[发明专利]具有连续测量和显示起重器杆位置的装置的起重器

说明书

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。