электромагнитный замок

Формула изобретения

Электромагнитный замок, содержащий корпус, в котором размещена электромагнитная катушка с якорем, имеющим упор и пружину, причем пружина опирается на упор, а якорь установлен с возможностью выхода из отверстия, выполненного в передней стенке корпуса, отличающийся тем, что введена магнитопроводная втулка, которая расположена в корпусе соосно с электромагнитной катушкой с якорем и одним концом установлена в ней, а другим - в отверстии, выполненном в задней стенке корпуса, и образует с корпусом и с якорем замкнутый контур электромагнита, причем пружина выполнена конической и основанием опирается на торец электромагнитной катушки, а усеченной вершиной - в упор, расположенный на якоре со стороны его выхода из корпуса, при этом якорь выполнен с немагнитопроводным хвостовиком, который установлен с возможностью продольного перемещения в магнитопроводной втулке, а со стороны якоря и магнитопроводной втулки внутри электромагнитной катушки на хвостовике якоря размещена немагнитопроводная эластичная шайба, конец же хвостовика якоря выведен из корпуса и снабжен средством, регулирующим ход якоря, которое отделено от внешней стороны стенки корпуса эластичной немагнитной шайбой.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к запирающим устройствам, работающим без ключей, и может быть использовано для ограничения доступа.

Известно множество электромеханических замков для запирания или отпирания дверей служебных или жилых помещений с помощью электрических средств. Такие замки содержат установленные в корпусе ригель, отводной кулачок и электромагнит с подвижным управляющим элементом. Например, известен электромагнитный замок (патент РФ №2057248, Е 05 В 47/04, опубл.1996, 03.27), содержащий ригель, который выполнен с фиксирующим уступом и подпружинен в направлении его отпирания. Ригель в данном замке перемещается с помощью электромагнитных средств. Замок запирается и отпирается без ключа.

Известен электромагнитный замок (патент РФ №2124104, Е 05 В 47/06, опубл.1998, 12. 27), в котором электромагнит расположен на подвижном блокирующем элементе, а якорь выполнен с возможностью перемещения к электромагниту до прикосновения с ним при неподанной электроэнергии. При поданном питании, достаточном для создания режима удержания якоря у полюсов, перемещают блокирующий элемент с целью разблокирования замка воздействием на якорь.

Эти известные технические решения имеют существенный недостаток, а именно их трудно использовать для открывания и закрывания дверей в бытовых технических системах с ограниченным пространством для размещения дополнительных устройств, так как известные электромагнитные замки имеют большие габариты при заданной мощности запирания.

Наиболее близким по технической сущности является известный электромагнитный замок (заявка Франции № 2178250, кл. Е 05 В 47/02, 09.11.1973), содержащий корпус, охватывающий электромагнитную катушку, в которой установлен цельнотелый якорь с возможностью выхода из корпуса через его отверстие с последующим взаимодействием с ригелем - ответной частью замка, при этом якорь на одном конце якоря выполнен хвостовик, проходящий через катушку, а на другом расположена цилиндрическая пружина, охватывающая его и размещенная вне катушки внутри корпуса, причем якорь со стороны электромагнитной катушки имеет бурт, отделяющий хвостовик якоря от остальной его части и выполняющий функцию ограничителя втягивания хвостовика в электромагнитную катушку и упора для цилиндрической пружины, а корпус имеет длину, охватывающую длину якоря при его втянутом в катушку состоянии.

Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения.

Однако прототип имеет существенные недостатки, а именно:

- у него низкая сопротивляемость поперечным силовым воздействиям в зоне взаимодействия якоря с ригелем, так как противоположная часть якоря, расположенная только в электромагнитной катушке, будет оказывать разрушающее боковое воздействие на нее;

- его конструкция обладает низкой надежностью и шумовым эффектом в работе, так как выталкивание якоря из корпуса для взаимодействия с ригелем и его втягивание в катушку сопровождаются резкими ударами упора якоря о корпус и катушку, на материале которых образуется наклеп, а со временем и трещины, ведущие к разрушению этих конструктивных элементов замка;

- его трудно изготовить с заданными точными параметрами эксплуатации, так как все приводные элементы замка находятся внутри замкнутого контура и поэтому, если обеспечивать заданные параметры эксплуатации (например, точное положение торца якоря относительно торца корпуса), то надо изготавливать детали с высокой точностью, но тогда стоимость замка резко возрастет; если стремиться к низкой стоимости, то детали будут иметь большой технологический разброс в своих размерах, что затруднит создание замка с заданными точными параметрами эксплуатации;

- у него пониженная удельная мощность, т.к. использование цилиндрической пружины приводит к увеличению общих габаритов, а наличие незамкнутого магнитопровода приводит к снижению силы втягивания якоря;

- у него затруднена реализация функции аварийного открывания (принудительного втягивания якоря при отсутствии электропитания) ввиду расположения всех подвижных элементов замка внутри замкнутого корпуса.

