Силовое запорно-пломбировочное устройство

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно - к средствам контролируемого запирания дверей и люковых закрытий подвижного состава.
Известно силовое запорно-пломбировочное устройство ЗПУ, содержащее корпус с двумя приливами и с полостью из сопряженных цилиндрической и конической поверхностей, в полости размещена капсула с подпружиненной кареткой, имеющей в  каждом из двух её поперечных сечений и по три шарика, большего диаметра и меньшего диаметра, контактирующими с конической  поверхностью капсулы, и блокирующим тросом, один конец которого запрессован в одном из приливов корпуса, промежуточная часть блокирующего троса зафиксирована шариками, а второй конец блокирующего троса заужен и размещён в сквозном ступенчатом отверстии в другом приливе, на задней и передней сторонах которого выполнены соосные отверстия соответственно: меньшего диаметра соразмерное диаметру блокирующего троса и отверстие большего диаметра, в котором смонтирован концевой захват троса со средством фиксации в виде блокирующей шайбы с зубьями, ориентированными в сторону зауженного конца троса, при этом указанная блокирующая шайба выполнена с возможностью фиксации в рабочем положении запрессованной заглушкой в виде стакана, дно которого при блокировке второго конца троса в замкнутом состоянии ЗПУ расположено с зазором до его зауженного конца (патент RU2667655, F16G 11/04, публ.21.09.2018г., бюлл.№27).
Данному техническому решению присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков заявленного технического решения, оно имеет назначение, совпадающее с назначением полезной модели, и является наиболее близким по достигаемому результату, поэтому оно принято за прототип.
При осевом перемещении троса расположенные по винтовой линии относительно оси троса витки при контакте с неподвижными элементами создают крутящий момент, воздействующий на указанный элемент.
Данный вопрос исследован, например, в работе Сорокиной Е.А. «Метод расчета несущих закрытых канатов с учетом их кручения и волнистости для подвесных канатных дорог», Реферат диссертации к.т.н. 2003г., URL: https://www.dissercat.com/content/metod-rascheta-nesushchikh-zakrytykh-kanatov-s-uchetom-ikh-krucheniya-i-volnistosti-dlya-pod. Здесь рассматривается закономерность возникновения кручения несущего закрытого каната от действия сил сопротивления перемещению его относительно башмаков линейных опор.
А также, в работе Подуста С.С. «Метод расчета напряженно-деформированного состояния канатного рабочего органа винтового конвейера», Реферат диссертации к.т.н., 2010г., https://new-disser.ru/_avtoreferats/01004651860.pdf. Исследовано сложное напряженно-деформированное состояние каната, вызванное воздействием внешнего крутящего и внешнего растягивающего усилий.
При создании полезной модели технической задачей, на достижение которой направлена заявленная полезная модель, является усиление блокировки свободного конца троса посредством увеличения сопротивления смещению фиксирующей шайбы путем увеличения сил сопротивления трению за счет увеличения площади трения с добавлением наружную поверхности заглушки посредством взаимной жесткой фиксации фиксирующей шайбы и заглушки.
Кроме того, достигается дополнительная блокировка троса упором его витков на внутреннюю поверхность заглушки за счет действия крутящего момента от протягивания троса, сплющивающего витки и распушающего трос.
Технический результат от использования заявленного технического решения состоит в реализации назначения заключающегося в усилении блокировки свободного конца троса.
Сущность полезной модели, являющейся решением технической проблемы, состоящей в расширении арсенала технических средств того же назначения, выражается в совокупности существенных признаков, достаточной для реализации назначения полезной модели.
Ниже раскрыты все общие и частные существенные признаки технического решения, характеризующие их причинно-следственную связь с указанным техническим результатом, достаточные для осуществления полезной модели специалистом в данной области техники.
