Technologia nawijania liny
Technologia szpulowania liny stalowej to technologia zapobiegająca zaczepianiu się liny stalowej podczas nawijania , zwłaszcza w wielu warstwach na bębnie.
Historia
Od czasu opracowania liny stalowej , składającej się z wielu drutów splotów, nawijanie drutu stanowiło wyzwanie techniczne. W przypadku zawinięcia w wiele warstw górne warstwy mają tendencję do zgniatania dolnych warstw, podczas gdy dolne warstwy mają tendencję do ściskania górnych warstw. Tarcie liny o linę również ma tendencję do powodowania zużycia. Problemy te zostały rozwiązane przez Franka L. LeBusa Seniora, dostawcę sprzętu wiertniczego na pola naftowe w Teksasie w USA, który w 1938 roku opatentował użycie pręta rowkowego na bębnach podnoszących do prowadzenia nawijania liny. Segmenty stalowe o rowkowanym kształcie były po prostu przyspawane lub przykręcone do istniejących bębnów ze stali zwykłej. Od tego czasu rowki bębnowe są szeroko stosowane do prowadzenia nawijania liny stalowej na bębny wyciągarki i z niej zdejmowane. Wprowadzenie ciągłego spiralnego rowka na bęben, podobnie jak gwint śruby, zapewnia sposób prowadzenia liny podczas nawijania na bęben lub z niego. Jednak wykazano, że działa to skutecznie tylko wtedy, gdy lina jest owinięta pojedynczą warstwą. Kiedy lina jest owinięta wieloma warstwami, problemy pozostają. Frank LeBus wprowadził wzór rowków, w którym rowek jest równoległy do kołnierzy bębna, z wyjątkiem pojedynczego nachylonego odcinka w poprzek czoła bębna, który działa jako punkt skrzyżowania, przesuwając linę wzdłuż szerokości rowka przy każdym obrocie.
Podczas gdy firma rodzinna Lebus nadal produkuje ten sprzęt, ich patenty wygasły. Nazwa Lebus jest jednak zastrzeżonym znakiem towarowym należącym do firmy rodzinnej Lebus, więc termin „Lebus Drum” odnosi się konkretnie do produktów Lebus International.
Aplikacje
System nawijania wielowarstwowej liny stalowej był przez lata stale udoskonalany i dostosowywany do wszelkich zastosowań, w których długie liny stalowe muszą być szybko i płynnie nawijane w wielu warstwach. Przykłady obejmują:
- Dźwigi na place budowy, morskie platformy wiertnicze , do portów lub na pokłady statków
- Głębokie wydobycie
- Wciągarki na pokładach oceanograficznych statków badawczych i barek do układania rur
- Wciągarki na statkach rybackich .
- Kolejki linowe i kolejki linowe
Zalety systemu
Dzięki systemowi rowków równoległych zużycie liny jest znacznie zmniejszone przy nawijaniu wielowarstwowym.
Kiedy pierwsza warstwa wypełni bęben, druga warstwa przemieszcza się z powrotem w poprzek bębna, przy czym każdy zwój liny jest osadzony dokładnie wzdłuż rowka dwóch zwojów pierwszej warstwy. Przy rowkowaniu równoległym możliwe jest obliczenie dokładnych sił, jakie lina wywiera na bęben, ponieważ nawijanie jest kontrolowane.
Nawinięcie poprzeczne jest zredukowane do około 20% obwodu bębna, a 80% pozostaje równoległe do kołnierzy w rowku liny warstwy wewnętrznej. To równoległe rowkowanie równomiernie rozkłada obciążenie między poszczególnymi warstwami i, jak wykazały testy, znacznie zwiększa – o ponad 500% – żywotność liny stalowej. System został wykorzystany do mocowania lin do góry.
W zastosowaniach morskich duże odcinki lin są często umieszczane na bębnach. Na przykład wciągarki kotwiczne na barce do układania rur Semac 1 firmy Saipem mieszczą 2800 metrów liny stalowej o średnicy 76 mm (3 cale) ułożonej w 14 warstwach. Castorone firmy Saipem, największy na świecie statek do układania rur, wykorzystuje linę stalową o długości 3850 m i średnicy 152 mm. Waży 420 ton. Lina jest ciągnięta przez kabestan i przechowywana na masywnych wciągarkach trakcyjnych Rema, które są wyposażone w system równoległych rowków, z naciągiem wstecznym około 40 ton na kabestanie.
Wymagane parametry pracy
Aby zmaksymalizować korzyści płynące z systemu rowkowania równoległego, wymagane są określone warunki pracy. Obejmują one:
- Konstrukcja dostosowana do aplikacji
Każdy system powinien być dostosowany do aplikacji, do której jest używany. Wzór rowków jest dostosowany do długości, średnicy i rodzaju konstrukcji liny.
