Устройство для открывания и закрывания крышек контейнера
APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING CONTAINER LIDS

Представленное изобретение относится к устройству для открывания и закрывания крышек контейнера, предназначенному для управления перемещением крышки во время ее открывания или закрывания. Более конкретно, изобретение относится к устройству для управления и сведения к минимуму силы удара крышки о контейнер в момент ее закрывания. Указанное устройство также помогает пользователю открыть крышку так, чтобы ему пришлось приложить меньшее толкающее усилие к весу крышки при ее открывании.
Существуют контейнеры различных типов, которые имеют отверстия, известные как «люки», для доступа в указанные контейнеры. Люки представляют собой отверстия, которые снабжены покрывающими частями или крышками, которые установлены на контейнерах и закрываются с опорой на прокладку. Такие крышки обычно представляют собой шарнирные крышки и, как правило, относятся к типу крышек, которые содержат два элемента, которые шарнирно установлены с помощью общего вала, при этом обычно крышка установлена с возможностью перемещения, а контейнер неподвижен, обеспечивая возможность поворота крышки относительно указанного вала для изменения ее положения.
Прокладка представляет собой механическое уплотнение, которое заполняет пространство между двумя или более сопряженными поверхностями, обычно для предотвращения протечки, когда указанные поверхности прижаты друг к другу. В частности, прокладка имеет кольцевую форму, проходит по краю отверстия и предназначена для предотвращения вытекания текучей среды, находящейся внутри контейнера, когда крышка люка находится в закрытом положении.
Крышки люков обычно имеет немалый вес, который составляет более 40 килограмм. Пользователи, отвечающие за эксплуатацию контейнеров, часто сталкиваются с проблемами или трудностями при открывании или закрывании крышки, которые, среди прочих причин, связаны с их весом. Трудность при закрывании крышки связана с большой скоростью перемещения крышки при ее закрывании и с потерей управления во время закрывания. Кинетическая энергия крышки, определяемая скоростью и массой крышки, преобразуется в энергию удара, который происходит при контакте крышки с контейнером. В настоящее время известно о многочисленных несчастных случаях, во время которых из-за внезапно закрывшейся крышки пальцы пользователя, находившиеся на краю люка, были раздроблены в момент ее закрывания. Другая проблема, связанная с закрыванием крышки, состоит в деформации прокладки, вызванной повторяющимися ударами крышки. Прокладка предназначена для предотвращения протечки текучей среды, однако ее постоянная деформация может привести к нежелательным потерям текучей среды.
Таким образом, необходимо создать устройство для открывания крышки, содержащее систему, которая позволила бы устранить трудности, возникающие при открывании и закрывании крышки, с помощью одного устройства, и в том числе позволила бы предотвратить повреждения любых частей тела пользователя в момент закрывания.
Представленное изобретение представляет собой техническое решение вышеуказанных технических проблем, в котором для компенсации веса крышки используется усилие пружины. Пружина может быть выполнена с возможностью ее замены или изменения ее механических характеристик для обеспечения необходимого перемещения крышки во время ее открывания и закрывания. В соответствии с представленным изобретением благодаря компенсации веса крышки с помощью усилия пружины обеспечивается возможность кинематического и динамического управления перемещением крышки.
Цель представленного изобретения состоит в том, чтобы с помощью одного устройства обеспечить эксплуатационную гибкость во время открывания и зарывания крышки. С помощью устройства для открывания и закрывания крышек контейнеров обеспечивается компенсация веса крышки для возможности управления ударом крышки о контейнер.
Более конкретно, цель представленного изобретения заключается в создании устройства для открывания и закрывания крышки, которое содержит упругое средство для обеспечения компенсации веса крышки в зависимости от ее массы и положения.
