Устройство для контроля пружины - RU2226597C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройствам для контроля работы пружин, более конкретно к устройству для контроля работающей с предварительным напряжением пружины для ворот, дверей или т.п.

Из патента US 5697476 известен тормозной механизм для торможения ворот гаража при выходе из строя уравновешивающего механизма с барабанообразным тормозным элементом, который на направленной относительно оси вращения вращающегося при движении воротного полотна торсионного вала радиально вовнутрь стенке снабжен имеющим зубчатое зацепление захватывающим приспособлением и улавливающим звеном, которое подвижно из рабочего положения, в котором оно отпускается захватывающим приспособлением, в улавливающее положение, в котором оно захватывает захватывающее приспособление для торможения воротного полотна, и имеет расположенный радиально в пределах направленной вовнутрь стенки перемещаемый по ходу движения из улавливающего положения радиально наружу в положение захвата захватывающим приспособлением улавливающий участок. При этом выполненное в виде храповой собачки улавливающее звено укреплено на торсионном вале и под действием пружины является предварительно эластично напряженным радиально вовнутрь и установлено с возможностью перемещения в сторону захватывающего приспособления против действия направленного от захватывающего приспособления предварительного напряжения за счет центробежной силы. Тормозной элемент притормаживается посредством неподвижно установленной тормозной петли, направляемой по окружности выполненного как барабан тормозного элемента.

Известное устройство имеет тот недостаток, что оно требует относительно много места и материла, особенно тогда, когда вследствие наступающего высокого момента вращения желателен большой радиус для храпового колеса или подобного блокирующего элемента и в соответствии с этим также и сложное улавливающее звено. Если нужно исключить доступ снаружи, необходим еще и корпус для схватывания известных блокирующих приспособлений (улавливающего звена и блокирующего элемента).

Ближайшим аналогом является известное из заявки ЕР №0151427, опубл. 12.02.1986 г. устройство для контроля работающей с предварительным напряжением пружины для ворот, дверей или т.п., в частности, торсионной пружины, предусмотренной в качестве уравновешивающей пружины для однозвенного или многозвенного, перемещаемого над головой воротного полотна или для полотна жалюзийных ворот, для предотвращения захлопывания или падения воротного или дверного полотна и т.п., содержащее вращающийся вокруг оси вращения при движении открывания и закрывания воротного полотна или т.п. вместе с нагружаемым несломанной пружиной элементом передачи крутящего момента, в частности, тросовым или цепным тяговым валом или подобным торсионным валом, блокирующий элемент, который для блокировки этого движения вращения и вследствие этого движения воротного полотна и т.п. выполнен с возможностью захватывания и блокировки предпочтительно с геометрическим замыканием посредством содержащего зубчатое зацепление захватывающего приспособления, улавливающего звена, перемещаемого из рабочего положения, в котором оно отпущено захватывающим приспособлением, в положение улавливания, в котором оно захвачено захватывающим приспособлением для блокировки воротного полотна, а также чувствительное и пусковое приспособление для восприятия напряжения пружины и вызывания движения улавливающего звена из рабочего положения в положение улавливания как реакцию на регистрированный чувствительным элементом излом пружины.

Известное устройство служит при практическом применении в основном тому, что при изломе пружины, предусмотренной для уравновешивания перемещаемого над головой воротного полотна и взаимодействующей с валом для тягового средства, например, тросовой тяги, торсионная пружина препятствует падению воротного полотна. При этом как раз при очень тяжелых воротных полотнах должны восприниматься значительные моменты вращения. Устройство должно воспринимать моменты вращения более 800 Нм и надежно блокировать проворачивание тросового вала, на который могут воздействовать эти моменты вращения вследствие силы тяжести ворот.

Задачей изобретения является разработка устройства для контроля работающей с предварительным напряжением пружины для ворот, дверей или т.п., которое занимает меньше места и требует меньше материала, и одновременно обеспечивает блокировку также и высоких, наступающих при изломе пружины вращательных моментов.

