CS204204B1

CS204204B1 - Spring suspension with the constant carrying capacity

Info

Publication number: CS204204B1
Application number: CS628571A
Authority: CS
Inventors: Jiri Antos
Original assignee: Jiri Antos
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká pružinového závěsu s konstantní nosností, pro břemena měnící svou vertikální polohu, zejména pro vysokotlaká potrubí k dopravě pracovního média o vysoké teplotě, jejíž výše zasahuje až do creepové oblasti materiálu potrubí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a spring suspension with a constant load capacity for loads changing their vertical position, in particular for high-pressure pipes for conveying high-temperature working medium, the amount of which extends up to the creep area of the pipe material.

Vzhledem k maximálnímu využití vzácného a drahého materiálu potrubí se výsledná bezpečnost voli zpravidla při dolní hranici přípustného rozmezí. Z těchto důvodů nejsou už ve vysokotlakých potrubních systémech přípustná další vnější přídavná namáháni, zejména vnější proměnná přídavná namáhání, způsobovaná například velkými tepelnými dilatacemi potrubí a v místech závěsných táhel. Stávající pružinové závěsy, které obsahují pružinové elementy bez dalších vyrovnávacích ústrojí, však za těchto okolností výše uvedenému účelu nevyhovují, protože jejich nosnost se změnou vertikální polohy zavěšeného úseku potrubí značně kolísá, takže má za následek zkrácení životnosti a může být i příčinou havárie. Proto se v poslední době začínají v takových případech používat zejména mechanické závěsy s konstantní nosností, které zaručují relativně stálou nosnost i při změnách polohy, nesených břemen.Due to the maximum utilization of rare and expensive piping material, the resulting safety is usually chosen at the lower limit of the allowable range. For this reason, no additional external stresses, in particular external variable stresses due to, for example, large thermal dilatations of the pipes and at the locations of the suspension rods, are permitted in high-pressure pipe systems. However, existing spring hinges, which comprise spring elements without additional compensating devices, do not meet the above-mentioned purpose under these circumstances, since their load carrying capacity varies considerably with the change in the vertical position of the suspended pipe section, resulting in shortened service life and may cause a crash. For this reason, in particular, mechanical hinges with a constant load capacity have recently been used in such cases, which guarantee a relatively stable load-bearing capacity even when the loads carried are changed.

Uvedené závěsy sestávají z pružinových elementů a vyrovnávacích ústrojí. Tato vyrovnávací ústrojí obsahují alespoň jednu dvouramennou páku, která bývá s ohledem na různé další potřeby a prostorové možnosti příslušného mechanického závěsu s konstantní nosností různě tvarována. Zmíněných mechanických závěsů je celá řada, pro použití u energetických zařízení jsou však nejvýhodnější pružinové závěsy, které jsou malých rozměrů, jsou levné a mají malou hmotnost. U těchto pružinových závěsů je změna direktivní síly se stlačením pružiny nebo pružin v daném rozmezí více či méně kompenzována změnou vzájemného nastavení jednotlivých částí vyrovnávacího ústrojí, zpravidla vzájemným natočením nebo/a posuvem jejich táhel a pák.Said hinges consist of spring elements and compensating devices. These compensating devices comprise at least one double-arm lever, which is differently shaped with respect to various other needs and space possibilities of the respective mechanical load-bearing hinge. There are many of these mechanical hinges, however, spring hinges that are small in size, cheap and light in weight are most preferred for use in power equipment. In these spring hinges, the variation of the directing force with the compression of the spring or springs within a given range is more or less compensated by changing the relative alignment of the individual parts of the compensating device, usually by relative rotation and / or displacement of their rods and levers.

