CN107605887A - 外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，用于单边固定连接件(6)，包括圆头螺栓(4a)、外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)和螺母(4d)，外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)包括多个分体式垫片(5a)和至少一个橡胶圈(5b)，多个分体式垫片(5a)通过橡胶圈(5b)连成一圈，橡胶圈(5b)嵌在分体式垫片(5a)的外侧壁上，外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)自然状态下，外径大于连接件(6)的安装孔径，受外力挤压变形后，可穿过连接件(6)的安装孔，撤除外力后，外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)在橡胶圈(5b)的弹力作用下回复原状。与现有技术相比，本发明组装过程更易实现自动化，便于批量化生产。

Description

外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件

技术领域

本发明涉及一种分体式单边螺栓紧固件，尤其是涉及一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件。

背景技术

当前在土木建筑以及机械安装领域，对结构件连接紧固的安装需求量大。就目前普遍使用的螺栓而言，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，然后在另一侧用工具将螺母拧紧。这种连接紧固方法结构简单、操作方便、承载好，但仅适用于开口截面构件中，在某些特殊场合中，比如对封闭截面构件或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。比如：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。而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，国外市场已有类似产品，但上述既有专利或产品均难以在安装阶段对螺栓施加较大的预拉力以形成摩擦型螺栓连接接头，其承载的综合力学性能并不理想，在建筑结构抗震设计应用中受到很大限制。

中国专利CN103671447A公开了一种分体嵌套式单边螺栓紧固件，圆头螺栓尾部设置圆头螺栓操控杆；嵌套分离为若干部分，各嵌套部分尾部设置有嵌套操控杆；圆头螺栓和嵌套通过操控杆及安装盘进行定位安装。该分体嵌套式单边螺栓紧固件可以实现单侧作业从而完成结构件的连接与紧固，并可以实现重复利用。

中国专利CN105437149A公开了了一种变形收缩自回复单边螺栓紧固件安装工具，分体式垫片分为若干部分，各垫片通过外部的橡胶圈连为一体，圆头螺栓和分体式垫片通过引导杆和垫片夹进行安装，该变形收缩自回复单边螺栓紧固件安装工具虽然大大简化了安装的过程和方式，但是其结构组装复杂，离大规模的工程化市场化使用存在一定距离，有优化改进的必要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，在保证单边螺栓紧固件承载的力学性能前提下，优化和改进了结构形式，能实现高效高质量实施单边紧固作业，还可根据需要进行拆卸，重复利用率高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，用于单边固定连接件，包括圆头螺栓、外置嵌入橡胶圈分体式垫片和螺母，所述的外置嵌入橡胶圈分体式垫片包括多个分体式垫片和至少一个橡胶圈，多个分体式垫片通过橡胶圈连成一圈，所述的橡胶圈嵌在分体式垫片的外侧壁上，外置嵌入橡胶圈分体式垫片自然状态下，外径大于连接件的安装孔径，受外力挤压变形后，可穿过连接件的安装孔，撤除外力后，外置嵌入橡胶圈分体式垫片在橡胶圈的弹力作用下回复原状；

使用时，圆头螺栓和受挤压变形的外置嵌入橡胶圈分体式垫片从连接件的安装孔一侧穿入到另一侧，外置嵌入橡胶圈分体式垫片在橡胶圈的弹力作用下回复原状后，回拉圆头螺栓，使圆头螺栓将外置嵌入橡胶圈分体式垫片紧压在连接件表面，最后将螺母套入圆头螺栓的尾部，拧紧螺母。

一个外置嵌入橡胶圈分体式垫片至少包括四个分体式垫片。

所述的外置嵌入橡胶圈分体式垫片的侧壁设有环形凹槽，用于嵌入橡胶圈。

所述的环形凹槽的槽宽小于橡胶圈的宽度或直径，当橡胶圈嵌入环形凹槽时，受到凹槽内壁挤压而固定。

所述的外置嵌入橡胶圈分体式垫片与连接件接触的端面设有台阶面。

所述的紧固件还包括套筒和垫圈，所述的套筒安装在安装孔中，套筒的外径与连接件的安装孔直径匹配，内径与圆头螺栓的中段外径匹配，所述的垫圈安装在套筒与螺母之间。

所述的紧固件还包括操作杆，所述的操作杆与圆头螺栓尾部可拆卸地连接，用于将圆头螺栓送入安装孔以及回拉圆头螺栓。

所述的操作杆中部设有顶针，用于将外置嵌入橡胶圈分体式垫片顶入安装孔。

所述的操作杆中部设有环形槽，用于放置和固定顶针。

所述的操作杆一端设有手柄。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明基于变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件的结构，在分体式垫片的侧面设置环形凹槽，利用橡胶圈嵌入凹槽后会受压变形，产生足够大的静摩擦而固定，组装方式更易实现自动化和批量化生产；

2、本发明对于现场安装的要求较低，提高了建筑及工业现场安装的效率，便于批量化作业；

3、本发明在分体式垫片与连接件相接触的端面设有台阶面，便于分体式垫片在安装后能与安装孔保持较高的同轴度，使得螺栓和分体式垫片的受力更为均匀，改善受力性能，提高安装质量；