Поставленная задача решается в устройстве для контроля работающей с предварительным напряжением пружины для ворот, дверей или т.п., в частности, торсионной пружины, предусмотренной в качестве уравновешивающей пружины для однозвенного или многозвенного, перемещаемого над головой воротного полотна или для полотна жалюзийных ворот, для предотвращения захлопывания или падения воротного или дверного полотна и т.п., содержащее вращающийся вокруг оси вращения при движении открывания и закрывания воротного полотна или т.п. вместе с нагружаемым несломанной пружиной элементом передачи крутящего момента, в частности тросовым или цепным тяговым валом или подобным торсионным валом, блокирующий элемент, который для блокировки этого движения вращения и вследствие этого движения воротного полотна и т.п. выполнен с возможностью захватывания и блокировки предпочтительно с геометрическим замыканием посредством содержащего зубчатое зацепление захватывающего приспособления улавливающего звена, перемещаемого из рабочего положения, в котором оно отпущено захватывающим приспособлением, в положение улавливания, в котором оно захвачено захватывающим приспособлением для блокировки воротного полотна, а также чувствительное и пусковое приспособление для восприятия напряжения пружины и вызывания движения улавливающего звена из рабочего положения в положение улавливания как реакцию на регистрированный чувствительным элементом излом пружины, за счет того, что блокирующий элемент имеет направленную радиально во внутрь относительно оси стенку, на которой выполнено захватывающее приспособление, и улавливающее звено имеет улавливающий участок, размещенный или выполненный с возможностью размещения радиально внутри направленной внутрь стенки, перемещаемый в ходе движения в положение улавливания радиально наружу в положение захвата захватывающим приспособлением, причем блокирующий элемент выполнен в виде части барабана для тягового средства, связанного одним концом с воротным полотном.

В отличие от известного из ЕР 0151427 предусмотренный как дополнительная деталь и снабженный по своей окружности защелками храпового колеса блокирующий элемент по изобретению снабжен в своей внутренней части захватывающим приспособлением, в которое входит улавливающее звено в результате направленного наружу движения при изломе пружины. При одинаковом радиусе захвата улавливающее звено может таким образом выполняться намного меньшим и с экономией материала, чем уровень техники. Улавливающее звено малой массы имеет, кроме того, то преимущество, что оно имеет меньшую инерционность, так что возможна более быстрая блокировка. Кроме того, выполненное из блокирующего элемента и улавливающего звена блокирующее приспособление хорошо защищено во внутренней зоне блокирующего элемента против воздействия снаружи, так что нет необходимости в применении отдельного кожуха.

Благодаря выполнению в виде части барабана для тягового средства, связанного одним концом с воротным полотном, предпочтительно в его нижней в положении закрытия зоне, блокирующий элемент больше не является отдельной частью, а интегрирован в имеющийся барабан для тягового средства. При таком выполнении устройство по изобретению полностью интегрировано внутри барабана для тягового средства, т.е. полностью окружено им.

Предпочтительно улавливающий участок выполнен предварительно эластично напряженной радиально наружу, в частности под действием пружины, храповой собачке для зацепления за выступающие на направленной радиально вовнутрь стенке для образования захватывающего приспособления храповые зубья.

Для быстрого и надежного срабатывания блокировочного приспособления при изломе пружины предлагается такое выполнение, при котором улавливающее звено снабжено опорной поверхностью, которая в рабочем положении служит опорой на перемещаемый при изломе пружины чувствительным и пусковым приспособлением из траектории движения улавливающего звена удерживающий элемент и наклонена относительно направления движения удерживающего элемента таким образом, что при отпускании в случае излома пружины улавливающего звена он выталкивается в положение улавливания из траектории движения улавливающего звена. Так, например, если в качестве улавливающего звена применяется расположенная с возможностью поворота вне служащего в качестве элемента передачи крутящего момента вала тягового элемента храповая собачка, которая удерживается в рабочем положении, как и в уровне техники посредством поворотно закрепленного также вне вала пружинного конуса, применяемого как удерживающий элемент болта, то на этот болт действует только поперечная компонента усилия предварительного напряжения храповой собачки, а именно таким образом, что храповая собачка прилегает к болту через проходящую не вертикально к точке тяжести храповой собачки опорную поверхность. Если пружина ломается и конус с болтом движется по предусмотренному для этого угловому диапазону вокруг оси поворота в конечное запорное положение, то это движение поддерживается предварительным напряжением собачки.

