ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЗАМОК
ELECTROMAGNET LOCK

Электромагнитный замок относится к области скобяных изделий, в частности, к запирающим устройствам, управляемым с помощью электромагнитных средств, и может быть использован для запирания дверей различного назначения, в том числе дверей холодильников и сейфов.
Известен электромагнитный замок, содержащий ригель, взаимодействующий с расположенным в корпусе замка ловителем, выполненным в виде цилиндрической втулки, соосно с которым размещен выполненный с возможностью продольного перемещения подпружиненный фиксатор, а также установленные в корпусе замка электромагнит с катушкой и сердечником и шариковый стопорный механизм (RU 2298623, Е05В 47/02, 20.01.2004).
Недостатком данного устройства является повышенное потребление электроэнергии, обусловленное тем, что при запирании замка на катушку электромагнита подается напряжение, после чего электромагнит должен оставаться во включенном состоянии до момента открывания замка. При любом нарушении питания, например, вследствие обрыва проводов, повреждения катушки электромагнита или разряда батареи источника питания, замок автоматически открывается, что уменьшает его надежность.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является электромагнитный замок, включающий подпружиненный ригель, состоящий из головки и штока, подвижно соединенного с дверной накладкой, соосно расположенные в корпусе замка ловитель, выполненный в виде втулки, и имеющий возможность продольного перемещения фиксатор с установленным внутри него постоянным магнитом, взаимодействующим с головкой ригеля, а также размещенный в стенке фиксатора шариковый стопорный механизм и закрепленный в корпусе замка электромагнит с катушкой и сердечником. В этом замке фиксатор с наружной стороны имеет коническую расточку, предназначенную для центрирования головки ригеля. Входное отверстие фиксатора не препятствует возможному перекосу ригеля по отношению к оси фиксатора (RU 2382861, Е05В 47/02, 21.10.2008).
Недостатком этого замка является недостаточная надежность, обусловленная возможностью значительного перекоса ригеля по отношению к оси фиксатора, который может привести к самопроизвольному отпиранию замка вследствие нарушения контакта между головкой ригеля и постоянным магнитом, сложностью соединения ригеля с дверной накладкой, возможным перегревом катушки электромагнита вследствие повышенного потребления электроэнергии, а также отсутствием крепления катушки электромагнита.
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности электромагнитного замка.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, достигается тем, электромагнитный замок, включающий подпружиненный ригель, состоящий из головки и штока, подвижно соединенного с дверной накладкой, соосно расположенные в корпусе замка ловитель, выполненный в виде втулки, и имеющий возможность продольного перемещения фиксатор с установленным внутри него первым постоянным магнитом, взаимодействующим с головкой ригеля, а также размещенный в стенке фиксатора шариковый стопорный механизм и закрепленный в корпусе замка электромагнит с катушкой и сердечником, дополнен первым и вторым магнитными шунтами, закрепленными внутри фиксатора соответственно с передней и с задней сторон первого постоянного магнита, упором, закрепленным на внутреннем торце сердечника и фиксирующим катушку электромагнита, и кольцом, установленным внутри корпуса в плоскости передней части упора, головка ригеля дополнена вторым постоянным магнитом и выполнена с пояском, взаимодействующим с ловителем, диаметр входного отверстия ловителя выполнен соответствующим диаметру пояска и наружному диаметру рабочей части головки ригеля, при этом дверная накладка выполнена чашеобразной формы, а ее дно сопрягается по шаровой поверхности с ответной частью наружного конца штока.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что дополнения замка первым и вторым магнитными шунтами, закрепленными внутри фиксатора соответственно с передней и с задней сторон первого постоянного магнита, а также кольцом, позволяет снизить величину тока в катушке, снизить потребляемую мощность от источника питания, и, соответственно, снизить нагрев катушки, таким образом повысить надежность замка, упрощение соединения ригеля с дверной накладкой, дополнение головки ригеля вторым постоянным магнитом и выполнение ее с пояском в зоне соединения головки со штоком, а также выполнение входного отверстия ловителя соответствующим диаметру пояска и рабочей части головки ригеля уменьшает механическую нагрузку на фиксатор при вводе ригеля, исключает возможность чрезмерного перекоса ригеля по отношению к оси фиксатора, приводящего к самопроизвольному отпиранию замка, и исключает непреднамеренное расцепление головки ригеля с фиксатором, дополнение замка упором, закрепленным на внутреннем торце сердечника, позволяет зафиксировать катушку электромагнита, что также повышает надежность работы замка.
На фиг.1 представлен продольный разрез замка в состоянии «открыт» при выведенном ригеле, на фиг.2 - разрез замка в состоянии «открыт» при введенном ригеле, а на фиг.3 - разрез замка в состоянии «закрыт».
