МАСЛЯНО-ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДВЕРИ Российский патент 2015 года по МПК F15B7/00 E05F5/06 

Настоящее изобретение относится к инновационному решению в области масляно-гидравлической системы для перемещения дверей.

В системах такого типа обычно используется гидравлическая рабочая среда, которая подается с помощью электронасоса.

В таких известных системах при остановке насоса перемещение двери вручную часто оказывается невозможным или по меньшей мере очень трудным. Действительно, при перемещении двери вручную масло должно проталкиваться через насос, который по существу ведет себя как узкое место, или через некоторые перепускные клапаны (то есть регулируемые предохранительные клапаны). В результате скорость перемещения очень мала и требуется значительное усилие. С другой стороны, желательно, чтобы при механизированном приведении двери в действие были бы невозможны одновременное ее перемещение рукой или потеря управления перемещением, например из-за порыва ветра.

Для решения этой проблемы известные механизмы обычно оборудуют деблокирующим устройством, которое, когда это желательно, уменьшает гидравлическое сопротивление или физически отсоединяет дверь от приводной системы. Однако чтобы открыть или закрыть дверь вручную, пользователи вынуждены воздействовать на деблокирующее устройство.

Основная цель данного изобретения состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки путем создания системы для перемещения двери с использованием масляно-гидравлического привода, которая обеспечивает минимальное сопротивление при ручном перемещении двери, но в то же время не допускает указанной свободы перемещения, когда работает автоматика, то есть когда привод перемещает дверь и может замедлить или ускорить ее движение без внешнего вмешательства.

В связи с этим согласно изобретению предложена масляно-гидравлическая система для перемещения двери, содержащая масляно-гидравлический цилиндр двустороннего действия, предназначенный для кинематической связи с дверью с целью ее перемещения, и электрогидравлический насос для подачи масла в цилиндр и приведения его в действие по команде, отличающаяся тем, что она содержит переключающий клапан, который соединяет цилиндр поочередно с насосом или с резервуаром с масляно-гидравлической жидкостью, а в исходном состоянии соединяет цилиндр с резервуаром, позволяя свободно перемещать вручную дверь, соединенную с цилиндром, причем клапан автоматически управляется изменениями давления в системе, которые происходят при приведении насоса в действие, для отсоединения цилиндра от резервуара и его соединения с насосом.

Для лучшего пояснения инновационных принципов изобретения и его преимуществ по сравнению с известными системами ниже в качестве примера описан возможный вариант осуществления изобретения со ссылками на чертежи, где:

на фиг.1 схематично показана система для перемещения двери согласно изобретению;

на фиг.2 показан разрез клапана системы, изображенной на фиг.1, в исходном состоянии;

на фиг.3 показан разрез по линии III-III на фиг.2;

фиг.4 и 5 аналогичны фиг.3 и 2, но клапан изображен во время работы системы;

на фиг.6 показан в увеличенном масштабе вид, аналогичный фиг.4, но клапан изображен в промежуточном положении.

На фиг.1 схематично показана гидравлическая система 10 для перемещения двери (дверь не показана, поскольку специалист в данной области может легко ее представить).

Система содержит масляно-гидравлический цилиндр 11 двустороннего действия, соединенный с известной дверью (например, с дверью с двумя створками) для ее перемещения между открытым положением и закрытым положением.

Масляно-гидравлический электронасос 12 (управляемый подходящим электронным управляющим блоком 43) подает масло в цилиндр через управляющий клапан 13, разделенный на две переключающие части 13а и 13b для двух ветвей гидравлического контура, поочередно соединяющие цилиндр 11 с насосом 12 или с резервуаром 14.

Часть 13а клапана соединена каналом 15 с одной из двух камер цилиндра 11, каналом 16 с одной стороной насоса 12 и каналом 17 с резервуаром 14. Часть 13b клапана соединена каналом 18 с другой камерой цилиндра 11, каналом 19 с другой стороной насоса 12 и каналом 20 с резервуаром 14.

Контур является по существу симметричным, так как то, является ли ветвь нагнетательной или всасывающей, зависит от направления вращения насоса в соответствии с желательным направлением перемещения двери.

