Запорное раздвижное устройство
Группа изобретений относится к раздвижному устройству, подъемному устройству или домкрату, которые могут быть заблокированы в поднятом положении и используются для безопасного удержания поднятого груза. Стопорный домкрат содержит корпус 101, опорный элемент внутри корпуса 101, поршень 105, установленный с возможностью скольжения в корпусе 101 вокруг опорного элемента, средство для выдвижения поршня 105, средство для втягивания поршня 105 в корпус 101, и блокировочный механизм для разъемного блокирования поршня опорного элемента. Блокировочный механизм содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент, находящийся в блокирующем зацеплении с поршнем 105. Поршень 105 выполнен с возможностью перемещаться в одном продольном направлении по отношению к корпусу 101. Блокировочный механизм содержит удлиненный элемент, размещенный внутри опорного элемента, выполненный с возможностью введения и выведения стопорных элементов в и из блокирующего соединения с поршнем 105 через механизм взаимного сцепления. Группа изобретений направлена на создание домкрата, используемого для осуществления безопасного подъема и удержания груза. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к раздвижным устройствам, подъемным устройствам или домкратам, конкретнее к таким устройствам, которые могут фиксироваться в каком-либо поднятом положении и использоваться для надежного поддержания поднятого груза.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны устройства для разведения двух объектов в стороны друг от друга. Одним из распространенных примеров является устройство, используемое для увеличения расстояния между объектом и землей, на которой он расположен, путем подъема объекта, т.е. домкрат. Домкраты используются для подъема объектов с земли. Они используются во многих ситуациях, хотя подъем транспортных средств, является, пожалуй, самым известным способом применения. Подъем транспортного средства с поверхности земли позволяет осуществлять техническое обслуживание или ремонт, например, замену шины или предоставление облегченного доступа к нижней части автомобиля. Домкраты также могут использоваться, например, для подъема домов с поверхности фундаментов.
Некоторые виды домкратов, преимущественно механической конструкции, для поднятия транспортного средства (или другого объекта) используют исключительно ручную силу. Например, винтовые домкраты работают с помощью ручного поворачивания винта для поднятия домкрата. Некоторые такие домкраты могут удобно храниться в автомобиле на случай возникновения чрезвычайных ситуаций.
Гидравлические домкраты работают на принципе впрыскивания несжимаемой жидкости в камеру под поршнем. Это приводит к поднятию поршня из кожуха. Верхняя часть поршня толкает объект вверх по мере своего подъема.
Выполняя функцию подъема груза, устройство должно безопасно удерживать его в поднятом положении на протяжении неопределенного периода времени, после чего груз может быть отпущен и безопасно опущен. В некоторых случаях один элемент оборудования используется для подъема груза, а для поддержания груза в поднятом положении используется отдельное устройство. В Австралии и Новой Зеландии указанные две функции и отдельные единицы оборудования регулируются различными стандартами безопасности, поэтому конструируют соответствующее оборудование в соответствии с необходимыми стандартами.
Некоторые домкраты могут выполнять как функцию подъема, так и функцию удержания, в соответствии с необходимыми стандартами. Это является преимуществом, поскольку требуется только одно устройство, что позволяет экономить на пространстве и управлении. Кроме того, некоторые грузы обладают только ограниченным количеством мест, пригодных для осуществления функций подъема или удержания, и нахождение двух мест для установки отдельных устройств для подъема и удержания может представлять трудность.
Интегрированные подъемные и опорные устройства часто принимают форму обычных домкратов, содержащих предохранительные устройства для удержания груза в случае неисправности механизма, выполняющего подъемную функцию. Такие предохранительные устройства могут включать механические запирающие механизмы таким образом, что, даже если гидравлический механизм оказывается неисправным, поршень поддерживается на определенной высоте до момента отключения механического замка.
Некоторые домкраты известных уровней техники оснащены механизмами блокировки, расположенными с внешней стороны устройства. В таких устройствах блокировочные механизмы подвержены загрязнениям, коррозии или механическим повреждениям. Из-за наличия внешних механизмов может возникнуть опасный захват или защемление операторов и другого оборудования.
Патент США 2540578 описывает гидравлический домкрат, в котором поршень может выдвигаться из цилиндра при впрыскивании рабочей жидкости из гидравлической системы в камеру под поршнем. Цилиндр может быть заблокирован в выдвинутом положении посредством зацепления с запорным устройством, установленным на внутренней стороне цилиндра, с храповыми канавками, расположенными внутри поршня. Храповые канавки расположены внизу с противоположных сторон. Поэтому, чтобы освободить механизм блокировки, замковое устройство вращается на 90° с помощью рукоятки, тем самым перемещая замковое устройство из положения выравнивания с пазами и позволяя поршню свободно перемещаться вверх и вниз по цилиндру к соответствующему положению. Хотя некоторые части запорного устройства этого домкрата находятся внутри поршня, рукоятка располагается снаружи и подвержена касаниям, приводящим к снятию блокировки. Кроме того, оператор должен вручную поворачивать рукоятку для блокировки/разблокировки механизма. Ручные запорные механизмы в целом подвержены ошибкам со стороны пользователя. Чтобы достать рукоятку, оператор должен подставить часть своего тела под поддерживаемый груз, что может быть небезопасно.
Патент США 5205203 описывает гидравлический блок цилиндров, предназначенный для использования в конструкции автомобильного домкрата пантографического типа. Цилиндр содержит поршень, выдвигающийся из цилиндра, когда гидравлическая жидкость вводится через отверстие в камеру под поршнем. Внутри поршня располагается стержень, прикрепленный к цилиндру. Во фланце поршня между поршнем и штоком имеется запирающий механизм. Запирающий механизм приводится в действие с помощью гидравлической жидкости в цилиндре, являясь, следовательно, подверженным неудачам в случае потери жидкости в цилиндре.
