ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ УЗЕЛ
LOCKING DEVICE AND APPROPRIATE UNIT

Изобретение относится к запорному устройству, содержащему:
- базовый корпус, выполненный с возможностью перекрывания проема и с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением,
- толкающий элемент, содержащий первый и второй концы и имеющий удлиненную конфигурацию и укороченную конфигурацию,
- при этом первый конец толкающего элемента соединен с базовым корпусом.
Изобретение применяют, в частности, в области устройств перекрывания камер доступа к подземным сетям, таким как люки доступа к телекоммуникационным сетям, люки смотровых колодцев сетей водоснабжения, канализационные решетки, а также вентильные камеры. Как правило, эти устройства перекрывания содержат раму и заглушку, выполненную с возможностью поворота между открытым и закрытым положениями. Для облегчения перемещения заглушки между открытым и закрытым положениями известные устройства оборудуют вспомогательным домкратом. Домкрат крепят, с одной стороны, на заглушке и, с другой стороны, на раме. Домкрат, сжатый между рамой и заглушкой, толкает раму, способствуя открыванию заглушки.
Крепление домкрата на раме и на заглушке обычно осуществляют с использованием осей или болтов, установка которых является сложной. Кроме того, изготовление таких устройств является трудоемким и дорогим по причине использования многочисленных механических элементов, которые часто необходимо крепить сваркой или выполнять посредством литья.
Кроме того, соединение всех этих элементов является сложным, и демонтаж домкрата с целью снятия заглушки может оказаться опасным, так как, как правило, домкрат находится в сжатом состоянии.
Задача изобретения состоит в создании запорного устройства, которое позволяет сделать изготовление, установку и снятие заглушки более простыми и экономичными.
Поставленная задача решена в запорном устройстве вышеуказанного типа, дополнительно содержащем соединительный элемент, соединенный с базовым корпусом и со вторым концом толкающего элемента, а также опорный элемент, выполненный с возможностью опоры на стенку ограждения проема во время перемещения базового корпуса между закрытым положением и открытым положением и, наоборот, при этом во время перемещения соединительный элемент позволяет толкающему элементу переходить от укороченной конфигурации к удлиненной конфигурации и, наоборот, при этом опорный элемент выполнен также с возможностью находиться за пределами контакта со стенкой проема, когда базовый корпус находится в открытом положении, и входить в контакт со стенкой проема, когда базовый корпус находится в промежуточном положении.
Согласно частным вариантам осуществления запорное устройство имеет один или несколько следующих отличительных признаков:
- соединительный элемент выполнен с возможностью направления второго конца толкающего элемента во время перемещения базового корпуса между открытым положением и закрытым положением;
- толкающий элемент является домкратом, в частности пневматическим домкратом или пружиной, в частности, винтовой пружиной;
- соединительный элемент является либо тягой, либо гибким элементом, таким как трос, канат или цепь;
- опорный элемент расположен на соединительном элементе;
- первый конец толкающего элемента соединен с базовым корпусом при помощи первого шарнирного соединения вокруг первой шарнирной оси (А-А);
- второй конец толкающего элемента соединен с соединительным элементом при помощи второго шарнирного соединения вокруг второй шарнирной оси (В-В);
- соединительный элемент соединен с базовым корпусом при помощи третьего шарнирного соединения вокруг третьей шарнирной оси (С-С);
- запорное устройство образует автономный модуль, управляемый в виде единого блока.
Поставленная задача решена также в узле, содержащем раму и запорное устройство, при этом рама ограничивает проем, имеющий стенку ограждения, а запорное устройство является описанным выше устройством, причем базовый корпус выполнен с возможностью перемещения между своими открытым и закрытым положениями в раме.
