CS204204B1 - Pružinový závěs s konstantní nosností - Google Patents

Description

Vynález se týká pružinového závěsu s konstantní nosností, pro břemena měnící svou vertikální polohu, zejména pro vysokotlaká potrubí k dopravě pracovního média o vysoké teplotě, jejíž výše zasahuje až do creepové oblasti materiálu potrubí.

Vzhledem k maximálnímu využití vzácného a drahého materiálu potrubí se výsledná bezpečnost voli zpravidla při dolní hranici přípustného rozmezí. Z těchto důvodů nejsou už ve vysokotlakých potrubních systémech přípustná další vnější přídavná namáháni, zejména vnější proměnná přídavná namáhání, způsobovaná například velkými tepelnými dilatacemi potrubí a v místech závěsných táhel. Stávající pružinové závěsy, které obsahují pružinové elementy bez dalších vyrovnávacích ústrojí, však za těchto okolností výše uvedenému účelu nevyhovují, protože jejich nosnost se změnou vertikální polohy zavěšeného úseku potrubí značně kolísá, takže má za následek zkrácení životnosti a může být i příčinou havárie. Proto se v poslední době začínají v takových případech používat zejména mechanické závěsy s konstantní nosností, které zaručují relativně stálou nosnost i při změnách polohy, nesených břemen.

Uvedené závěsy sestávají z pružinových elementů a vyrovnávacích ústrojí. Tato vyrovnávací ústrojí obsahují alespoň jednu dvouramennou páku, která bývá s ohledem na různé další potřeby a prostorové možnosti příslušného mechanického závěsu s konstantní nosností různě tvarována. Zmíněných mechanických závěsů je celá řada, pro použití u energetických zařízení jsou však nejvýhodnější pružinové závěsy, které jsou malých rozměrů, jsou levné a mají malou hmotnost. U těchto pružinových závěsů je změna direktivní síly se stlačením pružiny nebo pružin v daném rozmezí více či méně kompenzována změnou vzájemného nastavení jednotlivých částí vyrovnávacího ústrojí, zpravidla vzájemným natočením nebo/a posuvem jejich táhel a pák.

První, často používaný typ pružinového závěsu sestává z tyčovitého tělesa, nehybně ustaveného na nosné konstrukci, na jehož jednom konci je výkyvné upraven první konec spojovacího táhla a na jehož druhém konci je na středním válcovém čepu výkyvné uložena úhlová dvojzvratná páka. Mezi druhým koncem uvedeného spojovacího táhla a prvním koncem uvedené dvojzvratné páky je uchycena tažná šroubové pružina. Ke druhému konci této dvojzvratné páky je kloubově připojeno břemenové táhlo. ^r

Druhý známý typ pružinového závěsu tvoři skříňovité těleso, které je opět nehybně ustaveno na nosné konstrukci a v jehož dutině je výkyvné uložena úhlová dvojzvratná páka. Ka první konec této dvojzvratné páky je pomocí křižákového táhla a křižákového čepu kinematicky připojeno pružinové táhlo tlačné pružiny, k jejímu druhému konci je kloubově připevněno břemenové táhlo.

Nevýhodou obou uvedených typů současných poměrně složitých a zejména prostorově náročných pružinových závěsii je relativně značné kolísání nosnosti během pracovního zdvihu, dále odchylky nosnosti od ideální vodorovné charakteristiky, které jsou způsobeny třením v kloubových a posuvných uloženích a dále nehybné ustavení, které vyvolává mimo nezbytné stálé silové účinky i velmi nevýhodné proměnné zbytkové momenty, přenášející se do nosné konstrukce.

Z dalších stávajících mechanických závěsů s konstantní nosností je nutno uvést také křivkové závěsy a kombinované závěsy. Obojí jsou složitá a výrobně velmi náročná ústroji. Jsou známy také závěsy s konstantní nosnosti, využívající jiných, například hydraulických efektů. Také tato ústrojí jsou velmi nákladná, složitá a provozně náročná na údržbu. Některé z výše uvedených nedostatků stávajících pružinových závěsů a závěsů s konstantní nosností odstraňuje pružinový závěs s konstantní nosností podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na střední části závěsného tělesa, na jehož prvním konci je vytvořen druhý závěsný čep a na jehož druhém konci je upraven spojovací čep s výkyvné uloženým prvním koncem kyvného ramene, je ustaven první konec pružiny, zatímco druhý konec této pružiny je přesuvně upraven ve vedení, upevněném na závěsném tělese a je kloubově spojen pružinovým táhlem s druhým koncem kyvného ramene, opatřeným prvním závěsným čepem, při němž první konec závěsného tělesa a druhý konec kyvného ramene jsou kloubově uloženy závěsnými čepy mezi nosnou konstrukcí a břemenovým táhlem.