Целью изобретения является создание усовершенствованного домкрата, который может использоваться для осуществления безопасного подъема и удержания груза. Кроме того, его целью является решение по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых проблем известного уровня техники. Кроме того, целью изобретения является предоставление заинтересованным лицам полезного выбора.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная цель достигается тем, что раздвижное устройство, содержащее:
- корпус, имеющий закрытый первый конец и открытый второй конец;
- опорный элемент внутри корпуса, проходящий от первого его конца;
- поршень, установленный с возможностью скольжения в корпусе вокруг опорного элемента;
- средство для выдвижения поршня из второго конца корпуса;
- средство для втягивания поршня в корпус; и
- запирающий механизм для разъемного блокирования поршня опорного элемента,
отличается тем, что запирающий механизм содержит один или больше стопорных элементов, установленных на опорном элементе, выполненном с возможностью осуществления избирательного перемещения в и из блокирующего зацепления с поршнем.
Предпочтительно по меньшей мере часть блокировочного механизма находится внутри опорного элемента.
Предпочтительно блокировочный механизм содержит средства смещения для смещения запирающего механизма в блокирующее зацепление с поршнем.
Предпочтительно средства для выдвижения поршня из корпуса и средства для втягивания поршня в корпус содержат средства управления жидкостью для введения и удаления жидкости из корпуса ниже и, возможно, выше фланца поршня. Например, поршень может принять форму цилиндра двойного действия.
В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения блокировочный механизм дополнительно содержит средства контроля жидкости для перемещения запорных элементов в и из зацепления с поршнем.
Предпочтительно блокировочный механизм содержит стопорные элементы, выполненные с возможностью перемещения в радиальном направлении по отношению к выдвижному устройству таким образом, что в радиально расширенном положении стопорные элементы входят в зацепление с поршнем, а в радиально убранном положении стопорные элементы не входят в зацепление с поршнем.
Более предпочтительно, чтобы блокировочный механизм содержал удлиненный элемент, установленный с возможностью скольжения внутри опорного элемента, и средство для преобразования движения удлиненного элемента в радиальное движение стопорных элементов. Например, средство для преобразования движения может преобразовать продольное перемещение удлиненного элемента в радиальное движение стопорных элементов.
В одном варианте реализации изобретения блокировочный механизм включает:
- средства для введения жидкости в полость с целью воздействия на перемещение удлиненного элемента в первом продольном направлении в полости; и
- средства для обеспечения выхода жидкости из полости для обеспечения возможности перемещения удлиненного элемента во втором продольном направлении в полости.
Предпочтительно запирающий элемент содержит средство смещения, побуждающее перемещение удлиненного элемента во втором продольном направлении. Более предпочтительно средство смещения содержит пружину, установленную на удлиненном элементе между фланцем на конце удлиненного элемента и опорной деталью внутри опорного элемента.
Предпочтительно средство для преобразования продольного перемещения в радиальное содержит выступ, установленный на первом конце удлиненного элемента, при этом выступ функционально взаимодействует со стопорными элементами, преобразуя продольное перемещение удлиненного элемента в боковое движение стопорных элементов.
Более предпочтительно выступ содержит, по меньшей мере, один угловой выступ, каждый из которых взаимодействует с выемкой в одном из стопорных элементов, при этом угловые выступы способствуют преобразованию продольного перемещения выступа в радиальное движение блокировки стопорных элементов.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения, когда стопорные элементы находятся в блокирующем зацеплении с поршнем, движение поршня в корпус ограничивается с возможностью его дополнительного выдвижения из корпуса храповым механизмом.
Поршень предпочтительно содержит множество канавок на внутренней поверхности, стопорные элементы содержат один или больше выступов, выполненных с возможностью зацепления с одной или более канавками при блокирующем зацеплении. Более предпочтительно, чтобы канавки и/или выступы имели плоский край и скошенную кромку.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения корпус и опорный элемент устанавливаются на опорную секцию. Например, корпус может содержать полый цилиндр, установленный на базовой секции, чтобы таким образом закрыть первый конец корпуса.
Предпочтительно, чтобы среда, вводимая в корпус и/или полость в опорном элементе, представляла собой жидкость. Кроме того, среда, вводимая в корпус, полость или оба из них, может быть представлена газом. Таким образом, выдвижное устройство и блокировочный механизм могут работать либо путем использования гидравлических или пневматических средств, или путем их сочетания.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения раздвижное устройство содержит средство определения того, находится ли запирающий механизм в закрытом или открытом положении. Предпочтительно, чтобы средство определения того, находится ли запирающий механизм в закрытом или открытом положении, содержало средство для определения положения выдвижного элемента, или средство для преобразования положения выдвижного элемента в измененное состояние определительного устройства.
Предпочтительно раздвижное устройство работает с помощью дистанционного управления. Раздвижное устройство может дистанционно управляться при помощи устройства, которое содержит средство определения того, находится ли запирающий механизм в закрытом или открытом положении.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается раздвижная система, содержащая выдвижное устройство в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, и устройство управления работой выдвижного устройства.
Предпочтительно устройство управления расположено на удалении от выдвижного устройства.
Более предпочтительно, чтобы устройство управления дистанционно управляло множеством клапанов, контролирующих поток жидкости в выдвижном устройстве.
Предпочтительно, чтобы устройство управления содержало средство определения того, находится ли запорный механизм выдвижного устройства в закрытом или открытом положении.
