RS65601B1

RS65601B1 - Samo-zabravljujući mehanizam

Info

Publication number: RS65601B1
Application number: RS20240653A
Authority: RS
Inventors: Terje Søraas; Jon Eirik Brennvall; Tor Erik Naebb
Original assignee: Eltorque As
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2024-06-28
Also published as: EP2593693B1; ES2988697T3; EP2593693A1; PL3998414T3; CN103097757B; HRP20211814T1; CY1124941T1; NO20130049A1; SI2593693T1; CN103097757A; BR112013000889A2; HUE066691T2; HRP20240785T1; WO2012008851A1; US9285055B2; BR112013000889B1; SMT202400257T1; RS62720B1; EP3998414A1; KR20130131296A

Description

OPIS

Oblast tehnike

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na samo-zabravljujući mehanizam koji radi poput kočnice koja se automatski isključuje kada motor proizvodi moment sile i rotaciju. Automatski se ponovo uključuje ukoliko se motor zaustavi.

Stanje tehnike pronalaska

[0002] Leptir-ventili su pljosnati kružni diskovi montirani unutar cevi koja se može rotirati za 90 stepeni i time ili dozvoliti ili sprečiti da fluid teče kroz cev. Kada je ventil gotovo zatvoren, on može delovati kao limitator koji ograničava protok. Postoje i drugi ventili koji funkcionišu na sličan način, ali leptir ventili ipak ostaju najzastupljeniji izbor kada su u pitanju veliki ventili koji se koriste za ograničavanje protoka tečnosti kroz cevi prečnika većeg od 100 mm. Takav tip ventila može biti rotiran od strane motora ili nekog drugog tipa aktuatora.

[0003] Električni aktuatori su jedan tip aktuatora koji se koristi za rotiranje ventila iz zatvorenog u otvoreni položaj, kao i bilo koji drugi položaj između njih, i uobičajeno se sastoje od električnog motora u kombinaciji sa prenosom koji zahteva da se motor mora rotirati više puta kako bi ventil izvršio rotaciju od četvrtine revolucije.

[0004] Poželjno je da ventil ne može da rotira motor. To znači da ventil ne bi trebalo da se rotira usled momenta sile primenjenog na ventil, kao što je na primer moment sile kojim deluje fluid koji protiče kroz ventil, ili kao što je na primer moment sile koji je posledica zaptivanja ventila, čak i kada je motor isključen. Iz sigurnosnih razloga je obično najbolje da se ventil ne otvara i ne zatvara u slučaju nestanka električne energije. Šta više, poželjno je da ne postoji struja koja protiče kroz motor kada on miruje, nešto što bi bilo neophodno ukoliko je potrebno da motor proizvodi moment sile kako bi zadržao ventil u istom položaju. Ovo se može postići pomoću prenosa koji proizvodi značajno dimenzionisano trenje, ili pomoću frikcione kočnice čije delovanje motor mora da prevaziđe pre nego što započne sa kretanjem. Oba rešenja podrazumevaju da motor mora biti veći nego što je to suštinski neophodno pošto mora proizvesti dovoljan moment sile kako bi nadjačao silu kočenja, dodatno u odnosu na moment sile koji je potreban za pokretanje ventila. Ovo je takođe neefikasno i sa stanovišta uložene snage, a pri tom će i trenje proizvesti znatnu količinu trošenja i habanja.

[0005] Predmetni pronalazak je motivisan proizvodom koji izrađuje kompanija Ringspann GmbH. Tipična primena RINGSPANN<TM>nepovratne brave je kod automatskog zabravljivanja mehanizama za podešavanje. Za takve primene se brava retko rotira za više od nekoliko revolucija i poželjno je da se u cilju podešavanja mora primeniti značajan moment sile. Primena nepovratne brave ovog tipa je pokušana između prenosa i motora u aktuatoru leptir-ventila gde broj revolucija može dostizati i nekoliko stotina. Takve nepovratne brave će, ipak, proizvesti veliku količinu nepotrebnog trenja što će povećati zahtevanu veličinu motora aktuatora i dovesti do zagrevanja i habanja koje može proizvesti probleme.

[0006] Usled toga postoji potreba za mehanizmom koji poželjno sprečava da ventil dovede do rotacije motora. Ovo znači da ventil ne bi trebalo da se pomera usled momenta sile koji proizvodi ventil, gde takav moment sile može biti posledica fluida koji protiče kroz ventil ili posledica zaptivanja ventila, čak i kada je motor ugašen.

[0007] Iz sigurnosnih razloga takođe obično postoji i potreba za mehanizmom koji će sprečiti da se ventil otvara i zatvara u slučaju nestanka električne energije.

[0008] Takođe postoji potreba za sistemom kod kojeg neće biti protoka struje kroz motor kada on miruje, što bi u suprotnom bilo neophodno u slučaju da motor mora da proizvodi moment sile kako bi zadržao ventil u istom položaju.

[0009] Takođe postoje potreba za samo-zabravljujućim mehanizmom koji bi sprečavao pomeranje ventila sem u slučaju kada je ventil izložen dejstvu momenta sile koji proizvodi motor. Za praktične primene ovo se smatra kočnicom koja se isključuje kada se motor uključi.