Согласно частным вариантам осуществления узел имеет один или несколько следующих отличительных признаков:
- между промежуточным положением базового корпуса и закрытым положением стенка ограждения действует на соединительный элемент силой реакции, направленной противоположно силе, действующей со стороны толкающего элемента;
- рама и запорное устройство содержат, по меньшей мере, первый шарнир, выполненный с возможностью обеспечения поворота базового корпуса относительно рамы между открытым и закрытым положениями вокруг первой поворотной оси (Х-Х);
- первый шарнир выполнен с возможностью обеспечения перемещения запорного устройства относительно рамы в заблокированное положение, по меньшей мере, когда базовый корпус находится в своем открытом положении, при этом в заблокированном положении поворот базового корпуса в закрытое положение заблокирован; и
- перемещение в заблокированное положение является поворотом базового корпуса вокруг второй поворотной оси (Y-Y), при этом вторая поворотная ось (Y-Y) расположена по существу перпендикулярно относительно первой поворотной оси (Х-Х);
- рама и запорное устройство содержат второй шарнир, выполненный с возможностью обеспечения поворота базового корпуса между его открытым и закрытым положениями вокруг первой поворотной оси (Х-Х), при этом второй шарнир содержит шарнирное звено запорного устройства и шарнирное звено рамы, при этом блокировка второго шарнира происходит при захождении шарнирного звена запорного устройства в выемку шарнирного звена рамы.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан узел, образованный рамой и запорным устройством в соответствии с изобретением, при этом базовый корпус находится в полностью открытом положении, схематичный вид сбоку;
на фиг.2 - то же, что на фиг.1, при этом базовый корпус находится в открытом положении;
на фиг.3 - то же, что на фиг.1, при этом базовый корпус находится в промежуточном положении, и соединительный элемент входит в контакт со стенкой перекрываемого проема;
на фиг.4 показан узел, изображенный на фиг.1, при этом базовый корпус находится в закрытом положении;
на фиг.5 показан узел, изображенный на фиг.2, при этом базовый корпус находится в разблокированном открытом положении, вид спереди;
на фиг.6 - то же, что на фиг.5, при этом базовый корпус находится в заблокированном открытом положении;
на фиг.7 и 8 показан конкретный вариант осуществления узла в соответствии с изобретением, при этом базовый корпус находится в полностью открытом положении, соответствующем фиг.1, вид сбоку и в перспективе;
на фиг.9-11 показан узел, изображенный на фиг.7, где базовый корпус находится в открытом, промежуточном и закрытом положениях, соответствующих положениям, представленным на фиг.2-4, вид сбоку в разрезе;
на фиг.12-14 показан базовый корпус запорного устройства и соединительный элемент на различных стадиях монтажа, вид в перспективе;
на фиг.15 показан соединительный элемент, вид в перспективе.
На фиг.1 показан узел в соответствии с изобретением, обозначенный общей позицией 2. На фиг.1-6 узел 2 показан очень схематично для пояснения принципа работы.
Узел 2 содержит раму 3, укрепленную в верхней части подземной камеры 4, и запорное устройство 6.
Узел 2 является, например, люком дорожного смотрового колодца или люком доступа к подземной камере, содержащей телекоммуникационное оборудование.
Рама 3 ограничивает проем 8, например, квадратной или круглой формы, и в данном случае ее внутренний край выровнен с внутренней стенкой 10 камеры 4, при этом стенка 10 является стенкой ограждения перекрываемого проема 8. Проем 8 расположен в плоскости проема Р-Р, которая в установленном состоянии расположена параллельно земле. Стенка 10 расположена по существу перпендикулярно к плоскости проема Р-Р.
Рама 3 и запорное устройство 6 содержат первый и второй шарниры 12, 14 (см. фиг.5 и 6). Первый шарнир 12 состоит из двух взаимодействующих шарнирных звеньев 16, 18, и второй шарнир 14 состоит из двух взаимодействующих шарнирных звеньев 20, 22.
Запорное устройство 6 содержит базовый корпус 30, выполненный с возможностью перекрывания проема 8. Базовый корпус 30 является, например, заглушкой или решеткой. Базовый корпус 30 расположен в плоскости базового корпуса РС-РС.
Шарниры 12, 14 выполнены с возможностью обеспечения поворота базового корпуса 30 или запорного устройства 6 относительно рамы 3 вокруг первой поворотной оси Х-Х между полностью открытым положением, показанным на фиг.1, открытым положением, показанным на фиг.2, промежуточным положением, показанным на фиг.3, и закрытым положением, показанным на фиг.4.
Первый и второй шарниры 12, 14 выполнены также с возможностью обеспечения поворота запорного устройства 6 относительно рамы 3 вокруг второй поворотной оси Y-Y между положением разблокировки (фиг.5) и положением блокировки (фиг.6), когда базовый корпус 30 или запорное устройство 6 находится в своем открытом или полностью открытом положении. Вторая поворотная ось Y-Y расположена перпендикулярно к первой поворотной оси Х-Х. Предпочтительно вторая поворотная ось Y-Y расположена по существу в плоскости проема Р-Р.