Řešení pružinového závěsu s konstantní nosností podle vynálezu umožňuje udržet závěsnou sílu i při relativně velkých změnách polohy zatěžovacího břemene ve velmi .úzké toleranci. Použití pružinového závěsu podle vynálezu podstatně zvyšuje bezpečnost závěsného potrubního systému a prodlužuje jeho životnost. Závěs má také nepatrné rozměry, je výrobně jednoduchý a provozně je zcela nenáročný. Vzhledem ke svému oboustranně kloubovému uchycení je velmi výhodný také pro použití mezi táhly a tažnými tyčemi, dále i pro násobné použití v sériovém a paralelním řazení při nutnosti zvětšení velikosti pracovního zdvihu i nosnosti.

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad provedení pružinového závěsů podle vynálezu, kde ňa obr. 1 je nakresleno kinematické schéma pružinového závěsu v nárysném pohledu, na obr. 2 a na obr. 3 je pružinový závěs v tělesném vytvoření, přičemž na obr. 2 je pružinový závěs v nárysném pohledu a na obr. 3 je v lomeném řezu A-A dle obr. 2.

V nakresleném provedení pružinový závěs podle vynálezu tvoří odpružený rovinný pákový systém, který je oboustranně výkyvné uložen mezi nosnou konstrukcí 15 a neznázorněným závěsným břemenem. K tyčovitému závěsnému tělesu 13. které je jedním svým koncem výkyvné zavěšeno na druhém závěsném čepu J_4. nosné konstrukce i 5 a na druhém konci má na spojovacím čepu 0 výkyvné uloženo zdvojené kyvné rameno je spolu s opěrnou podložkou 16 připevněno dvoupásnicové pružinové vedení 1 2. V každé z obou postranních pásnie pružinového vedení _1_2 je kolmo k opěrné podložce 16 vytvořen vodicí výřez s volně valivě uloženou vodicí kladkou 1 1 . Na prvním závěsném čepu i, ustaveném na druhém konci kyvného ramene je otočně uložen jednak rozvidlený horní konec břemenového táhla 2 a jednak zploštělý dolní konec pružinového táhla 2, volně procházejícího příčným otvorem, vytvořeným ve střední části závěs3 něho tělesa 13 a osovým otvorem opěrné podložky 16. Na válcovém horním konci pružinového táhla ji, které svou střední částí volně prochází také osovou dutinou tlačné šroubové pružiny 4, jež je umístěna mezi oběma pásnicemi pružinového vedení 12 a axiálně sevřena mezi opěrnou podložkou 16 a vodicí podložkou 18. je vytvořen závit, na němž je stavitelně upevněna matice 17 s kulovou podložkou 1 0. Vypouklá část kulové podložky 10 zasahuje do přivráceného kuželového zahloubení ve středovém otvoru vodicí podložky 1 8. K přesnému ustavení pružiny 4 ve vnitřním prostoru pružinového vedení 12 jsou oba její konce vystředěny na vzájemně protilehlých a osazených čelech opěrné podložky 16 a vodicí podložky J.8. Na rozvidleném dolním konci břemenového táhla 2 je břemenovým čepem 8 kloubově uložen horní konec břemenového závěsu 2 se zavěšeným neznázórněným břemenem.

Ve' vodicích výřezech obou postranních pásnic pružinového vedení .1.2 volně valivě uložené vodici kladky J_1_ jsou otočně uloženy na vodicích čepech 6, upevněných na protilehlých stranách obvodu opěrné podložky 18. V nakresleném provedení leží osy vodicích čepů 6 na přímce,- jež je kolmé ke kyvné rovině. Také osy druhého závěsného čepu 14. spojovacího čepu £ a prvního závěsného čepu J_, které jsou vzájemně rovnoběžné, jsou společně kolmé ke kyvné rovině pružinového závěsu.

