BR102014022297B1

BR102014022297B1 - COUPLING ASSEMBLIES FOR A HELICAL CELL SYSTEM AND METHOD FOR CONNECTING FIRST AND SECOND ELEMENTS OF A HELICAL CELL SYSTEM

Info

Publication number: BR102014022297B1
Application number: BR102014022297-9A
Authority: BR
Inventors: Timothy M Kemp; Shawn D Downey; Kelly S Hawkins
Original assignee: Hubbell Incorporated
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2023-06-20

Abstract

CONJUNTO DE ACOPLAMENTO PARA SISTEMA DE PILHAS HELICOIDAIS. Trata-se de um conjunto de acoplamento para conectar um primeiro e segundo elementos de um sistema de pilhas helicoidais. Um elemento de acoplamento tem uma primeira abertura em uma primeira extremidade e uma segunda abertura em uma segunda extremidade. Uma protuberância oca estende- se para fora a partir de e em sentido axial ao longo da superfície externa do elemento de acoplamento. Uma abertura de fixação é disposta no elemento de acoplamento. Um primeiro elemento pode ser recebido de maneira fixa pela primeira abertura dôo elemento de acoplamento. Um segundo elemento tem uma nervura disposta sobre a superfície externa. A nervura pode ser recebida pela protuberância quando o segundo elemento é recebido pela segunda abertura do elemento de acoplamento. Um prendedor pode ser recebido na abertura de fixação. O prendedor impede a retirada do segundo elemento depois de ser inserido no elemento de acoplamento.COUPLING SET FOR HELICAL CELL SYSTEM. This is a coupling assembly for connecting first and second elements of a helical stack system. A coupling member has a first opening at a first end and a second opening at a second end. A hollow protrusion extends outwardly from and axially along the outer surface of the coupling member. A fastening opening is arranged in the coupling element. A first element can be fixedly received by the first opening of the coupling element. A second element has a rib disposed on the outer surface. The rib can be received by the protrusion when the second element is received by the second opening of the coupling element. A fastener can be received in the fastening opening. The catch prevents withdrawal of the second element after it has been inserted into the coupling element.

Description

Field of Invention

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto de acoplamento no qual um primeiro e um segundo componentes são rápida e facilmente conectados. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um sistema de pilhas helicoidais que inclui um elemento de acoplamento para prender um primeiro e um segundo elementos. Ainda mais especificamente, a presente invenção refere-se a um sistema de pilhas helicoidais que inclui um elemento de acoplamento que transfere cargas de um primeiro elemento para um segundo elemento.[001] The present invention relates to a coupling assembly in which a first and a second component are quickly and easily connected. More specifically, the present invention relates to a helical stack system that includes a coupling element for engaging first and second elements. Even more specifically, the present invention relates to a helical stack system that includes a coupling element that transfers charges from a first element to a second element.

Background of the Invention

[002] Uma âncora de cano ou pilha helicoidal ou de parafuso é usada como um alicerce de construção. A pilha helicoidal é impulsionada para dentro do chão e conduz a carga da estrutura. Chapas de sustentação helicoidais conectadas ao eixo da pilha helicoidal transferem a carga para o solo. Uma ferramenta de acionamento conecta a pilha helicoidal a uma cabeça de acionamento acionada para impelir a pilha helicoidal para dentro do chão.[002] A pipe anchor or helical or screw pile is used as a building foundation. The helical pile is driven into the ground and carries the load of the structure. Helical support plates connected to the axis of the helical pile transfer the load to the ground. A drive tool connects the helical pile to a driven drive head to drive the helical pile into the ground.

[003] Orifícios fixadores são dispostos nas extremidades dos elementos de um sistema de pilhas helicoidais para facilitar a conexão mútua de elementos adjacentes. Os fixadores são inseridos em sentido radial através dos orifícios de fixação de modo a prenderem os elementos adjacentes uns nos outros. Assim, a tensão, a compressão e o torque do sistema de pilhas helicoidais são transferidos de um elemento para um elemento adjacente e são transferidos unicamente através dos fixadores. Os fixadores limitam o grau de torque que pode ser transferido através do sistema de pilhas helicoidais. Por conseguinte, existe necessidade de um conjunto de acoplamento no qual um grau maior de torque possa ser transferido através de um sistema de pilhas helicoidais.[003] Fixing holes are arranged at the ends of the elements of a helical stack system to facilitate the mutual connection of adjacent elements. The fasteners are inserted radially through the fastening holes to lock adjacent elements together. Thus, the tension, compression and torque of the helical stack system are transferred from one element to an adjacent element and are transferred only through the fasteners. Fasteners limit the degree of torque that can be transferred through the helical stack system. Therefore, there is a need for a coupling assembly in which a greater degree of torque can be transferred through a helical stack system.

[004] Outra desvantagem de tal acoplamento é a dificuldade associada ao alinhamento dos orifícios de fixação de modo que os fixadores possam ser inseridos neles. Os elementos do sistema de pilhas helicoidais podem ser grandes e pesados, aumentando a dificuldade de alinhamento dos orifícios de fixação. Além disto, os elementos do sistema de pilhas helicoidais, podem ter cortes transversais circulares, aumentando ainda mais a dificuldade de alinhamento. A falta de um elemento de batente nos elementos do sistema de pilhas helicoidais aumenta a dificuldade de juntar os dois elementos um ao outro para alinhamento. Por conseguinte, existe necessidade de um conjunto de acoplamento no qual os elementos de um sistema de pilhas helicoidais sejam rápida e facilmente alinhados e conectados.[004] Another disadvantage of such a coupling is the difficulty associated with aligning the fastening holes so that fasteners can be inserted into them. Elements of the helical stack system can be large and heavy, making it difficult to align the mounting holes. In addition, the elements of the helical pile system can have circular cross-sections, further increasing the difficulty of alignment. The lack of a stop element in the elements of the helical stack system increases the difficulty of joining the two elements together for alignment. Accordingly, there is a need for a coupling assembly in which the elements of a helical stack system are quickly and easily aligned and connected.

[005] Os fixadores estendem-se em sentido radial para dentro, reduzindo assim o diâmetro interno dos elementos do sistema de pilhas helicoidais. Os sistemas de pilhas helicoidais têm frequentemente elemento ocos, de modo que os componentes possam estender-se ou ser transportados através do diâmetro interno do sistema. Entretanto, os fixadores reduzem este diâmetro interno de modo que os componentes não podem ser estendidos ou transportados através dos elementos ocos de um sistema de pilhas helicoidais. Por conseguinte, existe necessidade de um conjunto de acoplamento no qual o diâmetro interno dos elementos do sistema de pilhas helicoidais não seja reduzido.[005] The fasteners extend radially inward, thus reducing the internal diameter of the elements of the helical stack system. Helical stack systems often have hollow elements so that components can extend or be transported through the inside diameter of the system. However, fasteners reduce this inside diameter so that components cannot be extended or transported through the hollow elements of a helical stack system. Therefore, there is a need for a coupling assembly in which the internal diameter of the elements of the helical stack system is not reduced.

[006] O acoplamento em massa dos elementos do sistema de pilhas helicoidais que usa fixadores provoca maior distúrbio no solo à medida que os elementos do sistema de pilhas helicoidais são acionados através do solo. O maior distúrbio no solo resulta em maior atrito na superfície, reduzindo assim a profundidade até a qual o sistema de pilhas helicoidais pode ser acionado. Por conseguinte, existe necessidade de um conjunto de acoplamento que tenha um perfil baixo de modo a reduzir ao mínimo os distúrbios no solo.[006] The mass coupling of the elements of the helical pile system using fasteners causes greater disturbance in the ground as the elements of the helical pile system are driven through the soil. Increased soil disturbance results in increased surface friction, thus reducing the depth to which the helical pile system can be driven. Therefore, there is a need for a coupling assembly that has a low profile in order to minimize ground disturbances.

Summary of the Invention

[007] Por conseguinte, é um objetivo básico da presente invenção prover um conjunto de acoplamento aperfeiçoado para conectar um primeiro e um segundo elementos de um sistema de pilhas helicoidais.[007] Therefore, it is a basic object of the present invention to provide an improved coupling assembly for connecting a first and a second element of a helical stack system.

[008] É outro objetivo da presente invenção prover um conjunto de acoplamento aperfeiçoado para um sistema de pilhas helicoidais no qual um elemento de acoplamento conecta rápida e facilmente os primeiro e segundo elementos.[008] It is another object of the present invention to provide an improved coupling assembly for a helical stack system in which a coupling element quickly and easily connects the first and second elements.

