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Trag- oder Stützvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Gehänge,
die eine beständige Stützung oder Lagerung aufrechterhalten, aber eine freie Bewegung
des gestützten Gegenstandes zulassen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trag- oder Stützvorrichtung
zu schaffen, welche die erwünschten Merkmale der Einfachheit, geringen I"'-osten
und Gedrängtheit vereinigt, aber nicht von einer Streckung und Zusammenziehung von
Federn abhängig ist, um sich der erforderlichen Bewegung anzupassen, sondern statt
dessen diese Streckung oder Zusammenziehung zur Regelung der gewünschten Bewegung
zu benutzen vermag.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung und verschiedene Abänderungen derselben. Fig. r zeigt teilweise im
Aufriß und teilweise im Schnitt eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der
Vorrichtung; Fig. a zeigt teilweise im Aufriß und teilweise im Schnitt eine Ansicht
einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Druckmittelmotors;
Fig. 3 zeigt teilweise im Schnitt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung von Unterdruck zur Betätigung; Fig. q. zeigt in vergrößertem
Maßstabe einen Schnitt durch ein besonderes Druckregelventil, welches für die Erfindung
besonders brauchbar sein kann; Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer noch
weiteren Ausführungsform der Erfindung unter
Vezwendung eines zusammengedrückten
Mediums als Betätigungsmittel.
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Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist -das
Rohr oder der sonstige gestützte Gegenstand 2 durch ein gewöhnliches Bandgehänge
i i über eine auf Kraft ansprechende Vorrichtung; beispielsweise eine kontaktherstellende
Federwaage 3, an einem verstellbaren Träger .oder Halter, beispielsweise der Hauptspindel
4, aufgehängt. Diese Spindel wird .mittels der Mutter 5 gehoben oder gesenkt, welche
durch einen motorischen Antrieb, beispielsweise den Elektromotor 6, über die die
Geschwindigkeit herabsetzende Schnecke und Schneckenrad 7; 8 angetrieben wird. Der
Betrieb des Motors wird durch die auf Kraft ansprechende Schalt- oder Regelvorrichtung,
beispielsweise -die Kontakte 3, geregelt, die sich bei einer vorbestimmten Vergrößerung
der Last an der Feder 9 schließen und den Motor veranlassen, sich in einer solchen
Richtung Zu drehen, daß die Schraubspindel gesenkt wird, und die sich bei einer
vorbestimmten Verminderung der Last an der Feder 9 ebenfalls schließen und den Motor
veranlassen, sich in einer solchen Richtung zu drehen, daß die Spindel gehoben wird.
Der Motor selbst ist an dem festen Anker, beispielsweise dem Träger io, verankert.
Dadurch; daß man das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und der die Last
tragenden Spindel sehr hoch und bzw. oder die Steigung der Spindel klein ausführt,
kann erreicht werden, daß der Motor mehrere hundert oder sogar mehrere tausend Umdrehungen
machen muß, um die Last um 2,54 cm anzuheben oder zu senken. Auf diese Weise wird
offensichtlich jede Neigung des Trägers oder Halters zum Pendeln, d. h. zum Hinausgehen
über das gewünschte Gleichgewicht und zum Schließen der gegenüberliegenden Kontakte,
vermieden und die Verwendung eines Motors von sehr geringer Leistung ermöglicht.
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Der Motor ist in der schematischen Schaltung als umsteuerbarer Doppelfeldmotor
der Gleichstromtype dargestellt. Dies ist natürlich lediglich ein Beispiel und es
könnte auch vorteilhafter sein, einen Motor mit einem ,einzigen Feld zu benutzen
und die Feldzuleitungen umzukehren oder einen dreiphasigen Wechselstrommotor zu
verwenden und eine Phase umzukehren oder eines der in der Elektrotechnik bekannten
Hilfsmittel teilweise zu benutzen. Die Verwendung eines umsteuerbaren zweifeldrigen
Motors ist insofern vorteilhaft, als nur einzelne Kontakte vorgesehen zu werden
brauchen, um den Motor in der einen und anderen Richtung laufen zu lassen, so daß
die Schalteinrichtung auf einem Mindestumfang gehalten wird.