Для достижения указанной цели согласно представленному изобретению предложен контейнер, содержащий крышку и устройство для открывания и закрывания указанной крышки, предназначенное для управления перемещением крышки во время ее открывания или закрывания и содержащее неподвижную конструкцию, присоединенную к контейнеру, рукоятку, подвижно соединенную с неподвижной конструкцией, пружину, создающую усилие, которое действует на крышку и величина которого изменяется в зависимости от относительного положения крышки, стержень, выполненный с возможностью передачи усилия от пружины, и общий поворотный вал, который шарнирно соединяет крышку с неподвижной конструкцией, при этом крышка воспринимает усилие пружины в местоположении, которое находится на расстоянии от указанного общего вала и расположено так, что усилие, прикладываемое пружиной, компенсирует вес крышки, отличающийся тем, что указанное устройство дополнительно содержит два болта, которые завинчены в верхнюю часть рукоятки так, что эти болты проходят через неподвижную конструкцию, причем конфигурация болтов обеспечивает возможность качательного движения рукоятки и стержня относительно неподвижной конструкции.
Предпочтительно, пружина присоединена к неподвижной конструкции с помощью шарнира, который обеспечивает передачу усилия от упругого средства к указанной неподвижной конструкции и, кроме того, обеспечивает возможность поворота указанного упругого средства. Более предпочтительно, пружина присоединена к крышке с помощью шарнира, который обеспечивает возможность поворота указанной пружины.
Предпочтительно, указанный контейнер содержит подвижную конструкцию, которая присоединена к крышке и шарнирно присоединена к неподвижной конструкции посредством указанного общего поворотного вала с обеспечением возможности поворота указанной подвижной конструкции вокруг указанного общего вала.
Предпочтительно, стержень указанного устройства шарнирно присоединен с возможностью поворота относительно подвижной конструкции и относительно неподвижной конструкции, при этом продольная ось стержня совпадает с продольной осью пружины, так что во время перемещения крышки указанный шарнир между стержнем и подвижной конструкцией перемещается по окружности относительно общего поворотного вала.
Предпочтительно, пружина расположена между неподвижной конструкцией и удерживающей гайкой, так что при открывающем или закрывающем перемещении крышки подвижная конструкция поворачивается вокруг общего поворотного вала, вызывая изменение длины пружины.
Предпочтительно, общим поворотным валом является первый болт или длинный болт, с помощью которого обеспечено шарнирное соединение подвижной конструкции и неподвижной конструкции, при этом шарниром между подвижной конструкцией и указанным стержнем является второй болт, также называемый коротким болтом.
Предпочтительно, в неподвижной конструкции выполнена выемка, форма которой обеспечивает возможность перемещения второго болта с обеспечением возможности расположения болта так, что, когда крышка достигает открытого положения, один конец второго болта контактирует со стенкой указанной выемки, таким образом, останавливая перемещение крышки для ее открывания.
Предпочтительно, один конец неподвижной конструкции находится по существу на меньшей высоте по сравнению с положением верхнего угла указанной выемки в неподвижной конструкции, так что указанный конец действует в качестве стопора для крышки, находящейся в открытом положении.
Предпочтительно, продольная ось рукоятки совпадает с продольной осью указанной пружины.
Предпочтительно, верхняя часть рукоятки сверху присоединена к указанному стержню с помощью по меньшей мере одной фиксирующей втулки, а снизу - к верхней части пружины, так что усилие, прикладываемое пружиной, воспринимается верхней части рукоятки, которая, в свою очередь, передает указанное усилие стержню, который, в свою очередь, передает указанное усилие подвижной конструкции через второй болт.
Предпочтительно, пружина всегда находится в напряженном состоянии, кроме случая, когда крышка расположена под углом 90° относительно люка.
Предпочтительно, контейнер содержит две подвижные конструкции и две неподвижные конструкции. Более предпочтительно, подвижные конструкции и неподвижные конструкции выполнены в виде жестких плоских пластин.
Настоящее изобретение обеспечивает возможность расположения упругого средства или пружины так, чтобы сбалансировать или компенсировать влияние веса на протяжении всего перемещения крышки.
Для обеспечения лучшего понимания в данное описание включены пояснительные, но при этом неограничительные чертежи, изображающие два варианта выполнения устройства для открывания и закрывания крышек контейнеров.