- Szpulowanie pod napięciem
W każdym zastosowaniu do nawijania wielowarstwowego ważne jest, aby przy pierwszym zakładaniu liny na bęben była ona naprężona, aby uniknąć luzu na warstwach wewnętrznych, które mogą zostać zgniecione lub wyszczerbione przez warstwy zewnętrzne o ścianki rowka.
- Prawidłowy kąt floty
Kąt floty definiuje się jako największy kąt liny między pierwszym krążkiem a kołnierzem bębna, w stosunku do linii środkowej bębna. We wszystkich typach bębnów lina podlega kątowi flotacji, który wpływa na jej zachowanie i wpływa na żywotność. Kąt floty powinien wynosić od 0,25° do 1,25°, w zależności od konstrukcji liny. Kąt floty można zmieniać, przesuwając pierwszy krążek bliżej lub dalej od bębna. Jeśli krążek znajduje się zbyt blisko bębna, kąt floty będzie większy niż 1,25°; jeśli jest zbyt daleko, kąt floty będzie mniejszy niż 0,25°.
Akcesoria
Czasami nie jest możliwe osiągnięcie optymalnego kąta floty. Tam, gdzie nie ma miejsca na zamontowanie krążka w wymaganej odległości od bębna, dostępne są dwa dodatkowe urządzenia do nawijania. Jednym z nich jest kompensator kąta floty, który jest napędzany automatycznie przez napięcie liny. Drugi to nawijarka poziomu, która jest napędzana mechanicznie. Oba oferują rozwiązanie prowadzenia liny wzdłuż bębna między kołnierzami, ale każdy ma swoje zalety i wady.
Kompensator kąta floty
Kompensator kąta floty (FAC) jest napędzany przez ruch liny stalowej przechodzącej przez sekcje poprzeczne bębna. Gdy lina się zwija lub rozwija, wałek FAC automatycznie oscyluje powoli, umożliwiając krążkowi przesuwanie się tam i z powrotem po wałku, aby utrzymać optymalny kąt floty i płynnie poprowadzić linę na bęben.
Nawijacz poziomu śrub
Nawijarki poziomu mogą być napędzane hydraulicznie lub elektrycznie i sterowane komputerowo lub mogą być prostymi urządzeniami mechanicznymi. Mechaniczny nawijacz poziomu składa się z wału głównego (śruby pociągowej) ze śrubowym rowkiem, po którym porusza się podajnik liny. Obudowa podajnika liny zawiera dwie pionowe rolki i jedną poziomą rolkę lub alternatywnie krążek linowy. Ruch poprzeczny obudowy jest generowany przez przełożenie koła zębatego napędu łańcuchowego między bębnem a śrubą pociągową, jak pokazano na ilustracji. Zamontowana automatyczna nawijarka poziomu została zaprojektowana i skonstruowana tak, aby była kompatybilna z rowkami na bębnie. Alternatywnie koło pasowe można zintegrować i zainstalować w ramie obudowy. W takim przypadku system można ustawić w dowolnym miejscu wokół bębna. Instalacje oceanograficzne, które nawijają linę do 46 warstw, wykazały, że nawijarki poziomu zapewniają zsynchronizowane i kontrolowane nawijanie w najtrudniejszych, najbardziej testowych warunkach.
Rozcięte rękawy
Systemy rowków do wielowarstwowego szpulowania można wyrzeźbić na stalowych płaszczach, które są montowane na starych bębnach za pomocą śrub lub spawania jako zewnętrzna tuleja. Nazywane dzielonymi tulejami, można je zamontować na starych bębnach lub zamontować na nowych bębnach, aby umożliwić przyszłą zmianę zastosowania.
Bibliografia
- Erhöhung der Seillebensdauer bei der Mehrlagenwicklung in Kranen; AiF-Vorhaben 14862 N/1, Uniwersytet w Stuttgarcie, (pdf, 19 lutego 2013)
- Rudolfa Beckera. Wielka księga żurawi samojezdnych i gąsienicowych . ISBN 978-3-934518-02-5 , strona 50
Źródła
- Dubbel: Podręcznik inżynierii mechanicznej, wydanie 19, ISBN 978-3-642-17305-9 , Abschn. 2.2.3 (w języku niemieckim)
- Dźwigi dzisiaj: październik 2010
- Cris Seidenather: Naprawianie kątów floty, International Cranes: styczeń 2013;
- Cris Seidenather: Keeping it smooth, International Cranes, październik 2007; Strony 51–53, (pdf, 23 lutego 2013 r.)