Складная лестница

Настоящая полезная модель относится к переносным складным лестницам, которые используются персоналом, включая обслуживающим коммуникационные колодцы, вход в которые расположен сверху, а диаметр входного отверстия которых (диаметр люка), как правило, не превышает 61 см.
Такая лестница в рабочем (разложенном) состоянии используется как приставная, должна иметь длину около 3 м и при этом быть легкой, выдерживать значительный вес, складываться для транспортировки с использованием легкового автомобиля. Лестница устанавливается в колодце наклонно нижними опорами на его дно, а верхней частью опирается на дугу входного отверстия колодца (люка). При этом между лестницей и противоположной стенкой входного отверстия колодца должно быть достаточно места, чтобы по лестнице мог спуститься монтер в спецодежде и спустить оборудование. Обычно такие лестницы выполняются из двух (или более) секций, каждая из секций образована двумя тетивами из полых труб прямоугольного или круглого сечения или из уголка, преимущественно из алюминиевых сплавов, жестко соединенных перекладинами (ступенями). Концы каждой из тетив одной секции соединены с прилегающими концами тетив другой секции осевыми шарнирами, которые позволяют менять угол между секциями: для спуска в колодец – раскладываться в одну прямую приставную лестницу и фиксировать взаимное положение секций, при транспортировке – складываться. Желательно также обеспечить возможность фиксации секций под острым углом и установки лестницы в виде «стремянки» (как правило, такая стремянка не используется для подъема персонала, но может быть использована для ограждения люка, как подставка под кабель или оборудование и т.д.). При этом поперечные размеры лестниц должны быть минимальными (не более 2/3 диаметра входного отверстия люка) и не иметь выступающих элементов, которые могут мешать опусканию и установке лестницы в колодце и перемещению по ней персонала.
Отличительной особенностью таких лестниц является необходимость длительной эксплуатации в сложных погодных условиях вблизи и ниже поверхности грунта. Это неизбежно приводит к попаданию в шарнирные узлы воды или водно-грязевой смеси, что приводит к снижению подвижности шарнира и, как следствие, к трудностям при изменении конфигурации складной лестницы, (например, при складывании лестницы для транспортировки), а при низких температурах из-за замерзания - к невозможности изменения конфигурации.
Известны складные лестницы фирмы Gierre, имеющие одинаковый шарнир:
1) Лестница AL010 телескопическая алюминиевая (Gierre):
https://www.electro-mpo.ru/catalog/lestnitsy_stremyanki_vyshki_tury/v61_lestnitsy_transformery_teleskopicheskie/v6130-lestnitsa-al010-teleskopicheskaya-alyuminiev/
Лестница AL002 телескопическая алюминиевая (Gierre)
https://www.electro-mpo.ru/catalog/lestnitsy_stremyanki_vyshki_tury/v61_lestnitsy_transformery_teleskopicheskie/v6133-lestnitsa-al002-teleskopicheskaya-alyuminiev/
Лестница AL020 телескопическая алюминиевая L=1,15-3,77 м (Gierre)
https://www.electro-mpo.ru/catalog/lestnitsy_stremyanki_vyshki_tury/v61_lestnitsy_transformery_teleskopicheskie/v6131-lestnitsa-al020-teleskopicheskaya-alyuminiev/
2). Gierre Scala Telescopica in Alluminio EN131 Gigantissima Serie-5
https://www.gierrescale.com/it-IT/prodotto/440/scala-telescopica-in-alluminio-en131-gigantissima-serie-5.aspx
На одной из иллюстраций показан шарнир и последовательные операции с ним.
3). Gierre Scala Telescopica Mista in Acciaio Alluminio Acal100 Serie-5
https://www.gierrescale.com/it-IT/prodotto/31/scala-telescopica-mista-in-acciaio-alluminio-acal100-serie-5.aspx
В интернете выложена видеозапись об этой лестнице:
https://www.youtube.com/watch?v=N_zNW-gkQdU (наиболее качественное изображение)
На этом видео показано:
- вид шарнира с внутренней стороны (0:52 - 0:53 мин.);
- вид шарнира с наружной стороны, его разблокировка и блокировка (1:15 - 1:20 мин.);
- разблокировка шарнира и раскладывание лестницы (1:54 - 2:03 мин.)
