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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Baumaschinen, insbesondere auf Rohrverleger.
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Hintergrund
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Rohrverleger sind spezialisierte Fahrzeuge, die zum Verlegen von großen, schweren Leitungsstücken in den oder oberhalb des Bodens eingesetzt werden. Solche Leitungen können beispielsweise zum Befördern von Öl und Gas von entfernten Bohrungsstandorten über weite Entfernungen zu einer Empfangsstation oder Raffinerie eingesetzt werden. Auf diese Weise können Transportkosten für die Schifffahrt, den Güterverkehr oder andere Beförderungen des Öls und des Gases vermieden werden. Zusätzlich zu Erdölleitungen können Rohrverleger auch dazu verwendet werden, Leitungen für andere Materialien zu verlegen oder zum Verlegen von Abflussdränagen, Abflusskanälen oder anderen Bewässerungs- und Abflussstrukturen.
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Die Verlegung solcher Leitungen ist jedoch häufig sehr anspruchsvoll. Die Standorte solcher Öl- und Gasbohrungen sind üblicherweise die entlegensten Orte der Welt und das Gebiet, das die Leitung durchqueren muss, ist häufig eines der felsigsten. Das Klima bei den Verlegungen kann sehr hohe und sehr niedrige Temperaturen aufweisen. Der Boden kann signifikante Höhenunterschiede aufweisen und Schlammlawinen, Unwettern, dichter Bewaldung und Ähnlichem ausgesetzt sein. Um das Rohr zu verlegen, muss der Rohrverleger dazu fähig sein, in all den oben genannten Klimabedingungen zu arbeiten, über ein solches Gebiet zu fahren und muss dennoch in der Lage sein, häufig Lasten von mehr als 200.000 Pfund zu heben.
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Rohrverleger müssen nicht nur dazu fähig sein, mit solchen Aufgaben fertig zu werden, sondern es müssen, vorausgesetzt, dass die Rohre in langen zusammengeschweißten oder anderweitig miteinander verbundenen Abschnitten verlegt werden, diese mit einer hohen Präzision verlegt werden. Die miteinander verschweißten Enden des Rohres müssen innerhalb einer sehr engen Toleranz aneinander stoßen. Zusätzlich werden die Rohre häufig in verbundener Weise verlegt. Dies kann zu sehr langen Leitungsstücken (manchmal über eine Meile) führen, die in koordinierter Weise in den Boden verlegt werden müssen. Deshalb wird in einer solchen Situation eine Reihe von Rohrverlegern eingesetzt, um das Rohr in Zusammenarbeit zu verlegen.
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Wenn eine natürliche oder vorgefertigte Beschaffenheit nicht existiert, wird bei der Verlegung von Rohrleitungen ein Weg durch das Gelände zuerst durch den Wald, über einen Gebirgspass oder anderen vorliegenden geografischen Anforderungen freigemacht. Daraufhin wird ein Graben der gewünschten Größe gegraben, der typischerweise viele Fuß tief und viele Fuß breit ist. Ebenfalls ist ein Weg an einer der beiden Seiten des Grabens vorgesehen, um ein Durchfahren von Laster zum Transportieren des Rohres an den Verlegungsort und um ein Durchfahren der Rohrverleger zum Verlegen der Rohre zu ermöglichen. Dieser Weg ist idealerweise flach und ausreichend breit, um den Rohrverleger problemlos Platz zu bieten, jedoch kann das angesichts der Einschränkungen, die durch die Geländetypographie und Raumverfügbarkeiten der Region oder des Landes auferlegt werden, nicht immer der Fall sein. Rohrverleger müssen deshalb oft nicht nur sehr schwere Lasten tragen, sondern müssen dies auch ohne auf ebenen, stabilen Grund zu stehen bewerkstelligen.
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Derzeitige Rohrverleger arbeiten typischerweise auf einem raupenartigen Unterwagen und mit einem Seitenausleger, der unter einem variablen Winkel zu dem Chassis des Rohrverlegers ausgefahren werden kann.
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Ein Kabel ist von einer Winde oder anderen Energiequelle durch eine Reihe von Riemenscheiben ausgebildet und endet in einem Enterhaken oder in anderen geeigneten Endpunkten. Der Enterhaken oder andere geeignete Endpunkt kann daraufhin mit dem Rohr in einer solchen Weise verbunden werden, dass das Rohr angehoben wird, wenn sich die Winde aufwickelt. Der Auslegerarm wird dann ausgefahren und der Rohrverleger selbst wird zu einer gewünschten Position gefahren, um das Rohr präzise zu verlegen.