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Die gesamte freie Bewegung des Halters oder Trägersund demnach desRohres
oder der sonstigen Last wird lediglich durch dieLänge derHubspindel und demnach
durch die Raumverhältnisse des Ortes begrenzt, an,dem er benutzt werden soll. Da
Hubspindeln beliebiger Länge verwendet werden können, kann die freie Bewegung weitestgehend
variiert werden, wobei die Trag- oder Stützkraft nur die geringste Änderung erfährt.
Wenn es die Raumverhältnisse erfordern, können andere mechanische Vorrichtungen
benutzt werden, beispielsweise ein Zahnradsektor und Arm an Stelle der Mutter und
Schraubspindel. Erforderlichenfalls kann zur Erzielung einer. zusätzlichen Bewegung
oder Tragkraft eine mechanische Übersetzung, z. B. ein Hebelsystem; zwischen dem
Gehänge und dem eigentlichen Rohr verwendet werden.
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Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist das vollständige Fehlen
jeglicher Reibungserscheinungen. Da die Motorschaltung mit der Last unmittelbar
verbunden ist, können -die Kontakte so eingestellt werden, daB sie schon auf wenige
Kilogramm ansprechen, oder es können die Kontakte so eingestellt werden, daß sie
Grenzen eines beliebigen Tragkraftbereiches im Rahmen der Leistungsfähigkeit der
Vorrichtung ergeben. Wenn es beispielsweise gewünscht wird, eine Last von 68o kg
l zu stützen, können die Grenzen auf 671 und 689 kg eingestellt werden, so daß,
sobald die Tragkraft dieser Werte erreicht ist, der Motor in Tätigkeit tritt, um
den Träger oder Halter zu heben oder zu senken, bis die Kraft wiederum innerhalb
der Grenzen von 671 und 689 kg liegt, wobei dann zu dieser Zeit der Kontakt geöffnet
ist und das System in stabilem Gleichgewicht verbleibt. Es wäre auch möglich, die
Grenzen um nur wenige Kilogramm voneinander entfernt, d. h. auf 679 bis 681 kg einzustellen,
jedoch könnten dann schon geringe Gewichtsänderungen .infolge zufälliger und vorübergehender
äußerer Ursachen, z. B. das Aufliegen des Gewichts eines Werkzeuges usw: auf dem
Rohr; zur Folge haben, daß -das Rohr sich in eine neue Lage bewegt, und dieser Umstand
könnte unerwünscht sein. Es ist daher vorzuziehen, den Kraftbereich ausreichend
groß zu machen, um solche vorübergehenden Abweichungen der , von der Last ausgeübten
Kraft zuzulassen.
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Es versteht sich natürlich von selbst, daß die Differenz der Tragkraft
zwischen den Stellungen, an denen ein Kontakt für eine Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung
des getragenen Gegenstandes stattfindet, einen Bereich darstellt, in dem keine Wirkung
eintritt. Dieser Bereich kann klein gehalten werden; wenn er aber zu klein gemacht
wird, neigt die-Einstellvorrichtung dazu, zurück und vorwärts zu pendeln.
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Die dargestellten und beschriebenenAusführungsformen der Erfindung
stellen nur Beispiele für die Art und Weise dar, in der die Erfindung benutzt werden
kann. Die Kontaktwaage kann beispiels--weise ohne weiteres zwischen dem Gehänge
und dem Tragballen angeordnet und das Rohr oder der sonstige getragene Gegenstand
unmittelbar an der Schraubspindel aufgehängt werden. An Stelle der Haupttragspindel
kann irgendeine mechanische Anordnung, die ein hohes mechanisches Übergewicht ergibt,
zwischen der Last und dem Motor angebracht werden, vorzugsweise time solche, die
ohne Hilfe des Motors eine gegebene Stellung gegen die Last aufrechterhält. Die
Kontakteinrichtung kann vorzugsweise eine Kippwirkung und bzw. oder
eine
Schnappwirkung besitzen, um ein schnelles Schließen und Unterbrechen zu erzielen
und die Kontaktkorrosion zu verringern. Es ist vorteilhaft, Ouecksilberschalter
zu benutzen, um eine Funkenbildung an den Kontakten sowie Korrosion zu verhindern,
besonders wenn der Halter oder Träger an einem Ort benutzt werden soll,- an dem
er entflammbaren Dämpfen ausgesetzt ist, wie z. B. in Ölraffinerien usw., oder an
dem offene Kontakte korrodierenden Verbindungen ausgesetzt sein könnten, wie in
Fig. z gezeigt ist, wo eingeschlossene Ouecksilberkontakte benutzt werden.
