КАЛИТКА
GATE

Предлагаемое изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям калиток, используемых для пропуска людей на проходных различного назначения. В частности, рассматриваются двухсторонние калитки со створками, открывающимися в обе стороны (на вход и на выход). После прохода через такую калитку человека в любую сторону механизм возврата и позиционирования створки калитки должен вернуть створку в ее исходное положение «проход закрыт». Одной из конструктивных особенностей некоторых калиток является наличие механизма демпфирования для плавного возврата створки калитки в исходное положение «проход закрыт» после прохода человека. Обеспечение плавного безударного подхода к исходному положению хотя и требует дополнительных устройств, имеет ряд преимуществ: бесшумная и более долговечная работа калитки. При этом наилучшим режимом работы механизмов возврата и демпфирования створки является такой, когда створка калитки открывается без большого сопротивления человеку, а при возврате в исходное положение сначала закрывается быстро, а затем при подходе к исходному положению замедляет свое движение, чтобы обеспечить плавное безударное закрытие калитки.
Кроме плавного возврата створки калитки в исходное положение «проход закрыт» после прохода человека, в калитках иногда также требуется демпфирование створки в момент ее максимального открытия, чтобы избежать удара створки по стене, стеллажу, кабинке контроллера и т.п. при резком ее открывании. Особенно актуально это требование для калиток с большими тяжелыми створками, которые обычно устанавливают на пограничных и таможенных пропускных пунктах.
Известно автоматическое устройство для закрывания двери, предназначенное для контроля возвращающего усилия торсионной пружины за счет относительного вращения корпуса и рабочего органа регулировки скорости. Устройство состоит из цилиндрического корпуса с открытой верхней частью, рабочего органа с возможностью вращательного движения в корпусе, в котором установлен вал в осевом направлении, устройства герметизации, демпфирующего кулачка, торсионной пружины, действующей в возвратном направлении, когда вал и корпус соединены с дверью и дверной рамой; и устройства регулировки скорости, в котором соединительная канавка является открытой во время открытия двери, а первый и второй проходы для жидкости связаны друг с другом, что обеспечивает быстрое открывание двери. Когда дверь закрывается, соединительная канавка закрыта, жидкость с высокой вязкостью течет в первую камеру через третий проход для жидкости, в котором отверстие относительно меньше, чем первый проход для жидкости, и поэтому дверь закрывается медленно (см. патент KR 20030080750 (A), Кл. МКИ: E05F 3/08; E05F 3/00; (IPC1-7): E05F 3/08, дата публ. 17.10.2003 г).
Priority number(s): KR 20020019538 20020410
Недостатком данного механизма демпфирования является то, что для демпфирования створки калитки при ее подходе к исходному положению «проход закрыт» применяется высокоточная и, следовательно, дорогостоящая пара «цилиндр-кулачок» с двумя камерами и калиброванными перепускными отверстиями, что в совокупности отрицательно влияет на надежность механизма демпфирования и усложняет его конструкцию. Кулачок имеет сложный профиль, для изготовления которого требуется специальное высокоточное оборудование или весьма дорогой станок с ЧПУ. Кроме того, данное устройство не обеспечивает демпфирование створки в момент ее максимального открытия. Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является турникет, который снабжен устройством плавной доводки преграждающих штанг до исходного положения, выполненным в виде жидкостной муфты, мальтийского креста и толкателей, расположенных на механизме позиционирования. При этом связь механизма позиционирования с жидкостной муфтой отсутствует в промежуточном положении преграждающих штанг и осуществляется только вблизи исходного положения преграждающих штанг через мальтийский крест, жестко установленный на жидкостной муфте соосно с ней. Установленные на механизме позиционирования ролики по числу преграждающих штанг при вращении механизма позиционирования входят в пазы мальтийского креста, а механизм фиксации использует один соленоид для предотвращения несанкционированного прохода в обоих направлениях (на вход и на выход) и срабатывает только при попытке несанкционированного прохода.
(См. патент RU №2387782, Кл. МКИ: Е06В 11/08, дата публ. 11.02.2009).