První, často používaný typ pružinového závěsu sestává z tyčovitého tělesa, nehybně ustaveného na nosné konstrukci, na jehož jednom konci je výkyvné upraven první konec spojovacího táhla a na jehož druhém konci je na středním válcovém čepu výkyvné uložena úhlová dvojzvratná páka. Mezi druhým koncem uvedeného spojovacího táhla a prvním koncem uvedené dvojzvratné páky je uchycena tažná šroubové pružina. Ke druhému konci této dvojzvratné páky je kloubově připojeno břemenové táhlo. ^r The first, often used type of spring hinge consists of a rod-like body fixedly fixed to the support structure, at one end of which the first end of the connecting rod is pivoted and at the other end an angular double-reversible lever is pivotably mounted on the central cylindrical pin. A tension coil spring is mounted between the second end of said tie rod and the first end of said double-tip lever. A load rod is articulated to the other end of this double-reversible lever. ^r

Druhý známý typ pružinového závěsu tvoři skříňovité těleso, které je opět nehybně ustaveno na nosné konstrukci a v jehož dutině je výkyvné uložena úhlová dvojzvratná páka. Ka první konec této dvojzvratné páky je pomocí křižákového táhla a křižákového čepu kinematicky připojeno pružinové táhlo tlačné pružiny, k jejímu druhému konci je kloubově připevněno břemenové táhlo.The second known type of spring hinge consists of a box-like body, which is again fixedly fixed to the supporting structure and in whose cavity an angular double-reversible lever is pivoted. A spring rod of the compression spring is kinematically connected to the first end of this double-reversible lever by means of a crosshead rod and a crosshead pin, and a load rod is articulated to its other end.

Nevýhodou obou uvedených typů současných poměrně složitých a zejména prostorově náročných pružinových závěsii je relativně značné kolísání nosnosti během pracovního zdvihu, dále odchylky nosnosti od ideální vodorovné charakteristiky, které jsou způsobeny třením v kloubových a posuvných uloženích a dále nehybné ustavení, které vyvolává mimo nezbytné stálé silové účinky i velmi nevýhodné proměnné zbytkové momenty, přenášející se do nosné konstrukce.The disadvantages of both types of currently relatively complex and especially spatially demanding spring hinges are relatively large load fluctuations during the working stroke, further deviations of the load capacity from the ideal horizontal characteristic caused by friction in articulated and sliding bearings, and also immovable alignment which effects and very disadvantageous variable residual moments, transferring to the supporting structure.

Z dalších stávajících mechanických závěsů s konstantní nosností je nutno uvést také křivkové závěsy a kombinované závěsy. Obojí jsou složitá a výrobně velmi náročná ústroji. Jsou známy také závěsy s konstantní nosnosti, využívající jiných, například hydraulických efektů. Také tato ústrojí jsou velmi nákladná, složitá a provozně náročná na údržbu. Některé z výše uvedených nedostatků stávajících pružinových závěsů a závěsů s konstantní nosností odstraňuje pružinový závěs s konstantní nosností podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na střední části závěsného tělesa, na jehož prvním konci je vytvořen druhý závěsný čep a na jehož druhém konci je upraven spojovací čep s výkyvné uloženým prvním koncem kyvného ramene, je ustaven první konec pružiny, zatímco druhý konec této pružiny je přesuvně upraven ve vedení, upevněném na závěsném tělese a je kloubově spojen pružinovým táhlem s druhým koncem kyvného ramene, opatřeným prvním závěsným čepem, při němž první konec závěsného tělesa a druhý konec kyvného ramene jsou kloubově uloženy závěsnými čepy mezi nosnou konstrukcí a břemenovým táhlem.Of the other existing mechanical hinges with constant load capacity, curved hinges and combined hinges must also be mentioned. Both are complex and very difficult to manufacture. There are also known hinges of constant load capacity utilizing other, for example hydraulic effects. These devices are also expensive, complex and maintenance-intensive. Some of the aforementioned drawbacks of existing spring hinges and constant load hinges are overcome by the constant load spring hinge of the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The first end of the spring, while the second end of the spring, is provided on the central part of the hinge body, the first end of which is provided with a second hinge pin and the second end of which is provided with a pivotally mounted first end of the rocker arm. It is displaceably provided in a guide mounted on the hinge body and is articulated by a spring rod to a second end of the swing arm provided with a first hinge pin, wherein the first end of the hinge body and the second end of the swing arm are articulated by hinge pins between the support structure and the load rod.

