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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Druckbetätigungsvorrichtung
und insbesondere eine solche Druckbetätigungsvorrichtung, welche
eine Teleskopsäule
aufweist, die mit einem Paar von auf Abstand befindlichen schraubenförmigen Bändern ausgestattet
ist, von denen das eine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 mit einem Kugeltragelement gestützt wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das US-Patent Nr. 4.875.660, welches
im Jahre 1989 an zwei der Miterfinder der vorliegenden Erfindung,
Pierre Gagnon und Pierre Laforest, erteilt wurde (nachfolgend als
Gagnon-Patent bezeichnet), stellt eine Druckbetätigungsvorrichtung vor, welche an
Stelle eines Hydraulikzylinders verwendet werden soll. Diese Gagnon-Druckbetätigungsvorrichtung
hat den Vorteil, dass sie weniger Platz beansprucht als herkömmliche
Hydraulikzylinder, wenn sie sich in der eingefahrenen Stellung befindet,
was darauf zurückzuführen ist,
dass keine konzentrischen Rohrteile ineinander untergebracht werden
müssen.
Auch kann sie eine sehr schwere Last tragen, da sie, wenn sie sich
in der ausgefahrenen Stellung befindet, eine zylindrische Säule bildet,
ohne irgendwelche konzentrischen Bereiche wie bei einem Hydraulikzylinder,
und dieser vertikale Aufbau hat eine hohe vertikale Steifigkeit.
Der sehr beachtliche weltweite kommerzielle Erfolg der Druckbetätigungsvorrichtung
des oben erwähnten
Gagnon-Patentes hat bewiesen, dass sie eine sehr vorteilhafte Alternative
zu den herkömmlichen
Hydraulikzylindern ist.
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Die Gagnon-Druckbetätigungsvorrichtung arbeitet
im Allgemeinen wie folgt: Ein Hohlzylinderrotor befindet sich drehbar über einer
am Boden befestigten Grundplatte. Ein Motor treibt den Rotor auf
selektive Art und Weise an. Ein erstes horizontales Band ist in
vertikaler Richtung in Schneckenform aufgewickelt und lagert auf
dem Boden, während
ein zweites vertikales Band in horizontaler Richtung in einer Spirale
aufgewickelt ist, wobei sich das Letztere in einer ringförmigen Verkleidung
befindet, welche koaxial um den Rotor herum angeordnet ist. Das
obere Ende eines jeden Bandes ist fest an einer Plattform angebracht,
welche dazu bestimmt ist, nach oben bewegt zu werden. Wenn der Rotor
in Drehung versetzt wird, wird jede Windung des vertikalen Bandes
geführt
und zwischen zwei in vertikaler Richtung aufeinanderfolgende Windungen
des horizontalen Bandes eingefügt,
um auf diese Weise nach und nach eine vertikale Teleskopsäule zu bilden.
Die Last der durch die Druckbetätigungsvorrichtung
getragenen Plattform wird durch die vertikalen und horizontalen
Bandwindungen auf die nicht angetriebenen Rollen übertragen,
welche das horizontale Band für eine
volle Schraubenwindung tragen.
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Ein Problem, welches mit der Gagnon-Druckbetätigungsvorrichtung
verbunden ist, besteht in den lastaufnehmenden Rollen, welche dazu verwendet
werden, um das horizontale Band und die belastete Plattform zu tragen.
Diese Rollen stellen in der Tat einen sehr teuren Bestandteil der
Druckbetätigungsvorrichtung
dar und beanspruchen beträchtlichen
Raum innerhalb des Rotors, was zu einer im Durchmesser vergrößerten Druckbetätigungsvorrichtung
führt.
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Gegenstände der
Erfindung
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Der Gegenstand der Erfindung besteht
darin, eine solche Druckbetätigungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die imstande ist, eine Teleskopsäule zu bilden, welche die Gagnon-Druckbetätigungsvorrichtung
des Standes der Technik verbessert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
besteht darin, eine Druckbetätigungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, welche verbesserte lastaufnehmende Teile vorweist, um
die nach dem Stand der Technik schwerfälligen und teuren Rollen des
Standes der Technik zu ersetzen.
