РУЛОННАЯ ДВЕРЬ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ РАБОТЫ ПОД ПОВЫШЕННОЙ НАГРУЗКОЙ
ROLL DOOR USED IN INDUSTRY FOR OPERATION UNDER HIGHER LOAD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к рулонной двери, используемой в промышленности для работы под повышенной нагрузкой. В особенности изобретение относится к рулонной двери, содержащей дверное полотно или занавесь, выполненную с возможностью намотки на ролик, снабженный приводом, отклоняющие средства и средства, предотвращающие перемещение отклоняющих средств от за некоторую точку, так чтобы предотвратить смещение занавеси в закрытом положении при воздействии на нее нагрузки.
Предпосылки создания изобретения
Начиная с семидесятых годов двадцатого столетия, отмечается повышенный спрос на высокоскоростные двери для промышленных зданий и сооружений. Спросом пользуются двери, устанавливаемые как внутри помещений, так и в наружных стенах, когда необходимо разделить различные помещения или обеспечить защиту от сквозняка или утечек тепла. В настоящий момент для этого используются рулонные двери с гибкими створками, однако, свое применение находят и более жесткие конструкции, например пластинчатые двери с полимерными или металлическими ламелями. Двери такого типа закатывают в рулон на расположенный сверху приводной цилиндр, при этом они могут быть снабжены дополнительными конструктивными элементами, например поперечным усилением дверного полотна для защиты от большой ветровой нагрузки, уравновешивающей системой, натягивающей системой, окнами и т.п. Для обеспечения безопасной эксплуатации рулонные двери могут быть также снабжены защитным ограждением краев, отказоустойчивыми устройствами, устройствами для предотвращения падения двери и противоударными устройствами.
В патенте США 5,222,541 описана закатывающаяся в рулон дверь, используемая в промышленности и оснащенная системой натяжения и противовесов, которая уравновешивает вес дверной панели и с помощью отклоняющего механизма оттягивает вниз закрытую дверную панель, обеспечивая таким образом ее растяжение и сопротивление деформации при ветровой нагрузке. Предложенная система обеспечивает постоянное усилие, действующее в направлении опускания дверного полотна, но не имеет средств его фиксации в нижнем положении. При этом данное изобретение прежде всего решает задачу аварийного отделения дверного полотна для предотвращения его поломки при ударе.
В патенте США 5,474,117 описан механизм фиксации закатывающегося в рулон закрывающего элемента, содержащего горизонтальные пластины. Нижняя и верхняя пластины имеют подпружиненные штифты, оказывающие сопротивление непреднамеренному подъему закрывающего элемента. На чертежах, приведенных в этом патенте, показана дверь, зафиксированная в нижнем положении. Кроме того, здесь отмечено, что подобные технические решения предлагались и раньше, но в основном они использовались в качестве захватывающих приспособлений.
В патенте США 5,632,317 раскрыта родственная конструкция двери. Предложено устройство с закатывающейся в рулон дверью, имеющей ряд модификаций, среди которых выполненная с возможностью перемещения разделительная балка, минимизирующая деформацию дверного закрывающего элемента или занавеси при воздействии на нее ветровых или иных вызывающих давление нагрузок. Данное решение, тем не менее, является весьма сложным с технической точки зрения и требует использования дорогостоящих элементов. Кроме того, данная конструкция двери предусматривает ручную фиксацию двери для дополнительного сопротивления ветровым нагрузкам.
В патенте США 6,439,292 описана закатывающаяся в рулон дверь с системой обеспечения аварийной надежности, которая может автоматически возвращать дверь в рабочее состояние. В том случае, если дверь сама не может вернуться в рабочее состояние, это можно сделать вручную. В данном патенте представлена функция аварийного отделения двери, которая для обеспечения безопасного открывания и закрывания дверей реализована в сочетании с фотоэлементом.