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Während der Arbeit kann beobachtet werden, dass das Gewicht des Rohres in einer freitragenden Weise vom Chassis, dem Motor und dem Unterwagen des Rohrverlegers entfernt positioniert ist. Da das Chassis, der Motor und der Unterwagen den Grossteil des Rohrverlegergewichts stellen, kann der Rohrverleger abhängig vom Gewicht des getragenen Rohres und der Auslegerarmlänge einem eventuellem Kippen und einer Instabilität ausgesetzt sein. Wenn der Rohrverleger in einer stabilen Position gehalten werden soll, kann im Gegenzug die Fähigkeit des Rohrverlegers zum Erreichten der gewünschten Verlegungsposition signifikant beschränkt werden.
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Um diesen Problemen Rechnung zu tragen, enthalten derzeitige Rohrverleger typischerweise ein Gegengewicht. Das Gegengewicht kann eine Reihe von schweren Platten aufweisen, die derart an einer Gelenkstruktur befestigt sind, dass durch den Einsatz des hydraulischen Zylinders oder desgleichen das Gegengewicht vom Chassis des Rohrverlegers von der Seite des Rohrverlegers, die gegenüber des Auslegers ist, ausgeschwenkt und folglich das Gewicht der angehobenen Last ausbalanciert werden kann.
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Jedoch werden die Gegengewichtssysteme von derzeitig verfügbaren Rohrverlegern völlig nach dem Ermessen des Bedieners betrieben und werden folglich willkürlich eingesetzt. Der Bediener des Rohrverlegers kann nach eigenem Ermessen das Gegengewicht ohne Rücksicht auf Optimierung der Tragfähigkeit oder Stabilität des Rohrverlegers ausfahren. Häufig wird das Gegengewicht einfach ausgefahren und in dieser Position während dem Betrieb des Rohrverlegers belassen. Die Tragfähigkeit und der mögliche Ausfahrwinkel sind deshalb durch solch ein stationäres System stark beschränkt.
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Zudem erfordern derzeitige Anforderungen für Rohrverlegerkonstruktionen höhere Tragfähigkeiten und Auslegerlängen/-winkel. Der Rohrverleger könnte theoretisch einfach größer und schwerer gemacht werden, um diese Bedürfnisse zu erfüllen, aber realistisch betrachtet ist die allgemeine Stellfläche des Rohrverlegers durch Kosten-, Lenkbarkeits- und Transportbetrachtungen beschränkt. Wie oben angegeben müssen Rohrverleger in sehr entfernten und schwierigen Standorten betrieben werden. Wenn sie einmal hergestellt sind müssen sie über Schienen und/oder Lastwägen zum Einsatzort versendet werden und folglich beschränkt die Größe von solchen Schienen und Lastwägen das obere Ende hinsichtlich der Abmessungen der gesamten Konstruktion des Rohrverlegers. Selbst wenn sie an die Standorte verschifft werden könnten, müssen sie ebenfalls beweglich genug sein, um die Arbeit zu verrichten. Außerdem wird eine Überdimensionierung des Unterwagens und des Auslegers des Rohrverlegers auch die Herstellungskosten bezüglich des Materials und die Betriebskosten bezüglich des Kraftstoffs erhöhen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist deshalb ein Rohrverleger offenbart, der einen Unterwagen, einen relativ zum Unterwagen bewegbaren Ausleger und ein Gegengewicht aufweist, das relativ zum Unterwagen zwischen vollständig ausgefahrenen und vollständig eingefahrenen Positionen bewegbar ist, wobei das Gegengewicht in die vollständig ausgefahrene Position nur dann bewegbar ist, wenn sich der Ausleger mit einem vorbestimmten Abstand vom Unterwagen erstreckt.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Bedienen eines Rohrverlegers offenbart, das ein Ausstellen eines Auslegers weg vom Unterwagen, Messen des Abstandes, den der Ausleger weg vom Unterwagen ausgestellt ist und nur dann ein Ausstellen des Gegengewichts umfasst, wenn der gemessene Abstand größer als eine vorbestimmte Länge ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist eine Schwerlastvorrichtung für einen Rohrverleger offenbart, die einen Positionssensor, der dazu angepasst ist, einen Parameter zu messen, der den Abstand eines Auslegers anzeigt, wie weit dieser von einem Unterwagen des Rohrverlegers ausgefahren ist, einen Prozessor, der das gemessene Parametersignal, das den Ausfahrabstand des Auslegers anzeigt, vom Positionssensor empfängt und ein Bedienschnittstelle umfasst, die mit dem Prozessor verbunden und mit einem Eingabegerät bereitgestellt ist, durch das ein Bediener die Schwerlastvorrichtung