Підйомний механізм для підйому електричного пристрою з підмотуванням кабелю такого пристрою

Реферат: Запропонований підйомний механізм для підйому електричного пристрою з підмотуванням кабелю такого пристрою, який включає тросовий барабан 1 для намотування вантажонесучого канату і кабельний барабан 2 для намотування кабелю зазначеного електричного пристрою. Тросовий барабан 1 жорстко закріплено на валу 3 тросового барабана, а кабельний барабан 2 жорстко закріплено на валу 4 кабельного барабана. Вали 3 і 4 з можливістю обертання встановлено в опорах 5 тросового барабана й опорах 6 кабельного барабана відповідно. Вал 3 додатково включає шпонку 7. На валу 3 у взаємодії зі шпонкою 7 встановлена перша обгінна муфта 8, на якій установлено перше зубчасте колесо 9. У свою чергу, опора 6 має нерухому цапфу 11, на якій з можливістю обертання встановлена друга обгінна муфта 12, сполучена з підшипником 13. Цапфа 11 установлена концентрично валу 4, а на обгінній муфті 12 встановлене друге зубчасте колесо 14. Зубчасті колеса 9 і 14 перебувають у зачепленні одне з одним. Зубчасте колесо 14 встановлене у взаємодії своєю торцевою поверхнею з торцевою стінкою барабана 2 через фрикційний диск 15. Диск 15 фіксується на барабані 2 штифтами 16 і притискається до зубчастого колеса 14 за допомогою пружин 17, розташованих рівномірно навколо диска 15 на різьбових шпильках 18. Такий характер взаємодії зубчастого колеса 14 дозволяє його ковзання відносно диска 15 і, як наслідок, відносно барабана 2. UA 101088 C2 (12) UA 101088 C2 Сталість натягу й швидкості кабелю електричного пристрою, що піднімається, забезпечується за рахунок ковзання фрикційного диска 15 і перемикання обгінних муфт 8 і 12 з робочого на холостий хід при підйомі й опусканні електричного пристрою. UA 101088 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід належить до підйомного механізму. Більш конкретно даний винахід належить до підйомного механізму для підйому електричного пристрою з підмотуванням кабелю такого пристрою. Провідні електричні пристрої широко використовуються в різних областях техніки. Наприклад, у ядерній енергетиці для віддаленого спостереження за процесами перевантаження палива ядерних реакторів використовуються провідні відеокамери. Для розширення області спостереження зазначені відеокамери автоматично переміщають у вертикальному напрямку. Однією з проблем, які виникають при вертикальному переміщенні таких відеокамер, є проблема підтримки натягу кабелю в заданих межах і запобігання його провисанню. Аналогічна проблема може виникати в будь-якій іншій області техніки, де використовуються провідні електричні пристрої. У патенті JP 6094463 описаний підйомний механізм для підйому електричного пристрою, який включає канатний барабан для намотування вантажонесучого каната, жорстко закріплений на валу канатного барабана, кабельний барабан для намотування кабелю електричного пристрою, жорстко закріплений на валу кабельного барабана, опори канатного барабана, у яких з можливістю обертання встановлений вал канатного барабана, і опори кабельного барабана, у яких з можливістю обертання встановлений вал кабельного барабана. У зазначеному обладнанні для підтримки кабелю в натягнутому стані використовується окремий привод, що здійснює обертання кабельного барабана. Недоліком такого механізму є необхідність установки окремого приводу для підтримки кабелю в натягнутому стані і синхронізації із приводом канатного барабана, що на практиці призводить до підвищення вартості самого механізму й витрат на його експлуатацію. Задачею даного винаходу є створення підйомного механізму для підйому електричного пристрою, у якому відсутня необхідність використання окремого приводу для підтримки натягнутого стану кабелю в натягнутому стані. Зазначена задача вирішена шляхом створення підйомного механізму для підйому електричного пристрою, який містить канатний барабан для намотування вантажонесучого канату, жорстко закріплений на валу канатного барабана, кабельний барабан для намотування кабелю електричного пристрою, жорстко закріплений на валу кабельного барабана, опори канатного барабана, у яких з можливістю обертання встановлений вал канатного барабана, і опори кабельного барабана, у яких з можливістю обертання встановлений вал кабельного барабана. Зазначений підйомний механізм відрізняється тим, що на валу канатного барабана встановлене перше колесо, опора кабельного барабана має нерухому цапфу, на якій концентрично валу кабельного барабана встановлене друге