Согласно другому предпочтительному выполнению предлагаемого устройства улавливающее звено выполнено в виде поворачиваемого вокруг параллельно смещенной относительно оси вращения рычажной оси и предварительно пружинно напряженного в положении улавливания рычажного элемента с первым, имеющим улавливающий участок и образующим, в частности, храповую собачку, рычажным плечом. Если рычажный элемент имеет еще второе рычажное плечо, служащее для взаимодействия с пусковым механизмом чувствительного и пускового приспособления, в частности имеющее опорную поверхность, то имеющееся в распоряжении пространство лучше используется и может преобразовываться в полезное для срабатывания блокирующего приспособления движение. Второе рычажное плечо служит вопросу, например, движения пружинного конуса при изломе пружины, предпочтительно, как было описано выше, таким образом, что малая компонента предварительного пружинного усилия храповой собачки воздействует на болт конуса через косую поверхность (опорную поверхность).

При изломе пружины может произойти то, что механизм срабатывания, т.е. например, закрепленный на конусе болт, или прочее удерживающее приспособление. или прочий удерживающий элемент нагружается не только в своем положении освобождения, но и с обратным ударом или обратным отскакиванием. Для того, чтобы такой отскакивающий обратно пусковой механизм не мог снова доходить до уже отпущенного второго рычажного плеча, он выполнен предпочтительно таким образом, что при движении рычажного элемента в улавливающее положение он полностью выводится из зоны действия пускового механизма, в частности, из траектории движения удерживающего элемента.

Далее предусматривается такой предпочтительный признак, согласно которому рычажный элемент опирается таким образом, что первое рычажное плечо в положении улавливания может нагружаться на сжатие подлежащим блокировке движением воротного полотна или т.п.. Такое нагружаемое на сжатие рычажное плечо дает по сравнению с нагружаемым на растяжение рычагом с собачкой другие преимущества в отношении экономии материала, так как при этом можно отказаться от крючкового элемента, необходимого при нагружаемом на растяжение рычаге с собачкой. Вместо такого элемента можно просто выполнять свободный конец рычажного плеча как зону для захвата собачкой.

В соответствие с еще одним предпочтительным признаком предлагаемого устройства улавливающий участок на выполненном в виде храповой собачки первом рычажном плече имеет действующий в качестве храпового носика или охватывающий такой храповой носик свободный конец для захвата одного из храповых зубьев, причем свободный конец снабжен скосом, который при повороте рычажного элемента после излома пружины скользит по дополнительному скосу на храповом зубе, вследствие чего рычажный элемент может перемещаться в конечное улавливающее положение прежде, чем передается достойный упоминания крутящий момент. В качестве блокирующего носика может действовать образующий улавливающий участок свободный конец первого рычажного плеча или же этот свободный конец может иметь такой, например, образованный загнутой частью блокирующий носик.

С учетом того, что барабан для тягового средства часто изготавливается путем литья под давлением и таким образом состоит из материала, который более склонен к излому, чем, например, листовой материал, выполнение с дополнительными скосами имеет то преимущество, что действительно воспринимаемые усилия должны вводиться по возможности только после широкоплоскостного взаимодействия между блокирующим носиком и соответствующей боковой стороной храпового зуба. Поэтому при таком выполнении изобретения захватывающее приспособление тянет по своей скошенной боковой стороне храпового зуба соответствующим образом скошенно выполненный блокирующий носик сначала радиально наружу до основания храпового зуба, так что получают большую поверхность прилегания между блокирующим носиком и боковой поверхностью зуба вследствие соответствующего скользящего втягивания. Это является особенно преимущественным в связи с нагружаемым на сжатие рычажным плечом, так как при нагружаемом на растяжение рычажном плече скос на боковой стороне зуба должен быть сделан таким косым, что от этого в экстремальных случаях может страдать стойкость к излому храповых зубьев.