[0010] Dalja potreba postoji za samo-zabravljujućim mehanizmom koji je isključivo mehaničkog tipa i koji se aktivira i deaktivira od strane motora. On takođe mora biti veoma pouzdan.

Dokument EP 1826 474 A1 opisuje samo-zabravljujući mehanizam koji dozvoljava rotaciju sa jedne strane a sprečava rotaciju sa druge strane. Drugi mehanizmi prenosa su poznati iz dokumenata US 5145042 i US 6.276.845 koji se odnose na valjkasto kvačilo, US 2009/205596 koji se odnosi na kvačilo za upotrebu u sistemu sa promenljivim ulazom vazduha, US 2008/179156 koji se odnosi na sklop ležaja kvačila za sprečavanje obrnutog smera ulaza, i US 2006/278494 koji se odnosi na kvačilo protiv obrnutog smera ulaza koje omogućava prenos momenta sile od ulaznog elementa do izlaznog elementa, ali ne i obrnuto.

Izlaganje suštine pronalaska

[0011] Cilj predmetnog pronalaska je da obezbedi poboljšani samo-zabravljujući mehanizam koji sprečava kretanje ventila izuzev ako je ventil izložen dejstvu momenta sile koji proizvodi motor. Za praktične primene, pronalazak se odnosi na kočnicu koja se isključuje kada se motor uključi.

[0012] Još jedan cilj predmetnog pronalaska je da obezbedi poboljšani samozabravljujući mehanizam koji je isključivo mehaničkog tipa i koji se aktivira i deaktivira od strane motora.

[0013] Još jedan cilj predmetnog pronalaska je poboljšani samo-zabravljujući mehanizam koji je veoma pouzdan.

[0014] Još jedan dalji cilj predmetnog pronalaska je da obezbedi poboljšani samozabravljujući mehanizam koji radi poput kočnice koja se automatski isključuje ukoliko motor proizvodi moment sile i rotira, i koja se automatski ponovo uključuje ukoliko se motor zaustavi.

[0015] Još jedan cilj pronalaska je da obezbedi poboljšani samo-zabravljujući mehanizam koji sprečava ventil da rotira motor, tj. koji je u stanju da izdrži moment sile kojim na motor deluju ventil ili njegov kontakt zaptivanja čak i kada je isključeno napajanje motora.

[0016] Još jedan cilj pronalaska je da obezbedi samo-zabravljujući mehanizam koji sprečava otvaranje ili zatvaranje ventila u slučaju nestanka električne energije.

[0017] Dalji cilj pronalaska je da obezbedi samo-zabravljujući mehanizam i sistem gde nije potrebno da struja protiče kroz motor kada on miruje, i da se pri tom ventil zadržava u željenom položaju.

Izlaganje suštine pronalaska

[0018] Prethodno navedeni ciljevi se postižu pomoću samo-zabravljujućeg mehanizma koji je dalje definisan nezavisnim Zahtevima, dok su mogućnosti, izvođenja i alternative samo-zabravljujućeg mehanizma definisane pomoću zavisnih Zahteva.

[0019] U skladu sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska, obezbeđen je samozabravljujući mehanizam koji je konfigurisan tako da bude postavljen između sredstva za pokretanje i sredstva koje se pokreće, koji dozvoljava rotaciju sa jedne strane a sprečava rotaciju sa druge strane, gde se mehanizam sastoji od jednog ili više skupova valjaka razdvojenih oprugom i postavljenih između kućišta i dela za spajanje sa ventilom i ima oblik koji će pritisnuti jedan od valjaka iz svakog od skupova valjaka na zid kućišta i tako proizvesti efekat zabravljivanja u slučaju da se pokuša uvrtanje mehanizma sa strane ventila, i dela za spajanje sa motorom koji je oblikovan tako da će istisnuti valjke iz zabravljujućeg položaja i tako poništiti efekat zabravljivanja pre nego što deo za spajanje sa motorom dođe u kontakt sa delom za spajanje sa ventilom i počne da prenosi obrtni moment. Prema pronalasku, opruga koja je obezbeđena između valjaka ima krutost i dužinu koje su potrebne da obezbedi delovanje silom koja je dovoljna za zadržavanje valjaka u položaju, ali nije dovoljna da proizvede značajno trenje između valjaka i kućišta, čime se omogućava da motor vrši rotiranje prenosa kroz samo-zabravljujući mehanizam sa relativno malim gubicima obrtnog momenta i snage u samo-zabravljujućem mehanizmu.

[0020] U skladu sa još jednim izvođenjem pronalaska obezbeđen je samozabravljujući mehanizam koji je konfigurisan tako da bude postavljen između sredstva za pokretanje i sredstva koje se pokreće, koji dozvoljava rotaciju sa jedne strane a sprečava rotaciju sa druge strane, gde mehanizam sadrži skupove valjaka koji su raspoređeni između kućišta i dela za spajanje sa ventilom čiji je oblik takav da će pritisnuti jedan od valjaka u svakom od skupova valjaka na zid kućišta i tako proizvesti efekat zabravljivanja u slučaju da se pokuša uvrtanje mehanizma sa strane ventila, i dela za spajanje sa motorom koji je oblikovan tako da će valjke istisnuti iz zabravljujućeg položaja i prema delu za spajanje sa ventilom, prenoseći tako obrtni moment kroz valjak. Prema ovom izvođenju valjci su razdvojeni i drže se na mestu pomoću najmanje jednog krila na delu za spajanje sa ventilom umesto pomoću opruge.

