АВАРИЙНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ КАНАТНОЙ ЛЕБЁДКИ ПОДЪЕМНОЙ ШТОРНОЙ ДВЕРИ

Полезная модель относится к области строительства, а точнее, к конструкции подъемной двери, предназначенной для перекрытия крупноразмерных проемов различных строений, в основном, производственных помещений, т.е. цехов различного назначения, складских ангаров, эллингов для хранения, стоянки и ремонта транспортных средств, например, таких как самолеты, морские и речные суда и т.п.
Известна конструкция подъемной двери, выполненная в виде матерчатой шторы (штора), для строения в виде эллинга, предназначенного для содержания в нем крупногабаритных объектов, в частности, морских и воздушных транспортных средств, с целью профилактического осмотра и ремонта. Проем, закрываемый шторой, представляет собой поверхность прямоугольной формы с площадью, исчисляемой сотнями метров. Основу шторы составляет пара балок, верхняя из которых - несущая, закреплена на строении, а нижняя взаимодействует с основанием строения и несет на себе уплотнительное средство и фиксирующие механизмы, которые связывают ее с этим основанием. Кроме того, нижняя балка установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно верхней несущей балки под действием и контролем привода, основу которого составляет канатная лебедка с несколькими барабанами, связанная через редуктор с электродвигателем. Между обеими балками смонтирована собственно штора, выполненная, по меньшей мере, из двух полотен, связанных между собой поперечными плоскими фермами, равномерно установленными по высоте полотен. При этом концы ферм расположены с возможностью перемещения в вертикально установленных, боковых и общей промежуточной направляющих стойках, последняя из которых связана с верхней несущей балкой посредством шарнира, обеспечивающего ее перемещение в направлении перпендикулярном плоскости проема, в то время как боковые стойки жестко вязаны со стенками строения. Плоские фермы, как правило, для облегчения веса изготавливаются из алюминиевого сплава, при этом пояса ферм снабжены средством связи с матерчатыми полосами, образующими полотна шторы. Следует отметить, что каждое полотно шторы связано со своей отдельной частью нижней балки, т.е. последняя выполнена из двух частей [WWW.MEGADOR.СОМ].
Как правило, матерчатые подъемные шторы (шторные двери), предназначенные для перекрытия крупноразмерных проемов, имеют вес, исчисляемый тоннами, и даже десятками тонн. В этом плане, особые требования предъявляются к надежности и безопасности эксплуатации канатного привода подъема и опускания шторы. Указанные качества в значительной мере обеспечиваются наличием в системе управления электродвигателем выключателя последнего из работы в случае аварийной ситуации, возникающей, чаще всего, при обрыве канатов механизма подъема нижней балки.
Известна конструкция выключателя, описанная в WO 2008/048561, предназначенная для остановки привода канатной лебедки подъема двери, содержащего несколько барабанов, установленных на верхней несущей балке строения. Основой выключателя является контактный элемент в виде металлического стержня, жестко связанного с помощью пары боковых планок с элементом строения. Длина стержня такова, что канат имеет возможность взаимодействия с ним при любом его положении относительно барабана только в случае его обрыва или ослабления. Иначе, в неаварийной ситуации канат и стержень расположены с незначительным зазором друг относительно друга. Стержень электрически изолирован от элементов строения и включен в цепь управления электродвигателем привода лебедки. В случае ослабления или обрыва троса происходит его контакт со стержнем, что вызывает замыкание (заземление) цепи управления приводом и ведет к остановке электродвигателя.
Недостатком описанного выше выключателя является сложность его конструкции, предопределяемая не механической частью, а, в основном, электрической схемой управления. Кроме того, возможна аварийная ситуация с приводом из-за «нестандартного поведения» каната, в частности, при его ослаблении или обрыве изгиб каната может произойти не в сторону стержня, а в противоположную сторону, т.е. от него. Даже незначительная во времени пауза в контакте между канатом и стержнем может вывести электрический привод подъема двери из строя.
Аналог, описанный в SU 130652, имеет более простую и надежную конструкцию по отношению к предыдущему аналогу. Указанные достоинства связаны с тем, что в выключателе в качестве движущей силы использована сила гравитации или собственная сила тяжести контактного элемента. Конструкцию последнего образует поворотный рычаг, шарнирно связанный с неподвижной частью строения, несущий на одном конце контактный элемент в виде ролика, взаимодействующего в рабочем положении с натянутым канатом, а другим концом - с концевым выключателем, замкнутым на систему управления приводом подъема исполнительного устройства (грейфера). В аварийной ситуации рычаг с роликом под их действием совокупной силы тяжести поворачивается против часовой стрелки вниз, активируя концевой выключатель и останавливая привод подъемного механизма.
