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Sicherheits- und Anzeigevorrichtung für Krane mit veränderlicher Ausladung
Die Erfindung betrifft eine Sicherheits-und Anzeigevorrichtung für Krane mit veränderlicher
Ausladung.
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Man kennt bereits Sicherheits- und Anzeigevorrichtungen für Krane,
bei denen die Auslegerkopfrolle über einen Exzenterhebel auf eine hydraulische Druckdose
wirkt, die mit einer am Führerstand angeordneten, Skalen für das Maß der Ausladung
und für die jeweiligen Höchstlasten tragenden Anzeigevorrichtung durch eine Druckleitung
in Verbindung steht und auf ein das Lastgewicht angebendes Anzeigeorgan einwirkt.
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Bei Kranen mit veränderlicher Ausladung ist die Größe der Mittelkraft
aus den Seil-#zügen, d. h. der Druck auf die Seilrollenachse, bei gleicher Last
in den verschiedenen Auslegerstellungen verschieden. Würde man also diesen Druck
ganz oder teilweise auf die Druckdose einwirken lassen, so könnte der Druckmesser
nur in einer Auslegerstellung die Last richtig anzeigen, während die Ablesung in
allen anderen Auslegerstellungen mehr oder minder fehlerhaft wäre.
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Die Erfindung löst die Aufgabe einer möglichst richtigen Anzeige der
Last und beseitigt gleichzeitig die Schwierigkeiten, die bei der Verwendung einer
besonderen von der Auslegerspitze wegverlegten Ablenkrolle zur Gewinnung einer von
der Auslegerstellung unabhängigen Teilkraft für die Erzeugung des .Flüssigkeitsdruckes
auftreten. Das Neue besteht darin, daß die durch die Änderung der Auslegerstellung
hervorgerufenen Änderungen des Druckes auf die Achse der Auslegerkopfrolle dadurch
ausgeglichen werden, daß die Verbindungslinie der Exzentermitte und Kopfrollenmitte
in einer der beiden Endlagen des Auslegers so gewählt wird, daß sie mit einer Linie
zusammenfällt, die den geometrischen Ort für die Bezugspunkte darstellt, die in
den beiden Endlagen des Auslegers gleiche Drehmomente um die Exzenterachse für die
Mittelkräfte der Seilzüge ergeben.
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Die Erfindung hat sich weiterhin die Aufgabe gestellt, die bekannten
Sicherheits- und Anzeigevorrichtungen auch noch in einem zweiten Punkt zu verbessern.
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Bei Auslegerkranen, bei denen sich mit der Ausladung auch die Höhe
der Auslegerkopfrolle verändert, tritt bei Anordnung der Druckdose am Auslegerkopf
auch eine Änderung in der Höhe der Flüssigkeitssäule ein, die in der Leitung steht,
welche die Druckdose mit dem am Führerstand angeordneten Druckmesser verbindet.
Dieser Umstand bildet eine weitere Fehlerquelle in der Belastungsanzeige.
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Die Erfindung beseitigt auch diesen Nachteil, indem die durch die
Änderung der Ausleg#erstellung hervorgerufenen Änderungen der Höhe der Auslegerkopfroll.e
und als Folge hiervon der Höhe der Flüssigkeitssäule in der die Druckdose mit der
Anzeigevorrichtung
verbindenden Leitung dadurch ausgeglichen werden,
daß eine die gleiche -Flüssigkeitssäule gewährleistende Ausgleichleitung angeordnet
ist, die zu einem mit dem Druckmesser der Druckdose verbundenen Druckmesser führt,
oder daß ein entsprechend großer Federgegendruck auf den Druckmesser der Druckdose
einwirkt, -der durch eine in an sich bekannter Weise mit dem Ausleger gekuppelte
Kurvenscheibe der jeweiligen Auslegerstellung entsprechend geregelt wird.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Fig. i läßt die Verbindung .der Kopfrolle des Auslegers mit der Druckdose
durch einen Exzenterhebel erkennen.
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Fig.2a und 2b sind Kräftepläne zur Ermittlung der Größe und Richtung
der aus der Belastung auf die Achse der Auslegerrolle wirkenden Kräfte.
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Fig. 3 gibt ein Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Druckausgleichvorrichtung
und des Ausladungsanzeigers wieder.
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Fig.4 läßt eine andere Ausführungsform der Druckausgleichvorrichtung
erkennen. Fig. 5 zeigt in Ansicht die Ableseseite der Meßdose.