Поэтому согласно направлению вращения насоса канал 16 связан с нагнетательной стороной, а канал 19 со всасывающей стороной или наоборот, а масляно-гидравлический цилиндр будет перемещаться в том или ином направлении.

Вход/выход насоса 12 может быть также соединен с резервуаром 13 через однопутевые клапаны 21, 22 для всасывания масла из резервуара в случае необходимости.

В каждой части 13а, 13b клапана 13 имеются входы с гидравлическим управлением (соответственно 23, 24 и 25, 26), соединенные с двумя сторонами насоса. Как будет описано ниже, такие входы переключают клапан 13, преодолевая силу возвратных пружин 27, 28, в ответ на изменения давления в контуре, вызванные включением насоса.

На фиг.2 показан клапан 13 в исходном состоянии (то есть, когда насос 12 выключен). Клапан имеет корпус 30, в котором вдоль оси выполнено удлиненное седло 31, закрытое на противоположных концах заглушками 32, 33. Внутри седла 31 находятся элементы двух частей 13а и 13b клапана, установленные с возможностью скольжения. Эти скользящие элементы представляют собой первый скользящий затвор (образованный парой из первого и второго переключающих поршней 34 и 35) для части 13а клапана и второй скользящий затвор (образованный второй парой, состоящей из первого и второго переключающих поршней 36 и 37) для части 13b клапана. Два переключающих затвора отжаты в направлении друг к другу соответствующими пружинами 27 и 28 и плотно прилегают к соответствующим концевым упорам в седле. Между затворами находится центральная камера 38 с приводным поршнем 39, расположенным соосно с затворами. Поршень 39 имеет центральную часть, которая скользит в камере 38 с плотным прилеганием к ее стенкам, и концевые части с меньшим диаметром, предназначенные для упора в противолежащие поверхности затворов.

На концах камеры 38 по двум сторонам приводного поршня 39 затворы обращены друг к другу, а каналы 16 и 19, соединенные с насосом, подходят близко к ним.

С другой стороны переключающих затворов имеются задние камеры 40, 41, к каждой из которых подходит канал 17, 20 для соединения с резервуаром. Как видно на фиг.3, в камерах 40, 41, в которых скользят затворы, каналы 15 и 18 для соединения с камерами цилиндра 11 обращены друг к другу.

Каналы 15, 18 расположены так, что когда клапан находится в исходном состоянии, показанном на фиг.2 и 3, затвор оставляет соответствующий канал 15 или 18 по меньшей мере слегка открытым, так что цилиндр 11 через каналы 17, 20 будет соединен с резервуаром 14.

Поскольку камеры масляно-гидравлического цилиндра соединены с резервуаром, масло может свободно течь из одной камеры в другую, не встречая препятствий, и дверь оказывается полностью свободной и ее можно перемещать вручную.

При включении насоса создается давление в нагнетательной камере. Для простоты в последующем описании предполагается, что в насос подана такая команда, что его нагнетательная сторона соединена с каналом 19, а всасывающая сторона - с каналом 16. Из описания должно быть понятно, как работает клапан (зеркально), когда насос вращается в противоположном направлении.

Давление в нагнетательной камере справа от приводного поршня 39 толкает переключающий поршень 36 направо и он перемещает направо второй переключающий поршень 37, сжимая пружину 28. Смещение затвора 36, 37 в переключающее положение направо приводит к тому, что выходной канал 19 сообщается с камерой масляно-гидравлического цилиндра, соединенной с каналом 18, а резервуар 14 из контура исключается. Это видно из фиг.4 и 5.

Как показано на фиг.4 и 5, давление в той части центральной камеры, которая соединена с каналом 19, действует также на приводной поршень 39, который в результате перемещается влево. Приводной поршень толкает переключающий затвор 34, 35, сдвигая его влево в переключающее положение с преодолением силы пружины 27.

Перемещение затвора влево приводит к тому, что камера масляно-гидравлического цилиндра, соединенная с каналом 15, будет сообщаться со всасывающей стороной насоса (канал 16), а резервуар, соединенный с каналом 17, будет исключен из контура.

