CN105626641A - 一种简易分体装配式螺栓紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种简易分体装配式螺栓紧固件，它包括内螺杆、外套筒、内套筒、扇形支撑组件、小螺母和大螺母；外套筒和内套筒依次套于内螺杆外且内螺杆、外套筒和内套筒同轴；小螺母安装于内螺杆螺纹部分，大螺母安装于外套筒螺纹部分。与现有技术相比，本发明只需要在一侧安装螺栓，实现了螺栓的单边作业；本发明中扇形支撑组件展开后，其与安装构件的接触面是垂直的，接触面环向布置，接触面积较大，在荷载作用下不容易被拔出，紧固效果良好；同时，在本发明所有组件线条简单，便于批量加工生产制造，且装配操作简单，符合当前工业化趋势。

Description

一种简易分体装配式螺栓紧固件

技术领域

本发明属于土木建筑工程和机械装配技术领域，具体涉及一种简易分体装配式螺栓紧固件。

背景技术

当前在土木建筑及机械安装领域，对结构构件连接紧固的安装需求量大。目前常见的普通螺栓紧固件主要由螺栓和螺杆两部分组成。在对构件实施连接紧固作业时，工作人员需要同时在构件两侧作业，即在一侧插入带螺帽的螺栓，然后在另一侧用扳手等工具将螺母拧紧。这种连接紧固方法操作方便、承载力高，但仅适用于开口截面构件中。在某些特殊场合，比如对封闭截面构件或者不方便在另外一侧操作的构件进行连接紧固时，就无法使用这种常用的螺栓螺母连接紧固方法。如在钢管结构及钢管混凝土结构中，梁柱连接节点处，由于钢管柱为闭合截面，不能在两边进行操作，只能单侧连接安装，因此无法采用这种常用的螺栓螺母连接紧固法进行紧固安装。

普通膨胀单向螺栓难以实现螺栓预紧力的施加，紧固效果也无法达到较大荷载下的设计要求。现有技术中的穿芯螺栓对螺栓空洞的预留精度要求特别高，现场安装难度大，且在边柱和角柱节点处难以应用。

目前国内市场上没有相应的单边螺栓产品，已公开的相关专利，或是对螺栓杆削弱过多，或是螺栓头受力点过少，或是组成螺栓的组件过于复杂精细难以加工且需要较复杂的安装工具和较繁琐的安装步骤，因此不适用于在工程中推广使用。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种简易分体装配式螺栓紧固件，以解决现有技术存在的紧固效果不佳，现场安装难度大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种简易分体装配式螺栓紧固件，它包括内螺杆、外套筒、内套筒、扇形支撑组件、小螺母和大螺母；

其中，

外套筒和内套筒依次套于内螺杆外且内螺杆、外套筒和内套筒同轴；

其中，

内螺杆一端设有支撑头，另一端设有螺纹，中段为光杆；

外套筒一端均匀分布有外套筒端部凸起，另一端设有螺纹；

内套筒一端设有定位面，另一端设有支撑尾，中段为光杆；

其中，

小螺母安装于内螺杆螺纹部分，大螺母安装于外套筒螺纹部分；

其中，

扇形支撑组件为扇形，圆心处为倒圆角；扇形支撑组件上设有配合孔，扇形支撑组件通过配合孔设置于内螺杆和外套筒之间，且倒圆角指向内螺杆的中轴线。

其中，内螺杆的支撑头上设有以内螺杆轴向为中心的均匀分布的配合槽和以内螺杆轴向为中心的环形配合槽。

其中，优选的是，支撑头上以轴向为中心，以120°为间隔，均匀分布有3个配合槽，外套筒一端120°等间隔设置有三个端部凸起，扇形支撑组件的个数为3。

其中，内套筒内径与内螺杆中段光杆部分的直径相配合，定位面与环形配合槽相配合。

其中，外套筒内径与内套筒中段光杆部分的直径相配合；其中，外套筒端部凸起与配合槽个数相同且相互配合。

其中，外套筒的外径与支撑头的直径相同，外套筒的外径与支撑尾的直径相同，扇形支撑组件的直径不大于支撑的直径。

其中，每个外套筒端部凸起均穿过一个扇形支撑组件上的配合孔与配合槽实现定位配合。

本发明所述的分体装配式螺栓紧固件包括初始状态和展开状态两种状态。

螺栓紧固件处于初始状态时，外套筒端部凸起穿过扇形支撑组件上的配合孔与支撑头上的配合槽进行定位配合，实现外套筒、扇形支撑组件和内螺杆的组装；内套筒由内螺杆螺纹一端套上内螺杆且定位面不与扇形支撑组件接触；此时，扇形支撑组件处于未展开状态，完全容纳在外套筒与螺杆支撑头内，并与套筒和螺杆支撑头的外径一致。

