NO842525L - Anordning til aa frembringe en kraft som er rettet motsatt til en paa anordningen virkende vippekraft - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning til å frembringe

en kraft rettet motsatt til en på anordningen virkende vippekraft, spesielt for bruk ved løftemekanismer, fortrinnsvis ved utliggerkraner, hvor anordningen virker som en innretning til utligning av et moment fra utliggeren som er fremkalt av lasten som skal løftes.

Spesielt ved utliggerkraner brukes tunge motvekter som ut-ligningsinnretninger. Motvektene er dimensjonert og plassert slik at det fremkalles et motvirkende moment som holder kranen i likevekt inntil en øvre belastningsgrense.

Ved bruk av motvekter får kranen en forholdsvis stor egenvekt. Totalvekten av kranen i drift består i slike tilfeller av lasten som skal løftes og kranens egenvekt. Anvendelsesmu-lighetene for kraner kan derfor være begrenset på grunn av byg-gegrunnens bæreevne på bruksstedet. Mobile kraner med hyppig skiftende arbeidssteder kan nesten ikke brukes, f.eks. i myrak-tig lende med liten bæreevne. Allerede transporten av kranen til byggeplassen kan by på problemer når adkomstveiene har begrenset bæreevne. Tunge løftemekanismer med stor arbeidskapasitet er derfor ofte ubrukbare for visse arbeidsoppgaver.

Oppgaven for oppfinnelsen er å finne frem til en anordning som kan frembringe et motvirkende moment for å kunne redusere f.eks. vekten av en utligningsinnretning, spesielt ved kraner, uten at det samtidig må tas en reduksjon av vippesikkerheten med på kjøpet, eller at det oppnås en økning av vippesikkerheten ved lavere totalvekt.

Denne oppgaven ble løst ved omtalte anordning på den måte

at det finnes minst én hurtiggående rotor i anordningen.

Hurtiggående, tunge, tekniske rotorer kan frembringe be-traktelige krefter mot vridning av spinnaksen (gyroeffekt).

I henhold til oppfinnelsen nyttes denne egenskap av tekniske rotorer til å motvirke et vippemoment av en kran - som skyldes

belastningen på utliggeren;f.eks. et av rotorer frem-brakt moment. Fordelen med metoden består i at en kan se bort fra fast installerte motvekter på kranen, eller at disse i hvert fall kan reduseres. Totalvekten av løftemekanismen kan tilsvarende reduseres, med samme vippesikkerhet som for tilsvarende tyngre motvekter og dermed kan bruksområdet for løftemekanismer med stor arbeidskapasitet utvides.

Det er selvsagt også mulig å utruste kraner som allerede er i drift, med en slik anordning ifølge oppfinnelsen i tillegg,

og at det dermed oppnås en forbedring av vippesikkerheten,

resp. stabiliteten av en løftemekanisme og dermed også en økning av løfteevnen.

Rotorens treghet gir den spesielt gunstige anvendelsesmu-lighet å nytte rotorens egenvekt, vekten av bære- og støtte-elementene, av lagre>etc, samt av drevene, f.eks. elektromotorer, som en redusert såkalt statisk motvekt, ved at det vel-ges et egnet sted for innbygging av anordningen, f.eks. på den dreibare overvogn på en kran. Den nødvendige vippesikkerheten blir i slike tilfeller oppnådd ved de dynamiske krefter av én eller flere rotorer som motvirker vippebevegelsen.

En konstruktiv forholdsvis enkel utførelse av anordningen utmerker seg ved at minst én teknisk rotor er lagret i en ramme som er dreibar om en dreieakse. Rotorens aksel, som ligger omtrent på tvers av rammens dreieakse, er bevegelig i et plan radielt og langsmed rammens dreieakse, og rammen er forbundet kraftoverførende med et støtteelement som tar opp det påførte vippemoment.