Несмотря на отдельные функциональные преимущества, которыми обладают некоторые из вышеперечисленных изобретений, имеется потребность в дальнейших улучшениях и/или альтернативных вариантах.
Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание используемой в промышленности двери, которая снижает риск несанкционированного проникновения и нежелательных сквозняков благодаря значительному уменьшению выгибания двери в вертикальном направлении.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание используемой в промышленности двери, края полотна которой выполнены с возможностью перемещения по направляющим с обеспечением предотвращения несанкционированного проникновения благодаря значительному уменьшению выгибания двери в горизонтальном направлении.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание используемой в промышленности двери, которая способна выдерживать нежелательное выгибание дверного полотна внутрь или наружу, что позволяет использовать ее в помещениях, предназначенных для обеспечения защиты размещенных в них машин и механизмов. Выгибание дверного полотна внутрь может быть вызвано падением на него людей. Выгибание наружу может быть вызвано, например, воздействием манипулятора робота или предметами, хаотично разбрасываемыми вокруг неуправляемым роботом.
Настоящим изобретением предложена рулонная дверь, используемая в промышленности для работы под повышенной нагрузкой. Один вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает установку в дверной проем механизма натяжения и противовесов жесткого упора, который предотвращает перемещение уравновешивающей пружины или иных отклоняющих средств за некоторую точку, удерживая таким образом дверную занавесь в закрытом положении при воздействии на нее сильных ветровых или прочих внешних нагрузок, обусловливающих повышенную нагрузку.
Большинство вариантов осуществления изобретения содержит дверную занавесь, выполненную с возможностью намотки вокруг ролика, снабженного приводом, отклоняющие средства, выполненные с возможностью растяжения при воздействии нагрузки на занавесь, трос, первый конец которого присоединен к нижней части занавеси, от которой трос проходит вокруг шкивов, а второй конец - к тросовому барабану, и жесткий упор, предотвращающий перемещение отклоняющих средств за некоторую точку, так чтобы предотвратить смещение занавеси в закрытом положении при воздействии на нее нагрузки.
Еще один вариант настоящего изобретения включает дополнительный шкив и составной трос. Данный вариант изобретения также включает
ролик и тросовый барабан, снабженные приводом;
занавесь, предназначенную для намотки на ролик и размотки с него;
отклоняющие средства, выполненные с возможностью осуществить перемещение или растяжение при воздействии нагрузки на дверную занавесь;
первый трос, который предназначен для намотки на тросовый барабан и размотки с него и один конец которого, присоединенный к барабану, отходит от него и проходит вокруг первого и второго шкивов, а другой конец присоединен к понижающему шкиву; и
второй трос, один конец которого закреплен, который проходит от закрепленного конца вокруг понижающего и третьего шкивов, и другой конец которого присоединен к нижней части занавеси.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания сущности изобретения приведено его описание, сопровождаемое чертежами, на которых:
фиг.1 иллюстрирует вид сбоку известной дверной системы;
фиг.2 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с жестким упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3 иллюстрирует вид сбоку существующей дверной системы с альтернативным размещением пружины;
фиг.4 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с механическим упором и альтернативным размещением пружины в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с пружинным упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с пружинным упором в альтернативном положении в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.7 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с понижающим шкивом в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.7А иллюстрирует вид сбоку дверной системы, показанной на фиг.7, в которой диаметр тросового барабана уступает диаметру верхнего ролика;
фиг.8 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с понижающим шкивом и механическим упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.8А иллюстрирует вид сбоку дверной системы, показанной на фиг.8, в которой диаметр тросового барабана уступает диаметру верхнего ролика;
фиг.9 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с понижающим шкивом и альтернативным положением пружины в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.9А иллюстрирует вид сбоку дверной системы, показанной на фиг.9, в которой диаметр тросового барабана уступает диаметру верхнего ролика;