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Darstellung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Teleskoprohr, welches umfasst
- – ein erstes
ringförmiges
Band, welches in Schraubenform um eine zentrale Achse mit seinen
Windungen in Querrichtung senkrecht zur Achse gewunden ist und welches
in der Lage ist, eine eingefahrene aufgewickelte Stellung, bei welcher
seine Windungen flach gegeneinander liegen, und eine ausgefahrene
Stellung, bei welcher seine Windungen in der Richtung der zentralen
Achse einen gewissen Abstand voneinander haben, einzunehmen;
- – ein
zweites Band, welches auf sich selbst gewickelt und mit seinen Windungen
in Querrichtung parallel zu der zentralen Achse ist und welches
in der Lage ist, eine eingefahrene spiralförmige Stellung, bei der seine
Windungen ineinander genestet sind, und eine ausgefahrene Stellung
einzunehmen, bei welcher seine Windungen eine Schneckenform um die
zentrale Achse herum bilden und im Allgemeinen einen gleichen radialen Abstand
von der Achse haben, um ein Rohr zu bilden, wobei sich das erste
und zweite Band, wenn sie sich in der eingefahrenen Stellung befinden, an
jeweiligen Stellen befinden, so dass sie einen Abstand gegeneinander
haben;
- – einen
Rahmen, welcher eine auf dem Boden ruhende Grundplatte und einen
von der Grundplatte drehbar getragenen Rotor aufweist;
- – ein
kontinuierliches reibungsloses Stützelement, welches vom Rotor
getragen wird und welches mindestens einen Teil der Schraubenform zum
Stützen
des ersten Bandes und für
das aufeinanderfolgende Abstandhalten der Windungen des ersten Bandes
bildet;
- – eine
Antriebsvorrichtung, die dazu dient, die relative Drehbewegung des
ersten Bandes und des Rotors um die zentrale Achse zu bewirken,
wobei das kontinuierliche reibungslose Stützelement ermöglicht,
dass die axial gerichtete Last der Druckbetätigungsvorrichtung, vom ersten
Band auf den Rotor übertragen
wird, während
es eine im wesentlichen reibungsfreie relative Drehung des ersten
Bandes und des Rotors ermöglicht;
und
- – ein
Führungselement,
um die Windungen des zweiten Bandes zwischen die auf Abstand befindlichen
Windungen des ersten Bandes einzufügen, wobei die Kanten der Windungen
des zweiten Bandes gegen die Windungen des ersten Bandes stoßen, wodurch
das zweite Band somit ein Abstandsstück für die Windungen des ersten
Bandes bildet.
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Vorzugsweise enthält das kontinuierliche reibungslose
Stützelement
eine Anzahl von Kugeln, die auf einer Spur getragen werden, welche
vom Rotor getragen wird und welche mindestens einen Teilbereich
einer Schraubenlinie zum Stützen
eines Teils des ersten Bandes und für das aufeinander folgende Abstandhalten
der Windungen des ersten Bandes bilden.
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Vorzugsweise hat die Spur ein erstes
und ein zweites Ende, wobei das kontinuierliche reibungslose Stützelement
ferner eine Kugelrückführungseinheit
umfasst, welche mindestens einen das erste und zweite Ende der Spur
verbindenden Kanal enthält, um
es den Kugeln zu ermöglichen,
in den Kanal zu gelangen und nachfolgend zwischen dem ersten und zweiten
Ende der Spur zu zirkulieren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner eine Druckbetätigungsvorrichtung,
die ein erstes und ein zweites Ende aufweist, welche einander gegenüberliegen,
sowie einen Zwischenbereich zwischen dem ersten und zweiten Ende,
wobei die Druckbetätigungsvorrichtung
ferner eine zentrale Achse festlegt, welche sich zwischen dem ersten
und zweiten Ende erstreckt, und welche umfasst:
- – einen
festen Basisbereich an dem ersten Ende;
- – ein
Rotorelement, welches von dem Basisbereich drehbar getragen wird
und welches um die zentrale Achse drehbar ist;
- – eine
Antriebsvorrichtung, um auf selektive Weise das Rotorelement relativ
zum Basisbereich in Drehung zu versetzen;
- – ein
lastaufnehmendes Element an dem zweiten Ende, welches relativ zum
ersten Ende zwischen einer eingefahrenen Stellung, in welcher das
lastaufnehmende Element sich nahe dem ersten Ende befindet, und
einer ausgefahrenen Stellung, in welcher das lastaufnehmende Element
sich distal zu dem ersten Ende befindet, beweglich ist;
- – ein
erstes flaches Band, welches rechtwinklig zu der zentralen Achse
ausgerichtet ist und entsprechend einer Schraubenform um die zentrale
Achse gewunden ist und welches einen ersten Endbereich nahe dem
ersten Ende der Druckbetätigungsvorrichtung
und einen zweiten Endbereich, welcher an dem lastaufnehmenden Element
angebracht ist, aufweist;
- – ein
zweites flaches Band, welches parallel zu der zentralen Achse ausgerichtet
ist und welches entsprechend einer Schraubenform um die zentrale
Achse gewunden ist, und welches einen ersten Endbereich nahe dem
ersten Ende der Druckbetätigungsvorrichtung
aufweist und einen zweiten Endbereich, welcher an dem lastaufnehmenden
Element angebracht ist;
- – ein
kontinuierliches reibungsloses Stützelement, von welchem mindestens
ein Teilbereich in Schraubenform um die zentrale Achse herum gewunden
ist, wobei ein Teil des schraubenförmigen Bandes mit dem kontinuierlichen
reibungslosen Stützelement
in Kontakt kommt, wodurch eine dem Wesen nach reibungsfreie Drehung
des Rotorelementes relativ zu dem ersten Band ermöglicht wird;
und
- – ein
Führungselement,
welches sich bei dem Zwischenbereich der Druckbetätigungsvorrichtung
befindet und von dem Rotorelement getragen wird, um das zweite Band
dergestalt zu führen,
dass jede Windung von jedem einzelnen ersten und zweiten Band zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Windungen des jeweils anderen ersten und
zweiten Bandes gebracht wird, und zwar zwischen dem Zwischenbereich
und dem zweiten Ende, wenn das Rotorelement in einer ersten Richtung
um die zentrale Achse gedreht wird, wodurch eine Teleskopsäule geschaffen
wird, welche aus dem miteinander verbundenen ersten und zweiten
Band gebildet wird, wobei die Kanten der Windungen des zweiten Bandes
gegen die Windungen des ersten Bandes stoßen und das erste und das zweite
Band, jedes für
sich voneinander unabhängig,
zwischen dem Zwischenbereich und dem ersten Ende auf wickelbar sind.
