DK146799B - Hydraulisk kran - Google Patents

Description

146799 1 Når man med en hydraulisk kran sænker en last med maksimal sænkehastighed og pludselig stopper kranarmens bevægelse/ optræder der en temmelig stor dynamisk lastforøgelse/ som der må tages hensyn til ved beregning af kranens styrke.

5 Der har været gjort forsøg på at formindske denne dynamiske ekstrabelastning og derved udnytte kranens bæreevne bedre ved at forbinde den lastbærende hydrauliske cylinder med en gasakkumulator, der er indstillet til et noget højere tryk end det, der normalt forekommer i det hydrauliske 10 system. Den af den dynamiske ekstrabelastning bevirkede trykforøgelse i kranens hydrauliske cylindre og hydrauliske system vil da drive den mængde hydrauliske væske ind i akkumulatoren, som er nødvendig til opbremsning af kranarmen i løbet af en tidsperiode, som er tilstrækkelig lang 15 til at formindske den dynamiske ekstrabelastning til en acceptabel værdi.

Den i akkumulatoren optagne væske har imidlertid et tryk, som ligger over det i kranens hydrauliske system rådende statiske tryk, og derfor returnerer denne væskemængde, når 20 opbremsningsbevægelsen er afsluttet. Dette medfører en tilfældig forøgelse af den i cylinderen indeholdte væskemængde, hvilket igen medfører, at cylinderens stempelstang trykkes et stykke ud, hvorved kranarmen får en tilbagegående hurtig bevægelse. Under normale forhold er denne be-25 vægelse så lille, at den ikke betyder noget.

Ved brug af en sådan kran under specielle forhold, f.eks. når et med en sådan kran forsynet skib skal laste gods fra et andet fartøj i høj søgang, kan de dynamiske ekstrabelast-ninger imidlertid ved fartøjernes krængning og rulning bli-30 ve så store, at der kræves en betydelig større gasakkumula- 2 146799 1 tor. Denne vil efter en opbremsning tilbageføre en betydelig væskemængde til den pågældende hydrauliske cylinder, hvilket bevirker en kraftig returbevægelse af kranarmen. Da denne returbevægelse optræder pludseligt og ukontrolleret, er der 5 stor fare for beskadigelse af personel eller materiel.

Nærmere bestemt angår opfindelsen en hydraulisk kran, hvis kranarm er svingelig i et lodret plan ved hjælp af en hydraulisk cylinder, der er forbundet med en hydraulisk pumpe gennem en ledning, hvori der er indskudt en manøvreventil, 10 og til hvilken der gennem en ledning er sluttet en dæmpnings akkumulator .

Denne kran er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at der i sidstnævnte ledning er indskudt en kontraventil, som kun tillader strømning af trykvæske i retning bort fra den hy-15 drauliske cylinder, og at der til dæmpningsakkumulatoren er sluttet en aftapningsledning, hvori der er indskudt en trykbegrænsningsventil, som er indrettet til at åbnes af et tilfældigt opstående overtryk i akkumulatoren, hvorved der opnås væskebortledning til aftapningsledningen.

20 Kontraventilen forhindrer effektivt den ved opbremsningen af kranarmen opladede akkumulator i at sende en trykbølge tilbage til den hydrauliske cylinder efter opbremsningens ophør. Der forekommer derfor ikke nogen ukontrollerbar returbevægelse af kranarmen. Den med dæmpningsakkumulatoren 25 forbundne trykbegrænsningsventil vil til gengæld åbne, når der forekommer en sådan trykbølge, hvorved trykvæsken kan afledes fra akkumulatoren tilbage til sugesiden af kranens hydrauliske pumpe.