фиг.10 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с понижающим шкивом, механическим упором и альтернативным положением пружины в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.10А иллюстрирует вид сбоку дверной системы, показанной на фиг.10, в которой диаметр тросового барабана уступает диаметру верхнего ролика;
фиг.11 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с понижающим шкивом и пружинным упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.11А иллюстрирует вид сбоку дверной системы, показанной на фиг.11, в которой диаметр тросового барабана уступает диаметру верхнего ролика;
фиг.12 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с пружинным упором в альтернативном положении в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.12А иллюстрирует вид сбоку дверной системы, показанной на фиг.12, в которой диаметр тросового барабана уступает диаметру верхнего ролика;
фиг.13 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и электромеханическим жестким упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.14 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и механическим упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.15 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и механическим упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.16 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и механическим упором в виде противовеса в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.17 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и электромеханическим упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.18 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и механическим пружинным жестким упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.19 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и пневматическим клапанным жестким упором в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.20 иллюстрирует вид сбоку дверной системы со шкивом и электромеханическим упором с нажимной пружиной в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.21 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с соединительным шкивом и тросовым барабаном в форме усеченного конуса в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг.22 иллюстрирует вид сбоку дверной системы с соединительным шкивом и тросовым барабаном в форме усеченного конуса в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 и 3 показаны виды сбоку существующих рулонных дверей, оборудованных стандартными системами уравновешивания и натяжения. Как видно из фиг.1, над дверью установлены с возможностью вращения верхний ролик 1 и тросовый барабан 7, которые снабжены приводом (не показан), при этом дверная занавесь 2 (дверное полотно) выполнена с возможностью намотки во время работы вокруг ролика 1 и размотки с него. К нижнему концу занавеси 2 прикреплена нижняя балка 3, к которой прикреплен один конец троса 6, другой конец которого прикреплен к барабану 7. Трос 6 проходит вокруг неподвижного шкива 4 и по подвижному шкиву 12, подпружиненному отклоняющей пружиной 5, работающей на растяжение. Пружина 5 может также быть установлена над дверным проемом, как видно из фиг.3. В любом случае пружина 5 растягивается при воздействии нагрузки на занавесь 2, например под действием ветра или других внешних сил. При этом в стандартных дверных системах, показанных на фиг.1 и 3, растяжение или удлинение пружины 5 ограничено только внутренними силами самой пружины. К сожалению, при сильных ветрах или других внешних нагрузках на занавесь 2 это обстоятельство может привести к нежелательному подъему балки 3.
Система натяжения и уравновешивания двери, используемая в настоящем изобретении, с успехом решает описанные выше проблемы, и при этом лишена недостатков, свойственных существующим дверным системам. Вполне очевидно, что в пределах объема настоящего изобретения трос 6 может представлять собой проволоку, ремень, цепь, шнур, веревку и т.п. В качестве замены ролика 1 также могут использоваться, помимо прочего, диски, расположенные с каждой стороны дверного проема, рама с установленными в ней катками необходимого размера или другие средства, известные специалистам.
Как видно из фиг.2, в одном варианте осуществления изобретения используют занавесь 2, выполненную с возможностью намотки на ролик 1, размещенный над дверным проемом и снабженный приводом (не показан). К краю занавеси 2 прикреплена балка 3. При этом также используют трос 6, один конец которого прикреплен к балке 3, а другой - к барабану 7. Трос 6 проходит вокруг шкивов 4 и по шкиву 12, подпружиненному пружиной 5. При нагрузке на занавесь 2 пружина 5 растянута.
