ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЗАМОК
ELECTROMAGNETIC LOCK

Электромагнитный замок относится к области охранной техники, в частности к запирающим устройствам, управляемым средствами электронной техники, и может быть использован для запирания дверей помещений для исключения возможности несанкционированного доступа и, кроме того, обеспечивает возможность доступа при пропадании питания.
Известен электромагнитный замок, содержащий установленный в корпусе, с возможностью продольного перемещения, подпружиненный ригель с внутренней полостью и скосом на запирающем конце, возвратную пружину, один конец которой упирается в выступ на внутренней поверхности корпуса, и шариковый стопорный механизм, шарики которого размещены в отверстиях консольной части корпуса электромагнита с опорой на подпружиненный сердечник электромагнита, имеющего по длине ступенчатую форму с цилиндрическими и коническими участками (RU 2063505, E05B 47/02, 10.07.1996).
Недостатком данного устройства является то, что электромагнит осуществляет только расфиксацию стопорного механизма, а для фиксации ригеля в открытом положении необходимо перемещать ригель с помощью соединенной с ним ручки.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является электромагнитный замок (RU 2171882, E05B 47/02, 18.10.2000), содержащий цилиндрический корпус в виде стакана со съемным дном и установленный в корпусе, с возможностью продольного перемещения, подпружиненный о дно корпуса ригель с внутренней полостью и двумя скосами на запирающем торце, на параллельной плоскостям скосов оси, смещенной относительно продольной оси ригеля, установлен с возможностью стопорения в двух положениях: вдоль и поперек ригеля, вращающийся флажок прямоугольной формы, размещенный в прорези, выполненной на запирающем торце ригеля, причем длина флажка не превосходит ширины ригеля, а ширина - не более половины ширины ригеля, возвратную пружину, расположенную между корпусом и ригелем, один конец которой упирается в выступ на внутренней поверхности корпуса, а другой конец - в кольцевой буртик, выполненный на торце ригеля, противоположном запирающему торцу, электромагнит, содержащий консольно расположенный во внутренней полости ригеля цилиндрический корпус электромагнита, внутри которого установлена катушка электромагнита с подпружиненным сердечником электромагнита, шариковый стопорный механизм, шарики которого размещены в отверстиях консольной части корпуса электромагнита с опорой на подпружиненный сердечник электромагнита, имеющий по длине ступенчатую форму с цилиндрическими и коническими участками, причем консольная часть цилиндрического корпуса электромагнита и шарики выполнены из немагнитных материалов, а сердечник - из ферромагнитного.
Недостатком данного устройства является сложность технической реализации, большое количество движущихся в процессе работы деталей, что снижает надежность функционирования, а также значительное энергопотребление, обусловленное большим зазором между сердечником электромагнита и его корпусом, в котором размещается пружина.
Целью изобретения является упрощение технической реализации за счет уменьшения количества деталей, повышение надежности вследствие упрощения кинематики замка и уменьшение энергопотребления.
Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитный замок, содержащий корпус цилиндрический, электромагнит с сердечником, расположенным внутри катушки электромагнита с возможностью перемещения, цилиндрическую возвратную пружину, цилиндрическую запорную пружину, ригель, накладку, пластину с отверстием для ригеля, дополнительно введены: втулка задняя, втулка передняя, втулка запорная, фланец передний, шток, кольцо запорное, шайба запорная, ось ригеля, причем на внутренней поверхности задней части корпуса выполнена проточка, в которую установлено кольцо запорное, в передней части корпуса в диаметральной плоскости выполнены два продольных паза, в которые установлена ось ригеля, на передней торцевой поверхности корпуса закреплена накладка, имеющая прямоугольное отверстие для ригеля, одна из сторон которого параллельна оси, отверстие катушки электромагнита выполнено в виде двух участков, заднего - с большим диаметром, и переднего - с меньшим диаметром, в задний участок катушки установлена втулка задняя, выполненная в виде цилиндра с фланцем, причем наружный диаметр цилиндра равен большему диаметру отверстия катушки, а внутренний - меньшему, наружный диаметр фланца равен внутреннему диаметру корпуса, причем наружная поверхность фланца примыкает к кольцу запорному, а внутренняя - к задней щеке катушки, у передней щеки катушки электромагнита установлен фланец передний, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса, а диаметр отверстия - меньшему диаметру отверстия катушки, одна поверхность фланца переднего примыкает к передней щеке катушки, а на второй выполнена проточка, в которую установлен один конец цилиндрической пружины возвратной, втулка передняя выполнена в виде цилиндра с фланцем, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса, на внутренней поверхности фланца выполнена проточка, в которую установлен второй конец цилиндрической пружины возвратной, отверстие цилиндрической части втулки передней имеет участок большего диаметра, равного диаметру отверстия фланца, и меньшего диаметра, равного диаметру штока, в участке большего диаметра установлена с возможностью перемещения втулка запорная, длина которой равна длине участка большего диаметра, выполненная в виде стакана, в который одним концом впрессован шток, установленный с возможностью перемещения в участок меньшего диаметра, на другом конце штока выполнен участок меньшего диаметра, на конце которого сделана проточка, в которую установлена шайба запорная, сердечник электромагнита выполнен в виде втулки, наружный диаметр которой равен диаметру отверстия втулки задней, а отверстие сердечника содержит два участка, один - диаметром, равным меньшему диаметру штока, второй - диаметром, большим диаметра штока, сердечник зафиксирован на участке меньшего диаметра штока запорной шайбой, между штоком и участком большего диаметра отверстия сердечника расположена цилиндрическая пружина запорная, конец которой упирается на торцевую поверхность цилиндрической части втулки передней, ригель выполнен в виде параллелепипеда, в основании которого по оси симметрии сделана проточка, шириной, равной диаметру втулки запорной, параллельно проточке по оси симметрии боковой поверхности выполнено отверстие, поверхность ригеля, противоположенная поверхности, на которой выполнена проточка, скошена, а на гранях поверхности с проточкой, параллельно проточке выполнены фаски, ригель установлен на оси в продольных пазах таким образом, его скошенная часть выступает за наружную поверхность накладки через прямоугольное отверстие, периметр которого соответствует периметру выступающей части ригеля, а основание ригеля примыкает к наружной поверхности втулки передней, зазор между сердечником и втулкой передней соответствует глубине проточки на ригеле, зазор между сердечником и втулкой передней располагается на участке большего диаметра отверстия катушки электромагнита, шток выполнен из немагнитного материала.
Отличительной особенностью данного замка является то, что ригель имеет возможность поворота с целью создания скошенного положения и перемещения ригеля за счет усилия, создаваемого дверью, как при открывании, так и при закрывании двери. Закрытое положение замка создается не шариками, удерживаемыми за счет усилия, создаваемого пружиной, подпружинивающей сердечник, а с помощью втулки запорной, исключающей поворот ригеля при открывании двери, и требующей незначительного усилия для ее перемещения. По отношению к прототипу данное решение значительно уменьшает количество энергии, потребляемое электромагнитом. Кроме этого при пропадании электроэнергии ригель замка расфиксируется, вследствие чего отпадает необходимость в дополнительных механических устройствах, расфиксирующих ригель при пропадании электроэнергии, как это требуется в прототипе.
На фиг.1 представлен вид сзади разреза электромагнитного замка в открытом (обесточенном) состоянии. На фиг.2 представлен вид спереди разреза электромагнитного замка в закрытом (под напряжением) состоянии. Фиг.3 - продольный разрез замка в обесточенном состоянии. Фиг.4 - продольный разрез замка под напряжением. Фиг.5 - закрывание двери в обесточенном состоянии замка. Фиг.6 - закрывание двери в состоянии замка под напряжением. Фиг.7 - открывание замка в обесточенном состоянии.
