SI24996A - Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali spremenljivi vlečni sili - Google Patents

Abstract

Izum sodi v področje strojništva, natančneje v področje hidravličnih sistemov s hidravličnim akumulatorjem kot dodatnim virom hidravlične tlačne energije zlasti v primernih pri napravah z neenakomerno porabo. Ravno tako sodi izum v področje varnostnih naprav pri gozdarskih vitlih. Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali sprejemljivi vlečni sili, značilen po tem, da je mehansko-hidravličnemu sistemu z regulatorjem tlaka za natančno določanjevlečne sile vitla dodan podaljšek (37) na drogu (36), ki je spremenljive dolžine "i"; da je podaljšek (37) oddaljen za nastavljivo razdaljo "j" od stikala (38), ki je zaporedno vezano na tokokrog funkcije navijanja vitla; da se v primeru, če plast vrvi preseže zunanji radij "rz", potisni valj (33) preko vilic (34) odmakne glede na boben (30) podaljšek (37), ki aktivira stikalo (38) , kar povzroči prekinitev električnega tokokroga aktivne funkcije navijanja. Izklop navijanjažične vrvi je lahko izveden tudi z mehansko krmiljenim hidro-ventilom, ki je vezan v primarno hidravlično shemo vitla in omogoča izklop hidravličnega tokokroga ob dosegu mejne vrednosti radija "rz".

Description

Področje tehnike

Izum sodi v področje strojništva, natančneje v področje hidravličnih sistemov s hidravličnim akumulatorjem kot dodatnim virom hidravlične tlačne energije zlasti v primernih pri napravah z neenakomerno porabo. Ravno tako sodi izum v področje varnostnih naprav pri gozdarskih vitlih.

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga pričujoči izum uspešno rešuje je konstrukcijska rešitev hidravličnega sistema za upravljanje navijalnega bobna vitla, ki bo omogočal izklop navijanja žične vrvi vitla. Pri uporabi vitla lahko pride do situacije, da je potrebno varno in zanesljivo prekiniti postopek vlečenja bremena z gozdarskim vitlom. Zastavljeni cilj je tudi sama konstrukcijska izvedba enostavne prekinitve električnega in/ali hidravličnega tokokroga v primeru, da se poveča radij navite vrvi na boben zaradi nenatančnega navijanja vrvi na boben.

Znano stanje tehnike

Do sedaj znane rešitve optimizacije vlečne sile vitla zaradi vpliva števila navojev vlečne vrvi na bobnu vitla so EP2565144 »Vitel« in SI24108 »Gozdarski vitel s kontroliranim navijanjem vlečne vrvi in varovanjem le-te proti preobremenitvi«.

Vitel, ki je opisan v EP2565144, obsega pogonsko gred, vrvni boben za navijanje vrvi, sklopko bobna za prenos vrtilnega gibanja pogonske gredi na vrvni boben, zavoro bobna za zaviranje vrvnega bobna in odvodno napravo vrvi z vsaj eno vrvenico. Vrvenico je moč poganjati za odvijanje vrvi in preko transmisije, ki ima sklopko odvoda vrvi, pri čemer je vrvenica povezana s pogonsko gredjo. Izum je značilen po tem, da se sklopka odvoda vrvi tvori s sklopko, ki se aktivira hidravlično.

Rešitev se razlikuje od pričujočega izuma, kjer je sicer hidravlično krmiljen mehanizem vključen v zagotavljanje mehanskega odmika ročic v cilju ohranjanja skoraj konstantne vlečne sile vitla.

Po slovenskem patentu št. 24108 je znana rešitev gozdarskega vitla, pri katerem navijanje vrvi poteka na kontroliran način, tako da so ovoji vrvi na površini navijalnega bobna razporejeni drug ob drugem in brez medsebojnega križanja in prekrivanja, obenem pa je preprečena preobremenitev vlečne vrvi in ostalih elementov pogonskega sklopa vitla zaradi vleke pretežkega bremena. Vitel je v ta namen v območju med zgornjim škripcem in navijalnim bobnom opremljen z okoli vertikalne geometrijske osi prosto vrtljivim ali vsaj za ustrezen kot zasukljivim usmerjevalnim sklopom, ki po izbiri vključuje dinamometer za merjenje natezne sile v vlečni vrvi, tako daje tudi pogon bobna lahko krmiljen v odvisnosti od vsakokrat izmerjene obremenitve vlečne vrvi.