Řešení pružinového závěsu s konstantní nosností podle vynálezu umožňuje udržet závěsnou sílu i při relativně velkých změnách polohy zatěžovacího břemene ve velmi .úzké toleranci. Použití pružinového závěsu podle vynálezu podstatně zvyšuje bezpečnost závěsného potrubního systému a prodlužuje jeho životnost. Závěs má také nepatrné rozměry, je výrobně jednoduchý a provozně je zcela nenáročný. Vzhledem ke svému oboustranně kloubovému uchycení je velmi výhodný také pro použití mezi táhly a tažnými tyčemi, dále i pro násobné použití v sériovém a paralelním řazení při nutnosti zvětšení velikosti pracovního zdvihu i nosnosti.The constant load spring suspension solution according to the invention makes it possible to maintain the suspension force even with relatively large variations in the load load position within a very narrow tolerance. The use of a spring hinge according to the invention substantially increases the safety of the suspension pipe system and extends its service life. The hinge also has small dimensions, is simple to manufacture and easy to operate. Due to its hinged mounting on both sides, it is also very advantageous for use between drawbars and drawbars, as well as for multiple use in series and parallel shifting with the need to increase the working stroke size and load capacity.

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad provedení pružinového závěsů podle vynálezu, kde ňa obr. 1 je nakresleno kinematické schéma pružinového závěsu v nárysném pohledu, na obr. 2 a na obr. 3 je pružinový závěs v tělesném vytvoření, přičemž na obr. 2 je pružinový závěs v nárysném pohledu a na obr. 3 je v lomeném řezu A-A dle obr. 2.In the accompanying drawings, there is shown an exemplary embodiment of a spring hinge according to the invention, wherein FIG. 1 shows a kinematic diagram of the spring hinge in a front view, FIG. 2 and FIG. 3 shows the spring hinge in the embodiment, FIG. The hinge in the front view and in Fig. 3 is a broken section AA according to Fig. 2.

V nakresleném provedení pružinový závěs podle vynálezu tvoří odpružený rovinný pákový systém, který je oboustranně výkyvné uložen mezi nosnou konstrukcí 15 a neznázorněným závěsným břemenem. K tyčovitému závěsnému tělesu 13. které je jedním svým koncem výkyvné zavěšeno na druhém závěsném čepu J_4. nosné konstrukce i 5 a na druhém konci má na spojovacím čepu 0 výkyvné uloženo zdvojené kyvné rameno je spolu s opěrnou podložkou 16 připevněno dvoupásnicové pružinové vedení 1 2. V každé z obou postranních pásnie pružinového vedení _1_2 je kolmo k opěrné podložce 16 vytvořen vodicí výřez s volně valivě uloženou vodicí kladkou 1 1 . Na prvním závěsném čepu i, ustaveném na druhém konci kyvného ramene je otočně uložen jednak rozvidlený horní konec břemenového táhla 2 a jednak zploštělý dolní konec pružinového táhla 2, volně procházejícího příčným otvorem, vytvořeným ve střední části závěs3 něho tělesa 13 a osovým otvorem opěrné podložky 16. Na válcovém horním konci pružinového táhla ji, které svou střední částí volně prochází také osovou dutinou tlačné šroubové pružiny 4, jež je umístěna mezi oběma pásnicemi pružinového vedení 12 a axiálně sevřena mezi opěrnou podložkou 16 a vodicí podložkou 18. je vytvořen závit, na němž je stavitelně upevněna matice 17 s kulovou podložkou 1 0. Vypouklá část kulové podložky 10 zasahuje do přivráceného kuželového zahloubení ve středovém otvoru vodicí podložky 1 8. K přesnému ustavení pružiny 4 ve vnitřním prostoru pružinového vedení 12 jsou oba její konce vystředěny na vzájemně protilehlých a osazených čelech opěrné podložky 16 a vodicí podložky J.8. Na rozvidleném dolním konci břemenového táhla 2 je břemenovým čepem 8 kloubově uložen horní konec břemenového závěsu 2 se zavěšeným neznázórněným břemenem.In the illustrated embodiment, the spring hinge according to the invention forms a spring-loaded planar lever system which is pivotable on both sides between the support structure 15 and the suspension load (not shown). To the rod-shaped hinge body 13 which is hinged at one end on the other hinge pin 14. of the supporting structure 15, and on the other end a pivot arm is pivotably mounted on the connecting pin 0 and a double-walled spring guide 12 is fastened together with the support washer 16. In each of the two lateral strips of the spring guide 12, a guide slot is formed perpendicular to the support washer 16. free rolling guide roller 1 1. On the first hinge pin 1, located at the other end of the swing arm, the upper end of the load link 2 and the flattened lower end of the spring link 2 are rotatably supported, passing freely through the transverse bore At the cylindrical upper end of the spring tie rod, which through its central part also passes freely through the axial cavity of the compression coil spring 4, which is located between the two flanges of the spring guide 12 and axially clamped between the support washer 16 and the guide washer 18 The convex portion of the spherical washer 10 extends into an inverted conical recess in the central bore of the guide washer 18. For the exact alignment of the spring 4 in the inner space of the spring guide 12, its ends are centered on opposing and stepped faces of the supporting washer 16 and the guide washer J.8. The upper end of the load hinge 2 with a suspended load (not shown) is articulated on the forked lower end of the load rod 2 by means of a load pin 8.

