专利名称：具有连续测量和显示起重器杆位置的装置的起重器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续测量和显示或控制起重器杆位置的装置。
本发明的技术部分为大功率和大行程双重作用起重器的应用领域，这种起重器的工业应用很多。
本发明特别用于杆的行程至少等于1米、特别是行程为5到10或20米的起重器；这种起重器特别用于控制水坝的闸门和涡轮机，移动航空母舰装备的飞行器的升降机，启动船闸、带有液压提升装置的桥梁、升降平台和海上结构；本发明特别用于最大推力至少等于104牛顿、特别是105到108牛顿(10吨到10000吨)的双动式起重器。
专利文献EP305306和EP505297描述了一种起重器杆的定位装置，这种装置包括—一个密封箱，固定在起重器体的一端，与起重器体一起限定了一个空腔，空腔内有一个滚筒，安装在沿起重器(纵)轴横向延伸的旋转轴上；—一条缆绳，缠绕在滚筒上，它的一端与起重器的活塞(和/或杆)连接，并延伸在起重器体的内部；—一个扭转弹簧(螺旋状)，用于使轴(和/或滚筒)回位并使缆绳保持张力；因此，弹簧的一端固定在滚筒的旋转轴上，一端与密封箱相对固定安装；—一个对轴和滚筒的角度位置敏感的传感器，如一个绝对编码器，该传感器与与一电路连接，以便对起重器进行伺服控制；因此，传感器的活动部分(轴)通过一个柔性接头固定在滚筒的旋转轴上。
该装置的运行如下起重器杆在起重器体中的直线运动使滚筒上的缆绳缠绕(或放线)，导致轴沿顺时针或相反方向(逆时针)转动；轴的转动通过传感器转换为电信号就可测量和/或控制杆的位置，在这种情况下，在需要的方向和部分控制起重器活塞的液压增压。
当起重器的杆伸出时，通过一个活动轮壳的转动使螺旋弹簧伸长，活动轮壳连接在横轴上，滚筒也固定在该横轴上；当起重器杆缩回时，螺旋弹簧将回位力矩传递给活动轮壳，活动轮壳又带动滚筒旋转，以保持缆绳伸长。
文献EP305306中描述的装置的特点是缆绳的端点通过沿两个平行支撑轴的双铰接固定在起重器的活动装置上(活塞和/或杆)，其中一个轴与起重器的轴重合；根据该文献，与滚筒相关的轴用两个轴承旋转安装，并且通过两个装有密封圈的孔穿过密封箱的两个相对的壁。
文献EP505297中描述的不同装置的特点是滚筒由一个一端装有一个侧板的柱形空心壁构成，因此形成一个安放弹簧、编码器或二者的空间。
这些装置尽管有优点，但很复杂，并且很昂贵。
另外，为了使弹簧的体积最小，同时又能与起重器杆的高行程相适应，人们使用了有一个(或几个)非常薄的金属片的弹簧，金属片的形状为一条螺旋线，包括许多互相非常靠近的排列紧密的螺圈；试验表明，这些弹簧很脆弱，特别是它们的连接点，并且螺圈之间产生摩擦，减少了有用的回位力矩，特别是当起重器的杆最大程度地回到起重器体中时，这相当于弹簧的展开位置，因此其回位力矩为其最低值。
本发明的目的是提出一种改进了的起重器杆的定位装置。
本发明的一个目的是提出一种既简化且其性能和可靠性都提高了的这种装置。
根据第一方面，本发明在于提出一种装置，装置中位于密封箱内的扭转弹簧通过其中心部分(端)固定在密封箱上，并通过外围部分固定在滚筒上。
因此，能够把缆绳的缠绕机构(滚筒或滑轮)安装在一个轴上，该轴通过一个单一的孔眼穿过密封箱的一个壁，这样只需使用一个密封圈；由于密封箱空腔中的压力一般为作用在起重器活塞上的流体压力，这种压力可能大约为几百巴(至少为107Pa，例如使用压力为3×107Pa，试验压力为5×107Pa)，密封圈的过压具有很大的优点；这种装置消除或减少了与两个轴承的排列有关的困难；另外，由于弹簧“浸在”充填密封箱空腔的高压流体(一般为油)中，始终得到润滑，特别是由于减少了螺旋片弹簧螺旋之间的摩擦产生的力，因而以更令人满意的方式运行；另外，已经证明，扭转弹簧的螺旋片通过其中心端固定在密封箱上改善了弹簧的性能；这种改善表现在弹簧各部分(螺旋)之间的摩擦明显减少；据推测，这些改进主要是由于首先并优先受到应力的弹簧外围螺旋不是通过嵌入而是通过一种支撑(或铰接支撑)固定在滚筒上，便于它们的变形；螺旋片的端部沿固定轮壳周围定位，永远不会弯曲；另外，已经证明该装置便于充填空腔的流体的搅拌，因而提高其润滑能力；另外无论滚筒(和/或轴)的角度位置如何，这都有利于通过弹簧产生基本恒定的回位力矩。