[009] É outro objetivo da presente invenção prover um conjunto de acoplamento aperfeiçoado que facilita a transferência de carga de um primeiro elemento para um segundo elemento.[009] It is another objective of the present invention to provide an improved coupling assembly that facilitates the transfer of load from a first element to a second element.

[010] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um conjunto de acoplamento aperfeiçoado que não reduz substancialmente o diâmetro interno dos primeiro e segundo elementos que são conectados.[010] It is yet another object of the present invention to provide an improved coupling assembly that does not substantially reduce the internal diameter of the first and second elements that are connected.

[011] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um conjunto de acoplamento aperfeiçoado que reduz ao mínimo distúrbio no solo à medida que os elementos do sistema de pilhas helicoidais são acionados através do solo.[011] It is yet another object of the present invention to provide an improved coupling assembly that reduces ground disturbance to a minimum as the elements of the helical stack system are driven through the ground.

[012] Os objetivos precedentes são basicamente alcançados por um conjunto de acoplamento para conectar um primeiro e segundo elementos de um sistema de pilhas helicoidais. Um elemento de acoplamento tem uma primeira abertura em uma primeira extremidade e uma segunda abertura em uma segunda extremidade. Uma protuberância oca estende-se para fora a partir e em sentido axial ao longo da superfície externa do elemento de acoplamento. Uma abertura de fixador é disposta no elemento de acoplamento. Um primeiro elemento pode ser recebido de maneira fixa pela primeira abertura do elemento de acoplamento. Um segundo elemento tem uma nervura disposta sobre a superfície externa. A nervura pode ser recebida pela protuberância quando o segundo elemento é recebido pela segunda abertura do elemento de acoplamento. Um fixador pode ser recebido na abertura de fixador. O fixador impede a retirada do segundo elemento depois de ser inserido no elemento de acoplamento.[012] The foregoing objectives are basically achieved by a coupling assembly to connect a first and second element of a helical stack system. A coupling member has a first opening at a first end and a second opening at a second end. A hollow protrusion extends outwardly from and axially along the outer surface of the coupling element. A fastener aperture is disposed in the coupling element. A first element can be fixedly received by the first opening of the coupling element. A second element has a rib disposed on the outer surface. The rib can be received by the protrusion when the second element is received by the second opening of the coupling element. A fastener can be received in the fastener opening. The fastener prevents withdrawal of the second element after it has been inserted into the coupling element.

[013] Os objetivos precedentes são também basicamente alcançados por um conjunto de acoplamento para um sistema de pilhas helicoidais. Um elemento de acoplamento tem uma primeira abertura e uma segunda abertura. Uma protuberância oca estende-se para fora a partir e em sentido axial ao longo da superfície externa do elemento de acoplamento. Uma abertura de fixador é disposta na protuberância do elemento de acoplamento. Um primeiro elemento é recebido de maneira fixa pela primeira abertura do elemento de acoplamento. Um segundo elemento é recebido pela segunda abertura do elemento de acoplamento. Uma nervura é disposta sobre a superfície externa do segundo elemento e recebida pela protuberância do elemento de acoplamento. Um fixador é recebido pela abertura de fixador. O fixador é disposto em sentido axial para trás do segundo elemento para impedir a retirada do segundo elemento do elemento de acoplamento.[013] The preceding objectives are also basically achieved by a coupling assembly for a helical pile system. A coupling element has a first opening and a second opening. A hollow protrusion extends outwardly from and axially along the outer surface of the coupling element. A fastener aperture is disposed in the protrusion of the coupling element. A first element is fixedly received by the first opening of the coupling element. A second element is received by the second opening of the coupling element. A rib is disposed on the outer surface of the second element and received by the protrusion of the coupling element. A fastener is received by the fastener opening. The fastener is disposed axially behind the second element to prevent withdrawal of the second element from the coupling element.

[014] Os objetivos precedentes são também basicamente alcançados por um método para conectar um primeiro e segundo elementos de um sistema de pilhas helicoidais. O primeiro elemento é inserido em um elemento de acoplamento. A nervura do segundo elemento é alinhada com a protuberância do elemento de acoplamento e o segundo elemento é inserido no elemento de acoplamento. O segundo elemento é travado no elemento de acoplamento com um fixador que é disposto em sentido axial para trás da nervura de modo a impedir a remoção do segundo elemento.[014] The foregoing objects are also basically achieved by a method for connecting a first and second element of a helical stack system. The first element is inserted into a coupling element. The rib of the second element is aligned with the protrusion of the coupling element and the second element is inserted into the coupling element. The second element is locked onto the coupling element with a fastener which is arranged axially behind the rib so as to prevent removal of the second element.

[015] Outros objetos, vantagens e recursos salientes da invenção se tornarão evidentes com a descrição detalhada seguinte, a qual, considerada em conjunto com os desenhos anexos, revela as modalidades preferidas da invenção.[015] Other salient objects, advantages and features of the invention will become apparent from the following detailed description, which, taken in conjunction with the accompanying drawings, discloses preferred embodiments of the invention.

[016] Conforme usados neste pedido, os termos “anterior”, “posterior”, “superior”, “inferior”, “para cima”, “para baixo” e outros descritores de orientação pretendem facilitar a descrição das modalidades exemplares da presente invenção e não pretendem limitar a estrutura dela a qualquer posição ou orientação específica.[016] As used in this application, the terms "anterior", "posterior", "upper", "inferior", "up", "down" and other orientation descriptors are intended to facilitate the description of exemplary embodiments of the present invention and are not intended to limit its structure to any specific position or orientation.

