder Verarbeitungsmängeln der Feder 15 als mögliche andere, nicht von den Bedienern der Anlage zu verantwortende Ausfallursachen stellt sich somit von vornherein nicht.