ГРУЗОПОДЪЕМНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ)
LOAD LIFTING SYSTEM (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям грузоподъемных установок, предназначенных для уменьшения минимальных размеров пространства, требующегося для установки грузоподъемной системы, в частности за счет сокращения необходимого вертикального пространства над кабиной подъемника в верхнем конце ее рабочего хода, а также под кабиной, в нижнем конце ее рабочего хода.
Уровень техники
К грузоподъемным установкам постоянно предъявляется требование, касающееся минимизации вертикального пространства. В частности, желательно создавать такие грузоподъемные установки, которые не требовали бы наличия машинного отделения над шахтой для размещения двигателя и соответствующего оборудования, необходимого для работы подъемника. Существует также требование, касающееся уменьшения размера углубления снизу. В документе WO 99/43589 описывается конструкция, в которой двигатель подъемника располагается в шахте между направляющими рельсами сбоку от кабины, благодаря чему отпадает необходимость размещать двигатель в машинном отделении и создается определенная возможность для уменьшения вертикальных размеров шахты.
Целью настоящего изобретения является усовершенствование существующих грузоподъемных установок в шахтах (грузоподъемных систем), не использующих машинное отделение, или, по меньшей мере, создание им альтернативы.
Раскрытие изобретения
Для достижения заявленного технического результата разработана грузоподъемная система, включающая в себя шахту, в которой предусмотрены углубление снизу и возвышение сверху, кабину подъемника, которая установлена с возможностью вертикального перемещения в шахте, по меньшей мере, один направляющий ролик, который установлен на кабине, канат, на котором посредством направляющего ролика подвешена кабина, приводной двигатель, который размещен в шахте и связан с кабиной посредством каната. Направляющий ролик имеет диаметр менее 120 мм и, по меньшей мере, частично расположен в зоне вертикальной проекции кабины. Сумма глубины углубления снизу и высоты возвышения сверху больше высоты кабины не более чем на 1,4 метра. Двигатель может быть расположен за пределами траектории перемещения кабины или ее вертикальной проекции. Система может содержать два направляющих ролика, которые выполнены с возможностью протягивания каната над кабиной или под ней. Система может содержать тяговый шкив с диаметром менее 120 мм, соединенный с приводным двигателем. Канат в этом случае устанавливается на тяговом шкиве. Двигатель может быть выполнен удлиненным. Двигатель также может быть выполнен в виде двигателя безредукторного типа. Концы каната могут быть закреплены в верхней части шахты. В системе могут быть противовес и направляющие рельсы, а кабина и/или противовес могут перемещаться по названным направляющим рельсам, и, по меньшей мере, один конец вышеуказанного каната непосредственно или косвенным образом может быть прикреплен к одному или нескольким направляющим рельса. Двигатель может быть установлен в области верхней части шахты.
Двигатель также может быть установлен, по меньшей мере, на одной из направляющих рельс, а кабина и/или противовес могут быть установлены перемещающимися по названным рельсам.
Сумма глубины углубления снизу и высоты возвышения сверху может превышать высоту кабины не более чем на 1 метр. Сумма глубины углубления снизу и высоты возвышения сверху может превышать высоту кабины не более чем на 0,7 метра.
Канат может содержать, по меньшей мере, один плоский ремень.
Противовес может быть соединен с канатом посредством направляющего ролика, при этом диаметр направляющего ролика может иметь величину менее 120 мм.
Согласно одному из частных вариантов осуществления изобретения система может содержать противовес, пару направляющих рельс противовеса, при этом расстояние между этими рельсами равно, по меньшей мере, глубине кабины минус 0,2 метра, а глубина кабины находится в диапазоне от 1 до 1,6 метра.
Для достижения технического результата разработан вариант грузоподъемной системы, включающий в себя пару направляющих рельс, кабину подъемника, противовес, общий канат, на котором подвешены кабина и противовес, при этом противовес выполнен с возможностью вертикального движения по двум направляющим рельсам, при этом расстояние между направляющими рельсами равно, по меньшей мере, глубине кабины минус 0,2 метра, при этом глубина кабины от 1 до 1,6 метра.
