Пристрій для підвішування і переміщення вантажу відносно опорної і підстилкової поверхонь

1. Пристрій для підвішування і переміщення вантажу відносно опорної і підстилкової поверхонь, що містить опору з опорною поверхнею, встановлену на підстилкову поверхню, герметичну робочу порожнину, обмежену еластичною бічною поверхнею, яка жорстко сполучена своєю верхньою основою з опорною поверхнею, а нижньою основою - з переміщуваним навантаженням, системи напуску і вакуумного відкачування робочого середовища з робочої порожнини, який відрізняється тим, що робоча порожнина додатково забезпечена впускним клапаном, сполученим з вихідним отвором системи напуску, і випускним клапаном, сполученим з вхідним отвором системи відкачування робочого середовища, при цьому вихідний отвір системи відкачування герметично сполучений з вхідним отвором системи напуску робочого середовища. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що площа прохідного отвору випускного клапана виконана більшою за площу прохідного отвору впускного клапана не менше, ніж у два рази. 3. Пристрій за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як навантаження до нижньої основи робочої порожнини жорстко приєднаний переміщуваний вантаж. 4. Пристрій за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як навантаження до нижньої основи робочої порожнини жорстко приєднаний кривошипно-шатунний механізм з валом, що обертається. 5. Пристрій за пп. 1-4, який відрізняється тим, що нижня основа робочої порожнини має пласку або розвинену, відносно верхньої її основи, зовнішню поверхню, виконану криволінійною. 6. Пристрій за пп. 1-4, який відрізняється тим, що верхня основа робочої порожнини має пласку або розвинену, відносно нижньої її основи, зовнішню поверхню, виконану криволінійною. Корисна модель відноситься до сфери транспортування вантажів і може бути використана для переміщення вантажів на транспорті, в машинобудуванні і інших галузях, де необхідний віброізольований підвіс тіла або його періодичне переміщення, з поверненням в початкове положення, відносно опорної конструкції, встановленої на підстеляючій поверхні. Відомий пристрій для переміщення важких вантажів - аеростатична опора, в якій застосований спосіб підвісу на стислому повітрі, коли газове мастило під діафрагмами аеростатичних опор дозволяє переміщати несучу платформу з вантажем щодо жорстких підстеляючих пластин [SU 1448572 А1, 6 B60 V1/00, 1997г.]. Недоліком даного пристрою є необхідність створення підстілкової подушки під високим тиском і, як наслідок, витрата великої кількості електроенергії для створення надмірного тиску. А також можливість переміщувати платформу з вантажем тільки на відстань жорстких підстеляючих пластин. Відомий пристрій для транспортування важких вантажів з використанням пневмогідравлічних засобів для створення подушки між вантажем і опорною поверхнею [RU 2051846 С1, 6 B65G7/06, 1996p.]. Такий пристрій є модулем для транспортування вантажів і складається з корпусу, робочої порожнини з елементом ущільнювача і опорної плити. З джерела подачі робочого середовища подають під тиском плинне середовище, наприклад, стисле повітря, при цьому величину тиску вибирають відповідно до співвідношення: G=0,75 PD 2, де: G - маса вантажу, що транспортується; Р - робочий тиск; D - діаметр робочої порожнини. Після цього вантаж переміщують у горизонтальному напрямку на відстань, рівну робочій дов U 2 (13) 1 ВАНТАЖУ 34991 І (11) (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПІДВІШУВАННЯ ПІДСТИЛКОВОЇ ПОВЕРХОНЬ в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту UA ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 34991 4 жині опорної поверхні плити. Надалі цикл повтоньою основою з опорною поверхнею, а нижньою рюють необхідне число разів. основою - з вантажною платформою, з можливісДо недоліків такого пристрою слід віднести натю вільного вертикального переміщення вантажної ступне: платформи щодо опорної поверхні. - необхідність створення підстілкової подушки Застосування такого способу і пристрою для під високим тиском і, як наслідок, витрата великої підвісу вантажу, що його реалізовує, на відміну від кількості електроенергії для створення надмірного відомих аналогів, скорочує енерговитрати на петиску, що використовується для створення компереміщення вантажу щодо підстілкової поверхні, нсуючої сили, що врівноважує вантаж; оскільки в даному випадку - в повітряному просто- для зменшення тертя і втрати робочого сері, як "аеростатична опора" або "подушка" викориредовища при переміщуванні