Поскольку удлинение пружины в стандартной системе натяжения не ограничено, настоящим изобретением, как видно из фиг.2, предложен неподвижно закрепленный ограничитель удлинения или механической ограничитель ("жесткий упор") 9А и 9В, не позволяющий пружине 5 перемещаться за некоторую точку. Преимущество такого упора состоит в том, что он не дает балке 3 подниматься вверх при воздействии сильных ветровых или иных внешних нагрузок на занавесь 2. Упор 9 может иметь, например, первый элемент 9А, который при растяжении пружины взаимодействует со вторым элементом 9В, прикрепленным к шкиву 12. Механические упоры 9, описание которых приведено в настоящем патенте, оказывают сопротивление не только ветровой нагрузке, но и повышенным нагрузкам, обусловленным работой кондиционеров, вентиляторов и т.п., а также вертикальной нагрузке, оказываемой на занавесь 2, например, при несанкционированном проникновении. Кроме того, при закрытой двери можно использовать средства крепления балки 3, например механические или электромеханические фиксаторы.
Ограничение удлинения пружины 5 создает натяжение между балкой 3 и роликом 1. Это, в свою очередь, не дает балке 3 подниматься вверх при воздействии ветровой или другой внешней нагрузки, поскольку при неподвижном ролике 1 ее перемещение ограничено тросом 6. Для предотвращения вращения ролика 1 можно использовать тормоз привода или в экстремальных случаях дополнительное фиксирующее устройство. В этой связи следует отметить, что удлинение троса 6 при нагрузке может приводить к уменьшению эффективности работы устройства, поэтому при выборе троса 6 следует учитывать необходимость сведения к минимуму его нежелательного удлинения. Кроме того, вполне очевидно, что пружины 5 и 13 могут фактически представлять собой комбинацию двух или более пружин (например, пружины 5 на фиг.15), которые можно разместить в различных местах, например в верхней или нижней части дверного проема либо внутри верхнего ролика. Помимо этого пружины 5 и 13 могут быть размещены на одной или обеих сторонах двери и соединены параллельно или последовательно. Также очевидно, что пружины 5 и 13 могут быть изготовлены из резиновых жгутов, соединенных параллельно или сформованных в петли. Аналогичным образом на роль пружин 5 и 13 в каждом из вариантов осуществления настоящего изобретения могут подойти пневматические и газовые пружины, а также гидравлические пружины.
Очевидно, что занавесь 2 может содержать ткань с защитным покрытием, полимерную пленку, гибкие или жесткие пластины, или ламели и т.п. материалы, обладающие возможность закатывания в рулон. Кроме того, дверная занавесь может обладать возможностью сгиба как во всех направлениях, так и только в направлении закатывания, по существу, не обладая возможностью сгиба в иных направлениях благодаря прикреплению к занавеси 2 элементов жесткости или других подходящих средств. Кроме того, дверь может быть не вертикальной, а горизонтальной, т.е. при работе перемещаться в боковом направлении, или даже может быть установленной под углом. При этом балка 3 не является обязательным элементом конструкции и при ее отсутствии трос или тросы 6 могут быть прикреплены к нижним краям занавеси 2.
Как описано выше, настоящее изобретение имеет определенные преимущества перед аналогами в плане защиты от подъема занавеси 2 при воздействии на нее сильных ветровых или других нагрузок. К примеру, в одной существующей дверной системе обеспечено повышенное натяжение в открытом состоянии благодаря действию системы натяжения/уравновешивания, что, однако, считается нежелательным, поскольку вносит нестабильность в работу механических дверных систем. Недостатками известных фиксирующих систем являются их сложность и дороговизна. Дверная система в соответствии с настоящим изобретением, напротив, обладает рядом преимуществ, включающих высокую надежность, низкую себестоимость и в особенности гибкость, обеспечивающую  защиту от удара.
Предыдущие попытки обеспечить безаварийное функционирование двери, оборудованной мощной закрывающей натяжной системой, выявили ряд проблем. К примеру, дверная система «Позидрайв» ограничивает обеспечение безаварийного функционирования вследствие требования жесткого крепления балки 3 к приводу.
