NO791124L - Vinsjmekanisme. - Google Patents

Description

Vinsjmekanisme.

Foreliggende oppfinnelse, vedrører vinsjmekanismer og dreier

seg spesielt om slike mekanismer for bruk ved løfting av gjenstander fra sjøens overflate, men er også egnet for bruk ved tauing til sjøs eller fortøyning.

Når gjenstander som befinner seg på eller under sjøoverflaten skål løftes ved hjelp av et tau som hales inn av en vanlig vinsj montert på dekket av et skip som hiver og stamper på grunn av bølger, vil det uansett graden av fjæring i tauet være så godt som umulig å unngå at det under løfteoperasjonen på et eller annet stadium oppstår resonans eller rykk i tauet som gir gjenstanden voldsom bevegelse. Dette kan i alvorlig grad overbelaste tauet eller dettes feste til gjenstanden som

o

heves.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe

en vinsjmekanisme som overvinner de problemer som hefter ved tidligere kjente mekanismer.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en vinsjmekanisme som omfatter i det minste to hydrauliske pumper/motorer med variabelt.trykk og konstant fortrengning, hvilke pumper/ motorer er koblet for å drive en tauhalemekanisme ; en pumpe koblet for å pumpe arbeidsfluid til de hydrauliske pumper/motorer;

en fluidakkumulator avgrenet fra tilførselsbanen for høytrykks fluid fra pumpen til pumpene/motorene; og en første og andre tilbakeslagsventil, idet den første tilbakeslagsventil befinner seg i tilførselsbanen for det høytrykks fluid mellom fluidakkumulatoren og pumpene/motorene for å begrense strømmen av fluid fra akkumulatoren til mindre enn det totale antall pumper/ motorer, og idet den andre tilbakeslagsventil befinner seg

I

mellom tilfØrselsbanen for høytrykks fluid og en fluidretur- j bane for å tillate motoren eller motorene som ikke er forbundet med akkumulatoren til å virke som en pumpe.

I et slikt arrangement vil anordning av den første tilbakeslagsventil minimalisere den akkumulatorkapasitet som er nødvendig for å kompensere for bølgevirkning (i den anvendelse for

mekanismen som angitt ovenfor) når behovet fra alle motorene overskrider pumpens tilførselsstrømningsmengde.

Den andre tilbakeslagsventil tillater den gjenværende energiserte motor (eller hver. av disse) å virke som en pumpe når f.eks., en bølge løfter en gjenstand som heves og gjør det mulig for den eller de energiserte motorer som er forbundet direkte med akkumulatoren å drive den gjenværende ikke-energiserte motor eller motorer.

I en utførelse omfatter mekanismen to hydrauliske pumper/motorer, idet kun en av disse er forbundet med høytrykksakkumulatoren.

I en annen utførelse omfatter mekanismen tre hydrauliske pumper/ motorer, idet kun en av disse er forbundet med høytrykks akkumulatoren.

Vinsjmekanismen kan omfatte en ytterligere fluidakkumulator avgrenet fra fluidreturbanen.

Motoren eller motorene som ikke er forbundet med høytrykks akkumulatoren kan være forbundet med pumpen via en reverseringsventil, hvorved motoren eller motorene kan drive tauhalemekanismen slik at tauet senkes. En stoppventil, ert trykkutslippsventil, og en tilbakeslagsventil kan være forbundet i parallell mellom reverseringsventilen og motoren ellér motorene.

Alternativt kan mekanismen omfatte en stoppventil i serie med den andre tilbakeslagsventil mellom tilførselsbanen for høytrykks fluid og fluidreturbanen slik at motoren eller motorene som ikke er forbundet med høytrykks akkumulatoren kan funksjonere som en pumpe når pumpens levering reverseres for å drive tau-

i halemekanismen slik at tauet senkes. Mekanismen kan videre om}-

fatte en stoppventil i fluidreturbanen mellom pumpen og lavtrykks akkumualtoren for å isolere akkumulatoren under senkning. Videre kan en stoppventil, en trykkutslippsventil og en tilbakeslagsventil være anordnet i høytrykks banen mellom pumpen og motoren eller motorene som ikke er forbundet med høytrykks akkumulatoren.