弹簧螺旋片最好中心固定在一个固定的中心轮壳上，该轮壳与密封箱的一个侧壁成为一体或固定在该侧壁上，并且延伸在滚筒轴延长线上的空腔中；因此，可以缩小轮壳占据的空腔中心区的直径；另外，由于弹簧的螺旋片的外围端固定在钟形滚筒的内壁上，本发明可以空出几乎所有被滚筒确定的空间，以安放弹簧，相反，在专利文献EP505297中，该空间的一部分被固定弹簧外围的柱形(固定)侧板所占据；由于滚筒基本延伸到其轴的端部，滚筒的体积减小；轴和滚筒最好形成一个铸钢或金属合金的整体组件(单一零件)；这样便于加工、安装和拆卸、以及静态和动态平衡。
把轴安装在穿过密封箱一个壁镗孔中的轴承最好用一个双动式滚珠(和/或滚柱和滚针)轴承来实现，这种轴承支持密封箱中的压力产生的轴向推力；特别是这种轴承的斜度可以避免使用多个轴承，并且可以取消直径接近滚筒直径的轴承，这种轴承需要多次昂贵的加工，并产生排列问题。
弹簧至少一部分(最好为全部)在空心和/或挖空的滚筒的一个空间内；这样可以得到一个紧凑的装置并可减少滚筒的质量和旋转惯性，特别是这样可以减少活塞加速时缆绳的受力，并减少轴承受力。
滚筒最好包括一个管状(空心)部分，其一端装有(或延长为)一个保证管状部分和轴之间连接的盘状侧板，并钻孔和/或挖空；该装置还有利于流体压力和侧板的平衡；管状部分是空心的，以接受弹簧，并且最好外部形成有几个基本连接的螺旋线的凹颈，使缆绳根据滚筒旋转几圈规则地、重复地并且有控制地缠绕在滚筒上。
只有一个密封箱中压力的轴承可以减少制造成本，特别是与加工有关的成本，特别是还可以减少泄漏的危险。
另外，本发明还在于在空心轴上使用一个光学编码器(或相应的传感器)，空心轴直接固定(平稳地滑动镶嵌)在滚筒轴的一端；该特点可以取消分离的连接装置，简化并更便于编码器的安装和拆卸。
另外，本发明还在于通过一个简单的铰接，最好是沿一个基本与起重器的杆轴混在一起的旋转轴，把缆绳的一端固定在起重器的活动设备(活塞和/或杆)上；出人意外的是，实际上已经证明，这种装置的确在把活塞的直线运动转换为滚筒的转动时引入了一定的“失真”(比例缺陷)，导致文献EP305306中描述的双铰接类似的特点，这些特点比有一个固定连接好；因此，缆绳的端点最好固定在一个(沿起重器杆轴)自由绕轴旋转安装在杆头(活塞)上的盘(或臂)的圆周上。
通过下面的描述并参照附图可以更好地了解本发明的优点，附图非限定地示出本发明的一个优选实施例。
图1示意性地示出一个具有密封箱的起重器，密封箱装有一个本发明所述的控制起重器杆位置的装置。
图2为放大的纵剖视图，示出图1位置的控制装置。
起重器2的管状体1沿纵轴3延伸，并形成一个柱形空腔4，活塞5可以位于其中，活塞5通过沿轴3方向的直线运动带动杆6。
活塞的头部有一个可以沿盘8的轴3自由转动的轴承7，缆绳10的端点9固定在盘8的圆周上；缆绳的一部分缠绕在滚筒11的颈部15中，滚筒11沿轴12旋转安装在密封箱13内，密封箱13有一个密封凸缘14，固定在体1的上端。
缆绳10(简单)铰接在活塞5上，使缆绳延伸在活塞和滚筒之间的部分基本保持与轴3平行，和/或与该轴的倾斜度基本保持恒定，而不管活塞在体1中(沿轴3)的可能转动和缆绳10的端点10a由于活塞的转动在滚筒出口的移动如何；借助于这种基本不变的方向，通过测量滚筒的转动来测量活塞的移动受角度误差的影响基本为零(一般为0.01％到0.001％)。
滚筒包括一个以12为轴的管状部分11a和一个与轴12垂直的盘状部分11b，沿轴12旋转安装在密封箱13的侧壁34和15之间，在密封箱的壁形成的空腔16内，空腔内充满油，并与起重器的空腔4连通。
