УРАВНОВЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
BALANCER

Изобретение относится к уравновешивающему устройству для подъема, удерживания и опускания груза, содержащему тросовый барабан, который может вращаться под действием рабочей среды под давлением и имеет трос для удерживания груза, причем трос может сматываться с указанного тросового барабана и наматываться на него, и имеет устройство для экстренного торможения тросового барабана, если превышена определенная частота вращения, при этом устройство для экстренного торможения содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент, который прикреплен к тросовому барабану, поддерживается в положении для свободного вращения в подпружиненном состоянии и может быть перемещен в рабочее положение блокирования центробежной силой, при этом в указанном положении блокирования вращение тросового барабана блокируется посредством того, что стопорный элемент находится в зацеплении со стопором, который неподвижен относительно тросового барабана.
Уравновешивающее устройство этого типа известно, например, из документа EP1136423A1. Указанная заявка описывает устройство для ограничения максимальной частоты вращения уравновешивающего подъемного устройства (уравновешивающего устройства), в частности, для экстренного торможения подъемного устройства. Подъемное устройство содержит шпиндель с резьбовым концом, который установлен с возможностью вращения в корпусе, может вращаться при помощи поршня, который может перемещаться в продольном направлении при помощи сжатого воздуха в корпусе, и несет тросовый барабан и также содержит шпиндельную гайку, которая неподвижно соединена с корпусом, тросовый барабан, который может продольно перемещаться на шпинделе с резьбовым концом, неподвижно соединенным с ним с возможностью вращения совместно с ним. Устройство для экстренного торможения тросового барабана содержит множество фиксаторов, которые могут поворачиваться с противодействием упругой удерживающей силе вокруг оси вращения, которая параллельна шпинделю с резьбовым концом, из радиально-внутреннего исходного положения во внешнее положение торможения, при этом фиксаторы в любом случае ориентированы в направлении вращения, когда тросовый барабан вращается, и могут поворачиваться их свободным концом в положение торможения под действием центробежной силы при частоте вращения, которая превышает заданную, для величины удерживающей силы. В выдвинутом в радиальном направлении положении торможения фиксаторы зацепляются в соответствующих стопорах внешнего стопорного элемента, который неподвижно расположен на корпусе. Все устройство для экстренного торможения тросового барабана прикреплено к шпинделю с резьбовым концом на концевой стороне последнего при помощи предохранительной фрикционной муфты. Вращение вращательного шпинделя и, таким образом, тросового барабана останавливается посредством фрикционного соединения между внутренним конусом и внешним конусом, если фиксаторы перемещаются радиально наружу вокруг осей вращения против удерживающей силы пружин и сцепляются со стопорными поверхностями стопорного элемента, которые предусмотрены для фиксаторов.
Устройство для экстренного торможения тросового барабана в соответствии с документом EP1136423A1 конфигурировано таким образом, что когда барабан бездействует и существует натяжение троса в противоположном направлении, фиксаторы автоматически возвращаются в их исходное положение.
Также известно пневматическое уравновешивающее устройство с аварийным тормозом/средством экстренного торможения, например, из документа DE1034424B4. В указанном пневматическом уравновешивающем устройстве устройство для экстренного торможения тросового барабана содержит, по меньшей мере, один тормозной башмак, который может вращаться с тросовым барабаном параллельно оси барабана, может перемещаться из исходного положения в положение торможения и в положении торможения формирует фрикционное соединение с неподвижным цилиндром, по меньшей мере, один отдельный центробежный элемент, генерирующий момент при частоте вращения выше заданной, при этом указанный момент поворачивает тормозной башмак из исходного положения в положение торможения, причем момент, который генерируется фрикционным соединением, удерживает тормозной башмак в положении торможения и толкает его в положение торможения.
Тормоз активен, только пока трос остается без нагрузки. В случае натяжения троса в результате подвешивания груза тормоз освобождается автоматически.
