DE3148119C2 - Hebeanordnung für enge Räumlichkeiten mit einer Auslegerkranvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hebeanordnung für enge Räumlichkeiten mit einer Auslegerkranvorrichtung, die auf einer innerhalb der Räumlichkeit angeordneten Halterung befestigt ist, und die mit einer Steuer- und Handhabungsvorrichtung versehen ist.

Die GB-PS 12 18 798 bezieht sich auf eine Auslegerkranvorrichtung, die insbesondere für den Einsatz im Freigelände geeignet ist und die mit einer Sicherheitsvorrichtung versehen ist, um zu vermeiden, daß der Auslegerarm einen bestimmten waagerechten Winkelbereich überstreicht, um so Kollisionen mit beispielsweise Eisenbahnen, Straßenfahrzeugen, Gebäuden, Hochspannungsleitungen und auch den Auslegerarmen benachbarter Kräne zu vermeiden, sofern diese sich überlappende Schwenkbereiche aufweisen. Zu diesem Zweck sind außer den erforderlichen Kontrollvorrichtungen Bremsvorrichtungen sowie Rückschwenkvorrichtungen vorgesehen, die eine Kollision von Auslegerarmen bzw. von herabhängenden Hubseilen mit irgendwelchen Hindernissen vermeiden. Bei dem in dieser Entgegenhaltung beschriebenen Kran handelt es sich um einen solchen mit einem in seiner Länge unveränderbaren Auslegerarm, der nur in der Lage ist, Schwenkbewegungen in einer im wesentlichen waagrechten Ebene auszuführen, nicht jedoch zugleich in seiner Längsrichtung veränderlich ist, so daß die Spitze des Auslegerarms einen im wesentlichen konstanten Kreisbogen um die Achse der Tragvorrichtung beschreibt.

Die Verwendung von Auslegerkranvorrichtungen in beschränkten Räumlichkeiten wirft eine Reihe von Problemen auf, insbesondere aufgrund der Beschränkungen, die den seitlichen Schwenkbewegungen und den Verlängerungen des Auslegerarms durch die Bestandteile der Räumlichkeit selbst oder den in ihren angeordneten Installationen auferlegt sind.

Die DE-A 30 19 385 bezieht sich auf einen transportablen Kran, der sowohl Hub- als auch Schwenkbewegungen ausführen kann und der mit einer Datenverarbeitungsanlage versehen ist, welche eine Einrichtung zum Bestimmen des Basiswinkels des Kranauslegerarms aufweist sowie der Winkelabweichung des Auslegerarms und eine Einrichtung zum Messen der Länge von der Auslegerbasis zum Arm, entsprechend der Winkelabweichung und der Länge, wobei die Signale durch einen Mikroprozessor verarbeitet werden, der sowohl eine Anzeigevorrichtung als auch eine Alarmanlage bei Erreichen von kritischen Werten bestätigt. Zwar handelt es sich hier um einen Kran, dessen Auslegerarm in seiner Länge veränderlich ist, wobei nicht nur diese Länge, sondern auch der entsprechende Winkel mit der waagrechten oder senkrechten Ebene gemessen werden können, so daß auch der Radius bei belastetem und unbelastetem Ausleger errechnet werden kann, wobei durch die dadurch erhaltenen Informationen Warnvorrichtungen betätigbar sind. Jedoch ist dieser Entgegenhaltung kein Hinweis darauf zu entnehmen, daß die Antriebsteile für die Lastbetätigung automatisch unterbrochen werden sowie die kritischen vorgegebenen Grenzwerte, z. B. für die Last überschritten werden. Es handelt sich bei der darin beschriebenen Vorrichtung ausschließlich um solche, die eine optische oder akustische Anzeige für eine mögliche Überschreitung der vorgegebenen Grenzwerte bietet.