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Vorzugsweise bildet das kontinuierliche
reibungslose Stützelement
um die zentrale Achse herum eine geschlossene Schleife und enthält:
- – eine
von dem Rotorelement getragene Spur, welche in Schraubenform gewunden
ist und ein erstes und zweites Ende besitzt;
- – eine
Rückführungseinheit,
welche mindestens einen inneren Kanal aufweist, welcher das erste und
zweite Ende der Spur verbindet; und
- – ein
Stützmedium,
welches in der Lage ist, entlang der Spur und durch den Kanal der
Rückführungseinheit
hindurch zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Spur zu zirkulieren,
wobei ein Teil des schraubenförmigen
Bandes mit dem kontinuierlichen reibungslosen Stützelement in Kontakt kommt,
indem es gegen das Stützmedium
drückt,
um so die im Wesentlichen reibungsfreie Rotation des Rotorelementes
relativ zu dem ersten Band zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist das kontinuierliche
reibungsfreie Stützelement
ein Kugeltragelement, und das Stützmedium
ist eine Anzahl von Kugeln, welche sich mit der Spur in Kontakt
befinden, wobei mindestens ein Teil des ersten schraubenförmigen Bandes mit
den Kugeln in Kontakt kommt, um eine im Wesentlichen reibungsfreie
Drehung des Rotorelementes relativ zu dem ersten Band zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist der Bereich des
ersten Bandes, welcher sich zwischen dem ersten Ende und dem Zwischenbereich
der Druckbetätigungsvorrichtung
befindet, in Schraubenform aufgewickelt, und der Bereich des zweiten
Bandes, welcher sich zwischen dem ersten Ende und dem Zwischenbereich der
Druckbetätigungsvorrichtung
befindet, ist in Spiralform aufgewickelt.
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Vorzugsweise ist der Bereich von
dem zweiten Band, welcher in Spiralform aufgewickelt ist, in einem
Magazin für
das zweite Band untergebracht, welches sowohl von dem Basisbereich
als auch dem Rotorelement drehbar getragen wird.
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Vorzugsweise bildet die Spur des
Kugeltragelementes n vollständige
schraubenförmige
Windungen, wobei n eine positive ganze Zahl ist.
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Vorzugsweise bildet die Spur des
Kugeltragelementes eine einzelne vollständige schraubenförmige Windung.
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Vorzugsweise enthält der Basisbereich der Druckbetätigungsvorrichtung
einen Ständeraufbau, welcher
eine Verkleidung mit Hilfe des Instrumentariums eines Universalgelenkes
trägt,
welches eine Schwenkbewegung des Gehäuses relativ zum Ständeraufbau
ermöglicht,
wobei das Rotorelement von der Verkleidung drehbar getragen wird.
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Vorzugsweise ist die Druckbetätigungsvorrichtung
dazu bestimmt, so benutzt zu werden, dass ihre zentrale Achse vertikal
ausgerichtet ist und sich das erste Ende unter dem zweiten Ende
befindet, wobei das lastaufnehmende Element ein Plattformteil darstellt,
welches ein oberes Plattformteil und einen unteren Teller enthält, die
untereinander mittels eines Universalgelenkes verbunden sind, um
eine schwenkbare Verschiebung von dem oberen Plattformteil relativ
zu dem unteren Teller zu ermöglichen, wobei
die zweiten Enden des ersten und des zweiten Bandes an dem Teller
angebracht sind.
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Vorzugsweise ist die Druckbetätigungsvorrichtung
dazu bestimmt, so benutzt zu werden, dass ihre zentrale Achse vertikal
ausgerichtet ist und sich das erste Ende unter dem zweiten Ende
befindet, wobei die Spur durch den Rotor mittels eines Federelementes,
welches fest mit dem Rotor verbundenen und von diesem getragenen
wird, gestützt
wird.
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Vorzugsweise ist das Federelement
eine Blattfeder, welche schraubenförmig ausgebildet ist und die
Spur auf kontinuierliche Weise stützt.