Brief Description of the Drawings

[017] Os aspectos e recursos acima da presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição de modalidades exemplares da presente invenção considerada com referência aos desenhos anexos nos quais: a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um sistema de pilhas helicoidais de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção; a Figura 2 é uma vista em perspectiva de outro sistema de pilhas helicoidais no qual são usadas pilhas mais compridas; a Figura 3 é uma vista frontal em elevação do sistema de pilhas da Figura 1; a Figura 4 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 4-4 do sistema de pilhas da Figura 3; a Figura 5 é uma vista lateral em elevação do sistema de pilhas da Figura 1; a Figura 6 é uma vista frontal em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 6-6 do sistema de pilhas da Figura 5; a Figura 7 é uma vista em perspectiva de um conjunto de elementos de acoplamento de acordo com uma primeira modalidade exemplar da presente invenção que conecta um primeiro e segundo elementos; a Figura 8 é uma vista frontal em elevação do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 7; a Figura 9 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 9-9 do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 8; a Figura 10 é uma vista lateral em elevação do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 8 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 11 é uma vista em planta de base do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 7; a Figura 12 é uma vista frontal em elevação do elemento de acoplamento da Figura 7; a Figura 13 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 13-13 do elemento de acoplamento da Figura 12; a Figura 14 é uma vista lateral em elevação do elemento de acoplamento da Figura 12 e girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 15 é uma vista de extremidade em elevação do elemento de acoplamento da Figura 12; a Figura 16 é uma vista frontal em elevação do elemento de acoplamento conectado ao primeiro elemento da Figura 7; a Figura 17 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 17-17 do elemento de acoplamento e do primeiro elemento da Figura 16; a Figura 18 é uma vista lateral em elevação do elemento de acoplamento e do primeiro elemento da Figura 16 girados 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 19 é uma vista de extremidade em elevação do elemento de acoplamento e do primeiro elemento da Figura 16; a Figura 20 é uma vista frontal em elevação do segundo elemento da Figura 7; a Figura 21 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 21-21 do segundo elemento da Figura 20; a figura 22 é uma vista lateral em elevação do segundo elemento da Figura 20 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 23 é uma vista de extremidade em elevação do segundo elemento da Figura 20; a Figura 24 é uma vista frontal em elevação do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento; a Figura 25 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 25-25 do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 24; a Figura 26 é uma vista lateral em elevação do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 24 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 27 é uma vista em extremidade em elevação do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 20; a Figura 28 é uma vista em perspectiva de um conjunto de elementos de acoplamento de acordo com uma segunda modalidade exemplar da presente invenção que conecta um primeiro e segundo elementos; a Figura 29 é uma vista frontal em elevação do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 28; a Figura 30 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 30-30 do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 29; a Figura 31 é uma vista lateral em elevação do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 29 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 32 é uma vista em planta de base do conjunto de elementos de acoplamento da Figura 29; a Figura 33 é uma vista frontal em elevação do elemento de acoplamento da Figura 28; a Figura 34 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 34-34 do elemento de acoplamento da Figura 33; a Figura 35 é uma vista lateral em elevação do elemento de acoplamento da Figura 33 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 36 é uma vista de extremidade esquerda em elevação do elemento de acoplamento da Figura 33; a Figura 37 é uma vista de extremidade direita em elevação do elemento de acoplamento da Figura 33; a Figura 38 é uma vista frontal em elevação do elemento de acoplamento conectado ao primeiro elemento da Figura 28; a Figura 39 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 39-39 do elemento de acoplamento e do primeiro elemento da Figura 38; a Figura 40 é uma vista lateral em elevação do elemento de acoplamento e do primeiro elemento da Figura 38 girados 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 41 é uma vista em planta de base do elemento de acoplamento e do primeiro elemento da Figura 38; a Figura 42 é uma vista frontal em elevação do segundo elemento da Figura 28; a Figura 43 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 43-43 do segundo elemento da Figura 42; a Figura 44 é uma vista lateral em elevação do segundo elemento da Figura 42 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; a Figura 45 é uma vista em planta de base do segundo elemento da Figura 42; a Figura 46 é uma vista frontal em elevação do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 28; a Figura 47 é uma vista lateral em elevação em corte transversal tomada ao longo da linha 47-47 do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 46; a Figura 48 é uma vista lateral em elevação do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 46 girado 90° em volta de um eixo geométrico longitudinal; e a Figura 49 é uma vista de extremidade em elevação do elemento de acoplamento antes de receber o segundo elemento da Figura 46.[017] The above aspects and features of the present invention will become more apparent from the description of exemplary embodiments of the present invention considered with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a perspective view of a helical cell system according to an exemplary embodiment of the present invention; Figure 2 is a perspective view of another helical stack system in which longer stacks are used; Figure 3 is a front elevational view of the stack system of Figure 1; Figure 4 is a cross-sectional side elevational view taken along line 4-4 of the stack system of Figure 3; Figure 5 is a side elevational view of the stack system of Figure 1; Figure 6 is a front elevational cross-sectional view taken along line 6-6 of the stack system of Figure 5; Figure 7 is a perspective view of a set of coupling elements according to a first exemplary embodiment of the present invention connecting first and second elements; Figure 8 is a front elevational view of the coupling element assembly of Figure 7; Figure 9 is a cross-sectional side elevational view taken along line 9-9 of the coupling assembly of Figure 8; Figure 10 is a side elevational view of the coupling element assembly of Figure 8 rotated 90° about a longitudinal axis; Figure 11 is a bottom plan view of the coupling element assembly of Figure 7; Figure 12 is a front elevational view of the coupling element of Figure 7; Figure 13 is a cross-sectional side elevational view taken along line 13-13 of the coupling member of Figure 12; Figure 14 is a side elevational view of the coupling element of Figure 12 and rotated through 90° about a longitudinal axis; Figure 15 is an end elevation view of the coupling member of Figure 12; Figure 16 is a front elevational view of the coupling element connected to the first element of Figure 7; Figure 17 is a cross-sectional side elevational view taken along line 17-17 of the coupling element and the first element of Figure 16; Figure 18 is a side elevational view of the coupling element and the first element of Figure 16 rotated 90° about a longitudinal axis; Figure 19 is an end elevation view of the coupling element and the first element of Figure 16; Figure 20 is a front elevation view of the second element of Figure 7; Figure 21 is a cross-sectional side elevational view taken along line 21-21 of the second element of Figure 20; Figure 22 is a side elevation view of the second element of Figure 20 rotated 90° around a longitudinal axis; Figure 23 is an end elevation view of the second member of Figure 20; Figure 24 is a front elevational view of the coupling element before receiving the second element; Figure 25 is a cross-sectional side elevational view taken along line 25-25 of the coupling element before receiving the second element of Figure 24; Figure 26 is a side elevational view of the coupling element before receiving the second element of Figure 24 rotated 90° around a longitudinal axis; Figure 27 is an end elevation view of the coupling element before receiving the second element of Figure 20; Figure 28 is a perspective view of a set of coupling elements according to a second exemplary embodiment of the present invention connecting first and second elements; Figure 29 is a front elevational view of the coupling element assembly of Figure 28; Figure 30 is a cross-sectional side elevational view taken along line 30-30 of the coupling assembly of Figure 29; Figure 31 is a side elevational view of the coupling element assembly of Figure 29 rotated 90° about a longitudinal axis; Figure 32 is a bottom plan view of the coupling assembly of Figure 29; Figure 33 is a front elevational view of the coupling element of Figure 28; Figure 34 is a cross-sectional side elevational view taken along line 34-34 of the coupling member of Figure 33; Figure 35 is a side elevational view of the coupling element of Figure 33 rotated 90° about a longitudinal axis; Figure 36 is a left end elevation view of the coupling member of Figure 33; Figure 37 is a right end elevation view of the coupling member of Figure 33; Figure 38 is a front elevational view of the coupling element connected to the first element of Figure 28; Figure 39 is a cross-sectional side elevational view taken along line 39-39 of the coupling element and the first element of Figure 38; Figure 40 is a side elevational view of the coupling element and the first element of Figure 38 rotated 90° around a longitudinal axis; Figure 41 is a bottom plan view of the coupling element and the first element of Figure 38; Figure 42 is a front elevational view of the second element of Figure 28; Figure 43 is a cross-sectional side elevational view taken along line 43-43 of the second member of Figure 42; Figure 44 is a side elevational view of the second element of Figure 42 rotated 90° about a longitudinal axis; Figure 45 is a bottom plan view of the second element of Figure 42; Figure 46 is a front elevational view of the coupling element before receiving the second element of Figure 28; Figure 47 is a cross-sectional side elevational view taken along line 47-47 of the coupling element before receiving the second element of Figure 46; Figure 48 is a side elevational view of the coupling element before receiving the second element of Figure 46 rotated 90° around a longitudinal axis; and Figure 49 is an end elevation view of the coupling element before receiving the second element of Figure 46.

[018] Em todos os desenhos, deve ficar entendido que os números de referência se referem às mesmas peças, componentes e estruturas.[018] In all drawings, it should be understood that the reference numbers refer to the same parts, components and structures.

Detailed Description of Exemplary Modalities

[019] Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, os sistemas de pilhas helicoidais 110 e 111 de acordo com modalidades exemplares da presente invenção incluem um elemento de acoplamento 121 para conectar primeiros elementos 122 e 112 e segundos elementos 123 e 113 dos sistemas de pilhas helicoidais 110 e 111. Os sistemas de pilhas helicoidais 110 e 111 são substancialmente idênticos, com a exceção de que os primeiros e segundos elemento 112 e 113 da Figura 2 são mais compridos que os primeiro e segundo elementos 122 e 123 da Figura 1. O conjunto de acoplamento da presente invenção é descrito em seguida com referência a elementos de pilha helicoidais cilíndricos circulares, embora o adaptador possa ser configurado para uso com um elemento de pilha helicoidal de qualquer conformação ou comprimento.[019] As shown in Figures 1 and 2, the helical stack systems 110 and 111 according to exemplary embodiments of the present invention include a coupling element 121 for connecting first elements 122 and 112 and second elements 123 and 113 of the stack systems helical stacks 110 and 111. The helical stack systems 110 and 111 are substantially identical, with the exception that the first and second elements 112 and 113 of Figure 2 are longer than the first and second elements 122 and 123 of Figure 1. The coupling assembly of the present invention is described below with reference to circular cylindrical helical stack elements, although the adapter can be configured for use with a helical stack element of any shape or length.

[020] Conforme mostrado nas Figura 1 e 3-6, um primeiro elemento de acoplamento 121 conecta um primeiro e segundo elementos 122 e 123 do sistema de pilhas helicoidais 110. Um segundo elemento de acoplamento 102 conecta o segundo elemento 123 com um terceiro elemento 103. Uma série de parafusos helicoidais 104 são conectados ao terceiro elemento 103. Os parafusos helicoidais 104 são de preferência soldados no terceiro elemento 103. Conforme mostrado na Figura 2, o terceiro elemento 103 tem um corte transversal substancialmente retangular com cantos arredondados, embora o terceiro elemento 103 possa ter qualquer conformação e tamanho adequados.[020] As shown in Figures 1 and 3-6, a first coupling element 121 connects a first and second elements 122 and 123 of the helical stack system 110. A second coupling element 102 connects the second element 123 with a third element 103. A series of helical screws 104 are connected to the third element 103. The helical screws 104 are preferably welded to the third element 103. As shown in Figure 2, the third element 103 has a substantially rectangular cross-section with rounded corners, although the third element 103 can be of any suitable shape and size.

