SI8710315A - Na magnetnih silah zasnovan sistem za transport bremen z majhnim trenjem - Google Patents

Abstract

Izum se nanaša na sistem, zasnovan na magnetnih silah za transport bremen z majhnim trenjem z vsaj enim, na bremenu (7) pritrjenim magnetom, ki je prirejen feromagnetnemu profilu (2). Bistveno pri tem je, da so magneti (1) tako prirejeni profilu (2), da polove površine enega magneta (1) sodelujejo z vsaj eno pokončno profilovo steno in so glede na to steno razporejene v bistvu vzporedno. Posebno dobro izvedbo se dobi, če so profilovi steni (2) magneti prirejeni z obeh strani, pri čemer ti magneti glede na steno stojijo drug proti drugemu z istosmiselnimi poli (odbojni princip). Gledano v vzdolžni smeri so magneti pri tem vsakokrat paroma razporejeni in so tudi vsakokrat paroma kratko sklenjeni s feromagnetno ploščo (4).

Description

Na magnetnih silah zasnovan sistem za transport bremen z majhnim trenjem

Izum se nanaša na magnetni sistem za transport bremen z majhnim trenjem, po preambuli 1. patentnega zahtevka.

Znani sistemi, ki so zasnovani?na magnetnih silah in ki jih imenujemo tudi drsne sisteme, se napredovalno gibljejo praktično brez trenja po nosilnih tirnicah na določenem odmiku od teh. Ti sistemi kot celota so zelo zamotani in dragi, tako da je njihova gospodarnost vprašljiva.

Tako je npr. v reviji VID-Nachrichten št. 1 z dne 03.01 opisana magnetna proga Transrapid 06” iz Emdna. Iz opisa je razvidno, da je potrebna visoka tehnična zahtevnost, da dvignejo vozilo v višino za 1 cm. Na žalost potrebna poraba energije ni podana, da bi se dalo držati 120 t težko vozilo v leb dečem stanju. Pri nosilnosti 196 oseb pa to ustreza masi okoli 120 000 kg, torej 612 kg/osebo (računano okoli 80 kg/oseba).

Ob tem je treba upoštevati še drago uporabno tehniko in še nerešene probleme pri snegu in ledu.

Večje težave pa so še pri znanih japonskih lebdečih progah. Nekatere se morajo kotaliti po kolesih, da dosežejo hitrost 200 km/h, ko se šele prične lebdenje. ·

Podobno deluje t.zv. berlinska magnetna proga, ki je opisana v DE-OS 24 26 053 in katere različnost je v tem, da se vodilna kolesca vodi preko magnetnega polja.

Nadalje je iz francoske prijave št. 22 28 650 znan sistem za transport s pomočjo magnetov, v kateri so magneti, zlasti trajni, prirejeni .feromagnetnim profilom. Magneti pa so v principu pritegnitve, t.j. neenakovrstni poli stojijo drug nasproti drugemu, razporejeni v razmerju do profilov. Razen tega so v bistvu prirejeni vodoravno ležečim feromagnetnim stenam. S tem se kot celota doseže sorazmerno nizko nosilnost. Nosilno breme je tudi tu mnogokratnik koristnega bremena.

Iz DE-OS 33 47 635 je znan sistem z magnetnimi silami, ki je glede na ureditev magnetov proti nosilnim profilom prav tako zgrajen na principu pritegovanja, t.j. nasproti usmerjeni poli ležijo drug proti drugemu glede na feromagnetne stene.

Tudi tu se doseže sorazmerno le nizko nosilno silo. Razen tega je uporabljena konstrukcija zelo zamotana, kajti treba je razporediti mnogo magnetov, da bi se dalo dvigniti določeno breme.

Slednji kaže DE-OS 21 46 143 sistem z magnetnimi silami z vsaj enim magnetom in vsaj eno polovo ploskvijo, na katerem

- 3 je pritrjeno breme. Nadalje je predviden na krajevno fiksnem nosilcu nameščen, mehkomagnetni nosilni profil, katerega profilna stena je usmerjena pokonci in sega čez profilno ploskev v smeri nosilca. Uporablja pa se vodilni sistem s krmiljenim elektromagnetom kot stranskim vodilom, kar naredi zgradbo sistema sorazmerno kompleksno.