[0021] Prema daljem izvođenju igla izvedena na delu za spajanje sa motorom, koja istiskuje valjak iz zabravljujućeg položaja, takođe može pritisnuti valjak na krilo, prenoseći tako obrtni moment kroz mehanizam, čime se igle za prenos obrtnog momenta čine suvišnim.

[0022] Prema daljem izvođenju pronalaska krilima se može dati neka vrsta trouglastog oblika gde strane u "trouglu" nisu nužno ravne linije i gde je jedan od vrhova u trouglu pričvršćen za deo za spajanje sa ventilom, dok jedna strana prati unutrašnjost kućišta, sprečavajući tako da valjak dođe u kontakt sa zidom kućišta kada igla za otpuštanje pritiska valjak na krilo.

[0023] Mehanizam može biti izveden sa dva ili više skupova valjaka, igala za otpuštanje i površina za zabravljivanje izvedenih na delu za spajanje sa ventilom, pri čemu su ti skupovi raspoređeni u takvom odnosu jedan prema drugom da sile koje su posledica efekta zabravljivanja uzajamno uravnotežuju jedna drugu i na taj način smanjuju habanje na ležajevima i olakšavaju rotaciju mehanizma sa strane motora.

Kratak opis slika

[0024] Jedna realizacija pronalaska će biti opisana u nastavku, pozivajući se na prateće crteže, gde:

Slike 1a i 1b prikazuju različite delove koji čine izvođenje samo-zabravljujućeg mehanizma, posmatrano u vidu rastavljenog sklopa, pri čemu Slika 1a prikazuje pogled sa bočne strane, dok Slika 1b prikazuje vertikalni presek posmatran duž linija 2-2 sa Slike 2a;

Slika 2a šematski prikazuje pogled sa gornje strane na izvođenje prikazano na Slikama 1a i 1b, dok Slika 2b prikazuje vertikalni presek kroz izvođenje prikazano na Slikama 1a i 1b u sklopljenom stanju, posmatrano duž linija 2-2 sa Slike 2a;

Slika 3 šematski prikazuje horizontalni poprečni presek kroz samozabravljujući mehanizam prikazan na Slikama 1a i 1b, posmatrano sa donje strane, u stanju bez primene obrtnog momenta od strane motora gde je samozabravljujući mehanizam zaključan;

Slika 4 šematski prikazuje horizontalni poprečni presek kroz samozabravljujući mehanizam koji je prikazan na Slikama 1a i 1b, pri čemu je mehanizam posmatran sa donje strane, u stanju gde motor obezbeđuje obrtni moment i gde se samo-zabravljujući mehanizam rotira;

Slika 5a šematski prikazuje horizontalni poprečni presek kroz drugo izvođenje samo-zabravljujućeg mehanizma, posmatrano sa donje strane i duž linija C-C sa Slike 5b, u stanju gde motor obezbeđuje obrtni moment i gde se samozabravljujući mehanizam rotira;

Slika 5b prikazuje bočni pogled na izvođenje prikazano na Slici 5a, ukazujući isprekidanim linijama različite delove prikazanog izvođenja samozabravljujućeg mehanizma;

Slika 6 šematski prikazuje varijantu izvođenja samo-zabravljujućeg mehanizma prikazanog na Slikama 1 do 4;

Slika 7 šematski prikazuje poprečni presek dalje varijante samo-zabravljujućeg mehanizma prema predmetnom pronalasku koji koristi fleksibilne gumene cilindre kao oprugu za valjke; i

Slika 8, šematski i u uvećanoj razmeri prikazuje segment dela za spajanje sa ventilom, valjak i unutrašnju površinu kućišta, ukazujući na položaj valjka tokom faze zabravljivanja i faze u kojoj je delu za spajanje sa ventilom, a samim tim i ventilu, dozvoljeno da se rotira.

Detaljan opis slika

[0025] U nastavku će sa dodatnim detaljima biti opisana različita izvođenja pronalaska koristeći u opisu iste pozivne oznake za identične ili slične delove.

[0026] Dodatno, potrebno je uzeti u obzir da se predmetni pronalazak uopšteno odnosi na samo-zabravljujući mehanizam 100 koji je konfigurisan tako da bude postavljen između sredstva za pokretanje (nije prikazano), kao što je na primer električni motor, i sredstva koje se pokreće (nije prikazano), kao što je na primer leptir ventil, koje je postavljeno u cevima kroz koje može proticati fluid. Dalje, nije prikazano zahtevano sredstvo za prenos koje je potrebno postaviti između sredstva za pokretanje i sredstva koje se pokreće.

[0027] U skladu sa izvođenjem koje je prikazano na Slikama 1a i 1b, a takođe i pozivajući se na Slike 2 do 4, samo-zabravljujući mehanizam 100 sadrži kućište 101 u kojem su smešteni različiti elementi samo-zabravljujućeg mehanizma 100. Kućište 101 je pričvršćeno za ram aktuatora (nije prikazan) pomoću vijaka sprovedenih kroz rupe 103 za vijke kako bi se sprečilo njegovo pomeranje ili rotiranje. Rupe 103 za vijke su izvedene na prirubnici 104 koja predstavlja integralni deo kućišta 101.