Электромагнитный замок содержит (фиг.1, 2) корпус цилиндрический 1. На внутренней поверхности задней части корпуса 1 выполнена проточка 2, в которую установлено кольцо запорное 3. В передней части корпуса 1, в диаметральной плоскости выполнены два продольных паза 4, в которые установлена ось 5 ригеля 6. На передней торцевой поверхности 7 корпуса 1 закреплена, например, сваркой, накладка 8, имеющая прямоугольное отверстие 9 для ригеля 6, причем одна из сторон отверстия 9 параллельна оси 5. Катушка 10 электромагнита 11 размещена внутри корпуса 1 и содержит отверстие, в виде двух участков, заднего участка 12, с отверстием большего диаметра, и переднего участка 13, с отверстием меньшего диаметра. В задний участок 12 катушки 10 электромагнита 11 установлена втулка задняя 14, выполненная в виде цилиндра 15 с фланцем 16. Наружный диаметр цилиндра 15 равен большему диаметру отверстия катушки 10, а внутренний диаметр - меньшему диаметру отверстия катушки 10. Наружный диаметр фланца 16 равен внутреннему диаметру корпуса 1, причем наружная поверхность 17 фланца 16 примыкает к кольцу запорному 3, а внутренняя - к задней щеке 18 катушки 10. У передней щеки 19 катушки электромагнита 11 установлен фланец передний 20, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса 1, а диаметр отверстия - меньшему диаметру отверстия катушки 10. Боковая поверхность 21 фланца 20 примыкает к передней щеке 19 катушки 10, а на второй боковой поверхности 22 фланца 20 выполнена проточка 23, в которую установлен один конец цилиндрической пружины возвратной 24. Втулка передняя 25 выполнена в виде цилиндра 26 с фланцем 27, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса 1. На внутренней поверхности 28 фланца 27 выполнена проточка 29, в которую вставлен второй конец цилиндрической пружины возвратной 24. Отверстие цилиндра 26 втулки передней 25 имеет участок 30 большего диаметра, равного диаметру отверстия фланца 27, и участок 31 меньшего диаметра, равного диаметру штока 32. В участке 30 большего диаметра установлена с возможностью перемещения втулка запорная 33, длина которой равна длине участка 30 большего диаметра. Втулка запорная 33, выполненная в виде стакана. Внутри втулки запорной 33 одним концом закреплен шток 32 (например, прессовой посадкой), установленный с возможностью перемещения в участке меньшего диаметра 31 цилиндра 26. На другом конце штока 32 выполнен участок 34 меньшего диаметра, на конце которого сделана проточка 35, в которую установлена шайба запорная 36. Сердечник 37 электромагнита 11 выполнен в виде втулки, наружный диаметр которой равен диаметру отверстия втулки задней 14. Отверстие сердечника 37 содержит два участка: первый участок 38 - диаметром, равным меньшему диаметру штока 32, и второй участок 39 - диаметром, большим, чем диаметр штока 32. Сердечник 37 зафиксирован на участке 38 меньшего диаметра штока 32 запорной шайбой 36. Между штоком 32 и участком 39 большего диаметра отверстия сердечника 37 расположена цилиндрическая пружина запорная 40, конец которой упирается в торцевую поверхность 41 цилиндрической части втулки передней 25. Ригель 6 выполнен на основе параллелепипеда, в основании которого по оси симметрии сделана проточка 42, шириной, равной диаметру втулки запорной 33. Параллельно проточке 42, по оси симметрии замка, на боковой поверхности ригеля 6 выполнено отверстие 43. Поверхность 44 ригеля 6, противоположенная поверхности, на которой выполнена проточка 42, скошена, а на гранях поверхности с проточкой 42, параллельно проточке 42, выполнены фаски 45 и 46. Ригель 6 с помощью отверстия 43 установлен на оси 5 в продольных пазах 4 таким образом, что основание ригеля 6 примыкает к наружной поверхности втулки передней 25, а его скошенная поверхность 44 выступает за наружную поверхность 47 накладки 8 через прямоугольное отверстие 9, периметр которого соответствует периметру выступающей части ригеля 6. Зазор 48 между сердечником 37 и втулкой передней 25 соответствует глубине проточки 33 на ригеле 6, а зазор 48 располагается на участке 13 меньшего диаметра отверстия катушки 10 электромагнита 11. Шток 32 выполнен из немагнитного материала. На ответной части дверей закрепляется планка запорная 49, с прямоугольным отверстием 50, в которое входит ригель 6.