Ved en bevegelse av rotorakselen vil en rotor vike ut med en bevegelse i en retning normalt på virkningslinjen til den utløsende kraft. Rammen som rotoren er lagret i, vil dermed påføres et dreiemoment som vil dreie rammen om sin dreieakse. Dette dreiemoment nyttes i henhold til oppfinnelsen til å virke mot et vippemoment som er overført til støtteelementet ved en egnet kraftoverførende forbindelse. Som kraftoverførende forbindelse kan brukes f.eks. utvekslinger eller palhjul. Det er også mulig å omsette rammens dreiemoment til trykk ved hjelp av en hydraulisk innretning og å nytte dette.

Rotorakselens bevegelse kan være pendelaktig frem- og tilbakegående vippebevegelse. Vippebevegelsene kan også utføres med forskjellige hastigheter. Tilbake-bevegelsen som fører rotorakselen tilbake til sin utgangsposisjon igjen, kan f.eks. utføres fortere enn vippebevegelsen, ved hvilken rotoren frem-bringer det nyttbare moment som virker mot vippekraften.

Spesielt fordelaktig er en konstant vipping av rotasjonsaksen, som kan oppnås f.eks. ved en kontinuerlig omløpsbevegel-se, resp. rotasjonsbevegelse, der rotoren fortløpende vippes eller dreies ved hjelp av en egnet drivkraft, og det dermed produseres kontinuerlig et nyttbart motvirkende moment.

Endene på rotorens aksel er lagret i rammen. En konstruktiv enkel måte å vippe de lagrete rotorakslene på, består iføl-ge en videreutvikling i at minst ett av de to lagrene på en aksel av en rotor er ført i rammen forskyvbar i vipperetningen. Det motsatte lager er i slike tilfeller utført som vippbart aksiallager, slik at rotorakselen gjennom forskyvning kan utfø-re en pendelaktig vippebevegelse om dreiepunktet i lageret.

Selvfølgelig kan også begge lagrene på rotorakselen være forskyvbare. En konstruksjonsmulighet av anordningen er f.eks. kjennetegnet ved at det befinner seg to rotasjonsmasser på én rotoraksel som svinger om et geometrisk rotasjonssentrum mellom massene, ved alternerende vipping av rotorakselen ved hjelp av akslingslagrene som beskriver motgående forskyvningsbevegelser. De enkelte rotasjonsmassenes moment, fremkalt ved forskyvning av rotorakselen, adderes til et totalmoment som fordreier rammen .

En annen konstruksjonsmulighet består i at lagrene til rotorakselen forskyves i en sirkulær bane, f.eks. på et ringfor-met bur (Ringkåfig), og at det dermed beskrives en omløpsbeve-gelse om sentret av en sirkel. Selvfølgelig kan lagrene på rotorakselen også være festet direkte til en slik ringholder og ringen roterer selv, innenfor rammen om et sentrum, som er de-finert ved en akse som ligger både normalt på rammens dreieakse og normalt på rotorakselen.

Ved hjelp av egnede styringsinnretninger kan rotorenes tvangsbevegelse styres eller forandres. Ved registrering av en større vippebelastning på kranutliggeren kan f.eks. bevegelsen av akselen på en eller flere rotorer akselereres og dermed tilpas-ses det fremkalte motvirkende moment i størrelsesordenen med vippemomentet som skal utlignes.

En annen konstruksjonsmulighet av anordningen er gitt ved at det finnes flere rammer med motgående rotorer i en bærekonstruksjon, koblet kraftoverførende til støtteelementet. I slike tilfeller kan det også være plassert flere rotorer i en ramme, f.eks. med motsatt rotasjonsretning. Men det er også

mulig å plassere flere rammer i en bærekonstruksjon, som hver har én rotor med spinnretning motsatt til den ved siden av.