Дальнейшие аспекты изобретения, которые следует рассматривать во всех вариантах, станут очевидными для специалистов в данной области техники после прочтения приведенного ниже описания, обеспечивающего, по меньшей мере, один пример практического применения изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Один или больше вариантов реализации изобретения описываются ниже исключительно в качестве примера и не носят ограничивающий характер, и описание устройства иллюстрируется на прилагаемых чертежах:
фиг. 1 – проиллюстрирован вид сбоку домкрата в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
фиг. 2 – представляет собой поперечное сечение домкрата, проиллюстрированного на фиг.1;
фиг. 3 – представляет собой в поперечном разрезе фиксирующий механизм домкрата, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2 в заблокированном положении;
фиг. 4 – представляет собой в поперечном разрезе фиксирующий механизм домкрата, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2 в разблокированном положении;
фиг. 5 – представляет собой схематическое изображение системы управления для управления домкратом в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раздвижные устройства в соответствии с вариантами реализации изобретения описываются в условиях их использования для подъема грузов вверх, то есть в качестве домкрата. Для целей нижеследующего описания используется термин «домкрат», который относится к устройству вертикальной ориентации, выдвигающемуся вверх, если не указано иное. Выдвигающееся устройство в соответствии с вариантами реализации изобретения в равной степени может быть использовано и в других направлениях, например, для обеспечения горизонтального усилия. Термины, обозначающие позиции, такие как «вверх», «над», «под» и т.п., используемые здесь, относятся к вертикальной ориентации и не ограничивают объем изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, каким образом эти термины могут быть простым образом интерпретированы и применены к домкратам в других ориентациях.
На фиг. 1 изображен домкрат 100 в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, вид сбоку; на фиг. 2 - домкрат 100, показанный на фиг. 1, поперечное сечение B-B фиг. 1. Домкрат 100 содержит внешний корпус 101, который, как правило, имеет цилиндрическую форму. Корпус 101 установлен на основание 102 с помощью болтов, шурупов или других подходящих крепежных средств 122. Основание 102 обеспечивает домкрату 100 твердую основу, так что он может стоять в вертикальном положении. Основание может быть установлено на колеса или т.п., чтобы сделать домкрат легко транспортируемым. Нижний конец цилиндрического корпуса 101 является закрытым либо с помощью концевой части 103 или, в других вариантах реализации изобретения, части основания 102. Верхний конец корпуса 101 является открытым.
Внутри корпуса 101 находится опорная стойка 104, установленная на закрытом конце корпуса с помощью болтов или других подходящих крепежных средств 123. Опорная стойка, выступающая вверх от закрытого конца корпуса, расположена соосно внутри него и в дополнение к форме корпуса, в этом случае, также обладает цилиндрической формой. Опорная стойка 104 может быть немного короче по высоте, чем корпус 101, как показано на фиг. 2.
Кроме того, внутри корпуса 101, но вокруг опорной стойки 104 установлен поршень 105. Поршень 105 установлен соосно с корпусом и опорной стойкой и дополнительно выполнен в форме указанных элементов так, что поршень 105 может скользить вверх и вниз между корпусом и поддерживающей колонной, входя в и выходя из открытого конца корпуса 101. Поршень 105 может включать в себя верхнюю часть, которая в убранном положении проходит над уровнем открытого конца корпуса, как показано на фиг. 1 и 2. По меньшей мере, нижняя часть поршня 105 является полой таким образом, что опорная стойка 104 располагается внутри поршня.
Поршень 105 может быть выдвинут из корпуса и задвинут в корпус 101 с помощью любых соответствующих средств. На фиг. 2 иллюстрируется один вариант, в котором гидравлический механизм используется для выполнения обеих этих функций. Гидравлические механизмы предусматривают использование жидкостей в жидком виде для выполнения механической работы. Как известно в данной области техники, пневматические механизмы, использующие жидкости в газообразном виде, могут также альтернативно быть использованы, в том числе в сочетании с гидравликой. Варианты реализации настоящего изобретения включают в себя домкраты с использованием обоих гидравлических и пневматических механизмов. Вариант реализации изобретения по фиг. 2 описывается в качестве примера как приводимый в действие гидравлическими средствами. В некоторых вариантах реализации изобретения в качестве гидравлической жидкости может использоваться масло. Это имеет то преимущество, что в этих вариантах реализации большая часть механизма погружена в масло, обеспечивая защиту от износа и коррозии.
На своем нижнем конце поршень 105 содержит фланец 106. Фланец 106 примыкает к внутренней стенке корпуса 101 таким образом, что между поршнем и корпусом создается гидравлическое уплотнение. В этой связи, с целью обеспечения уплотнения, на фланец 106 устанавливается прокладка, уплотнительное кольцо круглого сечения или другое уплотнительное устройство.
В демонстрируемом варианте реализации изобретения поршень 105 и корпус 101 образуют цилиндр двойного действия, в котором рабочая жидкость может вводиться и удаляться как из камеры в пределах корпуса под фланцем 106, так и из камеры в пределах корпуса над фланцем 106 для поднятия и опускания поршня 105.
Отверстие 120 на боковой стороне корпуса 101 находится в гидравлическом сообщении с камерой под фланцем 106 поршня 105. Другое отверстие (не показано) на боковой стороне корпуса 101 находится в гидравлическом сообщении с камерой над фланцем 106. Для подъема и опускания поршня из этих отверстий с помощью обычных средств вводится и удаляется жидкость. В других вариантах реализации изобретения, может быть предусмотрено другое отверстие 120, расположенное в основании домкрата.
В верхней части цилиндрического корпуса 101 предусмотрена гайка сальника 121, которая действует для направления поршня 105 в его линейном движении, а также для герметизации камеры над фланцем 106 таким образом, чтобы она могла содержать гидравлическую жидкость.
В верхней части поршня 105 может быть предусмотрена полость 124 для приема нагрузочных крышек, выбранных для соответствия конкретной подъемной задаче.
