NO334474B1 - Kobling - Google Patents

Abstract

Det omtales en anordning ved roterbar aksling som drives at et drivorgan, så som en vinsj, og den er karakterisert ved at akslingen er sammensatt av en første akslingsdel (10) og en andre akslingsdel (12), og et koplingsorgan (14)tilnyttet til akslingsdelene, er innrettet til å omstille akslingsdelene (10,12) fra en modus hvor de er koplet sammen for mulig samrotasjon, og en modus hvor de er frikoplet og uavhengig av hverandre.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ny anordning for en kobling som er tilpasset til å slippe momentet på en drivaksling.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en anordning ved roterbar aksling som drives at et drivorgan, så som en vinsj, hvor akslingen er sammensatt av en første akslingsdel og en andre akslingsdel, og et koplingsorgan tilknyttet til akslingsdelene er innrettet til å omstille et antall låseorganer fra en stilling hvor de sammenkopler akslingsdelene for mulig samrotasjon og en stilling hvor de frikopler akslingsdelene.

Oppfinnelsen vedrører også anvendelser av anordningen.

Med oppfinnelsen tar man generelt sikte på å frembringe en koplingsenhet for en drivaksling og som er konstruert til å kunne kan benyttes til å frikople en første seksjon av drivakslingen fra en andre seksjon av drivakslingen på kort tid. Med kort tid menes at frikoplingen fra full samkobling for samrotasjon av de to akslingsseksjonene til at bare den ene roterer, skjer umiddelbart momentant eller tilnærmet momentant.

Med den foreliggende oppfinnelse tar man særlig sikte på en koplingskonstruksjon av ovennevnte type til bruk i forbindelse med slepe- og ankerhåndteringsvinsjer. I slike vinsjer er det ønskelig med en kobling som kan slippe momentet på kort tid selv når det er fullt moment fra drivakslingen.

Det betyr at man tar sikte på en konstruksjon som kan medvirke til at den inngående aksling fra vinsjen fortsetter å rotere mens den utgående akslingen helt stanser, og at denne vekslingen skjer umiddelbart.

Når det gjelder teknikkens stilling, og som omtalt innledningsvis, skal det refereres til US-patentskrift 4.244.455. Figurene 3-4 omtalt på side 2 i US-patentet viser en anordning ved roterbar aksling som drives av et drivorgan hvor akslingen er sammensatt av en første akslingsdel og en andre akslingsdel, og et koplingsorgan tilknyttet til akslingsdelene, er innrettet til å omstille akslingsdelene fra en modus hvor de er koplet sammen for mulig samrotasjon, og en modus hvor de er frikoblet og uavhengig av hverandre. Den ene akslingsdel er innsatt i den andre akslingsdel, og koplingsorganet er innrettet til å omstille et antall låseorganer fra en stilling hvor de sammenkopler de to akslingsdelene, og en stilling hvor de er innbyrdes er frikoplet. Hvert låseorgan er et sylinderformet element anordnet i en utsparing gjennom akslingsdel og innrettet til å kunne bevege seg i en aksial retning inn i en utsparing i den andre akslingsdel, ved en aksial forskyvning av koplingsorganet.

Konstruksjonen av koplingen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den andre akslingsdel er innsatt i en hylseformet ende av den første akslingsdel, og låseorganene i form av medbringerkiler er innrettet til å anordnes i respektive radielt rettede boringer gjennom nevnte hylseende og med sine bunnender anordnet i respektive forsenkninger rundt omkretsen av den andre akslingsdel slik at akslingsdelene rotasjonslåses til hverandre, og ved aksial forskyvning av koplingsorganet kan medbringerkilene skyves radielt ut av sine respektive forsenkninger slik at akslingsdelene frikoples fra hverandre.

Ifølge en foretrukket utførelse er hver forsenkning i den andre akslingsdel er utformet med skråflater parallelt med rotasjonsaksen, og som danner en flankevinkel a med en linje r som går radielt gjennom akslingens sentrum.

Ifølge en foretrukket utførelse er flankevinkelen a fortrinnsvis i størrelsesorden 15 til 30 grader, idet den er innstilt slik at det etableres en kraft i radiell retning som er stor nok til å skyve medbringerkilen i radiell retning, men ikke så stor at man risikerer at kilene låser hylsen ved for stor friksjon mellom kilen og denne.