Описанные выше операции экстренного торможения предусмотрены для случая, когда, например, груз отделен от троса. В этом случае сила противодействия для положения равновесия отсутствует для поршня уравновешивающего устройства, который нагружен давлением газа, в результате чего поршень резко перемещается вдоль оси давлением газа, преобладающим над ним, и тросовый барабан приводится в быстрое вращение. Без экстренного торможения конец троса будет сильно ускоряться, в результате чего он может нанести хлесткий удар и привести к ранениям или повреждениям.
В этих пределах описанные выше операции экстренного торможения адекватны и необходимы. Однако конструкция для указанных операций экстренного торможения не учитывает то обстоятельство, что только часть груза, подвешенного на тросе, снимается с него при некоторых обстоятельствах. Например, если сравнительно тяжелый грузовой крюк остается подвешенным на тросе, резкое торможение троса может приводить, из-за сил инерции грузового крюка, к скачкам грузового крюка на тросе и вызову тряски троса. Момент, в этом случае, будет воздействовать на тросовый барабан в противоположном направлении вращения, в результате чего тормозное устройство будет расцеплено. Вследствие отсутствия соответствующей силы противодействия конец троса снова будет ускоряться избыточным давлением, которое все еще преобладает в уравновешивающем устройстве.
Таким образом, изобретение основано на цели усовершенствования уравновешивающего устройства типа, указанного во вводной части в этом отношении.
Цель достигнута благодаря уравновешивающему устройству для подъема, удерживания и опускания груза, содержащему тросовый барабан, который приводится в действие рабочей средой под давлением и имеет трос для удерживания груза, причем трос может сматываться с указанного тросового барабана и наматываться на него, и имеет устройство для экстренного торможения тросового барабана, если определенная частота вращения превышена, при этом устройство для экстренного торможения содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент, который прикреплен к тросовому барабану, поддерживается в положении свободного вращения посредством подпружинивания и может быть перемещен в развернутое запирающее положение центробежной силой, причем в запирающем положении вращение тросового барабана блокируется на основе того, что стопорный элемент находится в зацеплении со стопором, который неподвижен относительно тросового барабана, при этом уравновешивающее устройство отличается тем, что после его приведения в действие стопорный элемент удерживается в развернутом положении, когда указанный стопорный элемент и стопор, который взаимодействует с ним, выходят из зацепления.
Изобретение может быть коротко изложено в том смысле, что уравновешивающее устройство согласно изобретению содержит устройство для экстренного торможения, которое содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент, который может быть развернут под действием центробежной силы и после приведения в действие остается в положении блокирования независимо от направления вращения момента, который прилагается к тросовому барабану. Здесь устройство для экстренного торможения конфигурировано таким образом, что, хотя стопорный элемент может отцепляться коротко от соответствующего стопора, получаемое блокирующее действие в принципе не исключается.
В контексте изобретения термин "расцепленный" означает, что стопорный элемент необязательно должен быть в контакте с соответствующим стопором или упираться в него.
Уравновешивающее устройство согласно изобретению может содержать тросовый барабан, который может перемещаться вдоль его оси вращения, и механизм с шариковыми винтами, который преобразует осевое движение поршня, который нагружен давлением газа, во вращательное и осевое движение тросового барабана. Здесь осевое смещение тросового барабана надлежащим образом задано так, что во время наматывания и сматывания трос выходит в одной точке из охватывающего корпуса, который окружает тросовый барабан.
В одном предпочтительном варианте выполнения уравновешивающего устройства согласно изобретению стопорный элемент удерживается в развернутом положении в нагруженном пружиной состоянии. После того как устройство для экстренного торможения приведено в действие, необходимо выполнить операцию разблокирования соответствующим приведением в действие вручную для приведения в готовность уравновешивающего устройства.
Изобретение следует понимать в принципе таким образом, что устройство для экстренного торможения может быть запущено независимо от направления вращения тросового барабана, если заданная предельная частота вращения превышена. Стопорный элемент, который может быть развернут под действием центробежной силы, например, также может быть устроен так, что он автоматически восстанавливает разблокированное положение, только когда тросовый барабан расположен в заданном положении, например, у одного из концевых упоров, когда трос или полностью размотан, или полностью намотан.
