НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТОЕК, ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ ДРУГ В ДРУГЕ, ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ СТРЕЛА И СПОСОБ НАПРАВЛЕНИЯ СТОЕК Российский патент 2010 года по МПК B66C23/70 

Настоящее изобретение относится к направляющему устройству для стойки, выполненной с возможностью соосного перемещения в другой стойке, к телескопической стреле, которая включает в себя, по меньшей мере, две стойки и направляющее устройство, а также к способу обеспечения нужного направления перемещения двух стоек относительно друг друга посредством такого устройства.

Изобретение может найти применение, в частности, в телескопической стреле, которая используется на заводах по производству алюминия.

Промышленное производство алюминия осуществляется на основе способа Холла-Эру в электролизных ваннах, содержащих глинозем, растворенный в электролизном растворе. Функционирование электролизной установки требует выполнения операций по обслуживанию электролизных ванн, к которым, в частности, можно отнести замену использованных анодов на новые, удаление жидкого металла из ванн, изъятие или добавление электролита. Для осуществления таких операций на заводах, как правило, имеются эксплуатационные установки, которые включают в себя подвижные мосты, способные перемещаться над электролизными ваннами, и по которым могут перемещаться эксплуатационные модули. На эксплуатационных модулях устанавливаются телескопические стрелы, которые вытянуты в направлении ванн, при этом на нижних концах стрел монтируются различные приспособления транспортировки и обслуживания. Этими приспособлениями могут быть ковши, удерживающие захваты и т.д.

Телескопические стрелы включают в себя, по меньшей мере, одну стойку, крепящуюся к эксплуатационному модулю, и подвижную стойку, соосно перемещаемую внутри или вокруг первой, с установленным на ней приспособлением транспортировки и обслуживания. Необходимо обеспечить нужное направление перемещения одной стойки относительно другой и удержание их в положении, обеспечивающем соответствующее размещение приспособления транспортировки и обслуживания относительно электролизной ванны согласно предлагаемому изобретению.

В соответствии с первым известным вариантом осуществления данное направление обеспечивается путем перемещения роликов, изготовленных из стали или чугуна и установленных на одной из стоек, по стальным или чугунным рельсам, приваренным или прикрепленным болтами или стыковыми скобами на другой стойке. Однако, если в условиях нормальной эксплуатации прикладываются относительно небольшие усилия по обеспечению нужного направления, то в случае плохой работы эксплуатационных установок могут прикладываться значительно большие усилия. Для того чтобы выдержать эти непредусмотренные нагрузки, необходимо предусмотреть наличие роликов, которые бы обладали крупными размерами, при этом рельсы должны быть изготовлены из очень прочной стали с целью не допустить их разрушения роликами. Этот первый вариант осуществления является надежным, однако требует больших затрат и задействования крупногабаритных конструктивных элементов.

Согласно другому известному варианту осуществления нужное направление обеспечивается за счет скольжения крейцкопфов, изготовленных из обладающего фрикционными свойствами материала и прикрепленных к одной из стоек, по стальным рельсам, приваренным или закрепленным болтами или стыковочными скобами на другой стойке. Кроме того, рельсы должны быть изготовлены из прочной стали для ограничения их изнашиваемости. Этот второй вариант, благодаря применению крейцкопфов, позволяет выдерживать значительные нагрузки при ограниченных габаритах. Однако крейцкопфы затрудняют перемещение одной стойки внутри другой, при этом они быстро изнашиваются ввиду агрессивного и коррозийного характера среды, в которой они эксплуатируются, в частности, в связи с присутствием глинозема.

Кроме того, вышеуказанные первый и второй варианты осуществления требуют обработки длинных конструкций, размеры которых могут превышать пять метров. Данные конструкции включают в себя или поверхность стойки, которая должна образовывать соответствующую опорную поверхность для рельсов, или непосредственно сами рельсы.

Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных выше недостатков, присущих известным устройствам.

В связи с этим первый объект предлагаемого изобретения относится к устройству, обеспечивающему направление перемещения первой стойки, имеющей первую ось, относительно второй стойки, имеющей вторую ось; при этом вторая стойка предназначена для установки соосно в первой стойке с возможностью перемещения в последней; при этом направляющее устройство предназначено для крепления к краю первой стойки или второй стойки и взаимодействия с контактной зоной, располагаемой, соответственно, на внешней поверхности второй стойки или на внутренней поверхности первой стойки, и содержит, по меньшей мере, один направляющий элемент, устанавливаемый для взаимодействия с контактной зоной, соответственно, второй стойки или первой стойки; при этом вектор силы давления элемента направлен под прямым углом к контактной зоне, с которой предполагается его взаимодействие.

В соответствии с концепцией изобретения направляющий элемент включает в себя, по меньшей мере:

- ролик, устанавливаемый с возможностью вращения вокруг оси, которая пересекается под прямым углом с вектором силы давления, при этом направляющее устройство должно устанавливаться таким образом, чтобы ось ролика пересекалась под прямым углом с первой осью;

- крейцкопф, имеющий поверхность опоры, расположенную под прямым углом к вектору силы давления;

- средства обеспечения, в зависимости от оказываемого стойкой давления на ролик, перемещения оси ролика относительно крейцкопфа (фактически параллельно вектору силы давления) между первым положением, в котором ролик выступает за пределы поверхности опоры крейцкопфа, при этом зона, в которой элемент опирается на стойку, образуется исключительно частью ролика, и вторым положением, в котором ролик не выступает за пределы поверхности опоры крейцкопфа, при этом зона, в которой элемент опирается на стойку, образуется частью ролика и крейцкопфа.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить требуемое направление перемещения первой стойки относительно второй стойки как в процессе нормальной эксплуатации, когда ролики оказывают слабое давление, так и в случае, когда устройство испытывает экстремальные нагрузки. В последнем случае опираются не только ролики, но и крейцкопфы, что позволяет добиться значительного сдавливания, не прибегая при этом к применению роликов, обладающих большими размерами, а также к использованию особо прочных материалов или проведению значительной обработки без нанесения повреждений зоне, в которой стойка соприкасается с роликом. Опасность нанесения повреждений значительно снижается, а эксплуатационная готовность модуля, который удерживает телескопические стрелы, и срок его эксплуатации увеличиваются.