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Wie aus- Fig. i ersichtlich, sitzt auf der an dem Kranausleger 2 angeordneten
Achse i die Auslegerkopfrolle 3 auf einem mit einem Hebel 4 verbundenen Exzenter.
Das Maß der Exzentrizität ist in Fis. i mit e angegeben. Das Ende des Exzenterhebels
beeinflußt die hydraulische Druckdose 5, die über eine Druckleitung 6 auf einen
Druckmesser 7 einwirkt.
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Die Belastungen der Seilstränge$ und g' üben auf die Kopfrolle 3 einen
Druck von der Größe aus, die gleich ist der Mittelkraft Ra, Ri aus den beiden
Seilzügen (Fi-g. za).
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Mit wechselnder Auslegerstellung wird jeweils die Richtung und die
Größe der Mittelkräfte Ri und Ra verändert. Die Größtabweichungen treten in den
beiden Endstellungen A und B des Auslegers auf.
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Wesentlich ist nun, daß trotz dieser verschiedenen Kräfte stets gleiche
Drücke auf die Druckdose 5 zur Einwirkung kommen. Das wird -dadurch. erzielt, daß
der Exzenterhebel eine bestimmte Ausbildung und Anordnung erhält, indem die Verbindungslinie
der Exzentermitte und der Mitte der die Exzenterscheibe tragenden Achse i in einer
der beiden Endlagen des Auslegers so gewählt wird, daß sie mit einer Linie E-R zusammenfällt,
die den geometrischen Ort der Bezugpunkte darstellt, die in den beiden Endlagen
des Auslegers gleiche Drehmomente um die Exzenterachse für die Mittelkräfte Ra,
Ri der Seilzüge ergeben. Diese Verbindungslinie läßt sich ohne weiteres ermitteln.
Man braucht dazu nur jeweils dafür Sorge zu tragen, daß folgende Bedingung erfüllt
ist: Ri # a = Ra # b. In dieser Gleichung sind Ri und Ra die
Mittelkräfte aus den Seilkräften in den Endstellungen des Auslegers, also fest bestimmte
Größen.
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Eine der beiden Größen ca. und b kann beliebig gewählt werden, die
zweite 'ergibt sich dann aus der Rechnung.
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So wird beispielsweise, wenn für a ein bestimmter Wert angenommen
wird, b = R IZa a Die Fig.2b zeigt, wie man auf rein geometrischem. Wege den geometrischen
Ort, d. h. .die Linie E-R, bestimmen kann. Man braucht zu diesem Zweck nur die beiden
Mittelkräfte Ra und Ri ihrer Richtung nach aufzutragen. Im Abstand a wird dann eine
Parallele zu Ri gelegt und eine weitere Parallele zu Ra im Abstand b gezogen. Der
Schnittpunkt dieserParallelen, die punktiert in Fig. 2a angedeutet sind, ergibt
einen Festpunkt des gesuchten geometrischen Ortes. Ein zweiter Punkt ist der Schnittpunkt
derMittelkräfteRa und Ri. Eine durch die beiden auf diese Weise bestimmbaren Punkte
gelegte Gerade stellt den geometrischen Ort für alle Bezugspunkte dar, d. h. auf
alle Punkte dieser Linie bezogen, ergeben die Mittelkräfte gleiche Momente.
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Aus diesen gleichen Momenten in den Endstellungen ergeben sich durch
den Exzenterhebel4 aus gleichen Kranbelastungen gleiche Drücke p auf die Druckdose.
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Für die Erfindung ist aber nicht nur die Erzielung gleicher Druckeinwirkungen
auf die Dose in allen Auslegerstellungen wesentlich, sondern es kommt noch eine
weitere Verbesserung hinzu, nämlich ein Ausgleich der bei Veränderung der Ausladung
unvermeidbarenHöhenunterschiede derFlüssigkeitssäule in der Verbindungsleitung 6
von der Druckdose 5 zur Meßdose 7.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Lö= sungen für diese Aufgabe
dargestellt.
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In Fig. ¢ ist eine besondere Ausgleichleitung io vorgesehen, die zu
einem Ausgleichbehälter 12 führt, der sich in gleicher Höhenlage wie die Druckdose
5 befindet. Die Leitung io führt zu einem- zweiten Druckmesser i i. Die beiden Druckmesser
7 und i i sind mechanisch, z. B. durch eine Stange 13,
verbunden. Das Gestänge
14 überträgt die Membranschwingungen der Druckmeßeinrichtung auf die Skala 15.