[021] É mostrado nas Figura 7-27 um conjunto de acoplamento 20 de acordo com uma primeira modalidade exemplar da presente invenção. O conjunto de acoplamento 20 inclui um elemento de acoplamento 21 que conecta os primeiro e segundo elementos 22 e 23 de um sistema de pilhas helicoidais 110 (Figuras 1 e 36).[021] Shown in Figure 7-27 is a coupling assembly 20 according to a first exemplary embodiment of the present invention. Coupling assembly 20 includes a coupling element 21 that connects first and second elements 22 and 23 of a helical stack system 110 (Figures 1 and 36).

[022] O elemento de acoplamento 21, conforme mostrado nas Figuras 1215, tem uma primeira extremidade 24 e uma segunda extremidade 25. Uma primeira abertura 26 é formada na primeira extremidade 24 para receber de maneira fixa o primeiro elemento 22. Uma segunda abertura 27 é formada na segunda extremidade 25 para receber o segundo elemento 23. Uma parede 73, que tem uma superfície interna 29 e uma superfície externa 33 estende-se da primeira extremidade 24 até a segunda extremidade 25 de modo a se formar uma passagem 55 através delas. Uma prateleira 28 estende-se em sentido radial para dentro a partir da superfície interna 29 do elemento de acoplamento de modo a formar um primeiro encosto 30 voltado para a primeira extremidade 24 e um segundo encosto 31 voltado para a segunda extremidade 25, conforme mostrado na Figura 13.[022] The coupling element 21, as shown in Figures 1215, has a first end 24 and a second end 25. A first opening 26 is formed in the first end 24 to securely receive the first element 22. A second opening 27 is formed at the second end 25 to receive the second element 23. A wall 73 having an inner surface 29 and an outer surface 33 extends from the first end 24 to the second end 25 so as to form a passage 55 therethrough . A shelf 28 extends radially inwardly from the inner surface 29 of the coupling element to form a first abutment 30 facing the first end 24 and a second abutment 31 facing the second end 25, as shown in figure Figure 13.

[023] Uma protuberância oca 32 estende-se para fora a partir da superfície externa 33 do elemento de acoplamento 21 e estende-se em sentido axial da segunda extremidade 27 até uma posição próxima à prateleira 28, conforme mostrado nas Figuras 12, 14 e 15. Quatro protuberâncias 32, 34, 35 e 36 são igualmente afastadas entre si em volta da circunferência do elemento de acoplamento, conforme mostrado na Figura 15. O diâmetro interno 37 entre a superfície interna 29 do elemento de acoplamento 21 é menor que o diâmetro interno 38 entre as protuberâncias 32 e 35 opostas, conforme mostrado na Figura 15.[023] A hollow protrusion 32 extends outward from the outer surface 33 of the coupling element 21 and extends axially from the second end 27 to a position close to the shelf 28, as shown in Figures 12, 14 and 15. Four protrusions 32, 34, 35 and 36 are spaced equally apart around the circumference of the coupling element, as shown in Figure 15. The inside diameter 37 between the inside surface 29 of the coupling element 21 is less than the diameter 38 between opposing protuberances 32 and 35, as shown in Figure 15.

[024] Uma abertura de fixador 54 é disposta na protuberância 32, conforme mostrado nas Figuras 12 e 13. A abertura de fixador 54 estende-se inteiramente através da parede 73, de modo que uma extremidade de um fixador aí inserido seja disposta na passagem 55. A abertura de fixador 54 é de preferência rosqueada, de modo que as roscas 56 se estendam através das superfícies laterais internas 57 da protuberância. Aberturas de fixador 58, 59 e 60 substancialmente semelhantes são formadas em cada uma das outras protuberâncias 34, 35 e 36, respectivamente.[024] A fastener opening 54 is arranged in the protrusion 32, as shown in Figures 12 and 13. The fastener opening 54 extends entirely through the wall 73, so that one end of a fastener inserted therein is disposed in the passage 55. The fastener opening 54 is preferably threaded so that the threads 56 extend through the inner side surfaces 57 of the protrusion. Substantially similar fastener openings 58, 59 and 60 are formed in each of the other protuberances 34, 35 and 36, respectively.

[025] O primeiro elemento 22 conforme mostrado nas Figuras 16-19, têm uma primeira extremidade 39, uma segunda extremidade 40 e uma superfície externa 43 que se estende entre elas. Conforme mostrado na Figura 17, o primeiro elemento 22 é de preferência um elemento oco. A superfície interna 41 estende da primeira extremidade 39 até a segunda extremidade 40 de modo a se formar uma passagem 42 através do primeiro elemento 22.[025] The first element 22 as shown in Figures 16-19, has a first end 39, a second end 40 and an outer surface 43 extending therebetween. As shown in Figure 17, the first element 22 is preferably a hollow element. The inner surface 41 extends from the first end 39 to the second end 40 so as to form a passage 42 through the first member 22.

[026] Um segundo elemento 23, conforme mostrado nas Figuras 20-23, tem uma primeira extremidade 43, uma segunda extremidade 44 e uma superfície externa 45 que se estende entre elas. Conforme mostrado na Figura 21, o segundo elemento 23 é de preferência um elemento oco. A superfície interna 46 estende-se de uma primeira abertura 52 na primeira extremidade 43 até uma segunda abertura 43 na segunda extremidade 44 de modo a se formar uma passagem 47 através do segundo elemento.[026] A second element 23, as shown in Figures 20-23, has a first end 43, a second end 44 and an outer surface 45 extending therebetween. As shown in Figure 21, the second element 23 is preferably a hollow element. The inner surface 46 extends from a first opening 52 in the first end 43 to a second opening 43 in the second end 44 to form a passage 47 through the second element.

[027] Uma primeira nervura 48 é disposta sobre a superfície externa 45 do segundo elemento. A primeira nervura 48 estende-se a partir da primeira extremidade 43 em sentido axial ao longo da superfície externa 45 na direção da segunda extremidade 44. Quatro nervuras 48, 49, 50 e 51 são igualmente afastadas entre si em volta da circunferência do segundo elemento 23, conforme mostrado na Figura 23. As nervuras 48-51 são de preferência soldadas no segundo elemento 23 de modo a se fixarem de maneira segura as nervuras no segundo elemento, embora as nervuras possam ser conectadas de qualquer maneira adequada.[027] A first rib 48 is arranged on the outer surface 45 of the second element. The first rib 48 extends from the first end 43 axially along the outer surface 45 towards the second end 44. Four ribs 48, 49, 50 and 51 are equally spaced apart around the circumference of the second member 23, as shown in Figure 23. The ribs 48-51 are preferably welded to the second element 23 so as to securely attach the ribs to the second element, although the ribs may be connected in any suitable manner.

[028] O elemento de acoplamento 21 é de preferência feito de metal, como o aço. Os primeiro e segundo elementos 22 e 23 são tipicamente feitos de aço. De preferência, o elemento de acoplamento 21 é feito do mesmo material que os primeiro e segundo elementos 22 e 23.[028] The coupling element 21 is preferably made of metal, such as steel. First and second elements 22 and 23 are typically made of steel. Preferably, the coupling element 21 is made of the same material as the first and second elements 22 and 23.

Assembly and Operation.

[029] O conjunto de acoplamento 20 de acordo com a primeira modalidade exemplar da presente invenção proporciona uma conexão rápida e fácil entre os primeiro e segundo elementos 22 e 23, conforme mostrado nas Figuras 8-11.[029] The coupling assembly 20 according to the first exemplary embodiment of the present invention provides a quick and easy connection between the first and second elements 22 and 23, as shown in Figures 8-11.

[030] A segunda extremidade 40 do primeiro elemento 22 é inserida na primeira abertura 26 na primeira extremidade 24 do elemento de acoplamento 21, conforme mostrado nas Figuras 16-19. O primeiro elemento é inserido no elemento de acoplamento 21 até que a primeira extremidade 40 encoste no primeiro encosto 30 do elemento de acoplamento 21, prevenindo assim a inserção adicional do primeiro elemento 22. Um bisel 61 é formado na primeira extremidade 24 do elemento de acoplamento, conforme mostrado na Figura 17, para facilitar a soldagem do primeiro elemento 22 no elemento de acoplamento 21. Conforme mostrado nas Figuras 9 e 17, o diâmetro interno da prateleira 28 é de preferência maior que o diâmetro interno do primeiro elemento 22, de modo que o elemento de acoplamento 21 não obstrua a passagem de quaisquer componentes através do primeiro elemento 22 e do elemento de acoplamento 21.[030] The second end 40 of the first element 22 is inserted into the first opening 26 in the first end 24 of the coupling element 21, as shown in Figures 16-19. The first element is inserted into the coupling element 21 until the first end 40 abuts the first abutment 30 of the coupling element 21, thus preventing further insertion of the first element 22. A bevel 61 is formed on the first end 24 of the coupling element , as shown in Figure 17, to facilitate the welding of the first element 22 to the coupling element 21. As shown in Figures 9 and 17, the internal diameter of the shelf 28 is preferably larger than the internal diameter of the first element 22, so that the coupling element 21 does not obstruct the passage of any components through the first element 22 and the coupling element 21.