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An die Stelle von elektrischen Kontakten kann auch eine Fotozellenschaltung
gesetzt werden. Bei dieser Schaltung kann die auf Kraft ansprechende Vorrichtung
die Unterbrechung eines Lichtstrahles zu einer Fotozelle bewirken, wenn die Kraft
über die eingestellten Grenzen hinausgeht. Wenn die Kraft eine obere Grenze übers
teigt, wird der Strahl zu einer Fotozelle für die' hohe Grenze unterbrochen, und
wenn sie geringer als eine untere Grenze wird, wird der Strahl zu einer Fotozelle
für die untere Grenze unterbrochen. Für beide Fotozellen kann die gleiche Lichtquelle
benutzt werden, so daß ein Versagen der Lichtquelle keinerlei Bewegung des Motors
zur Folge hat. Es ist erwünscht, die auf Kraft ansprechende Vorrichtung an der Verankerung
fest anzubringen, wie in Fig. 2 gezeigt, so daß eine Bewegung des Motors das Arbeiten
der Schaltung oder Steuerung nicht beeinträchtigt.
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In der v orstehenden Beschreibung ist ein Elektromotor als die spezielle,
zur Betätigung der Einstellvorrichtung benutzte Vorrichtung erwähnt. Es kann sich
jedoch ergeben, daß es unter gewissen Umständen zweckmäßiger ist, einen Flüssigkeits-oder
Gasdruckmotor oder einen Motor anderer Art zu verwenden, und in diesem Fall können
die elektrischen Kontakte durch ein Ventil ersetzt werden.
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Dies ist in Fig. 2 dargestellt, in der die auf Kraft ansprechende
Vorrichtung, in diesem Fall ein Ventilmechanismus 36, unmittelbar von der Verankerung
ro getragen wird. Zwischen dieser auf Kraft ansprechenden Vorrichtung und dem Träger
oder Halter rb für den getragenen Gegenstand 2b befindet sich ein Zylinder 2o mit
einem Kolben 21. Der Kolben 21 ist mit der Last 2b über die Kolbenstange 22 verbunden,
die durch den Stoffbüchsendeckel 23 und die Packung 2.4 unter luftdichtem Abschluß
gegen die Außenluft gehalten wird. Mit dem Zylinder ist ein Rohr 25 verbunden, welches
mit den Ventilkanälen der auf Kraft ansprechenden Schalt- oder Steuervorrichtung
26 und 27 unmittelbar in Verbindung steht. Der Ventilkanal 26 wird im Ansprechen
auf eine zu leichte Last geöffnet und verbindet die Hauptzuleitung des Druckmittels
mit dem Zylinder, so daß der Druck in dem Zylinder ansteigt und der Kolben sowie
die Last angehoben -.erden, bis die Kraft genügend gestiegen ist, um die auf Kraft
ansprechende Vorrichtung zu veranlassen, das Ventil zu schließen. Umgekehrt spricht
der Ventilkanal 27 auf eine Erhöhung der Last über den vorbestimmten Punkt an und
öffnet sich nach der Außenluft hin, so daß er den Druck in dem Zylinder abfallen
läßt, wodurch sich ein Herabsinken des Kolbens und die Wiederherstellung des Gleichgewichts
an der auf Kraft ansprechenden Vorrichtung ergibt. Auf dieseWeise wird der Zylinderdruck
und mit ihm die Tragkraft konstant gehalten ohne Rücksicht auf die Lage, in die
sich das Rohr innerhalb der Grenzen der Vorrichtung bewegt.