Фиг. 1 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек согласно представленному изобретению, при этом устройство установлено на контейнере, закрытом крышкой.
Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии устройства для открывания и закрывания крышек, показанного на Фиг. 1.
Фиг. 3 изображает вид в аксонометрии устройства для открывания и закрывания крышек, которое установлено на резервуаре, при этом крышка открыта на 180°.
Фиг. 4 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 5 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек, которое отсоединено от контейнера.
Фиг. 6 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек, показанного на Фиг. 5, при этом видна пружина, расположенная внутри рукоятки.
Фиг. 7 изображает вид в аксонометрии устройства для открывания и закрывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое установлено на контейнере, закрытом крышкой.
Фиг. 8 изображает вид сверху устройства для открывания и закрывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое показано на Фиг. 7.
Фиг. 9 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое показано на Фиг. 8, при этом устройство присоединено к контейнеру, закрытому крышкой.
Фиг. 10 изображает вид в аксонометрии устройства для открывания и зарывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое показано на Фиг. 9, при этом крышка открыта на 90°.
Фиг. 11 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое показано на Фиг. 10.
Фиг. 12 изображает вид в аксонометрии устройства для открывания и зарывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое отделено от контейнера, при этом видна пружина, расположенная внутри рукоятки.
Фиг. 13 изображает вид сбоку устройства для открывания и закрывания крышек согласно второму варианту выполнения, которое показано на Фиг. 12, при этом устройство содержит рукоятку, которая закрывает пружину.
Фиг. 14 изображает устройство для открывания и закрывания крышек согласно второму варианту выполнения в разобранном виде.
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описаны два варианта выполнения представленного изобретения: первый вариант выполнения, в котором крышка открывается на 180°, и второй вариант выполнения, в котором крышка открывается на 90°.
Фиг. 1 и 2 изображают первый вариант выполнения устройства 1 для открывания и зарывания крышек, которое установлено на контейнере 2, при этом крышка 3 закрыта. Таким образом, на Фиг. 1 устройство 1 присоединено к крышке 3 с помощью подвижной конструкции 11 и к контейнеру 2 с помощью неподвижной конструкции 10. В частности, подвижная конструкция 11 представляет собой подвижную пластину 11, а неподвижная конструкция 10 представляет собой неподвижную пластину 10.
Устройство 1 согласно представленному варианту выполнения содержит пружину 5 (показана на Фиг. 6), рукоятку 4, две неподвижные пластины 10 и 10', две подвижные пластины 11 и 11' и стержень 7. Пружина 5 расположена внутри рукоятки 4, и поэтому она не видна на Фиг. 1 и 2. Продольная ось стержня 7 совпадает с продольной осью рукоятки 4. Кроме того, продольная ось стержня 7 совпадает с продольной осью пружины 5.
Подвижные пластины 11 и 11' представляют собой жесткие плоские детали, которые являются по существу удлиненными, и один из их концов жестко присоединен к крышке 3. Другой конец подвижных пластин 11 и 11' закруглен, и в нем выполнено по существу круглое отверстие для прохождения второго болта 9, также указанного как короткий болт 9. Продольная ось короткого болта 9 проходит перпендикулярно подвижным пластинам 11 и 11', при этом пластины 11 и 11' расположены симметрично относительно вертикальной плоскости. Кроме того, в подвижных пластинах выполнено второе, по существу круглое отверстие для прохождения первого болта 12, также указанного как длинный болт 12. Продольная ось длинного болта 12 проходит перпендикулярно подвижным пластинам 11 и 11'.
Неподвижные пластины 10 и 10' представляют собой жесткие плоские элементы, которые присоединены к наружным стенкам контейнера. В указанных неподвижных пластинах выполнены выемки 18 по существу L-образной формы, внутренние углы которых по существу закруглены, обеспечивая возможность кругового перемещения подвижных пластин 11 и 11' на первом болте 12, также указанном как длинный болт 12. Указанное круговое перемещение заканчивается, когда концы короткого болта 9 входят в контакт с верхним внутренним углом выемки 18. Кроме того, в неподвижных пластинах 10 и 10' выполнено два отверстия: первое, по существу круглое отверстие для прохождения болта 13 на 16 мм и второе, по существу круглое отверстие для прохождения длинного болта 12. Длинный болт 12 представляет собой общий поворотный вал, с помощью которого подвижные пластины 11 и 11' могут поворачиваться на неподвижных пластинах 10 и 10', которые расположены симметрично относительно вертикальной плоскости.