Блокировочный механизм в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения.
Домкрат 100 содержит блокировочный механизм для безопасного поддержания домкрата в выдвинутом положении. Компоненты блокировочного механизма проиллюстрированы на фиг. 2. На фиг. 3 и 4 проиллюстрировано поперечное сечение блокировочного механизм домкрата 100 в запертом и незапертом положении соответственно.
Поршень 105 имеет множество горизонтальных пазов 109 вокруг своей внутренней поверхности, разнесенных вдоль всей высоты поршня. Каждый паз имеет горизонтальную верхнюю поверхность и наклонную нижнюю поверхность. Таким образом, канавки образуют выступы между собой, при этом выступы имеют горизонтальные нижние поверхности и наклонные верхние поверхности.
Блокировочный механизм дополнительно содержит стопорные элементы, установленные на опорной колонне 104. В варианте реализации изобретения, изображенного на фиг. 2-4, в котором домкрат имеет в большинстве случаев цилиндрическую форму, фиксирующие элементы включают в себя стопперы 107, установленные на верхней части опорной стойки (передний блокировочный элемент не показан на фиг. 3 и 4). Имеются четыре стоппера 107, каждый из которых имеет конфигурацию четверти окружности. Стопперы 107 выполнены с возможностью избирательного перемещения в радиальном направлении внутрь и изнутри по отношению к цилиндру домкрата 100. На своей внешней поверхности стопперы 107 содержат один или больше выступов 108. Каждый выступ 108 имеет горизонтальную верхнюю поверхность и наклонную поверхность, приспособленные для зацепления с канавками 109 на внутренней стороне поршня. Каждый стоппер 107 содержит наклонную выемку 110 на внутренней и верхней стороне, которая выполнена с возможностью приема соответственно сконфигурированного выступа во время зацепления друг с другом. В варианте реализации изобретения, показанном на фигурах, угловые выемки имеют Т-образный профиль. Другие варианты реализации изобретения имеют профиль соединения «ласточкин хвост» или любой другой подходящий профиль.
Блокировочный механизм также содержит шток 111, имеющий форму перевернутой пирамиды. В показанном варианте реализации изобретения, в котором имеется четыре стоппера, шток 111 имеет форму тетраэдра. Шток 111 находится в скользящем контакте с наклонными углублениями 110 каждого стоппера 107 посредством выступов 112, которые дополняют друг друга по форме выемок и, следовательно, имеют Т-образную форму в показанном варианте реализации изобретения. Эта структура означает, что шток 111 механически соединяет все стопперы 107 таким образом, что выступ преобразует продольное перемещение в радиальное перемещение стопперов, как будет описано ниже.
Шток 111 установлен на одном конце выдвигающегося элемента, такого как стержень 114, который расположен в центральной удлиненной полости 115 по всей длине опорной стойки 104. Стержень 114 способен перемещаться вверх и вниз в продольном направлении внутри полости 115. Одна часть стержня 114 содержит фланец или поршень 116, установленный с возможностью скольжения внутри полости 115 в запечатанном виде, например, с помощью соответствующей прокладки или уплотнительного кольца.
Домкрат 100 дополнительно включает в себя средства для введения жидкости в полость 115 под фланцем 116 и средства для обеспечения выхода жидкости из указанной полости. В корпусе 101 в наличии одно или несколько отверстий 122, через которые жидкость может входить и выходить.
Представленное средство смещения предназначается для побуждения смещения стержня 114 в продольном направлении сверху вниз. В варианте реализации изобретения, показанном на фиг. 2, средство смещения содержит упорный элемент в форме плеча 117 на внутренней стенке опорной колонны 104 и пружину 118, расположенную под давлением между плечом 117 и верхней стороной фланца 116. Пружина обеспечивает усилие, направленное вниз на фланец 116, вызывая нисходящее движение стержня 114.
В связи с этим является понятным, что стержень 114 составляет часть поршневого цилиндра одностороннего действия, в котором жидкость используется для перемещения поршня (т.е. стержня 114) в прямом направлении, а противодействующая пружина используется для перемещения поршня в противоположном направлении.
Работа домкрата
Далее будет описываться работа домкрата 100. При отсутствии жидкости в полости под поршнем 105 или полости под фланцем 116 штанги 114 поршень отводится в корпус 101 и запорный механизм приводится в действие.
Для поднятия домкрата через отверстие 120 в нижнюю часть корпуса в полость под поршнем 105 нагнетается жидкость. Гидравлическое давление заставляет поршень 105 двигаться вверх из верхней части корпуса 101. Профиль канавок 109 внутри поршня 105 и канавок 108 на внешней стороне стопперов 107 образует храповой механизм, позволяющий поршню 105 перемещаться в восходящем направлении. Восходящее движение поршня 105 толкает стопперы 107 путем толкания наклонными поверхностями канавок 109 наклонных граней канавок 108. В свою очередь, направленные под углом вверх грани выемок 110 стопперов 107 толкают направленные под углом вниз грани Т-образных выступов 112, что приводит к толканию вверх штока 111 с оттягиванием стержня 114 вверх против силы пружины 118 внутри опорной стойки 104.
После того, как поршень 105 переместился вверх на расстояние, соответствующее высоте одной из канавок/выступов запирающего механизма, стопперы 107 освобождаются канавками храпового механизма и, поскольку пружина 118 сжатия приводит к нисходящему движению стержня 114, шток 111 также движется в нисходящем направлении. Направленные под углом вниз Т-образные выступы 112 штока 111 толкают направленные под углом вверх грани выемок 110 стопперов 107, толкая стопперы радиально наружу и в блокирующее взаимодействие со следующим набором канавок на внутренней части поршня 105.