Znane rešitve iz prakse ne rešujejo tehničnega problema na način kot ga rešuje pričujoči izum, ki omogoča ob vnaprej določeni mejni velikosti prečnika navojev žične vrvi mehansko sprožanje prekinitve električnega in/ali hidravličnega tokokroga vitla.

Opis rešitve tehničnega problema

Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali spremenljivi vlečni sili je značilen po tem, da je v hidravlični sistem vključen protipovratni ventil in regulator tlaka, ki preko droga s dodatnim drogom spremenljive dolžine ob vnaprej določenem mejnem zunanjem radiju vrvi na bobnu aktivira stikalo za prekinitev električnega tokokroga aktivne funkcije navijanja.

Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali spremenljivi vlečni sili bo v nadaljevanju podrobneje opisan s pomočjo slik, ki kažejo:

Slika 1 hidravlična shema sistema z regulatorjem tlaka,

Slika 2 shematski prikaz sistema nadzora konstantne oziroma spremenljive vlečne sile,

Slika 3 shematski prikaz radijev vrvi na bobnu,

Slika 4 shematski prikaz varnostne naprave izklopa navijanja pri konstantni in spremenljivi vlečni sili,

Slika 5 mehansko-hidravlični sistem brez varnostne naprave izklopa navijanja žične vrvi vitla,

Slika 6 varnostna naprava izklopa navijanja žične vrvi vitla.

Črpalka 3 napolni preko protipovratnih ventilov 4 in 7 hidravlični akumulator 9 na delovni tlak, ki je nastavljen na razbremenilnem ventilu 5. Ko olje v hidravličnem akumulatorju 9 doseže nastavljeni delovni tlak, se razbremenilni ventil 5 odpre in tako tudi ostane, dokler v hidravličnem akumulatorju 9 ne pade tlak za določeno vrednost, ki je približno od 10 do 15 barov. Olje prosto steče do regulatorja pretoka 16 in krmilnega ventila 6, ko je odprt ventil 5. Manjši upor je na strani ventila 6, zato olje steče skozi njega v rezervoar olja 1. Zaradi takšne izvedbe hidravlične opreme deluje črpalka 3 večino časa pri nižjem tlaku, in sicer do 10 barov. Če uporabnik izbere funkcijo odvijanja vrvi, se preklopita sočasno ventila 6 (desno) in 11 (desno). Olje steče iz črpalke preko ventila 6 do regulatorja pretoka 16, protipovratnega ventila 17 do hidromotorja 19, ki poganja odvijalno vrvenico, preko katere je speljana vrv 31 z bobna 30 vitla. Sočasno pa tudi olje iz hidravličnega akumulatorja 9 preko dušilke 8, ventila 11 in nastavljive dušilke 13 aktivira cilinder zavore 14 in tako sprosti zavoro bobna, da se vrv na bobnu 31 začne odvijati zaradi vlečne sile v vrvi 31, ki jo povzroča hidromotor 19. Tlak v dovodni liniji do hidromotorja 19 naraste do 50-70 bar.

Kadar uporabnik vklopi navijanje vrvi, se preklopita ventila 11 (levo) in ventil 20 (desno) ter olje steče iz hidravličnega akumulatorja 9 preko dušilke 8, ventila 11 in regulatorja tlaka 21 aktivira cilinder 15 sklopke.

V primeru, da v hidravličnem akumulatorju 9 pade tlak na določeno vrednost, se zapre razbremenilni ventil 5 in črpalka napolni hidravlični akumulator 9 na nastavljen delovni tlak.