колесо, друге колесо встановлене у фрикційній взаємодії з кабельним барабаном з можливістю ковзання відносно нього, перше й друге колеса встановлені у взаємодії одне з одним, передатне відношення першого й другого коліс підібране так, що кутова швидкість другого колеса більше кутової швидкості кабельного барабана, перше колесо встановлене з можливістю вільного обертання відносно вала канатного барабана при опусканні електричного пристрою й твердого зачеплення з валом канатного барабана при підйомі електричного пристрою, а друге колесо встановлене з можливістю вільного обертання відносно нерухомої цапфи опори кабельного барабана при підйомі електричного пристрою й жорсткого зачеплення з нерухомою цапфою опори кабельного барабана при опусканні електричного пристрою. Пропонований підйомний механізм забезпечує підтримку кабелю в натягнутому стані за рахунок використання двох взаємодіючих коліс, які встановлені на відповідних валах з можливістю вільного обертання відносно цих валів тільки в одному напрямку і які мають різні швидкості обертання. Такий механізм має більш низьку початкову вартість у порівнянні з найближчим аналогом і вимагає менших витрат на експлуатацію. Крім того, відсутня необхідність синхронізації додаткових ланок із приводом підйомного механізму. Згідно з іншим варіантом реалізації зазначена можливість вільного обертання першого колеса відносно вала канатного барабана й жорсткого зачеплення зазначеного колеса із зазначеним валом забезпечена використанням першої обгінної муфти й підшипника, встановлених між першим колесом й валом канатного барабана, і шпонки, встановленої на валу канатного барабана з можливістю взаємодії із зазначеною першою обгінною муфтою, зазначена можливість вільного обертання другого колеса відносно нерухомої цапфи опори кабельного барабана й жорсткого зачеплення з нерухомою цапфою опори кабельного барабана забезпечена використанням другої обгінної муфти, суміщеної з підшипником, встановлених між другим колесом і нерухомою цапфою опори кабельного барабана, а зазначена фрикційна взаємодія здійснюється через фрикційний диск, встановлений між торцевою поверхнею другого 1 UA 101088 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 колеса й торцевою стінкою кабельного барабана, шляхом притиснення фрикційного диска до торцевої стінки кабельного барабана засобами притиснення. Згідно з одним варіантом реалізації перше й друге колеса підйомного механізму виконані у вигляді зубчастих коліс, а зазначена взаємодія таких зубчастих коліс обумовлена їхнім безпосереднім зачепленням або забезпечується за допомогою зубчастого ременя, що з'єднує зазначені зубчасті колеса. Згідно з ще одним варіантом реалізації перше й друге колеса виконані у вигляді шківів, а підйомний механізм також включає ремінь, що обгинає зазначені шківи. Згідно з ще одним варіантом реалізації зазначене передатне відношення першого й другого коліс підібране з умови співвідношення їхніх діаметрів, при цьому кутова швидкість другого колеса при роботі підйомного механізму більше кутової швидкості кабельного барабана на 510 %. При такому співвідношенні кутових швидкостей другого зубчастого колеса й кабельного барабана забезпечується оптимальне вирівнювання швидкостей кабелю й канату. Згідно з ще одним варіантом реалізації зазначені засоби притиснення включають пружини, рівномірно розташовані навколо центральної осі фрикційного диска, а фрикційний диск фіксується на кабельному барабані з використанням штифтів. Таким чином забезпечується постійне зусилля притиснення фрикційного диска до торцевої стінки кабельного барабана. Згідно з ще одним варіантом реалізації на канатному барабані нерухомо встановлене додаткове зубчасте колесо для взаємодії із приводом і приведення в дію підйомного механізму. Згідно з ще одним варіантом реалізації підйомний механізм має електричний привід. Далі описаний переважний варіант реалізації пропонованого підйомного механізму з посиланнями на супровідні креслення, на яких: фіг. 1 - показує підйомний механізм згідно із переважним варіантом реалізації; фіг. 2 - показує розріз лінією А-А, показаною на фіг. 1; фіг. 3 - показує кінематичну схему підйомного механізму згідно із переважним варіантом реалізації. На фіг. 1 і 2 показаний пропонований підйомний механізм згідно із переважним варіантом реалізації даного винаходу. На фіг. 3 показана кінематична схема такого підйомного механізму. Механізм включає тросовий канатний барабан 1 для намотування вантажонесучого каната, на якому закріплений електричний