Для упрощения процесса понимания термины «вперед» и «назад» определяются относительно вектора силы давления, при этом термин «вперед» обозначает направление к стойке, на которую опирается ролик и (или) крейцкопф, а термин «назад» соответствует обратному направлению.

Предпочтительно, чтобы устройство содержало эластичные средства возврата, способные производить усилие, фактически параллельное вектору силы давления, эластичные средства возврата располагались таким образом, чтобы при нахождении оси ролика в первом положении они могли бы сжиматься для обеспечения перемещения оси ролика во второе положение.

Также могут быть предусмотрены средства предварительного сжатия, устанавливаемые для обеспечения при нахождении оси ролика в первом положении сжатия эластичных средств возврата и перемещения тем самым оси ролика вперед. В связи с этим удается обеспечить более хорошее направление стойки.

Ось ролика может жестко соединяться с устанавливаемым рычагом, вращающимся вокруг оси, которая фиксирована относительно крейцкопфа и фактически параллельна оси ролика.

В этом случае, например, часть эластичных средства возврата упирается в зону рычага, при этом ось ролика располагается между осью вращения рычага и данной зоной рычага. Такая конструкция позволяет добиться большей амплитуды вращения вокруг оси. В качестве варианта данная зона рычага может размещаться между осью вращения вокруг оси рычага и осью ролика.

Предпочтительно, чтобы рычаг изготавливался при помощи двух пластин, которые были бы параллельны и пересекались под прямым углом с осью ролика; при этом ролик располагается между двумя пластинами, а пластины, с одной стороны, одними своими краями размещаются по обе стороны от суппорта, устанавливаемого неподвижно относительно крейцкопфа, и соединяются проходящим сквозь суппорт стержнем, который образует ось вращения рычага относительно данного суппорта; с другой стороны, другие концы пластины соединяются пластиной, в которую упираются эластичные средства возврата.

Крейцкопф может образовываться суппортом или отличаться от него.

Средства предварительного сжатия включают в себя, например:

- пружину с осью, которая фактически параллельна вектору силы давления, при этом пружина упирается первым краем в стенку, жестко соединенную с крейцкопфом, который, как правило, устанавливается перпендикулярно вектору силы давления сзади оси ролика, а вторым краем - в опорную деталь, прочно соединенную с осью ролика;

- средства блокировки, устанавливаемые неподвижно относительно крейцкопфа с целью затруднить перемещение данной детали вперед и обеспечить перемещение данной детали назад.

Средства блокировки могут содержать стержень с резьбой, располагаемый внутри пружины, фактически соосно с ней; при этом данный стержень с резьбой включает в себя первую оконечную часть, взаимодействующую с нарезанным отверстием, выполненным в стенке, в которую упирается первый край пружины, и вторую оконечную часть, прикрепляемую к поперечному элементу блокировки; при этом опорная деталь может содержать сквозное отверстие, позволяющее ее навинчивать на стержень с резьбой и обеспечивать упор в поперечный элемент блокировки под действием пружины, когда ось ролика находится в первом положении.

Кроме того, эти средства могут содержать полую цилиндрическую деталь, образующую втулку, устанавливаемую соосно вокруг стержня с резьбой внутри пружины между стенкой, в которую упирается первый край пружины, а также поперечный элемент блокировки.

Предпочтительно, чтобы устройство было предназначено для крепления к одному краю первой стойки и взаимодействия с контактной зоной на внешней поверхности второй стойки; при этом данное устройство должно содержать место посадки, предназначенное для размещения второй стойки, и определенное количество N₁ направляющих элементов (N₁ предпочтительно составляет 1-20 (включительно) единиц, как правило, от 2 до 12 (включительно); при этом данные элементы устанавливаются фактически на сторонах условного многоугольника (рядом с его углами), а поверхности опоры крейцкопфов данных элементов направлены в сторону места посадки.

Данное устройство может содержать коробку, в которой размещаются направляющие элементы и организуется место посадки, при этом коробка изготавливается, по меньшей мере, из двух частей, обеспечивающих их соединение друг с другом вокруг второй стойки.

Кроме того, могут быть предусмотрены средства регулировки расстояния между частями коробки, обеспечивающие корректировку поперечных размеров места посадки в зависимости от поперечных размеров второй стойки.

Предпочтительно так же, чтобы устройство было предназначено для установки на краю второй стойки и взаимодействия с контактной зоной, располагаемой на внутренней поверхности первой стойки; при этом устройство имеет внешнюю форму, соответствующую внутренней форме первой стойки, и содержит определенное количество N₂ направляющих элементов, при этом N₂ предпочтительно составляет 1-20 (включительно) единиц, как правило от 2 до 12 (включительно), при этом данные элементы располагаются фактически на стороне условного многоугольника (рядом с его углами), а поверхности опоры крейцкопфов данных элементов направлены наружу от устройства.

Данное устройство содержит каркас, на котором располагаются направляющие элементы. Каркас может включать в себя, по меньшей мере, первый и второй ряды, при этом каждый ряд содержит, по меньшей мере, два элемента, в которых поверхности опоры крейцкопфов ориентированы в противоположные друг другу стороны, при этом вектор силы давления элементов первого ряда предпочтительно пересекается под прямым углом с вектором силы давления элементов второго ряда.