Поскольку шток 111 механически связывает движение всех стопперов 107, это гарантирует, что все стопперы активируют или деактивируют блокирующее зацепление с поршнем. Все стопперы, зацепляющие поршень, могут иметь важное значение для обеспечения номинальной грузоподъемности домкрата.
В этом положении домкрат заблокирован запорным соединением поршня 105 с опорной стойкой 104. Профиль храповых канавок предотвращает нисходящее движение поршня 105. Действие пружины 118 означает, что стопперы 107 всегда приводят к принятию радиально расширенного (фиксированного) положения, тем самым выступая в качестве предохранительного устройства. Даже в случае отказа гидросистемы в камере под поршнем 105 механизм замыкается автоматически, потому что стопперы выдвигаются наружу. В запертом положении нагрузка, действующая на верхнюю часть поршня 105, поддерживается с помощью стопперов 107, которые, в свою очередь, поддерживаются опорной колонной 104, которая поддерживается непосредственно основанием домкрата.
Чтобы опустить домкрат, первоначально в полость под поршень 105 вводится небольшое количество жидкости для того, чтобы домкрат выдвинулся на очень небольшое расстояние. Результатом этого является облегчение нагрузки на блокировочный механизм, то есть блокировочный механизм может быть втянут без износа, который мог бы возникнуть, если бы он был втянут под действием полного веса груза.
После того, как поршень был выдвинут на небольшое расстояние, в полость под стержнем 114 впрыскивается жидкость. Гидравлическое давление в этой полости увеличивается до тех пор, пока стержень 114 выталкивается вверх против действия пружины 118. Это вынуждает шток 111 осуществлять восходящее движение и натягивание направленных под углом вверх Т-образных выступов 112 против направленных под углом вниз граней выемок 110, вынуждая стопперы двигаться внутрь. Таким образом, эти стопперы выходят из зацепления с поршнем.
После того, как блокировочный механизм выходит из зацепления, гидравлическая жидкость впрыскивают в полость корпуса над фланцем 106 поршня 105, что повышает гидравлическое давление, действующее вниз на поршень. В то же время допускается выведение жидкости из нижней части корпуса 101 через отверстие 120 в основании. Это приводит к опусканию поршня 105. В любой момент опускание может быть остановлено путем остановки введения гидравлической жидкости в корпус над фланцем поршня 106 и/или уменьшения гидравлического давления в камере под стержнем 114, так что блокировочный механизм входит в повторное зацепление.
Если гидравлический механизм отказывает (то есть механизм, регулирующий давление текучей среды под поршнем 105, и механизм, регулирующий давление текучей среды под стержнем 114), блокирующий механизм автоматически включается, потому что пружина 118 приводит к нисходящему движению стержня 114 и поршень удерживается блокирующим механизмом. Во время выдвижения гидравлическое давление остается открытым для стержня 114 и поршня 105. Благодаря примерно одинаковым площадям на фланце штока 116, оба из которых находятся под одинаковым давлением, основная равнодействующая сила действует вниз с помощью пружины 118. Этот значит, что в процессе осуществления выдвижения исчезновение гидравлического давления на одном из гидравлических механизмов означает потерю давления на нижней части обоих поршней и, следовательно, самоблокирующийся механизм блокируется, удерживая груз.
Высота выступов/канавок на внутренней стороне поршня и с наружной стороны стопперов определяет расстояние между доступными запирающимися положениями домкрата. Путем соответствующей регулировки размеров фиксирующих канавок/выступов можно варьировать дополнительное расстояние между запирающимися положениями. Канавки меньшей высоты означают меньшее поэтапное расстояние между имеющимися запирающимися положениями.
В показанном варианте реализации изобретения угол выемок 110 стопперов 107 и Т-образных выступов 112 штока 111 по отношению к главной оси домкрата приблизительно составляет 45°. Это приводит к соотношению 1:1 между величиной перемещения стержня 114 в продольном направлении и величиной перемещения стопперов 107 в радиальном направлении. Соотношение усилий, оказываемых стержнем и стопперами, также составляет 1:1 в этом варианте реализации изобретения. Как будет понятно специалистам в данной области, угол углублений и стопперов может варьироваться в других вариантах реализации изобретения, если требуются другие соотношения.
Одним из преимуществ блокировочного механизма в соответствии с вышеописанными вариантами реализации изобретения, например, является то, что элементы являются внутренними по отношению к домкрату. Механизм поэтому защищен от постороннего вмешательства, повреждений и загрязнений, которые могут повлиять на его работу. Внутреннее расположение комплектующих также оберегает операторов или расположенное рядом оборудование от любого риска защемления механизмом, что может привести к травме операторов или повреждению домкрата и/или расположенного рядом оборудования.
Кроме того, по меньшей мере, некоторые из элементов блокировочного механизма являются внутренними по отношению к опорному элементу. Например, в варианте реализации изобретения, показанном на фиг. 2-4, стержень 114 и элементы, контролирующие его движение, расположены внутри опорной колонны 104. Это представляет собой эффективное использование пространства, что позволяет включать блокировочный механизм в компактную форму домкрата без ущерба для груза, поддерживаемого домкратом.
Система управления
Система управления используется для того, чтобы оператор мог управлять работой домкрата. Может быть использована любая система управления, пригодная для механизмов, используемых для управления работой домкрата. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения управление домкратом осуществляется дистанционно так, что пользователю не нужно физически находиться под грузом для управления домкратом в процессе осуществления операции подъема.
В варианте реализации изобретения, показанном на фиг. 1-4, поршень и блокировочный механизм управляются с помощью гидравлического привода. Для управления гидравлической системой может использоваться подходящая сеть регулирующих клапанов. Регулирующие клапаны могут располагаться на удалении от домкрата и/или элементы, управляющие регулирующими клапанами, также могут располагаться удаленно.