aktivieren kann, wobei das Eingabegerät nur dann betätigbar ist, wenn der Ausleger vom Unterwagen einen vorbestimmten Abstand ausgefahren ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist in einem Rohrverleger, der ein Unterwagen-, Chassis- und Auslegergewicht A und eine maximale Maschinentragfähigkeit B aufweist, ein Schwerlastanbau offenbart, der dazu angepasst ist, die maximale Maschinentragfähigkeit innerhalb eines Schwerlastarbeitsbereichs auf einen Wert zu erhöhen, der unter Beibehaltung des Maschinengewichts A größer als B ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine isometrische Ansicht eines gemäß der Lehre dieser Offenbarung konstruierten Rohrverlegers;
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2 ist eine Vorderansicht eines Rohrverlegers relativ zu einem Graben, in den ein Rohr verlegt wird, und mit einem Ausleger des Rohrverlegers, der um einen Abstand ausgefahren ist, der dem Rohrverleger die maximale Tragfähigkeit bereitstellt;
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3 ist eine Vorderansicht des Rohrverlegers ähnlich der 2, die aber den Ausleger des Rohrverlegers in einem normal ausgefahrenen Arbeitsabstand zeigt und den Rohrverleger dazu veranlasst, mit dem Kippen zu beginnen;
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4 ist eine Vorderansicht des Rohrverlegers ähnlich der 3, die aber einen Schwerlastanbau des Rohrverlegers zeigt, der zum Ausgleichen der gehobenen Last ausgefahren ist;
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Abfolge von Schritten darstellt, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können;
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6 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Offenbarung;
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7 ist ein Diagramm, das die Tragkurve eines konventionellen Rohrverlegers zeigt; und
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8 ist ein Diagramm ähnlich der 7, das aber die verbesserte Tragkurve eines Rohrverlegers zeigt, der gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiert ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und mit spezieller Bezugnahme auf die 1 ist ein Rohrverleger gemäß der vorliegenden Offenbarung allgemein durch das Bezugszeichen 100 dargestellt. Während die folgende detaillierte Beschreibung und Zeichnungen unter Bezugnahme auf einen Rohrverleger dargestellt ist, ist es wichtig zu beachten, dass die Lehren dieser Offenbarung bei anderen Erdbewegungs- oder Baumaschinen eingesetzt werden können, wie Lader, Baggerlader, Hubwägen, Arbeitsbühnen, Gabelstaplern, Bagger oder jedes andere bewegliche Fahrzeug, wo eine Last unter einem Abstand von dem Hauptkörper des Fahrzeugs angehoben wird, jedoch nicht darauf beschränkt.
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Der Rohrverleger 100 kann einen Unterwagen 102 enthalten, der aus ersten und zweiten Ketten 104, 106 besteht, die ein Chassis 108 tragen. Eine Energiequelle 110, typischerweise ein Dieselmotor, wird von dem Chassis 108 getragen. Ein Fahrersitz 112 und eine Steuerkonsole 114 können ebenfalls von dem Chassis 108 getragen werden, von dem aus der Bediener eine oder beide Ketten 104, 108 steuern kann, um den Rohrverleger 100 vorwärts und rückwärts anzutreiben und zu drehen. Jede der Ketten 104, 106 kann eine Reihe von miteinander verbundenen Kettengliedern 116 in einer ovalen Ketten- oder Hochantriebskonfiguration aufweisen. Die Ketten 104, 106 können wie gezeigt um ein erstes und zweites Laufrad 118, 120 gewunden sein, die von einem Kettenradrahmen 119, einem Kettenrad 121 und einer Reihe von anderen Rädern 122 in einer Hochantriebskonfiguration getragen werden.
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Ein Ausleger 124 erstreckt sich relativ zum Unterwagen. Der Ausleger 124 kann erste und zweite Arme 126, 128 aufweisen, die unabhängig bei einer Basis 130 am Unterwagen 102 angelenkt sind und die an einem verbundenen Ende 132 enden. Der Ausleger 124 kann eine gewünschte und geeignete Länge von bis zu 28 Fuß oder mehr besitzen. (Ein) Tragkabel 134 (erstreckt) erstrecken sich von einer Winde 136 aus über eine Reihe von Laufrollen 138 am Auslegerende 132 und (endet) enden in einem Enterhaken 140, einem Saugheber (nicht gezeigt) oder anderen geeigneten Vorrichtungen zum Umwickeln oder anderweitigen Befestigen an einem Rohr 142 (siehe 2 bis 4), die angehoben werden.