Конструкция выключателя по SU 130652 предназначена для совместной работы с устройством (грейфером), рабочий канат которого совершает продольное перемещение вдоль собственной оси, чем и обусловлена форма применяемого контактного элемента, выполненного в виде ролика, в то время как канат аналога по WO 2008\048561, помимо продольного перемещения, имеет и поперечное перемещение вдоль барабана лебедки. Из этого следует, что, несмотря на очевидные достоинства, выключатель по RU 130652 не может быть использован в качестве выключателя для лебедки подъема, в частности, шторной двери.
Конструкция выключателя по RU 2646553, предназначена для использования в подъемных шторных дверях для перекрытия крупноразмерных проемов, содержащих верхнюю - неподвижную перекладину и нижнюю -подвижную, связанных между собой с помощью гибкой шторы. Конструкция выключателя выполнена на основе соединения двух технических решений, описанных в SU 130652 и WO 2008/048561. От первого, из указанных патентных источников, заимствован гравитационный принцип работы выключателя и основное конструктивное решение - поворотный рычаг, несущий контактный элемент и связанный со строением, а также имеющий возможность взаимодействия с канатом и концевым выключателем. Из второго источника заимствована форма выполнения контактного элемента в виде рамки, образованной из стержня, концы которого соединены с планками, шарнирно связанными со строением.
Основным недостатком этого аналога является то, что в случае обрыва троса около нижней перекладины или близкой к его середине, оставшаяся на барабане часть троса будет противодействовать повороту рамки до тех пор, пока горизонтальная составляющая силы тяжести рамки, действующая на трос, не преодолеет сопротивление от веса свободно висящего троса, т.е. не начнет сдвигать его в сторону, осуществляя собственный поворот и последующее активирование концевого выключателя. Значительную роль в снижении эффективности работы выключателя играют инерционные силы, препятствующие быстрому разгону рамки. В этой ситуации отключение двигателя лебедки происходит значительно медленнее, что в конечном итоге может привести к его выходу из строя по причине необратимых нарушений, вызванных резким ростом электрического тока, в проводниках обмотки катушек статора.
В значительной мере, конструкция выключателя, выбранная в качестве прототипа и описанная в RU 156808, свободна от недостатков предыдущего аналога и, в первую очередь, за счет его быстродействия. Выключатель предназначен для аварийной остановки двигателя канатной лебедки подъемной шторной двери. Основой выключателя является контактный элемент в виде ролика, выполненного в форме цилиндра, взаимодействующего в рабочем положении с канатом и смонтированного на оси с возможностью вращения, концы которой связаны с фрагментом строения с помощью рычагов, обеспечивающих поворот в вертикальном направлении контактного элемента. По меньшей мере, один из рычагов по длине снабжен сквозными отверстиями, за одно из которых цепляется витая пружина, одновременно связанная с одним из фрагментов строения. Система отверстий образует средство регулирования усилия натяжения пружины. Пружина создает не рамке тянущее усилие, направленное вверх, за счет которого стержень упирается в канат, имеющим в рабочем положении форму натянутой струны. Один из рычагов имеет кинематическую связь с концевым выключателем, закрепленным на фрагменте строения и встроенным в электрическую цепь привода механизма подъема двери. В случае аварийной ситуации, т.е. ослабления или обрыва каната, контактный элемент под действием пружины, практически мгновенно, повернется вверх и рычагом активирует концевой выключатель, что приведет к остановке электродвигателя привода подъема двери.
Недостатком конструкции прототипа является то, что при работе выключателя в аварийном режиме упругая сила пружины вынуждена преодолевать не только силу тяжести рамки, но и вес части оборвавшегося каната, оставшейся на барабане, направленных в противоположную сторону относительно направления действия силы упругости, значительно увеличивая напряженное состояние пружины, активируя релаксационные процессы и, таким образом, снижая надежность ее работы. Кроме того, средство регулирования усилия натяжения пружины обеспечивает ступенчатый характер изменения этого усилия, что препятствует оптимизации величины последнего при его регулировании.
Таким образом, задачей полезной модели является снижение напряженного состояния пружины, необходимого для обеспечения надежной работы выключателя, и получение возможности плавного и оптимального по величине регулирования силы ее упругости.