В альтернативном варианте может быть предусмотрено, что операция разблокирования вручную возможна только в одном из указанных предельных положений.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию уравновешивающего устройства согласно изобретению предусматривается, что стопорный элемент конфигурируют как стопорный рычаг, который может вращаться на одной стороне и может перемещаться центробежной силой из повернутого внутрь положения свободного хода в радиально развернутое запирающее положение.
Согласно изобретению, устройство для экстренного торможения, конечно, может содержать множество стопорных рычагов, которые скомпонованы, например, на общем радиусе относительно тросового барабана.
Предпочтительно, стопорный элемент может вращаться в каждом случае вокруг оси вращения, которая проходит приблизительно параллельно оси вращения тросового барабана.
В одном предпочтительном варианте выполнения уравновешивающего устройства согласно изобретению предусматривается, что стопорная пружина прикреплена к стопорному элементу с отнесением от оси вращения последнего таким образом, что стопорная пружина удерживает приведенный в действие стопорный элемент в развернутом положении, если стопорный элемент отклонен за заданное положение мертвой точки.
Особенно предпочтительно, если указанная стопорная пружина также удерживает стопорный элемент в положении свободного хода в нерабочем положении.
Согласно одному особенно предпочтительному усовершенствованию уравновешивающего устройства согласно изобретению, предусматривается, что устройство для экстренного торможения содержит, кроме того, по меньшей мере, один центробежный рычаг, который сочленен шарнирно на тросовом барабане и который воздействует на стопорный элемент, приводя его в действие. Центробежный рычаг может удерживаться, например, стопорным элементом в повернутом внутрь положении. Если определенная частота вращения тросового барабана превышена, что зависит от величины удерживающей силы стопорной пружины, центробежный рычаг отклоняется радиально наружу и толкает стопорный рычаг в развернутое положение против силы пружины. Здесь стопорный элемент присоединен к стопорной пружине таким образом, что если положение мертвой точки пройдено, стопорный элемент испытывал бы дальнейшее вращательное движение в полностью повернутое наружу положение только под действием силы пружины. Стопорный элемент тогда удерживается в этом положении возвратной пружиной.
Если применяют множество стопорных элементов, для каждого стопорного элемента может быть предусмотрен центробежный рычаг.
С этой целью предпочтительно, чтобы в положении свободного хода центробежный рычаг и стопорный элемент проходили приблизительно по касательной относительно оси вращения тросового барабана на окружности тросового барабана и в случае отклонения осуществляли вращательное движение в противоположном направлении.
Тросовый барабан может быть скомпонован, например, с возможностью вращения и/или перемещения вдоль оси в пределах неподвижной обоймы или цилиндра, и в развернутом положении стопорный элемент может сцепляться с отверстиями обоймы или цилиндра. В альтернативном варианте в развернутом положении стопорный элемент также может сцепляться с ребрами или пазами обоймы или цилиндра или также с ребрами или пазами корпуса уравновешивающего устройства.
В одном предпочтительном варианте выполнения уравновешивающего устройства согласно изобретению предусматривается, что устройство для экстренного торможения тросового барабана расположено на концевой стороне тросового барабана, предпочтительно, на установочной пластине, которую применяют с этой целью.
Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид продольного сечения уравновешивающего устройства согласно изобретению,
фиг.2 - вид в перспективе обоймы, которая окружает тросовый барабан, и устройства для экстренного торможения тросового барабана в его положении относительно обоймы, и
на фиг.3а-3с в каждом случае показаны виды с торца тросового барабана с устройством для экстренного торможения, при этом на фигурах в каждом случае показаны разные состояния стопорного элемента и центробежного рычага.