[031] A primeira extremidade 43 do segundo elemento 23 é alinhada com a segunda extremidade 25 do elemento de acoplamento 21, conforme mostrado nas Figuras 24-27. O segundo elemento 23 é posicionado de modo que as nervuras 4851 sejam alinhadas com as protuberâncias 32 e 34-36 do elemento de acoplamento 21. Cada nervura é alinhada com uma das protuberâncias de modo a facilitar a inserção do segundo elemento 23 no elemento de acoplamento 21.[031] The first end 43 of the second element 23 is aligned with the second end 25 of the coupling element 21, as shown in Figures 24-27. The second element 23 is positioned so that the ribs 4851 are aligned with the protrusions 32 and 34-36 of the coupling element 21. Each rib is aligned with one of the protrusions so as to facilitate the insertion of the second element 23 into the coupling element 21.

[032] A primeira extremidade 43 do segundo elemento 23 é inserida na segunda abertura 27 na segunda extremidade 25 do elemento de acoplamento 21, conforme mostrado nas Figuras 8-11. O segundo elemento 23 é inserido no elemento de acoplamento 21 até que a primeira extremidade 43 encoste no segundo encosto 31 do elemento de acoplamento 21, prevenindo assim a inserção adicional do segundo elemento 23. Conforme mostrado na Figura 9, o diâmetro interno da prateleira 28 é de preferência maior que o diâmetro interno do segundo elemento 23, de modo que o elemento de acoplamento 21 não obstrua a passagem de quaisquer componentes através do segundo elemento 23 e do elemento de acoplamento 21.[032] The first end 43 of the second element 23 is inserted into the second opening 27 in the second end 25 of the coupling element 21, as shown in Figures 8-11. The second element 23 is inserted into the coupling element 21 until the first end 43 abuts the second abutment 31 of the coupling element 21, thus preventing further insertion of the second element 23. As shown in Figure 9, the internal diameter of the shelf 28 is preferably larger than the internal diameter of the second element 23, so that the coupling element 21 does not obstruct the passage of any components through the second element 23 and the coupling element 21.

[033] Um fixador 62 é disposto em cada uma das aberturas de fixador 54 e 58-60 das protuberâncias 32 e 34-36, conforme mostrado nas Figuras 8-11, para travar de maneira segura o segundo elemento 23 no elemento de acoplamento 21. Os fixadores 62 são substancialmente idênticos. Pode ser usado qualquer fixador adequado, tal como um parafuso ou cavilha de fixação. A extremidade externa 63 do fixador 62 é de preferência nivelada com a superfície externa 64 da protuberância 32, conforme mostrado nas Figuras 7 e 9. Um conjunto de acoplamento de baixo perfil 20 é provido não se estendendo a extremidade externa do fixador 62 além da superfície externa 64 das protuberâncias, reduzindo-se assim ao mínimo os distúrbios no solo quando se instala um sistema de pilhas helicoidais no chão. Alternativamente, a extremidade externa do fixador, como, por exemplo, uma cavilha, pode estender-se além da superfície externa das protuberâncias de modo a aumentar os distúrbios no solo quando necessário ou quando os distúrbios no solo não são um problema. Além disto, o uso de uma cavilha como o fixador aumenta a resistência à tensão do conjunto de acoplamento 20. Conforme mostrado na Figura 13, as roscas 56 de cada abertura do fixador estendem-se para dentro das superfícies laterais 57 das protuberâncias de modo a se reduzir a tensão de dobramento sobre o fixador inserido, aumentando assim a resistência do conjunto de acoplamento quando os primeiro e segundo elementos 22 e 23 estão esticados.[033] A fastener 62 is arranged in each of the fastener openings 54 and 58-60 of the protrusions 32 and 34-36, as shown in Figures 8-11, to securely lock the second element 23 in the coupling element 21 The fasteners 62 are substantially identical. Any suitable fastener can be used, such as a screw or dowel pin. The outer end 63 of the fastener 62 is preferably flush with the outer surface 64 of the protrusion 32, as shown in Figures 7 and 9. A low profile coupling assembly 20 is provided with the outer end of the fastener 62 not extending beyond the surface. 64 of the protuberances, thus reducing disturbances to the ground to a minimum when installing a system of helical piles in the ground. Alternatively, the outer end of the fastener, such as a dowel, may extend beyond the outer surface of the protrusions in order to increase ground disturbances when necessary or when ground disturbances are not an issue. Furthermore, the use of a dowel as the fastener increases the tensile strength of the coupling assembly 20. As shown in Figure 13, the threads 56 of each fastener opening extend into the side surfaces 57 of the protrusions so as to reducing the bending stress on the inserted fastener, thereby increasing the strength of the coupling assembly when the first and second members 22 and 23 are stretched.

[034] A extremidade interna 65 do fixador 62 estende-se radialmente para dentro e de encontro à extremidade axial 74 da nervura afastada da extremidade 66 da nervura inserida no elemento de acoplamento 21, impedindo assim a retirada do segundo elemento 23, conforme mostrado na Figura 9. Por conseguinte, os fixadores suportam apenas forças relativamente pequenas para impedir a separação do segundo elemento 23 e do elemento de acoplamento 21. Cargas de compressão e torque axiais são transportadas pela interação dos encostos 30 e 31 do elemento de acoplamento 21 com os primeiro e segundo elementos 22 e 23. O diâmetro interno da prateleira 28 é maior que os diâmetros internos dos primeiro e segundo elementos 22 e 23, de modo que os componentes possam passar através do conjunto de acoplamento 20 sem interferência do elemento de acoplamento 21 ou dos fixadores 62. Conforme mostrado nas Figuras 1-6 pode ser usada uma série de conjuntos de acoplamento nos sistemas de pilhas helicoidais 110 e 111 para acoplar os elementos uns aos outros.[034] The inner end 65 of the fastener 62 extends radially inwards and against the axial end 74 of the rib away from the end 66 of the rib inserted into the coupling element 21, thus preventing the withdrawal of the second element 23, as shown in Figure 9. Therefore, the fasteners support only relatively small forces to prevent the separation of the second element 23 and the coupling element 21. Axial compression and torque loads are carried by the interaction of the abutments 30 and 31 of the coupling element 21 with the first and second elements 22 and 23. The inside diameter of the shelf 28 is greater than the inside diameters of the first and second elements 22 and 23, so that the components can pass through the coupling assembly 20 without interference from the coupling element 21 or of fasteners 62. As shown in Figures 1-6, a series of coupling assemblies can be used in helical stack systems 110 and 111 to couple elements together.

[035] Durante a instalação, o torque é transferido do primeiro elemento 22 para o elemento de acoplamento 21 e do elemento de acoplamento 21 para o segundo elemento 23 através da conexão entre as protuberâncias e nervuras. Assim, o torque não é transferido através de fixadores e orifícios de fixação de reduzem a capacidade de torque como em conjunto de acoplamento convencionais usados em sistemas de pilhas helicoidais. Maiores capacidades de torque são obtidas através do conjunto de acoplamento 20 da presente invenção. Além disto, as nervuras e protuberâncias são dispostas a uma distância maior (que as superfícies externas do segundo elemento) do centro de rotação, proporcionando assim maior transferência de torque. A compressão é transferida diretamente através dos primeiro e segundo elementos 22 e 23 e do elemento acoplamento 21 pelo encosto dos primeiro e segundo elementos nos encostos interno 30 e 31 do elemento de acoplamento, aperfeiçoando-se assim a transferência de carga de compressão. As extremidades dos primeiro e segundo elementos 22 e 23 são dispostas dentro do elemento de acoplamento 21, proporcionando-se assim rigidez ao conjunto de acoplamento 20 para que ele resista substancialmente ao empenamento.[035] During installation, the torque is transferred from the first element 22 to the coupling element 21 and from the coupling element 21 to the second element 23 through the connection between the protrusions and ribs. Thus, torque is not transferred through fasteners and fastener holes and reduce torque capacity as in conventional coupling assemblies used in helical pile systems. Greater torque capabilities are obtained through the coupling assembly 20 of the present invention. Furthermore, the ribs and protuberances are arranged at a greater distance (than the external surfaces of the second element) from the center of rotation, thus providing greater torque transfer. The compression is transferred directly through the first and second elements 22 and 23 and the coupling element 21 by abutting the first and second elements on the internal abutments 30 and 31 of the coupling element, thus improving the transfer of compressive load. The ends of the first and second members 22 and 23 are disposed within the coupling member 21, thereby providing rigidity to the coupling assembly 20 so that it substantially resists buckling.