Недостатком данного механизма является то, что демпфирование в нем, во-первых, осуществляется при повороте вала механизма на 120°, в то время как в калитке требуется демпфирование через 90° поворота вала створки; во-вторых, механизм турникета-трипода обеспечивает возврат в исходное положение преграждающей штанги только при повороте его вала на угол менее 60°, а в калитке створка должна вернуться в исходное положение «проход перекрыт» при открытии створки на угол 90°; в-третьих, в турникете-триподе демпфирование одинаково во всех трех исходных положениях преграждающих штанг трипода при их вращении в любую сторону, а в калитке должна быть обеспечена разная степень демпфирования створки для ее исходного положения «проход перекрыт» и для двух крайних положениях створки «открыто на 90° влево» и «открыто на 90° вправо».
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении конструкции механизма демпфирования створки калитки и обеспечении демпфирования створки калитки в трех положениях - среднем закрытом и крайних открытых.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что калитка включает механизм демпфирования, выполненный в виде жидкостной муфты, трехпозиционного мальтийского креста и трех толкателей, которые жестко закреплены посредством диска на поворотной оси створки калитки с возможностью вхождения в пазы мальтийского креста при условии приближения створки калитки к исходному положению «проход закрыт» или к крайним положениям «открыто на 90° вправо» и «открыто на 90° влево», а также с возможностью выхода из пазов мальтийского креста в остальных положениях створки калитки, при этом толкатели выполнены с возможностью регулировки в радиальном направлении для изменения усилия демпфирования.
В соответствии с изобретением углы γ между средним и крайними толкателями составляют 2α≤γ≤90°+α, где α=90°-β; соответствующие им три рабочих паза мальтийского креста выполнены с углами, равными 2β между средним и крайними пазами и составляющими 2arctg(R1/R2), где R1 и R2 - соответственно радиус расположения толкателей на ведущем диске и наружный радиус мальтийского креста, при этом пазы мальтийского креста снабжены заходными частями, выполненными с помощью двух радиусов, сопряженных друг с другом, а также с пазами и наружным диаметром мальтийского креста с целью плавного начала демпфирования.
Калитка с механизмом демпфирования створки поясняется чертежами:
На фиг. 1 представлен общий вид калитки с механизмом демпфирования;
На фиг. 2 - вид механизма демпфирования спереди и сверху в исходном положении створки калитки «проход закрыт»;
На фиг. 3 - кинематические параметры механизма демпфирования (положение створки калитки «проход закрыт»);
На фиг.4 - схема механизма в положении «начало демпфирования при приближении створки к положению «открыто на 90° влево» (против часовой стрелки)»;
На фиг.5 - схема механизма демпфирования в положении створки «открыта на 90° влево»;
На фиг.6 - схема механизма в начале демпфирования при возврате створки слева к исходному положению «проход закрыт».
Калитка состоит (фиг.1) из неподвижной стойки 1, на которой с помощью подшипниковых узлов 2 установлен вал 3. На валу 3 жестко закреплена створка 4 калитки. После открытия створки калитки и прохода человека створка под воздействием механизма 5 возврата и позиционирования створки возвращается в исходное положение «проход закрыт». Задачей механизма 6 демпфирования створки 4 калитки является плавное торможение ее в конце хода, чтобы обеспечить бесшумную и долговечную работу калитки, а также плавное торможение створки при подходе к крайним открытым положениям, чтобы избежать ударов створки по стене и другим ограждающим конструкциям. Остальные части калитки (стопорное устройство, датчик углового положения створки, индикаторы состояния калитки, контроллер, пульт дистанционного управления, считыватели карт пропуска) условно не показаны.
Механизм 6 демпфирования створки калитки включает, во-первых, жидкостную муфту, состоящую из двух поворачивающихся относительно друг друга частей, причем одна часть 7 соединена с корпусом калитки 1 и является неподвижной, а вторая часть (ротор) 8 жестко и соосно соединена с трехпозиционным мальтийским крестом 9 и может вращаться вместе с ним.
Во-вторых, механизм 6 демпфирования включает толкатели 10, в частном случае подшипники, сидящие на осях, жестко закрепленных на диске 11. Причем, диск 11 жестко закреплен на валу 3 и вращается одновременно со створкой калитки.