Naloga izuma je podati na magnetnih silah zasnovan sistem predhodno opisane vrste, ki bo izhajal brez sleherne regulacije in bo potemtakem v zasnovi enostaven in lahek in bo zagotavljal zanesljivo funkcijo pri nizki porabi energije.

To nalogo se po izumu reši z na magnetnih silah zasnovanim sistemom z značilnostmi 1. patentnega zahtevka.

V skladu s tem so magneti tako prirejeni feromagnetnim profilom, da so polove ploskve magneta razporejene vzporedno s pokončno ploskvijo nosilnega profila in da se z mehanskimi sredstvi po eni strani doseže definirano zračno špranjo med vzporednimi ploskvami in po drugi navpično premakljivost magneta. S tem se dobi zelo dobro vodilno stopnjo brez sleherne regulacije, s čimer se da dobiti enostavno in poceni konstrukcijo.

Po nadaljnjih značilnostih izumiteljske zamisli ima transportni sistem vsaj en magnet, ki je razporejen v navzdol odprtem profilu U iz feromagnetnega materiala. Pri tem sta pola magnetov bočno usmerjena, tako da le-ta delujeta le s pokončnima stranskima površinama nosilnega profila. Zračni prostor med magnetoma in nosilno tirnico dopušča tudi lebdeče drsno gibanje vozila v krivinah. Da bi bilo zagotovljeno natančno giba4 nje tudi v ovinkih, je prednostno, da se razporedi vodilna kolesa, ki držijo magnete natančno v sredini glede na profile. Če se poskuša magnete odstraniti v navpični smeri, tedaj temu nasprotuje čedalje večja sila (lebdilna sila) temu zunanjemu vplivu. Pri obremenitvi se magneti v tolikšni meri izvlečejo iz profila, da se pritegnila sila izravna z bremenom. Za pokonč· ni položaj magnetov torej ni potrebna nikakršna regulacija. Če so magneti povsem zastrti s stranskimi stenami nosilnega profila, ne obstaja nikakršna pritegnilna sila več.

Pogon vozila lahko pri tem izpeljemo na razne načine, npr. s pogonskimi kolesi, ki se dotikajo nosilnih tirnic, ali s pomočjo linearnega motorja.

Po izumu je nosilni profil lahko iz feromagnetnega materiala v prvi izvedbeni obliki navzdol odprt profil U. V tem primeru sega ureditev najmanj enega magneta, pri čemer sta pola magneta usmerjena vodoravno, t.j. bočno v smeri h krakoma profila U. Magnetne črte bodo potekale preko zgoraj sklenjenega profila U. To je konstrukcijsko najbolj enostavna rešitev, ki je hkrati zelo gospodarna.

Nosilni profil lahko v nadaljnjem sestoji iz dveh v bistvu druga glede druge vzporednih, navpičnih stranskih sten iz feromagnetnega gradiva, pri čemer stranski steni nista kratko sklenjeni s feromagnetnimi povezovalnimi elementi. Med notranjimi površinami sten sta predvidena vsaj dva v vzdolžni smeri drug za drugim postavljena in v svoji polarnosti izmenična magneta. Magnetne črte bodo tu potekale vsakokrat med dvema zaporednima magnetoma in vsakokratnimi nosilnimi ploščami, ležečimi

- 5 nasproti polom.

Posamezni feromagnetni profilovi steni se da po izumu vsakokrat prirediti dve dvojici magnetov. Pri tem sta glede na steno nasproti stoječa pola vsakokrat istorodna. S tem pride do izraza princip odbijanja. Pokazalo se je, da se z uporabo principa odbijanja v primerjavi s principom pritegovanja doseže več krat večji učinek.