4). Gierre Scala Multifunzione Telescopica Professionale Serie-7
https://www.gierrescale.com/it-IT/prodotto/293/scala-multifunzione-telescopica-professionale-serie-7.aspx
Показана внутренняя сторона шарнира с фиксирующими штифтами.
Каждый их двух соосных шарниров такой лестницы включает в себя две пластины; одной частью пластина жестко закреплена в тетиве, а другая часть пластины выполнена в виде диска, с одним центральным и периферийными отверстиями возле краев диска. Пластины смежных секций примыкают друг к другу дисками, соединены между собой осью в виде трубки, проходящей через центральные отверстия, что образует шарнир, в котором диски прижаты вплотную, полностью перекрывают друг друга, габариты площадки соприкосновения дисков (пятно контакта) остаются постоянными при любом взаимном положении секций, а сами эти площадки недоступны для внешнего механического воздействия (например, для чистки от загрязнений).
Все периферийные отверстия диска выполнены одного размера, на одинаковом расстоянии от оси шарнира и расположены попарно диаметрально противоположно друг другу. Каждая пара отверстий соответствует своему взаимному положению секций - сложенному (транспортному), для положения "стремянка", для разложенного положения. Каждый шарнир снабжен замком-фиксатором в виде трезубца, у которого перемычка параллельна дискам шарнира, центральный стержень посередине перемычки длиннее двух симметрично расположенных по концам перемычки стержней (штифтов), выполняющих функции фиксирования. Центральный стержень проходит внутри трубчатой оси шарнира, а вне её со стороны, противоположной перемычке, снабжен цилиндрической многовитковой пружиной, сжатой между упором на конце стержня и диском шарнира, и прижимающей перемычку замка-фиксатора к смежному диску шарнира, при этом каждый штифт может проходить через периферийные отверстия обоих дисков, фиксируя их взаимное положение и взаимное положение соединенных с ними секций, или упираться в наружный диск шарнира, не препятствуя взаимному вращению дисков. Пружина закрыта цилиндрическим кожухом по всей своей длине, за исключением торца пружины со стороны конца центрального стержня, который частично закрыт упором, размер которого меньше внутреннего диаметра кожуха.
При необходимости изменить угол между секциями перемычку замка-фиксатора оттягивают от диска шарнира, частично выдвигая центральный стержень из трубчатой оси и преодолевая противодействие пружины, при этом упор центрального стрежня входит внутрь кожуха, а штифты выходят из периферийных отверстий в пластинах, перемычку поворачивают вокруг центрального стержня на небольшой угол и отпускают в положении, при котором штифты не совпадают с отверстиями диска, а упираются в него за счет действия пружины.
После этого секции поворачивают вокруг оси, меняя взаимный угол между ними так, чтобы выбранная пара периферийных отверстий в диске совпала с парой отверстий в смежном диске, а лестница приняла при этом нужную форму, соответствующую выбранной паре отверстий смежного диска (образовывая прямую разложенную лестницу, сложенную лестницу или стремянку). После этого перемычку оттягивают от диска, преодолевая действие пружины, поворачивают до совпадения штифтов с отверстиями и отпускают, под действием пружины перемычка замка прижимается к диску, а два штифта входят в совпавшие периферийные отверстия смежных дисков, осуществляя тем самым фиксирование нового взаимного положения секций.
В описании производителя шарнир лестницы называется "полуавтоматический шарнир": https://www.gierrescale.com/pagina/ru-RU/255/Scale-telescopiche-alluminio-EN131.aspx, и именно это его свойство - перемещение замка-фиксатора за счет действия цилиндрической пружины - является одним из недостатков, описанных ниже.
Недостаток известной складной лестницы состоит в том, при эксплуатации в сложных погодных условиях вблизи поверхности грунта внутрь шарнирного узла неизбежно попадает вода или водно-грязевая смесь, которая:
- смачивает внутренние соприкасающиеся поверхности дисков шарнира, ограниченные габаритами дисков;
- попадает внутрь цилиндрической пружины под защитный кожух.
Поскольку эти внутренние поверхности, центральный стержень замка-фиксатора и пружина внутри цилиндрического кожуха известной лестницы недоступны, так как закрыты со многих сторон, эту водно-грязевую смесь нельзя устранить механически, даже с помощью подручных инструментов, или вытиранием.
Вследствие этого при положительных температурах:
- возникает повышенное трение между дисками или даже взаимная фиксация пластин шарнира за счет сил трения;
- пружина и вместе с ней центральный стержень замка-фиксатора теряют подвижность.