На фиг. 5 иллюстрируется схема системы 400 управления для управления домкратом в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения. Система 400 управления подходит для работы домкрата, похожего на домкрат 100, описанного со ссылкой на фиг.1-4 и работающего на пневматической энергии. В схематическом изображении главный поршень домкрата изображен в виде цилиндра 401 двойного действия, а стержень, контролирующий запирающий механизм, изображен в качестве цилиндра 402 одностороннего действия. Также изображен насос 403, двигатель 404 и множество клапанов.
Система 400 управления использует единый источник жидкости для контроля управления работой домкрата. Жидкость отводится в сторону двух цилиндров через клапаны. В альтернативных вариантах реализации изобретения различные виды текучей среды могут использоваться в отношении цилиндров двустороннего и одностороннего действия.
На схеме показано, что для того, чтобы освободить блокировочный механизм, жидкость закачивается в оба цилиндра 401 и 402 как для того, чтобы выдвинуть поршень на небольшое расстояние для уменьшения нагрузки на блокировочный механизм, так и для того, чтобы освободить блокировочный механизм. После того, как замок освобождается и полностью отводится к цилиндру 401 двустороннего действия, посылается сигнал для перемещения поршня в отведенное положение.
Система управления может содержать средство для определения того, находится ли блокировочный механизм в закрытом или открытом положении. Средство для определения может включать индикатор на устройстве управления или другом дисплейном устройстве, посредством которого пользователь может получать визуальную информацию о конфигурации блокировочного механизма и, таким образом, быть информированным о том, является ли замок безопасным для использования или безопасно ли оператору находиться под поддерживаемым грузом для выполнения всех необходимых задач.
В варианте реализации изобретения, показанном на фиг. 1-4, средство указания на заблокированное состояние содержит средство для преобразования положения стержня 114 в измененное состояния устройства определения, так как, когда стержень поднимается, блокировочный механизм находится в разблокированном состоянии и, когда стержень опускается, блокировочный механизм блокируется.
Домкрат 100 содержит стойку 125, установленную на стержне 114 во взаимодействии с зубчатым колесом 126, установленным через корпус 101 и соединенным с валом 127, выступающим со стороны корпуса 101, и способную вращаться одновременно с зубчатым колесом 126. Движение стержня 114 вверх и вниз, то есть между своими положениями, соответствующими положениям блокировки и разблокировки стопперов 107, заставляет двигаться зубчатое колесо 126 и, следовательно, вал 127 в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки.
Вал 127 может дополнительно соединяться с любым механизмом или устройством, подходящим для преобразования его вращения по часовой стрелке/против часовой стрелки в определенное оператором положение блокировочного механизма. В одном из вариантов реализации изобретения вал находится в зацеплении с закладками, которые активируют два клапана. Клапаны, в свою очередь, приводят в действие устройство определения, являющееся видимым для оператора, например, на подвеске или другом портативном устройстве.
Альтернативные варианты реализации настоящего изобретения
В варианте реализации настоящего изобретения, показанном на фиг.1, разъем содержит блокировочный механизм, который позволяет домкрату выдвигаться, но предотвращает его втягивание до момента отключения блокировочного механизма. В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения домкрат содержит блокировочный механизм, который достигает обратного эффекта: поршень способен втягиваться, но не может выдвигаться без освобождения блокировочного механизма. Такие устройства могут использоваться в определенных ситуациях, например, когда домкраты используются в качестве звеньев при подъеме, в сочетании с обычными подъемными стропами, канатами или цепями. В этих примерах при подъеме большого груза и готовности его помещения в нужное положение вместо повторного подвешивания с регулировкой длины плеча и, следовательно, положения загрузки гидравлически регулируемые цилиндры позволяют точно позиционировать и выравнивать груз во время его подъема.
Для достижения этой цели храповой профиль канавок на внутренней стороне поршня и с наружной стороны стопперов меняются местами. То есть канавки на внутренней стороне поршня имеют наклонные верхние поверхности и плоские нижние поверхности, а канавки на внешней стороне стопперов дополняют этот профиль.
В этом «нагруженном» варианте домкрата могут понадобиться подходящие незначительные изменения относительных размеров других элементов домкрата, и такие изменения будут очевидны специалистам в данной области.
Выше описывается один из примеров блокировочного механизма, часть которого находится внутри опорной стойки домкрата (фиг. 1-4). Другие варианты реализации настоящего изобретения содержат другие блокировочные механизмы, которые также имеют части, расположенные внутри опорной стойки. Далее будут упомянуты другие примеры.
В одном варианте реализации изобретения стопперы подсоединяются к аксиально движущемуся стержню с помощью отдельных соединителей, вращающихся в наружном направлении с целью толкания стопперов наружу для зацепления с поршневыми канавками при нисходящем движении стержня.
В некоторых вариантах реализации данного изобретения блокировочный механизм содержит блокирующий элемент, имеющий один или больше кулачков или других выступов, расположенных на верхней части опорной стойки и установленных таким образом, чтобы осевое вращение фиксирующего элемента преобразовывалось в радиальное движение с целью заставить кулачки подталкивать стопперы в радиальном направлении наружу. Дальнейшее вращение или обратное вращение блокировочного элемента приводит к выдвижению стопперов с помощью пружин и/или механической связи между блокирующим элементом и стопперами. Вращение блокирующего элемента может регулироваться путем вращения стержня, проходящего через опорную стойку, которая, в свою очередь, может быть повернута любым подходящим механизмом как прямым (например, с помощью вращающегося привода в нижней части домкрата), так и непрямым (например, при вращении дополнительного стержня, поворотно соединенного со штоком с помощью правых углов в основании домкрата) способом.
В вариантах реализации данного изобретения кулачки блокировочного элемента непосредственно зацепляются с канавками на внутренней стороне поршня, а отдельные стопперы отсутствуют. Кулачки могут быть соответствующим образом профилированы для обеспечения храпового эффекта, как уже обсуждалось выше на фиг. 1.
В других вариантах реализации изобретения стопперы активируются непосредственно с помощью гидравлического или пневматического механизма. Например, гидравлическая жидкость может поступать в полость через опорную стойку, а стопперы могут устанавливаться в герметичном корпусе таким образом, чтобы перемещаться наружу и внутрь в зависимости от увеличения и уменьшения давления рабочей жидкости (функционирует аналогично гидравлическому тормозу). Такие варианты реализации изобретения могут включать механическую блокировку стопперами с целью их совместного удлинения и сжатия. Действие жидкости может быть односторонним (направленным на выдвижение или втягивания стопперов, с использованием механических средств для выполнения действия, не выполняемого с помощью активации жидкости) или двусторонним (как для выдвижения, так и для втягивания стопперов).
В случае использования одностороннего гидравлического механизма для блокировочного механизма используется пружина или другое смещающее устройство для перевода механизма в запертое положение, что делает устройство самотормозящимся. Это эквивалентно варианту реализации изобретения, проиллюстрированного на фиг. 1-4, за исключением наличия промежуточного механически запирающего механизма содержащего стержень и шток.
При другом способе смещения стопперов наружу в некоторых вариантах реализации данного изобретения, в том числе в случае гидравлического механизма двойного действия, домкрат может осуществлять запас гидравлического давления, например, с помощью аккумулятора. В этих вариантах реализации изобретения низкое давление постоянно применяется к одной стороне блокировочного механизма для обеспечения уклона в сторону блокировочной конфигурации таким образом, что, если давление снимается со стороны цилиндра двойного действия, вызывая движение механизма в направлении разблокированной конфигурации, замки автоматически повторно активируются. Одним из недостатков таких вариантов реализации изобретения является то, что механизм основан на действии жидкости, а не на положительном механическом воздействии.
В других вариантах реализации данного изобретения могут использоваться другие средства для выдвижения и втягивания поршня из корпуса, в том числе пневматические или механические механизмы. Например, на поршне может быть установлена стойка в сочетании с зубчатым колесом, поворачиваемым для поднятия или опускания поршня. В таком варианте осуществления система управления может содержать двигатели и средства дистанционного управления для управления такими двигателями, как известно в данной области. Кроме того, поршень может образовывать гидравлический или пневматический цилиндр одностороннего действия, в котором поршень втягивается путем удаления жидкости из нижней камеры под действием собственного веса, веса груза и/или атмосферного давления.
В альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения могут предусматриваться другие средства для указания, находится ли блокировочный механизм в заблокированном/разблокированном состоянии. Например, один или несколько переключательных устройств, таких как электрические выключатели и т.п., могут использоваться для определения положения штока 114. Например, электрический переключатель может устанавливаться таким образом, чтобы контакт между клеммами, расположенными на стержне 114 и на другой части домкрата, присутствовал только тогда, когда стержень находится в полностью пониженном положении, что указывает на то, что блокировочный механизм является заблокированным. Переключатель может находиться в проводной или беспроводной связи с подходящим устройством определения. Кроме того, соответствующее переключающее устройство может непосредственно определять положение стопперов.
Если из контекста явно не следует иное, в описании и формуле изобретения, слова «содержат», «содержащий» и т.п., должны истолковываться в широком смысле, а не в исключительном или исчерпывающем смысле, т.е., в смысле «в том числе, но не ограничиваясь этим».
Полное раскрытие всех заявок, патентов и публикаций, цитируемых выше и ниже, если таковые имеются, включаются в этот документ путем ссылки.
Ссылка на любой из предшествующих уровней техники в данной спецификации не рассматривается и не должна рассматриваться как подтверждение любой формы предположения того, что уровень техники является частью общего знания в области науки в любой стране мира.
В широком плане также можно утверждать, что изобретение содержит детали, элементы и признаки, упомянутые или указанные в описании заявки, по отдельности или в совокупности, в любом или во всех сочетаниях двух или нескольких из указанных частей, элементов или особенностей.
Там, где в вышеприведенном описании была сделана ссылка на целостные элементы или их отдельные компоненты, содержащие известные аналоги, эти целостные элементы включаются в данное описание, как если бы они были по отдельности изложены.
Следует отметить, что различные изменения и дополнения, вносимые в предпочтительные варианты реализации изобретения, описанные здесь, будут очевидны специалистам в данной области. Такие изменения и дополнения могут быть сделаны без отступления от сущности и объема настоящего изобретения и без приуменьшения присущих ему преимуществ. Поэтому подразумевается, что такие изменения и дополнения включаются в объем настоящего изобретения.
1. Стопорный домкрат, содержащий:
- корпус, имеющий закрытый первый конец и открытый второй конец;
- опорный элемент внутри корпуса, проходящий от первого его конца;
поршень, установленный с возможностью скольжения в корпусе вокруг опорного элемента;
- средство для выдвижения поршня из второго конца корпуса;
- средство для втягивания поршня в корпус; и
- блокировочный механизм для разъемного блокирования поршня опорного элемента,
отличающийся тем, что блокировочный механизм содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент, установленный на опорном элементе, выполненном с возможностью осуществления избирательного перемещения в и из блокирующего зацепления с поршнем, причем
стопорные элементы находятся в блокирующем зацеплении с поршнем, а поршень не может перемещаться в первом продольном направлении по отношению к корпусу, но может двигаться во втором, противоположном, продольном направлении по отношению к корпусу,
причем блокировочный механизм содержит удлиненный элемент, размещенный внутри опорного элемента, выполненный с возможностью введения стопорных элементов в блокирующее соединение с поршнем через механизм взаимного сцепления, выполненный с возможностью преобразования перемещения удлиненного элемента в боковое перемещение стопорных элементов, причем удлиненный элемент выполнен также с возможностью выведения стопорных элементов из блокирующего соединения с поршнем через механизм взаимного сцепления.
2. Стопорный домкрат по п. 1, отличающийся тем, что удлиненный элемент выполнен с возможностью воздействия на каждый стопорный элемент для его бокового перемещения на расстояние, проходимое всеми другими стопорными элементами.
3. Стопорный домкрат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что блокировочный механизм содержит смещающее средство для смещения блокировочного механизма в блокирующее зацепление с поршнем.
4. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что средство выдвижения поршня из корпуса содержит управляющую текучую среду, средство для введения и удаления жидкости из корпуса под и/или над фланцем поршня.
5. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что средство для втягивания поршня в корпус содержит средства управления жидкостью для введения и удаления жидкости из корпуса под и/или над фланцем поршня.
6. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что поршень выполнен в форме цилиндра двойного действия.
7. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что блокировочный механизм дополнительно содержит средства управления жидкостями для перемещения удлиненного элемента с возможностью воздействия на стопорные элементы с их введением в зацепление и выведением из зацепления с поршнем.
8. Стопорный домкрат по п. 7, отличающийся тем, что запирающий механизм выполнен с возможностью воздействия на фиксирующие элементы для зацепления с поршнем в случае выхода из строя средств, контролируемых жидкостью.
9. Стопорный домкрат по п. 7, отличающийся тем, что блокировочный механизм содержит:
средства для введения жидкости в полость с целью воздействия на перемещение удлиненного элемента в первом продольном направлении в полости; и
- средства для обеспечения выхода жидкости из полости для обеспечения возможности перемещения удлиненного элемента во втором продольном направлении в полости.
10. Стопорный домкрат по п. 9, отличающийся тем, что выдвижной элемент смещается с возможностью воздействия на по меньшей мере один стопорный элемент для его введения в блокирующее соединение с поршнем.
11. Стопорный домкрат по п. 10, отличающийся тем, что удлиненный элемент смещается пружиной, установленной на удлиненном элементе между фланцем на конце удлиненного элемента и опорной деталью внутри опорного элемента.
12. Стопорный домкрат по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что механизм взаимного сцепления, выполненный с возможностью преобразования перемещения выдвижного элемента продольного перемещения в боковое перемещение стопорных элементов содержит механическое соединение между удлиненным элементом и стопорными элементами, так что указанное механическое соединение выполнено с возможностью преобразования продольного смещения удлиненного элемента в боковое движение стопорных элементов.
13. Стопорный домкрат по п. 12, отличающийся тем, что механическое соединение содержит шток, содержащий расположенные под углом выступы, каждый из которых взаимодействует с выемкой в одном из блокировочных элементов, при этом угловые выступы преобразовывают продольное перемещение выступа в боковое движение блокировочных элементов.
14. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что в случае, когда стопорные элементы находятся в блокирующем зацеплении с поршнем, поршень удерживается от прохождения в корпус, но имеет возможность дополнительно выдвигаться из корпуса.
15. Стопорный домкрат по п. 14, отличающийся тем, что поршень совместно с блокировочным механизмом образуют храповой механизм.
16. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что поршень содержит множество канавок на внутренней поверхности и стопорные элементы содержат по меньшей мере один выступ, выполненный с возможностью зацепления с одной или несколькими канавками при вхождении в блокирующее зацепление.
17. Стопорный домкрат по п. 16, отличающийся тем, что пазы и/или выступы имеют плоскую кромку и наклонную кромку.
18. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус и опорный элемент установлены на основе установки.
19. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что текучая среда, пригодная для введения в корпус и/или полость в опорном элементе, представляет собой жидкость.
20. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что текучая среда, пригодная для введения в корпус и/или полость в опорном элементе, представляет собой газ.
21. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что стопорный домкрат и блокировочный механизм управляются гидравлическими и/или пневматическими средствами.
22. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что стопорный домкрат содержит снаружи стопорного домкрата средство для определения того, находится ли блокировочный механизм в заблокированном или разблокированном положении.
23. Стопорный домкрат по п. 22, отличающийся тем, что средство определения, снаружи стопорного домкрата, находится ли блокировочный механизм в заблокированном или разблокированном положении содержит средство для определения положения удлиненного элемента.
24. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что средство определения, снаружи стопорного домкрата, находится ли блокировочный механизм в заблокированном или разблокированном положении, содержит преобразование положения удлиненного элемента в изменение состояния устройства определения.
25. Стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что стопорный домкрат управляется пультом дистанционного управления.
26. Стопорный домкрат по п. 25, отличающийся тем, что пульт дистанционного управления содержит средство для определения того, находится ли блокировочный механизм в заблокированном или разблокированном положении.
27. Подъемная система, содержащая стопорный домкрат по любому из пп. 1 или 2 и устройство управления для управления работой стопорного домкрата.
28. Подъемная система по п. 27, отличающаяся тем, что устройство управления находится на удалении от стопорного домкрата.
29. Подъемная система по п. 27, отличающаяся тем, что устройство управления выполнено с возможностью дистанционного управления множеством клапанов, контролирующих поток жидкости в стопорном домкрате.
30. Подъемная система по п. 27, отличающаяся тем, что устройство управления содержит средство определения того, находится ли блокировочный механизм стопорного домкрата в заблокированном или разблокированном положении.