На фиг.2 показано соединение штифтом ротора жидкостной муфты с трехпозиционным мальтийским крестом 9, выполненным с пазами 12. Толкатели 10 установлены на диске 11, который жестко закреплен на валу 3 (на рисунке показано соединение шпонкой) и вращается одновременно со створкой калитки. Толкатели 10 могут устанавливаться на разном расстоянии от оси вала 3 в радиальных пазах 13 диска 11.
Обе части жидкостной муфты соединены таким образом, что между ними имеется полость, заполненная вязкой жидкостью, которая создает сопротивление вращению подвижной части 8 муфты. В предложенной конструкции механизма демпфирования используются жидкостная муфта и мальтийский крест 9, что дает следующие преимущества: не требуется изготовление кулачка сложного профиля; не нужны точные плунжерные пары; не нужны перепускные клапаны в демпфере; не требуется высокая степень герметизации демпфера; реализована кинематика с применением мальтийского креста 9, которая обеспечивает плавный безударный вход в зацепление ведущего звена - толкателей 10 с ведомым звеном - жидкостной муфтой с мальтийским крестом 9. Условиями плавного входа толкателей 10 в пазы 12 мальтийского креста является выполнение такого соотношения: угол между пазами мальтийского креста равен 2β, β=arctg(R1/R2), где R1 - радиус расположения толкателей 10 на диске 11, R2 - наружный радиус мальтийского креста. Угол γ между толкателями ведущего диска выполнен в пределах 2α≤γ≤90°+α, где α=90°-β - угол между линией, соединяющей центры диска 11 толкателей и мальтийского креста 9, и касательной, проведенной из центра мальтийского креста 9 к окружности расположения толкателей 10 на диске 11. С увеличением угла γ уменьшается степень демпфирования створки калитки в крайних открытых положениях; при γ<2α происходит заклинивание механизма, при γ>90°+α отсутствует демпфирование в крайних открытых на 90° положениях створки. Толкатели 10 на диске 11 установлены в радиальных пазах 13 диска, что дает возможность менять радиус R1 и, соответственно, передаточное отношение между диском 11 и мальтийским крестом 9, при этом меняется степень демпфирования во всех трех положениях створки - среднем закрытом и крайних открытых.
Кинематические связи механизма и взаимное расположение среднего толкателя 10 и мальтийского креста 9 в исходном положении створки 4 «проход закрыт» (исходное положение обеспечивается механизмом позиционирования) показаны на фиг.3. В этом положении средний толкатель 10 под номером 1 зацеплен с мальтийским крестом 9 и, соответственно, с жидкостной муфтой.
Как известно, жидкостная муфта имеет пропорциональную зависимость момента сопротивления вращению от угловой скорости ее вращения, что позволяет создать сильный момент сопротивления при возврате створки с большой скоростью и слабый момент сопротивления при возврате створки с малой скоростью.
Пазы мальтийского креста 9 имеют плавные заходные части для плавного начала демпфирования, выполненные, например, с помощью двух сопряженных друг с другом, а также с пазами и наружным диаметром мальтийского креста, радиусами r1 и r2.
Взаимное положение крайнего толкателя 10 под номером 2 и мальтийского креста 9 в начале демпфирования при движении к крайнему левому положению створки 4 (открытие против часовой стрелки относительно исходного положения) показано на фиг.4. В зацепление с жидкостной муфтой начинает входить толкатель 2, он поворачивает муфту, которая оказывает сопротивление (демпфирование).
На фиг.5 показан вид механизма демпфирования сверху в крайнем левом положении створки 4.
Вид механизма сверху в начале демпфирования при возврате створки слева к исходному положению «проход закрыт» показан на фиг.6. Под действием механизма возврата и позиционирования 5 створка 4 стремится занять исходное положение. При приближении к исходному положению толкатель 10 попадает в паз 12 мальтийского креста 9 и начинает вращать жидкостную муфту, сначала медленно, а затем по мере приближения створки к исходному положению «проход закрыт» быстрее, так как меняется передаточное отношение между валом 3 калитки и жидкостной муфтой. При этом жидкостная муфта поглощает кинетическую энергию створки 4 и замедляет ее скорость. В то же время жидкостная муфта не препятствует медленной доводке створки до исходного положения, так как при медленном вращении она не оказывает практически никакого сопротивления.