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Während einem Betrieb zeigen die 2 und 3, dass der Rohrverleger 100 typischerweise durch die Ketten 104, 106 gesteuert wird, um sich neben einem zuvor in den Boden 145 gegrabenen Graben 144 zu befinden. Genauer gesagt sollte der Rohrverleger 100 gemäß geltenden Vorschriften entfernt vom Graben 144 positioniert sein. Wenn er in einer solchen Position ist, kann der Ausleger 124 von dem Unterwagen 102 ausgefahren werden, um ein Anheben des Rohres 142 und ein Verlegen desgleichen in den Graben 144 zu erleichtern. Für den Zweck dieser Offenbarung wird der Abstand, den der Ausleger 124 von dem Unterwagen 102 ausgefahren wird, genauer gesagt der Abstand, den das Ende 132 von dem Laufrad 122 ausgefahren ist, als Überhang 146 bezeichnet.
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Wie jedoch in der 2 gezeigt, besitzt der Rohrverleger 100 seine größte Tragfähigkeit wenn der Ausleger 124 von dem Unterwagen 102 bei einem Überhang 146 von null bis vier Fuß ausgefahren ist. Dieser Abstand gibt dem Rohrverleger seinen kürzesten Kipppunkt und folglich dem Gegengewicht seinen maximalen mechanischen Nutzen. Derzeitige Rohrverleger sind mit unzählig verschiedenen Tragfähigkeiten bereitgestellt, beispielsweise mit 40.000, 90.000, 140.000 und 200.000 Pfund Tragfähigkeit. Mit dem Bestreben der Industrie, größere Impulse zu setzen und schwerere Rohre in den Boden zu verlegen, sind jedoch Maschinen mit sogar größeren Tragfähigkeiten erwünscht. Ungeachtet der maximalen Tragfähigkeit des gegebenen Rohrverlegers sollte verstanden werden, dass der durch ISO(Internationale Organisation für Standardisierung)Standards vorgegebene gesamte Rohrverleger 100, der den Unterwagen 102, Ausleger 124 und Motor 110 enthält, derart ausgelegt und konstruiert sein muss, um mit solchen Lasten zurecht zu kommen. Dies gilt sogar, obwohl die maximale Tragfähigkeit nicht häufig benötigt wird, und die Bedeutung davon wird die im Folgenden näher diskutiert.
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Unter Bezugnahme auf die 3 kann gesehen werden, dass der Ausleger 124 zu einem viel größeren Überhang 146 ausgefahren ist. Tatsächlich kann in solch einer Position das Gewicht des Rohres 142, die Länge des Auslegers 124 und der Überhang 146 ein Moment erzeugen, das groß genug ist, das Gewicht des Rohrverlegerunterwagens 102, -motors 104 und der damit verbundenen Maschinerie zu überwinden und dadurch den Rohrverleger 100 dazu veranlassen kann, mit dem Kippen zu beginnen. Als Ergebnis davon und anderen Faktoren, ist in der Position der 3 die Tragfähigkeit und Stabilität des Rohrverlegers 100 signifikant verringert. Bei gegebenem Durchmesser des Rohrs 142 und den relativen Abmessungen des Grabens 144 und des Rohrverlegers 100 hat der Bediener jedoch keine Wahl außer den Ausleger 124 zu einem Überhang 146 auszufahren, bei dem die Tragfähigkeit und Stabilität des Rohrverlegers 100 kleiner als das Maximum ist. Da das Rohr 142 selbst einen Durchmesser von beispielsweise drei oder vier Fuß aufweisen kann und da der Rohrverleger 100 um ein Minimum der Tiefe des Grabens 144 entfernt vom Graben 144 sein muss, kann der Überhang 146 des Auslegers 124 im normalen Betrieb auch jenseits des Maximalpunktes der Tragfähigkeit sein.