Несущая (или образующая) захватывающее приспособление направленная радиально внутрь стенка не должна быть сплошной, она может иметь прорывы или предусматриваться только на участке окружности блокирующего элемента. Стенка не должна в точно геометрическом смысле быть выровнена радиально внутрь. Она может быть, например везде, снабжена областями с храповыми собачками таким образом, что она не имеет ни одного направленного вертикально плоскостного участка. Важным является то, что она в основном или вся направлена вовнутрь таким образом, что образованное на ней захватывающее приспособление доступно радиально изнутри.

Вместо расположенного постоянно радиально внутри направленной вовнутрь стенки улавливающего участка может быть предусмотрен улавливающий участок, положение покоя которого в нормальном режиме работы находится аксиально смещенным вне охватываемой стенкой зоны, однако по меньшей мере по ходу движения запуска может быть расположено в этой зоне, т.е. по ходу пускового движения движется в эту зону и относительно оси вращения радиально наружу в положение захвата.

На фиг.1 показан вид в сечении по линии A-B-C-D-Е-F фиг.2 боковой конечной зоны снабженного предлагаемым устройством уравновешивающего устройства для воротного полотна с торсионной пружиной; на фиг.2 - принципиальное изображение устройства по фиг.1 в поперечном сечении по линии G-H-I на фиг.1; на фиг.3 - вид сверху на применяемый в устройстве по фиг.1 в качестве улавливающего звена рычажный элемент; на фиг.4 - вид спереди на рычажный элемент по фиг.3.

Фиг.1 показывает боковую конечную зону уравновешивающего устройства для воротного полотна с торсионной пружиной, применяемого, например, на жалюзийных воротах или на перемещаемых над головой воротах. Здесь представлены служащая для компенсации веса воротного полотна предварительно напряженная торсионная пружина 1, крутящий момент которой передается через торсионный вал 2 на тросовый барабан 3. Непоказанное воротное полотно висит со своим весом на тросе 4, который удерживается намотанным на тросовый барабан 3. Для опирания торсионного вала 2 предусмотрен держатель 5. Торсионная пружина 1, связанная на своем непоказанном конце с торсионным валом 2, сидит, как это показано, своим другим, обращенным к тросовому барабану 3, концом на конусе 6. Вне оси вращения А торсионного вала 2 конус расположен с возможностью поворота посредством первого болта 7 вокруг смещенной параллельно оси вращения А оси поворота Ak. Расположенный противолежаще относительно оси вращения А торсионного вала 2 второй болт 8 закреплен на конусе 6 и направляется в загнутом удлиненном отверстии 9 (фиг.2) в держателе 5 таким образом, что конус 6 может поворачиваться вокруг оси поворота Ак на небольшой угол. Тосионная пружина 1 предварительно натягивает конус 6 таким образом, что второй болт 8 наталкивается на первый конец 10 удлиненного отверстия 9, как показано на фиг.2.

Тросовый барабан 3 связан с торсионным валом 2 для совместного вращения, например он насажен описанным ниже более подробно образом. На доступной с обращенной к торсионной пружине стороны зоне радиально внутренней стенки 11 он имеет захватывающее приспособление 12, которое содержит несколько расположенных распределенными по окружности храповых зубьев 13 с их направленными в направлении сматывания, т.е. в направлении вращения тросового барабана 3, в котором он вращается при закрывании воротного полотна при сматывании троса 4, скошенными в радиальном направлении боковыми сторонами 14.

Для блокировки движения тросового барабана при сломе пружины в качестве улавливающего звена предусмотрен рычажный элемент 15. Этот рычажный элемент 15 опирается с помощью третьего болта 16 с возможностью поворота вокруг оси рычага Ah, которая проходит параллельно оси вращения А со смещением. Пружинный элемент 17 натягивает рычажный элемент 15 в положении улавливания (не показано), в котором предусмотренное на тросовом барабане 3 захватывающее приспособление 12 захватывает блокирующе тросовый барабан 3, т.е. рычажный элемент 15 предварительно напряжен при изображении по фиг.2 в направлении поворота против часовой стрелки. Рычажный элемент 15 имеет - как особенно хорошо видно на фиг.3 и 4 - первое рычажное плечо 18 и проходящее под углом к нему второе рычажное плечо 19.