Силовое запорно-пломбировочное устройство содержит корпус с двумя приливами и с полостью из сопряженных цилиндрической С и конической К поверхностей. В полости размещена капсула с подпружиненной кареткой, имеющей в  каждом из двух её поперечных сечений I-I и II-II по три шарика, большего диаметра и меньшего диаметра, контактирующие с конической  поверхностью капсулы, и блокирующим тросом. Один конец троса запрессован в одном из приливов корпуса. Промежуточная часть блокирующего троса зафиксирована шариками и, а второй конец блокирующего троса заужен и размещён в сквозном ступенчатом отверстии в другом приливе. На задней и передней сторонах другого прилива выполнены соосные отверстия соответственно: меньшего диаметра соразмерное диаметру блокирующего троса и отверстие большего диаметра. В последнем отверстии смонтирован концевой захват троса со средством фиксации в виде блокирующей шайбы с зубьями, ориентированными в сторону зауженного конца троса. Указанная блокирующая шайба выполнена с возможностью фиксации в рабочем положении запрессованной заглушкой в виде стакана.  Дно заглушки при блокировке второго конца троса в замкнутом состоянии ЗПУ расположено с зазором δ до его зауженного конца. Указанная блокирующая шайба концевого захвата имеет количество зубьев равное количеству впадин между ветвями блокирующего троса. Одни из двух рёбер R1 каждого второго зуба N выполнены прямолинейными и ориентированы навстречу нарастанию образующей линии сопряжённого витка троса. Другие рёбра R2 указанных зубьев N выполнены вогнутыми, свободно прилегающими к каждому витку троса. Оба ребра R3 на других зубьях выполнены дугообразными с выпуклостью наружу от охватываемого ими с зазором витка троса. Блокирующая шайба зафиксирована в заглушке посредством двух диаметрально разнесённых выступов, размещенных заподлицо с торцом заглушки, в которой выполнены соответствующие диаметральные прорези.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен продольный разрез устройства в разомкнутом состоянии; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - представлен продольный  разрез устройства в замкнутом состоянии; на фиг.5 - частичный разрез каретки; на фиг.6 - вид сверху каретки; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.4; на фиг.8 - блокирующая шайба в разрезе; на фиг.9 - фиксация троса блокирующей шайбой; на фиг.10 - фиксирующая шайба, вид спереди; на фиг.11 - разрез В-В, круговой сдвиг сечения троса; на фиг.12 - разрез Г-Г на фиг.7; на фиг.13 - распределение усилий от кручения троса в сечении фиг.4; на фиг.14 - вид с открытого торца заглушки.
Силовое запорно-пломбировочное устройство содержит корпус 1 с двумя приливами 2 и 3 с полостью 4 из сопряженных цилиндрической С и конической K поверхностей.
В полости 4 размещена капсула 5 с подпружиненной кареткой 6, имеющей в  каждом из двух её поперечных сечений I-I и II-II по три шарика, большего диаметра 7 и меньшего диаметра 8 контактирующие с конической  поверхностью K капсулы 5, и блокирующим тросом 9.
Один конец блокирующего троса запрессован в одном из приливов 2 корпуса 1, промежуточная часть блокирующего троса 9 зафиксирована шариками 7 и 8.
Второй конец блокирующего троса 9 заужен и размещён в сквозном ступенчатом отверстии в другом приливе 3.
Параллельно оси III капсулы 5 в задней и передней сторонах корпуса 1 выполнено сквозное отверстие из двух частей, соответственно: меньшего диаметра 10 соразмерное диаметру блокирующего троса 9 и отверстие большего диаметра 11, в котором смонтирован концевой захват троса 9 со средством фиксации в виде блокирующей шайбы 12 с зубьями 13, ориентированными в сторону зауженного конца троса 9.
Указанная блокирующая шайба 12 выполнена с возможностью фиксации в рабочем положении запрессованной заглушкой 14 в виде стакана.
Дно стакана при блокировке второго конца троса 9 в замкнутом состоянии ЗПУ расположено с зазором δ до его зауженного конца.
Указанная блокирующая шайба 12 концевого захвата имеет количество зубьев 13 равное количеству впадин между ветвями блокирующего троса 9, который состоит из чётного количества прядей 15 и стержня 16.
Одни из двух рёбер R1 каждого второго зуба N выполнены прямолинейными и ориентированы навстречу нарастания образующей линии сопряжённого витка 15 троса 9.
Другие рёбра R2 указанных зубьев N выполнены вогнутыми, свободно прилегающими к каждому витку 15 троса 9.
Оба ребра R3 на других зубьях 13 выполнены дугообразными с выпуклостями наружу от охватываемого ими с зазором витка 15 троса 9.