In vielen Fällen und insbesondere bei Kernkraftanlagen gibt es empfindliche Bereiche innerhalb der Räumlichkeit, über die keineswegs Lasten befördert werden dürfen, so z. B. den Bereich senkrecht oberhalb des eigentlichen Reaktorkerns. In den engen Räumlichkeiten, in denen Lasten befördert werden müssen, sind üblicherweise Laufkräne vorgesehen, die den Laufstegen der Räumlichkeit folgen und die im Hinblick auf die schwersten zu befördernden Lasten ausgelegt sind. Dies ist z. B. bei einem Atomkraftwerk der Fall, wo die schweren Laufkräne im wesentlichen derart ausgelegt sind, daß sie das ursprüngliche Einsetzen des Kernreaktors ermöglichen und um dessen Abdeckung aufzubringen. Daher müssen diese Laufkräne besonders groß dimensioniert sein, wodurch sie sehr schwer werden und nur langsame Beförderungsgeschwindigkeiten ermöglichen.

Gleichgültig, um welche beschränkte Möglichkeit es sich handelt, besteht seit langem der Wunsch zur ständigen Handhabung und Beförderung von kleineren und mittleren Lasten, insbesondere zum Einbringen oder Wegnehmen von Zusatzgeräten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hebeanordnung zu schaffen, die sich für enge Räumlichkeiten eignet, die eine optimale und zuverlässige Bedienung gewährleistet unter Berücksichtigung der Enge, der Weite und des Schwenkbereichs, die sich insbesondere für Kernkraftanlagen eignet, die eine hohe Sicherheit bietet hinsichtlich der dabei geltenden Vorschriften und mit der ein Überstreichen des verbotenen Bereichs oberhalb des Reaktorkerns vermieden wird, und die keine Beschädigungen der Einbauten, insbesondere des Laufkrans zuläßt.

Ausgehend von einer Hebeanordnung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen die

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf den schematischen Einbau einer erfindungsgemäßen Hebeanordnung in einem Atomkraftwerk,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der einzelnen Parameter im Zusammenhang mit der Ausgestaltung des Krans samt einer Steuer- und Meßanordnung,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild von einzelnen Sicherheitanordnungen,

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild der automatischen Meß- und Steueranordnungen und der zugehörigen Anzeigenvorrichtungen.

Fig. 6 schematisch eine Orientierungs­ sicherheitsvorrichtung für den Auslegerarm und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Schaltpultes für die Steuerung und die Anzeige der einzelnen Stellungen.

In den Fig. 1 und 2 ist der schematische Einbau einer erfindungsgemäßen Hebeanordnung in einem Atomkraftwerk dargestellt, dessen kuppelförmiges Gehäuse mit 1 bezeichnet ist. Im Mittelpunkt dieses Gehäuses ist der Reaktorkern 2 angeordnet, dessen Überstreichen durch eine von der Hebe­ anordnung beförderte Last üblicherweise verboten ist. Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist der herkömmliche Lauf­ kran 3 angeordnet, der sich bis oberhalb des Reaktorkerns erstreckt und insbesondere zum Anheben der oberen Ab­ deckung 4 dient.

Erfindungsgemäß ist auf der oberen Fläche eines fest im Gehäuse angeordneten Bauwerks, z. B. dem Mauerwerk für einen Dampferzeuger 5, mittels eines Aufbaus 6 eine Krananordnung 7 mit Teleskoparm 8 vorgesehen, dessen geringste Reichweite im eingezogenen Zustand mit L₀ bezeichnet ist und die einem seitlichen Schwenkbereich entspricht, der durch den Kreis P₀ bezeichnet ist bezüglich der senkrechten Drehachse 9 des Krans, und zwar auf der vorderen Seite des verbotenen Bereichs Z mit dem Winkel θ, die kreissektorförmig ausgestaltet ist und den Reaktor 2 einschließt; in einem Zwischenbereich P_i kann das Ende 10 des Auslegerarms üblicherweise einen Kreis senkrecht über den Reaktor 2 beschreiben, während bei vollständig ausgefahrenem Zustand das Ende einen Kreis P_M beschreiben kann, der den größten Teil der Nutzfläche innerhalb des Gehäuses umfaßt. Neben der Berücksichtigung der verbotenen Zone Z, die dem seitlichen Schwenkbereich θ und dem minimalen Ausleger­ bereich P_m entspricht muß noch durch eine Sicherheits­ vorrichtung sichergestellt sein, daß die senkrechte Schwenkbewegung eine maximale Schwenkhöhe λ des Auslegearmes nicht übersteigt, damit er nicht mit dem Laufkran 3 in Berührung kommt.