В первую очередь ссылки будут сделаны на фиг.1. На указанной фигуре показано в продольном сечении уравновешивающее устройство 1 как пневматическое уравновешивающее устройство. Уравновешивающее устройство 1 содержит цилиндрический корпус 2 и соединительные крышки 3, которые установлены на корпусе 2 на его торцах. Ось 4, которая установлена неподвижно с точки зрения вращения и конфигурирована частично как шпиндель 5 на шарикоподшипниках, проходит по продольной центральной оси уравновешивающего устройства 1. Шпиндельная гайка 6, которая неподвижно соединена с тросовым барабаном 7 для совместного вращения с ним, установлена с возможностью вращения на шпинделе 5 на шарикоподшипниках. Стальной трос может наматываться на тросовый барабан и сматываться с него. Для упрощения стальной трос не показан на чертеже.
Корпус 2 содержит камеру 8, которая заполнена сжатым воздухом и в которой расположен поршень 9 таким образом, что он может перемещаться вдоль оси 4. Поршень 9 уплотнен посредством кольцевой уплотнительной кромки 10a относительно стенки цилиндрической камеры 8. Поршень 9 уплотнен на внутренней стороне относительно оси 4 посредством второй уплотнительной кромки 10b. На его стороне, которая обращена к тросовому барабану, указанный поршень 9 воздействует на тросовый барабан 7 через упорный шариковый подшипник 11. Упорный шариковый подшипник 11 допускает относительное вращение между поршнем 9 и тросовым барабаном 7. Вследствие взаимодействия неподвижного шпинделя 5 на шарикоподшипниках или той части оси 4, которая конфигурирована как шпиндель 5 на шарикоподшипниках и шпиндельная гайка 6, которая неподвижно соединена с тросовым барабаном 7 для совместного вращения с ним, тросовый барабан 7 вращается вокруг оси 4 в результате осевого смещения поршня 9 и одновременно перемещается вдоль оси для точного соответствия протяженности, с которой трос, который намотан на тросовый барабан 7, сматывается или наматывается.
Здесь ход канавки шарикоподшипника в шпинделе 5 на шарикоподшипниках имеет такие размеры, что трос, который наматывается на тросовый барабан, всегда выходит в одной точке из выходного отверстия для троса, которое выполнено с этой целью.
На этой концевой стороне тросового барабана 7, которая обращена в противоположную от поршня 9 сторону, расположена установочная пластина 12, которая неподвижно соединена с тросовым барабаном 7 для совместного вращения с ним. Тросовый барабан 7 отцентрирован внутри цилиндрической обоймы 13, которая установлена или зафиксирована фланцевым соединением с предотвращением вращения в пределах корпуса.
Вид в перспективе обоймы 13 можно видеть на фиг.2. Указанная обойма 13 имеет приблизительно цилиндрическую конфигурацию и на ее стороне, которая обращена к поршню 9, прикреплена фланцевым соединением к корпусу 2 при помощи крепежного фланца 14. Круговая поверхность обоймы 13 снабжена множеством вырезов 15, которые, как будет описано далее, взаимодействуют со стопорным элементом 16.
Стопорный элемент, который обозначен ссылочной позицией 16, и центробежный рычаг 17 смонтированы с возможностью шарнирного вращения на установочной пластине, которая обозначена ссылочной позицией 12, соединенной, как было указано, неподвижно с концом тросового барабана 7 для совместного вращения с ним и имеющей приблизительно кольцевую конфигурацию и вставленной в окружность обоймы 13. Оси 18, 19 вращения из стопорного элемента 16 и центробежного рычага 17 проходят приблизительно параллельно оси 4, которая одновременно образует ось вращения тросового барабана 7.