Ifølge enda en foretrukket utførelse omfatter hver medbringerkile og forsenkning tilnærmet motsvarende utformete skråflater parallelt med rotasjonsaksen.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er hver forsenkning i den andre akslingsdel utformet med dimensjoner i aksialretningen og omkretsbredden, samt med en bunnflate som er tilpasset til en medbringerkiles dimensjoner samt til den gjennomgående boring i endehylsen til den første akslingsdel.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er koplingsorganet en aksialt forskyvbar med et innvendig forsenket ringformig hulrom som en toppdel av hver medbringerkile kan skyves radielt inn i når koplingsorganet forskyves aksialt for frikopling av akslingsdelene.

Ifølge enda en foretrukket utførelse omfatter den ende av medbringerkilen som danner anlegg mot koplingsorganet/hylsen omfatter en kileformet skråskåret knast som samvirker med en motsvarende utformet skråformet forsenkning i koplingsorganet, for derved at en aksial forskyvning av hylsen konverteres til radiell bevegelse av medbringerkilene.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er anordningen tilpasset for anvendes av 18 medbringerkiler innsatt i tilhørende boringer henholdsvis forsenkninger i de to akslingsdelene. Fortrinnsvis betjenes låsehylsen ved hydraulikk eller elektrisk drift.

Fortrinnsvis er den innrettet for permanent sammenkopling av akseldelene som den normale driftsmodus, og for frikopling når det oppstår en nødsituasjon.

Ifølge oppfinnelsen anvendes anordningen i konstruksjoner hvor det er behov for en momentan og umiddelbar frikopling av sammenkoplede roterende deler i et maskinsystem.

Ifølge et annet alternativ anvendes anordningen i tilknytning til skip, så som under ankerhåndtering og slepeoperasjoner, hvor frikopling iverksettes når det skjer uforutsette hendelser som setter skipets drift i fare, for eksempel at det oppstår uønskete ekstremt høye vaier- eller kjettingstrekk med fare for at skipet kantrer.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende forklares nærmer under henvisning til de etterfølgende figurer, hvori Figurene 1 og 2 viser respektive et aksialsnitt hhv et tverrsnitt av koplingen ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, og hvor den er tilknyttet en utgående aksling og en inngående aksling, og hvor koplingen er innstilt til låseinngrep mellom de to akslingene slik at disse samroterer. Figurene 3 og 4 viser tilsvarende aksialsnitt og tverrsnitt av koplingen nevnt foran og hvor koplingen er innstilt slik at låseinngrepet er opphevet og akslingene er frikoplet fra hverandre.

Figur 5 viser det sirkulære endestykket til den inngående akslingen.

Figur 6 viser et tverrsnitt av en av forsenkningene som er utboret fra overflaten til endestykket vist på figur 5. Figurene 7 og 8 viser et første og andre perspektiv (et røntgenbilde) av en medbringerkile som er innrettet til å beveges i spor i endestykket til den utgående akslingen og som er innrettet til skyves inn i forsenkningene omtalt i forbindelse med figur 6. Figur 9 viser endestykket til den utgående aksling med nevnte gjennomgående spor for å holde medbringerkilene på plass. Figur 10 viser et tverrsnitt gjennom låsehylsen hvis funksjon er å skyve eller holde kilene slik at de danner inngrepskopling mellom utgående og inngående aksling.

Figur 11 viser et perspektiv av låsehylsen.

Figurene 12, 13 og 14 viser løsgjøringen mellom de første og andre akslingsdelene i tre trinn, dvs. hvordan medbringerkilen tilknyttet den første akslingsdel skyves ut av inngrep med den andre akslingsdel slik at frikoplingen inntreffer. Figurene 15 og 16 viser forstørrete utsnitt fra figur 1 og 2, av hvordan låsehylsen påvirker stillingen til en medbringerkile.

Innledningsvis skal det henvises til figur 1 og 2 for å forklare konstruksjonen ifølge oppfinnelsen

Figur 1 viser et aksialsnitt av det området hvor en første akslingsdel 10 og en andre akslingsdel 12 er sammenføyet ved hjelp av den oppfinneriske koplingsanordningen som består av en aksialt skyvbar låsehylse 14, og et antall medbringerkiler 16 som er innrettet til å danne den frikopl bare låseforbindelse mellom de to akslingsdelene 10 og 12.