Hvis den hydrauliske kran har en ved den yderste ende af 30 kranarmen svingeligt lejret vippearm, som ved hjælp af en separat hydraulisk cylinder kan svinges i et lodret plan, kan der ifølge opfindelsen til en til denne cylinder førende trykvæskeledning være sluttet en til akkumulatoren førende ledning, hvori der er indskudt en kontraventil, som 35 kun tillader strømning af trykvæske i retning bort fra cy- 3 146799 1 linderen. Herved er opnået en datipning af både kranarmen og vippearmen, således at også denne krantype kommer til at arbejde uden svingninger af den ophængte last.

I visse tilfælde ønskes en dæmpning af vippearmen, der er 5 uafhængig af dæmpningen af kranarmen. Dette kan ifølge opfindelsen opnås ved, at en med en kontraventil forsynet ledning, der har forbindelse med en trykvæskeledning til vippearmscylinderen, er forbundet med en separat dæmpningsak-kumulator, og at der til den med kontraventilen forsynede 10 ledning imellem kontraventilen og akkumulatoren er sluttet en aftapningsledning, hvori der er indskudt en trykbegrænsningsventil. Herved kan de to dæmpningsakkumulatorer med tilhørende hydrauliske kredsløb indstilles helt uafhængigt af hinanden med hensyn til tryk og gennemstrømningsmodstand 15 i ventilerne, hvorved dæmpningen af vippearmen kan afpasses optimalt efter dæmpningen af kranarmen.

Opfindelsen vil blive forklaret nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et sidebillede af en kran ifølge 20 opfindelsen, anbragt på et skib, der laster eller losser en pram, fig. 2 og 3 viser to alternative hydrauliske kredsløb til kraner ifølge opfindelsen, 25 fig. 4 i større skala viser en i kredslø bet indgående dæmpningsakkumulator, en kontraventil og en trykbegrænsningsventil, delvis i snit, og fig. 5 er et længdesnit gennem en diffe-30 rentialstyret trykbegrænsningsven til .

I fig. 1 ses en på et skib 1 anbragt kran 2, som har en i sin ene ende på en kranstamme 3 svingeligt lejret kranam 4 og en med denne svingeligt forbundet vippearm 5, som i 35 sin yderste ende bærer et løfteredskab 7 ved hjælp af en line 6. Amen 4 kan svinges i et lodret plan ved hjælp af 4 146799 1 en hydraulisk cylinder 9 med en stempelstang 8, og en anden hydraulisk cylinder 11 med stempelstang 10 tjener til svingning af vippearmen 5.

I fig. 2 er vist et hydraulisk kredsløb, hvori løftecylin-5 deren 9 og vippearmscylinderen 11 indgår. Fra en af en motor 12 drevet hydraulisk pumpe 13 ledes trykvæske til cylinderen 9 gennem en manøvreventil 14 og en ledning 15, hvori er indskudt en konstantstrømsventil 16. Cylinderen 9 er forbundet med en dæmpningsakkumulator 17 gennem en ledning 18, 10 hvori der er indskudt en kontraventil 19, som kun tillader trykvæske at strømme i retning bort fra løftecylinderen 9.

Til ledningen 18 er sluttet en aftapningsledning 20, hvori er indskudt en trykbegrænsningsventil 21. Aftapningsledningen 20 udmunder i et oliereservoir 22.

15 I fig. 4 er i større skala vist et sidebillede af akkumulatoren 17, delvis i snit. Denne består i denne udførelsesform af en i et kammer 23 indlagt og med en gasart 24 fyldt, aflukket blære 25, hvis væg består af gummi, blød plast eller andet passende elastisk materiale.

20 Når der ved lastning eller losning af en pram 26 ved hjælp af kranen 2, især i høj søgang, optræder et choktryk i løftecylinderen 9 på grund af de dynamiske belastninger af kranarmene 4 og 5, åbner kontraventilen 19 sig hurtigt, og trykvæske presses ind i akkumulatoren 17 under komprimering 25 af gasarten 24 i blæren 25. Ved trykaflastningen presser blæren 25 trykvæske tilbage til ledningen 18. Denne væskemængde kan dog ikke presses tilbage til løftecylinderen 9, men åbner trykbegrænsningsventilen 21 ved at forskyde dennes stempel 27 imod virkningen af en fjeder 28 bort fra et 30 ventilsæde 29, hvorefter den af choktrykket fra løftecylinderen 9 udpressede væskemængde gennem ledningen 20 strømmer til reservoiret 22. Ved denne trykaflastning sker der således ikke nogen tilbagegående pludselig bevægelse af kranarmen 4.