[0028] Samo-zabravljujući mehanizam 100 takođe sadrži element 105 za povezivanje sa osovinom motora koji ima centralno postavljen otvor 106 konfigurisan da prihvati osovinu 107 motora. I centralno izveden otvor 106 i odgovarajući deo osovine 107 motora su oblikovani tako da obezbedi ispravna rotacija elementa 105 za povezivanje sa osovinom motora, bez rizika od proklizavanja ili otkaza. Takav način oblikovanja je dobro poznat stručnjacima iz predmetne oblasti tehnike i neće biti detaljnije opisivan. Element 105 za povezivanje sa osovinom motora je na Slici prikazan tako da se nalazi na strani koja je okrenuta prema dole i ima nekoliko igala 108 za otpuštanje koji su takođe istureni prema dole i koji su čvrsto pričvršćeni za element 105 za povezivanje sa osovinom motora. Dalje, element 105 za povezivanje sa osovinom motora takođe ima veliki broj rupa 109 , gde je svaka od njih konfigurisana tako da prihvati odgovarajući klin 110 za prenos obrtnog momenta. Klinovi 110 za prenos obrtnog momenta su čvrsto pričvršćeni za element 102 za povezivanje sa ventilom. Dimenzije i oblik elemenata 102 za povezivanje sa ventilom je konfigurisan tako da se on uklapa u centralni prostor kućišta 101, omogućavajući tako da se element 102 za povezivanje sa ventilom rotira u odnosu na unutrašnju površinu zida kućišta 101. Element 102 za povezivanje sa ventilom i odgovarajuća završna prirubnica 104 imaju centralno postavljenu poravnatu rupu 111 koja je konfigurisana da prihvati kraj osovine 112 koja povezuje sredstvo za prenos (nije prikazano) i element 102 za povezivanje sa ventilom. Obe osovine 107 i 112 su pričvršćene za element 105 za povezivanje sa osovinom motora i sa elementom 102 za povezivanje sa ventilom na način koji obezbeđuje potreban prenos obrtnog momenta između različitih delova. Takav način povezivanja je dobro poznat stručnjacima iz predmetne oblasti tehnike i neće biti detaljnije opisan. Dalje, prema izvođenju prikazanom na Slikama 1 do 4, samo-zabravljujući mehanizam 100 poseduje dva para valjaka 113 i centralno postavljenu oprugu 114.

[0029] Disk 115 sa kliznim ležajem koji ima centralno postavljen otvor za prihvat osovine 112 sredstva za prenos ventila, postavljen je tako da se nalazi na dnu rupe elementa 102 za povezivanje sa ventilom i konfigurisan tako da se smanji trenje u odnosu na kućište 101 tokom rotacije elementa 102 za povezivanje sa ventilom.

[0030] Slike 1a i 1b kroz pogled na rastavljen sklop prikazuju različite delove koji formiraju izvođenje samo-zabravljujućeg mehanizma 100, gde Slika 1a prikazuje pogled sa bočne strane, dok Slika 1b prikazuje vertikalni presek posmatrano duž linija 2-2 sa Slike 2a. Slika 2a šematski prikazuje, u pogledu sa gornje strane, izvođenje prikazano na Slikama 1a i 1b; dok Slika 2b prikazuje vertikalni presek kroz izvođenje prikazano u sklopljenom stanju, posmatrano duž linije 2-2 sa Slike 2a.

[0031] Slika 3 šematski prikazuje horizontalni poprečni presek kroz samozabravljujući mehanizam 100 koji je prikazan na Slikama 1 i 1b, posmatrano sa donje strane, u stanju bez postojanja obrtnog momenta motora i sa zabravljenim samozabravljujućim mehanizmom 100, dok Slika 4 šematski prikazuje horizontalni poprečni presek kroz samo-zabravljujući mehanizam 100 gde se mehanizam 100 posmatra sa donje strane, u stanju gde motor obezbeđuje obrtni moment i sa samo-zabravljujućim mehanizmom 100 koji se rotira.

[0032] Rešenje u skladu sa ovim izvođenjem će funkcionisati na sledeći način, ukazujući na sledeće principe i posebno se referišući na Slike 3 i 4:

[0033] Slika 3 prikazuje bravu mehanizma kada se rotira sa strane ventila. Potrebno je uočiti da polovina valjaka 113 ometa element 102 za spajanje sa ventilom koji je povezan sa osovinom 112 sredstva za prenos, čime se ukazuje na veliku normalnu silu koja stvara trenje i uzrokuje blokiranje mehanizma. Ovde strelica koja pokazuje smer rotacije, odnosno rotaciju u smeru kazaljke na satu, počinje u delu koji je spojen sa osovinom 107 koja obezbeđuje obrtni moment, što je u ovom slučaju osovina prenosa/motora. Klinovi za prenos obrtnog momenta su deo elementa 102 za spajanje sa ventilom.