Первое рычажное плечо 18 имеет снабженный действующим (см. фиг.4 в связи с фиг.1) как улавливающий участок, входящим вовнутрь тросового барабана 3 блокирующим носиком 26, свободный конец 20. В представленном примере выполнения конец 23 загнут так, что только загнутая, образующая блокирующий носик 26 часть входит в тросовый барабан 3, остальная часть рычажного элемента 15 расположена аксиально вне тросового барабана 3. Направленная против направления сматывания Ra кромка свободного конца 20 (блокирующего носика 26) снабжена скосом 21, который выполнен дополнительно в соответствие с боковой стороной храпового зуба 14. Второе рычажное плечо 19 выполнено таким образом, что в показанном на чертежах рабочем положении (при котором тросовый барабан 3 свободно вращается без захвата рычажным элементом 15) он прилегает к удерживаемому торсионной пружиной 1 на первом конце 10 удлиненного отверстия 9 второму болту 8. Для этого свободный конец 22 второго рычажного плеча 19 также загнут, а именно в направленном на торсионную пружину 1 аксиальном направлении. Таким образом на обращенной к оси рычага Ah стороне изгиба 23 образована опорная поверхность 24 для опирания второго рычажного плеча 19 и вместе с этим всего рычажного элемента 15 против предварительного напряжения пружинного элемента 17 на втором болте 8. Опорная поверхность 24, однако, направлена не совсем точно по оси Ah, а выполнена скошенной, так что она как косая плоскость опирается на болт 8 и нагружает его поперечной компонентой пружинного усилия пружинного элемента 17 против его прилегания к первому концу 10 удлиненного отверстия 9.

Рычажный элемент 15 имеет третье рычажное плечо 25, которое для управления рычажным элементом 15 выступает между держателем вала 5 и тросовым барабаном 3.

Для жесткого на вращение соединения торсионного вала 2 и тросового барабана 3 на этих обоих элементах 2, 3 выполнены пазовые зоны 27, соответственно, 28, в которые вводится запорный элемент в форме упорного конуса 29 или т.п. Наряду с предотвращением относительного вращения элементов 2, 3 клинообразное выполнение запорного элемента 29 служит также для зажимания элементов 2, 3 таким образом, что предотвращается относительное смещение. Дополнительно к этому тросовый барабан 3 снабжен зажимным винтом 30 для предотвращения смещения тосионного вала 2.

Держатель 5 снабжен для опирания торсионного вала впрессованным шарикоподшипником 31.

Относительно более подробного выполнения, в частности частей по изобретению уравновешивающего устройства воротного полотна с торсионной пружиной, дается ссылка на заявку ЕР 0151427.

В нормальном режиме работы уравновешивающего устройства торсионная пружина 1 передает свое опорное усилие через болт 7 и прилегающий к концу 10 удлиненного отверстия 9 болт 8 на держатель 5 вала. Вследствие этого тросовый барабан предварительно напрягается против направления смотки Ra, нагружающий трос 4 вес воротного полотна компенсируется. Т.е. воротное полотно можно легко перемещать между положением открывания и закрывания. Причем трос 4 вследствие вращения барабана 3 соответствующим образом наматывается или сматывается. Рычажный элемент 15 при этом удерживается в рабочем положении вторым болтом 8 в качестве удерживающего элемента.

Без устройства контроля торсионной пружины 1 при изломе торсионной пружины 1 полный вес воротного полотна без контропоры нагружал бы трос 4 и в случае излома пружины воротное полотно с полной тяжестью обрушивалось бы. Чтобы превратить обрушивание воротного полотна при изломе пружины при предлагаемом уравновешивающем устройстве предусмотрено устройство для контроля пружины, содержащее рычажный элемент 15 и захватное приспособление 12, блокирующее приспособление и имеющее конус 6, удлиненное отверстие 9, 10 и болты 7 и 8 чувствительное и пусковое приспособление. Чувствительное и пусковое приспособление 6-10 благодаря контакту с торсионной пружиной 1 воспринимает снижение пружинного напряжения и тотчас запускает блокирующее приспособление 15, 12 для блокировки движения смотки тросового барабана 3 и блокировки движения падения воротного полотна.