Ve' vodicích výřezech obou postranních pásnic pružinového vedení .1.2 volně valivě uložené vodici kladky J_1_ jsou otočně uloženy na vodicích čepech 6, upevněných na protilehlých stranách obvodu opěrné podložky 18. V nakresleném provedení leží osy vodicích čepů 6 na přímce,- jež je kolmé ke kyvné rovině. Také osy druhého závěsného čepu 14. spojovacího čepu £ a prvního závěsného čepu J_, které jsou vzájemně rovnoběžné, jsou společně kolmé ke kyvné rovině pružinového závěsu.In the guide slots of the two lateral flanges of the spring guide 12, the free-mounted guide rollers 11 are rotatably mounted on guide pins 6 mounted on opposite sides of the circumference of the support washer 18. In the illustrated embodiment, the axes of the guide pins 6 lie on a line perpendicular to swinging plane. Also, the axes of the second hinge pin 14 of the coupling pin 6 and the first hinge pin 7, which are parallel to each other, are together perpendicular to the swinging plane of the spring hinge.

Podle obr. i v silněji vyznačené střední pracovní poloze I, v níž je pružinový závěs nakreslen i na obr. 2 a obr. 3, jsou vodicí výřezy v jeho pružinovém vedení 12 rovnoběžné s břemenovým táhlem 2, takže volný konec pružiny 4 je spolu s vodicí podložkou 18 v labilním postavení vzhledem k pevnému konci pružiny J., ustaveném na osazeném čele opěrné podložky iě.· V této střední pracovní poloze I svírá podle obr. 1 pružinové táhlo J s kyvným ramenem 2 střední polohový úhel alfa, takže břemenové rameno a zatěžovací síly 2 se rovná délce kyvného ramene 2· Toto břemenové rameno a je pro dané seřízení pružinového závěsu konstantní, na rozdíl od pružinového ramene b, které je rovno proměnné vzdálenosti osy spojovacího čepu 0 od roviny proložené osou prvního závěsného čepu J. a společnou osou vodicích čepů 6,.Referring to FIG. 2, in the heavily indicated intermediate working position I, in which the spring hinge is also shown in FIGS. 2 and 3, the guide slots in its spring guide 12 are parallel to the load rod 2 so that the free end of the spring 4 is In this intermediate working position I, according to FIG. 1, the spring arm J with the pivot arm 2 forms an intermediate position angle alpha, so that the load arm a load force 2 equals the length of the swing arm 2. This load arm a is constant for a given spring suspension adjustment, unlike the spring arm b, which is equal to the variable distance of the coupling pin axis 0 from the plane intersected by the axis of the first hinge pin J. guide pins 6 ,.