Стержень 7 представляет собой жесткий стержень, который имеет вытянутую форму, соответствующую форме цилиндра, и не является полым. На нижнем конце стержня 7 выполнен резьбовой участок, а на другом конце имеется труба, продольная ось которой проходит перпендикулярно продольной оси жесткого стержня. Поскольку труба является полой, в ней может быть размещен короткий болт 9. Резьбой конец стержня 7 предназначен для удерживания гайки 14 на месте и, таким образом, регулировать механические характеристики пружины 5. Стержень 7 шарнирно соединен с двумя точками поворота: сверху - с подвижными пластинами 11 и 11' с помощью короткого болта 9 и с неподвижными пластинами 10 и 10' с помощью двух болтов 13 и 13'.
Два болта 13 и 13' завинчены в верхнюю часть 8 рукоятки 4 так, что эти болты 13 и 13' проходят через неподвижные пластины 10 и 10'. Такая конфигурация болтов 13 и 13' является преимущественной, поскольку обеспечивает возможность качательного движения рукоятки 4 и стержня 7 относительно неподвижных пластин 10 и 10', которые жестко присоединены к контейнеру 2.
Кроме того, стержень 7 содержит первую фиксирующую втулку 19 и вторую фиксирующую втулку 20, размещенные в промежуточной части стержня, при этом обе втулки 19 и 20 зажаты внутри верхней части 8 рукоятки 4, ограничивая осевое перемещение стержня 7 относительно верхней части 8 рукоятки 4. Таким образом, усилие пружины 5 передается к поверхности верхней части 8 рукоятки 4, расположенной перпендикулярно продольной оси пружины 5, и указанная поверхность передает указанное усилие стержню 7 через фиксирующие втулки 19 и 20.
Наружная геометрическая конфигурация верхней части 8 рукоятки 4 подобна прямоугольной призме. Это элемент разъемного соединения между стержнем 7, неподвижными пластинами 10 и 10' и рукояткой 4. Верхняя часть 8 рукоятки 4 содержит резьбовой участок для обеспечения возможности резьбового соединения с рукояткой 4.
Рукоятка 4 имеет форму трубы, и на ее верхней части выполнен резьбой участок, выполненный с возможностью ввинчивания в верхнюю часть 8 рукоятки 4, а на нижней стороне выполнена крышка. Одно из преимуществ состоит в том, что пружина 5 может быть заменена другой пружиной или могут быть изменены ее механические характеристики.
Устройство 1 работает следующим образом: пользователь открывает крышку 3 с помощью захватов (не показаны) или другого механизма, которые не относятся к представленному изобретению. Важно отметить, что пользователь не прикладывает усилия непосредственно к устройству 1 для того, чтобы открыть или закрыть крышку. Поскольку крышка является шарнирной и жестко соединена с подвижными пластинами 11 и 11', длинный болт 12 может действовать в качестве поворотного вала. Подвижная пластина 11 преобразует поворот длинного болта 12 в поворот точки 9 поворота вместе с верхним концом стержня 7. Указанной точкой 9 поворота является короткий болт 9. Геометрическая конфигурация короткого болта 9 не соответствует длинному болту 12, т.е. имеется зазор, который можно обозначить как эксцентриситет между двумя болтами. Верхняя часть стержня 7 перемещается по окружности относительно длинного болта 12, при этом нижняя часть стержня 7 перемещается (поворачивается) по существу вправо (против часовой стрелки) относительно Фиг. 1 в первые моменты открывания крышки 3 до тех пор, пока короткий болт 9 и длинный болт 12 не окажутся на одинаковой высоте (см. Фиг. 1), и в этой точке стержень 7 начинает поворачиваться влево (по часовой стрелке). Это поворотное движение в направлении по часовой стрелке продолжается до тех пор, пока крышка не откроется примерно на 180°.