[0034] Ako je element 102 za povezivanje sa ventilom rotiran od strane ventila/prenosa, kao što je prikazano na Slici 3, tj. ako se element 102 za povezivanje sa ventilom okreće u smeru suprotnom od smera kretanja kazaljke na satu, on će pritisnuti dva od četiri valjka 113 uz unutrašnju površinu zida kućišta 101. Tako uspostavljeno trenje između valjaka 113, unutrašnje površine zida kućišta 101 i elementa 102 za povezivanje sa ventilom će tada izazvati efekat zabravljivanja usled postojanja navedenih sila trenja. Ako je element rotiran u suprotnom smeru, dva druga valjka 113, tj. valjci 113 koji su mirovali tokom rotacije u prvom smeru, prouzrokovaće zaključavanje na isti način kao što je objašnjeno iznad. Potrebno je naglasiti da su strane 119 elementa 102 za povezivanje sa ventilom (četiri, pri čemu je samo jedna označena) od suštinskog značaja za pravilno funkcionisanje samo-zabravljujućeg mehanizma.

[0035] Potrebno je da strane 119 budu konfigurisane tako da imaju oblik koji odgovara unutrašnjem prečniku kućišta 101, obezbeđujući time da su valjci 113, kada se element 102 za povezivanje sa ventilom uvrće , pritisnuti i dovedeni u kontakt trenja sa unutrašnjom površinom zida kućišta 101. Ovo je vizuelno prikazano na Slici 8.

[0036] Ako se element 102 za povezivanje sa ventilom sa Slike 8 uvrće u smeru kretanja kazaljke na satu, valjci 113 će se pomeriti u položaj 113B, a pošto oba valjka 113 pritiskaju površinu unutrašnjeg zida kućišta 101 i stranu 119 na kontaktnoj tački 122 spoja sa ventilom, oni će izazvati potreban efekat zaključavanja. Jedini način na koji se spoj ventila može rotirati u smeru kretanja kazaljke na satu je ako igla 108 za otpuštanje istisne valjak iz položaja 122 zabravljivanja, ali to zahteva primenu obrtnog momenta od strane motora.

[0037] Ako se element 102 za povezivanje sa ventilom sa Slike 8 okreće u smeru suprotnom od smera kretanja kazaljke na satu, valjci će se pomeriti prema položaju 113A, a pošto oba valjka 113 ne pritiskaju unutrašnju površinu kućišta 101 i stranu 119 na elementu 102 za povezivanje sa ventilom, oni neće izazvati zabravljivanje. Potrebno je uočiti zazor 121 koji omogućava motoru da rotira element 102 za povezivanje sa ventilom, a samim tim i ventil. Opruga 114 (nije prikazana na Slici 8) ili krilo 117 na elementu 102 za povezivanje sa ventilom (vezano za izvođenje prikazano na Slikama 5a i 7) ili slični uređaji, sprečavaju valjak 113 da pronađe drugi položaj u kojem bi izazvao zabravljivanje.

[0038] Strana 119 može biti ravna, zakrivljena ili može imati neki drugi oblik sve dok se valjak 113 dovodi u poziciju u kojoj izaziva zabravljivanje. Ukoliko igle 108 za otpuštanje zabravljivanja istisnu valjke 113 u položaj 113A, klinovi 110 za prenos obrtnog momenta će početi da guraju na elementu 102 za povezivanje sa ventilom i tako početi da prenose obrtni moment.

[0039] Opruge 114 između dva valjka 113 u paru pomažu da se valjci 113 zadrže u istom položaju tako da se mehanizam odmah zaključa kada je rotacija ili okretanje izazvano rotacijom osovine 112 sa strane ventila. Kako bi se izbegli značajni gubici usled trenja kada se mehanizam rotira ili okreće sa strane motora, važno je da opruge 114 imaju ispravnu krutost i dužinu tako da obezbede dovoljnu primenu sile potrebnu da zadrže valjke 113 u istom položaju, ali ne i preveliku krutost kako ne bi postojale velike normalne sile, a samim tim i veliko trenje između valjaka 113 i unutrašnje površine kućišta 101. To znači da su opruge 113 sabijene približno na istoj udaljenosti kao što je poluprečnik jednog valjka 113 u paru kada su postavljeni. Sila jednaka težini čitavog mehanizma (ako je napravljena od čelika i sa sličnim odnosom kao što je prikazano na Slikama) će dovesti do sabijanja opruge od više od 5% ukupne relaksirane dužine svake od opruga 114. Ovaj paragraf je naveden kako bi se stekao utisak o tome kako svaka opruga 114 mora biti dizajnirana kako bi proizvodila silu koja je dovoljna da zadrži valjke u istom položaju bez da izazove previše trenja, što je od suštinskog značaja za prvi patentni Zahtev. Postoji mnogo varijacija krutosti i dužine opruga koje će raditi.

[0040] Slika 4 prikazuje kako motor može da rotira prenos kroz samo-zabravljujući mehanizam 100. Potrebno je primetiti kako igle 108 za otpuštanje pritiskaju valjke 113 tako da nema kontakta između elementa 102 za povezivanje sa ventilom i valjaka 113. Tokom rada postoji kontakt jer opruge 114 pritiskaju valjke 113 u položaj u kome valjci 113 izazivaju trenutno blokiranje u slučaju prestanka obrtnog momenta motora, ali nema velike kontaktne sile pri kojoj je samo-zabravljujućem mehanizmu dozvoljeno da rotira. Strelica koja pokazuje pravac rotacije počinje u jednom od igala 108 za otpuštanje pošto element 105 za povezivanje sa motorom prvo dobija obrtni moment od motora.