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Vorzugsweise umfasst die Kugeltragspur zwei
schraubenförmige
Kugelkanäle,
in welchen sich zwei benachbarte Reihen von Kugeln befinden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner eine Druckbetätigungsvorrichtung,
welche eine zentrale vertikale Achse besitzt, welche umfasst:
- – eine
fest angebrachte Grundplatte;
- – einen
auf selektive Weise drehbaren Rotor, welcher von der Grundplatte
getragen wird;
- – eine
Antriebsvorrichtung, um den Rotor auf selektive Weise in Drehung
um die zentrale Achse zu versetzen;
- – ein
horizontales schraubenförmiges
Band, welches einen in Schraubenform aufgewickelten unteren Bereich
und einen oberen schraubenförmigen
Bereich aufweist;
- – ein
vertikales Band, welches einen unteren Bereich, der in Spiralform
und getrennt von dem horizontalen Band aufgewickelt ist, und einen
oberen schraubenförmigen
Bereich, welcher mit dem oberen Bereich des horizontalen Bandes
in Kontakt ist, aufweist, um eine vertikale Teleskopsäule zu bilden;
- – ein
schraubenförmiges
Kugeltragspurelement, welches von dem Rotor getragen wird und eine schraubenförmige Spur
enthält,
längs welcher eine
Anzahl von Kugeln rollen und gleiten kann, wobei die Spur ein oberes
und ein unteres Ende aufweist und das horizontale Band auf den Kugeln aufliegt,
um die Drehung des Rotorelementes zu ermöglichen, während das horizontale Band
hinsichtlich der Drehung stationär
bleibt;
- – eine
Kugelrückführungseinheit,
welche das obere und untere Ende der Spur verbindet und Kugelkanäle aufweist,
mit denen die Kugeln in Kontakt kommen, damit diese zwischen dem
oberen und dem unteren Ende der Spur zirkulieren können; und
- – ein
an dem Rotor angebautes Führungselement;
in welchem bei der Drehung des Rotors die vertikale Säule gebildet
wird, wobei die oberen Bereiche des horizontalen und des vertikalen Bandes
durch das horizontale Band angehoben und ihre Windungen durch ihren
Kontakt auf dem sich drehenden schraubenförmigen Kugeltragspurelement
in einen gewissen Abstand gebracht werden und durch jede Windung
des vertikalen Bandes durch das Führungselement so geführt werden,
dass sie zwischen zwei vertikal aufeinanderfolgende Windungen des
horizontalen Bandes eingefügt
werden, wobei die Kanten des vertikalen Bandes gegen das horizontale
Band stoßen.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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In den als Anhang beigefügten Zeichnungen sind:
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1 eine
Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Druckbetätigungsvorrichtung
in ihrer eingefahrenen Stellung, wobei eine Hälfte des Außengehäuses
und der lastaufnehmenden Plattform entfernt wurden, damit die inneren
Bestandteile der Druckbetätigungsvorrichtung
sichtbar werden;
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2 eine
der 1 ähnliche
Ansicht, allerdings unter einem leicht abweichenden Winkel, in welcher
die Druckbetätigungsvorrichtung
bei entferntem Motor in einer teilweise ausgefahrenen Stellung dargestellt
und der Führungsarm
für das
vertikale Band gezeigt wird;
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3 eine
Schnittdarstellung der Druckbetätigungsvorrichtung
von 1, jedoch in einem
vergrößertem Maßstab;
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4 eine
vergrößerte Perspektivdarstellung
des erfindungsgemäßen lastaufnehmenden
Kugeltragelementes, wobei ein Bereich des horizontalen Bandes, welcher
die vertikale Teleskopsäule
bildet dargestellt wird; und
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5 eine
vergrößerte Perspektivdarstellung,
welche die Laufbahn der Kugeln des Kugeltragelementes und ferner
die Spur zeigt, welche die Kugeln trägt.
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Ausführliche
Beschreibung der Ausführungsformen
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1 – 3 zeigen eine Druckbetätigungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Diese Druckbetätigungsvorrichtung 10 arbeitet
auf eine ähnliche
Art und Weise wie diejenige, die in dem oben erwähnten Gagnon-Patent vorgestellt
wurde, mit der Ausnahme, dass sie gegenüber diesem verschiedene Vorteile
aufweist, von denen einer das lastaufnehmende Kugeltragelement ist,
welches auf vorteilhafte Weise die Rollen ersetzt. Dieser und weitere
Vorteile der Druckbetätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden in weitaus deutlicherer Form aus der nachfolgenden
Beschreibung zu erkennen sein.
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Die Druckbetätigungsvorrichtung 10 umfasst eine
Grundplatte 12, an welcher Bohrungen 14 für ein festes
Anbringen auf dem Untergrund ausgebildet sind. Die Grundplatte 12 trägt in befestigter
Weise ein kegelstumpfförmiges
Nabenteil 16, welches in einer im Allgemeinen komplementären kegelstumpfförmigen Vertiefung 18a in
der Verkleidung 18 der Druckbetätigungsvorrichtung 10 sitzt.
Wie in 3 angedeutet
wird, ist der obere Bereich 16a des Nabenteils 16 teilweise
kugelförmig
und konkav ausgebildet, und der obere Endbereich 18b der
Vertiefung der Verkleidung 18a ist teilweise kugelförmig und
konvex ausgebildet, damit ein Universalgelenk durch das ruhende
Auflager des kugelförmigen
Endbereiches 18b der Verkleidung auf dem oberen kugelförmigen Bereich
des Nabenteils 16a gebildet wird. Es ist ersichtlich, dass
die seitlich gelegenen Seiten des Nabenteils 16 von den
inneren Wänden
der Vertiefung 18a einen gewissen Abstand haben, um eine
leichte schwenkbare Verschiebung der Verkleidung 18 auf dem
Nabenteil 16 zu ermöglichen.