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Um das in der 3 erzeugte Moment zu kompensieren kann ein Gegengewicht 148 in einer Richtung seitlich gegenüber dem Ausleger 124, wie am besten in 4 gezeigt, ausgefahren werden. Das Gegengewicht 148 kann aus einer Reihe von schweren Platten 150 (siehe 1) bestehen, die an einem Gegengewichtsrahmen 152 befestigt sind. Der Gegengewichtsrahmen 152 kann gelenkig an dem Unterwagen 102 und/oder dem Chassis 108 befestigt sein und kann zwischen der eingefahrenen Position der 2 und 3 und der ausgefahrenen Position der 4 oder irgendwo dazwischen durch einen hydraulischen Zylinder 154 oder desgleichen beweglich sein. Auf diese Weise wird der Schwerpunkt des Rohrverlegers 100 seitlich weg vom Graben 144 bewegt und folglich der Rohrverleger 100 ausbalanciert.
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Während dieser Ansatz effektiv ist, hat dieser jedoch signifikante, praktische Beschränkungen. Wenn die Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100 erhöht werden soll, kann theoretisch die gesamte Größe des Unterwagens 102, die Länge und Festigkeit des Auslegers 124, die Leistung des Motors 110, die Leistung des hydraulischen Systems 154 und der Winde 136 erhöht werden, um die benötigte Tragfähigkeit bereitzustellen. Praktisch könnte dies jedoch leicht zu einem Rohrverleger führen, der entweder zu groß für eine kostengünstige Fertigung, zu groß zum Befördern auf existierenden Schienensystemen und Straßen, zu sperrig zum Manövern auf dem oben erwähnten anspruchsvollen Terrain oder zu teuer zum Betreiben hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs ist.
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Die vorliegende Offenbarung legt deshalb eine Vorrichtung und ein Verfahren dar, bei dem die Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100 erhöht wird, ohne dass die Größe oder die Kosten des Unterwagens 102, des Auslegers 124, des Motors 110 oder ähnlichem ansteigen. Neben anderen Dingen erreicht dies die vorliegende Offenbarung durch Bereitstellen eines zusätzlichen Gegengewichts 148, welches sich aber nur dann ausstellen kann, nachdem der Ausleger 124 einen vorbestimmten Abstand ausgefahren ist. Genauer gesagt überwacht der Rohrverleger 100 die Position des Auslegers 124 und ermöglicht eine Ausfahrbewegung des Gegengewichts 148 in einer geschickten Weise mit geschlossenem Regelkreis. Ein Schwerlastanbau (HLA) 156 kann entweder als Teil eines neu konstruierten Rohrverlegers 100 oder als Nachrüstung für existierende Rohrverleger dazu verwendet werden. Wie hierin verwendet ist der HLA als eine Sammlung von Bauteilen definiert, die an einen Rohrverleger 100 zum Erhöhen der Tragfähigkeit des Rohrverlegers über einen vorbestimmten Überhangbereich hinzugefügt werden kann, ohne die Größe des Unterwagens 102, Chassis 108, Auslegers 124 oder Motors 110 zu erhöhen.
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Wie in der 6 gezeigt, kann der HLA 156 einen Positionssensor 158 enthalten, der einen den Überhangabstand 146 anzeigenden Parameter misst. Der Sensor 158 kann in einer Vielzahl von Formen bereitgestellt werden, die einen an der Drehwelle des Auslegers oder der Winde vorgesehenen Messgeber, einen Drehsensor, einen Magnetsensor, einen Lageschalter oder ähnliches umfassen kann, jedoch sind diese nicht darauf beschränkt. Ein Fachmann wird die verschiedenen Typen von Sensoren erkennen, die zum Überwachen der Winkelposition des Auslegers 124 oder des Überhangabstands 146 und zum Erzeugen eines Signals, das diesen anzeigt, eingesetzt werden.
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Wie in der 6 gezeigt, kann der HLA 156 ebenfalls einen Prozessor 160, der elektronisch mit dem Positionssensor 158 in Verbindung steht und einen Aktivierungs-/Deaktivierungs-/Automatikschalter 162 enthalten, der ebenfalls mit dem Prozessor 160 in Verbindung steht. Der Aktivierungs-/Deaktivierungs-/Automatikschalter 162 kann in eine existierende Bedienschnittstelle 164 auf der Steuerkonsole 114 integriert sein, beispielsweise mit einem Kontrollbildschirm oder ähnlichem, oder kann als eigenständiger, zu der Steuerkonsole 114 hinzugefügter Schalter vorgesehen werden. Der HLA 156 kann ebenfalls eine Software 166 enthalten, die elektronisch in einem Speicher 168, der ebenfalls in elektronischer Verbindung mit dem Prozessor 160 steht, gespeichert ist. Dem Bediener kann ebenfalls die Möglichkeit gegeben werden, dass der Prozessor 160 automatisch den HLA 156 steuert.
