PL 224252 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 224252 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 403166 (51) Int.Cl. B66C 13/08 (2006.01) H02K 7/14 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 15.03.2013 (54) Obrotnica (43) Zgłoszenie ogłoszono: 29.09.2014 BUP 20/14 (73) Uprawniony z patentu: PRZEDSIĘBIORSTWO HAK SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.12.2016 WUP 12/16 (72) Twórca(y) wynalazku: JACEK RADOMSKI, Wrocław, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Tomasz Szelwiga
2 PL 224 252 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest obrotnica o napędzie elektrycznym przeznaczona zwłaszcza do podwieszania do zblocza dźwignicy celem obracania w osi pionowej podnoszonych i transportowanych ładunków w szczególności ładunków o znacznym momencie bezwładności względem osi obrotu. Znanych i stosowanych jest wiele obrotnic ładunków w transporcie podwieszanym utworzonych z korpusu, w którym ułożyskowany jest wzdłużnie i obrotowo zaczep do podwieszania obracanego elementu złączony z motoreduktorem. Znane jest z europejskiego zgłoszenia wynalazku EP0600792 urządzenie do sterowania i regulacji ruchu obrotowego zaczepu, które zawiera obrotnicę zbudowaną z silnika elektrycznego, którego wał złączony jest z reduktorem, którego z kolei wał wyjściowy zespolony jest zaczepem do podwieszania obracanego elementu. Znana jest także z francuskiego zgłoszenia wynalazku FR2719033 obrotnica zbudowana z silnika elektrycznego, zaczepu do podwieszania elementu obracanego oraz łączącej te elementy przekładni zębatej. Mniejsze koło zębate zamocowane jest na wale silnika elektrycznego a większe do trzpienia zaczepu do podwieszania obracanego elementu. Obrotnica zbudowana ze stojana silnika elektrycznego prądu przemiennego, w którym obrotowo ułożyskowany jest wirnik silnika elektrycznego prądu przemiennego mający zwrócony ku dołowi wał, oraz zaczepu do podwieszania obracanego elementu według wynalazku charakteryzuje się tym, iż zaczep do podwieszania obracanego elementu zamocowany jest do wału wirnika silnika elektrycznego prądu przemiennego, stojan silnika elektrycznego prądu przemiennego wraz z przymocowanym do niego obciążeniem zamocowany jest obrotowo w osi obrotu wirnika silnika elektrycznego prądu przemiennego do trzpienia, który złączony jest z zaczepem do podwieszania obrotnicy, przy czym do trzpienia z zaczepem zamocowana jest obudowa zewnętrzna a uzwojenie stojana połączone jest w gwiazdę i złączone jest z doprowadzającym do niego prąd elektryczny złączem obrotowym stanowiącym element instalacji elektrycznej obrotnicy. Korzystnie wirnik silnika elektrycznego prądu przemiennego stanowi wirnik silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego a stojan silnika elektrycznego prądu przemiennego stanowi stojan silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego. Korzystnie przymocowane do stojana silnika elektrycznego prądu przemiennego obciążenie ma postać otaczającej stojan silnika elektrycznego prądu przemiennego walcowatej klatki poprzez którą stojan silnika elektrycznego prądu przemiennego złączony jest obrotowo z trzpieniem. Korzystnie na wale wirnika silnika prądu przemiennego zainstalowane są pierścienie ślizgowe elektrycznego złącza obrotowego zasilające elementy elektryczne zaczepu do podwieszania obracanego elementu i/lub urządzeń elektrycznych łączonych z zaczepem do podwieszania obracanego elementu. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest bezpośrednie wykorzystanie generowanego elektromagnetycznie momentu obrotowego do obracania podwieszanych do zaczepu obrotnicy elementów. W rozwiązaniu według wynalazku obrotowe połączenie stojana z zaczepem do podwieszania obrotnicy sprawia, iż elementem reakcyjnym, warunkującym przekazanie powstałego w silniku elektrycznym momentu obrotowego na umieszczony na wirniku zaczep do podwieszania przedmiotu obracanego, jest bezwładność wirującego w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów wirnika stojana. Zaletą według rozwiązania jest możliwość uzyskania kontroli osiąganej prędkości obrotowej przedmiotu obracanego bez konieczności stosowania środków technicznych w postaci reduktorów i/lub przemienników częstotliwości prądu zasilającego silnik elektryczny, a także wyeliminowanie przekazywania generowanego w obrotnicy momentu obrotowego na zaczep do podwieszania obrotnicy na haku urządzenia podnoszącego. Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia obrotnicę w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 obrotnicę w widoku aksonometrycznym. Obrotnica w przykładzie wykonania według wynalazku utworzona jest ze stojana 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego o uzwojeniach 1.1 połączonych w gwiazdę, w którym osadzony jest ułożyskowany wzdłużnie i obrotowo w łożysku dolnym 2 i obrotowo w łożysku górnym 3 wirnik 4 silnika elektrycznego prądu przemiennego o pionowej osi obrotu. Wirnik 4 silnika elektrycznego prądu przemiennego ma zwrócony ku dołowi wał 5 złączony z zaczepem 6 do podwieszania obracanego elementu. Do stojana 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego przymocowane jest obciążenie 7. Stojan 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego wraz z zamocowanym do niego obciążeniem 7
PL 224 252 B1 3 złączony jest obrotowo w osi obrotu wirnika 4 silnika elektrycznego prądu przemiennego poprzez ułożyskowanie wzdłużne i obrotowe w łożysku 8 z trzpieniem 9 złączonym z zaczepem 10 do podwieszania obrotnicy. Przymocowane do stojana 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego obciążenie 7 ma postać otaczającej stojan 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego walcowatej klatki zamocowanej obrotowo do trzpienia 9. Stojan 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego wraz z obciążeniem 7 otoczony jest walcowatą obudową zewnętrzną 11 zamocowaną do trzpienia 9 i zaczepu 10 do podwieszenia obrotnicy. W dolnej płycie obudowy zewnętrznej 11 utworzony jest otwór, przez który przeprowadzony jest złączony z wałem 5 zaczep 6 do podwieszania obracanego elementu. W miejscu przejścia przez otwór zaczep 6 do podwieszania obracanego elementu ułożyskowany jest obrotowo w łożysku 12 zamocowanym do obudowy zewnętrznej 11. Instalacja elektryczna 13 obrotnicy wyposażona jest w obrotowe złącze elektryczne 14 poprzez które zasilane jest uzwojenie 1.1 stojana 1. Pierścienie ślizgowe 14a obrotowego złącza elektrycznego 14 zamocowane są do połączonej ze stojanem 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego tulei otaczającej trzpień 9, zaś pozostała część elektrycznego złącza obrotowego 14 zamocowana jest do obudowy zewnętrznej 11. Korzystnie na wale 5 zainstalowane są pierścienie ślizgowe 15a wpiętego w instalację elektryczną 13 obrotnicy drugiego elektrycznego złącza obrotowego 15 przeznaczone do zasiania elementów elektrycznych zaczepu 6 do podwieszania elementu obracanego i/lub urządzeń elektrycznych łączonych z zaczepem 6 do podwieszania obracanego elementu. Pozostała część elektrycznego złącza obrotowego 15 zamocowana jest do obudowy zewnętrznej 11. Wirnik 4 silnika elektrycznego prądu przemiennego stanowi wirnik silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego a stojan 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego stanowi stojan silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego. Zasada działania obrotnicy jest następująca. Zasilone prądem przemiennym uzwojenie stojana 1 silnika elektrycznego prądu przemiennego wytwarza w nim zmienne pole elektromagnetyczne, które oddziałując na uzwojenie wirnika 4 silnika elektrycznego prądu przemiennego korzystnie wirnika silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego generuje w nim prądy przemienne wytwarzające zmienne pole elektromagnetyczne. Oddziaływujące na siebie dynamicznie pola elektromagnetyczne powodują powstanie pomiędzy stojanem 1 a wirnikiem 4 momentu obrotowego powodującego ich obrót w przeciwne strony. W celu utrzymania dużej wartości momentu obrotowego wirnika 4 wraz z podwieszonym do niego obracanym elementem, korzystne jest obciążenie stojana 7 dodatkową masą wirującą, której zadaniem jest przedłużenie w czasie momentu osiągnięcia przez stojan 1 maksymalnych obrotów. Dołożenie dodatkowej masy do stojana 1 ma zapewnić uzyskanie wysokiego momentu bezwładności stojana 1 w osi obrotu. Z uwagi, iż w standardowych silnikach elektrycznych powodowane wydłużeniem fazy rozruchu długotrwałe występowanie wysokich prądów rozruchowych powoduje przepalenie się uzwojeń elektrycznych, w obrotnicy według wynalazku stosuje się elementy silników elektrycznych przystosowane do zasilania prądem przemiennym o napięciu wyższym niż napięcie prądu przemiennego zasilające obrotnicę a uzwojenia 1.1 stojana 1 łączy się w gwiazdę, aby wartość prądu znamionowego w uzwojeniach silnika tak dostosowanego była porównywalna z wartością prądu rozruchowego występującego w uzwojeniach silnika przystosowanego do zasilania prądem przemiennym o napięciu równym napięciu zasilania obrotnicy z uzwojeniami stojana połączonymi w trójkąt. Rozwiązanie według wynalazku nie przenosi momentu obrotowego od działania pól elektromagnetycznych stojana 1 i wirnika 4 na punkt podwieszenia obrotnicy. Zastrzeżenia patentowe 1. Obrotnica zbudowana ze stojana silnika elektrycznego prądu przemiennego, w którym obrotowo ułożyskowany jest wirnik silnika elektrycznego prądu przemiennego mający zwrócony ku dołowi wał, oraz zaczepu do podwieszania obracanego elementu, znamienna tym, że zaczep (6) do podwieszania obracanego elementu zamocowany jest do wału (5) wirnika (4) silnika elektrycznego prądu przemiennego, stojan (1) silnika elektrycznego prądu przemiennego wraz z przymocowanym do niego obciążeniem (7) zamocowany jest obrotowo w osi obrotu wirnika (4) silnika elektrycznego prądu przemiennego do trzpienia (9) który złączony jest z zaczepem (10) do podwieszania obrotnicy, przy czym do trzpienia (9) z zaczepem (10) zamocowana jest obudowa zewnętrzna (11) a uzwojenie stojana (1) połączone jest w gwiazdę i złączone jest z doprowadzającym do niego prąd elektryczny złączem obrotowym (14) stanowiącym element instalacji elektrycznej (13) obrotnicy.
4 PL 224 252 B1 2. Obrotnica według zastrz. 1, znamienna tym, że wirnik (4) silnika elektrycznego prądu przemiennego stanowi wirnik silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego a stojan (1) silnika elektrycznego prądu przemiennego stanowi stojan silnika elektrycznego klatkowego prądu przemiennego. 3. Obrotnica według zastrz. 1, znamienna tym, że przymocowane do stojana (1) silnika elektrycznego prądu przemiennego obciążenie (7) ma postać otaczającej stojan (1) silnika elektrycznego prądu przemiennego walcowatej klatki poprzez którą stojan (1) silnika elektrycznego prądu przemiennego złączony jest obrotowo z trzpieniem (9). 4. Obrotnica według zastrz. 1, znamienna tym, że wyposażona jest w elektryczne złącze obrotowe (15), którego pierścienie ślizgowe (15a) zainstalowane są na wale (5) wirnika (4). Rysunki
PL 224 252 B1 5
6 PL 224 252 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)