Second Exemplary Modality.

[036] É mostrado nas Figuras 28-49 um conjunto de acoplamento de acordo com uma segunda modalidade exemplar da presente invenção. O conjunto de acoplamento 120 inclui um elemento de acoplamento 121 que conecta os primeiro e segundo elementos 122 e 123 de um sistema de pilhas helicoidais 110, conforme mostrado nas Figuras 1, 3-6 e 28.[036] Shown in Figures 28-49 is a coupling assembly according to a second exemplary embodiment of the present invention. The coupling assembly 120 includes a coupling element 121 that connects the first and second elements 122 and 123 of a helical stack system 110, as shown in Figures 1, 3-6 and 28.

[037] O elemento de acoplamento 121, conforme mostrado nas Figuras 3337, tem uma primeira extremidade 124 e uma segunda extremidade 125. Uma primeira abertura 126 é formada na primeira extremidade 124 para receber de maneira fixa o primeiro elemento 122. Uma segunda abertura 127 é formada na segunda extremidade 125 para receber o segundo elemento 123. Uma parede 173, que tem uma superfície interna 129 e uma superfície externa 133, estende-se da primeira extremidade 124 até a segunda extremidade 125 de modo a se formar uma passagem 155 através delas. Uma prateleira 128 estende-se em sentido radial para dentro a partir da superfície interna 129 do elemento de acoplamento 121, de modo a se formar um primeiro encosto 130 voltado para a primeira extremidade 124 e um segundo encosto 131 voltado para a segunda extremidade 125, conforme mostrado na Figura 34.[037] The coupling element 121, as shown in Figures 3337, has a first end 124 and a second end 125. A first opening 126 is formed in the first end 124 to securely receive the first element 122. A second opening 127 is formed at the second end 125 to receive the second element 123. A wall 173, having an inner surface 129 and an outer surface 133, extends from the first end 124 to the second end 125 to form a passage 155 through it. from them. A shelf 128 extends radially inwardly from the inner surface 129 of the coupling member 121 to form a first abutment 130 facing the first end 124 and a second abutment 131 facing the second end 125, as shown in Figure 34.

[038] Uma protuberância oca 132 estende-se para fora a partir da superfície externa 133 do elemento de acoplamento 121 e estende-se em sentido axial da segunda extremidade 127 até uma posição próxima à prateleira 128 conforme mostrado nas Figuras 33-35. Duas protuberâncias 132 e 134 são de preferência diametralmente opostas sobre a superfície externa 133 do elemento de acoplamento 121, conforme mostrado nas Figuras 34 e 35-37. O diâmetro interno 137 da superfície interna 129 do elemento de acoplamento 121 é menor que o diâmetro interno 138 entre as protuberâncias 132 e 134, conforme mostrado na Figura 36.[038] A hollow protrusion 132 extends outward from the outer surface 133 of the coupling element 121 and extends axially from the second end 127 to a position close to the shelf 128 as shown in Figures 33-35. Two protrusions 132 and 134 are preferably diametrically opposed on the outer surface 133 of coupling member 121, as shown in Figures 34 and 35-37. The inside diameter 137 of the inside surface 129 of the coupling element 121 is smaller than the inside diameter 138 between the protrusions 132 and 134, as shown in Figure 36.

[039] Uma abertura de fixador 154 é disposta na protuberância 132, conforme mostrado nas Figuras 33 e 34. A abertura de fixador 154 estende-se inteiramente através da parede 173 de modo que uma extremidade de um fixador aí inserido seja disposta na passagem 155. A abertura de fixador 154 é de preferência rosqueada de modo que as roscas 156 se estendam através das paredes laterais internas 157 da protuberância. Uma abertura de fixador 158 substancialmente semelhante é disposta na segunda protuberância 134.[039] A fastener opening 154 is disposed in the protrusion 132, as shown in Figures 33 and 34. The fastener opening 154 extends entirely through the wall 173 so that one end of a fastener inserted therein is disposed in the passage 155 The fastener opening 154 is preferably threaded so that the threads 156 extend through the inner side walls 157 of the protrusion. A substantially similar fastener opening 158 is disposed in the second protrusion 134.

[040] O primeiro elemento 122, conforme mostrado nas Figuras 30-41, tem uma primeira extremidade 139, uma segunda extremidade 140 e uma superfície externa 143 que se estende entre elas. Conforme mostrado na Figura 39 o primeiro elemento 122 é de preferência um elemento oco. A superfície interna 141 estende- se da primeira extremidade 139 até a segunda extremidade 140 de modo a se formar uma passagem 142 através do primeiro elemento 122.[040] The first element 122, as shown in Figures 30-41, has a first end 139, a second end 140 and an outer surface 143 extending therebetween. As shown in Figure 39 the first element 122 is preferably a hollow element. Inner surface 141 extends from first end 139 to second end 140 to form a passageway 142 through first member 122.

[041] O segundo elemento 123, conforme mostrado nas Figuras 42-45, tem uma primeira extremidade 143, uma segunda extremidade 144 e uma superfície externa 145 que se estende entre elas. Conforme mostrado na Figura 43, o segundo elemento 123 é de preferência o elemento oco. A superfície interna 146 estende-se de uma primeira abertura 152 na primeira extremidade 143 até uma segunda abertura 143 na segunda extremidade 144 de modo a se formar uma passagem 147 através do segundo elemento 123.[041] The second element 123, as shown in Figures 42-45, has a first end 143, a second end 144 and an outer surface 145 extending therebetween. As shown in Figure 43, the second element 123 is preferably the hollow element. The inner surface 146 extends from a first opening 152 in the first end 143 to a second opening 143 in the second end 144 to form a passageway 147 through the second member 123.

[042] Uma primeira nervura 148 é disposta sobre a superfície externa 145 do segundo elemento 123, conforme mostrado nas Figuras 42-45. A primeira nervura 148 estende-se a partir da primeira extremidade 143 em sentido axial ao longo da superfície externa 145 na direção da segunda extremidade 144. Uma segunda nervura 149 é diametralmente oposta à primeira nervura 148 sobre a superfície externa 145 do segundo elemento 123, cfms43, 44 e 45. As nervuras 148 e 149 são de preferência soldadas no segundo elemento 123, de modo a se fixarem com segurança as nervuras no segundo elemento, embora as nervuras possam ser conectadas de qualquer maneira adequada.[042] A first rib 148 is disposed on the outer surface 145 of the second element 123, as shown in Figures 42-45. The first rib 148 extends from the first end 143 axially along the outer surface 145 towards the second end 144. A second rib 149 is diametrically opposite the first rib 148 on the outer surface 145 of the second member 123, cfms43, 44 and 45. The ribs 148 and 149 are preferably welded to the second member 123 so as to securely attach the ribs to the second member, although the ribs may be connected in any suitable manner.

[043] O elemento de acoplamento 121 é de preferência feito de metal, como o aço. Os primeiro e segundo elementos 122 e 123 são tipicamente feitos de aço. De preferência, o elemento de acoplamento 121 é feito do mesmo material que o dos primeiro e segundo elementos 122 e 123.[043] The coupling element 121 is preferably made of metal, such as steel. First and second elements 122 and 123 are typically made of steel. Preferably, the coupling element 121 is made of the same material as the first and second elements 122 and 123.

Assembly and Operation

[044] O conjunto de acoplamento 120 de acordo com a segunda modalidade exemplar da presente invenção proporciona uma conexão rápida e fácil entre os primeiro e segundo elementos 122 e 123, conforme mostrado nas Figuras 28-32.[044] The coupling assembly 120 according to the second exemplary embodiment of the present invention provides a quick and easy connection between the first and second elements 122 and 123, as shown in Figures 28-32.