将内套筒向支撑头一端推进，因为扇形支撑组件倒圆角部分与所述内螺杆之间有一定的间距，所以内套筒推进时，内套筒端部的环形斜面，即定位面，过渡挤入扇形支撑组件和内螺杆之间的间距，将扇形支撑组件沿螺栓杆径向推出，使扇形支撑部从外套筒与螺杆支撑头间突出，最后拧紧小螺母实现螺栓紧固件的一体化。

安装本发明所述的螺栓紧固件时，将初始状态的螺栓紧固件穿入事先打孔的第一连接构件和第二连接构件中，并使得扇形支撑组件完全穿过第二连接构件，推进内套筒使扇形支撑组件完全展开，最后拧紧小螺母实现螺栓构件的一体化，拧紧大螺母实现螺栓的单边紧固作业。

本发明螺栓紧固件的结构特点在于：内螺杆支撑头的配合槽、扇形支撑组件的配合孔、外套筒的端部凸起三者的形状尺寸互相配合，使内螺杆、三个扇形支撑组件和外套筒形成整体作为螺栓紧固件的初始状态，内套筒与内螺杆、外套筒相配合，通过内套筒的推进实现整体机构状态的改变，扇形支撑组件展开，以机构原理实现联动与紧固。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明只需要在一侧安装螺栓，实现了螺栓的单边作业；

2、本发明中扇形支撑组件展开后，其与安装构件的接触面是垂直的，接触面环向布置，接触面积较大，在荷载作用下不容易被拔出，紧固效果良好；

3、在本发明所有组件线条简单，便于批量加工生产制造，且装配操作简单，符合当前工业化趋势；

4、本发明实施安装时，仅需要将内套筒手动推进，使用工具在螺帽上施加适当预紧力，即可完成展开并达到紧固效果，操作与普通螺栓区别不大，且配套工具简单。安装完成后，节点可靠性高、能有效提高节点承载力；

5、本发明完全满足钢结构设计要求，可以很好的应用于钢结构节点连接及其他闭合截面的连接，尤其是钢管混凝土结构；

6、与现有的利用特殊材料的单边紧固螺栓相比，不需使用特殊材料，不依赖材料变形形成支撑，杜绝了材料疲劳进一步变形带来的隐患，且可重复利用；

7、机构支撑受力直接，在应用于强度要求较高的使用场合时更为可靠。

附图说明

图1A为本发明初始状态的主视图；

图1B为本发明初始状态的立体图；

图2A为本发明展开状态的主视图；

图2B为本发明展开状态的立体图；

图3A为本发明中内螺杆的主视图；

图3B为本发明中内螺杆的仰视图；

图3C为本发明中内螺杆的立体图；

图4A为本发明中外套筒的主视图；

图4B为本发明中外套筒的仰视图；

图4C为本发明中外套筒的立体图；

图5A为本发明中内套筒的主视图；

图5B为本发明中内套筒的立体图；

图6A为本发明中扇形支撑组件的主视图；

图6B为本发明中扇形支撑组件的立体图；

图7A为本发明初始状态的装配示意图；

图7B为本发明展开状态的装配示意图；

图8A为安装时本发明初始状态示意图；

图8B为安装时本发明展开状态示意图；

图8C为单边紧固后本发明的安装示意图。

附图标记：1为内螺杆，1a为支撑头，1b为配合槽，1c为环形配合槽，2为外套筒，2a为外套筒端部凸起，2b为外套筒中空内腔，3为内套筒，3a定位面，3b为支撑尾，4为扇形安装组件，4a为配合孔，5为小螺母，6为大螺母，7为第一连接构件，8为第二连接构件。

具体实施方式

实施例1

如图1A-图6B所示，本发明所述的简易分体装配式螺栓紧固件包括内螺杆1、外套筒2、内套筒3、扇形支撑组件4、小螺母5和大螺母6；其中，外套筒2和内套筒3依次套于内螺杆1外且内螺杆1、外套筒2和内套筒3同轴。

内螺杆1一端设有支撑头1a，另一端设有螺纹，中段为光杆；内螺杆1的支撑头1a上设有以内螺杆1轴向为中心，以120°为间隔，均匀分布的3个配合槽1b，和以内螺杆1轴向为中心的环形配合槽1c。

其中，如图3B所示，配合槽1b形状由两段直线段和两段半圆弧围成，环形配合槽1c截面为V字形。

外套筒2120°等间隔设置有三个端部凸起2a，端部凸起形状与配合槽1b形状相同，另一端设有螺纹。

内套筒3一端设有定位面3a，另一端设有支撑尾3b，中段为光杆。

扇形支撑组件4为120°扇形，圆心处为倒圆角；扇形支撑组件4上设有配合孔4a，扇形支撑组件4通过配合孔4a设置于内螺杆1和外套筒2之间，且倒圆角指向内螺杆1的中轴线；一个螺栓紧固件上配有3个扇形支撑组件。