Для этого первый шарнир 12 имеет степень свободы при вращении запорного устройства 6 вокруг второй поворотной оси Y-Y относительно рамы 3. Кроме того, второй шарнир 14 содержит средства блокировки запорного устройства 6 в открытом положении, показанном на фиг.2. Эти средства блокировки представляют собой, например, выемку 20А, выполненную в шарнирном звене 20 рамы второго шарнира, в которую заходит шарнирное звено 22 запорного устройства. В положении блокировки поворот базового корпуса 30 в промежуточное или закрытое положение невозможен, тогда как в разблокированном положении базовый корпус 30 может поворачиваться в свое закрытое положение.
В закрытом положении плоскость базового корпуса РС-РС по существу параллельна плоскости Р-Р (см. фиг.4), а в промежуточном положении плоскость базового корпуса РС-РС наклонена относительно плоскости Р-Р под углом примерно 60°-85°. В открытом положении (фиг.2) плоскость базового корпуса РС-РС наклонена под углом 90° по отношению к плоскости Р-Р. В полностью открытом положении (фиг.1) плоскость базового корпуса РС-РС наклонена относительно плоскости Р-Р под углом примерно 100-105°.
Запорное устройство 6 дополнительно содержит крепежный выступ 32, закрепленный на базовом корпусе 30 и расположенный по существу перпендикулярно к плоскости базового корпуса РС-РС.
Запорное устройство 6 оборудовано толкающим элементом 34, содержащим первый 36 и второй 38 концы. Толкающий элемент 34 является, например, домкратом, в частности пневматическим домкратом, или пружиной, в частности винтовой пружиной.
Толкающий элемент 34 имеет удлиненную конфигурацию, в которой его два конца 36, 38 удалены друг от друга, и укороченную конфигурацию, в которой его два конца 36, 38 находятся ближе друг к другу по сравнению с удлиненной конфигурацией. Усилие, создаваемое толкающим элементом 34, больше в укороченной конфигурации, чем в удлиненной конфигурации. В закрытом положении базового корпуса 30 толкающий элемент 34 находится в своей укороченной конфигурации, и в открытом положении толкающий элемент 34 находится в своей удлиненной конфигурации.
Первый конец 36 толкающего элемента 34 шарнирно соединен с крепежным выступом 32 при помощи первого шарнирного соединения 40 вокруг первой шарнирной оси А-А. Первый конец 36 соединен, таким образом, с базовым корпусом 30 через это шарнирное соединение 40 и через крепежный выступ 32.
Запорное устройство 6 содержит также соединительный элемент 42.
Второй конец 38 толкающего элемента 34 соединен с этим соединительным элементом 42 при помощи второго шарнирного соединения 44 вокруг второй шарнирной оси В-В. Соединительный элемент 42 соединен с базовым корпусом 30 при помощи третьего шарнирного соединения 46 вокруг третьей шарнирной оси С-С. Три шарнирные оси А-А, В-В и С-С шарнирных соединений 40, 44, 46 параллельны друг другу и не являются компланарными. Иначе говоря, в разрезе в плоскости, перпендикулярной к шарнирным осям А-А, В-В и С-С, эти три оси образуют треугольник. Каждое шарнирное соединение 40, 44, 46 имеет только одну вращательную степень свободы и никакой другой степени свободы.
Соединительный элемент 42 содержит концы, на которых расположены второе и третье шарнирные соединения 44,46.
Соединительный элемент 42 шарнирно соединен с базовым корпусом 30 с возможностью поворота между двумя крайними положениями. Первое крайнее положение соответствует удлиненной конфигурации толкающего элемента 34 или открытому положению базового корпуса 30 (см. фиг.1 и 2). Второе крайнее положение соответствует укороченной конфигурации толкающего элемента 34, когда базовый корпус находится в закрытом положении (см. фиг.4). Таким образом, соединительный элемент 42 является тягой.
Соединительный элемент 42 выполнен с возможностью поворота между двумя крайними положениями, когда толкающий элемент 34 переходит из укороченной конфигурации в удлиненную конфигурацию и наоборот.
Соединительный элемент 42 выполнен также с возможностью направления второго конца 38 толкающего элемента 34 во время перемещения базового корпуса 30 между открытым положением и закрытым положением.