вантажу потрібна стовується природний атмосферний тиск середоспеціальна полірована поверхня опорної плити; вища, а підвіс вантажу у зважений стан - жорстке з'єднання елементу ущільнювача з здійснюється шляхом відкачування середовища з опорною плитою не дає можливості віброізолюваробочої порожнини одноразово, і не вимагає поти вантаж відносно підстілкової поверхні; стійно працюючих агрегатів для підтримки необ- переміщення вантажу у горизонтальному нахідного тиску. прямку можливе тільки на відстань, рівну робочій Проте, недоліком його є те, що даний пристрій довжині опорної поверхні плити, що різко обмежує забезпечує тільки одноразовий статичний підвіс застосування даного пристрою конкретним техновантажу на вантажній платформі і не дає можлилогічним процесом. вості циклічного, такого, що періодично повертаНайбільш близьким до запропонованого, є ється в початкове положення, руху вантажної плапристрій для підвішування і переміщення вантажу тформи з вантажем, або з іншим навантаженням, відносно опорної і підстілкової поверхонь, [UA щодо опори. Що обмежує можливості ширшого №21737 U, МПК (2006) B65G7/00, 2007г.]. Цей застосування даного пристрою для вирішення інпристрій реалізує спосіб, заснований на створенні ших технічних завдань в різних галузях, зокрема, у між опорною поверхнею і вантажною платформою машинобудуванні. робочої порожнини з робочим середовищем, і заМетою корисної моделі є удосконалення відобезпечення у робочій порожнині розрахункового мого пристрою для підвішування і переміщення тиску середовища. При цьому, вантажну платфовантажу або іншого навантаження, в якому, шлярму розташовують під опорною поверхнею. Після хом модифікації схеми напуску і відкачування розакріплення вантажу, підйом і переміщення його бочого середовища, розширені технологічні можздійснюють за рахунок створення у робочій пороливості пристрою при одночасній оптимізації жнині розрідження, величину якого визначають із енергетичних втрат. За рахунок чого, збільшується заявленого співвідношення : продуктивність пристрою в цілому і розширюється сфера його застосування. mg [1] P0 £ Pa Поставлена мета досягається тим, що, у приS У тих випадках, коли необхідно піднімати ванстрої для підвішування і переміщення вантажу, тажі із змінною вагою, розрідження у робочій поабо іншого навантаження, щодо опорної і підстілкової поверхонь, що містить опору з опорною порожнині створюють також і перед закріпленням верхнею, встановлену на підстілкову поверхню, вантажу на вантажній платформі, а умову рівноваги вантажу забезпечують шляхом зміни його ваги герметичну робочу порожнину, обмежену еластиабо розрахункового тиску в порожнині, відповідно чною бічною поверхнею, яка жорстко сполучена до заявленого виразу: своєю верхньою основою з опорною поверхнею, а нижньою основою - з переміщуваним навантажен-3 [2], SPa = m g (при Po < 10 Pa ) ням, системи напуску і вакуумного відкачування де: робочого середовища з робочої порожнини, у відPo - величина залишкового тиску в робочій повідності з корисною моделлю, робоча порожнипорожнині, Па; на додатково забезпечена впускним і випускним клапанами. Pa - атмосферний тиск або тиск середовища, При цьому, впускний клапан сполучений з вив якому знаходиться вантаж, Па; хідним отвором системи напуску, а випускний клаm - загальна маса вантажу і вантажної платпан сполучений з вхідним отвором системи відкаформи, кг; чування робочого середовища. Вихідний же отвір - прискорення вільного падіння, м/с2; g системи відкачування герметично сполучений з S - площа поперечного перерізу частини зоввхідним отвором системи напуску робочого серенішньої поверхні вантажної платформи, обмеженої довища. по периметру бічною поверхнею робочої порожниПри цьому, площа прохідного отвору випускни, м 2. ного клапана виконана більшою за площу прохідПристрій для реалізації такого способу скланого отвору вп ускного клапана не менше, ніж у два дається з опорної конструкції з несучою платфоррази. мою, встановленої на підстиляючій поверхні, ванЯк навантаження до нижньої основи може бутажної платформи, жорстко пов'язаної з ти жорстко приєднаний переміщуваний вантаж або переміщуваним вантажем, і робочої порожнини з кривошипно-шатунний механізм з валом, що оберробочим середовищем. тається. Робоча порожнина виконана у вигляді гермеПри цьому, зовнішня поверхня нижньої основи тичної оболонки, обмеженої еластичною бічною робочої порожнини може бути виконана пласкою поверхнею, яка жорстко сполучена своєю верх 5 34991 6 або розвиненою, щодо верхньої її основи, наприВсе це також призведе до зниження енергетиклад, конусоподібною або іншої криволінійної фочних ви трат і підвищення ККД пристрою. рми. Т.