Таким образом, специалисту в данной области должно быть понятно, что в соответствии с данным изобретением предлагается такая конструкция кабины подъемника, которая предъявляет весьма низкие требования, касающиеся превышения высоты шахты над высотой подъема кабины, как в опущенном, так и в поднятом положении. (Количественно это требование выражается как величина, на которую сумма глубины углубления снизу и высоты возвышения сверху превышает высоту кабины.) Указанное преимущество достигается за счет применения направляющего ролика (роликов) очень малого диаметра. Его значение составляет величину менее 120 мм, а реально, в предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения равно 100 мм. Благодаря этому суммарная величина глубины углубления снизу и высоты возвышения сверху является настолько малой, насколько это возможно, снижается стоимость строительства нового или реконструкции существующего здания, которая потребуется при размещении в нем данной грузоподъемной системы. Это связано с определенным ограничением, которое эта система налагает на конструкцию здания, обеспечивающим преимущества при ее установке как в новых, так и в существующих зданиях, подлежащих перестройке. Конечно, в каждом конкретном случае, в пределах задачи обеспечения малой общей высоты шахты особенно желательной будет минимизация пространств, отводимых для углубления снизу, либо для возвышения сверху. До определенной степени одно может быть уменьшено за счет другого. Например, при подвешивании кабины на канате снизу появляется возможность уменьшить возвышение сверху, в то время как для минимизации углубления снизу потребуется располагать канат над кабиной. При этом следует иметь ввиду, что реальный выбор может определяться и другими факторами.
Значение таких понятий, как углубление снизу, возвышение сверху и высота кабины хорошо известны специалистам в данной области. Тем не менее, для того чтобы избежать каких-либо разночтений, здесь приводятся ниже их определения. Углубление снизу - это расстояние по вертикали между полом самой нижней посадочной площадки и дном шахты. Указанная величина обычно определяется конструкцией нижней части кабины, буферов-амортизаторов, предохранительной пяты, а также допустимым значением выхода кабины за пределы своей траектории движения. Возвышение сверху представляет собой расстояние по вертикали между полом верхней посадочной площадки и потолком шахты. Таким образом, это пространство, как минимум, должно включать в себя высоту кабины с учетом конструкции ее крыши. Высота кабины - это внутреннее расстояние между ее полом и потолком.
Если бы специалист в данной области подошел бы к решению данной задачи обычным путем, то он попытался бы минимизировать высоту шахты либо за счет удаления направляющих роликов, используя схему подвески каната по схеме 1:1 (когда конец каната закрепляется непосредственно на кабине), либо за счет размещения их вне вертикальной проекции кабины, с тем чтобы они могли хотя бы частично попасть на уровень кабины по вертикали. Заявитель, однако, пришел к выводу, что высота по вертикали может быть реально уменьшена и при использовании преимуществ схемы подвески 2:1 за счет размещения направляющего ролика (роликов) в зоне вертикальной проекции кабины. Благодаря этому обеспечивается более сбалансированная нагрузка, а также уменьшается площадь поперечного сечения, требуемая для шахты, что также приводит к сокращению расходов на строительство или реконструкцию. В соответствии с данным изобретением направляющий ролик (ролики) хотя бы частично (а предпочтительно, полностью) располагается (располагаются) в пределах вертикальной проекции кабины.
Двигатель желательно размещать между стенкой шахты и кабиной подъемника. Это обеспечивает дополнительное сокращение вертикальных размеров шахты. Может использоваться только один направляющий ролик, установленный, например, в центре верхней или нижней части кабины, но предпочтительным является использование двух направляющих роликов.
В предпочтительном варианте грузоподъемная система представляет собой систему с фрикционным приводом, в которой вес кабины подъемника уравновешивается противовесом, а сама кабина вертикально перемещается при помощи каната, приводимого в движение тяговым шкивом, соединенным с двигателем. Желательно, чтобы диаметр тягового шкива был менее 120 мм, предпочтительное значение - 100 мм или меньше. Это позволяет оптимизировать использование пространства шахты за счет сокращения пространства, необходимого для размещения тягового шкива. При этом также снижаются требования к вращающему моменту двигателя, что, в свою очередь, позволяет применить двигатель меньших размеров.
Для того чтобы канат мог оборачиваться вокруг роликов малого диаметра, использующихся в соответствии с настоящим изобретением, он должен иметь достаточно малый радиус изгиба. Канат может состоять из тросов небольшого диаметра, однако более предпочтительно, если он представляет собой, как минимум, один плоский ремень, состоящий из множества заделанных в него параллельных шнуров.
В соответствии с настоящим изобретением суммарное значение глубины углубления снизу и высоты возвышения сверху может превышать высоту кабины не более чем на 1,4 метра, предпочтительно, не более чем не 1,2 м, предпочтительнее - не более чем на 1 м, еще предпочтительнее - не более чем на 0,8 м, наиболее предпочтительно - не свыше 0,7 м.
Для реализации настоящего изобретения может использоваться любой подходящий грузоподъемный двигатель, однако предпочтение следует отдать вытянутому двигателю, т.е. удлиненному в направлении оси вращения. Наиболее предпочтительным является применение безредукторного двигателя.