[0041] Kada se mehanizam okreće sa strane motora, prema Slici 4, opruga je ta koja gura valjak koji nije u kontaktu sa iglama 108 za otpuštanje, pri čemu valjci 113 ostaju u istom položaju. Bez opruge 114 dolazi do značajnog pomeranja pre zabravljivanja mehanizma kada se rotira sa strane prenosa. Takođe bi bilo moguće da se mehanizam rotira sa strane prenosa ako se smer rotacije pomeri duž kratkog raspona svaki put kada se valjci 114 blokiraju, što može biti uzrokovano, na primer, vibracijama.

[0042] Jedan skup valjaka 113 bi bio dovoljan da se uspostavi zabravljivanje, ali bi se tako u ležaju formirale neuravnotežene ili neravnomerne sile. Za sisteme sa velikim obrtnim momentom, kao što je aktuator ventila, važno je imati simetriju u samozabravljujućem mehanizmu 100 kako bi se oslobodile sile u ležaju i kako bi se smanjilo trenje i samim tim gubici u mehanizmu.

[0043] Ako se osovina motora 107 rotira, ona će rotirati i element 105 za povezivanje sa motorom. Rupe 109 u elementu 105 omogućavaju da se element 105 za povezivanje sa motorom rotira za neki ugao pre nego što klinovi 110 za prenos obrtnog momenta elementa 102 za povezivanje sa ventilom dođu u kontakt sa zidom u rupi 109. Ovo je dovoljno da igle 108 za otpuštanje elementa 105 za povezivanje sa motorom mogu pritisnuti valjke 113, što bi inače izazvalo zabravljivanje izvan položaja pre nego što klinovi 110 za prenos obrtnog momenta elementa 102 za povezivanje sa ventilom i rupe 109 u elementu 105 za povezivanje sa motorom stupe u kontakt i počnu da prenose obrtni moment sa motora na prenos i ventil.

[0044] Na Slici 4 kontaktna tačka 116 (označena debljom linijom koja vodi do pozivne oznake 116) je između rupe 109 u elementu 105 za povezivanje sa motorom i klina 110 za prenos obrtnog momenta elementa 102 za povezivanje sa ventilom. Ova kontaktna tačka 116 nije u ravan poprečnog preseka. Zidovi rupe 109 u elementu 105 za povezivanje sa motorom pomeraju klin 110 za prenos obrtnog momenta elementa 102 za povezivanje sa ventilom.

[0045] Slike 3 i 4 pokazuju veliko relativno kretanje između delova, ali u stvarnom mehanizmu 100 za zabravljivanje relativno kretanje, izuzev rotacije, nije vidljivo golim okom.

[0046] Slike 5a i 5b prikazuju alternativni samo-zabravljujući mehanizam 100 bez opruge, ali inače zasnovan na istim principima konstrukcije i funkcije. Slika 5a šematski prikazuje horizontalni poprečni presek kroz drugu varijantu samo-zabravljujućeg mehanizma 100, posmatrano sa donje strane i duž linija C-C sa Slike 5b, gde slika prikazuje fazu u kojoj motor obezbeđuje obrtni moment i gde se samo-zabravljujući mehanizam 100 rotira u smeru kretanja kazaljke na satu; dok Slika 5b prikazuje pogled sa bočne strane na izvođenje prikazano na Slici 5a, ukazujući isprekidanim linijama na različite delove prikazanog izvođenja samo-zabravljujućeg mehanizma 100.

[0047] Kod alternativnog samo-zabravljujućeg mehanizma 100 opruge su zamenjene krilom 117 konfigurisanim da razdvaja valjke 113 na isti način kao i opruge 114 prema Slikama 1-4, ali i da prenosi obrtni moment. Krila 117 mogu formirati intergradirane delove elementa 102 za povezivanje sa ventilom, kao što je prikazano na Slici. Na Slici 5a krilima 117 je dat oblik koji obezbeđuje da kada igle 108 za otpuštanje pritisnu valjke 113, valjci 113 neće biti u kontaktu sa kućištem 101, odnosno igle 108 za otpuštanje teže da pritisnu valjke 113 prema unutra u pravcu prema središtu kućišta 101. Ovo je poželjno jer valjci 101 tada ne moraju da se trljaju o unutrašnju površinu zida kućišta 101 ili igle 108 za otpuštanje, ali nije striktno neophodno jer će valjci 113 u ovoj situaciji biti u prostoru gde nema velikih sila koje bi pritiskale valjke 113 na zid kućišta 101. Dakle, u svakom slučaju će postojati samo malo trenja. Kada se element 102 za povezivanje sa ventilom okreće sa strane ventila, mala sila trenja koja postoji između dna valjaka 113 i unutrašnje površine kućišta 101 će biti dovoljna da obezbedi da se polovina valjaka 113 pomeri u položaj koji obezbeđuje efekat zaključavanja.