En annen videreutvikling av anordningen ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved enveis-dreiesperrer som er plassert mellom rammen og støtteelementet, som tillater en fordreining av rammen i én retning, men sperrer mot den andre. Med disse dreiesperrer og en tilsvarende rotasjonsretning og styring av den enkelte rotors aksel kan det oppnås at det f.eks. kan nyttes én ramme med en rotor til utligning av det på støtteelemen-tet virkende vippemoment med tilsvarende bevegelse av rotorens aksel, mens akselen til en rotor i den ved siden av liggende ramme av anordningen dreier rammen tilbake til utgangsposisjonen. Ved oppnådd utgangsposisjon blir rotorakselens bevegelsesret-ning vendt om og samtidig låses dreiesperren, slik at rammen som allerede er løpt tilbake til sin utgangsposisjon, kan overta utligningen av vippemomentet. Ved en anordning som er utrustet med to slike rammer, kan de respektive produserte kreftene virke vekselvis.

Til støtteelementet kan det f.eks. være tilkoblet utliggeren til en svingkran. Fordelen med dette er at anordningen,

som består av rammen med rotorene og støtteelementet, kan utfø-res meget plassbesparende.

En variant av anordningen med frem- og tilbakegående rotor-aksler er særegen ved at det i en ramme finnes en gjennomgående sentral del av en dreieaksel, at det på dreieakseldelen er ført en glidemuffe, at det er montert svingbare rotoraksellagrer på glidemuffen og at det i rammens ytre deler finnes fast plas-serte, men svingbare rotoraksellagre. Fordelen med denne varian-ten er at det til forskyvning av akslene av flere rotorer i en ramme trenges bare en eneste driftsenhet, som virker på glidemuffen. Fortrinnsvis er det på glidemuffen anordnet to mot hverandre roterende rotorer som står overfor hverandre i rammen. Dermed oppnås det den ovenfor nevnte addisjon av motvirkende krefter ved forskyvning av glidemuffen i én retning. Ved rota-sjon av rotorene i samme retning ville kreftene oppheves.

Glidemuffen kan med fordel beveges frem og tilbake på dreieakseldelen ved hjelp av en arbeidssylinder. Selvfølgelig kan også tenkes andre driftsmuligheter for bevegelse av rotorakslene, resp. av de tilhørende glidemuffene eller ringburene.

Fordelen med anordningen er videre at rammen er utført som et sylindrisk bur og at støtteelementet dannes av et bur som ligger rundt det indre sylindriske bur. Dermed kan anordningens konstruksjonsmål holdes små.

En slik kompakt utførelse av anordningen er også konstruert slik at det på omkretsen av hvert rammebur finnes to elemen-ter med tannkranser, f.eks. skiver, ringer eller lignende, og at det sitter pal-sperrer på støtteelementet som griper inn i fortanningen og som virker som dreiesperrer.

Selvfølgelig kan anordningen ifølge oppfinnelsen også brukes på andre områder, der det gjelder å oppnå store motvirkende krefter. Slike anvendelsesområder er f.eks. dreibare brannsti-ger, mobile arbeidsplattformer og andre gulvtransport-midler, f.eks. gaffeltrucker.

Eksempler på oppfinnelsens konstruksjon er vist på tegningene der en også kan se videre karakteristiske trekk av oppfinnelsen .

Fig. 1 viser et skjematisk riss av en mulig utførelsesform

av en anordning ifølge oppfinnelsen i forbindelse med en kranutligger.

Fig. 2 viser en prinsippskisse av en annen mulig utførelses- form av en ramme med én rotor som bærer to rotormasser. Fig. 3 viser et skjematisk delsnitt/oppriss av en tredje ut-førelses form med en ramme med to rotorer som er bevegelig frem og tilbake. Fig. 4 viser et skjematisk delesnitt/oppriss av en fjerde utførelsesform med en ramme der to rotorer kan føres i en omløpsbevegelse. Fig. 1 viser et eksempel på en anordning ifølge oppfinnelsen i et skjematisk perspektivriss. Et understell på en kran 1, som også kan være dreieplattformen på overvognen til en mobil-kran, bærer på oversiden to lagertraverser 2 og 3. Et støtte-element 4 dannes her av et svingbart kasseaktig stativ sammensatt av profiler, lagret i traversene 2 og 3, dreibar om en ho-risontal rotasjonsakse 5. Med støtteelementet 4, som er et svingbart stativ, er en utligger 6 stivt forbundet. Skråstøt-tene som støtter utliggeren er betegnet med 7. I støtteelemen-tene 4 som består av sammensatte profiler er det lagret rammer for to rotorer 8 og 9 som har motsatt rotasjonsretning. Hver ramme består av to parallelle rammeprofiler 10 og 11, resp.

10a og lia, som er festet i endene til sirkulære skiver 12 og 13,

resp. 12a og 13a. I rammeprofilene 10 og 11 er akselen til rotor 8 lagret, i rammeprofilene 10a og lia akselen til rotor 9. Dermed bærer hver ramme en rotor. Rotorene 8 og 9 blir drevet av elektromotorer, i tegningene antydet med 14 og 15.

Skivene 12 og 13 resp. 12a og 13a er også lagret i traversene 2 og 3 og kan rotere om den horisontale rotasjonsaksen 5%Anordningen er valgt slik at de to rammene med rotorene 8 og 9 også kan rotere om rotasjonsaksen 5 uavhengig av hverandre.

Skivene 12 og 13 resp. 12a og 13a har på omkretsen en tannkrans. På støtteelementet 4, som er sammensatt av profiler til et kasseaktig bur, er det festet på hver side to dreiesperrer 16, som f.eks. kan være utrustet med paler, på en slik måte at palene griper inn i fortanningene til tannkransene på skivene.

Akslene 18 og 18a til de to rotorene 8 og 9 er, som her antydet skjematisk, lagret på den nedre ende i vippbare aksel-lagre 19 og 19a i de tilhørende rammeprofiler 11 og lia. De øvre endene på hver rotoraksel 18 og 18a til rotorene 8 og 9

er lagret i de respektive rammeprofilene 10 og 10a på en slik måte at det er mulig å utføre en pendelaktig vippebevegelse frem og tilbake, her antydet med dobbeltpiler. Vippebevegelsen på rotorakslene 18 og 18a skal foregå vekselvis. Vippebevegelsen kan f.eks. frembringes av her ikke nærmere beskrevne arbeidssylindre, som kan virke på rotorakselstukpene som stikker gjennom slissene i rammeprofilene 10 og 10a.

Forbindes f.eks. rammen samt rotor 8 ved hjelp av dreiesperren 16 fast med støtteelementet 4, og akselen på rotor 8 ved hjelp av en arbeidssylinder vippes til høyre, forsøker rotoren å tippe ut av projeksjonsplanet i tegningen, og frembrin-ger dermed et moment som virker mot et vippemoment på utliggeren som gkyldeslasten på kroken 17 på utliggeren.

Hvis rotorens 9 aksel 18a også beveges til høyre, frem-bringer denne rotoren et moment som dreier inn i projeksjonsplanet. Dreiesperrene 16 for rammen med rotoren 9 er imidler-tid koblet slik at rammen kan dreie seg fritt i forhold til støtteelementet 4 i virkningsretningen av det fremkalte moment.

Når akslene til begge rotorene 8 og 9 er kommet med vippebevegelsen helt til høyre, blir drevet for vippemekanismen koblet om, slik at nå innkobles dreiesperren til rammen med rotor 9, og samtidig frigis dreiesperrene 16 til rammen med rotor 8 for fri dreining i støtteelementet 4. Utligningen av vippemomentet som er fremkalt av lasten på kroken 17, overtas nå av rotor 9, så lenge som akslene til de to rotorene 8 og 9 vippes til venstre. Deretter gjentas den beskrevne fremgangs-måte .

I fig. 2 er det skjematisk vist en annen mulig utførelses-form i prinsipp. I dette tilfelle bærer en rotoraksel 18 to masser, resp. rotorskiver 8 og 8a, der akselen 18 er forskyvbar både i øvre og nedre rammeprofil 10 og 11 av rammen. Ved en mulig forskyvning av rotorakselen 18 i den øvre rammeprofil 10i pilretningen til venstre og samtidig forskyvning i den nedre rammeprofil 11 til høyre, vipper rotorakselen 18 med de to rotorskivene om et rotasjonssentrum D, som ligger mellom rotorskivene. Begge rotorskiver 8 og 8a påføres dermed rammen som de sitter i, et adderende moment som kan overføres ved hjelp av en kraftoverførende forbindelse til støtteelementet, som beskrevet ovenfor.

I fig. 3 er det vist en tredje mulig utførelsesform av en ramme til føring av rotorer i et skjematisk riss. I dette tilfelle danner rammeprofilene 10 og 11 med sideskivene 12 og 13 et sylinderformet indre bur, som ligger innenfor støtteelemen-tet 4, som er utført som et ytre bur. Både det indre og det ytre bur er som i fig. 1 lagret svingbart om en dreieakseldel på dreieakselen 5. Dreieakselen 5 selv blir holdt av de to traversene 2 og 3. I denne utførelsesform er dreiesperrene 16 utført som en tannkrans på omkretsen av skivene 12 og 13, der fjærbelastete bolter med skrå topp griper inn og kan frembringe forbindelsen mellom ytre og indre bur, alt etter dreieretningen til det indre bur.

På dreieakselen 5 er det ført en glidemuffe 20. Dreieakselen 5 består av et rør og kan gjennom koblingene 21 og 22 for-synes med et trykkmedium, f.eks. hydraulikkolje. En stempelring 23 som sitter på dreieakselen 5 deler glidemuffens 20 indre hul-rom 24 i to arbeidskamre 24 og 24a, som kan påføres trykk med hydraulikkolje vekselvis via koblingene 21 og 22. Dermed kan glidemuffen beveges frem og tilbake i lengderetning på dreieakseldelen 5. Utenpå glidemuffen sitter de vippbare aksiallag-rene 25 og 25a, utført som vanlige kuleledd, der den ene enden

på akselen 18 resp. 18a til rotor 8 resp. 8a er lagret i.

Den andre ende på hver rotoraksel er lagret ved hjelp av et vippbart lager av samme type 19 i rammeprofilene 10 og 11 på rammen, her utført som et indre sylindrisk bur. De to rotorene 8 og 8a har motsatt rotasjonsretning, dermed vil ved vipping av rotorakslene 18 og 18a ved forskyvning av glidemuffen langs dreieakselen 5 rammen med rotorene få påført et moment. Dette moment overføres ved hjelp av dreiesperrene 16 til støtteelemen-tet 4 og kan nyttes, som f.eks. vist i fig. 1, til utligning av et vippemoment på en kranutligger.

I fig. 4 er det i likhet med fig. 3 vist enda en utførel-sesmulighet av anordningen i skjematisk riss. Like deler er betegnet med samme henvisningstall som i fig. 3. Akslene 18 og 18a til rotorene 8 og 8a er lagret i endene i lagrene 26 og 27, resp. 26a og 27a. Lagrene er fast montert i ringholdere 28 og 28a, som kan rotere om sitt eget sentrum. Lagrene 26 og 27, resp. 26a og 27a, er dimensjonert slik at det er plass til drev for rotorene i dem, f.eks. elektromotorer. Ved en rota-sjon av ringholderne tilføres den nødvendige energi for drevene utenfra, f.eks. via slepekontakter.