Замок работает следующим образом. В исходном состоянии замка катушка 10 обесточена (фиг.3), втулка передняя 25 возвратной пружиной 24 выдвигает ригель 6 до переднего крайнего положения оси 5 в продольных пазах 4. При этом скошенная поверхность 44 выступает за наружную поверхность накладки 8, а основание ригеля 6 примыкает к наружной поверхности втулки передней 25. Пружина запорная 40 перемещает сердечник 37 совместно со штоком 32 и втулкой запорной 33 до положения, в котором втулка запорная 33 не выступает за пределы наружной поверхности втулки передней 25. В этом случае, в обесточенном состоянии катушки 10, ригель 6 может поворачиваться на оси 5 при приложении усилия к поверхности, противоположенной скошенной поверхности 44.
При подаче напряжения на катушку 10 (фиг.4), сердечник 37 под действием электромагнитных сил перемещается до соприкосновения со втулкой передней 25, преодолевая действие пружины запорной 40, перемещая втулку запорную 33 штоком 32 в проточку 42. В этом случае ригель 6 не может поворачиваться вокруг оси 5.
При закрывании двери, когда замок находится в обесточенном состоянии (фиг.5). Планка запорная 49 упирается в скошенную поверхность 44 и перемещает в пазах 4 ригель 6 совместно с осью 5, втулкой передней 25, втулкой запорной 33, штоком 32, сердечником 37, пружиной запорной 40 и запорной шайбой 36, до освобождения продолжению движения планки запорной 49. При этом ригель 6 незначительно поворачивается вокруг оси 5 до соприкосновения ригеля 6 с краем прямоугольного отверстия 9 планки 8. При продолжении движения планки запорной 49 до совмещения отверстий 9 и 50, пружина возвратная 24 устанавливает замок в исходное обесточенное состояние (фиг.3).
Аналогично (фиг.6) происходит закрывание двери при подаче напряжения на катушку 10. Однако в этом случае незначительный поворот ригеля 6 вокруг оси 5 исключен.
При открывании двери (фиг.7) край отверстия 50 запорной планки 49 упирается в поверхность ригеля 6, противоположенную скошенной поверхности 44. Если катушка 10 под напряжением, то втулка запорная 33 исключает поворот ригеля 6 и дверь не открывается, так как край прямоугольного отверстия 50 планки 49 упирается в расположенный перпендикулярно планке 49 ригель 6.
Если катушка 10 обесточена, то втулка запорная 33 не препятствует повороту ригеля 6 вокруг оси, 5 и край отверстия 50 запорной планки 49, упираясь в поверхность ригеля 6, противоположенную скошенной поверхности 44, поворачивает ригель 6, делая эту поверхность скошенной. При этом ригель 6 скошенной поверхностью 44 упирается в край отверстия 9 накладки 8 и под действием усилия двери перемещает в пазах 4 ось 5, втулку переднюю 25, втулку запорную 33, шток 32, сердечник 37, пружину запорную 40 и запорную шайбу 36, до освобождения продолжению движения планки запорной 49. При продолжении движения планки запорной 49 до выхода ее за пределы накладки 8, пружина возвратная 24 устанавливает замок в исходное обесточенное состояние (фиг.3).