Блокирующая шайба 12 зафиксирована в заглушке 14 посредством двух диаметрально разнесённых выступов 17, размещенных заподлицо с торцом заглушки 14, в котором выполнены соответствующие диаметральные прорези 18.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, она может быть осуществлена промышленным способом для предотвращения несанкционированного вскрытия объектов на ж/д транспорте, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки, приведенные в формуле полезной модели устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Техническое решение в том виде, как оно охарактеризовано в формуле, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в патенте RU2667655, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Для подтверждения возможности осуществления полезной модели ниже приводятся следующие сведения о работе устройства, раскрывающие, как может быть осуществлено техническое решение с реализацией указанного заявителем назначения и с подтверждением возможности достижения технического результата при осуществлении полезной модели.
Реализация устройства осуществляется следующим образом.
Осуществление заявленного изобретения достигается реализацией указанного назначения.
ЗПУ собирают в корпус 1, куда вставляют капсулу 5 с кареткой 6, шариками 7 и 8 и пружиной 19.
Капсула 5 неразъемно фиксируется в корпусе 1 стенкой 23.
В приливе 2 неразъемно запрессовывается один конец троса 9.
Далее, свободный конец троса 9 пропускается сквозь проушины 21 и 21 запираемых элементов подвижных закрытий и протягивается через отверстия в центрирующем кольце 24, каретке 6 стенке 23.
После пропускания троса 9 сквозь корпус 1 на необходимую длину выполняется обратный его рывок. Трос 9 перемещает шарики 7 и 8, которые перекатываясь по ходу его движения, перемещают каретку 6 и заклинивают трос 9.
За счет стабилизации положения каретки 6 цилиндрической поверхностью С шарики 7 и 8 равномерно вдавливаются в трос 9 и надежно его заклинивают, исключая возможность обратного вытяжения.
Свободный конец троса 9 вставляют через отверстие 10 в блокирующую шайбу 12, зажатую запрессованной заглушкой 14 в отверстии 11 и фиксацией выступов 17 в прорезях 18.
Затем, обратным рывком троса 9, оставляя при этом технологический зазор δ, между тросом 9 и корпусом 1.
При этом в трос 9 врезаются зубцы 13 и, обратное вытяжение троса 9 невозможно.
Таким образом, обратное вытяжение основной ветви троса 9, расположенной в каретке 6 исключено из-за его блокировки шариками 7 и 8, а прямое вытяжение этой же ветви также невозможно из-за блокировки конца троса 9 блокирующей шайбой 12.
Одновременно осуществляется дополнительная блокировка троса при попытке прямого ударного вытяжения троса усилием Рх.
Для этого решается задача усиления блокировки свободного конца троса 9 посредством увеличения сопротивления смещению фиксирующей шайбы 12 благодаря увеличению сил трения путем увеличения площади трения с распределением нагрузки на добавленную наружную поверхность заглушки 14 и за счет взаимной жесткой фиксации выступами 17 фиксирующей шайбы 12 и заглушки 14.
Кроме того, достигается дополнительная блокировка троса 9 упором его витков 15а на внутреннюю поверхность заглушки 14.
Это достигается за счет действия крутящего момента Мкр.тр. от протягивания троса 9, благодаря чему выбирается зазор d (фиг.12) между тросом 9 и внутренней стенкой Цвн. (фиг.13) заглушки 14.
При этом витки 15а из первоначальной круглой формы b1 принимают вытянутую форму b2 за счет сплющивания витков 15а (фиг.11, фиг.13) реактивными усилиями Rsk от рёбер R1 на действие крутящего момента Мкр.тр. троса 9 и усилием Pv от действия витков 15б.
Выполнение рёбер R2 и R3 криволинейной формы позволяет исключить деформацию витков 15б зубьями при кручении троса.
Кроме того, прижатие ветвей 15а троса 9 к внутренней поверхности Цвн дополняется составляющей Р1 осевой силой Ро витка.
Прижатие троса 9 осуществляется и посредством распушения его витков 15а поворотом относительно рёбер R1 неподвижных зубьев N.
Использование полезной модели позволяет решить техническую проблему усиления блокировки свободного конца троса посредством увеличения сопротивления смещению фиксирующей шайбы путем увеличения сил сопротивления трению за счет увеличения площади трения с добавлением наружную поверхности заглушки посредством взаимной жесткой фиксации фиксирующей шайбы и заглушки.