Dreieakselen 5 bærer omtrent på midten dreibare hus for drevene 29 og 29a, hvor det er bygget inn en hydraulikkmotor med utveksling som ikke er vist nærmere i tegningen. Trykkoljen som er nødvendig for driften av hydraulikkmotorene, kan tilfør-es gjennom den hule dreieakselen 5 ved at den ledes inn gjennom koblingene 21 og 22 utenfra. Drevkassen 29 som er fritt dreibar på dreieakselen 5, er vist i tegningen delvis åpnet, slik at et drevhjul 30 i utvekslingen er synlig. Hver ringholder 28 og 28a har en tannkrans på den ytre omkretsen hvor det til-hørende drevhjulet griper inn. Med hjelp av hydraulikkmotorene kan akslene 18 og 18a til rotorene 8 og 8a settes i en omløpen-

de rotasjonsbevegelse, hvorav det ovennevnte motvirkende moment

.r

resulterer, og som overføres til rammeprofilene 10 og 11 via føringsklosser 31,32,31a og 32a som befinner seg på sidene av ringholderne. Dette motvirkende moment fører til en dreining av rammen samt rotorene om dreieaksen 5 og kan nyttes på en måte som er beskrevet ovenfor.

Claims (15)

1. Anordning til å frembringe en kraft som er rettet motsatt til en på anordningen virkende vippekraft,. spesielt til bruk ved lø ftemekanismer, fortrinnsvis ved en utliggerkran der anordningen virker som utligningsinnretning for et vippemoment på utliggeren fremkalt av lasten som skal løftes, karakterisert ved at det befinner seg minst én hurtiggående rotor (Kreisel) (8,8a,9) lagret i anordningen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at minst-én teknisk rotor (8,8a,9) er lagret i en ramme som er dreibar om en dreieakse (5) hvor rotorens aksel (18,18a), som står omtrent på tvers av rammens dreieakse (5), er bevegelig i et plan radielt og langsmed dreieaksen, og at rammen er forbundet kraftoverførende med et støtteelement (4) som tar opp det innførte vippemomentet.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at rotorakselen (18,18a) kan vippes pendelaktig frem og tilbake .

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at de pendelaktige vippebevegelsene har forskjellige hastigheter .

5. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at rotorakselen (18,18a) er bevegelig jevnt omløpende.

6. Anordning ifølge krav 3 eller 5, karakterisert ved at minst ett av de to rotoraksellagrene (19,25) av en rotor (8,8a,9) er ført i rammen i retning av rotorakselens bevegelse..

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved minst én drivinnretning som beveger de bevegelige rotoraksellagrene.

8. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at det er anordnet flere rammer med fortrinnsvis mot hverandre roterende rotorer (8,8a,9), forbundet kraftoverførende med et støtteelement (4) i en bærekonstruksjon.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved dreiesperrer (16) mellom hver ramme og stø tteelementet (4) som sperrer mot dreining av rammene i én retning.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at hver ramme har to med fortanning på omkretsen forsynte ytterkranser (12,13,12a,13a), og at det på støtteelementet (4) er anordnet paler som griper inn i fortanningen og virker som dreiesperrer (16) .

11. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at en utligger (6) til en utliggerkran er koblet til støtte-elementet (4) .

12. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at en ramme har en gjennomgående sentral dreieakseldel (5), at en bevegelig glidemuffe (20) er anordnet på dreieakseldelen, at det er montert lagre (25,25a) til rotorakslene på glidemuffen, utført som vippbare aksiallagre, og at det er montert ikke forskyvbare rotoraksellagre i rammens yttersoner, som også er utført som vippbare aksiallagre.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at glidemuffen (20) er som en arbeidssylinder bevegelig frem og tilbake på dreieakselen (5).

14. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at rammen er konstruert som et sylindrisk bur og at støtte-elementet (4) er utført som et ytre bur som omgir det sylindriske indre bur.

15. Anordning ifølge krav 2 og 5, karakterisert ved at det i rammen som er dreibar om en dreieakse (5) er lagret minst én ringholder (Ringkåfig) som holder akselen (18) til en rotor (8,8a,9) og som er dreibar ved hjelp av en drivinnretning om en rotasjonsakse som ligger påTtvers av rotorens lengdeakse og på tvers av rammens dreieakse.