35 Af fig. 2 fremgår, at også vippearmscylinderen 11 gennem en 5 146799 1 ledning 30 er forbundet med akkumulatoren 17. Også i ledningen 30 er indskudt en kontraventil 31, som kun tillader strømning af trykvæske i retning bort fra cylinderen 11. I en ledning 32 fra manøvreventilen 14 til vippearmscylinde-5 ren 11 er indskudt en konstantstrømsventil 33.

En chokbelastning af vippearmscylinderen 11 bevirker, at o-lie gennem kontraventilen 31 og ledningen 18 presses over i akkumulatoren 17, som ved den senere trykaflastning presser den pågældende oliemængde til oliereservoiret 22 gennem af-10 tapningsledningen 20 og trykbegrænsningsventilen 21. Heller ikke vippearmen 5 vil således kunne foretage nogen ukontrolleret returbevægelse.

I fig. 5 er i længdesnit vist et ventilhus 34, der foruden de to kontraventiler 19 og 31 indeholder en differential-15 styret trykbegrænsningsventil 21, hvis ventillegeme 35 ved et i kammeret 36 optrædende choktryk presses fra sit sæde 38 imod virkningen af en skruefjeder 37 og derved tillader olie at strømme gennem aftapningsledningen 20 til reservoiret 22 gennem en aksial boring 39 i ventillegemet 35, se 20 pilene i fig. 5.

I fig. 3 er vist et hydraulisk kredsløb af en anden udførelsesform. Her anvendes en akkumulator 17' til dampning af løftecylinderen 9, og en anden akkumulator 17'' til dampning af vippearmscylinderen 11. Med disse to separate hy-25 drauliske kredsløb fås en jævnere dampning af choktrykkene i de to cylindre 9 og 11. I fig. 3 er også vist, at der i aftapningsledningerne 20' og 20" er indskudt pilotstyrede reguleringsventiler 21' og 211', hvis ventillegemer på grund af pilottrykket bliver stående i åbningsstillingen, 30 selv om der sker trykvariationer i aftapningsledningerne 20' og 20'', der fører bort fra akkumulatorerne henholdsvis 17' og 17''. løvrigt stemmer dette hydrauliske kredsløb overens med det i fig. 2 viste.

Eventuelt kan de to akkumulatorer 17' og 17'' erstattes af 6 1-46799 1 en enkelt akkumulator, idet ledningerne 20' og 20'' da er forbundet med to modsat beliggende ender af akkumulatoren.

Dette er antydet med stiplede linier.

I dette tilfælde er opnået en forenkling af konstruktionen, 5 idet der nu kun findes én akkumulator 17', 1711. Til gengæld vil der forekomme en vis grad af uønsket sammenkobling mellem de to hydrauliske kredsløb for henholdsvis kranarmen 4 og vippearmen 5. F.eks. kan dæmpningsakkumulatoren 17', 17'' lige være opladet fra kranarmens 4 cylinder 9, hvilket 10 vil medføre, at der i vippearmens 5 cylinder 11 skal opbygges et højere tryk end ellers for at bevirke åbning af kontraventilen 31. Dæmpningskarakteristiken af såvel kranarmen 4 som vippearmen 5 vil således variere en smule under kranens arbejde, hvilket også er tilfældet ved den i fig. 2 15 viste udførelsesform.

Som eksempel kan nævnes følgende dimensioneringsangivelser for en kran med et løftemoment på cirka 11000 kpm:

Akkumulatoren bør have nogenlunde samme volumen som løftecylinderen 9 og vippearmscylinderen 11, dvs. ca. 7 liter.