При отрицательных температурах и замерзании воды:
- происходит соединение льдом (смерзание) дисков пластин;
- пружина и вместе с ней центральный стержень замка-фиксатора теряют подвижность или фиксируются.
Это приводит к трудностям или невозможности действий по изменению конфигурации складной лестницы - например, невозможно переместить замок-фиксатор и тем самым зафиксировать или отменить фиксацию взаимного положения секций лестницы, а при разблокированном замке - невозможно повернуть секции одну относительно другой, или это требует приложения повышенных по сравнению незагрязненным шарниром, то есть нештатных, усилий, и, как следствие, может привести к деформации или разрушению шарнирного узла.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, состоит в облегчении изменения конфигурации складной лестницы и повышении надежности осевых шарниров и складной лестницы в целом за счет:
- снижения сил сопротивления при взаимном перемещении загрязненных деталей шарнира без деформаций или разрушения шарнира:
- обеспечения возможности удаления грязи, льда или водно-грязевой смеси с соприкасающихся поверхностей пластин шарнира;
- обеспечения возможности удаления грязи, льда или водно-грязевой смеси с фиксирующего элемента шарнира.
Указанный технический результат достигается тем, что в складной лестнице, состоящей из не менее чем двух шарнирно соединенных секций, каждая из которых состоит из двух тетив, соединенных поперечными ступенями, концы тетив одной секции соединены с концами тетив другой секции шарнирами, каждый шарнир включает прилегающие друг к другу две плоские пластины "Г"-образной в плоскости пластины формы, каждая пластина прикреплена длинной частью к концу тетивы, короткие части смежных пластин примыкают друг к другу одной из боковых поверхностей каждой части исоединены через отверстия в них трубчатой втулкой с наружным диаметром D, при этом выполнены и прикреплены к тетивам секции таким образом, что короткими частями выступают из плоскости секции за наружную поверхность тетивы в одинаковом направлении, перпендикулярном плоскости лестницы, на расстояние, превышающее диаметр втулки D, в каждой из пластин шарнира выполнены, по меньшей мере, по два отверстия одинаковых размеров c центрами на одинаковом расстоянии L от центра трубчатой втулки, при этом одно отверстие, предназначенное для фиксации лестницы в сложенном (транспортном) положении, выполнено с центром, расположенным между отверстием для втулки и концом тетивы на прямой, проходящей через центр втулки параллельно краю тетивы, а второе отверстие, предназначенное для фиксации лестницы в выпрямленном (рабочем) положении, выполнено с центром, расположенным на линии, перпендикулярной к плоскости секции и проходящей через центр отверстия втулки в сторону, противоположную выступающей за край тетивы короткой части пластины, при этом центр отверстия втулки находится относительно наружного края тетивы на расстоянии равном не менее, чем половине диаметра D этого отверстия, каждый шарнир снабжен "П"-образной скобой-фиксатором, состоящей из перемычки и двух цилиндрических штифтов, расстояние между осями штифтов равно расстоянию L от центра трубчатой втулки до центров двух отверстий в пластине, первый штифт проходит сквозь трубчатую втулку с наружным диаметром D с возможностью продольного перемещения и вращения в ней и снабжен на конце механическим ограничителем скобы для предотвращения самопроизвольного выхода штифтов из отверстий пластин, поперечные размеры второго штифта не превышают размеров отверстий, предназначенных для фиксации положений лестницы, длина каждого из цилиндрических штифтов превышает суммарную толщину пластин.
Указанный технический результат достигается также тем, что для фиксации лестницы в положении «стремянка» в короткой части каждой из пластин выполнено дополнительное отверстие с центром на расстоянии L от центра трубчатой втулки между прямой, проходящей через центр отверстия втулки параллельно краю тетивы, и выступающим краем короткой части пластины.
Указанный технический результат достигается также тем, что ограничитель выхода штифта скобы выполнен в виде стержня, прикрепленного к выходящему концу первого штифта через плоский одноосный шарнир.
Указанный технический результат достигается также тем, что на конце механического ограничителя выхода скобы закреплена шайба с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр втулки.
Указанный технический результат достигается также тем, что плоские пластины шарниров снабжены упорами, препятствующими дальнейшему развороту секций лестницы друг относительно друга при совпадении отверстий в пластинах для фиксации лестницы в разложенном (рабочем) положении.
Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1-9.
На Фиг. 1 показана предлагаемая складная лестница в сложенном (транспортном) положении (А), в разложенном (рабочем) положении (Б) и в положении «стремянка» (В).
На Фиг. 2 показан узел шарнира и прилегающие части секций в разложенном (рабочем) положении.
На Фиг. 3 показано сечение шарнира по оси вращения.
На Фиг. 4 - Фиг. 9 представлены иллюстрации работы заявленной полезной модели.
Использованы следующие обозначения:
1 - секция 1;
2 - секция 2;
3 - тетива;
4 - ступени;
5 – шарнир;
6 - пластина секции 1;
7 - пластина секции 2;
8 - втулка;
9 - перемычка скобы;
10 - первый цилиндрический штифт скобы;
11 - второй цилиндрический фиксирующий штифт скобы;
12 - отверстие для втулки;
13 - механический ограничитель выхода скобы в виде стержня;
14 - отверстие для фиксирования лестницы в разложенном (рабочем) положении;
15 - отверстие для фиксирования лестницы в сложенном (транспортном) положении;
16 - отверстие для фиксирования лестницы в положении «стремянка»;
17 - плоский одноосный шарнир механического ограничителя,
18 - шайба, закрепленная на конце ограничителя выхода скобы.
19 - упор.
Складная лестница (Фиг. 1) включает две секции 1 и 2, состоящие каждая из двух тетив 3, жестко соединенных ступенями 4, и двух шарниров 5, соединяющих секции 1 и 2.
Тетивы 3 и ступени 4 могут быть выполнены, например, из труб прямоугольного сечения.
Каждый шарнир 5 (Фиг. 2) включает две пластины "Г"-образной в плоскости пластины формы – пластину 6 секции 1 и пластину 7 секции 2, которые примыкают друг к другу одной из боковых поверхностей коротких частей.
Каждая пластина 6 и 7 жестко прикреплена длинной частью к концу тетивы 3, например, вставлена внутрь тетивы прямоугольного сечения и жестко зафиксирована болтовыми соединениями.
Пластины 6 и 7 (Фиг. 3) через отверстия 12 соединены втулкой 8, выполненной, например, в виде трубки, торцы которой при сборке, например, развальцовываются.
Шарнир снабжен "П"-образной скобой с перемычкой 9, штифтом 10, проходящим сквозь втулку 8, и штифтом 11 для фиксации выбранных взаимных положений секций лестницы, расстояние между осями штифтов равно L.
В пластинах 6 и 7 (Фиг. 2) выполнены отверстия 14, 15 и 16 c одинаковыми диаметрами, превышающими диаметр цилиндрического фиксирующего штифта 11, и центрами на одинаковом расстоянии L от оси втулки 8 и штифта 10.
Штифт 10 (Фиг. 3) может быть снабжен ограничителем 13 выхода скобы из шарнира, выполненным в виде, например, стержня, прикрепленного к выходящему концу первого штифта 10 через плоский одноосный шарнир 17, а также с закрепленной на конце ограничителя 13 (например, напрессованной на него) шайбой 18 с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр втулки 8. Ограничитель 13 предотвращает самопроизвольный выход скобы в целом из втулки 8, проходящей в пластинах 6 и 7.
Штифт 11 выполнен длиной не менее суммарной толщины пластин 6 и 7.
Пластины 6 и 7 шарниров 5 могут быть снабжены упорами 19 (Фиг. 2, 4, 5), препятствующими дальнейшему развороту секций лестницы друг относительно друга при совпадении отверстий 14 в пластинах для фиксации лестницы в разложенном (рабочем) положении.
На Фиг.4 - 9 показаны операции, проводимые на обоих шарнирах.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
В транспортном положении (Фиг. 1, вид А) секции сложены параллельно друг другу, в обоих шарнирах (Фиг. 4) штифт 11 расположен внутри отверстий 15 пластин 6 и 7, фиксируя секции от взаимного разворота, одноосный шарнир 17 расположен на внешней стороне шарнира. механический ограничитель 13 прижат к пластине 7.
В лестнице предусмотрена возможность установки двух положений "стремянка" с разными углами между секциями, которые соответствуют разным взаимным расположениям отверстий 15 и 16 смежных пластин 6 и 7.