Стопорный элемент 16 и центробежный рычаг 17 расположены с разнесением по окружности установочной пластины 12 таким образом, что стопорный элемент 16 и центробежный рычаг 17 проходят приблизительно по касательной к окружности. Вращательное движение, которое может осуществляться стопорным элементом 16 и центробежным рычагом 17 в каждом случае, имеет место в противоположном направлении, при этом стопорный элемент 16 и центробежный рычаг 17 упираются приблизительно во внутреннюю окружность кольцевой установочной пластины 12 в положении свободного хода указанного стопорного элемента 16 и центробежного рычага 17. Это положение показано, в частности, на фиг.3a. В этом положении стопорный элемент 16 лежит на центробежном рычаге 17 при взгляде изнутри наружу. В этом положении стопорный элемент 16 удерживается стопорной пружиной 20. Стопорная пружина 20 аналогично проходит по касательной к внутренней окружности установочной пластины 12 или по касательной к окружности, которая проходит концентрически с осью 4. Стопорная пружина 20 прикреплена к стопорному элементу 16 эксцентрично с отнесением от оси 19 вращения таким образом, что в исходном положении, которое показано на фиг.3a, стопорный элемент 16 удерживается стопорной пружиной 20 в повернутом внутрь положении, то есть подвергается воздействию момента вокруг оси 19 вращения против направления по часовой стрелке (направление вращения в видах на фигурах) и испытывает противоположный момент, если стопорный элемент 16 вращается радиально наружу через положение мертвой точки. Положение мертвой точки - это положение, в котором обе точки крепления стопорной пружины 20 и ось 19 вращения выровнены относительно друг друга. В положении мертвой точки автоматическое восстанавливающее перемещение стопорного элемента 16 в положение свободного хода больше невозможно.
Если тросовый барабан 7 совершает, например, вращение в направлении против часовой стрелки, причем скорость вращения превышает определенную частоту вращения, которая задана силой стопорной пружины 2, центробежный рычаг 17 также отклоняется против направления по часовой стрелке. Здесь свободный конец 21 центробежного рычага 17 толкает стопорный элемент 16 в радиально наружном направлении за пределы положения мертвой точки стопорной пружины 20, в результате чего стопорный элемент 16 сцепляется с одним из отверстий 15 обоймы 13. Здесь стопорная пружина 20 удерживает стопорный элемент 16 в радиально развернутом положении блокирования. В описанном примерном варианте осуществления изобретения устройство для экстренного торможения конфигурировано как средство блокирования неумышленного сматывания троса и, в качестве альтернативы, также может быть конфигурировано как средство предохранения от падения.
Как можно видеть на фиг.2, стопорный элемент 16 тормозит тросовый барабан 7 против направления по часовой стрелке (относительно вида на фиг.2). В случае соответственно зеркально обращенного расположения запорного рычага 16 и центробежного рычага 17 может быть возможным блокирование вращение в направлении по часовой стрелке.
Разблокирующее действие возможно только в случае соответствующего выполняемого вручную восстановления первоначального положения стопорного элемента 16.
Камеру 8 уравновешивающего устройства 1 заполняют сжатым воздухом через соединитель для рабочей среды под давлением (не показан). Давление в пределах камеры 8 приблизительно уравновешивается силой, которая прилагается к поршню 9 через упорный шариковый подшипник 11 тросовым барабаном 7, если груз подвешен. Перемещение тросового барабана 7 происходит посредством операции управления нагрузкой давлением камеры 8, которая вызывает осевое движение поршня 9 и вращение тросового барабана 7 вокруг его оси. В ходе работы трос (не показан) наматывается и разматывается. В случае внезапной потери нагрузки это равновесие силы нарушается таким образом, что тросовый барабан 7 превышает определенную ограниченную частоту вращения. В результате, вызываются отклонение центробежного рычага 17 вокруг оси 18 вращения и, таким образом, также отклонение стопорного элемента 16 вокруг оси 19 вращения. Частота вращения и/или центробежная сила, при которой отклонение этого типа возможно, зависит от характеристик стопорной пружины 20 и массы центробежного рычага 17.
Список ссылочных позиций
1 - Уравновешивающее устройство
2 - Корпус
3 - Соединительная крышка
4 - Ось
5 - Шпиндель на шарикоподшипниках
6 - Шпиндельная гайка
7 - Тросовый барабан
8 - Камера
9 - Поршень
10а, b - Уплотнительная кромка
11 - Упорный шарикоподшипник
12 - Установочная пластина
13 - Обойма
14 - Крепежный фланец
15 - Прорези
16 - Стопорный элемент
17 - Центробежный рычаг
18 - Ось вращения
19 - Ось вращения
20 - Стопорная пружина
21 - Свободный конец центробежного рычага