Задачей настоящего изобретения является создание электромагнитного замка, обладающего высокой надежностью в работе, малыми габаритами, стойкостью к приложению больших боковых усилий на якорь с одновременным обеспечением соответствия заданным точным параметрам эксплуатации, имеющего функцию аварийного открывания и работающего тихо.

Поставленная задача решена следующим образом. В известный электромагнитный замок, содержащий корпус, в котором размещена электромагнитная катушка с якорем, имеющим упор и пружину, причем пружина опирается на упор, а якорь установлен с возможностью выхода из отверстия, выполненного в передней стенке корпуса, согласно настоящему изобретению, введена магнитопроводная втулка, которая расположена в корпусе соосно с электромагнитной катушкой с якорем и одним концом установлена в ней, а другим - в отверстии, выполненном в задней стенке корпуса, и образует с корпусом и с якорем замкнутый контур электромагнита, причем пружина выполнена конической и основанием опирается на торец электромагнитной катушки, а усеченной вершиной - в упор, расположенный на якоре со стороны его выхода из корпуса, при этом якорь выполнен с немагнитопроводным хвостовиком, который установлен с возможностью продольного перемещения в магнитопроводной втулке, а со стороны якоря и магнитопроводной втулки внутри электромагнитной катушки на хвостовике якоря размещена немагнитопроводная эластичная шайба, конец же хвостовика якоря выведен из корпуса и снабжен средством, регулирующим ход якоря, которое отделено от внешней стороны стенки корпуса эластичной немагнитной шайбой.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать электромагнитный замок, который по сравнению с известными при тех же габаритах, что и у них, обладает повышенной удельной мощностью, а при наличии большего числа составных и подвижных частей обладает еще и высокой технологичностью, надежностью и безшумностью в работе. Это, например, по сравнению с прототипом, обусловлено следующими существенными отличительными признаками:

корпус замка выполняет не только функцию формообразующего элемента, но и составного компонента замкнутого контура электромагнита, так как магнитопроводная втулка с одной стороны связана с магнитопроводящим якорем, а с другой - с корпусом и служит замыкающим звеном для электромагнитных силовых линий, что позволяет увеличить удельную мощность;

- у якоря есть немагнитопроводный хвостовик, который проходит через магнитопроводную втулку и выходит за пределы корпуса. При этом на конце хвостовика с внешней стороны корпуса есть средство регулировки хода якоря, которое одновременно может использоваться для крепления тяги аварийного открывания. Таким образом, составные детали замка могут быть выполнены с большим полем допуска, которое выбирается при сборке и настройке предлагаемого замка, в частности, путем регулировки хода якоря. Более того, создание центрирования якоря как по передней части, входящей в зацепление с ригелем, так и по задней части его хвостовика, выходящей из корпуса через полую металлическую магнитопроводящую втулку, позволяет предлагаемому замку выдерживать значительные поперечные усилия, возникающие в зоне взаимодействия якоря с ригелем при попытке несанкционированного воздействия на запертый объект;

- использование конической пружины, опирающейся основанием на торец катушки, а усеченной вершиной - в упор, позволяет уменьшить необходимое для пружины пространство (при сжатии конической пружины витки могут входить друг в друга) и согласовать характеристики изменения жесткости пружины с характеристикой изменения электромагнитной силы катушки, которая втягивает в себя якорь. Это обусловлено тем, что у конической пружины жесткость возрастает нелинейно по мере ее сжатия (см. П.И.Орлов. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В двух книгах. Книга 2. Москва, «Машиностроение», 1988, стр.509);

- отличием является наличие эластичной немагнитной шайбы на конце хвостовика, которая обеспечивает бесшумность работы замка, так как шайба при соприкосновении со стенкой корпуса при резких движениях якоря демпфирует эти резкие удары. Еще отличие состоит в том, что есть вторая эластичная немагнитная шайба, расположенная внутри электромагнитной катушки между якорем и магнитной втулкой, что исключает магнитное «слипание» торца магнитной втулки с якорем.

Кроме того, имеется возможность согласования режимов перемещения якоря как при изготовлении замка, так и при его переустановке на новые бытовые приборы, в частности, за счет наличия конической пружины, соответствующим образом расположенной на якоре. Более того, наличие центрирования якоря как по передней части, входящей в зацепление с ригелем, так и по задней части его хвостовика, выходящей из корпуса через полую металлическую магнитопроводящую втулку, позволяет предлагаемому замку выдерживать значительные поперечные усилия, возникающие в зоне взаимодействия якоря с ригелем при попытке несанкционированного воздействия на запертый объект. Это повышает надежность в работе замка, так как создаются оптимальные условия для функционирования всех подвижных частей замка.