Erfindungsgemäß ist die Hebeanordnung mit drei Arten von Sicherheitsvorrichtungen versehen, nämlich einer Orientierungssicherheitsanordnung (SSO), um automatisch zu verhindern, daß der mit θ bezeichnete Winkelbereich überstrichen wird, wenn die Reichweite größer als P_m ist, mit einer Hubbegrenzungsvorrichtung (LRF), um zu verhin­ dern, daß bei normaler Betriebsweise ein Heben bis oberhalb der Ebene λ erfolgt, sowie mit einer Last­ begrenzungsvorrichtung (CEC), um jegliche Betätigung des Krans im Falle einer Überlastung zu verhindern entsprechend einem einmal eingegebenen Programm, das die zulässigen Lasten im Hinblick auf die unterschiedlich möglichen Auslegungen des Teleskoparmes enthält, sowie die gemessenen Längen der Reichweiten L_i des Auslegearms 8 berücksichtigt, den Hubwinkel α dieses Arms und den Winkel γ zwischen dem Auslegearm und dem Hubzylinder 11 sowie den gemessenen Wert für die am Haken 12 angehängte Last.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, weist die Hubbegrenzungs­ vorrichtung zwei Druckfühler für den Bereich von 0 bis 600 bar auf in Form von Dehnungsmeßstreifen, die am Hubzylinder 11 angeordnet sind, und zwar insbesondere einen Druckfühler 12 in der großen Kammer und einen Druckfühler 13 in der kleinen Kammer des Hubzylinders. Die Fühler sind mit einem Verstärker 14 verbunden, dessen Ausgangssignal proportional zur Druckdifferenz zwischen den Fühlern ist. Die Vorrichtung weist ebenfalls einen Winkelfühler 15 für den Arm auf, der aus einem Schwer­ gewichtspendel besteht, das mit einem Schiebepotentiometer verbunden ist und dessen Signal dem Winkel des Ausleger­ arms proportional ist, sowie ferner ein Meßgerät 16 zur Feststellung der Länge des Auslegearms, das aus einem Aufwickler besteht der mit einem Mehrfach-Potentiometer verbunden ist, dessen Ausgangssignal proportional zur Ausziehlänge L_i des Auslegearms ist.

Ein Rechner 17 nimmt die verschiedenen Signale auf und verarbeitet sie, um gegebenenfalls Sperrsignale für den Betrieb abzugeben - sowie entsprechende Alarmeinrichtungen und Anzeigevorrichtungen am Steuerpult 20 zu betätigen. Die Reichweite und die angehängte Last am Haken 12 werden in Mikroprozessoren 18₁ und 18₂ in Abhängigkeit von den gemessenen Parametern verarbeitet, ebenso wie die Last­ kurven und Winkelwerte des Hubzylinders im Zusammenhang mit dem Auslegerarm, die im Rechner eingespeichert sind, um am zentralen Steuerpult 20 die Hakenlast bei 21 anzuzeigen, die zulässige Last bei 22 anzuzeigen und die Länge des Auslegearms bei 23 anzuzeigen, wobei diese Anzeigen in numerischer Form als Tonnen und Meter dar­ gestellt werden. Die durch die Verarbeitung der ge­ messenen Werte entstehenden Signale werden einer Alarm- und Unterbrechungseinheit 24 zugeführt, welche automatisch die Betätigung des Auslegerarms bei gemessenen kritischen Werten unterbricht und gleichzeitig durch Lampen 40 und durch z. B. einen nicht dargestellten Summer den Kranführer warnen. Die Länge wird vorteilhafterweise auf 0,1 m genau angezeigt und die Last auf 0,1 t genau. Ein erster Alarm (Gelblicht) ist am Schaltpult vorteil­ hafterweise vorgesehen, wenn bereits 90% der Grenzwerte erreicht werden und ein zweiter Alarm 40′ (Rotlicht) ist vorgesehen beim Auftreten des Unterbrechungssignal entsprechend einem Grenzwert von 100%, um die Hub/Senk­ bewegungen, das Ausfahren/Einfahren und jede weitere Betätigung zu unterbrechen (wobei auf der Anzeigevor­ richtung 39 die Arbeitswerte kontinuierlich angezeigt werden).