По существу нагнетательная и всасывающая стороны насоса 12 подключаются к соответствующим камерам цилиндра 11, который перемещается под управлением и перемещает дверь.

Очевидно, что для изменения направления перемещения двери достаточно изменить нагнетание на всасывание и наоборот, то есть изменить направление вращения насоса. Работа клапана происходит так же, как описано выше, но перемещения будут зеркальны.

При перемещении как в одном, так и в другом направлении, когда насос останавливается, затворы под действием соответствующих пружин возвращаются назад в исходное положение, показанное на фиг.2 и 3. В этом состоянии камеры масляно-гидравлического цилиндра будут снова соединены с резервуаром 14, и поэтому масло может беспрепятственно течь из одной камеры в другую и дверь становится абсолютно свободной.

По существу клапаном 13 управляют с помощью тройного привода. Первый привод обеспечивается нагнетаемым давлением. Второй привод образован приводным поршнем (который можно сравнить с внешней силой). Третий привод обеспечивается выходным противодавлением, которое усиливает действие второго привода. Последний фактически представляет собой частичный привод, поскольку он действует только тогда, когда действует второй привод, но его действие недостаточно. Таким образом, в отношении второго привода имеется своего рода управление.

Действительно, нужно обеспечить надежное переключение части клапана, соединенной со всасывающей стороной, при переключении части клапана, соединенной с нагнетательной стороной, и наоборот.

Например, нужно обеспечить, чтобы камера масляно-гидравлического цилиндра на всасывающей стороне не соединялась с резервуаром вместо того, чтобы соединяться с насосом. Если бы такое произошло, управление перемещением дверью было бы утеряно и не было бы возможности замедлить ее поблизости от упора или затормозить, если ее движение, например, ускоряется ветром.

Кроме того, если дверь небольшая или если не нужно преодолевать сопротивление ветра, то давление, необходимое для перемещения, обычно довольно низкое (например, приблизительно 5 бар). Такого давления может оказаться недостаточно для срабатывания клапанов, особенно на нагнетательной стороне, где кроме сопротивления пружины необходимо также преодолеть трение кольцевого уплотнителя, расположенного в приводном поршне.

Всего этого удается избежать путем тщательного позиционирования и точного соблюдения размеров поршней, образующих затворы.

Самые дальние внутренние поршни 34 и 36 выполнены с меньшим диаметром, который уменьшается в сторону центральной камеры, чтобы их можно было вставить и чтобы они могли частично перекрывать каналы, ведущие к насосу. Центральная камера имеет меньший диаметр, чем камеры, где поршни 35, 37 скользят с плотным прилеганием и минимальным зазором. При этом давление, необходимое для перемещения двери, не зависит от давления, необходимого для работы клапанов. Действительно, последнее определяется только жесткостью пружины и проходом между камерой и переключающим поршнем.

На нагнетательной стороне переключающий поршень должен быть полностью или почти выведен из центральной камеры, чтобы масло могло проходить, а для всасывающей стороны для этого достаточно, чтобы ход был намного короче, а именно таким, чтобы закрыть канал, соединенный с другой камерой масляно-гидравлического цилиндра. Это понятно из фиг.6, где видно, что изначально необходимый ход затворов на всасывающей стороне намного меньше, чем ход затворов на нагнетательной стороне. В этом промежуточном положении переключающий клапан препятствует вытеканию масла из камеры масляно-гидравлического цилиндра, соединенной с каналом 16, что вызывает увеличение давления в этой камере. В результате увеличивается нагнетаемое давление и, следовательно, приводное давление. Это позволяет перемещать затвор дальше в переключающее положение и соединять камеру масляно-гидравлического цилиндра со всасывающей стороной насоса, как показано на фиг.4 и 5.

Таким образом, удается благополучно избежать того, что трение уплотнительного кольца приводного поршня уменьшит смещение переключающих поршней на всасывающей стороне и, следовательно, того, что вторая камера масляно-гидравлического цилиндра останется соединенной с резервуаром.