Ko olje steče preko ventila 5 v skupno točko z ventilom 6 in rezervoarjem, steče tok tudi do krmilnega ventila 20, ki je vzporedno vezan s hidravličnim cilindrom 15 sklopke. V primeru navijanja je potrebno sočasno preklopiti ventila 11 in 20, da se vklopi hidravlični cilinder 15 sklopke. Pri vklopu navijanja se sočasno preklopita levi del ventila 11 in desni del ventila 20. Olje iz akumulatorja steče proti hidravličnemu cilindru 15 sklopke in jo aktivira, pri tem pa olje ne more teči skozi desni del ventila 20. Po sprostitvi navijanja, se ventila 11 in 20 preklopita v izhodiščni legi. Če kateri izmed ventilov zablokira, lahko olje vedno steče prosto v rezervoar skozi ventil 11 ali 20. V hidravlično shemo je vključen regulator tlaka 21 in protipovratni ventil 22, ki je na eni strani povezan z vozliščem rezervoarja 1, ventila 6 in ventila 20 in na drugi strani z regulatorjem tlaka 21.

Običajni gozdarski vitli imajo največjo vlečno silo F, kadar je boben 30 prazen oziroma pri prvi plasti vrvi 31 na bobnu 30. Lamele sklopke so stisnjene s konstantno silo, zato se s pogonske gredi na boben 30 vitla vedno prenaša konstanten vrtilni moment M. Z navijanjem vrvi 31 na boben 30 se radij »r« zadnje plasti vrvi na bobnu povečuje, zato vlečna sila F pada, saj velja M = r x F.

Kot kaže slika 3 ima prva plast vrvi na bobnu polmer »m« in zadnja predvidena plast vrvi na bobnu radij »rz«. Delovni tlak je »po«. Ko je potisni valj na nivoju prve plasti vrvi na bobnu, pride do sklopke zmanjšan delovni tlak, in sicer pn = po x rn/rz;

Rezultat je, da je pri praznem bobnu delovni tlak »p« manjši. Kadar je na boben navita vsa vrv, je delovni tlak »p« enak tlaku »po«. Ko je odvito nekaj vrvi in je »r« poljuben, pa je vrednost tlaka možno izračunati po enačbi:

p=po x r/rz.

Pritisk tlaka »p« v regulatorju tlaka 21 se nastavi z izborom dolžine droga 36, ki določa dolžino ročice »e« in dolžino »f«.

Mehansko-hidravlični sistem ima potisni valj 33 nameščen na vilice 34, ki nihajo okrog spodnje osi 34a, na katero je na eni strani preko nastavka 35a vpeta vzmet 35 in na drugi strani nameščen pritrdilni element 36a za drog 36. Razdalja »g« je med središčnico osi 34a, kamor je vpet spodnji del nastavka 35a, in središčnico zgornjega dela nastavka 35a, kamor je vpeta vzmet 35. Na drugi strani osi 34a je vpet pritrdilni element 36a z utorom 36a', kjer je nameščen en konec droga 36, ki je prednostno navojna palica. Drugi del droga 36 je vrtljivo vpet v nosilec 36b, ki z delom 36b' dotika bat regulacijskega ventila 21. Razdalja »e« je med središčnico osi 34a in mestom v utora 36a', kjer je fiksiran prvi del droga 36. Razdalja »f« je med prvim delom droga 36 in središčnice petja drugega dela droga 36 v nosilec 36b. Prednapeta vzmet 35 vleče vilice 34 na ročici »g« in tako pritiska potisni valj 33 na boben 30 z navito vrvjo 31.

Z navijanjem vrvi 31 na boben 30 se radij aktualne plasti vrvi na bobnu povečuje. Potisni valj 33, ki je nameščen na vilice 34, se zato vse bolj odmika od osi bobna 30, saj se vilice 34 zavrtijo okrog osi 34a. Zasuk vilic 34 pa povzroči vodoravni pomik droga 36 po utoru 36a' pritrdilnega elementa 36a. Velikost vodoravnega pomika dela 36b' nastavka 36b je nastavljiva preko razdalj »f« in »e«. Drog 36 preko dela 36b' nastavka 36b potisne bat regulatorja tlaka 21, ki povzroči zvišanje tlaka olja. Če se drog 36 odmakne, se zaradi odmika dela 36b' sprosti bat regulatorja tlaka 21 in se tlak olja zniža.