Wenn die Druckbetätigungsvorrichtung 10 belastet
wird, werden verminderte strukturelle Spannungen auf die Druckbetätigungsvorrichtung 10 einwirken,
was auf das Vorhandensein des Universalgelenkes 16a, 18b zurückzuführen ist,
welches diese schwenkbare Verschiebung ermöglicht, um geringe Fehlausrichtungen
auszugleichen, d. h. falls die Last nicht genau senkrecht auf die
Druckbetätigungsvorrichtung 10 gerichtet
ist. Abgesehen von dieser geringen schwenkartigen Verschiebung,
welche den Ausgleich einer geringen Fehlausrichtung ermöglicht,
verbleibt die Verkleidung 18 ortsfest, d. h. sie dreht
sich nicht um die zentrale vertikale Achse der Druckbetätigungsvorrichtung 10.
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Die Verkleidung 18 ist hohl
und legt eine im Wesentlichen ringförmige innere Kammer 20 fest. Der
unterste Bereich dieser Kammer 20 dient als Magazin 22 für das horizontale
Band, wo ein flaches horizontales Band 24 in einer schraubenförmigen Anordnung
aufgewickelt ist. Dieses Band 24 wird deswegen als horizontal
bezeichnet, da seine flachen Windungen rechtwinklig zu der zentralen
vertikalen Achse der Druckbetätigungsvorrichtung 10 ausgerichtet
sind. Das horizontale Band 24 hat ein erstes Auslaufende 24a,
welches im Boden der Verkleidung 18 lagert oder welches
in alternativer Weise daran angebracht sein kann, und ein zweites
Vorlaufband (in den Zeichnungen verdeckt liegend), welches an dem
oberen lastaufnehmenden Plattformelement 26 angebracht
ist, welches weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird.
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Wie aus dem Gagnon-Patent des Standes der
Technik bekannt ist, umfasst das horizontale Band 24 auf
seiner oberen bzw. unteren Fläche
eine zentrale obere und untere Rille 28a und 28b,
in welche ein flaches vertikales Band 30 eingreifen kann, um
eine Teleskopsäule 32 (2) zu bilden, wie dies weiter
unten noch beschrieben wird. Dieses Band 30 wird deswegen
als vertikal bezeichnet, weil seine flachen Windungen parallel zur
zentralen vertikalen Achse der Druckbetätigungsvorrichtung 10 verlaufen.
Das vertikale Band 30 ist in einem ringförmigen Magazin 34 für das vertikale
Band gelagert, welches in radialer Richtung nach außen gedrehte äußere peripherische
Kantenbereiche 36 besitzt. Dieses Magazin 34 wird
vom Gehäuse 18 mittels
einer Anzahl von Kugeln 38 drehbar getragen, welche sich
auf dem Umfang zwischen dem Kantenbereich 36 des Magazins
und einer ringförmigen
Schulter 40 im Gehäuse 18 befinden.
Ein abnehmbarer ringförmiger
Deckel 42 ist auf dem Gehäuse 18 installiert,
um den Zugang zum Magazin 34 zu ermöglichen. Es ist ersichtlich, dass
das vertikale Band 30 in einer spiralförmigen Anordnung gelagert wird,
so dass es der Säule 32 allmählich zugeführt werden
kann und dass eine Schraubenform gebildet wird, wobei zwei aufeinanderfolgende
Windungen des vertikalen Bandes 30 durch eine Windung des
horizontalen Bandes 24 getrennt werden und umgekehrt. Das
vertikale Band 30 hat ein erstes Auslaufende (in den Zeichnungen
verdeckt liegend), welches innerhalb des Magazines 34 für das vertikale
Band angeordnet ist, und einen zweiten Bandvorlauf (in den Zeichnungen
verdeckt liegend), welches fest an der Unterseite der lastaufnehmenden
Unterstützungsplattform 26 angebracht ist.
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Ein Rotorelement wird vom Gehäuse 18 drehbar
getragen. Dieses Rotorelement umfasst die folgenden fest angebrachten
Elemente: ein ringförmiges,
mit Auflengewinde versehenes Kronenelement 44, einen ringförmigen Rotor 46,
eine ringförmige
innere Trommel 48 und eine ringförmige äußere Trommel 50. Alle
diese fest integrierten Bestandteile, welche das Rotorelement bilden,
können
auf selektive Weise durch eine Schraube 52, welche endlos
mit der Krone 44 mittels Gewinde verbunden ist, in Drehung
versetzt werden, wobei die Schraube 52 auf der Welle 54 des
Motors 56 angebracht ist. Die Welle 54 erstreckt
sich an ihrem dem Motor 56 gegenüber befindlichen Ende 58 bis
zu einem Befestigungsflansch 60, welcher mit Bohrungen 62 versehen
ist. Dieser Flansch 60 kann alternativ entweder als eine
Position für
den Motor 56 verwendet werden, oder er kann mit einer anderen
rotierenden Welle gekoppelt werden zum Zweck einer Verbindung mit
einer weiteren Druckbetätigungsvorrichtung 10,
welche mit der ersten in Reihe geschaltet ist, damit beide Druckbetätigungsvorrichtungen
gleichzeitig durch eine einfache Antriebsvorrichtung, beispielsweise
einem Motor 56, in eine Drehbewegung versetzt werden. Die
ineinander greifende Verbindung der Schraube 52 zur Krone 44 ermöglicht die
leichte schwenkbare Verschiebung der Verkleidung 18 auf
dem Nabenteil 16.