Поставленная задача решается за счет того, что в выключателе для аварийной остановки подъемной двери, содержащем контактный элемент в виде ролика, выполненного в форме цилиндра, взаимодействующего в рабочем положении с канатом и смонтированного на оси с возможностью вращения, оба конца которой связаны с фрагментом строения с помощью рычагов, обеспечивающих перемещение контактного элемента относительно строения под действием пружины с регулируемой жесткостью их связывающей, при этом один из рычагов имеет возможность взаимодействия с концевым выключателем остановки электродвигателя лебедки. Рычаги смонтированы с возможностью возвратно - поступательного перемещения в линейных направляющих, прикрепленных к фрагменту строения, а между осью и направляющей на рычагах установлены пружины, каждая из которых одним концом связана с рычагом, а другим - с направляющей, при этом на части рычага, примыкающего к оси, выполнена резьба, на которой установлена гайка, с которой связан соответствующий конец пружины.
Технический результат полезной модели состоит в том, что из расчетной силы упругости пружины исключается ее часть необходимая для компенсации силы тяжести контактного элеемента, уменьшая тем самым напряженность последней в рабочем состоянии, что ведет к повышению ее эксплуатационной надежности. На этот же результат работает и то, что контактный элемент не поднимает, а отодвигает канат в сторону, чем снимается частично нагрузка с пружины. Плавное изменение силы натяжения пружины позволяет оптимизировать нагрузку на нее, что также ведет к повышению надежности.
На прилагаемых к описанию чертежах даны схематические изображения общего вида выключателя на виде сверху (фиг. 1) и на виде сбоку (фиг. 2). Аварийный выключатель содержит контактный элемент 1, включающий цилиндрический ролик 2, взаимодействующий постоянно с канатом 3 и смонтированный с возможностью вращения на оси 4. Последняя своими концами 5 связана с проушинами 6 рычагов 7, которые другими концами размещены в линейных направляющих 8, образующих с рычагами 7 кинематическую пару, обеспечивающую этим рычагам возможность возвратно-поступательного перемещения. Направляющие 8 снабжены фланцами 9, посредством которых крепятся к одному из фрагментов строения 10. На каждом рычаге 7 расположена пружина 11, работающая на растяжение. Одним концом каждая пружина 11 крепится к направляющей 8, а другим концом - к рычагу 7. Но не непосредственно, а через узел, состоящий из гайки 12 и переходника 13, связанных между собой таким образом, что при вращении и соответствующем перемещении гайки 12 по резьбе 14, которая выполнена на конце рычага 7, примыкающего к оси 4, не происходит вращение переходника 13, т.е. гайка 12 имеет с последним подвижное соединение, конструкция которого широко описана в специальной технической литературе. Один из рычагов 7, а точнее, его конец, расположенный за пределами соответствующей направляющей 8 справа (фиг. 2), снабжен на торце скосом 15, переходящим в горизонтальную площадку 16, предназначенными для взаимодействия с толкателем 17 концевого выключателя 18, встроенного в систему управления электродвигателем лебедки и закрепленного на одном из фрагментов строения 10. На чертежах (фиг. 1 и 2) позицией 19 дано положение ролика 2 и каната 3 после срабатывания выключателя в аварийной ситуации.
Работает выключатель следующим образом.
Аварийная ситуация может выражаться в обрыве каната в месте его крепления к нижней подвижной балке подъемной двери
Таким образом, в канате 3, находившемся постоянно в напряженном и натянутом как струна состоянии, напряжение растяжения становится равным нулю. Как следствие, контактный элемент 1, прижатый пружинами 11 к канату 3, теряет свою опору и под действием этих пружин практически мгновенно по линейным направляющим 8 смещается вправо в направлении к последним. Конец рычага 7 наезжает скосом 15 на толкатель 17, утапливая последний в корпус концевого выключателя 18 и переводя его на площадку 16, и, тем самым, отключает электродвигатель лебедки. Контактный элемент 1 и канат 3 занимают положение 19. Конструкция выключателя по предлагаемой полезной модели позволяет, за счет исключения силового влияния силы тяжести контактного элемента 1 и замены силы тяжести каната 3 на усилие по его перемещению в сторону (сдвигание), иметь расчетную силу натяжения пружин в рабочем состоянии меньше, чем у конструкции выключателя по прототипу. Другими словами, имеется возможность снизить нагрузку на пружины, т.е. уменьшить их напряженное состояние, что очень важно, учитывая характер работы пружин, находящихся постоянно в натянутом (взведенном) состоянии, которое сопровождается релаксацией внутренних напряжений, во времени снижающих силу упругости пружин. Известно, что чем меньше внутренние напряжения, тем меньше влияние релаксационных процессов. Для поддержания усилия натяжения на оптимальном уровне, который определяется систематической практической проверкой времени срабатывания выключателя, осуществляют подтяжку пружин в напряженном состоянии, увеличивая их длину путем вращения гаек 12 на резьбе 14 рычагов 7.