V odvisnosti od izvedbe regulatorja tlaka 21 se lahko preko droga 36 potisne za določeno vrednost bat protipovratnega ventila 22. Dolžina pomika dela 36b' nastavka 36b proti regulacijskem ventilu 21 je omejena. Izhodiščni položaj dela 36b', da je povsem izvlečen. Pri tem potisni valj 33 na bobnu 30 potiska na prvo plast vrvi. Tlak olja, ki ga regulator tlaka 21 spusti do cilindra sklopke je »pn« in je najnižji okrog 90 barov. Zveza med odmikom potisnega valja 33 od osi bobna 30 in pomikom dela 36b'

nastavka 36b proti regulacijskem ventilu 21 je približno linearna. Torej se z večanjem radija plasti na bobnu 30 tudi linearno povečuje tlak olja do cilindra sklopke 15. Ko doseže plast vrvi na bobnu radij »rz« je bat regulatorja tlaka 21 s pomočjo droga 36 maksimalno potisnjen in je tlak olja do cilindra sklopke 15 največji.

Kot prikazuje slika 4 je mehansko-hidravličnemu sistemu z regulatorjem tlaka za natančno določanje vlečne sile vitla dodan drog 36 in podaljšek 37, ki je spremenljive dolžine »i«. Podaljšek 37 je oddaljen za nastavljivo razdaljo »j« od stikala 38, ki je zaporedno vezano na tokokrog funkcije navijanja vitla. Če plast vrvi preseže zunanji radij »rz«, se valj 33 preko vilic 34 odmakne glede na boben za vnaprej določeno mejno vrednost, pri tem pa se podaljšek 37 dotakne oz. aktivira stikalo 38, kar povzroči prekinitev električnega tokokroga aktivne funkcije navijanja. Preko tlačne vzmeti 40 in stikala 39 je izvedeno dodatno varovanje regulatorja tlaka 21. Varnostna naprava izklopa navijanja žične vrvi je lahko izvedena tudi z mehansko krmiljenim hidro-ventilom, ki je vezan v primarno hidravlično shemo vitla in omogoča izklop hidravličnega tokokroga. Tako je namesto električnega stikala 38 možna izvedba varnega izklopa delovanja vitla ob dosegu mejne vrednosti radija »rz« z hidroventilom.

Prednost pričujoče rešitve je v tem, da je izklop vlečenja vrvi vitla, neodvisno en od drugega, izveden preko regulatorja 21 in tudi preko stikala 39.

Claims (3)

1. Patentni zahtevki

   1. Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali spremenljivi vlečni sili, značilen po tem, da je mehanskohidravličnemu sistemu z regulatorjem tlaka za natančno določanje vlečne sile vitla

   5 dodan podaljšek (37) na drogu (36), ki je spremenljive dolžine »i«; da je podaljšek (37) oddaljen za nastavljivo razdaljo »j« od stikala (38), ki je zaporedno vezano na tokokrog funkcije navijanja vitla; da se v primeru, če plast vrvi preseže zunanji radij »rz«, potisni valj (33) preko vilic (34) odmakne glede na boben (30) podaljšek (37), ki aktivira stikalo (38), kar povzroči prekinitev električnega in/ali

   10 hidravličnega tokokroga aktivne funkcije navijanja.
2. 2. Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali spremenljivi vlečni sili po zahtevku 1, značilen po tem, da je preko tlačne vzmeti (40) in vodila (39) izvedeno dodatno varovanje regulatorja

   15 tlaka (21).
3. 3. Mehansko-hidravlični sistem z varnostno napravo izklopa navijanja žične vrvi vitla pri konstantni ali spremenljivi vlečni sili po zahtevku 1, značilen po tem, da je izklop navijanja žične vrvi izveden z mehansko krmiljenim hidro-ventilom, ki je

   20 vezan v primarno hidravlično shemo vitla in omogoča izklop hidravličnega tokokroga ob dosegu mejne vrednosti radija »rz«.