При изломе торсионной пружины 1 освобождается конус 6, он движется толчкообразно внутри заданного удлиненным отверстием углового диапазона вокруг оси поворота Ak. Вследствие этого второй болт 8 выходит из своего захватного положения с первым концом 10 удлиненного отверстия 9 и движется в отверстии 9, удаляясь от этого конца 10. Это движение поддерживается еще за счет прилегания рычажного элемента 15 через действующую как скошенная плоскость для болта 8 опорную поверхность 24 и за счет предварительного напряжения пружинного элемента 17, пока опорная поверхность 24 не выйдет из контакта с болтом 8. После этого рычажный элемент 15 движется под действием пружинного элемента 17 в свое улавливающее положение. При этом второе рычажное плечо 19 поворачивается полностью из зоны удлиненного отверстия 9 и вместе с этим выходит из зоны действия имеющего болт 8 пускового механизма для запускания блокировки, так что даже обратное отскакивание пускового механизма не может мешать вызванному движению рычажного элемента 15. В ходе этого дальнейшего движения рычажного элемента 15 из рабочего положения в улавливающее положение скос 21 попадает на свободном конце 20 первого рычажного плеча 18 в контакт с одной из боковых сторон зуба храповой собачки 14, выполненной как дополнительный скос. Вследствие подходящего к скосу 21 выполнения боковой стороны храпового зуба 14 она тянет первое рычажное плечо 18 радиально наружу, так что рычажный элемент 15 под действием захвата скошенных поверхностей боковой стороны храпового зуба 14 скосом 21 (возможны также и соответствующие скосы в загнутой или искривленной форме) и пружинного элемента 17 движется окончательно в свое положение улавливания. В этом положении свободный конец 20 первого рычажного плеча 18 опирается через несущую скос 21 кромку на боковой стороне зуба на захватывающее приспособление 12, т.е. на направленную внутрь стенку 11 тросового барабана 3 и блокирует его, причем наступающая тогда полная нагрузка крутящим моментом передается непосредственно от тросового барабана 3 и его зубчатого зацепления через нагруженное на сжатие первое рычажное плечо 18 и третий болт 16 на держатель 5. Таким образом путь передачи усилия в ситуации улавливания является очень коротким. В частности, подлежащее отводу усилие идет не через торсионный вал 2. Также короткий путь передачи усилия приводит к быстрому срабатыванию без запоздания. Кроме того, нагружается меньшее количество деталей, так что устройство по изобретению работает надежнее, чем известные до сих пор системы.

Таким образом в представленном примере выполнения отдельные элементы взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить особенно короткий путь передачи усилий, однако с относительно большим рычажным плечом, и высокую надежность в работе без того, чтобы движение отскакивания сломанной торсионной пружины препятствовало запущенному блокирующему действию.

Для создания устройства для контроля предусмотренной для уравновешивания веса воротного полотна торсионной пружины 1 предлагается устройство, при котором подвижный в радиальном направлении наружу улавливающий участок 18 улавливающего звена 15 при изломе пружины 1 входит блокирующе в выполненное на направленной радиально внутрь стенке 11 вращающегося при открывании и закрывании воротного полотна блокирующего элемента 3 захватывающее приспособление 12. Предпочтительно в качестве блокирующего элемента применяется тросовый барабан 3, при котором захватывающее приспособление 12 выполнено в доступной снаружи зоне радиально внутренней стенки 11.

Реферат

Устройство предназначено для контроля торсионной пружины, предусмотренной для уравновешивания веса воротного полотна. Подвижный в радиальном направлении наружу улавливающий участок улавливающего звена при изломе входит с блокирующим действием в захватывающее приспособление, выполненное на направленной радиально внутрь стенке вращающегося при открывании и закрывании воротного полотна блокирующего элемента. В качестве блокирующего элемента применяется часть тросового барабана, при котором захватывающее приспособление выполнено в доступной снаружи зоне радиально внутренней стенки. Данное устройство занимает меньше места и обеспечивает блокировку в случае значительных крутящих моментов, возникающих при изломе пружины. 8 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула