Подъемный механизм для подъема электрического устройства с подмоткой кабеля такого устройства

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента ПОДЪМНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПОДЪМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА С ПОДМОТКОЙ КАБЕЛЯ ТАКОГО УСТРОЙСТВА Предложен подъемный механизм для подъема электрического устройства с подмоткой кабеля такого устройства, который включает тросовый барабан 1 для намотки грузонесущего каната и кабельный барабан 2 для намотки кабеля указанного электрического устройства. Тросовый барабан 1 жестко закреплен на валу 3 тросового барабана, а кабельный барабан 2 жестко закреплен на валу 4 кабельного барабана. Валы 3 и 4 с возможностью вращения установлены в опорах 5 тросового барабана и опорах 6 кабельного барабана соответственно. Вал 3 дополнительно включает шпонку 7. На валу 3 во взаимодействии со шпонкой 7 установлена первая обгонная муфта 8, на которой установлено первое зубчатое колесо 9. В свою очередь, опора 6 имеет неподвижную цапфу 11,на которой с возможностью вращения установлена вторая обгонная муфта 12, совмещенная с подшипником 13. Цапфа 11 установлена концентрично валу 4, а на обгонной муфте 12 установлено второе зубчатое колесо 14. Зубчатые колеса 9 и 14 находятся в зацеплении друг с другом. Зубчатое колесо 14 установлено во взаимодействии по своей торцевой поверхности с торцевой стенкой барабана 2 через фрикционный диск 15. Диск 15 фиксируется на барабане 2 штифтами 16 и прижимается к зубчатому колесу 14 посредством пружин 17, расположенных равномерно вокруг диска 15 на резьбовых шпильках 18. Такой характер взаимодействия зубчатого колеса 14 позволяет его скольжение относительно диска 15 и, как следствие, относительно барабана 2. Постоянство натяжения и скорости кабеля поднимаемого электрического устройства обеспечивается за счет скольжения фрикционного диска 15 и переключения обгонных муфт 8 и 12 с рабочего на холостой ход при подъеме и опускании электрического устройства. Селягин Иван Сергеевич, Николаев Вячеслав Викторович, Алексанин Сергей Андреевич, Федосовский Михаил Евгеньевич (RU) Можайский М.А. (RU) 015742 Область техники Настоящее изобретение относится к подъемному механизму. Более конкретно настоящее изобретение относится к подъемному механизму для подъема электрического устройства с подмоткой кабеля такого устройства. Уровень техники Проводные электрические устройства широко используются в различных областях техники. Например, в ядерной энергетике для удаленного наблюдения за процессами перегрузки топлива ядерных реакторов используются проводные видеокамеры. Для расширения области наблюдения указанные видеокамеры автоматически перемещают в вертикальном направлении. Одной из проблем, которые возникают при вертикальном перемещении таких видеокамер, является проблема поддержания натяжения кабеля в заданных пределах и предотвращения его провисания. Аналогичная проблема может возникать в любой другой области техники, где используются проводные электрические устройства. В патенте JP 6094463 описан подъемный механизм для подъема электрического устройства, который включает канатный барабан для намотки грузонесущего каната, жестко закрепленный на валу канатного барабана, кабельный барабан для намотки кабеля электрического устройства, жестко закрепленный на валу кабельного барабана, опоры канатного барабана, в которых с возможностью вращения установлен вал канатного барабана, и опоры кабельного барабана, в которых с возможностью вращения установлен вал кабельного барабана. В указанном устройстве для поддержания натянутого состояния кабеля используется отдельный привод, осуществляющий вращение кабельного барабана. Недостатком такого механизма является необходимость установки отдельного привода для поддержания натянутого состояния кабеля и его синхронизации с приводом канатного барабана, что на практике приводит к повышению стоимости самого механизма и затрат на его эксплуатацию. Раскрытие изобретения Задачей настоящего изобретения является создание подъемного механизма для подъема электрического устройства, в котором отсутствует необходимость использования отдельного привода для поддержания натянутого состояния кабеля. Указанная задача решена путем создания подъемного механизма для подъема электрического устройства, который включает канатный барабан для намотки грузонесущего каната, жестко закрепленный на валу канатного барабана, кабельный барабан для намотки кабеля электрического устройства, жестко закрепленный на валу кабельного барабана, опоры канатного барабана, в которых с возможностью вращения установлен вал канатного барабана, и опоры кабельного барабана, в которых с возможностью вращения установлен вал кабельного барабана. Указанный подъемный механизм отличается тем, что на валу канатного барабана установлено первое колесо, опора кабельного барабана имеет неподвижную цапфу, на которой концентрично валу кабельного барабана установлено второе колесо, второе колесо установлено во фрикционном взаимодействии с кабельным барабаном с возможностью скольжения относительно него, первое и второе колеса установлены во взаимодействии друг с другом, передаточное отношение первого и второго колес подобрано так, что угловая скорость второго колеса больше угловой скорости кабельного барабана, первое колесо установлено с возможностью свободного вращения относительно вала канатного барабана при опускании электрического устройства и жесткого зацепления с валом канатного барабана при подъеме электрического устройства, а второе колесо установлено с возможностью свободного вращения относительно неподвижной цапфы опоры кабельного барабана при подъеме электрического устройства и жесткого зацепления с неподвижной цапфой опоры кабельного барабана при опускании электрического устройства. Предлагаемый подъемный механизм обеспечивает поддержание натянутого состояния кабеля за счет использования двух взаимодействующих колес, которые установлены на соответствующих валах с возможностью свободного вращения относительно этих валов только в одном направлении и которые имеют разные скорости вращения. Такой механизм имеет более низкую начальную стоимость по сравнению с ближайшим аналогом и требует меньших затрат на эксплуатацию. Кроме того отсутствует необходимость синхронизации дополнительных звеньев с приводом подъемного механизма. Согласно другому варианту реализации указанная возможность свободного вращения первого колеса относительно вала канатного барабана и жесткого зацепления указанного колеса с указанным валом обеспечена использованием первой обгонной муфты и подшипника, установленных между первым колесом и валом канатного барабана, и шпонки, установленной на валу канатного барабана с возможностью взаимодействия с указанной первой обгонной муфтой, указанная возможность свободного вращения второго колеса относительно неподвижной цапфы опоры кабельного барабана и жесткого зацепления с неподвижной цапфой опоры кабельного барабана обеспечена использованием второй обгонной муфты,совмещенной с подшипником, установленных между вторым колесом и неподвижной цапфой опоры кабельного барабана, а указанное фрикционное взаимодействие осуществляется через фрикционный диск, установленный между торцевой поверхностью второго колеса и торцевой стенкой кабельного барабана, путем прижатия фрикционного диска к торцевой стенке кабельного барабана средствами прижатия. Согласно еще одному варианту реализации первое и второе колеса подъемного механизма выпол-1 015742 нены в виде зубчатых колес, а указанное взаимодействие таких зубчатых колес обусловлено их непосредственным зацеплением или обеспечивается посредством зубчатого ремня, соединяющего указанные зубчатые колеса. Согласно еще одному варианту реализации первое и второе колеса выполнены в виде шкивов, а подъемный механизм также включает ремень, огибающий указанные шкивы. Согласно еще одному варианту реализации указанное передаточное отношение первого и второго колес подобрано из условия соотношения их диаметров, при этом угловая скорость второго колеса при работе подъемного механизма больше угловой скорости кабельного барабана на 5-10%. При таком соотношении угловых скоростей второго зубчатого колеса и кабельного барабана обеспечивается оптимальное выравнивание скоростей кабеля и каната. Согласно еще одному варианту реализации указанные средства прижатия включают пружины, равномерно расположенные вокруг центральной оси фрикционного диска, а фрикционный диск фиксируется на кабельном барабане с использованием штифтов. Таким образом обеспечивается постоянное по усилию прижатие фрикционного диска к торцевой стенке кабельного барабана. Согласно еще одному варианту реализации на канатном барабане неподвижно установлено дополнительное зубчатое колесо для взаимодействия с приводом и приведения в действие подъемного механизма. Согласно еще одному варианту реализации подъемный механизм имеет электрический привод. Краткое описание чертежей Далее описан предпочтительный вариант реализации предлагаемого подъемного механизма со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых фиг. 1 показывает подъемный механизм согласно предпочтительному варианту реализации; фиг. 2 - разрез по линии А-А, показанной на фиг. 1; фиг. 3 - кинематическую схему подъемного механизма согласно предпочтительному варианту реализации. Осуществление изобретения На фиг. 1 и 2 показан предлагаемый подъемный механизм согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения. На фиг. 3 показана кинематическая схема такого подъемного механизма. Механизм включает тросовый барабан 1 для намотки грузонесущего каната, на котором закреплено поднимаемое электрическое устройство, и кабельный барабан 2 для намотки кабеля указанного электрического устройства. В данном примере в качестве электрического устройства использована видеокамера с приводами наведения и осветительными приборами для удаленного наблюдения за процессом обращения с ядерным топливом. Для расширения области наблюдения указанную видеокамеру автоматически перемещают в вертикальном направлении. Одной из проблем, которые возникают при вертикальном перемещении таких видеокамер, является проблема сохранения натяжения кабеля и предотвращения его провисания. Однако аналогичная проблема может возникать в любой другой области техники, где используются перемещаемые проводные электрические устройства. Таким образом, изобретение может быть использовано для подъема и опускания любого другого перемещаемого электрического устройства, например: электрически управляемого грузозахватного устройства, грузоподъемных устройств с электрически управляемой подвеской (например, поворачивающимся крюком), звукозаписывающего, освещающего устройства и т.п. Тросовый барабан 1 жестко закреплен на валу 3 тросового барабана, а кабельный барабан 2 жестко закреплен на валу 4 кабельного барабана. Валы 3 и 4 с возможностью вращения установлены в опорах 5 тросового барабана и опорах 6 кабельного барабана соответственно. Вал 3 дополнительно включает шпонку 7. На валу 3 во взаимодействии со шпонкой 7 установлена первая обгонная муфта 8, на которой установлено первое зубчатое колесо 9. Таким образом, обеспечена возможность свободного вращения зубчатого колеса 9 относительно вала 3 только при опускании электрического устройства. Также на валу 3 неподвижно установлено дополнительное зубчатое колесо 10 для взаимодействия с приводом (не показан) механизма. В свою очередь, опора 6 имеет неподвижную цапфу 11, на которой с возможностью вращения установлена вторая обгонная муфта 12, совмещенная с подшипником 13. Цапфа 11 установлена концентрично валу 4, а на обгонной муфте 12 установлено второе зубчатое колесо 14. Таким образом, обеспечена возможность свободного вращения зубчатого колеса 14 относительно вала 4 только при подъеме электрического устройства. Зубчатые колеса 9 и 14 находятся в зацеплении друг с другом. Как видно из фиг. 2, зубчатое колесо 14 установлено во взаимодействии на своей торцевой поверхности с торцевой стенкой барабана 2 через фрикционный диск 15. Диск 15 фиксируется на барабане 2 штифтами 16 и прижимается к зубчатому колесу 14 посредством пружин 17, расположенных равномерно вокруг диска 15 на резьбовых шпильках 18. Усилие пружин, прижимающих зубчатое колесо 14, подобрано так, что обеспечена возможность его скольжения относительно диска 15 и, как следствие, относительно барабана 2. Предлагаемый механизм работает следующим образом.-2 015742 Тросовый барабан 1 приводится во вращение от привода подъемного устройства через зубчатое колесо 10. При вращении барабана 1 на подъем электрического устройства вал 3 через обгонную муфту 8,взаимодействующую со шпонкой 7, жестко соединяется с зубчатым колесом 9 и вращает его. Вращение от колеса 9 передается на колесо 14 и далее через фрикционный диск 15 на кабельный барабан 2. Передаточное отношение колес 9 и 14 подобрано так, что угловая скорость колеса 14 на 5-10% больше угловой скорости барабана 2, вращающегося со скоростью подъема электрического устройства, поэтому вращение зубчатого колеса 14 осуществляется со скольжением относительно барабана 2. Пружины 17 создают необходимое усилие для натяжения кабеля, которое многократно меньше усилия от поднимаемого электрического устройства. При вращении барабана 1 в обратную сторону на опускание электрического устройства барабан 2 также будет вращаться в обратную сторону усилием натяжения кабеля, пытаясь повернуть через фрикционный диск 15 зубчатое колесо 14. Зубчатое колесо 14, в свою очередь, жестко фиксируется от поворота посредством обгонной муфты 12 на неподвижной цапфе 11, и фиксирует от поворота зубчатое колесо 9, с которым находится в зацеплении. Вал 3 свободно вращается в зубчатом колесе 9 благодаря свободному ходу обгонной муфты 8, обеспечивая беспрепятственное опускание электрического устройства. Таким образом, при скольжении фрикционного диска 15 и переключении обгонных муфт 8 и 12 с рабочего на холостой ход при подъеме и опускании электрического устройства обеспечивается постоянство натяжения и скорости кабеля такого устройства. В заключение, следует