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Während dem Betrieb kann der Rohrverleger 100 wie nachfolgend im Flussdiagramm der 5 dargelegt arbeiten. Wie gezeigt würde der Bediener den Rohrverleger 100 derart steuern, dass sich dieser mit dem Rohr 142, das an dem Kabel 134 befestigt ist, neben dem Graben 144 wie in Schritt 170 gezeigt befindet. Der Ausleger 124 würde dann entfernt vom Unterwagen 102 zu einem Überhangabstand 146 ausgefahren werden, bei dem das radiale Zentrum des Rohres 142 direkt über der Mittellinie des Grabens 144 liegt (Schritt 172). Die Winde 136 würde dann zum Herablassen des Rohres 142 in den Graben 144 betrieben werden (Schritt in 5 nicht gezeigt).
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Wenn der Ausleger 124 ausgefahren ist, kann der Positionssensor kontinuierlich den Überhangabstand 146 überwachen und wie in Schritt 174 entscheiden, ob der Überhangabstand 146 größer als der vorbestimmte Abstand ist, bei dem der Rohrverleger 100 in einen Schwerlastbetriebsbereich 146 (siehe 8) eintritt. Wie oben erwähnt, erstreckt sich dieser Bereich typischerweise von sechs bis zwanzig Fuß Überhang 146, kann aber irgendwo von vier bis achtundzwanzig Fuß (oder mehr, wenn der Ausleger 124 länger als achtundzwanzig Fuß ist) sein. Ein Sicherstellen, dass der Ausleger 124 weit genug ausgefahren ist, so dass der Rohrverleger 100 sich in dem Schwerlastbetriebsbereich 176 befindet, ist wichtig, da, wenn sich der Ausleger 124 näher am Unterwagen 102 befindet, ein Ausfahren des Gegengewichts 148 zu diesem Zeitpunkt potentiell die maximale Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100 über seine gesamte Leistungsfähigkeit erhöhen könnte und dadurch den in Größe und Festigkeit erhöhten Unterwagen 102, das Chassis 108, den Auslegers 124 und alle mit der Maschinerie verbundenen Bauteile bedarf, um die erhöhte Last zu bewältigen. Da es, wie oben erwähnt, erwünscht ist, einen konventionell dimensionierten Unterwagen und andere Tragstrukturen zu verwenden, wird ein Abschalten des HLA 156 beiden Anforderungen gerecht, wenn sich der Ausleger 124 nicht in dem Schwerlastbetriebsbereich 146 befindet.
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Unter nochmaliger Bezugnahme auf die 5, wenn sich der Überhangabstand 146 in dem Schwerlastbetriebsbereich 176 befindet, wird der Prozessor 160 ein Signal an den Aktivierungs-/Deaktivierungs-/Automatikschalter 162 oder der anderen Bedienschnittstelle 164, die den Bediener darüber informiert, dass die Schwerlasttragfähigkeit verfügbar ist, wie in Schritt 178 gezeigt, senden. Wenn sich der Überhangabstand 146 nicht in dem Schwerlastbetriebsbereich 176 befindet, wird der Aktivierungs-/Deaktivierungs-/Automatikschalter 162 nicht aktiviert, wie in Schritt 180 gezeigt. Andernfalls kann der Prozessor 160 automatisch den HLA 156 ein- oder ausschalten.
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Wenn die Schwerlasttragfähigkeit verfügbar ist, kann dem Bediener die Option zum Einschalten dergleichen bereitgestellt werden, wie in Schritt 182 gezeigt. Wenn dem so ist, veranlasst der Prozessor 160 den hydraulischen Zylinder 154 dazu, das Gegengewicht 148 wie in Schritt 184 gezeigt auszufahren. Das Gegengewicht 148 kann vollständig ausgefahren oder bei einem Abstand positioniert sein, der das Moment am effektivste kompensiert, welches durch das Ausschwenken des Auslegers 124 und der Last, die durch den ausgefahrenen Ausleger 124 getragen wird, erzeugt wird. Zusätzlich, oder als Alternative zum Anpassen der relativen Ausfahrposition des Gegengewichts 148, kann das Gegengewicht 148 gelenkig oder separat bereitgestellt werden, um nur das Gewicht, das zum Entgegenwirken des oben erwähnten Moments gebraucht wird, einzusetzen. Beispielsweise, wenn das Gegengewicht 148 in einer Reihe von Platten 150 oder anderen Massen bereitgestellt ist, kann weniger als das gesamte Gegengewicht 148 eingesetzt werden.