Erfindungsgemäß wird für bestimmte Notwendigkeiten (ins­ besondere beim Überschreiten der Höchstlast) die Last­ begrenzungsvorrichtung mittels eines besonderen Schlüssels außer Betrieb gesetzt, wobei sämtliche Anzeigevorrich­ tungen weiter wirksam sind, jedoch das Unterbrechungssig­ nal ausbleibt. Fernerhin kann vorteilhafterweise ein zusätzlicher Alarm vorgesehen sein zum Anzeigen von Fehlern in den wichtigsten Bauteilen dieser Vorrichtung.

Die Orientierungssicherheitsanordnung (SSO) verhindert automatisch, daß das Ende 10 des Auslegerarms in den Bereich oberhalb der Zone Z gelangt. Da der Kran fest angeordnet ist und auch Handhabungen auf der anderen Seite der verbotenen Zone möglich sein müssen, muß ein Überstreichen dieser Zone durch den Auslegearm selbst möglich bleiben. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die genaue Stellung des Endes des Auslegerarmes in einer waagrechten Ebene gemessen wird und durch ein Verhindern derjenigen Kranbewegungen die das Ende des Auslegerarmes in die durch den Winkelbereich θ definierten verbotene Zone gelangen läßt. Diejenigen Bewegungen hingegen, die ein Entfernen des Endes des Auslegerarmes von der verbotenen Zone bewirken, bleiben ungestört. Der verbotene Winkelbereich θ wird durch Nockenanordnungen 25 an der Aufbauhalterung des Krans festgelegt. Die beiden Grenz­ werte P_m, P_µ sind in der logisch ausgelegten Sicher­ heitsanordnung eingespeichert. In der Praxis hat sich ein Hinzunehmen von in Fig. 6 dargestellten Zonen am Rande der verbotenen Zone als erforderlich herausgestellt, um einerseits die möglichen und verbotenen Kranbewegungen auszuwählen und andererseits einen Alarm bei Annähern an die verbotene Zone auszulösen. Ein Erfassen dieser zusätzlichen Zone erfolgt in Seitenrichtung mittels dreier Fühler a, b, c, die mit den Nockenanordnungen 25 derart zusammenwirken, daß sie kodierte Richtungszonen bilden neben den rechten und linken Annäherungsbereichen 26, 26′ zum Auslösen eines hörbaren und sichtbaren Alarmes ohne Abschalten der Seitenverschwenkbewegung des Kran und zur Bildung von rechten und linken Bereichen 27, 27′, denen Unterbrechungssignale zugeordnet sind, wobei eine ähnliche Unterteilung für die Reichweite vorgenommen wird unter Verwendung der Reichweitensignale der Lastbe­ grenzungsvorrichtung. Die Signale des Fühler a, b und c werden einer logischen Recheneinheit 28 zugeführt, die von einem in der Recheneinheit 17 enthaltenen Kodierer 29 gesteuert wird, um die Alarmvorrichtung und die Unterbrechungsvorrichtung 30 zu betätigen. Ferner ist ein oberer Endstellungsfühler 31 und ein unterer Endstellungs­ fühler 32 für den Haken 12 vorgesehen. Die Betätigung und das Unterbrechen der Kranbewegungen erfolgt mittels elektrischer Vorrichtungen 33 bis 36 für das Anheben, das Verschwenken, die Ausrichtung und das Ausziehen, über einen Schaltblock 50, dem die Abschaltsignale 24 vom Rechner 17 zugeführt werden.