Akslingsdelene er konstruert slik at den første akslingsdelens 10 endestykke danner en hul hylseform innrettet til å oppta det motsvarende endestykket til den andre akslingsdelen 12.

Den første akslingsdelens 10 hylseformete endestykke er vist på figur 9, og gjennom hylsens veggods er det rundt hele omkretsen utboret et antall gjennomgående spor 24. I den viste formen er sporene utformet med en langstrakt form i aksialretningen.

Den andre akslingsdelens 12 hylseformete endestykke er vist på figur 5. Nedfelt i hylsens veggods ytterflate er det rundt hele omkretsen utfreset et antall forsenkninger 26. hver forsenkning har en bunn vist ved 28. I den viste formen er forsenkningene 26 utformet med en langstrakt fasong i aksialretningen, dvs. parallelt med rotasjonsaksen, tilsvarende som de gjennomgående utboringene i endestykket til den første akslingsdel 10.

Et tverrsnitt av en slik aksialrettet forsenkning 26 med dens flate bunn 28 er vist på figur 6. Videre er de aksialrettede veggene 29 i forsenkningene 26 utformet med en skråstilling og danner en flankevinkel a med en linje som går radielt gjennom akslingens sentrum 22. Flankevinkelen a er fortrinnsvis i størrelsesorden 15 til 30 grader. Vinkelen til skråflaten/flanken 29 må innstilles slik at det opprettes en kraft i radiell retning som er stor nok til å skyve medbringerkilen. Samtidig må kraften ikke være så stor at man risikerer at kilene låser hylsen ved for stor friksjon. Forsøk har vist at nevnte vinkel i størrelsesorden 15 til 30 grader, er velegnet.

Av figurene 1, 3, 5 og 9 framgår det at det er utformet 18 slike boringer og forsenkninger i de første og andre akslingsdelene, respektive. Antallet boringer og forsenkninger kan variere alt etter størrelsen på koblingen. Boringene 24 og forsenkningene 26 i respektive endestykker er utformet med innbyrdes samme avstand rundt omkretsen. Når det andre endestykket 24 er plassert inn i det første endestykket, kan disse boringer og forsenkninger flukte med hverandre for plassering av medbringerkilen 16 slik at de låses til hverandre.

Når de to akslingsdelene er låst til hverandre for samrotasjon som vist på figur 1 og 2, er hver medbringerkile 16 opptatt gjennom utboringene 24 og ligger med sin bunnende mot bunnen i 28 i sin respektive forsenkning. Figurene 3 og 4 viser medbringerkilene skjøvet ut av forsenkningene, slik at de to akslingsdelene er frikoplet fra hverandre.

Figur 7 og 8 viser et røntgen-perspektiv av en hensiktsmessig utførelse av en medbringerkile 16. Den har en kubisk fasong, med et tverrsnitt som er tilpasset til en respektiv boring 24 i den første akslingsdel 10 (første aksling). Kilen har rette sideflater 21 som så skråner innover ved 23 mot en flat bunndel 25.

Skråflaten 23 og bunnflaten 23 har, jfr. også figur 12, tilnærmet samme kontur som hver forsenkning 26 i den andre akslingsdel 12 (inngående aksling).

Oversiden av medbringerkilen vises tydeligst på figur 7 i tillegg til figur 1 og 3, og den danner en rett overflate 30 med en oppadragende knast 32 med en skråstilt skråformet flate 34 som er innrettet til å samvirke med eller skyves på av låsehylsens 14 underside.

Medbringerkilen 16 er følgelig anordnet i en utboring i den utgående akslingen og kan bevege seg radielt. Den ene side passer i sporet i inngående aksling og den andre siden passer i sporet i låsehylsen. Den har en skråflate som er tilpasset låsehylsen for å aktivere koblingen ved å skyve hylsen aksialt.

Medbringerkilen 16 anordnet bevegelig i boringen 24 i den første utgående akslingen 10 er innrettet til å skyves på slik at den gjennomgår en radiell bevegelse slik at bunnen av kilen glir inn i forsenkningen 26 i den andre inngående akslingsdel og låser disse sammen.