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Im Einsatz kann der Rohrverleger 100 kontinuierlich (wie in Schritt 186 gezeigt) den Überhangabstand 146 überwachen, um zu bestimmen, ob der Ausleger 124 zu einem Punkt ausgefahren ist, wo der Rohrverleger 100 nicht mehr in dem Schwerlastbetriebsbereich 176 ist. Wenn dem so ist, kann der Prozessor 160 das Gegengewicht 148 dazu veranlassen, automatisch wie in Schritt 188 gezeigt auszufahren.
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Durch ein Bereitstellen von solch einem System ist der Rohrverleger 100 der vorliegenden Offenbarung dazu fähig, seine maximale Tragfähigkeit über einen großen Teil seines Arbeitsbereichs stark zu erhöhen. Dies ist am besten im Vergleich der 7 und 8 gezeigt. Die 7 stellt eine Lastkurve für einen Rohrverleger des Stands der Technik dar, bei der die maximale Tragfähigkeit auf der vertikalen Achse und der Überhangabstand auf der horizontalen Achse aufgetragen sind. Wie gesehen werden kann, besitzt der Rohrverleger seine maximale Tragfähigkeit (200.000 Pfund in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) bei einem Überhangabstand von vier Fuß. Wenn sich der Überhangabstand erhöht, fällt er abschüssig ab, bis er seine minimale Tragfähigkeit (25.000 Pfund in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) bei einem Überhangabstand von achtundzwanzig Fuß erreicht.
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Wie jedoch grundlegend in der 8 gezeigt, kann die maximale Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100, der die gleiche Größe des Unterwagens 102 und Motors 110 wie der im Stand der Technik beispielhaft gezeigte verwendet, um mehr als 15 Prozent bei allen Überhangabständen 146 durch Hilfe des HLA Systems erhöht werden. Tatsächlich hat sich die maximale Tragfähigkeit bei vier Fuß Überhang 146 auf ungefähr 230.000 Pfund erhöht. Da es zudem erwünscht ist, konventionell dimensionierte Unterwägen 102 und andere Tragstrukturen einzusetzen, schaltet der Rohrverleger 100 der vorliegenden Offenbarung den HLA 154 aus, bis der Überhang 146 in den Schwerlastbetriebsbereich 176 eintritt. Der Schwerlastbetriebsbereich 176 unterscheidet sich abhängig von der Größe des Rohrverlegers 100, ist aber typischerweise bei einem Abstand, bei dem die Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100, sogar mit eingesetztem HLA, immer noch bei oder unterhalb der maximalen Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100 ist, wodurch es der Last ermöglicht wird, ohne Überdimensionierung oder Neuentwicklung des Unterwagens 102 und einer anderen Tragstruktur des Rohrverlegers 100 angehoben zu werden. Die 8 zeigt, dass der Schwerlastbetriebsbereich 176 von acht Fuß bis achtundzwanzig Fuß reicht, wie jedoch oben erwähnt, kann der Schwerlastbetriebsbereich 176 abhängig von der Konstruktion des gegebenen Rohrverlegers von sechs bis zwanzig Fuß oder von vier Fuß bis zu der gesamten Länge des Auslegers (achtundzwanzig Fuß in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) reichen.
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Um die zwei Kurven der 7 und 8 in Worte der Maschinenproduktion zu fassen, haben zwei beispielhafte Modelle von Rohrverlegern, die von dem vorliegenden Anmelder hergestellt werden, maximale Tragfähigkeiten von jeweils ungefähr 200.000 Pfund und 230.000 Pfund. Diese Rohrverleger haben Gesamtmaschinengewichte von jeweils ca. 117.000 Pfund und 151.000 Pfund. Durch Verwendung der Lehren der vorliegenden Offenbarung kann ein Rohrverleger, der ungefähr die Größe und das Gewicht einer kleineren Maschine aufweist, nun mit der Fähigkeit hergestellt werden, die gleiche Arbeit in dem Arbeitsbereich wie die größere Maschine zu verrichten. Die vorangehenden Daten sind natürlich nur beispielhaft und andere Maschinengrößen und Einsparungen sind im Schutzbereich dieser Offenbarung möglich. Nichtsdestotrotz kann von diesem Beispiel gesehen werden, dass im Vergleich zu konventionellen Rohrverlegern, die ein Unterwagen-, Chassis- und ein Auslegergewicht A und eine maximale Tragfähigkeit B aufweisen, die vorliegende Offenbarung es einem Rohrverleger ermöglicht, mit einer maximalen Tragfähigkeit über den Schwerlastbetriebsbereich hergestellt zu werden, der größer als B und wenigstens so groß wie 1,15 B ist, wobei das Gewicht von A beibehalten wird. Außerdem können nicht nur neue Rohrverleger in dieser Weise hergestellt werden, sondern durch eine Verwendung des HLA können bestehende Rohrverleger nachgerüstet werden, um diese zusätzliche Leistung ebenfalls zu besitzen.