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Bei der Ausführungsform der Ausgleichvorrichtung nach Fig. 3 ist der
von derDruckdos-e 5 beeinflußte Druckmesser ebenfalls mit 7 bezeichnet. 14 ist das
Gestänge zur Übertragung der Membranbewegungen auf die
Skala. Die
Membran des Druckmessers 7 ist mit einer Stange 16 verbunden, die unter der Wirkung
einer Gegendruckfeder 17 steht. Die Spannung dieser Feder wird durch ein Kurvenstück
18 selbsttätig geregelt, das bei i9 drehbar gelagert ist und dessen Steuerfläche
2o eine besondere Ausbildung erhält. An das Kurvenstück 18 schließt sich ein Lenker
21 an, der bei 22 mit dem Ausleger gekuppelt ist.
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Die Form der Steuerungsfläche des Kurvenstücks 18 wird so gewählt,
daß die Gegendruckfeder 17 für jede Auslegerstellung eine Spannung erhält, die dem
auf den Druckmesser 7 wirkenden veränderlichen Flüssigkeitsdruck das Gleichgewicht
hält.
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In Fig.3 ist schließlich auch noch der Ausladungsanzeiger dargestellt.
Auf der Drehachse des Auslegers?, sitzt ein Kegelrad 23, das über ein entsprechendes
Gegenrad und eine Welle 24 die Welle 25 antreibt. Diese wirkt wiederum auf ein weiteres
Kegelräderpaar und auf den Zeiger 26 ein, der über der Ausladungsskala 27 spielt.
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In Fig. 5 ist eine besondere Ausbildung der Meßdose dargestellt, und
zwar sind hier die beiden Skalen 15 und 27 miteinander vereinigt. Dabei spielt der
Zeiger 26 über eine Skala 27, auf welcher die verschiedenen Ausladungen, d. h. die
waagerechte Entfernung der Auslegerspitze vom Drehpunkt, in Metern aufgetragen sind.
Auf der Zeigerwelle ist außerdem für sich drehbar ein zweiter Zeiger 15' angeordnet,
der von der Meßdose 7 beeinflußt wird und die Größe der jeweils am Kranhaken hängenden
Last selbsttätig anzeigt.
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Beide Zeiger sind mit Kontakten versehen, die einen Stromkreis schließen
in dem Augenblick, in dem sie zur Deckung kommen, was der Fall ist, wenn das für
die betreffende Auslegerstellung höchst zulässigeLastmoment erreicht wird. Mit Hilfe
dieses Stromkreises wird über ein Schaltschütz oder Relais der Hubmotor und der
Einziehmotor abgeschaltet. Durch die Ausschaltung wird eine Überlastung des Kranes
verhütet.
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Bei der aus Fig.5 ersichtlichen Stellung der Zeiger 15', 26 hängt
z. B. an dem Kran eine Last von etwa 2,8 t. Der für diese Last zulässige Ausladungsbereich
erstreckt sich von io bis etwa 25 m. Der Ausladungsanzeiger steht auf etwa 23,5
m. Wird nunmehr die Ausladung noch weiter vergrößert, so erfolgt eine selbsttätige
Ausschaltung des Einziehmotors, sobald die im Höchstfalle zulässige Auslegerstellung,
in diesem Fall bei 25 m, erreicht ist.
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- Wird beispielsweise an den Kran eine größere Last als 2,8 t angehängt,
so bewegt sich der Zeiger 15' in Richtung des Ausladungsanzeigers 26, und es erfolgt
eine selbsttätige Abschaltung des Hubmotors und gleichzeitig auch des Einziehmotors,
sobald sich die beiden Zeiger überdecken. Ein Einschalten der Motoren ist dann beim
Hubmotor nur im Senksinn und beim Wippmotor nur im Einziehsinn möglich.
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Die kombinierte Sicherheits- und Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung
löst mithin folgende Aufgaben: i. sie zeigt für jede Ausladung die höchst zulässige
Last an; 2. sie zeigt die Größe der am Kranhaken hängenden Last an; 3. sie zeigt
die jeweilige Größe der Ausladung an; q.. sie läßt den Einziehbereich erkennen,
in welchem bei einer angehobenen Last die Ausladung verändert werden darf; 5. sie
schaltet in den Endstellungen des Auslegers selbsttätig die Antriebe ab; .6. sie
schaltet in jeder beliebigen Auslegerstellung bei Überschreitung des für diese höchst
zulässigen Lastmomentes selbsttätig die Antriebe ab.