Kot profilovo steno lahko po izumu uporabimo tudi v vzdol žni smeri potekajočo feromagnetno cev.

Učinek pa se še bolj poviša, če so zunanji poli vsakokrat dveh v vzdolžni smeri zaporednih si magnetov kratko sklenjeni preko feromagnetne plošče. Zlasti pri istopolni ureditvi glede na nosilno steno ali pri ureditvi magnetov v stranskih stenah profila U in zunaj njih se s kratkim stikom zunanjih polov zunaj ležečih magnetov doseže optimalen magnetni tok.

Kot element za kratkostično povezavo zunanjih magnetov se lahko uporabi navzgor odprt profil U. Magneti so pri tem razporejeni v vzdolžni smeri tesno drug za drugim ob notranji strani profilovega kraka.

Z ureditvijo več profilov drug poleg drugega ali profilov drug poleg drugega, ki imajo več medsebojno vzporednih profilovih sten z ustrezno prirejenimi magneti, se doseže znatno povišanje nosilnosti.

Uporabljeni magneti so lahko trajni magneti ali elektromagneti. Pri tem kaže uporaba trajnih magnetov velike prednosti v primerjavi z uporabo elektromagnetov. Tako npr. je pri uporabi trajnih magnetov nepotrebna dodatna energija za dviganje,

- 6 saj je nosilno delo ustvarjeno zastonj z vgrajenimi trajnimi magneti. Energija je potrebna zgolj za nadaljevalno gibanje, katerega se doseže npr. z linearnim motorjem. Nadaljnja prednost je v tem, da razmika magnetov od nosilnih tirnic ni treba regulirati. Tu odpade gromozanska tehnična zamotanost, s kakršno se srečujemo pri znanih sistemih. S tem se zagotovi zanesljivo, nikakršnim motnjam podvrženo funkcijo. Z vgraditvijo trajnih magnetov, torej z izognitvijo težkih elektromagnetov, opazno upade masa. Pri izpadu elektrike ni nikakršnih problemov saj vozilo obvisi v magnetnem polju trajnih magnetov. Celotna konstrukcija postane lažja, s tem gospodarnejša in cenejša v gradnji in obratovanju. Z nizko porabo energije je sistem po izumu je tudi ugodnejši za okolje in ima opazno nižji nivo hrupa kot durgi znani sistemi.

Na magnetnih silah zasnovani sistem po izumu dopušča uporabo v različnih konstrukcijskih rešitvah. Tako lahko breme, ki ga je treba transportirati s sistemom, predvideti nad ureditvijo profila in magnetov. S tem se dobi t.im. stoječo ureditev .

Breme, ki ga mora transportirati ta sistem, pa lahko pred vidimo pod ureditvijo profila in magnetov. V ta namen se dobi t.im. visečo ureditev. To visečo ureditev se smatra kot prednostno varianto, kajti tu so predvideni feromagnetni nosilni profili kot tudi pogonski elementi pod nosilnim sistemom, npr. betonskim nosilcem. S tem se izognemo vremenskim nevšečnostim, zlasti pozimi.

- 7 Izum bomo v nadaljnjem pobliže obrazložili na osnovi več izvedbenih primerov, sklicujoč se na načrte, na katerih kažejo slike 1 do 10 različne izvedbene oblike in načine ureditve nosilnih profilov in magnetov, uporabljenih v na magnetnih silah zasnovanem sistemu po izumu, konkretneje pa kaže sl. 1 prvo izvedbeno obliko s kot črka U oblikovanimi nosilnim profilom in med krakoma profila razporejenimi magneti v neobremenjenem stanju, sl. 2 enako ureditev kot na sl. 1, toda s pod obremenitvijo iz profila navpično navzdol potegnjenimi magneti, sl. 3 drugo ureditev z dvema ploščnima nosilnima profiloma in med njima vsakokrat paroma razporejenimi magneti, sl. 4 tretjo izvedbeno obliko s ploščnim nosilnim profilom in k obema stranema profila vsakokrat paroma razporejenimi, nad ploščama kratko sklenjenimi magneti, sl. 5 izvedbo kot na sl. 4, s cevjo namesto osrednje profilirane plošče, sl. 6 izvedbo kot na sl. 4, s kratko sklenjenim profilom U namesto kratkostičnih plošč za magnete, sl. 7 nadaljnjo izvedbeno obliko z nosilnim profilom U in med krakoma ter zunaj krakov razporejenimi magneti, sl. 8 izvedbo kot na sl. 7, z navzgor odprtim kratkostičnim profilom U za zunanje magnete, sl. 9 večkratno ureditev izvedbe po sl. 7, sl. 10 vodoravni prerez po črtah Χ-Χ iz sl. 1, ureditev vodilnih kolesc na magnetih v razmerju do profilovih krakov, sl. 11 do 14 ureditvene možnosti sistema glede na betonski nosilec in breme, od tega pa:

- 8 sl. 11 prvi ureditveni način z bremenom, ki ga je treba transportirati, razporejenim pod ureditvijo profila in magnetov (viseča ureditev), sl. 12 razporeditveni način z bremenom, ki ga je treba transportirati, razporejenim nad ureditvijo profila in magnetov (stoječa ureditev), sl. 13 pogled od strani na sistem z visečim bremenom, pri čemer je breme vozilo za transport oseb, in sl. 14 čelni pogled ureditve po sl. 13.

V izvedbenem primeru, predstavljenem v sl. 1 in 2, je kot nosilni profil 2 predvidena kot črka U oblikovana tirnica iz feromagnetnega gradiva. Med obema pokončnima krakoma navzdol odprtega profila 2 je magnet 1 razporejen tako, da sta obe polovi površini vsakokrat blizu stranskih sten razporejeni in v bistvu vzporedno z njima. Na ta način lahko magnetne silnice potekajo izhajajoč iz enega pola preko bližnje stranske stene, profilove osnove in druge stranske stene v drugi pol magneta 1. Magnetne silnice dobijo s tem optimalen potek.

Sl. 2 kaže situacijo pod zelo velikim bremenom pri ureditvi po sl. 1. Čim dlje se magnet izvleče navzdol s pomočjo nanj pritrjene mase, toliko večja postane nasproti delujoča sila (lebdilna sila). Pri obremenitvi se magneti tako daleč izvlečejo iz profila, da se pritegnilna sila izravna z bremenom. Za pokončni položaj magnetov torej ni potrebna nikakršna regulacija.

Z izvedbenim primerom, predstavljenim na sl. 3> sestoji nosilni profil 2 iz dveh medsebojno vzporednih, pokonci razporejenih feromagnetnih plošč, ki nista kratko sklenjeni preko

- 9 feromagnetnega materiala. Med notranjima površinama plošč 2 so vsakokrat v vzdolžni smeri razporejene druga za drugo dvojice magnetov, pri čemer so dvojice magnetov obrnjene druga k drugi vsakokrat s protismiselnimi poli.

Verzija s sl. 4 predstavlja izvedbo kot tirnica zasnovanega nosilnega profila 2 v zasnovi gladke plošče, h katere obema stranema so vsakokrat druga nasproti druge ležeče razporejene dvojice magnetov. Glede na profilirano tirnico 2 so drug nasproti drugemu ležeči magneti obrnjeni drug k drugemu z istosmiselnimi poli, J-J oz. S-S (odbojni princip). Zunanji poli vsakokratne v vzdolžni smeri druga k drugi razporejene dvojice magnetov so preko feromagnetne plošče 4 medsebojno kratko sklenjeni. S tem se optimira tok magnetih silnic, ki potekajo med v vzdolžni smeri razporejenimi magnetnimi dvojicami in vsakokrat med profilom 2 in ploščo 4.

Sl. 5 kaže izvedbo kot na sl. 4, toda uporablja namesto profilirane stene med magneti feromagnetne» cev.