Tauhalemekanismen kan omfatte flere skiver som er drivbart forbundet med to eller flere av de hydrauliske pumper/motorer, og en taulagringstrommel som er drivbart forbundet med en ytterligere hydraulisk motor, idet et tau løper rundt skivene og til lagringstrommelen.

Alternativt kan tauhalemekanismen omfatte en taulagringstrommel som er drivbart forbundet med en av de hydrauliske pumper/ motorer, idet et tau er festet til lagringstrommelen.

Som et ytterligere alternativ kan tauhalemekanismen omfatte flere skiver som er drivbart forbundet med to eller flere av de hydrauliske pumper/motorer, og en lagringskasse anordnet under skivene, idet et tau løper rundt skivene og ned i kassen.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på vedføyede tegninger.

Fig. 1 er et diagram som viser hovedkomponentene av en første utførelsesform av vinsjmekanismen;

fig. 2 er et lignende diagram som illustrerer hovedkomponentene i en andre utførelsesform av vinsjmekanismen; og

fig. 3 er et diagram i likhet med fig. 1 og 2 og viser hoved-komponenten i en tredje utførelsesform av vinsjmekanismen.

I vinsjmekanismen på fig. 1 driver to hydrauliske motorer

1 og 2 med variabelt trykk og fast fortrengning skiver 3 og 4

med flere spor via akseler 5 og 6, innbyrdes inngripende tann-hjul 7, 8 og 9, og akseler 10 og 11. Et tau 12 hvis frie ende|

er festet til gjenstanden som håndteres, forløper over skivene 3 og 4 med et antall turn rundt hver og passerer så til en lagringstrommel 13 som drives av en hydraulisk motor 14. Alternativt kan skivene 3 og 4 og lagringstrommelen 13 med sin drivmotor 14 være sløyfet og erstattet med en vinsj trommel med et tau viklet på denne, idet trommelen drives direkte av et av tannhjulene 7, 8 eller 9 (se fig. 3).

Ventiler 15 og 16 regulerer motorene 1 og 2. Ventilen 15 har en av-stilling og en på-stilling, og ventilen 1.6 har en av-stilling, en første på-stilling og en andre på-stilling i hvilken fluidforbindelsene er reversert i forhold til den første på-stilling. Disse ventiler kan f.eks. være av stempeltypen, fortrinnsvis pilotstyrt og kan være manuelt betjent, eller pneumatisk, elektrisk eller hydraulisk automatisk betjent enten ut fra visuelle signaler (manuell betjening) eller fra trykksensorsignaler (automatisk betjening) oppnådd ved hjelp av en trykkmålerenhet, idet målet er å opprettholde et midlere funksjonstrykk som angitt av en måler, som sikrer tilstrekkelig fluidinnhold i en høytrykks akkumulator 17. Ventilene 28, 29 og 30 er anordnet i parallell i en av ledningene mellom ventilene 16 og motoren 2. Ventilen 28 er en tilbakeslagsventil, ventilen 29 er trykkavlastningsventil og ventilen 30 er en vanlig avstengningsventil.

Trykksettingsutstyret omfatter en konvensjonell pumpeenhet 18 som valgfritt kan ha fast eller variabel leveringsmengde. Fluid leveres fra pumpen via en høytrykksledning 19. Den høytrykks gasshydrauliske akkumulator 17 er forbundet med denne ledning 19 nedstrøms en tilbakeslagsventil 20 for å øke tilførselen av fluid kun til motoren 1 (tilbakeslagsventilen 20 forhindrer tilførsel til motoren 2) når behov på grunn av nedadgående bevegelse av skipet i forhold til gjenstanden som håndteres overskrider leveringsmengden fra pumpeenheten 18. Fluid returnerer til pumpeenheten 18 via en lavtrykks ledning 21, idet en lavtrykksakkumulator 22 lagrer overskytende fluid som strømmer via motoren 1 og 2 for å tillate et variabelt volum av fluid i hva som ellers ville være et system med konstant volum. En andre tilbakeslagsventil 23 mellom ledningene 18 og 2 0 er anordnet, for at utstrømningen fra motoren 2 skal kunne passere til høytrykks ledningen 18, hvorved motoren 2 kan virke som en pumpe. Systemet er trykksatt ved hjelp av en pumpe 24.