Две стойки могут быть выполнены в виде цилиндров вращения или иметь поперечное сечение в виде правильного или неправильного многоугольника. На стороне многоугольника могут быть предусмотрены один или нескольких элементов. Две стойки могут иметь идентичное сечение или, как вариант, разное сечение, но позволяющее установить вторую стойку в первой. Чаще всего внешнее сечение второй стойки и внутреннее сечение первой стойки дополняют друг друга, однако возможно рассмотрение и других форм (например, одна из стоек имеет квадратное сечение, а другая - сечение соответствующего восьмиугольника).

Другой объект изобретения относится к стреле, содержащей, по меньшей мере, одну первую стойку, имеющую первую осью, и одну вторую стойку, имеющую вторую ось и устанавливаемую соосно в первой стойке таким образом, чтобы обеспечивалось ее перемещение в первой стойке; при этом первая или вторая стойки предназначены для крепления на каркасе; кроме того, стрела содержит, по меньшей мере, одно первое и (или) одно второе вышеописанное устройство, при этом первое устройство крепится на краю первой стойки и взаимодействует с контактной зоной, расположенной на внешней поверхности второй стойки, а второе устройство крепится на краю второй стойки и взаимодействует с контактной зоной, расположенной на внутренней поверхности первой стойки.

Первая стойка может иметь косынку, предназначенную для крепления первого устройства, при этом данная косынка располагается на соответствующем краю данной первой стойки.

Еще один объект изобретения относится к способу обеспечения направления перемещения первой стойки, имеющей первую ось, относительно второй стойки, имеющей вторую ось; при этом вторая стойка предназначена для установки соосно в первой стойке таким образом, чтобы она могла перемещаться в ней, при согласно способу:

- предусматривают, по меньшей мере, одно направляющее устройство;

- закрепляют устройство на краю первой стойки, соответственно, второй стойки;

- устанавливают вторую стойку в первой стойке, при этом устройство располагается таким образом, чтобы ролики катились по внешней поверхности второй стойки, соответственно, внутренней поверхности первой стойки;

- оказать воздействие на устройство с целью расположения оси ролика в первом положении.

Одним из преимуществ предлагаемого изобретения является то, что оно позволяет обеспечить катание роликов по стойке фактически без зазора и без напряжения сжатия.

Далее приводится описание, носящее иллюстративный, неограничивающий характер, возможного варианта осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежей, на которых:

- фиг.1 в схематичном виде изображает электролизный цех по производству алюминия, оснащенный эксплуатационной установкой с телескопическими стрелами;

- фиг.2 - вид в изометрии телескопической стрелы, включающей в себя первую стойку и вторую стойку, соосно располагаемую внутри первой стойки, а также направляющее устройство согласно изобретению, устанавливаемое с внешней стороны стоек;

- фиг.3 - вид продольного сечения центральной части стойки, представленной на фиг.2, с направляющим устройством согласно изобретению, располагаемым внутри стоек;

- фиг.4 - вид в изометрии внешнего устройства, представленного на фиг.2;

- Фиг.5 - вид в разрезе устройства, представленного на фиг.4, выполненного по середине в вертикальной плоскости, параллельной одной из сторон данного устройства;

- Фиг.6 - вид, выполненный в увеличенном масштабе, частичного сечения детали А, представленной на фиг.5;

- Фиг.7 - в схематичном виде частичное сечение второй стойки и представленного на фиг.4 устройства, взаимодействующего с данной стойкой, в случае, если опора на стойку осуществляется только при помощи ролика;

- Фиг.8 - в схематичном виде частичное сечение второй стойки и представленного на фиг.4 устройства, взаимодействующего с данной стойкой, в случае, если опора на стойку осуществляется при помощи ролика и крейцкопфа;

- Фиг.9 - вид в изометрии внутреннего устройства, представленного на фиг.3;

- Фиг.10 - вид сбоку устройства, представленного на фиг.3 (боковая пластина с каркаса снята).

Заводы по производству алюминия включают в себя один или несколько электролизных цехов 1. Как это показано на фиг.1, каждый электролизный цех 1 содержит несколько устанавливаемых в ряд электролизных ванн 2. В электролизной ванне 2 содержится ряд анодов 3, каждый из которых снабжен металлическим штырем 4, обеспечивающим его крепление и электрическое подключение к металлической анодной раме (не показана).

Электролизный цех 1 также содержит, по меньшей мере, одну эксплуатационную установку 5, предназначенную для выполнения операций с ванной 2, в частности, по замене анодов 3 или по удалению или добавлению электролита. Эксплуатационная установка 5 также может использоваться для транспортировки различных грузов, например элементов электролизера, ковша для жидкого металла или анодов.

Эксплуатационная установка 5 включает в себя подвижный мост 6, который устанавливается и перемещается по крановым путям 7а, 7b, располагаемым параллельно друг другу и оси ряда ванн 2. Таким образом, подвижный мост 6 может перемещаться вдоль электролизного цеха 1.

Эксплуатационная установка 5 также включает в себя эксплуатационный модуль 8, который способен перемещаться по подвижному мосту 6 в направлении, обозначенном на фиг.1 двойной стрелкой. На эксплуатационном модуле 8 монтируется одна или несколько телескопических стрел 9, которые вытянуты вниз в направлении ванн 2. Согласно вариантам выполнения стрелы устанавливаются или фактически вертикально, или под определенным углом к вертикальной линии. Для упрощения процесса понимания и обеспечения ясности понятий описание приводится с учетом того, что стрелы 9 располагаются фактически вертикально.