Sl .6 kaže prav tako izvedbo kot na sl. 4, le da smo namesto kratkostičnih plošč 4 uporabili navzgor odprt profil U. Magneti so razporejeni v vzdolžni smeri tesno drug za drugim ob notranjih straneh profilovih krakov.

Izvedbeni primeri po sl. 7 kaže glede sile ojačano izvedbeno obliko, pri kateri je nosilni profil 2 navzdol odprt profil U. Glede na svoji obe stranski steni oz. kraka so tako med njima kot tudi zunaj njih magneti razporejeni na enak ali podoben način kot na sl. 1 do 4. Tudi tu so istosmiselno usmerjene vsakokratne druga proti drugi ležeče polove površine,tako da silnice, ki se odbijajo potekajo skozi feromagnetne nosilne stene oz. kratkostične plošče. V celoti je glede na potek silnic kot tudi glede na proizvedeno nosilno silo izhajati iz kombinacije sl. 1 in 4. S tem se torej doseže ustrezno ojačitev sile.

Sl. 8 kaže podobno ureditev kot sl. 7, toda tu so podobno kot na sl. 6 zunanji, tesno za drugim razporejeni magneti 1 preko navzgor odprtega U-profila 2 kratko sklenjeni. Notranji magneti 1 so od kratkostičnega profila 4 odmaknjeni za npr. izolacijsko ploščo 8. Pri tej izvedbi sta praktično na voljo dva obtoka magnetnih silnic. Prvi teče od notranjega magneta 1 preko notranjega U-profila 2, kot v primeru po sl. 1. Drugi teče preko kratkostičnega profila 4, zunanjih magnetov in nato preko notranjega profila 2. S tem se doseže večjo magnetno gostoto kot v primeru po sl. 7- S povečanjem mase se kot celota neznatno poviša učinek.

Sl. 9 kaže večkratno ureditev izvedbene oblike po sl. 7S to ureditvijo se doseže povišanje sile.

S sl. 10 je razvidna ureditev magnetov 1 v razmerju do stranskih sten nosilnih profilov 2. Vodilna kolesa 3 so pri tem tako razporejena, da so magneti tudi v ovinkih natančno držani v sredini med stenama.

Sl. 11 kaže uporabno možnost sistema 1, 2 v viseči ureditvi. Na betonskem nosilcu 6 so na spodnji strani pritrjeni nosilni profili 2, medtem ko je na zgornji strani lahko razporejeno spodaj nameščeno breme 7, ki je npr. transportno vozilo, magneti 1 pa so predvideni v sodelovanju s profil 2. Na bremenu oz. vozilu 7 so na zgornji strani nadalje predvidena vodilna kolesa 3» ki sodelujejo z osrednjo nosilno tirnico. Nadaljevalno gibanje se vzpostavi s prav tako središčno razporejenim linearnim motorjem 5.

Sl. 12 take t.im. stoječo ureditev bremena 7 glede na sistem 1, 2. Profilna nosilca 2 se tudi tu nahajata na spodnji strani betonskih nosilcev oz. stranskih rok betonskih nosilcev

6. Breme oz. vozilo 7 je razporejeno nad nosilcem 6 in grabi od spodaj stranski roki betonskega nosilca 6, pri čemer so magneti 1 tako podprti, da le-ti z nosilcema 2 ustrezno sodelujejo. Betonski nosilec 6 nosi na svoji zgornji strani središčno vodilno tirncio za tu neprikazane vodilne valjčke in linearni motor 5 za nadaljevalno gibanje.

Na sl. 13 in 14 je predstavljen praktični izvedbeni primer. Breme oz. vozilo 7 je tu vozilo za prevoz oseb. Na njegovi zgornji strani so pritrjeni magneti 1, ki segajo v navzdol odprti nosilec U. Razvidno je, da se vozilo 7 premika v viseči ureditvi.