[0048] Prednost alternativnog samo-zabravljujućeg mehanizma 100 je manje trenje. Nedostatak je što se potpuno zaključavanje možda neće postići ako je ventil izložen vibracijama.

[0049] Oblik krila 117 se može optimizovati tako da valjci 113 obezbeđuju brzo zabravljivanje. Da bi se ovo postiglo, tolerancije moraju biti ispravne i krila 117 moraju imati oblik koji sprečava da se valjci 113 zaglave. Kao što je prikazano na Slici Sa, svako krilo 117 ima površinu 119 koja primorava valjke 113 da uspostave kontakt sa trenjem, a time i zabravljujući kontakt sa unutrašnjom površinom kućišta 101. Pored toga, svako krilo 117 ima vrh 123 na svakom krajnjem završetku krila 117, gde vrhovi 123 obezbeđuju da se valjci 113 spreče da dođu u kontaktu sa unutrašnjom površinom kućišta 101 kada motor rotira element 102 za povezivanje sa ventilom čime se eliminiše ili barem u značajnoj meri smanjuje trenje između valjaka 113 i navedene unutrašnje površine kućišta 101. Između površine 119 i vrha 123, svaka od strana krila ima udubljenje čiji oblik manje-više odgovara obliku valjaka 113. Tokom početnog dolaska u kontakt između valjaka 113 i svakog odgovarajućeg vrha, kada se rotiranje vrši u smeru kretanja kazaljke na satu, valjci 113 će biti malo potisnuti od unutrašnje površine kućišta 101.

[0050] U skladu sa ovim izvođenjem, klinovi 110 za prenos obrtnog momenta elementa 102 za povezivanje sa ventilom i odgovarajuće rupe 109 u elementu 105 za povezivanje sa osovinom motora su uklonjeni, pošto takvi elementi nemaju nikakvu funkciju.

[0051] Slika 6 šematski prikazuje varijantu izvođenja samo-zabravljujućeg mehanizma 100 prikazanog na Slikama 1 do 4. U skladu sa ovim izvođenjem, klinovi 110 za prenos obrtnog momenta (nisu prikazani na Slici 6) koji bi bili pričvršćeni za element 102 za povezivanje sa ventilom, kao i odgovarajuće rupe 109 u elementu 105 za povezivanje sa osovinom motora nemaju funkciju te su, stoga, izostavljeni, pošto se njihova uloga realizuje pomoću igala 108 za otpuštanje. Par igala 108 za otpuštanje koji ne pritiskaju valjke 113 će pritisnuti element 102 za povezivanje sa ventilom i učiniti klinove 110 za prenos obrtnog momenta i rupe 109 u elementu 105 za povezivanje sa motorom suvišnim. Rupe 109 su i dalje prisutne na Slici, ali nemaju funkciju. Klinovi 110 su uklonjeni. U skladu sa ovim izvođenjem, valjci 113 i element 102 za povezivanje sa ventilom su promenjeni i koriste se samo dve igle 108 za otpuštanje. Opruge koje se koriste u izvođenju prikazanom na Slikama 1 do 4 su sada zamenjene fleksibilnim gumenim cilindrima 118 koji obezbeđuju brži i pouzdaniji efekat samo-zabravljivanja tako što obezbeđuju silu koja istiskuje valjke 113 iz njihovih ležišta u elementu 102 za povezivanje sa ventilom. Gumeni cilindri 118 su postavljeni u ulegnuću ili ležištu izvedenom na najdubljem kraju navedenih ležišta u elementu 102 za povezivanje sa ventilom za valjke 113. Kada se rotira suprotno od kazaljke na satu, tj. konektor ventila 102 se rotacija vrši u smeru suprotnom od smera kretanja kazaljke na satau, tj. kada se element 102 za povezivanje sa ventilom rotira od strane ventila/prenosa, uspostavljaju se kontaktne tačke 119 između svakog od valjaka 113 i odgovarajućeg dela ležišta za svaki od valjaka, potiskujući tako valjke i dovodeći ih u kontakt sa unutrašnjom površinom kućišta 101. Takve kontaktne tačke zabravljivanja će se nalaziti u delu ulegnuća namenjenog za valjke 113, u blizini ose rotacije elementa 102 za povezivanje sa ventilom. Ako se jedinica rotira sa strane motora, element 102 za povezivanje sa ventilom će se okretati u smeru kretanja kazaljke na satu, uspostavljajući tako kontaktne tačke 120 u blizini unutrašnjeg zida kućišta 101, potiskujući tako valjke 113 blago prema unutra i ka osi rotacije, dalje od kontakta za zabravljivanje sa unutrašnjom površinom kućišta 101.

[0052] Potrebno je primetiti da su površine 119 oblikovane, konfigurisane i funkcionišu na isti način kao što je opisano iznad i za izvođenja prikazana na Slikama 5a i 7. Takođe, krila 117 koja postoje kod izvođenja prikazanog na Slici 7 imaju vrhove 123, kao što je opisano iznad.

[0053] Prema pronalasku, trenje se drastično smanjuje tako što se mehanizam čini simetričnim i kroz podešavanje krutosti opruge na minimum. Alternativno, opruga može biti izostavljena. Ovo čini mehanizam pogodnijim za upotrebu u primenama gde se značajna snaga prenosi kroz mehanizam.