На нижних концах стрел 9 устанавливаются различные приспособления 10 для транспортировки и обслуживания. Данные приспособления могут быть представлены, в частности, отбойным молотком (используется для разбивания слоя глинозема или затвердевшего раствора, который, как правило, покрывает аноды 3), грейфером (после извлечения использованного анода служит для освобождения пространства для анода 3 путем удаления имеющихся в этом месте твердых материалов), удерживающим захватом для транспортировки анодов 3 (используется для захвата стержня 4 анодов 3 с целью выполнения операций по извлечению из ванн 2 использованных анодов и установке на их место новых анодов) и т.д.

Телескопическая стрела 9, изображенная на фиг.2 и 3, включает в себя, в первую очередь, неподвижную металлическую (например, стальную) стойку 11, которая монтируется на эксплуатационном модуле 8. Неподвижная стойка 11 с вертикальной осью 12 является полой. В данном случае неподвижная стойка 11 имеет квадратное сечение, причем длина стороны стойки составляет, как правило, 100-800 мм. Могут рассматриваться и другие варианты формы. В частности, стойка может иметь форму многоугольника или цилиндра вращения. Преимуществом квадратного сечения является то, что оно позволяет очень успешно выдерживать напряжение кручения. На нижнем конце стойки 11 содержится плоская и горизонтально устанавливаемая косынка 13, которая имеет квадратное сечение.

Телескопическая стрела 9 также содержит подвижную стойку 14 с осью 15 и изготавливаемую из металла, например из стали, которая для уменьшения веса может быть полой. Внешний контур подвижной стойки 14 соответствует внутреннему контуру неподвижной стойки 11, что позволяет расположить подвижную стойку 14 внутри неподвижной стойки 11 таким образом, чтобы оси 14, 15 практически совместились и обеспечили ее соосное перемещение относительно неподвижной стойки 11. В представленном варианте осуществления подвижная стойка 14 имеет квадратное сечение, сторона которого меньше стороны сечения неподвижной стойки 11. Таким образом, когда стойки 11, 14 располагаются соосно, между ними существует поперечный зазор j, как правило, составляющий 10-20 мм, который позволяет осуществлять осевое перемещение.

Далее, со ссылкой на фиг.2, дается определение непосредственно пересекающихся под прямым углом линий (x, y, z), согласно которому ось z соответствует оси 12 неподвижной стойки 11 и ориентирована в направлении, в котором вводится подвижная стойка 14. В приводимом ниже описании ось z имеет вертикальное восходящее расположение, однако она может быть и наклонена. В целом ось z представляет собой осевую линию перемещения стоек относительно друг друга, при этом базисной стойкой может являться неподвижная стойка или подвижная стойка относительно другой стойки.

Наконец, телескопическая стрела 9 содержит внешнее направляющее устройство 16, которое крепится на нижнем краю неподвижной стойки 11, и внутреннее направляющее устройство 17, которое крепится к верхнему краю подвижной стойки 14. Эти два устройства 16, 17 предназначены для обеспечения направления перемещения подвижной стойки 14 в неподвижной стойке 11.

Как это показано на фиг.4 и 5, внешнее устройство 16 содержит коробку 18, которая в данном случае имеет форму прямоугольного параллелепипеда с квадратным сечением. Коробка 18 содержит боковую стенку 19, состоящую из четырех сторон, а также нижнюю стенку 20 и верхнюю стенку 21, которая крепится к косынке 13, размещаемой в нижней части неподвижной стойки 11. Для упрощения процесса понимания описание коробки 18 приводится с учетом того, что нижняя 20 и верхняя 21 стенки параллельны друг другу (перпендикулярны оси z).

Коробка 18 состоит из двух одинаковых частей 22а, 22b, которые соединяются друг с другом в вертикальной плоскости, выполненной по диагонали коробки 18. В связи с этим на каждой боковой оконечности каждой части 22а, 22b содержится скоба 23, которая устанавливается параллельно диагональной плоскости соединения двух частей 22а, 22b. Для сборки коробки 18 скобы 23 частей 22а, 22b крепятся попарно болтами с расположением между ними регулировочной прокладки 25.

И нижняя 20, и верхняя 21 стенки содержат центральное отверстие, имеющее форму квадрата, длина сторон которого приблизительно соответствует длине сторон подвижной стойки 14. Тем самым в коробке 18 образуется предназначенное для размещения подвижной стойки 14 вертикальное место посадки 26, поперечные размеры которого могут регулироваться путем подбора прокладки 25, обладающей определенной толщиной. В целом форма и размеры места посадки 26 соответствуют аналогичным параметрам стойки 14.

Кроме того, внешнее устройство 16 содержит несколько направляющих элементов 27 подвижной стойки 14, при этом количество элементов соответствует нагрузкам, которые выдерживает приспособление 10, устанавливаемое на стойке 14. Согласно представленному варианту осуществления устройство 16 содержит по два элемента 27 на каждой стороне боковой стенки 19, т.е. восемь элементов 27.

Для простоты приводимое ниже описание выполнено со ссылкой на элемент, расположенный на левом краю (фиг.5).

Элемент 27 содержит суппорт 28, который монтируется к боковой стенке 19 и крепится, например, винтами внутри коробки 18 под верхней стенкой 21. Суппорт 28 имеет фактически форму параллелепипеда. Его высота (по оси z) равна приблизительно одной четвертой внутренней высоты (между нижней 20 и верхней 21 стенками) коробки 18. Кроме того, он вытянут по оси х (перпендикулярна боковой стенке 19, к которой он крепится) на расстояние, при котором его передняя поверхность 29 (противоположная боковой стенке 19, к которой суппорт 28 крепится) располагалась к центру места посадки 26 ближе, чем край 30 центрального отверстия верхней стенки 21. Суппорт изготавливается из приспособленных для трения материалов, например из бронзы, стали, чугуна или синтетических материалов, в частности полиамида, и образует таким образом крейцкопф 31, при этом передняя поверхность образует поверхность опоры 29 крейцкопфа 31.