пристрій, що піднімають, і кабельний барабан 2 для намотування кабелю зазначеного електричного пристрою. У даному прикладі як електричний пристрій використана відеокамера із приводами наведення й освітлювальними приладами для віддаленого спостереження за процесом поводження з ядерним паливом. Для розширення області спостереження зазначену відеокамеру автоматично переміщають у вертикальному напрямку. Однією із проблем, які виникають при вертикальному переміщенні таких відеокамер, є проблема збереження натягу кабелю й запобігання його провисанню. Однак аналогічна проблема може виникати в будь-якій іншій області техніки, де використовуються переміщувані провідні електричні пристрої. Таким чином, винахід може бути використаний для підйому й опускання будь-якого іншого переміщуваного електричного пристрою, наприклад: електрично керованого вантажозахватного пристрою, вантажопідйомних обладнань із електрично керованою підвіскою (наприклад, поворотним гаком), звукозаписного пристрою, освітлювального пристрою і т.п. Тросовий барабан 1 жорстко закріплено на валу 3 тросового барабана, а кабельний барабан 2 жорстко закріплено на валу 4 кабельного барабана. Вали 3 і 4 з можливістю обертання встановлено в опорах 5 тросового барабана й опорах 6 кабельного барабана відповідно. Вал 3 додатково включає шпонку 7. На валу 3 у взаємодії зі шпонкою 7 встановлена перша обгінна муфта 8, на якій установлено перше зубчасте колесо 9. Таким чином, забезпечена можливість вільного обертання зубчастого колеса 9 відносно вала 3 тільки при опусканні електричного пристрою. Також на валу 3 нерухомо встановлене додаткове зубчасте колесо 10 для взаємодії із приводом (не показаний) механізму. У свою чергу, опора 6 має нерухому цапфу 11, на якій з можливістю обертання встановлена друга обгінна муфта 12, сполучена з підшипником 13. Цапфа 11 встановлена концентрично валу 4, а на обгінній муфті 12 встановлене друге зубчасте колесо 14. Таким чином, забезпечена можливість вільного обертання зубчастого колеса 14 відносно вала 4 тільки при підйомі електричного пристрою. Зубчасті колеса 9 і 14 перебувають у зачепленні одне з одним. Як видно з фіг. 2 зубчасте колесо 14 встановлене у взаємодії своєю торцевою поверхнею з торцевою стінкою барабана 2 через фрикційний диск 15. Диск 15 фіксується на барабані 2 штифтами 16 і притискається до зубчастого колеса 14 за допомогою пружин 17, розташованих 2 UA 101088 C2 5 10 15 20 25 30 рівномірно навколо диска 15 на різьбових шпильках 18. Зусилля пружин, що притискають зубчасте колесо 14, підібране так, що забезпечена можливість його ковзання відносно диска 15 і, як наслідок, відносно барабана 2. Пропонований механізм працює наступним чином. Тросовий барабан 1 приводиться в обертання від приводу підйомного пристрою через зубчасте колесо 10. При обертанні барабана 1 на підйом електричного пристрою вал 3 через обгінну муфту 8, взаємодіючу зі шпонкою 7, жорстко з'єднується із зубчастим колесом 9 і обертає його. Обертання від колеса 9 передається на колесо 14 і далі через фрикційний диск 15 на кабельний барабан 2. Передатне відношення коліс 9 і 14 підібране так, що кутова швидкість колеса 14 на 5-10 % більше кутової швидкості барабана 2, що обертається зі швидкістю підйому електричного пристрою, тому обертання зубчастого колеса 14 здійснюється з ковзанням відносно барабана 2. Пружини 17 створюють необхідне зусилля для натягу кабелю, яке є у багато разів меншим від зусилля електричного пристрою, який піднімають. При обертанні барабана 1 у зворотну сторону на опускання електричного пристрою барабан 2 також буде обертатися у зворотну сторону зусиллям натягу кабелю, намагаючись повернути через фрикційний диск 15 зубчасте колесо 14. Зубчасте колесо 14, у свою чергу, жорстко фіксується від повороту за допомогою обгінної муфти 12 на нерухливій цапфі 11, і фіксує від повороту зубчасте колесо 9, з яким перебуває в зачепленні. Вал 3 вільно обертається в зубчастому колесі 9 завдяки вільному ходу обгінної муфти 8, забезпечуючи безперешкодне опускання електричного пристрою. Таким чином, при ковзанні фрикційного диска 15 і перемиканні обгінних муфт 8 і 12 з робочого на холостий хід при підйомі й опусканні електричного пристрою забезпечується сталість натягу й швидкості кабелю такого пристрою. На закінчення, слід зазначити, що наведений вище приклад є лише одним прикладом реалізації даного винаходу. Зокрема разом з електричним пристроєм можуть підніматися, наприклад, опорні конструкції, використовувані для закріплення електричних