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Die Drehung des Rotorelementes wird
mittels eines ringförmigen
Wälzlagers 64 ermöglicht, welches
zwischen dem Rotor 46 und einer inneren ringförmigen Schulter 66 der
Verkleidung 18 angeordnet ist. Das Wälzlager 64 ist leicht
aufwärts
und in radialer Richtung nach innen geneigt. Das untere Gehäuse 64a des
Wälzlagers 64 ist
an der Verkleidung 18 befestigt, während das obere Gehäuse des
Wälzlagers 64 fest
an dem Rotor 46 angebracht ist.
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Die innere und äußere Trommel 48, 50 haben
in radialer Richtung einen gewissen Abstand voneinander und sind über ihren
Umfang mit Rillen in Passung zueinander versehen, um ein Paar von Blattfedern 68 (wobei
die innere Blattfeder in den Zeichnungen nicht sichtbar ist) auf
feste Weise zu halten, die eine vollständige Windung einer Schraubenlinie
bilden, welche eine Steigung hat, die so bemessen ist, dass sie
mit der Steigung der Säule 32 übereinstimmt.
Die Blattfedern 68 befinden sich in einem leichten radialen
Abstand voneinander, um den Durchgang des vertikalen Bandes 30 zwischen
diesen hindurch zu ermöglichen.
Die Blattfedern 68 tragen auf feste Weise eine Spur 70,
welche eine innere und eine äußere umfängliche
Rille auf ihrer Oberseite besitzt, um zwei Reihen mit einer Anzahl
von Kugeln 72 zu tragen, welche auf gleitende und rollende
Weise Kontakt mit der Spur 70 haben (in den Zeichnungen
sind die Rillen in der Spur 70 durch die Kugeln 72 verdeckt).
Ihrerseits stützen
die Kugeln 72 eine vollständige Windung des horizontalen
Bandes 24, wobei Letzteres auch eine äußere und innere abgerundete
Rille 74a, 74b auf seiner Unterseite (4) besitzt, damit darin
die Kugeln 72 geführt
werden. Das Band 24 lagert auf den Kugeln 72,
um eine relativ drehende Verschiebung des Rotorelementes 44, 46, 48, 50 und
des Bandes 24 zu ermöglichen.
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Die innere und äußere Trommel 48, 50 sind von
ringförmiger
Gestalt, auch wenn sie auf ihrem Umfang durch das Vorhandensein
der Verkleidung der Kugelrückführungseinheit 76,
welche fest zwischen den Endbereichen der Trommeln 48, 50 angebracht
ist, unterbrochen ist. Diese Einheit 76 hat die Gestalt
einer Verkleidung 78, wobei in den Zeichnungen nur eine
Hälfte
dieser Verkleidung dargestellt ist, während die andere Hälfte entfernt
worden ist, um zu ermöglichen,
dass das Innere der Einheit 76 sichtbar wird. Die Verkleidung 78 hat einen
J-förmigen
Kanal und darin einen umgekehrt J-förmigen Kanal, die mit 80 bzw. 82 bezeichnet
und so dimensioniert sind, dass darin die Kugeln 72 gleiten
und rollen können. Weiterhin
weist die Verkleidung 78 in ihrem Zwischenbereich einen
kreuzförmigen
Schlitz 84 auf, um darin einen gleitenden Kontakt des horizontalen
und vertikalen Bandes 24, 30 zu ermöglichen.
Dieser Schlitz 84 ermöglicht
in der Tat, dass eine Windung des horizontalen Bandes 24 durch
die Rückführungseinheit 76 hindurch
führt,
während
er ermöglicht, dass
eine Windung des vertikalen Bandes 30 darüber hinweg
führt und
eine Windung des vertikalen Bandes 30 darunter hinweg führt.
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Die lastaufnehmende Plattform 26 besitzt eine
obere flache Oberfläche 84 und
eine Schürze 86,
welche sich in radialer Richtung in einem gewissen Abstand von der äußeren Trommel 50 befindet, wenn
sich die Plattform 26 in ihrer unteren Grenzstellung (1 und 3) befindet. Die Plattform 26 besitzt ferner
ein zentrales nach unten vorspringendes teilweise kugelförmig konvexes
Nabenteil 88, das fester Bestandteil der oberen Oberfläche 84 ist
und welche in einen komplementären,
teilweise kugelförmig
konkaven Teller 90 eingreift, wobei ein geringes Spiel zwischen
dem Teller 90 und dem Nabenteil 88 vorhanden ist.