Элемент 27 также содержит рычаг 32, образуемый двумя пластинами 33а, 33b, которые располагаются вертикально, параллельно друг другу и перпендикулярно оси у. Пластины 33а, 33b в своей верхней части, расположенной ближе к верхней стенке 21 коробки 18, размещаются по обе стороны от крейцкопфа 31 и соединяются стержнем 34, который устанавливается параллельно оси у, в результате чего рычаг 32 может вращаться вокруг оси 35 стержня 34. Пластины 33а, 33b в своей нижней части, размещенной ближе к нижней стенке 20 коробки 18, содержат расположенную с противоположной месту посадки 26 стороны выемку 60. Пластина 36, пересекающаяся под прямым углом с осью х, крепится в этих двух выемках 60, соединяя тем самым две пластины 33а, 33b в их нижней части. Пластина 36 имеет крестообразную форму (вид в направлении у) и удерживается в пазах, выполненных в нижней и верхней сторонах выемки 60. Кроме того, пластина 36 содержит просверленное практически по центру сквозное отверстие 36а.

В центральной части на высоте, равной практически половине высоты коробки 18, две пластины 33а, 33b соединены друг с другом при помощи стержня, ось которого 37 параллельна оси у, закрепляемого с одной стороны гайкой 38, а с другой стороны - удерживающей деталью 39. Ролик 40 устанавливается на стержне, образующим ось вращения 37, между пластинами 33а, 33b. В данном примере диаметр ролика 40 равен приблизительно одной трети высоты коробки 18.

Наконец, элемент 27 в нижней внутренней части коробки 18 содержит стержень 41, устанавливаемый по оси 42, вытянутой вдоль оси х, при этом данный стержень 41 имеет, по меньшей мере, по краям резьбу. Первая оконечная часть стержня 41 с резьбой взаимодействует с нарезанным отверстием, выполненным в боковой стенке 19, и гайкой 43, располагаемой с внешней стороны коробки 18. На другом конце стержня с резьбой (ближе к месту посадки 26) располагается шайба 44, упирающаяся в головку 45 стержня с резьбой 41. Вокруг стержня с резьбой 41 соосно устанавливается полая цилиндрическая втулка 45, внутренний диаметр которой больше диаметра стержня с резьбой. Втулка 46 располагается между боковой стенкой 19 и шайбой 44 и обеспечивает сохранение между этими двумя конструктивными элементами определенного расстояния, не позволяющего винту 45 выходить за пределы поверхности опоры 29 крейцкопфа 31. В качестве варианта можно предусмотреть промежуточную деталь 47 между боковой стенкой 19 и втулкой 46 (фиг.6).

Пластина 36 располагается вокруг втулки 46 благодаря отверстию 36а, диаметр которого больше наружного диаметра втулки 46. Наконец, вокруг стержня с резьбой 41 и вокруг втулки 46 практически соосно устанавливается винтообразная пружина 48. Одной стороной пружина упирается во внутреннюю поверхность боковой стенки 19 коробки 18, а другой стороной - в пластину 36.

Другие элементы 27 идентичны элементу, описание которого было приведено выше. Два элемента 27, установленные на одной стороне боковой стенки 19, располагаются таким образом, чтобы оси 37 роликов 40 были фактически параллельны, например совпадали, а опорная поверхность 29 каждого из крейцкопфов 31 была ориентирована в направлении места посадки 26 и располагалась фактически в одной вертикальной плоскости, параллельной оси z. Эти два элемента 27 также располагаются на расстоянии друг от друга для обеспечения лучшего направления подвижной стойки 14. В коробке 18 элементы 27, устанавливаемые на двух противоположных сторонах боковой стенки 19, попарно располагаются напротив друг друга.

Для размещения внешнего устройства 16 вокруг подвижной стойки определяются поперечные размеры подвижной стойки 14 с целью выбора соответствующей прокладки 25, обеспечивающей после соединения двух частей 22а, 22b коробки 18 и прикрепления верхней стенки 21 коробки 18 к косынке 13 неподвижной стойки 11 перемещение роликов 40 элемента 27 по подвижной стойке без зазора и образования напряжения сжатия. Стержень с резьбой 41 позволяет сжимать пружину 48 при помощи пластин 36, при этом длина втулки 46 подбирается таким образом, чтобы создать необходимые усилия по предварительному напряжению ролика 40. Таким образом, элемент находится в первом положении (фиг.7). Пунктирная линия обозначает вертикаль. Линия, соединяющая ось 35 вращения рычага 32 и ось 37 вращения ролика 40, имеет угол наклона α₀ относительно вертикали. Передняя часть ролика 40 выступает за пределы опорной поверхности 29 крейцкопфа 31 внутрь места посадки 26 на расстояние, равное d, от данной опорной поверхности 29. В этом первом положении зона опоры элемента 27 на стойку 14 образуется исключительно роликом.