обладнань, що піднімаються (наприклад, опорні рами або металоконструкції), і/або забезпечення вертикальності переміщення таких обладнань (наприклад, напрямні башмаки у взаємодії з вертикальними напрямними). Обсяг правової охорони за даною заявкою заданий нижченаведеною формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Підйомний механізм для підйому електричного пристрою, який містить канатний барабан для намотування вантажонесучого каната, жорстко закріплений на валу канатного барабана, кабельний барабан для намотування кабелю електричного пристрою, жорстко закріплений на валу кабельного барабана, опори канатного барабана, у яких з можливістю обертання встановлений вал канатного барабана, і опори кабельного барабана, у яких з можливістю обертання встановлений вал кабельного барабана, який відрізняється тим, що на валу канатного барабана встановлене перше колесо, опора кабельного барабана має нерухому цапфу, на якій концентрично валу кабельного барабана встановлене друге колесо, друге колесо встановлене у фрикційній взаємодії з кабельним барабаном з можливістю ковзання відносно нього, перше й друге колеса встановлені у взаємодії одне з одним, передатне відношення першого й другого коліс підібране так, що кутова швидкість другого колеса більше кутової швидкості кабельного барабана, перше колесо встановлене з можливістю вільного обертання відносно вала канатного барабана при опусканні електричного пристрою й жорсткого зачеплення з валом канатного барабана при підйомі електричного пристрою, а друге колесо встановлене з можливістю вільного обертання відносно нерухомої цапфи опори кабельного барабана при підйомі електричного пристрою й жорсткого зачеплення з нерухомою цапфою опори кабельного барабана при опусканні електричного пристрою. 2. Підйомний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що зазначена можливість вільного обертання першого колеса відносно вала канатного барабана й жорсткого зачеплення зазначеного колеса із зазначеним валом забезпечена використанням першої обгінної муфти й підшипника, встановлених між першим колесом і валом канатного барабана, і шпонки, встановленої на валу канатного барабана з можливістю взаємодії із зазначеною першою обгінною муфтою, зазначена можливість вільного обертання другого колеса відносно нерухомої цапфи опори кабельного барабана й жорсткого зачеплення з нерухомою цапфою опори кабельного барабана забезпечена використанням другої обгінної муфти, суміщеної з підшипником, які встановлені між другим колесом і нерухомою цапфою опори кабельного барабана, а зазначена фрикційна взаємодія здійснюється через фрикційний диск, встановлений 3 UA 101088 C2 5 10 15 20 між торцевою поверхнею другого колеса й торцевою стінкою кабельного барабана, шляхом притиснення фрикційного диска до торцевої стінки кабельного барабана засобами притиснення. 3. Підйомний механізм за п. 2, який відрізняється тим, що перше й друге колеса виконані у вигляді зубчастих коліс. 4. Підйомний механізм за п. 2 який відрізняється тим, що перше й друге колеса виконані у вигляді шківів, а підйомний механізм також включає ремінь, що обгинає зазначені шківи. 5. Підйомний механізм за п. 3, який відрізняється тим, що зазначена взаємодія першого й другого зубчастих коліс обумовлена їхнім зачепленням. 6. Підйомний механізм за п. 3, який відрізняється тим, що зазначена взаємодія першого й другого зубчастих коліс забезпечується за допомогою зубчастого ременя. 7. Підйомний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що передатне відношення першого й другого коліс підібране з умови співвідношення їх діаметрів, а кутова швидкість другого колеса при роботі підйомного механізму більше кутової швидкості кабельного барабана на 5-10 %. 8. Підйомний механізм за будь-яким з пп. 2-6, який відрізняється тим, що засоби притиснення включають пружини, рівномірно розташовані навколо центральної осі фрикційного диска, а фрикційний диск фіксований на кабельному барабані з використанням штифтів. 9. Підйомний механізм за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що на канатному барабані нерухомо відносно нього встановлена додаткова ланка для взаємодії із приводом і приведення в дію підйомного механізму. 10. Підйомний механізм за будь-яким з пп. 1-7, 9, який відрізняється тим, що зазначена додаткова ланка виконана у вигляді зубчастого колеса. 11. Підйомний механізм за пп. 1-7, 9, який відрізняється тим, що він має електричний привод. 4 UA 101088 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5