Для перевода лестницы из транспортного положения в положение «стремянка» с малым углом между секциями (например, 20°) механический ограничитель 13 (Фиг. 4) приводят в положение, перпендикулярное пластине 7, поворачивая механический ограничитель 13 в плоском одноосном шарнире 17, после чего (Фиг. 5) перемычку 9 отводят от пластины 7, выдвигая (Фиг. 6) штифты 10 и 11 вдоль оси втулки 8 до полного выхода штифта 11 из отверстия 15 пластины 7. При этом плоский одноосный шарнир 17, соединяющий штифт 10 и ограничитель 13, перемещается через втулку 8 на внутреннюю сторону шарнира. Секции поворачивают (Фиг. 6 – показано фигурными стрелками) относительно друг друга так, чтобы (Фиг. 7) совместить отверстие 15 пластины 6 и отверстие 16 пластины 7. Перемычку 9 скобы придвигают к пластине 6 и вводят штифт 11 сначала в отверстие 15 пластины 6 и далее в совмещенное с ним отверстие 16 пластины 7 до прижима перемычки 9 к пластине 6. При этом штифт 11 фиксирует взаимное положение пластин 6 и 7, и, тем самым, взаимное положение секций, а плоский одноосный шарнир 17 перемещается через втулку 8 на наружную сторону шарнира, после чего (Фиг. 8) механический ограничитель 13 поворачивают и прижимают к пластине 7.
Для перевода лестницы из транспортного положения в положение «стремянка» с другим углом между секциями (например, 40°) проводят те же операции, но совмещают отверстия 16 пластин 6 и 7 (Фиг. 9), вводят штифт 11 в отверстия 16 пластин 6 и 7. Перемычку 9 придвигают вплотную к пластине 6, штифт 11 входит в отверстия 16 пластин 6 и 7, фиксирует их взаимное положение и, тем самым, взаимное положение секций, при этом плоский одноосный шарнир 17 перемещается на наружную сторону шарнира, и ограничитель 13 поворачивают, прижимая к пластине 7, для предотвращения самопроизвольного перемещения скобы.
Для перевода лестницы из транспортного положения в разложенное (рабочее) положение (то есть с углом между секциями 180°) (Фиг. 2) проводят те же операции для разблокировки секций из транспортного положения, но секции поворачивают относительно друг друга на 180° до совпадения отверстий 14 пластин 6 и 7, при этом пластины упираются друг в друга упорами 19. Штифт 11 вводят в отверстия 14 пластин 6 и 7, и он фиксирует их взаимное положение и, тем самым, взаимное положение секций, при этом штифт 10 перемещают через втулку 8 так, чтобы плоский одноосный шарнир 17 переместился на наружную сторону шарнира, после чего ограничитель 13 поворачивают, располагая вдоль пластины 6, для предотвращения самопроизвольного перемещения скобы.
Во избежание полного выпадения скобы со штифтами 10 и 11 из втулки 8 на конце механического ограничителя 13 жестко закреплена шайба 18.
Указанные операции проводят на обоих шарнирах.
За счет описанной конструкции пятно контакта пластин каждого шарнира имеет непостоянную форму, зависящую от взаимного положения секций:
- от прямоугольника при транспортном положении;
- при взаимном вращении секций из транспортного положения в положение как стремянка и далее в рабочее (разложенное) положение трансформируется в неправильный многоугольник, изменяющий свою форму в процессе вращения;
- при достижении рабочего (разложенного) положения принимает форму нового прямоугольника, отличного от транспортного положения.
В процессе этих трансформаций возникает доступ к ранее скрытым частям площадки контакта пластин шарнира.
Если внутрь шарнирного узла попадает вода или водно-грязевая смесь, то при возникновении доступа к этим загрязненным поверхностям их можно очистить.
Постоянно недоступные поверхности шарнира за счет их незначительного размера по сравнению с габаритами шарнира и изменяющейся формы пятна контакта пластин даже при смерзании не создают непреодолимых трудностей для изменения конфигурации, и секции можно развернуть без разрушений шарнира, преодолев силы сцепления или трения. Их частичная очистка происходит самопроизвольно при взаимном повороте секций за счет распределения грязи между скрытыми и открытыми поверхностями с последующей очисткой открытых поверхностей.
При загрязнении скрытых поверхностей штифтов скобы её можно переместить, открыв прежде скрытые части, и очистить их.