Кроме того, запорное устройство 6 содержит опорный элемент 50, выполненный с возможностью опоры на внутреннюю стенку 10 проема 8 во время перемещения базового корпуса 30 между закрытым положением и промежуточным положением. В данном случае этот опорный элемент 50 образован изогнутым участком соединительного элемента 42.
Следует отметить, что запорное устройство 6, состоящее из базового корпуса 30, толкающего элемента 34 и соединительного элемента 42, образует автономный модуль, управляемый в виде единого блока в отсутствие рамы 3. В отсутствие рамы 3 и других внешних сил запорное устройство 6 принимает конфигурацию, показанную на фиг.1 и 2, соответствующую открытому или полностью открытому положению базового корпуса.
Узел 2 в соответствии с изобретением работает следующим образом.
Сначала рассмотрим конфигурацию, показанную на фиг.1. Запорное устройство 6 находится в полностью открытом положении и разблокировано. Толкающий элемент 34 находится в своей удлиненной конфигурации. Соединительный элемент 42 находится в первом крайнем положении. Опорный элемент 50 соединительного элемента 42 не входит в контакт со стенкой 10.
Чтобы закрыть узел 2, запорное устройство 6 поворачивают вокруг поворотной оси Х-Х относительно рамы 3 в направлении закрывания, то есть по часовой стрелке, если смотреть на фиг.1.
Таким образом, запорное устройство 6 достигает открытого положения, которое показано на фиг.2. В этом положении плоскость базового корпуса РС-РС расположена под углом 90° относительно плоскости Р-Р. Опорный элемент 50 по-прежнему находится за пределами контакта со стенкой 10. При продолжении закрывания запорное устройство 6 занимает промежуточную конфигурацию, в которой опорный элемент 50 входит в контакт со стенкой 10 (фиг.3).
Начиная от этой конфигурации и во время поворота запорного устройства 6 из промежуточного положения в закрытое положение, воздействие опорного элемента 50 на стенку 10 приводит к повороту соединительного элемента 42 вокруг шарнирной оси С-С и к сжатию толкающего элемента 34, который, таким образом, переходит в свою укороченную конфигурацию. Усилие, которым толкающий элемент 34 действует на соединительный элемент 42, вызывает на уровне точки контакта опорного элемента 50 со стенкой 10 силу реакции, которая действует противоположно направлению силы тяжести запорного устройства 6, причем эта сила реакции действует через стенку 10 на соединительный элемент 42. Таким образом, толкающий элемент 34 и соединительный элемент 42 препятствуют закрыванию или замедляют закрывание запорного устройства только за счет действия силы тяжести между промежуточным положением и закрытым положением базового корпуса. Следовательно, ручное усилие, необходимое для управления запорным устройством 6, является относительно слабым. Это ручное усилие зависит от используемого толкающего элемента 34 и, в частности, от его способности развивать толкающее усилие.
Когда базовый корпус 30 оказывается в своем закрытом положении (фиг.4), толкающий элемент 34 является полностью сжатым, и соединительный элемент 42 находится в своем втором крайнем положении.
Чтобы открыть узел, пользователь поворачивает базовый корпус 30 в направлении его открытого положения. Между закрытым положением и промежуточным положением сила, создаваемая толкающим элементом 34 и передаваемая соединительным элементом 42 на стенку 10, вызывает на уровне стенки 10 силу реакции, которая противодействует собственному весу базового корпуса и, следовательно, позволяет значительно уменьшить усилие, необходимое для открывания запорного устройства 6. Во время этого поворота толкающий элемент 34 удлиняется.
После достижения промежуточного положения соединительный элемент 42 и опорный элемент 50 теряют контакт со стенкой 10, и запорное устройство 6 откидывается только под действием усилия пользователя в свое полностью открытое положение, проходя через открытое положение разблокировки, показанное на фиг.5.
Благодаря тому, что запорное устройство 6, состоящее из базового корпуса 30, толкающего элемента 34 и соединительного элемента 42, образует автономный модуль, управляемый в виде единого блока, раму 3 и запорное устройство 6 можно изготовлять и устанавливать раздельно. Таким образом, обычный рабочий невысокой квалификации может установить запорное устройство 6 в раме 3 на месте установки узла 2.