Podle obr. i v silněji vyznačené střední pracovní poloze I, v níž je pružinový závěs nakreslen i na obr. 2 a obr. 3, jsou vodicí výřezy v jeho pružinovém vedení 12 rovnoběžné s břemenovým táhlem 2, takže volný konec pružiny 4 je spolu s vodicí podložkou 18 v labilním postavení vzhledem k pevnému konci pružiny J., ustaveném na osazeném čele opěrné podložky iě.· V této střední pracovní poloze I svírá podle obr. 1 pružinové táhlo J s kyvným ramenem 2 střední polohový úhel alfa, takže břemenové rameno a zatěžovací síly 2 se rovná délce kyvného ramene 2· Toto břemenové rameno a je pro dané seřízení pružinového závěsu konstantní, na rozdíl od pružinového ramene b, které je rovno proměnné vzdálenosti osy spojovacího čepu 0 od roviny proložené osou prvního závěsného čepu J. a společnou osou vodicích čepů 6,.

Při relativním snížení výšky zavěšeného břemene se jednotlivé prvky pákového systému pružinového závěsu přemístí ze silně zakreslené střední pracovní polohy přičemž se zvětší rozevření mezi závěsným tělesem LJ a kyvným ramenem a zmenší se rozevření mezi kyvným ramenem 2 & pružinovým táhlem J. Při maximálním snížení výšky zavěšeného břemene se pákový systém přestaví ze střední pracovní polohy 2 do dolní pracovní polohy II, přičemž jeho kyvné rameno 2 ^se ve smyslu otáčení hodinových ručiček vychýlí o dolní kyvný úhel sigma, jeho pružinové táhlo J se ve smyslu otáčení hodinových ručiček vychýlí o dolní vychylovaeí úhel beta a zmenší se rozevření, mezi kyvným ramenem 2 a pružinovým táhlem J. V této dolní pracovní poloze II, která je na obr. 1 zakreslena čárkovaně, svírá pružinové táhlo J s kyvným ramenem 5 dolní polohový úhel gama. Podle charakteristiky pružiny 2 zvětšená direktivní síla P v pružinovém táhle J je kompenzována zmenšením poměru velikosti, pružinového ramene b k velikosti průměru ramene a ve směru zatěžovací síly takže výsledná zatěžovací síla zůstává prakticky konstantní.

Při maximálním zvýšení polohy zavěšeného břemene se pákový systém pružinového závěsu přestaví do své horní pracovní polohy III. Jeho kyvné rameno jj. se proti smyslu otáčení hodinových ručiček zastaví v postavení, které je vzhledem ke střední pracovní poloze ΐ vychýleno o horní kyvný úhel fí, jeho pružinové táhlo J se proti smyslu otáčení hodinových ručiček vychýlí ze střední pracovní polohy I o horní vychylovací úhel delta do slabě zakresleného postavení. V horní pracovní poloze III, která je na obr. 1 zakreslena slabšími čarami, svírá pružinové táhlo J s kyvným ramenem 2 horní polohový úhel epsílon. Podle charakteristiky pružiny J. zmenšená direktivní síla P v pružinovém táhle J je kompenzována zvětšením poměru velikosti pružinového řemene b k velikosti průmětu břemenového ramene a ve směru působení zatěžovací síly takže výsledná zatěžovací síla £ zůstává i v tomto případě prakticky konstantní. Pružinový závěs podle vynálezu mé takto v celém pracovním rozsahu mezi dolní pracovní polohou LI a horní pracovní polohou III neproměnnou a předem určenou nosnost, jež je zde rovna velikosti zatěžovací síly

Claims (1)

1. Pružinový závěs s konstantní nosností, pro břemena měnící svou vertikální polohu, zejména pro vysokotlaká potrubí, který obsahuje rovinný pákový systém s alespoň jedním pružícím elementem, vyznačující se tím, že na střední části závěsného tělesa (13), na jehož prvním konci je vytvořen druhý závěsný čep (14) a na jehož druhém konci je upraven spojová cí čep (0) s výkyvné uloženým prvním koncem kyvného ramene (5), je ustaven první konec pru žiny (4), zatímco druhý konec této pružiny (4) je přesuvně upraven ve vedení (12), upevněném na závěsném tělese (13) a je kloubově spojen pružinovým táhlem (3) procházejícím posuvně vedením (12), s druhým koncem kyvného ramene (5), opatřeným prvním závěsným čepem (1), přičemž první konec závěsného tělesa (13) a druhý konec kyvného ramene (5) jsou kloubově uloženy závěsnými čepy (1, 14) v přímce mezi nosnou konstrukcí (15) a břemenovým táhlem (2).