[045] A segunda extremidade 140 do primeiro elemento 122 é inserida na primeira abertura 126 na primeira extremidade 124 do elemento de acoplamento 121, conforme mostrado nas Figuras 38-40. O primeiro elemento 122 é inserido no elemento de acoplamento 121 até que a primeira extremidade 140 encoste no primeiro encosto 130 do elemento de acoplamento 121, prevenindo-se assim a inserção do primeiro elemento 122. Um bisel 161 é formado na primeira extremidade 124 do elemento de acoplamento, conforme mostrado na Figura 39, para facilitar a soldagem do primeiro elemento 122 no elemento de acoplamento 121. Conforme mostrado nas Figuras 30 e 39, o diâmetro interno da prateleira 128 é de preferência maior que o diâmetro interno do primeiro elemento 122, de modo que o elemento de acoplamento 121 não obstrua a passagem de quaisquer componentes através do primeiro elemento 122 e do elemento de acoplamento 121.[045] The second end 140 of the first element 122 is inserted into the first opening 126 in the first end 124 of the coupling element 121, as shown in Figures 38-40. The first element 122 is inserted into the coupling element 121 until the first end 140 abuts the first abutment 130 of the coupling element 121, thus preventing insertion of the first element 122. A bevel 161 is formed on the first end 124 of the element coupling element, as shown in Figure 39, to facilitate the welding of the first element 122 to the coupling element 121. As shown in Figures 30 and 39, the internal diameter of the shelf 128 is preferably greater than the internal diameter of the first element 122, so that the coupling element 121 does not obstruct the passage of any components through the first element 122 and the coupling element 121.

[046] A primeira extremidade 143 do segundo elemento 123 é alinhada com a s1125 do elemento de acoplamento 121, conforme mostrado nas Figuras 46-49. O segundo elemento 123 é posicionado de modo a as nervuras 148 e 149 sejam alinhadas com as protuberâncias 132 e 134 do elemento de acoplamento 121. A primeira nervura é alinhada com a primeira protuberância 132 e a segunda nervura 149 é alinhada com a segunda protuberância 134 para facilitar a inserção do segundo elemento 123 no elemento de acoplamento 121.[046] The first end 143 of the second element 123 is aligned with the s1125 of the coupling element 121, as shown in Figures 46-49. The second element 123 is positioned so that the ribs 148 and 149 are aligned with the protuberances 132 and 134 of the coupling element 121. The first rib is aligned with the first protuberance 132 and the second rib 149 is aligned with the second protuberance 134 to facilitate insertion of the second element 123 into the coupling element 121.

[047] A primeira extremidade 143 do segundo elemento 123 é inserida na segunda abertura 127 na segunda extremidade do elemento de acoplamento 121, conforme mostrado nas Figuras 29-32. O segundo elemento 123 é inserido no elemento de acoplamento 121 até que a primeira extremidade 143 encoste no encosto 131 do elemento de acoplamento 121, impedindo-se assim a inserção adicional do segundo elemento 123. Conforme mostrado na Figura 30, o diâmetro interno da prateleira 128 é de preferência maior que o diâmetro interno do segundo elemento 123, de modo que o elemento de acoplamento 121 não obstrua a passagem de quaisquer componentes através do segundo elemento 123 e do elemento de acoplamento 121.[047] The first end 143 of the second element 123 is inserted into the second opening 127 in the second end of the coupling element 121, as shown in Figures 29-32. The second element 123 is inserted into the coupling element 121 until the first end 143 rests against the abutment 131 of the coupling element 121, thus preventing further insertion of the second element 123. As shown in Figure 30, the internal diameter of the shelf 128 is preferably larger than the inside diameter of the second element 123, so that the coupling element 121 does not obstruct the passage of any components through the second element 123 and the coupling element 121.

[048] Um fixador 162 é disposto em cada uma das aberturas de fixador 154 e 158 das protuberâncias 132 e 134, conforme mostrado nas Figuras 28-32, para travar o segundo elemento 123 no elemento de acoplamento 121. Os fixadores 162 são substancialmente idênticos. Pode ser usado qualquer fixador adequado, tal como um parafuso ou cavilha de fixação. A extremidade externa 163 do fixador 162 é de preferência nivelada com a superfície externa 164 da protuberância 132, conforme mostrado nas Figuras 28 e 30. Um conjunto de acoplamento de baixo perfil 120 é provido não estendendo-se a extremidade externa do fixador 162 além da superfície externa 164 das protuberâncias, reduzindo-se assim ao mínimo os distúrbios no solo quando se instala um sistema de pilhas helicoidais no chão. Alternativamente, a extremidade externa do fixador, como, por exemplo, uma cavilha, pode estender-se além da superfície externa das protuberâncias de modo a aumentar os distúrbios no solo quando necessário ou quando os distúrbios no solo não são um problema. Além disto, o uso de uma cavilha como o fixador aumenta a resistência à tensão do conjunto de acoplamento 120. Conforme mostrado na Figura 34, as roscas 156 de cada abertura do fixador estendem-se para dentro das superfícies laterais 157 das protuberâncias de modo a se reduzir a tensão de dobramento sobre o fixador inserido, aumentando assim a resistência do conjunto de acoplamento quando os primeiro e segundo elementos 122 e 123 estão esticados.[048] A fastener 162 is arranged in each of the fastener openings 154 and 158 of the protrusions 132 and 134, as shown in Figures 28-32, to lock the second element 123 to the coupling element 121. The fasteners 162 are substantially identical . Any suitable fastener can be used, such as a screw or dowel pin. The outer end 163 of the fastener 162 is preferably flush with the outer surface 164 of the protrusion 132, as shown in Figures 28 and 30. A low profile coupling assembly 120 is provided with the outer end of the fastener 162 not extending beyond the outer surface 164 of the protuberances, thereby reducing ground disturbances to a minimum when installing a helical pile system in the ground. Alternatively, the outer end of the fastener, such as a dowel, may extend beyond the outer surface of the protrusions in order to increase ground disturbances when necessary or when ground disturbances are not an issue. Furthermore, the use of a dowel as the fastener increases the tensile strength of the coupling assembly 120. As shown in Figure 34, the threads 156 of each fastener opening extend into the side surfaces 157 of the protrusions so as to reducing the bending stress on the inserted fastener, thereby increasing the strength of the coupling assembly when the first and second members 122 and 123 are stretched.

[049] A extremidade interna 165 do fixador 162 estende-se radialmente para dentro e de encontro à extremidade axial 174 da nervura afastada da extremidade 166 da nervura inserida no elemento de acoplamento 121, impedindo assim a retirada do segundo elemento 123, conforme mostrado na Figura 30. Por conseguinte, os fixadores suportam apenas forças relativamente pequenas para impedir a separação do segundo elemento 123 e do elemento de acoplamento 121. Cargas de compressão e torque axiais são transportadas pela interação dos encostos 130 e 131 do elemento de acoplamento 121 com os primeiro e segundo elementos 122 e 123. Conforme mostrado na Figura 30, o diâmetro interno da prateleira 128 é maior que os diâmetros internos dos primeiro e segundo elementos 122 e 123, de modo que os componentes possam passar através do conjunto de acoplamento 120 sem interferência do elemento de acoplamento 121 ou dos fixadores 162.[049] The inner end 165 of the fastener 162 extends radially inwards and against the axial end 174 of the rib away from the end 166 of the rib inserted into the coupling element 121, thus preventing the withdrawal of the second element 123, as shown in Figure 30. Therefore, the fasteners withstand only relatively small forces to prevent separation of the second element 123 and the coupling element 121. Axial compression and torque loads are carried by the interaction of the abutments 130 and 131 of the coupling element 121 with the first and second elements 122 and 123. As shown in Figure 30, the inside diameter of the shelf 128 is greater than the inside diameters of the first and second elements 122 and 123 so that the components can pass through the coupling assembly 120 without interference of the coupling element 121 or the fasteners 162.

[050] Durante a instalação, o torque é transferido do primeiro elemento 122 para o elemento de acoplamento 121 e do elemento de acoplamento 121 para o segundo elemento 123 através da conexão entre as protuberâncias e nervuras. Assim, o torque não é transferido através de fixadores e orifícios de fixação que reduzem a capacidade de torque como em conjuntos de acoplamento convencionais usados em sistemas de pilhas helicoidais. Maiores capacidades de torque são obtidas através do conjunto de acoplamento 120 da presente invenção. Além disto, as nervuras e protuberâncias são dispostas a uma distância maior (que as superfícies externas do segundo elemento) do centro de rotação, proporcionando assim maior transferência de torque. A compressão é transferida diretamente através dos primeiro e segundo elementos 122 e 123 e do elemento acoplamento 121 pelo encosto dos primeiro e segundo elementos nos encostos internos 130 e 131 do elemento de acoplamento, aperfeiçoando-se assim a transferência de carga de compressão. As extremidades dos primeiro e segundo elementos 122 e 123 são dispostas dentro do elemento de acoplamento 121, proporcionando-se assim rigidez ao conjunto de acoplamento 120 para que ele resista substancialmente ao empenamento.[050] During installation, torque is transferred from the first element 122 to the coupling element 121 and from the coupling element 121 to the second element 123 through the connection between the protrusions and ribs. Thus, torque is not transferred through fasteners and bolt holes which reduce torque capacity as in conventional coupling assemblies used in helical pile systems. Greater torque capabilities are obtained through the coupling assembly 120 of the present invention. Furthermore, the ribs and protuberances are arranged at a greater distance (than the external surfaces of the second element) from the center of rotation, thus providing greater torque transfer. Compression is transferred directly through the first and second elements 122 and 123 and the coupling element 121 by the abutment of the first and second elements on the internal abutments 130 and 131 of the coupling element, thereby improving compressive load transfer. The ends of the first and second elements 122 and 123 are disposed within the coupling element 121, thereby providing rigidity to the coupling assembly 120 so that it substantially resists buckling.