Замок содержит цилиндрический корпус 1, в который запрессован сердечник 2 электромагнита, имеющий центральное резьбовое отверстие 3. На цилиндрической части сердечника 2 размещена катушка 4 электромагнита, фиксируемая упором 5, установленным в резьбовое отверстие 3 сердечника 2. Упор может быть выполнен, например, в виде винта с цилиндрической головкой. В корпусе 1 замка соосно расположены ловитель 6, и имеющий возможность продольного перемещения фиксатор 7. Диаметр передней части упора 5 больше диаметра цилиндрической части сердечника 2, что обеспечивает уменьшение сопротивления магнитной цепи электромагнита в зоне контакта фиксатора 7 с сердечником 2 и благодаря этому повышает эффективность действия электромагнита. Ловитель 6 выполнен в виде ступенчатой втулки с внешней 8 и с внутренней 9 коническими расточками, входным цилиндрическим отверстием 10, и цилиндрической рабочей полостью 11. Фиксатор 7 представляет собой ступенчатую втулку, большая наружная часть которой контактирует со стенками корпуса 1, а меньшая часть выполнена с отверстиями 12 для шариков 13 стопорного механизма, взаимодействующих с внутренней конической расточкой 9 ловителя 6 и его цилиндрической рабочей полостью 11. Между ловителем 6 и корпусом 1 размещена шайба 14. Во внутреннем отверстии 15 фиксатора 7 размещен первый постоянный магнит 16. С передней его стороны в том же отверстии установлен первый магнитный шунт 17. С задней стороны первого постоянного магнита 16 в цилиндрическую расточку 18 фиксатора 7 запрессован второй магнитный шунт 19. Внутри корпуса 1 в плоскости передней части упора 5, в рассматриваемом выполнении в плоскости головки винта, закреплено кольцо 20. Последнее компенсирует влияние воздушного зазора между корпусом 1 и внешней поверхностью фиксатора 7 на магнитный поток, т.к. снижает сопротивление цепи магнитного потока, проходящего через фиксатор 7 и корпус 1. Замок также включает ригель, состоящий из связанных между собой резьбовым соединением фасонной головки 21 и штока 22, подвижно соединенного с дверной накладкой 23. Ригель находится под постоянным воздействием предварительно сжатой пружины 24, размещенной на штоке 22 между головкой 21 ригеля, имеющейт скругленную боковую поверхность, и накладкой 23. Последняя выполнена чашеобразной формы, а ее дно сопрягается по шаровой поверхности с ответной частью 25 наружного конца штока 22. Сопряжение по шаровой поверхности накладки 23 с ответной частью 25 наружного конца штока 22 обеспечивает автоматическое центрирование ригеля относительно накладки 23 в его свободном состоянии, возможность необходимого перекоса ригеля при вводе его головки 21 в ловитель 6 в случае допустимой несоосности накладки 23 и корпуса 1 или при непрямолинейном движении ригеля в процессе закрывания двери, а также возможность дополнительного осевого перемещения накладки 23 после упора головки 21 ригеля в первый магнитный шунт 17. Головка 21 ригеля в зоне соединения со штоком 22 имеет поясок 26, взаимодействующим с ловителем 6, при этом диаметр входного отверстия 10 ловителя 6 выполнен соответствующим диаметру пояска 26 и наружному диаметру рабочей части головки 21 ригеля. Такое исполнение ловителя 6 позволяет обеспечить центрирование головки 21 ригеля до ее ввода во внутреннюю полость фиксатора 7, и таким образом уменьшить механическую нагрузку на фиксатор 7. С передней стороны головки 21 в отверстие 27 запрессован второй постоянный магнит 28. Между дверной накладкой 23 и пружиной 22 размещена шайба 29, внешний диаметр которой больше диаметра отверстия 30 в дверной накладке 23. Толщина первого магнитного шунта 17 выбрана таким образом, чтобы оптимально минимизировать усилие притяжения головки 21 ригеля к фиксатору 7. Толщина второго магнитного шунта 19 выбрана таким образом, чтобы он находился в состоянии магнитного насыщения, и часть магнитного потока, создаваемого первым постоянным магнитом 16, замыкалась через упор 5, сердечник 2, корпус 1, кольцо 20 и фиксатор 7. При этом создается небольшое по величине усилие притяжения второго магнитного шунта 19 к упору 5, достаточное для удержания фиксатора 7 в состоянии «открыто» при выведенном ригеле и обесточенной катушке 4 электромагнита. В то же время это усилие не препятствует сцеплению и совместному перемещению головки 21 ригеля и фиксатора 6 при запирании замка.