отметить, что приведенный выше пример является лишь частным примером реализации настоящего изобретения. В частности, вместе с электрическим устройством могут подниматься, например, опорные конструкции, используемые для закрепления поднимаемых электрических устройств (например, опорные рамы или металлоконструкции) и/или обеспечения вертикальности перемещения таких устройств (например, направляющие башмаки во взаимодействии с вертикальными направляющими). Объем правовой охраны, испрашиваемый в настоящей заявке, задан нижеследующей формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Подъемный механизм для подъема электрического устройства, который включает канатный барабан для намотки грузонесущего каната, жестко закрепленный на валу канатного барабана, кабельный барабан для намотки кабеля электрического устройства, жестко закрепленный на валу кабельного барабана, опоры канатного барабана, в которых с возможностью вращения установлен вал канатного барабана, и опоры кабельного барабана, в которых с возможностью вращения установлен вал кабельного барабана, отличающийся тем, что на валу канатного барабана установлено первое колесо, опора кабельного барабана имеет неподвижную цапфу, на которой концентрично валу кабельного барабана установлено второе колесо, второе колесо установлено во фрикционном взаимодействии с кабельным барабаном с возможностью скольжения относительно него, первое и второе колеса установлены во взаимодействии друг с другом, передаточное отношение первого и второго колес подобрано так, что угловая скорость второго колеса больше угловой скорости кабельного барабана, первое колесо установлено с возможностью свободного вращения относительно вала канатного барабана при опускании электрического устройства и жесткого зацепления с валом канатного барабана при подъеме электрического устройства, а второе колесо установлено с возможностью свободного вращения относительно неподвижной цапфы опоры кабельного барабана при подъеме электрического устройства и жесткого зацепления с неподвижной цапфой опоры кабельного барабана при опускании электрического устройства. 2. Подъемный механизм по п.1, отличающийся тем, что указанная возможность свободного вращения первого колеса относительно вала канатного барабана и жесткого зацепления указанного колеса с указанным валом обеспечена использованием первой обгонной муфты и подшипника, установленных между первым колесом и валом канатного барабана, и шпонки, установленной на валу канатного барабана с возможностью взаимодействия с указанной первой обгонной муфтой, указанная возможность свободного вращения второго колеса относительно неподвижной цапфы опоры кабельного барабана и жесткого зацепления с неподвижной цапфой опоры кабельного барабана обеспечена использованием второй обгонной муфты, совмещенной с подшипником, которые установлены между вторым колесом и неподвижной цапфой опоры кабельного барабана, а указанное фрикционное взаимодействие осуществляется через фрикционный диск, установленный между торцевой поверхностью второго колеса и торцевой стенкой кабельного барабана, путем прижатия фрикционного диска к торцевой стенке кабельного барабана средствами прижатия. 3. Подъемный механизм по п.2, отличающийся тем, что первое и второе колеса выполнены в виде зубчатых колес. 4. Подъемный механизм по п.2, отличающийся тем, что первое и второе колеса выполнены в виде шкивов, а подъемный механизм также включает ремень, огибающий указанные шкивы. 5. Подъемный механизм по п.3, отличающийся тем, что указанное взаимодействие первого и второго зубчатых колес обусловлено их зацеплением.-3 015742 6. Подъемный механизм по п.3, отличающийся тем, что указанное взаимодействие первого и второго зубчатых колес обеспечивается посредством зубчатого ремня. 7. Подъемный механизм по п.1, отличающийся тем, что передаточное отношение первого и второго колес подобрано из условия соотношения их диаметров, а угловая скорость второго колеса при работе подъемного механизма больше угловой скорости кабельного барабана на 5-10%. 8. Подъемный механизм по пп.2-6, отличающийся тем, что средства прижатия включают пружины,равномерно расположенные вокруг центральной оси фрикционного диска, а фрикционный диск фиксирован на кабельном барабане с использованием штифтов. 9. Подъемный механизм по пп.1-7, отличающийся тем, что на канатном барабане неподвижно относительно него установлено дополнительное звено для взаимодействия с приводом и приведения в действие подъемного механизма. 10. Подъемный механизм по п.9, отличающийся тем, что указанное дополнительное звено выполнено в виде зубчатого колеса. 11. Подъемный механизм по пп.1-7, 9, отличающийся тем, что он имеет электрический привод.