Если давление, оказываемое подвижной стойкой 14 на ролик 40, превышает усилия предварительного напряжения пружины 48, то стойка 14 надавливает на ролик 40 и заставляет рычаг 32 поворачиваться вокруг оси 3. Данное движение приводит к повороту и перемещению назад пластины 36, которая таким образом удаляется от шайбы 44. Такое стало возможным как в результате сжатия пружины 48, так и того, что диаметр отверстия 36а больше внешнего диаметра втулки 46. Вращение рычага вокруг оси рычага прекращается после расположения передней части ролика 40 практически в одной с поверхностью опоры 29 крейцкопфа 31 вертикальной плоскости. Таким образом, элемент 27 занимает второе положение, которое показано на фиг.8. Пунктирная линия обозначает вертикаль. Линия, соединяющая ось 35 вращения рычага 32 и ось 37 вращения ролика 40, имеет угол наклона α относительно вертикали, при этом рычаг повернулся на угол, равный α-α₀, относительно первого положения. В этом втором положении зона опоры элемента 27 на стойку 14 формируется роликом 40 и крейцкопфом 31. Таким образом, если оказываемое стойкой 14 давление продолжает возрастать, то нагрузка на ролик 40 остается ограниченной давлением, обусловленным сжатием пружины 48, а остаток давления, оказываемого стойкой 14, принимается крейцкопфом. В связи с этим удается избежать деформации стойки 14 роликом 40, при этом отпадает необходимость предусматривать установку на стойке рельс, а также изготавливать стойку из очень прочных материалов.

Таким образом, представляется возможным использовать ролики небольших размеров, которых достаточно для обеспечения соответствующего направления, когда не прикладываются значительные усилия, т.е. при нормальном функционировании. Устройство также способно выдерживать значительные непредвиденные нагрузки, поскольку в этом случае упор осуществляется также и на крейцкопфы. Контактная поверхность крейцкопфов 31 со стойкой определяется таким образом, чтобы единичное давление оставалось слабым. Таким образом, можно использовать без обработки стандартные профили, которые служат как стойками, так и ходовыми рельсами.

Далее, со ссылкой на фиг.9 и 10, приводится описание внутреннего устройства 17. В данном случае устройство 17 имеет форму прямоугольного параллелепипеда с квадратным сечением, длина стороны которого соответствует стороне внутреннего сечения неподвижной стойки 11. В целом форма и размеры внутреннего устройства 17 соответствуют аналогичным параметрам внутреннего сечения неподвижной стойки 11.

Устройство 17 включает в себя каркас 50, в котором располагаются различные направляющие элементы 27 неподвижной стойки 11. Каркас 50 может представлять собой, например, механо-сварную конструкцию.

Каркас 50 содержит нижнюю стенку 51, которая крепится, например, методом сварки к верхнему краю подвижной стойки 14, сверху стойки 14. Для простоты описание устройства 17 приводится с учетом того, что нижняя стенка 51 располагается горизонтально.

Каркас 50 также включает в себя над нижней стенкой 51 первую промежуточную пластину 52, параллельную нижней стенке 51 и соединяемую с последней посредством боковой стенки 53, имеющей квадратное сечение. На каждой из сторон боковой стенки 53 крепится, например, способом болтового соединения крейцкопф 31, изготовленный из материала, адаптированному к трению, в частности из бронзы, стали, чугуна или синтетического материала, например полиамида. Крейцкопф 31 имеет поверхность опоры 29 (противоположную боковой стенке, к которой крепится крейцкопф 31), которая располагается несколько впереди, наружу от каркаса 50, относительно корпуса каркаса 50. Крейцкопф 31 может быть вытянут практически на всю длину соответствующей стороны. Как вариант, элемент 27 может содержать два крейцкопфа 31, размещаемых по краям каждой из сторон боковой стенки 53.

Над первой промежуточной пластиной 52 в каркасе устанавливаются первый ряд 54, затем вторая промежуточная пластина 55, второй ряд 56 и, наконец, верхняя стенка 57. Первый ряд 54 включает в себя две вертикальные боковые пластины 58а, 58b, располагаемые в данном случае перпендикулярно оси х, а второй ряд 56 содержит две вертикальные боковые пластины 59а, 59b, располагаемые перпендикулярно боковым пластинам 58а, 58b первого ряда 54 или в данном случае перпендикулярно оси у.

На практике направляющие элементы 27 внутреннего устройства 17 идентичны друг другу и похожи на элементы внешнего устройства 16. В то же время они отличаются тем, что суппорт 28 не образует крейцкопф, при этом крейцкопф 31 располагается, как это отмечалось ранее, в нижней части устройства 17. Кроме того, передняя поверхность суппорта 28 не выступает относительно корпуса каркаса 50 и не соприкасается со стойкой 11.

Первый ряд 54 содержит четыре элемента 27, разделяемые на два комплекта. Два элемента 27 одного комплекта располагаются таким образом, что оси 37 роликов 40 практически параллельны, например совпадают, и пересекаются под прямым углом с боковыми пластинами 58а, 58b, при этом передние поверхности суппортов 28 направлены наружу, а элементы 27 располагаются на определенном расстоянии друг от друга, которое обеспечивает более хорошее направление. Таким образом, передняя поверхность одного суппорта одного элемента 27 одного комплекта и передняя поверхность одного суппорта 28 одного элемента 27 другого комплекта ориентированы в противоположных друг другу направлениях. Кроме того, суппорты 28 элементов 27 одного комплекта устанавливаются под осью 37 роликов, в то время как суппорты 28 элементов 27 другого комплекта - над осью 37 роликов 40, т.е. располагаются валетом с целью уменьшения габаритов.

Второй ряд 56 также содержит четыре элемента 27, которые разделены на два комплекта аналогичным образом, как это имело место быть в случае с первым рядом 54. Кроме того, оси 37 роликов 40 элементов второго ряда 56 пересекаются под прямым углом с осями 37 роликов 40 элементов первого ряда 54.

Количество элементов 27 внутреннего устройства 17 и их распределение может быть различным в зависимости от предполагаемых нагрузок.