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Es kann auch erwünscht sein, das einstellbare Glied mindestens von
einem Teil des Gewichts der Last zu entlasten. Dies kann dadurch erzielt werden,
daß man zu dem einstellbaren Glied eine Feder oder Federvorrichtung parallel schaltet.
Die Feder ist in diesem Fall nur zu dem einstellbaren Glied parallel und mit der
Last über das auf Kraft ansprechende Glied verbunden.
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An Stelle eines Ventils und einer Feder zum Schalten oder Steuern
.der Kolbenstellung kann die Erfindung auch eine Form annehmen, wie sie in Fg. 3
gezeigt ist.
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Die hier dargestellte abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung
ist für die Benutzung von Unterdruck bestimmt, obwohl die gleichen Grundsätze, wie
für die Sachverständigen offensichtlich ist, auch bei überatmosphärischem Druck
anwendbar sind.
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Die Rohrleitung 2o soll von einem Träger oder einer sonstigen Verankerungsvorrichtung
roc gehalten oder gestützt werden. Die Stützung oder Halterung wird durch den Druckmittelzylinder
2oe bewirkt, der in .dieser Figur im Schnitt dargestellt ist, um den mit dem Rohr
durch die Stange 22c verbundenen Kolben 2rc freizulegen. Das Innere des Zylinders
ist durch das Zweigrohr 38 mit einerDruckrohrleitung37 verbunden. DieRohrleitung
37 ist ihrerseits an einen Vorratsbehälter 39 angeschlossen, in welchem durch eine
Vakuumpumpe und eine geeignete selbsttätige Druckregeleinrichtung, die nicht dargestellt
sind, ein gleichbleibender Druck aufrechterhalten wird. Um den Druck in dem Tragzylinder
2oc ungeachtet eines etwaigen Versagens der Druckleitung 37 aufrechtzuerhalten,
ist in der Zweigverbindung 38 ein Ventil q.o vorgesehen.
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Dieses Ventil ist im einzelnen in Fig. ,¢ dargestellt. Wie dort ersichtlich
ist, ist von dem Zweigrohr 38 eine verhältnismäßig enge Verbindung 41 zu dem Zylinder
20e vorgesehen und über dessen Enden ein Tellerventil 42 angeordnet, welches seinerseits
mit einem bei 4..4 drehbar gelagerten Winkelhebel 43 verbunden ist. Das gegenüberliegende
Ende .dieses Winkelhebels ist über einen Lenker 45 mit dem Balg 46 verbunden. Eine
beispielsweise bei .47 dargestellte oder an irgendeiner anderen geeigneten Stelle
angeordnete Feder dient dazu, das Ventil in geschlossene Stellung zu drängen, wobei
aber ihre Kraft im normalen Betrieb .durch die Druckdifferenz an dem Balg 46 ausgeglichen
wird. Sobald dieses Gleichgewicht durch eine Druckänderung in der Leitung zerstört
wird, bewegt sich das Ventil 42 in die geschlossene Stellung über dem Kanal 41 und
verhindert somit
jeden weiteren_Druckverlust aus der Druekmittelmotorvorrichtung:
In Fig: 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Zylinder 2od
ist mit einem Kolben :rd ausgestattet, welcher über die Kolbenstange 22d reit dem
Träger oder Halternd verbunden ist, der die Last 2d trägt. Die Kolbenstang@,2
22d geht durch eine P.ackung4ß in der Endwandung des Zylinders. Das gleiche Ende
des Zylinders ist auch mit einem oder mehreren Kanälen 26d versehen,: die an die
Druckleitung 16d angeschlossen sind. Die Druckleitung 16d ist entweder mit dem Hauptvorrätsbehälter
49 unmittelbar verbünden oder, wie in der Abbildung dargestellt, über das Minderventil
So und Rückschlagventil 51 an das H auptbehälterröhr 37 angeschlossen. Es ist erwünscht,
statt eines unmittelbaren Anschlusses an die Hauptluftzufuhr ein einstellbaresbruckminderventil
zu benutzen, weil durch Einstellung des Druckes an dem Minderventil jede beliebige
Last innerhalb der Grenze der Vorrichtung und der Druckmittelzufuhr getragen werden
kann und ein Zylinder ,gleicher Größe für eine weitgehende Laständerung benutzbar
ist, wodurch die Anzahl der zum Decken eines vollständigen Lastbereiches erforderlichen
Zylindergrößen herabgesetzt wird.
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Das Ventil 5o ist so ausgebildet, daß es einen gleichbleibenden Druck
an dem Zylinder aufrechterhält und den Druck durch Ablassen in die Außenluft herabsetzt,
wenn der Zylinderdruck zu hoch wird, oder den Druck durch Verbindung der Druckzufuhrleitung
mit dem Zylinder steigert, wenn der Druck zu niedrig wird. Das Rückschlagventil
51 ist zwischen der Druckquelle und dem Regelventil angeordnet und verhindert einen
Druckverlust aus dem Zylinder in die Druckzufuhrleitung, wenn der Druck dieser Leitung
aus irgendeinem Grunde ausbleiben sollte.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung wird am besten durch Bezugnahme
auf die Abbildung verständlich. Die in dieser Abbildung als Rohrleitung 2d dargestellte
Last kann sich infolge Ausdehnung und Zusammenziehung über eine beträchtliche Strecke
bewegen. Auf das Rohr muß eine im wesentlichen gleichbleibende Stütz- oder Tragkraft
ausgeübt werden, um eine Beschädigung der Paßstücke und Glieder zu verhindern, an
denen die Rohrleitung befestigt ist. Wenn die Rohrleitung sich nach oben oder unten
bewegt, folgt ihr der Kolben Zrd, und es tritt Gas oder Flüssigkeit bei im wesentlichen-
gleichbleibendem Druck in den Zylinder 2od ein oder aus dem Zylinder aus. Infolge
des Minder- und Entlastungsventils 5o wird der Druck in dem Zylinder ohne Rücksicht
auf das Flüssigkeitsvolumen konstant gehalten, und da die Tragkraft gleich Druck
mal Zylinderfläche ist, bleibt sie ohne Rücksicht auf -die Lage des Rohres konstant.
Wenn das Rohr sich nach oben auszudehnen sucht, verringert sich die Kraft, die der
Kolben ausüben muß, um es in seiner ursprünglichen Lage zu halten, und hinterläßt
eine resultierende aufwärtsgerichtete Kraft an dem Zylinder, die den Zylinder veranlaßt,
sich aufwärts zu bewegen, bis in einer höheren Stellung wieder Gleichgewicht erreicht
ist. Wenn das Rohr sich abwärts zu bewegen sucht, geht die Gesamtkraft über die
Kraft von Druck mal Fläche hinaus, und der Kolben wird sich dann abwärts bewegen,
bis Gleichgewicht eintritt. Auf diese Weise wird eine gleichbleibende Tragkraft
an dem Rohr ohne Rücksicht auf seine Lage aufrechterhalten. Es ist selbstverständlich,
daß irgendein Medium benutzt werden kann, wie z. B. öl, Wasser, Druckluft
usw., und daB der Kolben unmittelbar mit der Last verbunden sein kann oder über
einen Hebel oder eine andere mittelbare Einrichtung, wie ein Getriebe oder Gestänge,
mit der Last in Verbindung stehen kann.
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Es versteht sich von selbst, daß die dargestellte und beschriebene
Trag- oder Stützvorrichtung nicht allein oberhalb der Rohrleitung verwendet werden
kann, wie es in den Abbildungen dargestellt ist, sondern auch unterbalb der Rohrleitung
oder an einer Seite derselben. : Wenn sie an einer Seite angeordnet wird, kann vorteilhaft
ein Hebelsystem benutzt werden, um die Kräfte von dem Kolben auf die Rohrleitung
zu übertragen.