Фиг. 3 и 4 иллюстрируют конец открывающего перемещения, при этом крышка открыта примерно на 180° в соответствии с первым вариантом выполнения. В этот момент верхний внутренний угол выемки 18 и конец 16 неподвижной пластины 10 действуют в качестве стопоров, ограничивающих открывающее перемещение крышки 3. Короткий болт 9 проходит в выемку 18, которая имеет ответную форму, обеспечивая, таким образом, возможность прохождения короткого болта 9 до тех пор, пока он не войдет в контакт с верхним внутренним углом выемки 18. Кроме этого, наружная поверхность крышки 3 контактирует с концом 16 неподвижной пластины 10. В первом варианте выполнения открытым положением является положение, в котором крышка 3 полностью открыта, что соответствует углу 180°.
Когда крышка 3 закрыта, пружина 5 растянута, т.е. работает на растяжение, таким образом, толкая стержень 7 вниз и, в результате, по существу, компенсируя вес крышки. Когда крышка 3 находится в положении под углом 90°, пружина 5 находится в равновесии, т.е. не растянута и не сжата. Когда крышка 3 находится в положении между 90° и 180°, пружина 5 снова постепенно растягивается до тех пор, пока крышка не откроется до 180°, что соответствует максимальному удлинению пружины 5, включая закрытое положение, при этом толкая стержень 7 вниз и, таким образом, существенно компенсируя вес крышки 3. Таким образом, усилие пружины 5 изменяется в зависимости от относительного положения крышки 3. Усилие пружины 5 передается непосредственно верхней части 8 рукоятки 4, и указанная верхняя часть передает усилие стержню 7 в направлении, которое является продольным к указанному стержню, и стержень, в свою очередь, передает это усилие подвижным пластинам 11 и 11' через короткий болт 9.
Фиг. 5 изображает устройство 1 согласно первому варианту выполнения без контейнера 2 и крышки 3. Фиг. 5 изображает механизм, содержащий три точки поворота: первая точка 12 поворота между подвижной пластиной 11 и неподвижной пластиной 10, вторая точка 9 поворота между стержнем 7 и подвижной пластиной 11 и третья точка 13 поворота между стержнем 7 и неподвижной пластиной 10. Первой точкой 12 поворота является длинный болт 12, второй точкой 9 поворота является короткий болт 9, и третья точка 13 поворота образована двумя болтами 13 и 13'. Длинный болт 12 установлен с возможностью поворотного перемещения, но не прямолинейного как при линейном или круговом перемещении. Фактически продольная ось длинного болта 12 является осью поворота указанного механизма.
Фиг. 6 изображает устройство 1, показанное на Фиг. 5, без рукоятки 4, благодаря чему видна пружина 5 и другие элементы внутри рукоятки 4. Снизу пружина 5 приводится в контакт с помощью гайки 14, а сверху с помощью верхней части 8 рукоятки 4. Механические характеристики пружины 5, например, усилие, прикладываемое к верхней части 8 рукоятки 4, или коэффициент пропорциональности, известный как коэффициент пружины, легко регулируется путем изменения расстояния между нижней гайкой 14 и верхней частью 8 рукоятки 4. Когда болт 14 вывинчивают, он отдаляется в направлении продольной оси стержня 7, что приводит к растяжению пружины 5 и, таким образом, увеличению коэффициента пружины. При увеличении коэффициента пружины усилие, обеспечиваемое пружиной 5, пропорционально растет с каждой единицей растяжения длины в соответствии с законом Гука. И наоборот, когда посредством своей резьбы гайка 14 продвигается в направлении продольной оси стержня 7, растяжение пружины 5 постепенно уменьшается, что приводит к снижению коэффициента пружины. Таким образом, обеспечено регулирование механических характеристик пружины 5.