Из изложенного должно быть понятно, как достигаются поставленные цели и обеспечивается автоматическое и надежное соединение масляно-гидравлического цилиндра поочередно с резервуаром и насосом в соответствии с тем, включен насос или нет, независимо от направления вращения последнего, а следовательно, направления перемещения двери.

Благодаря принципам изобретения достигается очень плавное ручное перемещение двери без автоматизации и без оператора, который должен воздействовать на деблокирующее устройство. С другой стороны, при включении автоматизации обеспечивается полное управление перемещением двери без ущерба в отношении безопасности.

Данное описание варианта осуществления изобретения, основанного на инновационных принципах, представлено только в качестве примера и не ограничивает объем изобретения, определяемый его формулой.

Система предназначена для перемещения двери. Система содержит масляно-гидравлический цилиндр (11) двустороннего действия, кинематически связанный с дверью, и электрогидравлический насос (12) для подачи масла в цилиндр и приведения его в действие по команде. Переключающий клапан (13) соединяет цилиндр (11) поочередно с насосом (12) или с резервуаром (14) с масляно-гидравлической жидкостью. В исходном состоянии клапан (13) соединяет цилиндр (11) с резервуаром (14), позволяя свободно перемещать вручную дверь, соединенную с цилиндром. Клапан (13) автоматически управляется изменениями давления в системе, которые происходят при приведении насоса (12) в действие, для отсоединения цилиндра (11) от резервуара (14) и соединения с насосом (12). Технический результат - повышение надежности работы системы. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Масляно-гидравлическая система для перемещения двери, содержащая масляно-гидравлический цилиндр (11) двустороннего действия для кинематического соединения с дверью с целью ее перемещения и электрогидравлический насос (12) для подачи масла в цилиндр и приведения его в действие по команде, отличающаяся тем, что она содержит
переключающий клапан (13), который соединяет цилиндр (11) поочередно с насосом (12) и с резервуаром (14) с масляно-гидравлической жидкостью и который в исходном состоянии соединяет цилиндр (11) с резервуаром (14), позволяя свободно перемещать вручную дверь, соединенную с цилиндром,
при этом клапан (13) автоматически управляется изменениями давления в системе, которые происходят при приведении насоса (12) в действие, для отсоединения цилиндра (11) от резервуара (14) и его соединения с насосом (12) и содержит удлиненное седло (31) с двумя затворами (34, 35 и 36, 37), которые могут соосно скользить и которые отделены друг от друга центральной камерой (38), в которую они обращены и в которой имеется приводной поршень (39), установленный с возможностью скольжения соосно относительно затворов,
причем указанные два затвора перемещаются в исходное положение в сторону приводного поршня посредством соответствующих пружин (27, 28) и могут скользить с преодолением силы пружин в переключающее положение,
каждый из двух затворов в исходном положении соединяет камеру цилиндра (11) с резервуаром, а в противоположном, переключающем положении соединяет камеру цилиндра с насосом,
центральная камера (38) по противоположным сторонам приводного поршня соединена с двумя сторонами насоса так, что когда насос приведен в действие, давление на его нагнетательной стороне достигает части центральной камеры (38) с одной стороны поршня (39) для непосредственного перемещения затвора, расположенного на этой стороне, в его переключающее положение, при этом в результате перемещения приводного поршня затвор на противоположной стороне перемещается в его переключающее положение.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что каждый затвор состоит из первого поршня (34, 36) и второго поршня (35, 37), соединенных соосно, при этом первый, расположенный ближе к центральной камере поршень имеет меньший диаметр, чем второй поршень, для по меньшей мере частичного входа с небольшим зазором в центральную камеру, выполненную с меньшим диаметром, чем диаметр задних камер (40, 41), в которых с минимальным зазором скользят вторые поршни (35, 37).

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приводной поршень (39) имеет центральную часть, которая скользит в центральной камере (38) с плотным прилеганием к ее стенкам, и концевые части, которые имеют меньший диаметр и предназначены для упора в противолежащие поверхности затворов.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что две стороны насоса также соединены с резервуаром через соответствующие однопутевые всасывающие клапаны (21, 22).