其中，如图6A和6B所示，配合孔4a的形状与配合槽1b形状相似，也是由两段直线段和两段半圆弧围成；所不同的是，两段直线段长度更长。

小螺母5安装于内螺杆1螺纹部分，大螺母6安装于外套筒2螺纹部分。

其中，内套筒3内径与内螺杆1中段光杆部分的直径相配合，定位面3a与环形配合槽1c相配合。

其中，外套筒2内径与内套筒3中段光杆部分的直径相配合；其中，外套筒端部凸起2a与配合槽1b相互配合。

其中，外套筒2的外径与支撑头1a的直径相同，外套筒2的外径与支撑尾3b的直径相同，扇形支撑组件4的直径和支撑头1a的直径相同。

其中，每个外套筒端部凸起2a均穿过一个扇形支撑组件4上的配合孔4a与配合槽1b实现定位配合。

本发明所述的分体装配式螺栓紧固件包括初始状态和展开状态两种状态。

如图7A和7B所示，螺栓紧固件处于初始状态时，外套筒端部凸起穿过扇形支撑组件上的配合孔与支撑头上的配合槽进行定位配合，实现外套筒、扇形支撑组件和内螺杆的组装；内套筒由内螺杆螺纹一端套上内螺杆且定位面不与扇形支撑组件接触；此时，扇形支撑组件处于未展开状态，完全容纳在外套筒与螺杆支撑头内，并与套筒和螺杆支撑头的外径一致。

将内套筒向支撑头一端推进，因为扇形支撑组件倒圆角部分与所述内螺杆之间有一定的间距，所以内套筒推进时，内套筒端部的环形斜面，即定位面，过渡挤入扇形支撑组件和内螺杆之间的间距，将扇形支撑组件沿螺栓杆径向推出，使扇形支撑部从外套筒与螺杆支撑头间突出，最后拧紧小螺母实现螺栓紧固件的一体化。

安装本发明所述的螺栓紧固件时，将初始状态的螺栓紧固件穿入事先打孔的第一连接构件7和第二连接构件8中，并使得扇形支撑组件4完全穿过第二连接构件8，推进内套筒3使扇形支撑组件4完全展开，最后拧紧小螺母5实现螺栓构件的一体化，拧紧大螺母6实现螺栓的单边紧固作业。

本发明螺栓紧固件的结构特点在于：内螺杆支撑头的配合槽、扇形支撑组件的配合孔、外套筒的端部凸起三者的形状尺寸互相配合，使内螺杆、三个扇形支撑组件和外套筒形成整体作为螺栓紧固件的初始状态，内套筒与内螺杆、外套筒相配合，通过内套筒的推进实现整体机构状态的改变，扇形支撑组件展开，以机构原理实现联动与紧固。

Claims (7)

1.一种简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，它包括内螺杆(1)、外套筒(2)、内套筒(3)、扇形支撑组件(4)、小螺母(5)和大螺母(6)；

其中，

外套筒(2)和内套筒(3)依次套于内螺杆(1)外且内螺杆(1)、外套筒(2)和内套筒(3)同轴；

其中，

内螺杆(1)一端设有支撑头(1a)，另一端设有螺纹，中段为光杆；

外套筒(2)一端均匀分布有外套筒端部凸起(2a)，另一端设有螺纹；

内套筒(3)一端设有定位面(3a)，另一端设有支撑尾(3b)，中段为光杆；

其中，

小螺母(5)安装于内螺杆(1)螺纹部分，大螺母(6)安装于外套筒(2)螺纹部分；

其中，

扇形支撑组件(4)为扇形，圆心处为倒圆角；扇形支撑组件(4)上设有配合孔(4a)，扇形支撑组件(4)通过配合孔(4a)设置于内螺杆(1)和外套筒(2)之间，且倒圆角指向内螺杆(1)的中轴线。

2.根据权利要求1所述的简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，内螺杆(1)的支撑头(1a)上设有以内螺杆(1)轴向为中心的均匀分布的配合槽(1b)和以内螺杆(1)轴向为中心的环形配合槽(1c)。

3.根据权利要求1所述的简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，内套筒(3)内径与内螺杆(1)中段光杆部分的直径相配合，定位面(3a)与环形配合槽(1c)相配合。

4.根据权利要求1所述的简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，外套筒(2)内径与内套筒(3)中段光杆部分的直径相配合；其中，外套筒端部凸起(2a)与配合槽(1b)个数相同且相互配合。

5.根据权利要求1所述的简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，外套筒(2)的外径与支撑头(1a)的直径相同，外套筒(2)的外径与支撑尾(3b)的直径相同，扇形支撑组件(4)的直径不大于支撑头(1a)的直径。

6.根据权利要求1所述的简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，每个外套筒端部凸起(2a)均穿过一个扇形支撑组件(4)上的配合孔(4a)与配合槽(1b)实现定位配合。

7.根据权利要求1所述的简易分体装配式螺栓紧固件，其特征在于，扇形支撑组件(4)可以在内螺杆(1)和外套筒(2)之间沿内螺杆(1)径向方向移动。