Låsehylsen 14 er også vist i et vertikalsnitt på figur 10 og i et perspektiv på figur 11, og har rundt sin innvendige omkrets, en motsvarende utformet skråflate med komplementær kontur til hver medbringerkile. Det betyr også at den omfatter et forsenket hulrom 18 i radiell retning og en skråflate komplementær til kilens skråflate.

Den radielle utstrekningen til forsenkningen, tilsvarer

Kilens 16 lengde og den samlede radielle utstrekningen av forsenkningen 26, sporet 24 frem til undersiden av låsehylsen er tilnærmet nøyaktig tilpasset til kilens lengde, slik at kilen ligger fast ubevegelig og danner låsingen mellom de to akslingsdelene. Videre er den radielle høyden til forsenkningen 18 litt større enn dybden til sporet 26 i den andre akslingsdel.

Det er denne situasjonen som er vist på figurene 1 og 15. Låsehylsen står i fast posisjon, inngrepet mellom akslingsdelene er etablert til samrotasjon. Det er dette som er den normale driftstilstanden for systemet. Når det oppstår en nødssituasjon, er det viktig raskt å kunne utløse låsingen mellom de to akslingene. Dette skjer ved at låsehylsen 14 skyves tilbake i aksialretningen, dvs. mot venstre på figuren. Kraften i radialretningen fører til at samtlige medbringerkiler forskyves radielt utover slik at toppknasten tilslutt kommer inn i og fyller opp det innvendige forsenkede ringformete hulrommet 18. Det er skråflaten 29 som danner nevnte vinkel alfa, som bidrar til den radielle kraft som skyver medbringerkilen utover. Til slutt (situasjonen i figur 14) vil medbringerkilens bunnside ligge klar av den ytre omkretsflate til den andre akslingsdel 12, og samrotasjonen opphører.

Figurene 12, 13 og 14 viser det trinnvise forløpet for hva som skjer med medbringerkilens inngrep med den andre akslingsdel, når låsehylsen 14 skyves mot venstre, og der rotasjonsretningen er vist med pil. På figur 12 vises kilen plassert i bunnen av forsenkningen for nevnte samrotasjon. På figur 13 er kilen skjøvet halvveis ut av forsenkningen, og ligger an mot den høyre skråflate i forsenkningen. På figur 14 er kilen skjøvet helt opp fra forsenkningen, og er frigjort fra inngrepet. Den akslingsdel som er tilkoplet vinsjen roterer videre mens den andre akslingsdelen stanser helt opp og fri for rotasjon begge veier uavhengig av vinsjen. For å kunne skyve medbringerkilen opp av forsenkningen når akslingsdelene samroterer, er det nødvendig at hver forsenkning om fatter skråstilte flanker med vinkel a. Det er denne vinkelen a som resulterer i at man får en resultant som skyver medbringerkilen opp av forsenkningen.

Det er foretrukket at, som ifølge eksempelet, at den første akslingsdel er utformet som en hylse mens den andre akslingsdel er et rør eller sylindrisk form innrettet til og innsettes i den første hylsedel. Delene omfatter innbyrdes tilpassede boringer hhv forsenkninger som flukter ved passende innbyrdes dreining av delene. Når delene skal sammenkoples føres de sammen og låsehylsen skyves til høyre ved en samtidig innbyrdes dreining mellom delene, slik at kilene (18 i tallet rundt omkretsen) kan skyves ned i respektive forsenkninger i den andre akslingsdel og etablere låsingen.

Låsehylsen er innrettet til å skyves med hydraulikk, men det kan også benyttes en elektrisk eller andre typer aktuatorer.

Denne koblingen fungerer som en såkalt "Emergency release" kobling. Dvs. at den benyttes for å slippe last når det oppstår kritiske situasjoner.

Konstruksjonen er særlig velegnet som en ekstra sikkerhet i forbindelse med ankerhåndtering og slepeoperasjoner. Dersom det i en slik operasjon skjer uforutsette hendelser som setter skipets drift i fare, for eksempel at det oppstår uønskete ekstreme høyt vaier- eller kjettingstrekk med fare for at skipet kantrer, kan frigjøringen skje omtrent momentant slik at nevnte strekkraft opphører.