Při relativním snížení výšky zavěšeného břemene se jednotlivé prvky pákového systému pružinového závěsu přemístí ze silně zakreslené střední pracovní polohy přičemž se zvětší rozevření mezi závěsným tělesem LJ a kyvným ramenem a zmenší se rozevření mezi kyvným ramenem 2 & pružinovým táhlem J. Při maximálním snížení výšky zavěšeného břemene se pákový systém přestaví ze střední pracovní polohy 2 do dolní pracovní polohy II, přičemž jeho kyvné rameno 2 ^se ve smyslu otáčení hodinových ručiček vychýlí o dolní kyvný úhel sigma, jeho pružinové táhlo J se ve smyslu otáčení hodinových ručiček vychýlí o dolní vychylovaeí úhel beta a zmenší se rozevření, mezi kyvným ramenem 2 a pružinovým táhlem J. V této dolní pracovní poloze II, která je na obr. 1 zakreslena čárkovaně, svírá pružinové táhlo J s kyvným ramenem 5 dolní polohový úhel gama. Podle charakteristiky pružiny 2 zvětšená direktivní síla P v pružinovém táhle J je kompenzována zmenšením poměru velikosti, pružinového ramene b k velikosti průměru ramene a ve směru zatěžovací síly takže výsledná zatěžovací síla zůstává prakticky konstantní.With a relative reduction in the height of the suspended load, the individual elements of the spring suspension lever system are moved from the heavily plotted middle working position, increasing the gap between the hinge body LJ and the swing arm and reducing the gap between the swing arm 2 & spring link J. the lever system is moved from the central working position 2 to the lower working position II, its swing arm 2 ^being rotated clockwise by the lower sigma swinging angle, its spring rod J being rotated clockwise by the lower deflection angle beta, and The opening between the rocker arm 2 and the spring linkage J is reduced in this lower working position II, which is shown in dashed lines in FIG. 1, the spring rod J forms a lower gamma angle with the rocker arm 5. According to the characteristic of the spring 2, the increased directive force P in the spring rod J is compensated by a reduction in the ratio of the spring arm b to the size of the arm diameter and in the direction of the load force so that the resulting load force remains practically constant.

Při maximálním zvýšení polohy zavěšeného břemene se pákový systém pružinového závěsu přestaví do své horní pracovní polohy III. Jeho kyvné rameno jj. se proti smyslu otáčení hodinových ručiček zastaví v postavení, které je vzhledem ke střední pracovní poloze ΐ vychýleno o horní kyvný úhel fí, jeho pružinové táhlo J se proti smyslu otáčení hodinových ručiček vychýlí ze střední pracovní polohy I o horní vychylovací úhel delta do slabě zakresleného postavení. V horní pracovní poloze III, která je na obr. 1 zakreslena slabšími čarami, svírá pružinové táhlo J s kyvným ramenem 2 horní polohový úhel epsílon. Podle charakteristiky pružiny J. zmenšená direktivní síla P v pružinovém táhle J je kompenzována zvětšením poměru velikosti pružinového řemene b k velikosti průmětu břemenového ramene a ve směru působení zatěžovací síly takže výsledná zatěžovací síla £ zůstává i v tomto případě prakticky konstantní. Pružinový závěs podle vynálezu mé takto v celém pracovním rozsahu mezi dolní pracovní polohou LI a horní pracovní polohou III neproměnnou a předem určenou nosnost, jež je zde rovna velikosti zatěžovací sílyWhen the suspended load is raised as much as possible, the spring-loaded lever system moves to its upper working position III. His swinging arm jj. counterclockwise stops in a position that is deflected by the upper rocking angle fi with respect to the central operating position,, its spring-loaded handle J deflects counterclockwise from the central working position I by the upper delta angle to a slightly drawn position . In the upper working position III, which is shown by the weaker lines in FIG. 1, the spring rod J forms an upper position angle epsilon with the rocker arm 2. According to the characteristic of spring J, the reduced directive force P in the spring rod J is compensated by increasing the ratio of the size of the spring belt b to the projection of the load arm and in the direction of the loading force, so that the resulting loading force síla remains practically constant. The spring hinge according to the invention thus has a fixed and predetermined load-bearing capacity which is equal to the load force here in the entire working range between the lower working position L1 and the upper working position III.

Claims

A constant-load spring suspension for loads changing their vertical position, in particular for high pressure pipes, comprising a planar lever system with at least one spring element, characterized in that a second part of the suspension body (13) is formed at the first end thereof at the other end of which the coupling pin (0) is provided with a pivotably mounted first end of the rocker arm (5), the first end of the spring (4) is positioned while the second end of the spring (4) is displaceably provided in a guide (12) mounted on the hinge body (13) and is articulated by a spring rod (3) sliding through the guide (12) to a second end of the swing arm (5) provided with a first hinge pin (1); the body (13) and the other end of the rocker arm (5) are articulated by pivot pins (1, 14) in a straight line between the supporting structure (15) and the load rod (2).