КЛИНОВОЙ МЕХАНИЗМ ПРОХОДНОЙ СИСТЕМЫ
WEDGE MECHANISM OF THROUGH SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к клиновому механизму для проходной системы.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к проходной системе, которая содержит раму, множество модулей, опорные пластины и клиновой механизм. Модули, опорные пластины и клиновой механизм расположены внутри рамы. Модули выполнены из сжимаемого материала, и каждый модуль предназначен для приема кабеля, трубы или провода. Функция опорных пластин заключается в предотвращении выпадения модулей из рамы при использовании. Клиновой механизм представляет собой средство сжатия, предназначенное для сжатия модулей с целью их плотного прижатия во внутреннем направлении к трубе, кабелю или проводу и в наружном направлении к другим модулям, опорным пластинам и/или раме в зависимости от расположения внутри рамы.
Проходные системы данного вида используют во многих эксплуатационных условиях, таких как шкафы, технические контейнеры, распределительные коробки и машины, а также палубы и переборки судов. Их применяют в различных промышленных отраслях, таких как автомобильная промышленность, телекоммуникационная промышленность, выработка и распределение электроэнергии, а также судостроение и морская добыча нефти и газа. Они могут потребоваться для герметичной защиты от текучей среды, газа, огня, грызунов, термитов, пыли, влаги и т.д.
В одном клиновом механизме в соответствии с уровнем техники (WO 96/11353) клиновой механизм перемещают между положениями сжатия и несжатия посредством двух винтов, содержащих резьбы противоположного направления. Винты соединены с двумя клиновыми элементами, которые перемещаются друг к другу при повороте винтов в первом направлении и друг от друга при повороте винтов в противоположном направлении. Резьбы винтов находятся в зацеплении с резьбами клиновых элементов, при этом резьба одного из клиновых элементов находится в зацеплении с резьбой первого направления, а резьба другого клинового элемента находится в зацеплении с резьбой противоположного направления. На наклонных поверхностях с противоположных сторон двух первых клиновых элементов расположены два дополнительных клиновых элемента, которые перемещаются в направлении друг к другу и друг от друга в зависимости от перемещения двух первых клиновых элементов. При перемещении двух дополнительных клиновых элементов в направлении друг от друга толщина клинового механизма увеличивается, создавая сжимающее усилие, когда клиновой механизм находится внутри рамы.
Клиновые элементы уровня техники полностью выполнены из упругого сжимаемого резинового материала. Резиновый материал используют для плотного прижатия к раме и смежной опорной пластине. Для приведения клинового механизма в состояние сжатия необходимо завинчивать винты с целью перемещения клиновых элементов и сжатия резинового материала, из которого они изготовлены. Два винта клинового механизма обычно завинчивают попеременно во избежание перекоса клиновых элементов. В известном клиновом механизме два винта нужно завинчивать на относительно большое расстояние для обеспечения требуемого сжимающего усилия. Необходимо выполнить относительно большое количество оборотов вследствие наличия двух винтов и упругости резинового материала клинового механизма. Это зачастую является затруднительным делом для наладчика и может приводить к неполному сжатию, особенно в условиях ограниченного времени на наладку.
Раскрытие сущности изобретения
Ввиду вышеизложенного, одной задачей настоящего изобретения является облегчение приведения клинового механизма в состояние сжатия.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается клиновой механизм, содержащий несколько клиновых элементов. Клиновой механизм является частью проходной системы для кабелей, труб или проводов. Проходная система дополнительно содержит раму и один или более модулей, причем клиновой механизм и один или более модулей размещены внутри рамы. Модули предназначены для принятия кабелей, труб или проводов, и толщина клинового механизма может быть отрегулирована для сжатия модулей внутри рамы. По меньшей мере один из клиновых элементов содержит сердцевину, выполненную из более твердого материала, чем наружная часть, окружающая сердцевину. В одном варианте осуществления изобретения каждый клиновой элемент содержит сердцевину, выполненную из твердого материала.
В соответствии с другим аспектом изобретения толщина клинового механизма может регулироваться посредством устройства, содержащего один винт, взаимодействующий с патроном.
За счет наличия клиновых элементов, содержащих твердую сердцевину, и регулировочного устройства, содержащего только один винт, взаимодействующий с патроном, число взаимных оборотов взаимодействующих винта и патрона уменьшено по сравнению с известными клиновыми механизмами, которые обычно содержат клиновые элементы, выполненные полностью из резинового материала, и два винта.
Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения будут понятны специалисту в данной области техники после прочтения нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее в качестве примера приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. На чертежах:
Фиг. 1 изображает вид спереди проходной системы в соответствии с уровнем техники;
Фиг. 2 изображает аксонометрический вид клинового механизма в соответствии с настоящим изобретением, который может быть использован в системе, представленной на фиг. 1;
Фиг. 3 изображает вид сбоку клинового механизма, представленного на фиг. 2;
Фиг. 4 изображает вид сверху клинового механизма, представленного на фиг. 2 и 3;
Фиг. 5 изображает вид клинового механизма в разрезе, выполненном вдоль линии А-А на фиг. 4, в положении несжатия;
Фиг. 6 изображает вид клинового механизма в разрезе, выполненном вдоль линии А-А на фиг. 5, в положении сжатия;
Фиг. 7 изображает аксонометрический вид винта, являющегося частью клинового механизма, показанного на фиг. 2-6;
Фиг. 8 изображает аксонометрический вид патрона, являющегося частью клинового механизма, показанного на фиг. 2-6;
Фиг. 9 изображает вид в разрезе патрона, показанного на фиг. 8;
Фиг. 10 изображает вид сверху стопорного кольца, используемого с патроном, показанным на фиг. 8 и 9;
Фиг. 11 изображает аксонометрический вид гайки, являющейся частью клинового механизма, показанного на фиг. 2-6;
Фиг. 12 изображает вид в разрезе гайки, показанной на фиг. 11; и
Фиг. 13 изображает вид сбоку пружинного устройства, являющегося частью клинового механизма.
Осуществление изобретения
Клиновой механизм по настоящему изобретению предназначен для использования в проходной системе, приведенной в качестве примера на фиг. 1. Точная форма различных частей проходной системы может изменяться. В показанном варианте осуществления изобретения рама 101 принимает множество модулей 102. Рама 101 подлежит размещению в переходной переборке, такой как стена, крыша или пол, и каждый модуль 102 принимает кабель, провод или трубу. Для содействия удержанию модулей 102 на своем месте в раме 101 между каждым рядом модулей 102 внутри рамы 101 расположено множество опорных пластин 103. Опорные пластины 103 расположены с возможностью перемещения в продольном направлении внутри рамы 101, т.е. вверх и вниз, как показано на фиг. 1. Клиновой механизм 104 в соответствии с известным уровнем техники размещен с одного внутреннего конца рамы 101, а между клиновым механизмом 104 и смежным рядом модулей расположена опорная пластина 103. Известный клиновой механизм 104 является блоком сжатия, который при помощи двух винтов 105 может расширяться внутри рамы 101. Расширение клинового механизма 104 оказывает воздействие на модули 102, расположенные внутри рамы 101, в результате чего модули 102 прижимаются друг к другу, к опорным пластинам 103, к внутренним стенкам рамы 101 и/или к кабелю и т.п., расположенному внутри модуля 102, в зависимости от расположения соответствующего модуля 102.
Клиновой механизм в соответствии с настоящим изобретением содержит первый клиновой элемент 1, второй клиновой элемент 2, третий клиновой элемент 3 и четвертый клиновой элемент 4. Кроме того, клиновой механизм содержит ручку 5, винт 6, патрон 7 и гайку 8.
Первый клиновой элемент 1 содержит сердцевину 9, выполненную из более твердого материала, чем окружающий материал. Аналогичным образом, второй клиновой элемент 2 содержит сердцевину 10, выполненную из более твердого материала, третий клиновой элемент 3 содержит сердцевину 11, выполненную из более твердого материала, и четвертый клиновой элемент 4 содержит сердцевину 12, выполненную из более твердого материала. Наружные части клиновых элементов 1, 2, 3, 4 выполнены из одинакового материала, и сердцевина 9, 10, 11, 12 каждого клинового элемента 1, 2, 3, 4 выполнена из одинакового материала. Наружная часть каждого клинового элемента 1, 2, 3, 4 выполнена из упругого сжимаемого резинового материала, а сердцевина 9, 10, 11, 12 каждого клинового элемента 1, 2, 3, 4 выполнена из композитного материала. Сердцевина 9, 10, 11, 12 соответствующего клинового элемента 1, 2, 3, 4 выполнена достаточно прочной для того, чтобы выдерживать ожидаемые усилия без сжимания.
В некоторых вариантах осуществления изобретения не все клиновые элементы содержат твердую сердцевину. В одном варианте осуществления изобретения только первый и второй клиновые элементы содержат твердую сердцевину, тогда как третий и четвертый клиновые элементы полностью выполнены из резинового материала. В другом варианте осуществления изобретения только третий и четвертый клиновые элементы содержат твердую сердцевину, тогда как первый и второй клиновые элементы полностью выполнены из резинового материала.
Первый и второй клиновые элементы 1, 2 расположены на одной линии друг с другом и выполнены с возможностью перемещения в направлении друг к другу и друг от друга. Третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 расположены друг над другом и выполнены с возможностью перемещения в направлении друг к другу и друг от друга. Третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 расположены между первым и вторым клиновыми элементами 1, 2. Первый клиновой элемент 1 примыкает к третьему клиновому элементу 3 и четвертому клиновому элементу 4 вдоль наклонных поверхностей. Второй клиновой элемент 2 примыкает к третьему клиновому элементу 3 и четвертому клиновому элементу 4 вдоль наклонных поверхностей. Клиновые элементы 1, 2, 3, 4 и их взаимодействующие наклонные поверхности расположены таким образом, что при перемещении первого клинового элемента 1 и второго клинового элемента 2 друг к другу третий клиновой элемент 3 и четвертый клиновой элемент 4 перемещаются друг от друга. Соответствующим образом, при перемещении первого клинового элемента 1 и второго клинового элемента 2 друг от друга третий клиновой элемент 3 и четвертый клиновой элемент 4 могут перемещаться друг к другу. Первый клиновой элемент 1 и второй клиновой элемент 2 содержит соответствующее сквозное отверстие. Указанные сквозные отверстия расположены соосно друг другу в собранном клиновом механизме. Сквозное отверстие первого клинового элемента 1 имеет больший диаметр на участке, обращенном в противоположную сторону от второго клинового элемента 2, чем на участке, обращенном ко второму клиновому элементу 2. Таким образом, внутри сквозного отверстия первого клинового элемента 1 образована упорная кромка 13. Назначение указанной упорной кромки 13 объяснено ниже.
В сквозных отверстиях первого клинового элемента 1 и второго клинового элемента 2, соответственно, расположен винт 6 клинового механизма. Конец винта 6, расположенный внутри второго клинового элемента 2, содержит первую резьбу 14. Противоположный конец винта 6, т.е. конец, расположенный в первом клиновом элементе 1, также содержит вторую резьбу 15, которая заканчивается перед наружным концом 16 винта 6. Наружный диаметр второй резьбы 15, расположенной в первом клиновом элементе 1, больше, чем наружный диаметр наружного конца 16 и остального винта 6. Таким образом, на стыках между второй резьбой 15 и наружным концом 16, а также между второй резьбой 15 и остальным винтом 6, сформированы упорные кромки 17, 18, соответственно. Функция указанных упорных кромок 17, 18 объяснена ниже.
Патрон 7 клинового механизма содержит трубчатую часть 19 и образует гайку 20 на одном конце, противоположном трубчатой части 19. Между трубчатой частью 19 и гайкой 20 расположен фланец 21, который выступает наружу по периметру трубчатой части 19 и перпендикулярен ей. Патрон 7 выполнен как цельная деталь. На наружной поверхности трубчатой части 19 выполнена канавка 22, которая проходит по всему периметру трубчатой части 19. Канавка 22 расположена на небольшом расстоянии от фланца 21 патрона 7. Патрон 7 содержит сквозное отверстие 23. Диаметр сквозного отверстия 23 больше внутри трубчатой части 19, чем внутри фланца 21 и гайки 20. Таким образом, внутри сквозного отверстия 23 патрона 7 образована упорная кромка 24. Сквозное отверстие 23 содержит внутреннюю резьбу в области трубчатой части 19. Назначение резьбового сквозного отверстия 23, упорной кромки 24, фланца 21 и канавки 22 патрона 7 объяснены ниже.
Гайка 8 содержит трубчатую часть 25 на одном конце, которая имеет наружную резьбу. За трубчатой частью 25 расположена многоугольная часть 26, за которой идет наружный конец 27. Наружный конец 27 имеет круглое сечение и фаску в направлении свободного конца. Внутри трубчатой части 25 и многоугольной части 26 выполнено внутреннее отверстие 28, проходящее от свободного конца трубчатой части 25 до наружного конца 27. Наружный конец 27 не содержит отверстия. Внутреннее отверстие 28 содержит внутреннюю резьбу. Гайка 8 выполнена как цельная деталь. Назначение резьб и многоугольной части 26 объяснено ниже.
Ручка 5 объединена с сердцевиной 9 первого клинового элемента 1. Ручка 5 содержит дугу 29, крепежную пластину 30 и две распорки 31, 32, проходящие между дугой 29 и крепежной пластиной 30. Крепежная пластина 30 примыкает к наружному более мягкому материалу первого клинового элемента 1 и проходит на всю ширину клинового механизма. Дуга 29 начинается на противоположных концах крепежной пластины 30, проходит через два изогнутых участка и переходит в прямой участок. Прямой участок дуги 29 расположен на расстоянии от крепежной пластины 30 и параллелен этой пластине. В центре прямого участка дуги 29 выполнено сквозное отверстие. Кроме того, крепежная пластина 30 содержит сквозное отверстие, соосное со сквозным отверстием дуги 29. Распорки 31, 32 расположены на расстоянии друг от друга, которое должно быть по меньшей мере достаточно большим, чтобы обеспечить пространство для размещения патрона 7. Как показано на фиг. 2 и 3, клиновой механизм может содержать фаску 33 на наружном конце второго клинового элемента 2 для облегчения введения клинового механизма в раму. Как правило, вся ручка 5 и твердая сердцевина 9 первого клинового элемента 1 выполнены как цельная деталь.
В других вариантах осуществления изобретения клиновой механизм не содержит ручку.
Третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 соединены друг с другом при помощи двух пружинных устройств. Каждое пружинное устройство содержит пружину 34, стержень 35 и два штифта 36. Пружина 34 расположена вокруг стержня 35 в сквозных отверстиях третьего и четвертого клиновых элементов 3, 4, которые являются соосными отверстиями. В альтернативном варианте осуществления пружинного устройства внутри пружины 34 нет стержня. На выходе каждого сквозного отверстия на наружной поверхности третьего клинового элемента 3 и четвертого клинового элемента 4, соответственно, есть удлиненная канавка, пересекающая указанный выход. Каждый конец пружины 34 зацеплен вокруг одного из штифтов 36, каждый из которых помещен в одну из канавок. Пружинные устройства вынуждают третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 перемещаться в направлении друг к другу.
В представленном варианте осуществления изобретения гайка 8 закреплена внутри второго клинового элемента 2. В одном варианте осуществления изобретения второй клиновой элемент 2 отлит вокруг трубчатой части 25 и многоугольной части 26 гайки 8. Затем материал второго клинового элемента 2 вводят в наружную резьбу трубчатой части 25 и размещают примыкающим ко всем сторонам многоугольной части 26 гайки 8. Таким образом гайка 8 надежно удерживается внутри второго клинового элемента 2, и не допускается совершение ею осевых или вращательных перемещений. Конец, противоположный наружному концу 16 винта 6, вставлен в гайку 8. Винт 6 вкручен во внутреннее отверстие 28 гайки посредством взаимодействия между первой резьбой 14 винта 6 и резьбой внутреннего отверстия 28 гайки 8. Вращение конца винта 6 в резьбовом отверстии 28 гайки 8 предотвращено посредством резьбового герметика или фиксатора резьбы.