Внутреннее устройство 17 крепится, как правило, методом сварки к верхнему краю подвижной стойки 14 перед вводом подвижной стойки 14 в неподвижную стойку 11. После определения внутренних размеров неподвижной стойки 11 устанавливаются прокладки (не показаны) соответствующего размера (одинаковой толщины), с одной стороны, между суппортом 28 и каркасом 50 (например, стенкой 70) для того, чтобы ролики 40 элементов 27 катились по неподвижной стойке 11 без зазора и напряжения сжатия. Прокладка позволяет добиться регулировки поперечного расстояния, т.е. перпендикулярно первой оси, для компенсации недостатков внутренней поверхности первой стойки.

Как и для внешнего устройства 16, ось 37 ролика 40 может перемещаться между первым и вторым положениями в зависимости от оказываемого неподвижной стойкой 11 давления, при этом зона опоры элемента 27 формируется, соответственно, только роликом 40 или роликом 40 и крейцкопфом 31.

Для изготовления телескопической стрелы 9 могут использоваться более двух соединяемых таким образом друг с другом стоек. Для применения в области производства алюминия методом электролиза может использоваться одна, две или три подвижные стойки.

Изобретение не ограничивается предложенным вариантом осуществления, описание которого приведено выше в качестве примера, а может охватывать все возможные варианты его осуществления.

Изобретение относится к направляющему устройству для стойки, выполненной с возможностью соосного перемещения в другой стойке, к телескопической стреле. Направляющее устройство, устанавливаемое на первой стойке, взаимодействует с контактной зоной, расположенной на внешней поверхности второй стойки, соосно перемещаемой в первой стойке. Устройство содержит направляющие элементы, которые включают в себя ролик, устанавливаемый для вращения вокруг оси, пересекающейся под прямым углом с осью стоек, крейцкопф с поверхностью опоры, средства, обеспечивающие перемещение оси ролика перпендикулярно контактной зоне стойки, в зависимости от давления оказываемого стойкой на ролик. Таким образом, зона упора элемента в стойку формируется либо роликом, либо роликом и крейцкопфом. Достигается увеличение надежности конструкции. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Направляющее устройство для перемещения первой стойки (11) с первой осью (12), относительно второй стойки (14) с второй осью (15); при этом вторая стойка (14) предназначена для установки соосно в первой стойке (11) с возможностью перемещения в последней, при этом направляющее устройство (16, 17) предназначено для крепления к краю первой стойки (11) или второй стойки (14) и взаимодействия с контактной зоной, располагаемой соответственно на внешней поверхности второй стойки (14) или на внутренней поверхности первой стойки (11), и содержит по меньшей мере один направляющий элемент (27), устанавливаемый для взаимодействия с контактной зоной соответственно второй стойки (14) или первой стойки (11); при этом вектор силы давления элемента (27) направлен под прямым углом к контактной зоне, с которой предполагается его взаимодействие, отличающееся тем, что направляющий элемент (27) включает в себя по меньшей мере один ролик (40), устанавливаемый для вращения вокруг оси (37), которая пересекается под прямым углом с вектором силы давления, при этом направляющее устройство (16, 17) устанавливается таким образом, чтобы ось (37) ролика (40) пересекалась под прямым углом с первой осью; один крейцкопф (31), имеющий поверхность опоры (29), расположенную под прямым углом к вектору силы давления; средства обеспечения, в зависимости от оказываемого стойкой (11, 14) давления на ролик (40), перемещения оси (37) ролика (40) относительно крейцкопфа (31) практически параллельно вектору силы давления между первым положением, в котором ролик (40) выступает за пределы поверхности опоры (29) крейцкопфа (31), при этом зона, в которой элемент (27) опирается на стойку (11, 14), образуется исключительно частью ролика (40), и вторым положением, в котором ролик (40) не выступает за пределы поверхности опоры (29) крейцкопфа (31), при этом зона, в которой элемент (27) опирается на стойку (11, 14), образуется частью ролика (40) и крейцкопфа (31).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит эластичные средства возврата (48), производящие усилие, фактически параллельное вектору силы давления, при этом эластичные средства возврата (48) располагаются таким образом, чтобы при нахождении оси (37) ролика (40) в первом положении они могли бы сжиматься для обеспечения перемещения оси (37) ролика (40) во второе положение.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит средства предварительного сжатия (41, 44, 45, 46), устанавливаемые для обеспечения при нахождении оси (37) ролика (40) в первом положении сжатия эластичных средств возврата (48) и перемещения тем самым на оси (37) ролика (40) вперед.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось (37) ролика (40) прочно крепится к рычагу (32), устанавливаемому для вращения вокруг неподвижной относительно крейцкопфа (31) оси (35), которая фактически параллельна оси (37) ролика (40).

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ось (37) ролика (40) прочно крепится к рычагу (32), устанавливаемому для вращения вокруг неподвижной относительно крейцкопфа (31) оси (35), которая фактически параллельна оси (37) ролика (40), при этом часть эластичных средств возврата (48) упирается в зону рычага (32), при этом ось (37) ролика (40) располагается между осью (35) вращения рычага (32) и зоной рычага (32).

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ось (37) ролика (40) прочно крепится к рычагу (32), устанавливаемому для вращения вокруг неподвижной относительно крейцкопфа (31) оси (35), которая фактически параллельна оси (37) ролика (40), при этом часть эластичных средства возврата (48) упирается в зону рычага (32), при этом зона рычага (32) располагается между осью (35) вращения рычага (32) и осью (37) ролика (40).

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рычаг (32) изготавливается при помощи двух пластин (33а, 33b), которые фактически параллельны и пересекаются под прямым углом с осью (37) ролика (40); при этом ролик (40) располагается между двумя пластинами (33а, 33b), а пластины (33а, 33b) с одной стороны одними своими краями размещаются по обе стороны от суппорта (28), устанавливаемого неподвижно относительно крейцкопфа (31), и соединяются проходящим сквозь суппорт (28) стержнем (34), при этом стержень (34) образует ось вращения (35) рычага (32) относительно суппорта (28); а с другой стороны другими своими концами соединяются пластиной (36), в которую упираются эластичные средства возврата (48).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что суппорт (28) образует крейцкопф (31).

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что крейцкопф (31) отличается от суппорта (28).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит пружину (48) с осью (37), параллельной вектору силы давления, при этом пружина (48) упирается первым краем в стенку (19, 47), жестко соединенную с крейцкопфом (31), который устанавливается перпендикулярно вектору силы давления сзади оси (37) ролика (40), а вторым краем упирается в опорную деталь (36), прочно соединенную с осью ролика (40); средства блокировки (41, 44, 45, 46), устанавливаемые неподвижно относительно крейцкопфа (31) с целью затруднить перемещение данной детали (36) вперед и обеспечить перемещение данной детали (36) назад.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средства блокировки содержат один стержень с резьбой (41), располагаемый внутри пружины (48), фактически соосно с ней; при этом данный стержень с резьбой (41) включает в себя первую оконечную часть, взаимодействующую с нарезанным отверстием, выполненным в стенке (19), в которую упирается первый край пружины (48), и вторую оконечную часть, прикрепляемую к поперечному элементу блокировки (44), причем опорная деталь (36) содержить сквозное отверстие (36а), позволяющее навинчивать ее на стержень с резьбой (41) и обеспечивать упор в поперечный элемент блокировки (44) под действием пружины (48), когда ось (37) ролика (40) находится в первом положении.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что оно содержит полую цилиндрическую деталь, образующую втулку (46), устанавливаемую соосно вокруг стержня с резьбой (41) внутри пружины (48) между стенкой (19), в которую упирается первый край пружины (48), а также поперечный элемент блокировки (44).

13. Устройство по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что оно предназначено для крепления к одному краю первой стойки (11) и взаимодействия с контактной зоной на внешней поверхности второй стойки (14); при этом устройство (16) содержит место посадки (26), предназначенное для размещения второй стойки (14), и определенное количество N₁ направляющих элементов (27), устанавливаемые на сторонах условного многоугольника (рядом с его углами), при этом поверхности опоры крейцкопфов (31) данных элементов (27) направлены в сторону места посадки (26).

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что количество N₁ составляет 1-20 (включительно) единиц.

15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит коробку (18), в которой размещаются направляющие элементы (27) и организуется место посадки (26), при этом коробка (18) изготавливается по меньшей мере из двух частей (22а, 22b), предназначенных для соединения друг с другом вокруг второй стойки (14).

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно содержит средства регулировки (25) расстояния между частями (22а, 22b) коробки (18) для корректировки поперечных размеров места посадки (26) в зависимости от поперечных размеров второй стойки (14).

17. Устройство по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что оно предназначено для установки на краю второй стойки (14) и взаимодействия с контактной зоной, располагаемой на внутренней поверхности первой стойки (11), при этом устройство (17) имеет внешнюю форму, соответствующую внутренней форме первой стойки (11), и содержит определенное количество N₂ направляющих элементов (27), располагаемых фактически на стороне условного многоугольника, рядом с его углами, при этом поверхности опоры крейцкопфов (31) данных элементов (27) направлены наружу от устройства (17).

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что количество N₂ составляет 1-20 (включительно) единиц.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно содержит каркас (50), на котором располагаются направляющие элементы (27), при этом каркас (50) включает в себя по меньшей мере один первый и один второй ряды (54, 56), при этом каждый ряд содержит по меньшей мере два элемента (27), в которых поверхности опоры (29) крейцкопфов (31) ориентированы в противоположные друг другу стороны, при этом вектор силы давления элементов (27) первого ряда (54) пересекается под прямым углом с вектором силы давления элементов (27) второго ряда (56).

20. Телескопическая стрела, содержащая по меньшей мере первую стойку (11) с первой осью (12), и вторую стойку (14) со второй осью (15), и устанавливаемую соосно с первой стойкой (11) таким образом, чтобы обеспечивалось ее перемещение в первой стойке (11); при этом первая или вторая стойки (11, 14) предназначены для крепления на конструкции (8), отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно первое и/или одно второе устройство (16, 17) по любому из пп.1-19; при этом первое устройство (16) крепится на одном краю первой стойки (11) и взаимодействует с контактной зоной, расположенной на внешней поверхности второй стойки (14), а второе устройство (17) крепится на краю второй стойки (14) и взаимодействует с контактной зоной, расположенной на внутренней поверхности первой стойки (11).

21. Телескопическая стрела по п.20, отличающаяся тем, что первая стойка (11) содержит косынку (13), предназначенную для крепления первого устройства (16), при этом данная косынка (13) располагается на соответствующем краю данной первой стойки (11).

22. Способ направления первой стойки (11) с первой осью (12) относительно второй стойки (14) со второй осью (15), при этом вторая стойка (14) предназначена для установки соосно в первой стойке (11) таким образом, чтобы она могла перемещаться в ней, отличающийся тем, что предусматривают по меньшей мере одно направляющее устройство (16, 17) по любому из пп.1-19; закрепляют данное устройство (16, 17) на краю первой стойки (11) соответственно второй стойки (14); устанавливают вторую стойку (14) в первой стойке (11), при этом устройство (16, 17) располагается таким образом, чтобы ролики (40) катились по внешней поверхности второй стойки (14) соответственно внутренней поверхности первой стойки (11); воздействуют на устройство (16, 17) с целью расположения оси (37) ролика (40) в первом положении.