[051] Embora modalidades vantajosas tenham sido escolhidas ilustrar a invenção, deve ficar entendido pelos versados na técnica que diversas alterações e modificações podem ser feitas nelas sem que se abandone o alcance da invenção definido nas reivindicações anexas e seus equivalentes.[051] Although advantageous modalities have been chosen to illustrate the invention, it should be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made therein without departing from the scope of the invention defined in the appended claims and their equivalents.

Claims

1. Coupling assembly (20, 120) for a helical stack system (110) comprising: a coupling member (21, 121) having a first opening (26, 126) at a first end (24, 124) and a second opening (27, 127) at a second end (25, 125), a fastener opening (54, 154) in said coupling element (21, 121); a first element (22, 122) fixedly receivable through said first opening (26, 126) of said coupling element (21, 121); a second element (23, 123) having a rib (48, 148) disposed on an external surface (45, 145), said rib (48, 148) being receptive by an elongated hollow protrusion (32, 132) when said second element (23, 123) is received by said second opening (27, 127) of said coupling element (21, 121) so that the protuberance (32, 132) extends along each side of the rib (48, 123). 148); CHARACTERIZED in that the coupling element (21, 121) defines an axis that extends between the first end (24, 124) and the second end (25, 125), the coupling element (21, 121) including a outer surface (33, 133); the elongated hollow protrusion (32, 132) extending radially outward from said outer surface (33, 133) of said coupling element (21, 121), the protrusion (32, 132) oriented parallel to the axis; and a fastener (62, 162) receivable in said fastener opening (54, 154), said fastener (62, 162) abutting an end (74, 174) of the rib (48, 148) to prevent movement of said second element (23, 123) with respect to said coupling element (21, 121) in a direction parallel to the axis.

2. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that a first internal abutment (30, 130) of said coupling element (21, 121) limits insertion of said first element (22 , 122).

3. Coupling assembly (20, 120), according to claim 2, characterized by the fact that a second internal abutment (31, 131) of said coupling element (21, 121) limits insertion of said second element (23 , 123).

4. Coupling assembly (20, 120), according to claim 3, characterized by the fact that said fastener (62, 162) is arranged adjacent to one end (74, 174) of said rib (48, 148) to prevent withdrawal of said second element (23, 123) when said second element (23, 123) is inserted into said coupling element (21, 121) so that axial compression and torque loads are carried by interaction between said first and second internal abutments (30, 31, 130, 131) of said coupling element (21, 121) and said first and second elements (22, 23, 122, 123) and between said rib (48, 148) and said protuberance (32, 132), respectively.

5. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that said first and second elements (22, 23, 122, 123) are hollow.

6. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that an outer end (63, 163) of said fastener (62, 162) is flush with said outer surface (33, 133 ) of said coupling element (21, 121) when received by said fastener opening (54, 154).

7. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that said first element (22, 122) is welded to said coupling element (21, 121).

8. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that said rib (48, 148) is welded to said outer surface (45, 145) of said second element (23, 123) ).

9. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that said first and second elements (22, 23, 122, 123) have equivalent internal diameters.

10. Coupling assembly (20, 120), according to claim 9, characterized by the fact that no part of said coupling element (21, 121) or said fastener (62, 162) extends radially towards within internal diameters of said first and second elements (22, 23, 122, 123) when said first and second elements (22, 23, 122, 123) are received by said coupling element (21, 121).

11. Coupling assembly (120), according to claim 1, characterized by the fact that said second element (123) has two ribs (148, 149) diametrically opposed on said outer surface (145).

12. Coupling assembly (20), according to claim 1, characterized by the fact that said second element (23) has four ribs (48, 49, 50, 51) equally circumferentially spaced on said outer surface (45 ).

13. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that said fastener opening (54, 154) is arranged in said protrusion (32, 132).

14. Coupling assembly (20, 120), according to claim 1, characterized by the fact that the fastener (62, 162) includes an inner end (65, 165) abutting an outer surface (45, 145 ) of the second element (23, 123).

15. Coupling assembly (20, 120) for a helical stack system (110) comprising: a coupling element (21, 121) having a first opening (26, 126) and a second opening (27, 127), a fastener opening (54, 154) disposed in an elongated hollow protrusion (32, 132) of said coupling member (21, 121); a first element (22, 122) fixedly received by said first opening (26, 126) of said coupling element (21, 121); a second element (23, 123) received by said second opening (27, 127) of said coupling element (21, 121); a rib (48, 148) disposed on an external surface (45, 145) of said second element (23, 123) and received by said protrusion (32, 132) of said coupling element (21, 121) so that the protuberance (32, 132) extends along each side of the rib (48, 148); CHARACTERIZED in that the coupling element (21, 121) defines an axis that extends between the first end (24, 124) and the second end (25, 125), the coupling element (21, 121) including a outer surface (33, 133); the elongated hollow protrusion (32, 132) extending radially outward from said outer surface (33, 133) of said coupling element (21, 121), the protrusion (32, 132) oriented parallel to the axis; and a fastener (62, 162) received by said fastener opening (54, 154), said fastener (62, 162) being arranged axially rearwardly of an end (74, 174) of said rib (48, 148 ) to prevent movement of said second element (23, 123) relative to said coupling element (21, 121) in a direction parallel to the axis.

16. Coupling assembly (20, 120), according to claim 15, characterized by the fact that a first internal abutment (30, 130) of said coupling element (21, 121) limits insertion of said first element (22 , 122) and a second internal abutment (31, 131) of said coupling element (21, 121) limits insertion of said second element (23, 123) so that axial compression and torque loads are carried by interaction between said first and second internal abutments (30, 31, 130, 131) of said coupling element (21, 121) and said first and second elements (22, 23, 122, 123) and between said rib (48, 148) and said protuberance (32, 132), respectively.

17. Coupling assembly (20, 120), according to claim 15, characterized by the fact that an outer end (63, 163) of said fastener (62, 162) is flush with said outer surface (64, 164 ) of said protrusion (32, 132) of said coupling element (21, 121).

18. Coupling assembly (20, 120), according to claim 15, characterized by the fact that no part of said coupling element (21, 121) or said fastener (62, 162) extends radially towards within inner diameters of said first and second members (22, 23, 122, 123).

19. Coupling assembly (20, 120), according to claim 15, characterized by the fact that said fastener opening (54, 154) is threaded so that threads (56, 156) of said fastener opening ( 54, 154) extend along side walls (57, 157) of said bulge (32, 132).

20. Method for connecting first and second elements (22, 23, 122, 123) of a helical stack system (110) characterized by comprising the steps of: inserting the first element (22, 122) into a coupling element (21 , 121); aligning a rib (48, 148) of the second element (23, 123) with a hollow protrusion (32, 132) of the coupling element (21, 121); inserting the second element (23, 123) into the coupling element (21, 121) so that the protrusion (32, 132) extends along the sides of the rib (48, 148); and locking the second member (23, 123) onto the coupling member (21, 121) with a fastener (62, 162) which is disposed adjacent a second end (74, 174) of the rib (48, 148) spaced from the first end (66, 166) to prevent movement of the second element (23, 123) relative to the coupling element (21, 121) in a direction parallel to the rib (48, 148).

21. Method for connecting first and second elements (22, 23, 122, 123) of a helical stack system (110), according to claim 20, characterized by further comprising: inserting the first element (22, 122) into the coupling element (21, 121) until the first element (22, 122) abuts a first internal abutment (30, 130) of the coupling element (21, 121); and inserting the second element (23, 123) into the coupling element (21, 121) until the second element (23, 123) abuts against a second internal abutment (31, 131) of the coupling element (21, 121).