Drivmotoren 14 for lagringstrommelen energiseres fra høytrykks akkumulatoren 17 via ledningen 26 med retur via ledningen 27 til ledningen 21. Motoren 14 er med fordel av den variable fortrengningstype slik at dreiemomentet som utøves på tauet 12

kan varieres slik at det opprettholdes omtrent konstant strekk i tauet 12 etterhvert som den effektive diameter av trommelen 13 endrer seg med endringer i det lagrede taukvantum.

Fortrengningsregulering for pumpen kan gjøres automatisk ved

å avfølé mengden av lagrede tau og overføre et passende signal til reguleringsutstyr (ikke vist) for pumpens fortrengning.

Under innhaling av en gjenstand er ventilen 15 satt i på-stilling og ventilen 16 er satt i på-stilling i innhalings-modus. Med de to motorene 1, 2 således energisert for å

hale inn tauet 12, virker tilbakeslagsventilen 20 til å begrense betingelsesløs adgang til høytrykks fluidtilførselen kun til motoren 1, som i seg selv ikke vil være i stand til

å holde hele vekten av gjenstanden i luft, men utøver tilstrekkelig dreiemoment til å opprettholde noe strekk i tauet 12 for således å forhindre slakke i dette. Fluid fra pumpen

18 passerer til motoren 2 via høytrykks fluidtilførselsledningen

19, ventilen 16 og tilbakeslagsventilen 28, idet ventilene 2 9 og 3 0 er lukket. Motoren 1 kan overløpe motoren 2, idet

fluidbehovet for motoren 2 ut over det som tilføres fra pumpeenheten 18 tilveiebringes ved resirkulasjon rundt en lukket sløyfe gjennom tilbakeslagsventilen 23. Dersom utstyret er montert på et skip og tauet 12 festet til en gjenstand som skal løftes fra sjøens overflate, vil således bølgeindusert bevegelse av skipet (eller en annen, plattform som vinsjen og dens drivmekanisme er montert på) overlagres løftebevegelsen som bevirkes av vinsjen ved tilførsel av det transiente behov for hydraulisk fluid fra den forutladede gasshydrauliske akkumulator 17 når skipet faller i forhold til lasten. Når imidlertid skipet hever seg igjen, forhindrer tilbakeslagsventilen 28 og pumpen 18 at motoren 2 løper i revers, og ved hjelp av

I tannhjulene 7, 8, 9 forhindres også at motoren 1 løper i revets.

1

Dermed vil lasten også heves når skipet hever seg.

Senking av det ubelastede tau oppnås ved å sette ventilen 16 til sin andre på-stilling for således å reversere tilførselen av hydraulisk fluid til motoren 2 slik at hydraulisk fluid strømmer gjennom den åpne ventil 30, og setter ventilen 15

i av-stilling slik at den andre motor 1 kan gå på tomgang. Ventilen 2 0 tjener til å forhindre tømming av akkumulatoren.

Senkning under belastning oppnås også ved å sette ventilen 16

i sin andre på-stilling for således å reversere tilførselen av hydraulisk fluid til motoren 2 og sette ventilen 15 til dens av-stilling slik at motoren 1 kan gå på tomgang. Ved senkning under belastning er imidlertid ventilen 3 0 lukket og trykkavlastningsventilen 2 9 er satt slik at trykket som dannes på grunn av lasten ikke er tilstrekkelig til å sette trykk-avlastningsmekanismen i funksjon. Når pumpen 18 funksjonerer, vil imidlertid trykket bygges opp inntil ventilen 29 tillater hydraulisk fluid å strømme ved et forutbestemt trykk som avhenger av belastningen (men som er større enn det som dannes av belastningen). Dette tillater låring av lasten inntil trykket faller under den forutbestemte verdi, dvs. under funk-sjonstrykket for ventilen 29.

Det er naturligvis mulig å anordne mer enn en motor 2, og

i slike tilfeller blir kun så mange motorer energisert som er nødvendig for å oppta belastningen.