20 Akkumulatoren bør være forspændt til 80-100 % af det normale arbejdstryk af kranen.

Kontraventilen 19 bør ikke give et højere trykfald end 2 bar ved en gennemstrømning af ca. 100 liter trykolie pr. minut. Trykbegrænsningsventilen 21 bør indstilles på cirka 25 3 Mpa over det normale arbejdstryk i det hydrauliske system.

Ved en kran med de ovenfor angivne dimensioner, hvis kranarm udsættes for en chokbelastning, vil en oliemængde på ca. 0,3-0,4 liter blive trykket ind i akkumulatoren 17.

Hvis denne oliemængde kunne blive presset tilbage til løf-30 tecylinderen 9 ved trykaflastningen, ville dette medføre, at kranarmen 4 helt ukontrollerbart ville svinge ca. 0,5 meter opad med sin yderste ende. På grund af de indskudte kontraventiler 19 og 31 hindres denne pludselige returbe- 7 1467*9 1 vægelse af kranarmene. Også trykbegrænsningsventilen 21 har en dæmpende virkning derved, at trykolien fra akkumulatoren 17 strømmer gennem denne ventil med flere retningsændringer.

De viste og beskrevne udførelsesformer skal kun betragtes 5 ' som eksempler, idet såvel akkumulatoren 17 som kontraventilen 19 og trykbegrænsningsventilen 21 kan ændres konstruktivt på flere måder. Kranen kan anvendes til forskellige formål, hvor den udsættes for ekstremt store dynamiske eks-trabelastninger. Som eksempel kan nævnes, at kranen med 10 fordel kan anvendes på en fiskerbåd til at udlægge eller optage fiskeredskaber i høj søgang.

Claims (4)

8 146799

1. Hydraulisk kran, hvis kranarm (4) er svingelig i et lod ret plan ved hjælp af en hydraulisk cyinder (9), der er forbundet med en hydraulisk pumpe (13) gennem en ledning (15), hvori der er indskudt en manøvreventil (14), og til hvilken 5 der gennem en ledning (18) er sluttet en dæmpningsakkumulator (17), kendetegnet ved, at der i sidstnævnte ledning (18) er indskudt en kontraventil (19), som kun tillader strømning af trykvæske i retning bort fra den hydrauliske cylinder (9), og at der til dæmpningsakkumulatoren 10 (17) er sluttet en aftapningsledning (20), hvori der er indskudt en trykbegrænsningsventil (21), som er indrettet til at åbnes af et tilfældigt opstående overtryk i akkumulatoren (17).

2. Hydraulisk kran ifølge krav 1 og med en ved den yderste 15 ende af kranarmen (4) svingeligt lejret vippearm (5), som ved hjælp af en separat hydraulisk cylinder (11) kan svinges i et lodret plan, kendetegnet ved, at der til en til denne cylinder (11) førende trykvæskeledning (32) er sluttet en til akkumulatoren (17) førende ledning (30), 20 hvori der er indskudt en kontraventil (31), som kun tillader strømning af trykvæske i retning bort fra cylinderen (11).

3. Hydraulisk kran ifølge krav 1, og med en ved den yderste ende af kranarmen (4) svingeligt lejret vippearm (5), som ved hjælp af en separat hydraulisk cylinder (11) kan sving- 25 es i et lodret plan, kendetegnet ved, at en med en kontraventil (31) forsynet ledning (30), der har forbindelse med en trykvæskeledning (32) til vippearmscylinderen (11), er forbundet med en separat dæmpningsakkumulator (17'*),og at der til den med kontraventilen (31) forsynede 30 ledning (30) imellem kontraventilen (31) og akkumulatoren (17") er sluttet en aftapnings ledning (20"), hvori der er indskudt en trykbegrænsnings ventil (21").

4. Hydraulisk kran ifølge krav 3, kendetegnet ved, at de to dæmpningsakkumulatorer (17' og 17"} for hen-