Bei den meisten Betätigungen des Krans stört die Orientierungssicherheitsanordnung nicht den Kranführer. Um jedoch Handhabungen jenseits der verbotenen Zone Z bezüglich des Aufbaus 6 vornehmen zu können, muß das Ende des Auslegerarms diese verbotene Zone umfahren unter visueller Beobachtung des Kranführers oder unter Beachtung der Anzeigevorrichtungen am Schaltpult. Ähnlich wie bei der Lastbegrenzungsvorrichtung kann die Orientierungs­ sicherheitsanordnung mittels eines Schlüssels am Schalt­ pult ausgeschaltet werden; dies kann durch ein rotes Blinklicht am Schaltpult angezeigt werden.

Um Berührung mit dem Laufkran zu vermeiden weist die erfindungsgemäße Hebeanordnung außerdem eine Hub­ begrenzungsvorrichtung auf. Die maximale Höhe, die durch einen Winkel von 6° des Auslegerarms bestimmt ist, wird durch einen elektrischen Endstellungsschalter eingehalten, der die Stromversorgung der elektrischen Vorrichtung 35 für das Anheben unterbricht. Der nicht dargestellte Endstellungsschalter ist neben dem Kranaufbau angeordnet und wirkt direkt auf den Steuerschalter ohne Einschaltung des Schaltpultes, dessen Wirkungsweise dadurch nicht beeinträchtigt wird. Auch dieser Schalter kann mittels eines Schlüssels außer Betrieb gesetzt werden zur Verwendung des Krans mit einer Gondel 37, z. B. für das Personal, so daß ein Anheben, wie in Fig. 1 dargestellt ist, bis zum oberen Teil des Gehäuses 1 ermöglicht wird. Ferner ist ein mechanischer Anschlag vorgesehen, der ein Absenken des Armes unterhalb eines Winkels von 4° zur Horizontalen vermeidet, so daß durch natürliches Abfließen etwa austretendes Öl oder andere Partikelchen wiederge­ wonnen werden.

Erfindungsgemäß sind die Teile für die Bedienung, für die Steuerung und zur Auslösung des Alarms der Hebeanordnung auf einem tragbaren und ferngesteuerten Schaltpult 20 zusammengefaßt, das in Fig. 7 dargestellt ist. Mit 38 und 38′ sind Handgriffe bezeichnet, die Potentiometer aufweisen sowie Verstärker und Regelspulen für den hydraulischen Steuerdruck der Verteiler. Der rechte Handgriff 38′ steuert das Anheben und die Verschwenkung, wobei mit 49 ein oben auf dem Handgriff sitzender Knopf zum Entriegeln für die Seitenverschwenkung bezeichnet ist, während der linke Handgriff 38 ein Absenken und ein Ausziehen des Auslegerarms ermöglicht. Einer bestimmten Winkelstellung des Handgriffs entspricht eine Stellung des zugehörigen Potentiometers, dessen Ausgangsspannung einem Oszillator zugeführt wird, der den Spulen der Elektroverteiler einen mittleren Strom zuführt, der der Stellung des Hebels entspricht. Eine eingebaute logische Schaltung mit einem Schwellwert von 10% verhindert das Auftreten von Störsignalen aufgrund von Schwingungen. Ferner sind am Schaltpult 20 Anzeigevor­ richtungen 21 bis 23 angeordnet sowie optische Anzeige­ mittel 40 für die Alarm- und Annäherungssignale an eine Zone Z′, die der verbotenen Zone Z entspricht. Vorteil­ hafterweise ist eine Möglichkeit zum vollständigen Prüfen des Schaltpultes mittels einer Testanordnung vorgesehen, welche die Werte für die Meßfühler des Winkels, der Länge, des Drucks mit Potentiometern für die Näherungsfühler mit einem Inverter für die Elektroverteiler mit Lichtern simuliert.