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где:

Фиг.1, 3- общий вид в разрезе электромагнитного замка без ригеля;

Фиг.2 - общий вид ригеля.

Практическая применимость заявляемого изобретения поясняется ниже следующим описанием. Предлагаемый электромагнитный замок содержит корпус 1. Внутри него размещена электромагнитная катушка 4, взаимодействующая с подвижным якорем 3 (Фиг.1). Последний установлен в ней так, что может перемещаться в продольном направлении внутри нее и выходить из корпуса 1 через отверстие в его передней стенке до взаимодействия с ответной частью замка - ригелем 13 (Фиг.2). В корпусе 1 есть магнитопроводящая втулка 2, которая одним концом установлена внутри катушки 4, а другим - в отверстии стенки корпуса 1, расположенном напротив его стенки, из которой выходит якорь 3 (Фиг.1, 3). Эта магнитопроводящая втулка 2 связывает корпус 1 и электромагнитную катушку 4 с якорем 3 в замкнутый контур электромагнита. Якорь 3 имеет упор 6, который в данном случае образован из канавки 7, выполненной в якоре, и шайбы, установленной в этой канавке. Якорь 3 подпружинен пружиной 5, которая выполнена конической и основанием опирается на торец электромагнитной катушки 4, а усеченной вершиной - в упор 6, расположенный на якоре 3 со стороны его выхода из корпуса 1. При этом якорь 3 выполнен с немагнитопроводным хвостовиком 8, который установлен с возможностью продольного перемещения в магнитопроводной втулке 2. Конец хвостовика 8 выходит из корпуса 1 и снабжен средством 11, регулирующим ход якоря 3. Это средство расположено с внешней стороны стенки корпуса 1 и дополнительно может служить для аварийного открывания замка. В качестве средства регулирования хода якоря может быть использована гайка, которая навинчена на резьбу, выполненную на конце хвостовика 8. Между упомянутым средством регулирования хода якоря и стенкой корпуса 1 установлена эластичная немагнитопроводная шайба 10. Внутри электромагнитной катушки 4 между якорем 3 и торцом магнитной втулки 2 на хвостовике 8 якоря 3 установлена немагнитная эластичная шайба 9. Якорь 3 проходит через немагнитную втулку 12, расположенную в отверстии передней стенки корпуса 1. На ответной части запираемого объекта закреплен ригель 13, имеющий заходный скос 14 и выемку 15 (фиг.2).

Предлагаемый замок работает следующим образом.

При обесточенной катушке 4 электромагнита возвратная пружина 5, воздействуя на установленную в канавке якоря 3 упорную шайбу 6, удерживает якорь 3 в выдвинутом из корпуса 1 положении. При закрывании двери объекта ригель 13 своим заходным скосом 14 наползает на выдвинутый из корпуса 1 якорь 3, сжимает возвратную пружину 5 и далее при полном закрытии двери якорь 3 под действием пружины 5 попадает в выемку 15 ригеля 13, в которой надежно удерживается. Тем самым обеспечено надежное закрывание двери объекта.

Описанный процесс закрывания двери происходит практически без усилия и при этом замок не препятствует захлопыванию двери независимо от наличия или отсутствия электропитания.

При открывании двери объекта подают электропитание на катушку 4 электромагнита. Якорь 3, сжимая возвратную коническую пружину 5 под действием электромагнитного поля, силовые линии которого проходят по корпусу 1, притягивается к сердечнику 2, выходя при этом из выемки 15 ригеля 13. Таким образом, открывание двери разрешено только при подаче электропитания на катушку 4.

Втулка 12 и кольцо 9 предотвращают примагничивание якоря к корпусу из-за остаточной намагниченности, что облегчает работу движущихся элементов. Кольца 9 и 10 обеспечивают бесшумность работы замка.

Размещение конической пружины внутри корпуса (внутри контура электромагнита) позволило увеличить допустимое боковое воздействие на якорь (Фиг.1)

В случае попытки несанкционированного открывания двери ригель 13 оказывает боковое воздействие (Фиг.1) на якорь 3, при этом основная часть воздействия передается от якоря через втулку 12 на корпус 1, а оставшаяся часть - через хвостовик 8 и втулку 2 на корпус 1. Следовательно, практически сведены к минимуму разрушающие воздействия на внутренние элементы замка.

Хвостовик 8 якоря 3, кроме того, служит для обеспечения аварийного открывания замка при аварийном отключении электропитания, а также для регулировки величины выдвижения якоря из корпуса с помощью регулировочной гайки 11 и перевода замка в его открытое состояние (Фиг.3).

Таким образом, предлагаемый электромагнитный замок надежен в работе, малогабаритен, прост в эксплуатации и обладает достаточной мощностью.