Den oppfinneriske konstruksjon kan anvendes i alle konstruksjoner hvor det er behov for en momentan og umiddelbar frikopling av sammenkoplede roterende deler i et maskinsystem.

Claims (12)

1. Anordning ved roterbar aksling som drives at et drivorgan, så som en vinsj, hvor akslingen er sammensatt av en første akslingsdel (10) og en andre akslingsdel (12), og et koplingsorgan (14) tilknyttet til akslingsdelene er innrettet til å omstille et antall låseorganer (16) fra en stilling hvor de sammenkopler akslingsdelene (10,12) for mulig samrotasjon og en stilling hvor de frikopler akslingsdelene, karakterisert vedat den andre akslingsdel (12) er innsatt i en hylseformet ende av den første akslingsdel (10), og låseorganene (16) i form av medbringerkiler (16) er innrettet til å anordnes i respektive radielt rettede boringer gjennom nevnte hylseende og med sine bunnender anordnet i respektive forsenkninger (26) rundt omkretsen av den andre akslingsdel (12) slik at akslingsdelene (10,12) rotasjonslåses til hverandre, og ved aksial forskyvning av koplingsorganet (14) kan medbringerkilene (16) skyves radielt ut av sine respektive forsenkninger (26) slik at akslingsdelene (10,12) frikoples fra hverandre.

2. Anordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hver forsenkning (26) i den andre akslingsdel (12) er utformet med skråflater (29) parallelt med rotasjonsaksen (22), og som danner en flankevinkel a med en linje r som går radielt gjennom akslingens sentrum (22).

3. Anordning i samsvar med krav 1 -2,karakterisert vedat flankevinkelen a er fortrinnsvis i størrelsesorden 15 til 30 grader, idet den er innstilt slik at det etableres en kraft i radiell retning som er stor nok til å skyve medbringerkilen (26) i radiell retning, men ikke så stor at man risikerer at kilene låser hylsen ved for stor friksjon mellom kilen (16) og denne.

4. Anordning i samsvar med krav 1 -2,karakterisert vedat hver medbringerkile (16) og forsenkning (26) omfatter tilnærmet motsvarende utformete skråflater (23,29) parallelt med rotasjonsaksen (22).

5. Anordning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hver forsenkning (26) i den andre akslingsdel (12) er utformet med dimensjoner i aksialretningen og omkretsbredden, samt med en bunnflate som er tilpasset til en medbringerkiles dimensjoner samt til den gjennomgående boring (24) i endehylsen til den første akslingsdel (10).

6. Anordning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat koplingsorganet er en aksialt forskyvbar hylse (14) med et innvendig forsenket ringformig hulrom (18) som en toppdel (32) av hver medbringerkile (16) kan skyves radielt inn i når koplingsorganet (14) forskyves aksialt for frikopling av akslingsdelene.

7. Anordning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat den ende av medbringerkilen (16) som danner anlegg mot koplingsorganet/hylsen (14) omfatter en kileformet skråskåret knast (32,34) som samvirker med en motsvarende utformet skråformet forsenkning i koplingsorganet (14), for derved at en aksial forskyvning av hylsen (14) konverteres til radiell bevegelse av medbringerkilene (14).

8. Anordning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat den er tilpasset for anvendes av 18 medbringerkiler (16) innsatt i tilhørende boringer (24) hhv forsenkninger (16) i de to akslingsdelene (10,12).

9. Anordning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat låsehylsen (14) betjenes ved hydraulikk eller elektrisk drift.

10. Anordning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat den er innrettet for permanent sammenkopling av akseldelene (10 hhv 12) som den normale driftsmodus, og for frikopling når det oppstår en nødsituasjon.

11. Anvendelse av anordningen ifølge krav 1-10, i konstruksjoner hvor det er behov for en momentan og umiddelbar frikopling av sammenkoplede roterende deler i et maskinsystem.

12. Anvendelse av anordningen ifølge krav 1-10, i tilknytning til skip, så som under ankerhåndtering og slepeoperasjoner, hvor frikopling iverksettes når det skjer uforutsette hendelser som setter skipets drift i fare, for eksempel at det oppstår uønskete ekstremt høye vaier- eller kjettingstrekk med fare for at skipet kantrer.