Работа замка заключается в следующем. В показанном на фиг.1 исходном состоянии при открытой двери ригель выведен за пределы корпуса 1 замка и под воздействием пружины 24 в результате взаимодействия ответной части 25 наружного конца штока 22 с накладкой 23 отцентрирован по отношению к накладке 23, жестко прикрепленной к двери. Катушка 4 электромагнита обесточена. Фиксатор 7 находится в состоянии «открыто», при котором запрессованный в нем второй магнитный шунт 19 прижат к упору 5 под воздействием упомянутой выше части магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 16. При последующем закрывании двери головка 21 ригеля, направляемая внешней конической расточкой 8 ловителя 6, вводится в его входное отверстие 10. При этом в случае допустимой несоосности накладки 23 и корпуса 1 или при непрямолинейном движении ригеля в процессе закрывания двери ригель отклоняется от своего первоначального положения в пределах, допускаемых диаметром отверстия 30 в дверной накладке 23, и устанавливается соосно с корпусом 1 замка. При последующем движении двери ригель беспрепятственно входит во внутреннюю полость фиксатора 7 и устанавливается в положение, показанное на фиг.2. В процессе этого перемещения рабочая часть головки 21 ригеля вытесняет шарики 13 стопорного механизма в зону конической расточки 9 ловителя 6. Головка 21 ригеля с магнитом 28 приходит в соприкосновение с первым магнитным шунтом 17, и под воздействием суммарного потока первого постоянного магнита 16 и второго постоянного магнита 28 притягивается к нему с оптимально минимизированным усилием. При этом поясок 26 головки 21 ригеля устанавливается в зоне входного отверстия 10 ловителя 12, диаметр которого соответствует диаметру пояска 26 и рабочей части головки 21 ригеля. Предусмотрена возможность дополнительного перемещения двери вперед, при котором накладка 23 и шайба 29, преодолевая противодействие пружины 24, смещаются вдоль штока 22. При попытке открывания двери замок запирается автоматически без дополнительного внешнего воздействия. При этом головка 21 ригеля, благодаря суммарному притяжению первого постоянного магнита 16 и второго постоянного магнита 28, увлекает за собой фиксатор 7 и передвигает его в положение, показанное на фиг.3. В этом закрытом состоянии замка фиксатор 7 прижат к ловителю 6 усилием, передаваемым на него рабочей частью головки 21 ригеля через шарики 13. При этом шарики 13 стопорного механизма находятся в зоне цилиндрической рабочей полости 11 ловителя 6 и поэтому они не могут быть вытеснены за пределы внутреннюю полость фиксатора 7, что препятствует выводу рабочей части головки 21 ригеля. В открытом и закрытом состояниях замка поясок 26 головки 21 ригеля находится в зоне входного отверстия 10 ловителя 6, благодаря чему исключается возможность чрезмерного перекоса ригеля, которое может привести к непреднамеренному открыванию замка. Для отпирания замка на катушку 4 электромагнита подается питающее напряжение, и ригель совместно с фиксатором 7 утапливается в положение «открыто» (фиг.2). В процессе этого перемещения рабочая часть головки 21 ригеля утапливает фиксатор 7 назад до соприкосновения второго магнитного шунта 19 с упором 5, а шарики 13 стопорного механизма выводятся в зону конической расточки 9 с внутренней стороны ловителя 6. При этом воздействующее на фиксатор 7 усилие, создаваемое электромагнитом, магнитный поток которого замыкается по пути: сердечник 2, упор 5, второй магнитный шунт 19, фиксатор 7, кольцо 20 и корпус 1, складывается с усилием, создаваемым первым постоянным магнитом 16 и воздействующим на второй магнитный шунт 19 со стороны упора 5. Параметры катушки 4 электромагнита, первого постоянного магнита 16, а также геометрические размеры магнитопроводов, в том числе, толщина магнитного шунта 19, подобраны таким образом, что их суммарное усилие оказывается больше значения усилия, обеспечивавшего «прилипание» фиксатора 7 к ригелю. В результате фиксатор 7 удерживается в положении «открыто», а ригель свободно выводится из внутренней полости фиксатора 7. Благодаря оптимальной минимизации усилия притяжения головки 21 ригеля к фиксатору 7, обеспечиваемой первым магнитным шунтом 17, а также благодаря сложению усилия, создаваемого магнитным потоком первого постоянного магнита 16, проходящим через второй магнитный шунт 19 и упор 5, с усилием, создаваемым электромагнитом, ток катушки 4 электромагнита, необходимый для удержания фиксатора 7 при отпирании замка, может быть минимальным. В результате достигается экономия электроэнергии и исключается опасный перегрев катушки 4 электромагнита.
Таким образом, предлагаемое выполнение замка повышает надежность его работы.