В соответствии с настоящим изобретением возможно использование нескольких конфигураций расположения каната, включающих его подвеску снизу или сверху кабины. Концы каната предпочтительно закреплять в верхней части шахты. Они могут быть заделаны в стенку или крышу шахты или в любую другую подходящую конструкцию, однако предпочтительным является крепление концов каната к направляющим рельсам (напрямую или не напрямую), которые обеспечивают вертикальное движение кабины и(или) противовеса. Например, хотя бы один из концов может быть прикреплен к станине двигателя, смонтированной на направляющих рельсах, из тех, что были упомянуты выше. При подобной организации все усилия подъемника ложатся на рельсы, что обеспечивает также снижение стоимости здания, поскольку в этом случае не потребуется специально укреплять стенки и крышу шахты.
Двигатель может быть установлен в любом удобном месте шахты вне проекции кабины подъемника, однако в целях уменьшения потребной длины каната его желательно размещать в районе верхней части шахты. Двигатель может быть смонтирован на стенке или крышке шахты, а также на любой другой подходящей конструкции. Предпочтительным является его крепление к одному или нескольким рельсам, которые направляют движение кабины и (или) противовеса. Как уже пояснялось выше, это позволяет перенести всю существенную нагрузку на направляющий рельс (или рельсы) и уменьшить тем самым требования к окружающему зданию.
В изобретении также показывается возможность того, что, уменьшая высоту противовеса, можно уменьшить и общую высоту шахты. Иными словами, общую высоту шахты в некоторых случаях нельзя снизить без укорочения противовеса. Конечно, одно влечет за собой другое, и чем короче противовес, тем меньше он будет весить. Это означает, что для соблюдения необходимого баланса между кабиной и противовесом нужно будет использовать материал с большей плотностью, например свинец. Это является не желательным, поскольку приведет к увеличению стоимости, а в случае применения свинца не будет также соответствовать условиям охраны окружающей среды.
Для уменьшения влияния вышеупомянутых недостатков изобретение предлагает две меры. Первая включает в себя применение на противовесе ролика с малым диаметром, например менее 120 мм. Поскольку ролик оказывает влияние на высоту противовеса, то уменьшая его диаметр можно соответственно увеличить высоту противовеса и, как следствие, его вес. Во-вторых, в изобретении раскрываются преимущества, которые дает сохранение веса противовеса при уменьшении его высоты за счет увеличения ширины и, соответственно, разнесения на большее расстояние направляющих рельсов, между которыми он движется. В типовой грузоподъемной системе при глубине кабины (спереди назад) 1,4 м, ширине кабины (от стенки до стенки) 1,1 м и размещении противовеса на одной из двух сторон, его направляющие рельсы могут быть разнесены на расстояние не более 0,8 метра. Это ограничение связано с тем, что в подобной типовой системе на той же стороне, что и противовес, располагаются контроллер подъемника и привод.
В соответствии с некоторыми предпочтительными вариантами исполнения настоящего изобретения, для которых высота кабины лежит в пределах от 1 до 1,6 метра, грузоподъемная система использует два направляющих рельса для противовеса, а указанные направляющие рельсы разнесены на расстояние, не меньшее, чем глубина кабины минус 0,2 метра.
Это само по себе обеспечивает новизну и изобретательский уровень, при этом в соответствии с другим аспектом данное изобретение предлагает грузоподъемную систему, содержащую кабину подъемника, шириной в пределах от 1 до 1,6 метра и противовес, которые подвешены на общем канате. При этом в данной системе вертикальное движение противовеса обеспечивается при помощи двух направляющих рельсов, которые разнесены на расстояние, величина которого меньше, чем глубина кабины минус 0,2 метра.
Краткое описание чертежей.
Ниже, исключительно в качестве примера будет описан предпочтительный вариант исполнения настоящего изобретения со ссылкой на следующие чертежи:
На Фиг.1 представлен вид спереди грузоподъемной системы в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг.2 в схематическом виде представлен вид шахты сверху, который иллюстрирует расположение направляющих рельсов;
На Фиг.3 дан общий вид верхней и нижней частей кабины подъемника.
Осуществление изобретения.
На Фиг.1 и Фиг.2 показана грузоподъемная система, содержащая кабину подъемника 2, которая может вертикально перемещаться в шахте 4. По обе стороны кабины в шахте 4 располагаются два вертикальных направляющих рельса 6, 7 кабины, которые направляют движение кабины 2 по вертикали. Кроме того, как можно заметить из Фиг.1 и Фиг.2, на левой стороне шахты располагаются два направляющих рельса 8, 9 противовеса, которые направляют по вертикали движение расположенного между ними противовеса. Противовес 10 короче, чем стандартный, что позволяет согласовать его вертикальное движение с уменьшенной высотой кабины в соответствии с описываемым вариантом исполнения настоящего изобретения. Это обеспечивается при помощи направляющего ролика 16, установленного сверху противовеса, диаметр которого составляет величину порядка 100 мм. Направляющие рельсы противовеса имеют разнос по горизонтали больше, чем в известных системах, что, в свою очередь, позволяет сделать противовес 10 шире, уменьшая за счет этого его высоту.