Аналогичным образом пользователь может отрегулировать устройство 1 так, чтобы крышка никогда не закрывалась под действием ее собственного веса и оставалась в состоянии равновесия, например, на расстоянии 30 миллиметров от закрытого положения. Для этого пользователь может использовать основные тригонометрические теоремы, чтобы определить угол крышки в открытом положении, например, при 30 миллиметрах, и рассчитать эффективный вес крышки 3, который воспринимает пружина 5, и соответственно отрегулировать положение гайки 14 так, чтобы напряженная пружина обеспечивала усилие, соответствующее эффективному весу крышки 3 на расстоянии тридцати миллиметров от закрытого положения, для обеспечения, таким образом, равновесия в системе.
Также имеется возможность отрегулировать пружину 5 так, чтобы величина растягивающего усилия была существенно меньше эффективного веса крышки 3, чтобы крышка 3, находящаяся в открытом положении под углом меньше 90°, закрывалась под действием собственного веса без какого-либо участия пользователя, при этом регулируемым образом и с относительно низкой скоростью, чтобы обеспечить возможность управления силой удара в момент контакта крышки 3 с контейнером 2. Таким образом, пользователь может регулировать устройство 1 так, чтобы сила удара крышки 3 была равна, например, 15 Н.
Фиг. 7, 8 и 9 изображают второй вариант выполнения, в котором крышка закрыта. Во втором варианте выполнения открытое положение обеспечено при 90°, при этом неподвижные пластины 100 и 100' и подвижные пластины 110 и 110' имеют геометрическую конфигурацию, которая существенно отличается от конфигурации пластин в первом варианте выполнения. Подвижные пластины 110 и 110' имеют по существу прямоугольную форму с четырьмя закругленными углами, одним отверстием для прохождения короткого болта 9 и другим отверстием для прохождения длинного болта 12. Указанный короткий болт 9 обеспечивает соединение верхнего конца стержня 7 с двумя подвижными пластинами 110 и 110' и соединение указанных подвижных пластин с крышкой 3. В неподвижной пластине 100 выполнена прямоугольная выемка с закругленными углами, при этом благодаря размерам выемки обеспечивается возможность прохождения короткого болта 9 во время поворота подвижных пластин 110 и 110' по часовой стрелке относительно короткого болта 9. Кроме того, в неподвижных пластинах 100 и 100' выполнены отверстия для размещения длинного болта 12 и другие отверстия для размещения болта 13.
Как и в первом варианте выполнения, рассматриваемый механизм содержит три точки поворота: первую точку поворота, которая образована длинным болтом 12, который соединяет подвижные пластины 110 и 110' и неподвижные пластины 100 и 100', вторую точку поворота, которая образована коротким болтом 9, который обеспечивает соединение стержня 7 с двумя подвижными пластинами 110 и 110', и третью точку поворота, которая образована двумя болтами 13 и 13'.
Фиг. 10 и 11 изображают второй вариант выполнения, в котором крышка открывается на 90°. Устройство 1 представленного варианта выполнения выполнено с возможностью ограничения перемещения крышки 3, когда крышка открывается по существу больше, чем на 90°. Такой результат достигается за счет непосредственного контакта концов короткого болта 9 с одним из закругленных углов выемки в неподвижной пластине 100.
Две подвижные пластины 110 и 110' неразрывно присоединены к крышке 3, например, путем сварки, при этом две неподвижные пластины 100 и 100' неразрывно присоединены к боковой поверхности контейнера 2, таким образом, в представленном варианте выполнения обеспечена возможность поворота подвижных пластин 110 и 110' относительно длинного болта 12, при этом длинный болт является осью поворота данного механизма.
Несмотря на то что изобретение рассмотрено и описано со ссылкой на варианты его выполнения, следует понимать, что оно этим не ограничивается, при этом возможно изменение многих составляющих или других деталей, что может быть очевидным для специалиста после ознакомления с заявленным изобретением, описанным в представленном описании, формуле изобретения и показанным на чертежах. Таким образом, объем представленного изобретения включает любые варианты или эквиваленты, которые могут быть охвачены наиболее широким толкованием приведенной далее формулы изобретения.