Claims (18)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Na magnetnih silah zasnovan sistem za transport bremen z majhnim trenjem , z vsaj enim magnetom in vsaj eno polovo ploskvijo, na katerem je pritrjeno breme, in z na krajevno fiks nem nosilcu pritrjenim, mehkomagnetnim nosilnim profilom z navpično orientirano, čez polove ploskve v smeri nosilca štrlečo profilirano steno, označen s tem, da je polova površina magneta (1) proti pokončni ploskvi nosilnega profila (2) razporejena v bistvu vzporedno in da se z mehanskimi sredstvi po eni strani doseže definirano zračno špranjo med vzporednimi površinami in po drugi strani navpično premakljivost magnetov (1).
2. 2. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da je vsaj en

   T magnet (1) razporejen v navzdol odprtem U-profilu (2) ip‘ feromagnetnega gradiva.
3. 3. Sistem po zahtevku 1 in 2, označen s tem, da je med polovimi površinami magneta (1) in navpičnimi stenama profila (2) predvidena vsakokrat le majhna svetla oddaljenost.
4. 4. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da je profil (2) sestavljen iz dveh v bistvu navpičnih, medsebojno ne kratko sklenjenih stranskih sten iz feromagnetnega gradiva in da so med notranjimi površinami sten predvidena vsaj dva drug za drugim v vzdolžni smeri razporejena in z vsakokrat protismiselnima poloma drug nasproti drugemu postavljena magneta (1).
5. 5. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da sta vsakokrat eni pokončni feromagnetni steni profila (2) prirejeni dve dvojici magnetov in da so glede na steno drug proti drugemu stoje13 ča pola vsakokrat enaka (J-J, S-S) (odbijanje).
6. 6. Sistem po zahtevku 5, označen s tem, da je kot feromagnetna stena razporejena v bistvu središčno med nizi magnetov (1) položena cev 2.
7. 7. Sistem po zahtevku 5, označen s tem, da so zunanji poli vsakokrat dveh v vzdolžni smeri zaporednih si magnetov (1) preko feromagnetne plošče (4) kratko sklenjeni.
8. 8. Sistem po zahtevku 7, označen s tem, da so kratkostične plošče (4) zasnovane kot navzgor odprt profil U, na katerega notranji strani so magneti (1) pritrjeni tesno drug za drugim.
9. 9. Sistem po zahtevkih 1, 2 in 4, označen s tem, da je kot feromagnetni nosilni profil(2) predviden navzdol odprt U profil, da je v notranjosti profila med obema pokončnima stranskima stenama razporejen vsaj en magnet(1) in da je na vsakokratni zunanji strani sten predvidena najmanj ena dvojica magnetov (1), pri čemer so vsakokrat enakopolne magnete ploskve glede na pokončne stene obrnjene druga k drugi (odbojni princip).
10. 10. Sistem po zahtevku 9, označen s tem, da so zunanji magneti (1) preko zgoraj odprtega U profila (4) kratko sklenjeni, notranji magnet(1) pa je k temu U profilu (4) zastrt preko izolacijske plošče (8).
11. 11. Sistem po vsaj enem od predhodnih zahtevkov, označen s tem, da so za povečanje nosilne sile razporejeni profili (2) drug poleg drugega z ustrezno prirejenimi magneti (1).
12. 12. Sistem po predhodnih zahtevkih, označen s tem, da so magnetnim ureditvam prirejena z navpičnimi profilovimi stenami sodelujoča vodilna kolesa (3), ki držijo magnete (1) na vnaprej določenem odmiku od sten nosilnega profil (2).
13. 13. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da so magneti (1) trajni magneti.
14. 14. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da so magneti (1) elektromagneti.
15. 15. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da je breme (7), ki ga je treba transportirati s sistemom (1, 2), predviden nad ureditvijo profila in magnetov (stoječa ureditev).
16. 16. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da je breme (7), ki ga je treba transportirati s sistemom (1, 2), predvideno pod ureditvijo profila in magnetov (viseča ureditev).
17. 17- Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da je za transport v sistemu (1, 2) predviden linearni motor (5).
18. 18. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da so za transport v sistemu (1, 2) predvidena s profilom sodelujoča, od najmanj enega motorja gnana pogonska kolesa.