В качестве примера будем рассматривать случай, когда разнос между направляющими рельсами противовеса на 0,2 м меньше глубины кабины.
В верхней части левого направляющего рельса 6 кабины и направляющих рельсов 8 и 9 противовеса располагается станина 11 двигателя, на которой установлен двигатель 12 подъемника. В качестве него используется удлиненный безредукторный двигатель, применяемый в известных устройствах. Ось двигателя 12 желательно располагать параллельно линии, соединяющей два направляющих рельса противовеса. Поскольку двигатель 12 смонтирован на станине, опирающейся на три направляющих рельса 6, 8 и 9, вес двигателя и создаваемая им нагрузка передается при помощи направляющих рельсов вниз на пол шахты и не распространяется на стены 14 или потолок 16 шахты. Подобное размещение означает также, что двигатель 12 располагается в шахте бок о бок с кабиной 2, между кабиной 2 и стенкой 14. Поскольку двигатель оказывается вне вертикальной проекции кабины 2, он не увеличивает общий вес шахты 4. Подъемный канат 18 показан в виде трех отдельных ремней, но реально он может состоять из несколько тросов малого диаметра, или обычных тросов, либо представлять собой их комбинацию. Предпочтительным является использование нескольких тросов малого диаметра, либо плоского ремня (содержащего, в сущности, тросы очень малого диаметра, заделанные в оболочку), поскольку это обеспечивает наилучшее отношение радиуса изгиба к нагрузочной прочности. Канат 18 закреплен на одном конце станины 11 при помощи так называемого глухого (анкерного) крепления 20, широко используемого в известных устройствах. Канат 18 проходит сверху вниз от анкерного крепления 20 и оборачивается вокруг ролика 16, расположенного наверху противовеса 10. Затем он проходит наверх через тяговый шкив 24 (см. Фиг.3), который закреплен на шпинделе двигателя 12 (либо является его частью) и приводится в движение последним. Как видно из Фиг.3, тяговый шкив 24 имеет в данном варианте исполнения очень малый диаметр, например 100 мм или меньше.
От тягового шкива 24 канат 18 направляется вниз и охватывает направляющий ролик 26, установленный на нижней части кабины подъемника 2, в пределах ее вертикальной проекции. Направляющий ролик 26 также имеет очень маленький диаметр, порядка 100 мм. Канат 18 проходит под кабиной 2 и охватывает второй направляющий ролик 28, который идентичен первому, и также располагается в пределах вертикальной проекции кабины. Далее канат направляется вверх к другому анкерному соединению 30, которое находится на противоположном направляющем рельсе 7.
Рассмотренная выше конфигурация каната имеет соотношение 2:1. Тем не менее, как будет понятно из рассмотрения фигур, за счет использования направляющих роликов 26 и 28 очень малого диаметра сокращается требуемое вертикальное пространство под кабиной, когда она находится в самом нижнем положении. Иными словами, уменьшается минимальное потребное углубление 32 шахты. Аналогично, за счет использования подвески снизу и размещения двигателя 12 вне вертикальной проекции кабины 2 требуется очень небольшое потолочное пространство (пространство возвышения) 34.
В качестве числового примера высоту кабины будем считать равной 2100 мм. В соответствии с данным изобретением углубление может составлять лишь 300 мм, а возвышение сверху - 2500 мм, давая в совокупности 2800 мм, что превышает высоту кабины на 700 мм или на 33%. Далее будет понятно, что за счет применения двух анкерных креплений 20 и 30, а также установки двигателя 12 на направляющих рельсах 6, 7, 8, и 9, напрямую, или с использованием станины, весь вес грузоподъемной системы и ее рабочие усилия при помощи направляющих рельсов передаются через углубление 32 вниз, а затем, например, на фундамент здания. При этом указанные усилия не будут воздействовать на стены или потолок 14, 16 шахты, и, следовательно, специально укреплять их не потребуется.
Приведенное выше описание по сути своей является скорее иллюстративным, чем ограничивающим. Специалисту в данной области должно быть понятно, что в отношении раскрытых вариантов исполнения возможны изменения и модификации, не выходящие за рамки сферы притязаний данного изобретения, которая определена в следующих пунктах формулы изобретения.