[0054] Kao što je prikazano na Slikama, valjci 113, igle 108 za otpuštanje i klinovi 110 za prenos obrtnog momenta, kao i odgovarajući otvori ili rupe za navedene jedinice imaju cilindrični oblik sa kružnim poprečnim presekom.

[0055] Potrebno je napomenuti da će osovina motora 107 i osovina 112 prenosa ventila obično biti deo motora i prenosa ventila, kao i da su ovde prikazani samo kako bi se objasnila funkcionalnost samo-zabravljujućeg mehanizma 100. Rupe 106 i 111, odnosno element 105 za povezivanje sa motorom i element 102 za povezivanje sa ventilom će morati da budu proizvedeni prema specifikacijama osovine.

[0056] Dalje, motor i ventil nisu prikazani. Potrebno je primetiti da će sastavljeni sistem imati ležajeve odgovarajućeg tipa (nisu prikazani), kao što su na primer valjkasti ležajevi. Konfiguracija i pozicioniranje takvih ležajeva su dobro poznati stručnjacima iz predmetne oblasti i neće biti detaljnije opisani. Takođe je potrebno primetiti da će se ležaj rotirati samo nekoliko stepeni pre nego što samo-zabravljivanje počne da se okreće, tako da valjkasti ležaj nije striktno neophodan.

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Samo-zabravljujući mehanizam (100) konfigurisan tako da bude postavljen između sredstva za pokretanje i sredstva koje se pokreće, koji dozvoljava rotaciju sa jedne strane a sprečava rotaciju sa druge strane, gde se mehanizam (100) sastoji od jednog ili više skupova valjaka (113) raspoređenih između kućišta (101) i elementa (102) za povezivanje sa ventilom koji je oblika koji će, ako se primeni obrtni moment sa strane ventila, pritisnuti jedan od valjaka (113) iz svakog od skupova na zid kućišta (101) zaključavajući tako samozabravljujući mehanizam, i element (105) za povezivanje sa motorom koji je konfigurisan tako da će istisnuti valjke (113) iz položaja za zabravljivanje i otpustiti blokadu pre nego što element (105) za povezivanje sa motorom dođe u kontakt sa elementom (102) za povezivanje sa ventilom i počne da prenosi obrtni moment,

naznačen time, što je opruga (114) postavljena između svakog od valjaka (113) u paru, gde opruga (114) ima krutost i dužinu potrebnu da obezbedi silu koja je dovoljna za zadržavanje valjaka (113) u istom položaju, ali nije dovoljna da proizvede značajnije trenje između valjaka (113) i kućišta (101), čime se na taj način omogućava da motor rotira prenos kroz samo-zabravljujući mehanizam (100) uz relativno male gubitke obrtnog momenta i snage u samozabravljujućem mehanizmu (100).

2. Samo-zabravljujući mehanizam (100) konfigurisan tako da bude postavljen između sredstva za pokretanje i sredstva koje se pokreće, koji dozvoljava rotaciju sa jedne strane a sprečava rotaciju sa druge strane, koji se sastoji od skupova valjaka (113) raspoređenih između kućišta (101) i elementa (102) za povezivanje sa ventilom koji je oblika koji će, ako se mehanizam pokuša rotirati sa strane ventila, pritisnuti jedan od valjaka (113) iz svakog od skupova valjaka na zid kućišta (101) zaključavajući tako samo-zabravljujući mehanizam, i naznačen time, što je element (105) za povezivanje sa motorom oblikovan tako da će istisnuti valjke (113) iz položaja za zabravljivanje i dovesti uz element (102) za povezivanje sa ventilom i tako prenositi obrtni moment kroz valjak, pri čemu su valjci (113) u skupu razdvojeni i zadržani na mestu pomoću krila (117) izvedenog na elementu (102) za povezivanje sa ventilom.

3. Samo-zabravljujući mehanizam (100) prema Zahtevu 2, pri čemu klin (108) na elementu (105) za povezivanje sa motorom koji istiskuje valjak (113) iz položaja za zabravljivanje takođe pritiska valjak (113) na krilo (117) i na taj način vrši prenos obrtnog momenta kroz mehanizam čime čini klinove (110) za prenos obrtnog momenta suvišnim.

4. Samo-zabravljujući mehanizam (100) prema Zahtevu 2, pri čemu krilo (117) ima neku vrstu trouglastog oblika gde strane u „trouglu“ nisu nužno prave linije i gde je jedan od vrhova u trouglu pričvršćen za element (102) za povezivanje sa ventilom, dok jedna strana prati unutrašnjost kućišta (101) što sprečava da valjak (113) dođe u kontakt sa zidom kućišta (101) kada igla (108) za otpuštanje pritisne valjak (113) uz krilo (117).

5. Samo-zabravljujući mehanizam (100) prema Zahtevu 4, pri čemu postoje dva ili više skupova valjaka (113), igala (108) za otpuštanje i nekoliko površina (119) za zabravljivanje izvedenih na elementu (102) za povezivanje sa ventilom, pri čemu su skupovi raspoređeni relativno jedan prema drugom na takav način da sile zabravljivanja balansiraju jedna drugu i na taj način smanjuju habanje i trošenje ležajeva i olakšavaju rotaciju mehanizma (100) sa strane motora.