Eine Schraubenfeder 92 spreizt das Nabenteil 88 und
den Teller 90 ständig
voneinander weg. Die Feder 92 erstreckt sich in zentralen
zylindrischen Gehäusen 94 bzw. 96,
welche im Nabenteil 88 und im Teller 90 vorhanden
sind welche genau eingepasst und koaxial zueinander sind. Das räumlich getrennte
Nabenteil 88 und der Teller 90 ermöglichen, dass
ein Universalgelenk auf der Plattform 26 gebildet wird,
damit dieses bei der Kompensierung von geringen Fehlausrichtungen
der Last auf die Druckbetätigungsvorrichtung 10 in
der Weise behilflich ist, dass die in die Struktur der Druckbetätigungsvorrichtung
eingebrachten Spannungen herabgesetzt werden, indem die leichte
schwenkende Verschiebung des Nabenteils 88 relativ zum
Teller ermöglicht
wird. Aus 3 ist ersichtlich,
dass der Teller 90 wegen des Gehäuses 96 abwärts in einen
Kamin 98 vorspringt, welcher in dem Gehäuse 18 ausgebildet
ist.
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2 zeigt,
dass der federbelastete Führungsarm 100 das
vertikale Band 30 in eine geeignete Ausrichtung zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Windungen des horizontalen Bandes 24 führt, während die
Säule 32 ausgebildet
wird. Der Arm 100 ist schwenkbar an den Rotor 46 angebaut,
und er ist ständig
radial nach innen vorgespannt.
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Bei Betrieb befindet sich die Druckbetätigungsvorrichtung
anfänglich
in einem vollständig
eingefahrenen Zustand, wie in den 1 und 3 dargestellt ist. Nach der
selektiven Inbetriebsetzung des Motors 56 kann die endlose
Schraube 52 das Rotorelement 44, 46, 48, 50 um
die zentrale vertikale Achse der Druckbetätigungsvorrichtung 10 in
Drehung versetzen, darin inbegriffen die Spur 70, welche durch
die innere und äußere Trommel 48, 50 getragen
wird. In dem Maße,
wie sich das Rotorelement dreht, berührt das horizontale Band 24 einen
(nicht dargestellten) Schlitz mit Schraubenform durch den Rotor 46,
danach den Schlitz 84 in der Rückführungseinheit 78 und
schließlich
die von der horizontalen Spur 70 getragenen Kugeln 72,
damit es allmählich angehoben
wird und seine Windungen auseinander gespreizt werden, während es
sich jedoch niemals dreht. Die Kugeln 72 ermöglichen,
dass sich das Rotorelement dreht, während sich das Band 24 nicht dreht.
Mittlerweile wird das vertikale Band 30 vom Führungsarm 100 zwischen
zwei aufeinander folgenden Windungen des horizontalen Bandes 24 berührt, und
zwar unterhalb der Rückführungseinheit 78 und sogar
teilweise unterhalb des kreuzförmigen
Schlitzes 84 bei 102 in der 3. Eine Öffnung in der äußeren Trommel 50 (nicht
dargestellt, aber ähnlich derjenigen,
die in dem Gagnon-Patent beschrieben ist) ermöglicht, dass das vertikale
Band 30 zwischen der äußeren Trommel 50 und
der inneren Trommel 48 durch den Schlitz 84 in
der Rückführungseinheit 76 geführt wird,
wobei jede Windung des vertikalen Bandes 30 allmählich zwischen
zwei aufeinanderfolgende Windungen des horizontalen Bandes 24 eingefügt wird.
Das vertikale Band 30 dreht sich nicht, sobald es ein Teil
der Säule 32 wird,
während
jede Windung allmählich
durch das darunter liegende horizontale Band 24 angehoben
wird, welches durch die sich drehende Spur 70 des Rotorelementes
angehoben wird. Demzufolge dreht sich die lastaufnehmende Plattform 26 nicht,
da beide Bänder 24, 30,
die sie tragen, sich nicht drehen.
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Die Kugeln 72, welche sich
zwischen der Spur 70 und dem horizontalen Band 24 befinden,
ermöglichen,
dass das horizontale Band 24 hinsichtlich der Drehung bewegungslos
bleibt, während
sich das Rotorelement dreht. Während
das horizontale Band 24 angehoben wird, und während sich
das Rotorelement dreht, werden die Kugeln durch einen Roll- und Gleitkontakt
entlang der Spur 70 verschoben, und schließlich erreichen
sie die Spitze ihrer Laufbahn am Bandvorlauf 70a der Spur 70 (5), wo sie in die Kanäle 80, 82 in
der Rückführungseinheit 76 eintreten,
um dadurch auf dem Bodenteil ihrer Laufbahn am Bandauslauf 70b der
Spur 70 verteilt zu werden (5).
Die 5 zeigt mit Pfeilen
die Laufbahn der Kugeln 72, während die Säule 32 herausgefahren wird.
Es versteht sich von selbst, dass sich die Kugeln in der entgegengesetzten
Richtung bewegen würden,
wenn die Säule 32 eingefahren
wird.