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Während die maximale Tragfähigkeit B des Rohrverlegers 100 durch die Lehren der Offenbarung erhöht worden sind, ist es wichtig zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung den HLA 154 bei der Abschaltung 190 wie in 8 gezeigt abschaltet. In anderen Worten, obwohl der HLA theoretisch dazu verwendet werden könnte, die maximale Tragfähigkeit des Rohrverlegers 100 über den gesamten Überhangbereich von null bis achtundzwanzig Fuß in der gezeigten Kurve zu erhöhen, ist der HLA nur über den Schwerlastbetriebsbereich 176 einsetzbar. Wie gezeigt resultiert dies in einem Übergang in eine neue Kurve, die bei der Abschaltung 190 beginnt und sich bis zu dem maximalen Überhangpunkt 192 der 8 erstreckt. Der in der 8 gezeigte Kurvenabschnitt für Überhänge von vier bis acht Fuß ist nur bereitgestellt, um die potentielle Tragfähigkeit zu zeigen, wenn der HLA bei der Abschaltung 190 nicht ausgeschalten worden wäre. Wenn de HLA nicht ausgeschalten worden wäre und wenn der Überhang 146 die Abschaltung 190 unterschreitet, könnte der Bediener versuchen, eine Last zu heben, die jenseits der maximalen Tragfähigkeit wäre, für die der Unterwagen 102 ausgebildet ist, was in einem strukturellen Schaden des Rohrverlegers resultiert. Durch Beschränkung der Verwendung des HLA 154 im Schwerlastbetriebsbereich 176 und Abschalten des HLA, wenn der Überhang 146 die Abschaltung 190 unterschreitet, ist es dem Bediener möglich, eine größere Last über den relativ breiten Bereich von Überhängen, der durch den Schwerlastbetriebsbereich 176 bestimmt wird, zu heben, ohne den Rohrverleger 100 zu beschädigen oder dass ein Rohrverleger 100 mit einem größeren Unterwagen 102 zum Bewältigen der Last hergestellt werden muss.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Vom Voranstehenden kann gesehen werden, dass die hierin offenbarte Technologie gewerbliche Anwendbarkeit in einer Vielzahl von Situationen besitzt, wie beispielsweise Erhöhen der maximalen Tragfähigkeit von Rohrverlegern ohne Überdimensionierung oder Erhöhung der Größe des Unterwagens, des Motors, des Auslegers oder anderer Strukturen des Rohrverlegers, was jedoch nicht darauf beschränkt ist. Der Rohrverleger erreicht dies durch Bereitstellen eines zusätzlichen Gegengewichts, Überwachung der Position des Auslegerüberhangs, Vergleichen von diesem mit der in einem Speicher gespeicherten maximalen Lastkurve und nur wenn sich der Überhangabstand auf einen Punkt erhöht, bei dem die resultierende Tragfähigkeit des Rohrverlegers bei oder unterhalb der maximalen Gesamttragfähigkeit liegt, ermöglicht es der Rohrverleger ein Schwerlastanbau das Gegengewicht auszufahren. Ein ausfahrendes Gegengewicht kompensiert ein Moment, das durch den ausgefahrenen Ausleger und der befestigten Last des Rohres erzeugt wird, wodurch der Rohrverleger ausbalanciert wird, während gleichzeitig seine Tragfähigkeit über einen Hauptteil seines Arbeitsbereichs erhöht wird.
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Während das Voranstehende primär bezüglich eines Rohrverlegers ausgestaltet wurde, ist zu verstehen, dass die Lehren eingesetzt werden können, um den Arbeitsbereich von einer Vielzahl von verschiedenen Fahrzeugen zu erhöhen, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf hierauf, Ladern, Bagger, Hubwägen, Hubsteigern, Baggerladern, Gabelstaplern oder jegliche andere bewegliche Fahrzeuge, wo eine Last unter einem Abstand vom Hauptkörper des Fahrzeugs angehoben wird, wodurch ein Moment erzeugt wird, das dazu neigt, das Fahrzeug zu kippen.