Как указано выше, винт 6 проходит через сквозное отверстие первого клинового элемента 1. В собранном положении клинового механизма винт 6 проходит между третьим клиновым элементом 3 и четвертым клиновым элементом 4, соответственно.
Патрон 7 установлен таким образом, что проходит через центральное сквозное отверстие дуги 29 ручки 5 и через центральное сквозное отверстие крепежной пластины 30 ручки 5. Наружный конец 16 винта 6 расположен внутри патрона 7, при этом вторая резьба 15, выполненная на указанном наружном конце 16 винта 6, находится в зацеплении с резьбой, выполненной в сквозном отверстии 23 патрона 7. Таким образом, при помощи резьбы соответствующей детали положение винта 6 внутри сквозного отверстия 23 патрона 7 может быть изменено. Патрон 7 удерживается в дуге 29 ручки 5 при помощи стопорного кольца 37, располагаемого в канавке 22 на наружной поверхности трубчатой части 19 патрона 7. Патрон 7 удерживается стопорным кольцом 37 с возможностью осуществления вращения. Дута 28 находится между фланцем 21 патрона 7 и стопорным кольцом 36, расположенным в канавке 22 патрона 7. Для удержания патрона 7 в ручке 5 расстояние между фланцем 21 и канавкой 22 патрона должно приблизительно соответствовать толщине дуги 29 ручки 5.
В собранном клиновом механизме винт 6 остается неподвижным относительно второго клинового элемента 2, не совершая относительно него никакого вращательного или поступательного движения, но может перемещаться в осевом направлении относительно патрона 7 за счет вращения патрона 7, установленного на винте 6.
В одном варианте осуществления изобретения патрон отсутствует. Вместо этого винт удерживается в ручке с возможностью вращения и без возможности перемещения в осевом направлении. Аналогичным образом, как описано выше для случая с гнездом, винт удерживается в ручке, поскольку ручка удерживается между фланцем винта и стопорным кольцом, расположенным в канавке винта. В данном варианте осуществления изобретения винт имеет форму гайки на конце, расположенном у ручки, при этом сформированный в виде гайки конец расположен снаружи ручки. В этом варианте осуществления изобретения винт вращают внутри гайки, расположенной во втором клиновом элементе, в результате чего винт оказывается введенным дальше в гайку при вращении в одном направлении и меньше при вращении в противоположном направлении. Так как первый и второй клиновые элементы прикреплены к винту и гайке, соответственно, первый и второй клиновые элементы перемещают друг к другу или друг от друга в зависимости от направления вращения винта.
Клиновой механизм выполнен с возможностью перемещения между двумя крайними положениями при использовании. В первом крайнем положении, показанном на фиг. 5, верхняя поверхность третьего клинового элемента 3 расположена почти вровень с верхней поверхностью первого клинового элемента 1 и верхней поверхностью второго клинового элемента 2, а нижняя поверхность четвертого клинового элемента 4 расположена почти вровень с нижней поверхностью первого клинового элемента 1 и нижней поверхностью второго клинового элемента 2. Это первое крайнее положение клинового механизма можно назвать сплющенным положением, так как клиновой механизм в данном положении имеет наименьшую толщину. В указанном крайнем положении третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 примыкают к винту 6 или расположены близко к нему. Во втором крайнем положении, как показано на фиг. 6, первый и второй клиновой элементы 1, 2 смещены как можно ближе друг к другу, а третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 смещены как можно дальше друг от друга. Во втором крайнем положении клиновой механизм имеет наибольшую толщину. При использовании клиновой механизм может принимать любое положение между крайними положениями, включая указанные крайние положения.