Конструкция настоящего изобретения, напротив, обеспечивает повышенное закрывающее натяжение только при закрытом положении двери. Это означает, что в промежуточных положениях двери балка 3 испытывает меньшее натяжение со стороны привода. (При этом пружины 5 или 13 всегда обеспечивают некоторое натяжение занавеси 2). Соответственно использование в настоящем изобретении противоударной системы упрощено благодаря более гибкому присоединению балки 3 к приводу.
Один вариант устройства, обеспечивающего безаварийную работу, предусматривает раскрепление дверной занавеси из направляющих каналов, по которым занавесь перемещается при подъеме и опускании, при воздействии на нее большого внешнего усилия, например, в результате удара транспортным средством или другим движущимся объектом. Противоударные устройства не раскрепляют дверь при воздействии сильных ветровых нагрузок или, например, взломе. Следует отметить, что наилучшим образом противоударные системы срабатывают, когда дверь находится в полуоткрытом» состоянии (в котором происходит большинство столкновений), и, как правило, менее эффективны, когда дверь полностью закрыта. Противоударные устройства могут включать разнообразные механические или электромеханические устройства, такие как палец, ломающийся по достижении некоего порогового услилия, датчик, подсоединенный к раскрепляющему устройству, либо подпружиненное устройство. При необходимости противоударное устройство может быть включено в любой из перечисленных в данном патенте вариантов осуществления изобретения.
На фиг.4-6 показаны другие варианты настоящего изобретения. Например, на фиг.4 показан вариант изобретения, в котором работающая на растяжение пружина 5 размещена у верхней, а не у нижней части дверного проема. На фиг.5 и 6 показаны другие варианты, предусматривающие использование вместо пружины 5, показанной на фиг.1, работающей на сжатие пружины 13. Пружина 13 может выступать вниз (фиг.5) или вверх (фиг.6). В обоих этих случаях при полном сжатии она сама выступает в роли жесткого упора. Кроме того, преимуществом всех вариантов изобретения, показанных на фиг.4-6, является то, что удлинение или сжатие пружин 5 или 13 не дает балке 3 подниматься при воздействии внешних нагрузок на занавесь 2. Пружины сжатия, показанные на данных фигурах, могут быть также соединены последовательно или параллельно.
На фиг.7-12 показаны другие варианты изобретения, предусматривающие использование дополнительного шкива 8 ("понижающий шкив") и составного троса 6. Здесь каждый из фиг.7А, 8А, 9А, 10А, 11А и 12А представляет собой небольшие изменения соответственно фиг.7, 8 и т.д., в которых диаметр барабана 7 уступает диаметру ролика 1. Преимущество использования составного троса 6 заключается в уменьшении опускающего усилия и уменьшении диаметра тросового барабана, что приводит к экономии пространства и снижению затрат. Например, вариант изобретения, показанный на фиг.7, содержит занавесь 2, оснащенную балкой 3 и наматываемую на ролик 1. Первая часть троса 6 одним своим концом присоединена к барабану 7, затем проходит по шкиву 12, подпружиненному пружиной 5, и далее по шкиву 4, а другой конец троса присоединен к понижающему шкиву 8. Вторая часть троса 6 одним своим концом присоединена к балке 3, затем от него проходит по шкиву 4 и по шкиву 8, а другой конец этого троса прикреплен возле нижней части дверного проема. Как показано на фиг.9, пружина 5 может быть также размещена в верхней части дверного проема.
Помимо этого, в предлагаемое изобретение также может быть включен ограничитель 9 удлинения, как видно из фиг.8 и 10. Вместо него, как показано на фиг.11 и 12, может использоваться пружина 13 со встроенным упором. Таким образом, в дополнение к преимуществу, выраженному в уменьшении опускающего усилия и диаметра барабана, варианты изобретения, показанные на фиг.8 и 10-12, в которых удлинение или сжатие пружин 5 или 13 ограничено, имеют дополнительное преимущество, выраженное в ограничении перемещения занавеси 2 при работе с повышенными нагрузками. Как видно из фиг.13, 17 и 20, ограничитель 9 может быть оснащен механизмом 10 фиксации и раскрепления, например электромагнитом, который может приводиться в действие датчиком или другими подходящими средствами. В каждом из вариантов, показанных на фиг.2, 4, 8 и 10, ограничение удлинения пружины 5 не допускает подъема балки 3 при воздействии внешних нагрузок на занавесь 2. В других вариантах, упомянутых в настоящем патенте, для этой цели использованы аналогичные механизмы фиксации и раскрепления. При этом примеры, приведенные здесь, имеют иллюстративную цель и не ограничивают сущности настоящего изобретения, поскольку очевидно, что в нем можно использовать иные механизмы фиксации и раскрепления.
Для специалистов очевидно, что в конструкцию настоящего изобретения могут быть включены различные комбинации пружин или отклоняющих средств в сочетании со средствами, обеспечивающими безаварийную работу и безопасность. Например, на фиг.14 изображена дверь, которая предназначена для работы под повышенной нагрузкой и конструкция которой аналогична показанной на фиг.2, в которой ограничитель удлинения заменен отрезком 11 цепи, веревки, проволоки и т.п., ограничивающим перемещение пружины 5. В качестве устройства защиты цепь 11 можно использовать в сочетании с механизмом «слабое звено» (не показан) для защиты компонентов двери при ударе или в иной аварийной ситуации, связанной с воздействием повышенной нагрузки.
На фиг.15 показан еще один вариант двери, работающей под повышенной нагрузкой и изображенной на фиг.2, который включает вторую пружину 5 и механический ограничитель 9А и 9В удлинения. Таким образом, две пружины расположены последовательно, и обе сопротивляются смещению двери, тогда как ограничитель 9А и 9В предотвращает перемещение пружин 5 и в конечном счете занавеси 2 за некоторую точку.
На фиг.16 показана дверь, которая предназначена для работы под повышенной нагрузкой и конструкция которой практически идентична двери, изображенной на фиг.15. Основное их отличие состоит в том, что на фиг.16 вторая пружина 5 заменена грузом 16, который работает во взаимодействии с пружиной 5 и не позволяет подниматься занавеси 2. Очевидно, что массу этого груза можно оптимизировать в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.
На фиг.17 изображен еще один вариант двери, работающей под повышенной нагрузкой, в соответствии с настоящим изобретением, который сочетает в себе механизм 10, показанный на фиг.13, используемый вместе с двойной пружиной 5 и ограничителем 9А и 9В, показанным на фиг.15. В данном варианте перемещение двух пружин 5 ограничено ограничителем 9А и 9В до наступления события, приводящего к раскреплению механизма 10, который раскрепляет часть 9А ограничителя и позволяет усилию, приложенному к занавеси 2, воздействовать на пружины 5.
На фиг.18 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, предусматривающий использование работающей на сжатие пружины 13 и работающей на растяжение пружины 5. Пружина 13 работает во взаимодействии с механическим ограничителем 9А и 9В и ограничивает перемещение занавеси 2. Как пружина 13, так и пружина 5 замедляет или предотвращает перемещение занавеси 2 в пределах ее хода. На фиг.19 изображена система, практически идентичная той, которая показана на фиг.18, с тем исключением, что на фиг.19 пружина 13 заменена пневматической или газовой пружиной 15. Как видно из фиг.19, пружина 15 может содержать по меньшей мере один напорный клапан 14, который может способствовать ограничению рабочего хода занавеси 2. Замена пневматической пружины на гидравлическую позволяет получить аналогично функционирующую систему, в которой использованы клапаны.
Еще один вариант настоящего изобретения, показанный на фиг.20, предусматривает использование пружины 13 в сочетании с ограничителем 9А и механизмом 10.
Еще один вариант настоящего изобретения показан на фиг.21, на которой изображена дверная система 100, содержащая опускающую и растягивающую системы. Дверная система содержит работающую на сжатие уравновешивающую пружину 101, работающую на растяжение опускающую пружину 102, соединительный шкив 103, ролик 104 дверного полотна, тросовый барабан 105 в форме усеченного конуса, первый трос 107 и второй трос 108. При необходимости система также может содержать пружинный ограничитель 106, ограничивающий растяжение пружины 102.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения диаметр барабана 105 равен половине диаметра (D/2) ролика 104, при этом ролик 104 и барабан 105 вращаются с одинаковой скоростью и в одном направлении. При открытии и закрытии двери эффективный диаметр барабана 105, т.е. та его часть, на которую воздействует трос 107 в определенный момент времени, уменьшается со скоростью аналогичной той, с которой изменяется толщина ролика 104. Иными словами, при опускании дверной занавеси 110 толщина ролика 104 уменьшается. При этом барабан 105 принимает трос 107, который наматывается на постоянно уменьшающуюся часть диаметра барабана 105. Это приводит к тому, что при выполнении операций открывания или закрывания шкив 103 проходит расстояние, приблизительно равное только половине занавеси 110. Кроме того, благодаря эффективному уравновешиванию системы барабаном 105 пружина 102 не перемещается или почти не перемещается при наличии относительно постоянного давления, оказываемого как на занавесь 110, так и на барабан 105 соответственно тросами 107 и 108.
Ограничитель 106 ограничивает удлинение пружины 102. Приводом (не показан) и тросом 108 опускание занавеси 110 и удержание ее растянутой осуществляется с большим натяжением, чем то, которое может обеспечить только одна пружина 102. Поэтому дверь может быть закрыта даже при воздействии на нее сильного ветра. В этом случае ограничитель 106 должен иметь минимальный зазор для предотвращения защемления тросов и их чрезмерного растяжения.
В некоторых случаях желательно использовать тросовой барабан в форме усеченного конуса (105), диаметр которого превышает половину диаметра ролика 104. Подобная конфигурация предусматривает ограничение перемещения пружины 102 ограничителем 106 при закрытом положении занавеси 110. При таком положении двери нижняя балка будет менее уязвима при столкновении, например, с транспортным средством, поскольку она и дверная занавесь могут выйти из боковых направляющих. Это позволяет без затруднения использовать в такой дверной системе известные средства аварийного отделения занавеси и автоматического возврата в рабочее положение. Кроме того, при воздействии ограничителя 106 на пружину 102 привод опускает вниз занавесь 110 с помощью первого и второго тросов.
Другие варианты данной конфигурации могут предусматривать использование дополнительных шкивов для ограничения хода шкива 103, что, в свою очередь, позволяет увеличить диаметр барабана 105. Дополнительные шкивы также ограничивают удлинение пружины 101.
Конфигурация, показанная на фиг.21, позволяет эксплуатировать дверь с необходимым усилием опускания и натяжения, т.е. дает возможность оптимизировать размер пружин для конкретных условий эксплуатации. Преимущество этой системы состоит в том, что в ней можно использовать только один тросовый барабан с каждой стороны двери для эффективной поддержки и уравновешивания двери. Кроме того, поскольку система, по существу, уравновешена, можно уменьшить размер пружины 102, а также, по существу, свести ее перемещение к нулю. Кроме того, использование ограничителя 106 и предотвращение перемещения привода в обратном направлении в тех случаях, когда он не используется, обусловливает надежное фиксирование двери, что повышает степень ее защищенности. И, наконец, подобная конфигурация использует крутящий момент, генерируемый приводом, как для поднятия дверной занавеси, так и ее опускания на протяжении всего открывания или закрывания, что делает ее пригодной к эксплуатации при очень сильной ветровой нагрузке.