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Die Blattfedern 68 ermöglichen,
dass die Last um die innere und äußere Trommel 48, 50 herum
noch gleichmäßiger verteilt
wird und dass die Stützung
der durch die Druckbetätigungsvorrichtung 10 angehobenen
oder getragenen Last noch stabiler wird. Folglich wird die Druckbetätigungsvorrichtung 10 wegen
dieser gleichmäßigeren
Verteilung der Last strukturell und örtlich weniger beansprucht.
Dies ist sehr wichtig, da sehr schwere Lasten von einigen Tonnen
durch die Druckbetätigungsvorrichtung 10 angehoben
und in einer festgesetzten angehobenen Stellung gehalten werden
können.
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Der Rollkontakt des Magazins 34 des
vertikalen Bandes 34 auf der Verkleidung 38 ist
nützlich, da
sich das Magazin 34 des vertikalen Bandes um die zentrale
vertikale Achse der Druckbetätigungsvorrichtung
herum drehen wird, um den größeren Durchmesser
des aufbewahrten vertikalen Bandes 30 relativ zu der sich
bildenden Säule 32 zu
kompensieren. In der Tat ist nur ein Bruchteil einer Umdrehung des
aufbewahrten vertikalen Bandes erforderlich, um eine vollständige Umdrehung
der Säule 32 zu
erreichen, und folglich wird sich die Verkleidung 34 des
vertikalen Bandes immer in der entgegengesetzten Richtung des Rotorelementes 44, 46, 48, 50 drehen.
Da der aufgewickelte Bereich des horizontalen Bandes 24 einen
Durchmesser besitzt, welcher gleich demjenigen der sich bildenden
Säule 32 ist, wird
eine derartige Kompensation nicht erforderlich, und demzufolge kann
das horizontale Band 24 in der stationären Verkleidung 18 einfach
aufbewahrt werden.
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Die Verwendung der auf der Spur 70 angebrachten
Kugeln 72 an Stelle der nach dem Stand der Technik üblichen
Rollen hat die folgenden Vorteile:
- a) die Herstellungskosten
sind beträchtlich
niedriger, da die Rollen, welche imstande sind, die Lasten, die
durch eine Druckbetätigungsvorrichtung angehoben
werden sollen, zu tragen, sehr teuer sind, wohingegen das Kugeltragelement
eine ziemlich einfache Vorrichtung ist;
- b) die Kugeln beanspruchen einen viel geringeren Raum als die
Rollen, und demzufolge kann eine im Durchmesser kleinere und kompaktere
Druckbetätigungsvorrichtung
hergestellt werden; und
- c) die Kugelstützspur 70 kann
auf den Blattfedern 68 montiert werden, wohingegen dies
mit den Rollen nicht möglich
ist, wodurch die gleichmäßige Verteilung
der Last, wie sie mit der Druckbetätigungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung möglich
ist (was zu erhöhten
Lastkapazitäten
für die
vorliegenden Druckbetätigungsvorrichtung
bei sonstiger Gleichheit führt),
verhindert wird.
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Jegliche Modifikation an dieser Erfindung, wenn
sie nicht von ihrem Rahmen abweicht, wird als von dieser erfasst
betrachtet, wie das einem Fachmann auf diesem Gebiet im Lichte der
beigefügten Ansprüche offensichtlich
wird.
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Zum Beispiel wird ins Auge gefasst,
dass das Kugeltragelement, welches eine Spur mit in Kontakt befindlichen
Kugeln enthält,
durch ein anderes kontinuierliches Tragelement ersetzt wird. Ein
kontinuierliches Tragelement ist in der vorliegenden Erfindung so
festgelegt, dass es eine kontinuierliche Spur oder Kanal umfasst,
welche bzw. welcher in die Lage versetzt worden ist, einen Bereich
des horizontalen Bandes auf eine kontinuierliche Art und Weise über eine bestimmte
Länge zu
tragen. Zum Beispiel werden auch die folgenden kontinuierlichen
Tragelemente ins Auge gefasst, auch wenn irgendein anderes geeignetes
kontinuierliche Tragelement genauso verwendet werden kann:
- a) Verwendung von auf einer Spur lagernden
zylindrischen Rollen an Stelle von Kugeln einschließlich einer
Rollenrückführungseinheit;
- b) Verwendung von Rollen wie oben unter (a), wobei die Rollen
seriell durch eine Kette verbunden sind und wobei die Rückführungseinheit
die Form eines Zahnrades annehmen könnte;
- c) Verwendung eines in einer geschlossenen Spur ausgebildeten
hydraulischen oder pneumatischen Druckpolsters, welches eine geschlossene Schleife
bildet, um zu ermöglichen,
dass das Medium zwischen dem oberen und unteren Endstück des schraubenförmigen Unterstützungsbereiches der
Spur zurück
fließt;
- d) Verwendung eines auf Supraleitung beruhenden magnetischen
Schwebesystems.
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In allen oben erwähnten Fällen, einschließlich des
in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Unterstützungssystems
für Kugeln,
ist das kontinuierliche Tragelement im Wesentlichen reibungsfrei, um
zu ermöglichen,
dass die Druckbetätigungsvorrichtung
mit einigen Tonnen belastet wird, ohne dass Reibungskräfte ihre
Wirkungsweise behindern.