ч., сукупність заявлених ознак пристрою є Аналогічно, зовнішня поверхня верхньої оснонеобхідною і достатньою для вирішення поставлеви робочої порожнини може бути виконана пласного завдання. кою або розвиненою, щодо її нижньої основи, наСхема пристрою, що заявляється, представприклад, конусоподібною або іншої криволінійної лена на кресленні. форми. Пристрій складається з відповідного (виходячи Т.ч., у пристрої, що заявляється, запропоноз умов експлуатації) виду опорної конструкції (опована інакша схема забезпечення циклічної зміни ри) 1 з опорною поверхнею 2. Опора 1 закріплена тиску в робочій порожнині за рахунок введення на підстеляючій поверхні 3 (це може бути поверхшвидкодіючих клапанів напуску і відкачування ня ґрунту, морське дно, підлогове покриття і т.п.). безпосередньо в основу робочої порожнини, що До опорної поверхні 2 жорстко приєднана вердозволило забезпечити послідовне швидке відкахня основа 4 герметичної робочої порожнини 5, чування і напуск робочого середовища. обмеженої еластичною бічною поверхнею 6. До Це дозволило, у сукупності з перевагами принижньої основи 7 порожнини 5 жорстко прикріплестрою-найближчого аналога, забезпечити не тільне переміщуване навантаження - вантаж (не покаки статичне підвішування великовагових вантажів, заний), що піднімається, або кривошипноале і забезпечити, з мінімальними енергетичними шатунний механізм 8. втратами, принципово нову можливість циклічного, Робоча порожнина 5 забезпечена впускним такого, що періодично повертається в початкове клапаном 9, сполученим з системою напуску 10 положення, переміщення навантаження щодо робочого середовища через магістраль напуску опори під дією атмосферного тиску. 11. А також випускним клапаном 12, сполученим з З'єднання між собою систем напуску і відкачусистемою відкачування 13 робочого середовища з вання забезпечує замкнутий цикл руху робочого порожнини 5 через магістраль відкачування 14. середовища у пристрої, зменшуючи, тим самим, При цьому, вихідний отвір вакуумного засобу енергетичні втрати і дає можливість застосовувати відкачування (не показано) системи відкачування оптимальні, з точки зору технології відкачування, 13 герметично сполучено з вхідним отвором (не газові середовища, відмінні від атмосферного попоказано) системи напуску 10 робочого середовивітря. ща через сполучну магістраль 15. Виконання площі прохідного отвору випускноПристрій працює таким чином. го клапана більшою (у два і більше разів), ніж проНа початку циклу в робочій порожнині 5 знахідний отвір впускного клапана дозволить прискоходиться робоче середовище під атмосферним рити процес відкачування робочого середовища з тиском, тобто, Рроб=Ра і результуюча сил , що робочої порожнини. діють на нижню підставу 7, дорівнює н улю. При Що, у свою чергу, також зменшить енергетичні цьому об'єм робочої порожнини максимально збівтрати, оскільки, баланс споживаної та відданої льшений, завдяки своїй еластичній бічній поверхні потужностей визначатиметься швидкостями сис6, і нижня основа 7 знаходиться у крайньому нижтем відкачування і систем напуску робочого сереньому положенні щодо опорної поверхні 2. Робоча довища у робочу порожнину. порожнина 5 заповнюється робочим середовищем Можливість використання в конструкції, що заз системи напуску 10 через впускний клапан 9. являється, різного виду навантажень на нижню До рухомої, щодо опори 1, нижньої основи 7 основу робочої порожнини, забезпечує можливість робочій порожнині 5 жорстко прикріплюють наванїї роботи як при необхідності отримання зворотнотаження 8, що піднімається. Після закріплення поступального руху відповідного навантаження, навантаження, починається відкачування робочого наприклад, пресового пристрою великого тиску середовища через випускний клапан 12 і систему при штампуванні. відкачування 13 з робочої порожнини 5. Внаслідок Так і при необхідності перетворення циклічночого, вона, під дією атмосферного тиску, починає го зворотно-поступального руху нижньої основи стискатися і нижня основа 7, рухаючись вгору щоробочої порожнини з навантаженням в обертальдо опори 1, починає піднімати за собою навантаний рух валу кривошипно-шатунного механізму. ження 8. Виконання нижньої основи робочої порожнини Для кожної конкретної ваги навантаження 8, з розвиненою, щодо верхньої її основи, зовнішщо піднімається, величину залишкового тиску в ньою поверхнею, наприклад, у вигляді конуса або порожнині 5 визначають із співвідношення [1] (див. іншої криволінійної форми, дозволить понизити стор.2 даного опису). А умову рівноваги навантаопір середовища, в якому вона рухається з наванження 8 максимальною масою m, в зваженому таженням, наприклад, у воді. А також, при певному стані визначають із співвідношення [2] (див. стр.2 співвідношенні рівнодіючих сил, дозволить проведаного опису), змінюючи при цьому вагу навантасти більшу роботу нижньою основою при тих саження 8 (коли це можливо) або тиск в порожнині 5, мих габаритах робочої порожнини. контролюючи ці дані за допомогою електромагнітАналогічно, виконання верхньої основи робоних датчиків положення і ваги навантаження (не чої порожнини з розвиненою, щодо нижньої її оспоказані). Такі датчики можуть бути встановлені на нови, зовнішньою поверхнею, наприклад, у вигляді нижній основі 7 і/або на опорі 1. конуса або іншої криволінійної форми, забезпечує При забезпеченні, послідовно, швидкого цикмаксимальний робочий тиск пресового пристрою лічного відкачування робочого середовища з попри тих самих габаритах робочої порожнини. 7 34991 рожнини 5 через магістраль відкачування 14 до величини тиску: P0 £ 10-2 Pa і напуску робочого середовища через магистраль напуску 11 у порожнину 5 до величини тиску: P1 ³ Pa , нижня основа 7 робочої порожнини 5, з прикріпленим до неї навантаженням, здійснює безперервний зворотно-поступальний рух щодо опори 1 із заданою швидкістю, яка задається кількістю циклів в одиницю часу. Регулювання швидкості проводиться швидкодіючими впускним 9 і випускним 12 клапанами, які, в даному випадку, розташовано на верхній основі 4 порожнини 5, тобто, безпосередньо на вході/виході робочої порожнини 5. Крім того, збільшення площі прохідного отвору випускного клапана 12 по відношенню до прохідного отвору впускного клапана 9, дозволить прискорити процес відкачування робочого середовища. Щоб вирівняти тривалість обох процесів, оскільки, процес відкачування, відбувається повільніше. Ступінь збільшення площі прохідного отвору випускного клапана 12 залежить від заданої швидкості вакуумування робочої порожнини 5 бустерним насосом і ресивера вакуумної системи від качання (не показані). Приклад Якщо робоча порожнина 5 має циліндрову форму, то її об'єм рівний: V = pD2 / 4L [3] де: D - діаметр поперечного перерізу нижньої основи 7 робочої порожнини 5, м; L - довжина робочої порожнини 5, яка обмежена максимальним розтягуванням і стисненням еластичної бічної поверхні 6, наприклад, сильфона, м. Сила атмосферного тиску Pa [Па] на площу поверхні нижньої основи S [м2] буде дорівнювати: F=PaS, або [4], F = kPa D2 8 де: k = p / 4 = 0,785 . Якщо робоча порожнина відкачана до тиску Ро, то робота A [Дж], проведена її нижньою основою 7, під дією сили атмосферного тиску, буде дорівнювати: [5] A = kPa D2L Т.ч., якщо об'єм робочої порожнини 5 рівний 1 літр, то при нормальному атмосферному тиску Pa=101325Па, робоча порожнина 5 може за один цикл, без урахування можливих втрат, в ідеальному випадку провести роботу А=101Дж. Робота, проведена нижньою основою 7 при підйомі будь-якого навантаження, завжди визначатиметься об'ємом робочої порожнини 5. А баланс споживаної та відданої потужностей визначатиметься швидкостями систем відкачування 13 і напуску 10 робочого середовища в порожнину 5, а також кількістю циклів в одиницю часу. Наявність в конструкції, що заявляється, сполучної магістралі 15 забезпечує замкнутий цикл руху робочого середовища у пристрої, без втрат. Як робоче середовище використовується газ, що володіє мінімальною теплоємністю і максимальною швидкістю відкачування вакуумними насосами, наприклад, водень, гелій, аргон або ін. Як вже наголошувалося, пристрій, що заявляється, володіє розширеними технологічними можливостями. Так, наприклад, при необхідності виконання робіт по обертанню різного виду валів, коли потрібно отримати значні величини обертального моменту, до його нижньої основи жорстко під'єднують кривошипно-шатунний механізм 8. Виконуючи описану вище роботу, відповідно до виразів [3...5], пристрій перетворить, при цьому, циклічний зворотно-поступальний рух робочої порожнини 5 в обертальний рух вала. При цьому, необхідне зусилля визначатиметься площею нижньої основи 7 робочої порожнині 5. Так, наприклад, при діаметрі нижньої основи рівному трьом метрам і при певному виборі кривизни його зовнішньої поверхні (як це показано на кресленні), можна отримати зусилля на шток кривошипа від 70 до 100 тонн. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 34991 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601