Når en last er blitt senket til sjøoverflaten eller er i ferd med å bli løftet fra overflaten, er det ønskelig å tillate lasten å forbli på sjøoverflaten i flytende stilling med tauet 12 stramt. Dette oppnås ved utførelseseksempelet på fig. 1 ved å åpne ventilen 30, stoppe pumpen 18 og sette ventilen 16 i av-stilling. Dette tillater motoren 2 å gå

på tomgang, men hydraulisk fluid er i stand til å passere gjennom høytrykks akkumulatoren 17 og lavtrykks akkumulatoren 22 via motoren 1, slik at trykket i høytrykks akkumulatoren 17

er i stand til å holde tauet stramt, men er ute av stand til å understøtte vekten av lasten i luft. Når skipet faller,

vil således fluid passere fra høytrykks akkumulatoren til

I

lavtrykks akkumulatoren, og tauet hives inn, mens når skipet j hever seg, vil fluid passere fra lavtrykks akkumulatoren til ' høytrykks akkumulatoren og tau gis ut. Når lasten skal løftes fra sjøoverflaten, startes pumpen 18 og ventilen 30 lukkes for å forhindre lasten i å falle tilbake når en bølge trekker seg tilbake.

Vinsjmekanismen på fig. 2 er hovedsakelig den samme som på fig. 1, og like henvisningstall angir like deler. I denne mekanismen er ventilen 16 erstattet av en ventil 16A som er den samme som ventilen 15, dvs. har kun en på-stilling, og ventilen 2 3 er forbundet med høytrykksledningen 19 gjennom en stoppventil 25. Dertil er det anordnet en avstengningsventil 31 i lavtrykks ledningen 21 for å isolere lavtrykks akkumulatoren

22 under firing. Firing av et ubelastet tau eller under

belastning oppnås i denne utførelse ved å sette ventilen 15

til "av", ventilen 16A til "på", lukkeventilene 25 og 31 og reversere leveringen fra pumpeenheten 18. Etterhvert som trykket bygges opp, utløses trykkavlastningsventilen 2 9 (som kan være innstilt på forskjellige verdier avhengig av hvorvidt lasten skal senkes eller ikke) og fluid strømmer fra pumpen 18,'langs ledningen 21, gjennom ventilen 16A, motoren 2, ventilen 29 tilbake gjennom ventilen 16A til ledningen, og tilbake til pumpen 18. TilbakesTagsventilen 20 forhindrer tømming av akkumulatoren 17, og stoppventilen 31 er lukket for å isolere lavtrykks akkumulatoren 17 fra hva som nå er høytrykks fluid i ledningen 21. 1 hver av de beskrevne former kan mer enn to motorer og til-hørende av/på-ventiler være anordnet, med tilbakeslagsventilen 2 0 anordnet til å begrense fluidumsstrøm fra akkumulatoren til mindre enn det totale antall energiserte motorer.

Selv om tauet i begge utførelsene på fig. 1 og 2 er lagret

på en separat trommel 13, kan noen tau med fordel være lagret i en kasse. For dette formål kan både trommelen 13 og motoren 14 sløyfes, og istedenfor kan en lagringskasse være anordnet

under skivene 3, 4 for lagring av tauet. Ved kasselagring vil det vertikale fall av tauet mellom skivene 3, 4 og kassen

gi tilstrekkelig strekk i tauet til å forhindre glipping.

På fig. 3 er samme henvisningstall brukt som på fig. 2 hvor mulig. I utførelseseksemplet på fig. 3 er en ytterligere motor med konstant fortrengning koblet til tannhjulet 8 ved hjelp av en aksel 41 og driver en enkelt vinsjtrommel 43 ved hjelp av en aksel 42 for å hale inn eller gi ut et tau 44.

Motoren 40 reguleres av en ventil 45 som har en av-stilling

og en på-stilling. Ventilen kan være av samme type som ventilene 15 og 16A. I tillegg er en tilbakeslagsventil 23 forbundet med høytrykksledningen 19 via en avstengningsventil 46.

Når skipet faller i forhold til lasten er motoren 1 i stand til å overløpe motorene 2 og 40 mens tilbakeslagsventilen 20 .begrenser overskudd av fluid fra akkumulatoren 17 kun til motoren 1 som i utførelsene på fig. 1 og 2. Når skipet imidlertid begynner å heve seg igjen, vil fluid fra pumpen 18 forhindre motorene fra å løpe i revers. Således vil lasten også heves når skipet hever seg.

Låring av et ubelastet tau eller under belastning oppnås ved

å sette ventilen 15 i av-stilling, sette så mange som nødvendig av ventilene 16A og 45 i på-stilling, lukkeventilen 4 6 og reversere leveringen fra pumpeenheten 18. Om nødvendig eller ønskelig, kan en ventil inkluderes for å isolere lavtrykks akkumulatoren 22 under senkning, som i utførelseseksempelet på fig. 2.