Кроме того, устройство 6 можно легко использовать, чтобы оборудовать им уже существующие и установленные рамы 3. Точно так же, установка и снятие запорного устройства 6 является легким и не опасным процессом, так как эти операции производят, не трогая толкающего элемента 34, поскольку он не закреплен на раме.
Комбинация запорного устройства 6 и шарниров 12, 14, обеспечивающая блокировку посредством поворота вокруг поворотной оси Y-Y, представляет особый интерес, учитывая, что при этом нет необходимости в наличии какого-либо шарнирного соединения конца 38 толкающего элемента 34 с рамой 3.
На фиг.7-15 представлены элементы конкретного варианта выполнения изобретения. Ниже будут приведены только отличительные признаки относительно представленного выше схематичного варианта выполнения. Аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями.
Фиг.7 и 9-11 соответствуют фигурам 1-4. Фиг.8 представляет собой вид в перспективе узла 2 в полностью открытом положении.
Запорное устройство 6 содержит базовый корпус 30 и крепежный выступ 32, которые изготовлены в виде двух отдельных деталей и соединены друг с другом. Крепежный выступ 32 соединен с базовым корпусом 30 за счет взаимного соответствия форм. Предпочтительно это соединение является соединением байонетного типа.
На фиг.15 показан соединительный элемент 42. Соединительный элемент 42 содержит центральный сердечник 60 и два боковых плеча 62, 64.
Свободный конец бокового плеча 62 содержит цилиндрический наконечник 66, образующий ось наконечника С1-С1. Наконечник 66 состоит из двух половин, которые расположены с двух сторон бокового плеча 62.
Боковое плечо 62 дополнительно содержит цилиндрический упор 68, который взаимодействует с внутренней стороной базового корпуса 30 для обеспечения удержания и направления во вращении наконечника 66 во время поворота соединительного элемента 42 вокруг оси С1-С1.
Боковое плечо 64 содержит на своем свободном конце шарнирное отверстие 70, выполненное с возможностью шарнирного соединения с концом 38 толкающего элемента 34 и определяющее шарнирную ось В-В.
Зона соединения между боковым плечом 64 и центральным сердечником 60 образует опорный элемент 50.
На фиг.12-14 показана операция установки соединительного элемента 42 в базовый корпус 30.
Базовый корпус 30 содержит гнездо 80, выполненное с возможностью захождения в него цилиндрического наконечника 66.
На первом этапе (фиг.12) соединительный элемент 42 совмещают с гнездом 80 таким образом, чтобы ось наконечника С1-С1 была смещена в угловом направлении от шарнирной оси С-С. Затем наконечник 66 вставляют в гнездо 80 посредством перемещения перпендикулярно к плоскости РС-РС, после чего поворачивают вокруг поворотной оси R-R, проходящей перпендикулярно к плоскости РС-РС (фиг.13), пока ось наконечника С1-С1 не совместится с поворотной осью С-С (фиг.14).
Таким образом, монтаж является исключительно легким, и его можно производить без инструментов и без других элементов, таких как шплинты.
После этого монтажный выступ 32 соединяют с базовым корпусом по такому же принципу, и толкающий элемент 34 соединяют при помощи шарнирного соединения 40 с выступом 32 и при помощи шарнирного соединения 44 с отверстием 70 соединительного элемента 42.
В не показанном варианте соединительный элемент 42 оборудован средствами регулировки для адаптации к камере, стенка 10 которой отстоит от рамы 3, при этом средства регулировки позволяют опорному элементу 50 входить в контакт со стенкой 10, когда базовый корпус 30 находится в угловом положении между закрытым положением и промежуточным положением.
Также в варианте, если рама содержит вертикальную внутреннюю стенку, ограничивающую проем 8 и проходящую вниз на достаточное расстояние, опорный элемент 50 может непосредственно входить в контакт с этой вертикальной стенкой рамы, а не со стенкой 10 подземной камеры.
Наконец, в другом не показанном варианте выполнения описанный выше жесткий соединительный элемент 42 можно заменить гибким соединительным элементом, например, таким как трос, канат или цепь. В этом случае в положение опоры на стенку 10 входит либо гибкий соединительный элемент, либо конец 38 толкающего элемента 34, когда базовый корпус находится между закрытым положением и промежуточным положением. В этом случае больше нет необходимости соединять этот гибкий соединительный элемент с базовым корпусом и с толкающим элементом при помощи шарнирных соединений.