Am dargestellten Ausführungsbeispiel, das sich für ein Atomkraftwerk eignet, ist der Kran 7 auf zwei Rollenkränzen angeordnet, mit einer Auffangschale unterhalb des Aufbaus für eventuell austretendes Fluid, wobei der Auslegerarm aus drei kastenförmigen Teilen besteht und eine Reichweite zwischen 8,50 m und 19,50 m durch kontinuierliches gleich­ förmiges Ausziehen dieser Teile überstreicht; bei kleinster Länge des Auslegerarms kann eine Last von 9000 kg angehängt werden und für die größte Länge des Auslegerarms eine solche von 2700 kg. Die gesamte Verschraubung der Hebe­ anordnung ist unlösbar angeordnet und die Hebeanordnung selbst mit einem dekontaminierbaren Anstrich versehen. Zum Ausführen von Arbeiten oben am Gehäuse oder oberhalb des Laufkran ist eine Gondel 37 vorgesehen, deren Trag­ fähigkeit ungefähr 300 kg beträgt zur Aufnahme von zwei Personen und ihrem Werkzeug, wobei der Kran von der Gondel aus über die Leitung 49 in Fig. 4 steuerbar ist.

Claims (8)

1. Hebeanordnung für enge Räumlichkeiten mit einer Auslegerkranvorrichtung, die auf einer innerhalb der Räumlichkeit angeordneten Halterung befestigt ist und die mit einer Steuer- und Handhabungsvorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer ersten und einer zweiten Vorrichtung (a-c, 28, 30) zur derartigen Messung und automatischen Steuerung versehen ist, daß ein Überstreichen wenigstens eines Winkelbereiches der seitlichen und senkrechten Schwenkbewegung des Auslegerarm (8) der Auslegerkranvorrichtung (7) verhindert ist, wenn die Länge des als Teleskoparm ausgebildeten Auslegerarms (8) einen bestimmten maximal zulässigen Wert (Pm) übersteigt.

2. Hebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lastbegrenzungsvorrichtung (12-16; 18 _i, 24) vorgesehen ist zur Messung und automatischen Steuerung der Belastbarkeit des Auslegerarms (8).

3. Hebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steueranordnungen (28-30) der ersten Vorrichtung wahlweise ausschaltbar sind.

4. Hebeanordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steueranordnungen der zweiten Vorrichtung für den Auslegerarm wahlweise ausschaltbar sind.

5. Hebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen automatischen Meß- und Steueranordnungen mit entsprechenden Anzeigevorrichtungen (40, 40′, 21, 23, 24) verbunden sind, die das Annähern an eine unerlaubte Stellung signalisieren.

6. Hebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein tragbares Schaltpult (20) aufweist, auf den die Betätigungshebel (38, 38′) und die Anzeigevorrichtungen (40, 40′, 21, 23′, 24) angeordnet sind.

7. Hebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung zur automatischen Messung und Steuerung des Winkelbereichs für den Auslegerarm Annäherungsschalter (a-c) aufweist, die mit feststehenden Nockenflächen (25) zusammenwirken.

8. Hebeanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Lastbegrenzungsvorrichtung Druckfühler (12, 13) aufweist, die mit dem Hubzylinder (11) für den Auslegerarm (8) verbunden sind, sowie einen Meßfühler (16) für die Länge des Auslegerarms und einen Winkelmesser (15) für den Auslegerarm.