В первом крайнем положении упорная кромка 18, выполненная на внутреннем конце второй резьбы 15 винта 6, упирается в упорную кромку 13, выполненную внутри сквозного отверстия первого клинового элемента 1. Эти упорные кромки 13, 18 обеспечивают четкое прекращение перемещения, сплющивающего клиновой механизм. Во втором крайнем положении упорная кромка 17, выполненная на наружном конце винта 6, упирается в упорную кромку 24, выполненную в сквозном отверстии 23 патрона 7, обеспечивая жесткий упор в указанном крайнем положении.
Клиновой механизм, помещаемый в раму, обычно находится в первом крайнем положении, т.е. в сплющенном состоянии, при этом на модули, расположенные внутри рамы, не воздействует сжимающее усилие. Фаски 33 на наружном конце второго клинового элемента 2 облегчают введение клинового механизма в раму. Когда клиновой механизм находится во втором крайнем положении, он оказывает максимальное сжимающее усилие на расположенные в раме модули. В случае необходимости удаления клинового механизма из рамы его приводят в первое крайнее положение и затем извлекают из рамы, ухватившись за ручку 5.
За счет вращения патрона 7, например, посредством гаечного ключа, помещаемого на гайку 20 патрона 7, в первом направлении клиновой механизм перемещается к первому крайнему положению, а за счет вращения патрона в противоположном направлении клиновой механизм перемещается ко второму крайнему положению. При вращении патрона 7 винт 6 перемещается в осевом направлении относительно патрона 7. Это относительное осевое перемещение между винтом 6 и патроном 7 происходит в результате взаимодействия второй резьбы 15, выполненной на наружном конце 16 винта 6, и резьбы, выполненной в сквозном отверстии 23 патрона 7. За счет относительного осевого перемещения винта 6 и патрона 7 первый и второй клиновые элементы 1 и 2 совершают соответствующее относительно осевое перемещение, двигаясь друг к другу или друг от друга в зависимости от направления вращения патрона 7. При перемещении первого и второго клиновых элементов 1, 2 навстречу друг другу третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 вынуждены перемещаться в направлении друг от друга, скользя по наклонным поверхностям первого и второго клиновых элементов 1, 2, соответственно. При перемещении первого и второго клиновых элементов 1, 2 друг от друга третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 могут перемещаться в направлении друг к другу, скользя по наклонным поверхностям первого и второго клиновых элементов 1, 2, соответственно. Третий и четвертый клиновые элементы 3, 4 вынуждены перемещаться друг к другу за счет воздействия на них пружин 34, соединенных со штифтами 36, расположенными в канавках на наружных поверхностях третьего и четвертого клиновых элементов 3, 4, и за счет воздействия упругих модулей внутри рамы.
Помимо того, что клиновые элементы 1, 2, 3, 4 перемещаются относительно друг друга за счет вращения патрона 7 на винте 6, указанное вращение также оказывает влияние на сжатие наружного резинового материала соответствующего клинового элемента 1, 2, 3, 4. Твердая сердцевина 9, 10, 11,12 соответствующего клинового элемента 1, 2, 3, 4 не сжимается. Принимая во внимание известные клиновые механизмы, следует отметить, что перемещение клиновых элементов 1, 2, 3, 4 вследствие упругого материала является относительно небольшим по сравнению с перемещением в случае, если клиновые элементы изготовлены полностью из упругого резинового материала.
За счет изменения шага второй резьбы 15 винта 6 и резьбы внутреннего отверстия 23 патрона 7 число оборотов патрона 7 на винте 6 между крайними положениями клинового механизма может быть изменено.
Кроме того, число оборотов патрона 7 на винте 6 зависит от твердости и толщины резинового материала. За счет изменения резинового материала и/или его толщины необходимое число оборотов может быть отрегулировано. Сердцевина клиновых элементов имеет твердость по шкале М Роквелла предпочтительно в диапазоне 94-103. Наружный упругий сжимаемый резиновый материал клиновых элементов имеет твердость по шкале А Шора предпочтительно 75±5. Наружный упругий сжимаемый резиновый материал клиновых элементов имеет общую толщину около 3 мм. Однако, с тех сторон клиновых элементов, которые примыкают к противоположным сторонам рамы после введения клинового механизма в раму, толщина наружного резинового материала составляет примерно 10 мм.