因此，与滚筒成为一个单一零件的轴17(轴12)延长了形成滚筒的零件11；轴17穿过编码器19的空心轴18延伸，编码器19通过端板20安装在轴17的端部17a。
编码器19通过抗力矩装置22固定在壁34的外表面21，并被外罩23保护。
编码器19位于密封箱之外，而带有螺旋片的弹簧24却固定在轴12的柱形固定轮壳25上，与轴17同轴；轮壳25通过螺栓26和止转销27固定在壁15上。
弹簧24的圆周端通过三个螺栓或铆钉28固定在滚筒一部分11b的内壁11c上，该部分与轮壳25形成一个接受弹簧的空腔。
滚筒的11b部分钻了一个孔11d，可以减轻滚筒重量，并且一方面平衡油压，另一方面平衡盘11b；轴17通过一个双动式轴承安装在一个穿过壁34的镗孔中滚针29(或滚柱和滚珠)支撑轴承承受的径向力(参照轴12)，同时滚珠30(或相应物)支撑空腔16中的压力产生的轴向力；该支撑轴-滚筒(17、11)轴承的高斜度可以避免有其它轴承；但是，可以通过安装在轴12的一个小轴32上的轴承31以及在固定轮壳25的自由端的凹槽33中装一个补充导向器。
密封箱13的箱体只由两个零件组成，一个主要零件形成凸缘14、壁34和外壳35；一个形成壁15的第二零件通过螺钉36固定在主要零件上。
编码器19发出的信号可以用数字连续显示起重器杆的位置。
权利要求
1.起重器(2)，具有一个活动设备(5，6)和一个活动设备的位置控制装置，所述装置包括一个固定在起重器体(1)一端的密封箱(13)，该密封箱形成一个高压空腔(16)，一个旋转滚筒(11)封闭在其中，所述装置包括一个缠绕在滚筒上的缆绳(10)，它的一端(9)与活动设备连接，该装置另外包括一个对滚筒的旋转敏感的传感器(19)和一个滚筒回位弹簧(24)，其特征在于，滚筒(11)是空心的，并且至少接受弹簧(24)的一部分，弹簧通过其中心部分固定在中心轮壳(25)上，并且固定在滚筒圆周(11c)上，轮壳(25)与密封箱的壁合为一体或固定在箱壁上，并延伸在所述空腔(16)内，并在滚筒轴(17)的延长线中。
2.起重器，其中，缆绳的端点(9)通过接头(7)与活动设备连接。
3.根据权利要求2所述的起重器，其中，接头(7)是一个沿起重器纵轴(3)的简单接头，缆绳的端点固定在盘(8)的或一个臂的外围，该臂沿轴(3)旋转安装在起重器活塞(5)上。
4.根据权利要求1至3之一所述的起重器，其中，传感器(19)位于密封箱(13)之外，并且包括一个空心轴(18)，套在轴(17)的端部(17a)。
5.根据权利要求1至4之一所述的起重器，其中，滚筒(11)和轴(17)成为一个的零件。
6.根据权利要求1至5之一所述的起重器，其中，轴(17)通过一个包含双动式轴承(29，30)的支座与密封箱(13)旋转安装。
7.根据权利要求1至6之一所述的起重器，其中，滚筒包括一个有钻孔(11d)的盘状侧板(11b)。
8.根据权利要求1至7之一所述的起重器，其中，密封箱(13)包括一个形成凸缘(14)和壁(34，35)主要零件和一个第二零件(15)，固定轮壳(25)固定在该次零件(15)上。
9.根据权利要求1至8之一所述的起重器，其推力为104到108牛顿。
全文摘要
本发明涉及一种连续测量和显示或控制起重器杆的位置的装置。本发明的技术部分为开发大功率、大行程双动式起重器,这种起重器的工业应用很多。根据本发明,起重器(2)的活动设备(5,6)的位置控制装置包括一个通过端点(9)与活动设备连接的缆绳(10)、一个缠绕缆绳的滚筒(11)、一个对滚筒的旋转敏感的传感器(19)和一个滚筒回位弹簧(24),所述滚筒被挖空,并至少接受弹簧的一部分,弹簧一方面固定在滚筒的圆周(11c)上,一方面固定在固定轮壳(25)上。
文档编号F15B15/28GK1275682SQ00108748
公开日2000年12月6日 申请日期2000年5月31日 优先权日1999年5月31日
发明者皮埃尔·克洛韦尔, 路易斯·雷尼尔 申请人:皮埃尔·克洛韦尔, 路易斯·雷尼尔