Vinsjmekanismene beskrevet ovenfor kan også benyttes for tauing til sjøs eller fortøyning.

Claims (12)

1. ' Vinsjmekanisme omfattende i det minste to hydrauliske pumper/motorer med variabelt trykk og konstant fortrengning, koblet til å drive en tauhalemekanisme, en pumpe anordnet til å pumpe arbeidsfluid til de hydrauliske pumper/motorer, og en fluidakkumulator avgrenet fra tilførselsledningen for høytrykks fluid fra pumpem til pumpene/motorene,"karakterisert ved at vinsjmekanismen omfatter første og andre tilbakeslagsveritiler (20, 23), ide.t den første tilbakeslagsventil (20) befinner seg i tilførsels-ledningen (19) for høytrykksfluidet mellom fluidakkumulatoren (17) og pumpene/motorene for å begrense strømning av fluid fra akkumulatoren til mindre enn det totale antall pumper/ motorer, og idet den andre tilbakeslagsventil (23) befinner seg mellom tilførselsledningen (19) for høytrykks fluid og en fluidreturledning (21) for å tillate at den eller de motorer som ikke er forbundet med akkumulatoren, virker som en pumpe.

2. Vinsjmekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet to hydrauliske pumper/motorer (1, 2), idet kun en av disse motorer (1) er forbundet med høytrykk akkumulatoren.

3. Vinsjmekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet tre hydrauliske pumper/motorer (1, 2, 40) idet kun en av motorene (1) er forbundet med høytrykksakkumulatoren.

4. Vinsjmekanisme ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at en ytterligere fluidakkumulator (22) er avgrenet fra fluidreturledningen (21)

5. Vinsjmekanisme ifølge et foregående krav, karakterisert ved at motoren (2) eller motorene (2, 40) som ikke er forbundet med høytrykks akkumulatoren (17), er forbundet med pumpen (10) via en reverseringsventil (16), hvorved motoren eller motorene kan drive tauhalemekanismen for senkning av et tau.

6. Vinsjmekanisme ifølge krav 5, karakterisert ved at en stoppventil (30) , en trykkavlastningsventil (29) og en tilbakeslagsventil (28) er forbundet i parallell mellom reverseringsventilen og motoren eller motorene.

7. Vinsjmekanisme ifølge krav 4, karakterisert ved at en stoppventil (25) er anordnet i serie med den andre tilbakeslagsventil (23) mellom høytrykks fluidtilførsels-ledningen og fluidreturledningen for å tillate at motoren eller motorene som ikke er forbundet med høytrykks akkumulatoren kan funksjonere som en pumpe når leveringen fra pumpen (18) reverseres for å drive tauhalemekanismen for senkning av et tau.

8. Vinsjmekanisme ifølge krav 7, karakterisert ved at en stoppventil (31) er anordnet i fluidreturledningen (21) mellom pumpen (18) og lavtrykks akkumulatoren (22) for å isolere akkumulatoren under senkning.

9. Vinsjmekanisme ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at en stoppventil (30), en trykkavlastningsventil (29) og en tilbakeslagsventil (28) er anordnet i høytrykksledningen mellom pumpen (18) og motoren (2) eller motorene (2, 40) som ikke er forbundet med høytrykks akkumulatoren (17).

10. Vinsjmekanisme ifølge et foregående krav, karakterisert ved at tauhalemekanismen omfatter flere skiver (3, 4) som er drivbart forbundet med de hydrauliske pumper/motorer (1, 2), og en taulagringstrommel (13) som er drivbart forbundet med en ytterligere hydraulisk motor (14), idet et tau (12) forløper rundt skivene og til lagringstrommelen.

11. Vinsjmekanisme ifølge et av kravene 1 - 9, karakterisert ved at tauhalemekanismen omfatter en taulagringstrommel (43) som er drivbart forbundet med en av de hydrauliske pumper/motorer (4 0), idet et i. tau (44) er festet til lagringstrommelen.

12. Vinsjmekanisme ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at tauhalemekanismen omfatter flere skiver som er drivbart forbundet med to eller flere av de hydrauliske pumper/motorer, og en lagringskasse anordnet under skivene, idet et tau forløper rundt skivene og inn i kassen.