Еще один вариант настоящего изобретения показан на фиг.22. Хотя барабан 105 и ролик 104 здесь для наглядности изображены в виде двух отдельных колес, на практике они расположены на одной оси. В ролике 104 размещена занавесь 110, которая присоединена к тросу 108. Трос 108 соединен с барабаном 105 через комбинацию трех шкивов 116. По меньшей мере один из этих трех шкивов присоединен к пружине 102. Пружина 102 при необходимости может быть присоединена к ограничителю 106, который при необходимости может иметь регулируемый зазор. Трос 108 присоединен к тросу 107 соединительной муфтой 115. Трос 107 проходит по меньшей мере по одному шкиву 118, а в предпочтительном варианте по трем скомбинированным шкивам и соединяется с пружиной 101.
В дверной системе 111, показанной на фиг.22, растягивающая система отделена от уравновешивающей системы. Уравновешивающая часть системы 111 проходит от муфты 115 к пружине 101, а растягивающая система - от занавеси 110 к муфте 115. Диаметр ролика 104 зависит от толщины занавеси 110 и изменяется в зависимости от положения двери от максимального при полностью открытой двери до минимального при полностью закрытой двери.
При закатывании занавеси 110 в рулон или ее опускании барабан 105 благодаря своей форме усеченного конуса обусловливает изменение диаметра ролика 104, обеспечивая уравновешивание сил, приложенных к занавеси 110. Поскольку ролик 104 и барабан 105 расположены на одной оси, они вращаются с одинаковой скоростью. Благодаря своей форме усеченного конуса барабан 105 обусловливает изменение вращательных скорости и момента, приложенных к нему и ролику 104 при подъеме занавеси 110 или ее опускании. Незначительное несоответствие размеров барабана 105 и ролика 104 компенсируется пружиной 102. Кроме того, по меньшей мере один вариант изобретения предусматривает использование барабана 105 с большим шаговым отношением, чем шаговое отношение ролика 104.
Пружина 102 создает растягивающее усилие F1, которое может быть оптимизировано для конкретных эксплуатационных условий. Пружина 102 сопротивляется растяжению занавеси 110 при повышенных ветровых нагрузках и предотвращает смещение занавеси 110 в вертикальном направлении при таких нагрузках. Ограничитель 106 можно использовать для предотвращения чрезмерного вытягивания пружины 102, а также предотвращения смещения занавеси 110 при воздействии экстремальных нагрузок, когда не достаточно одной пружины 102. Зазор между ограничителем 106 и пружиной 102 может быть оптимизирован так, чтобы пружина эффективно функционировала при эксплуатации двери, обеспечивая постоянную величину усилия F1. Кроме того, регулируемый зазор может быть настроен так, чтобы при закрытой двери его величина равнялась нулю, предотвращая таким образом смещение занавеси 110. В некоторых вариантах осуществления изобретения увеличение сопротивления занавеси 110 повышенным нагрузкам достигается за счет использования нижней балки 120.
Усилие F1 не оказывает влияния на равновесие системы. При открытии занавеси 110 или ее закрытии диаметр ролика 104 и барабана 105 остается приблизительно тем же самым. Таким образом, крутящий момент, вызываемый усилием F1 на барабане 105, будет практически идентичен крутящему моменту, вызываемому усилием F4 на ролике 104, но с противоположным знаком, что приводит к почти равновесному состоянию системы. Любой дисбаланс компенсирован пружиной 101.
Усилие F3 на барабане 105 приблизительно равно усилию F4 на ролике 104. При нахождении системы в состоянии равновесия усилие F2, передаваемое пружиной 102, приблизительно равно усилию, создаваемому половиной массы занавеси 110 и балки 120. Возрастающее при перемещении вниз занавеси 110 усилие F4 компенсируется ростом противодействующего усилия F2, передаваемого уравновешивающей пружиной. Следовательно, система остается уравновешенной во время всей эксплуатации как при перемещении вверх, так и вниз.
Таким образом, приведенные выше примеры служат для иллюстрации задач и преимуществ настоящего изобретения, и хотя в данном патенте раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения, его объем и задачи ограничены не ими, а формулой изобретения.