4、本发明能满足各种不同位置的连接件的紧固安装作业，运用的范围更为广泛；

5、本发明结构紧凑，工具总体尺寸较小，能够在较为狭小的空间内进行安装；

6、本发明尺寸较小、重量轻、方便携带，能反复利用安装工具，重复使用率高。

7、一个外置嵌入橡胶圈分体式垫片至少包括四个分体式垫片，受力挤压后尺寸变化大，容易放入安装孔中。

8、设置套筒和垫圈，增大整个紧固件的静摩擦力，提高安装牢固度。

9、操作杆中部设有顶针，用于将外置嵌入橡胶圈分体式垫片顶入安装孔，安装过程快速流畅。

10、橡胶圈嵌入分体式垫片外侧的凹槽中，易于安装，受力性能和紧固后抗扭剪性能高。

附图说明

图1为本发明中主要构件示意图；

图2为本发明中外置嵌入橡胶圈分体式垫片置于操作杆顶针处示意图；

图3为本发明中外置嵌入橡胶圈分体式垫片的直观示意图；

图4为本发明中外置嵌入橡胶圈分体式垫片的剖切面示意图；

图5为本发明中内置橡胶圈变形收缩自回复分体式垫片各变形区域示意图；

图6为本发明中内置橡胶圈变形收缩自回复分体式垫片受力变形示意图；

图7为本发明中安装前准备示意图；

图8为本发明中安装过程示意图；

图9为本发明中完成安装效果图。

图中：1、手柄，2、操作杆，3、顶针，4a、圆头螺栓，4b、套筒，4c、垫圈，4d、螺母，5、外置嵌入橡胶圈分体式垫片，5a、分体式垫片，5b、橡胶圈，6、连接件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，由手柄1、操作杆2、顶针3、单边螺栓紧固件、外置嵌入橡胶圈分体式垫片5组成。其中，单边螺栓紧固件由圆头螺栓4a、套筒4b、垫圈4c、螺母4d组成，外置嵌入橡胶圈分体式垫片5由分体式垫片5a、橡胶圈5b组成；如图4所示，若干个分体式垫片5a通过橡胶圈5b连为一体，形成外置嵌入橡胶圈分体式垫片5，如图2所示，操作杆2上固定有顶针3，外置嵌入橡胶圈分体式垫片5穿入操作杆2，然后通过挤压外置嵌入橡胶圈分体式垫片5，使其受力变形为扁平状后，最小直径能小于连接件6的安装孔直径，其中：

操作杆2上设有环形槽，用于放置和固定顶针3，操作杆2与圆头螺栓4a之间的连接方式为可拆卸式连接。

如图3和图4所示，外置嵌入橡胶圈分体式垫片5侧面有若干环形凹槽，环形凹槽中嵌有橡胶圈5b，其中：

外置嵌入橡胶圈分体式垫片5侧面的环形凹槽的数量至少为两个。自然松弛状态时，橡胶圈5b的宽度略大于环形凹槽的槽宽，当橡胶圈5b嵌入环形凹槽时，会受到凹槽内两个侧面的挤压而固定。

如图5所示，组成外置嵌入橡胶圈分体式垫片5的分体式垫片5a的数量至少为四个，例如：选取4个、6个或8个等等的分体式垫片5a，只要能够使得外置嵌入橡胶圈分体式垫片5具有变形特性即可。如图4、图5和图6所示，本实施例中，外置嵌入橡胶圈分体式垫片5共有四个分体式垫片5a，通过橡胶圈5b连为一体，它具有四个变形区域A、B、C、D，这一结构使得它具有如下变形特性：当向相对的两个变形区域施加压力时可收缩变形，撤去力后可自动回复原状，F表示垫片收到的压力。图5中，外置嵌入橡胶圈分体式垫片5未变形时能保持圆形，图6中，受力变形后四个分体式垫片5a围成一个类椭圆形的扁平状，撤去压力后又自动回复为圆形。因此，在安装过程中始终对外置嵌入橡胶圈分体式垫片5相对的两个变形区域施加压力，就可以能实现可靠的变形与回复。

外置嵌入橡胶圈分体式垫片5与连接件6接触的端面设有台阶面。

以四个分体式垫片5a的单边螺栓紧固件的安装为例，利用本发明安装工具实现单侧安装的方式如下：

1.套筒4b、垫圈4c、螺母4d从上到下穿过操作杆2后放置在手柄1上；

2.四个分体式垫片5a通过嵌入环形凹槽的橡胶圈5b连为一体，外置嵌入橡胶圈分体式垫片5穿入操作杆2并放置在顶针3上方；

3.圆头螺栓4a通过其下方螺纹孔与操作杆2的顶端连接，如图7所示；

4.对外置嵌入橡胶圈分体式垫片5的两个相对变形区域处施加压力，使外置嵌入橡胶圈分体式垫片5发生变形；

5.圆头螺栓4a连同扁平状的外置嵌入橡胶圈分体式垫片5随着操作杆2上的顶针3带动，共同从连接件6安装孔的外侧穿入内侧；

6.向连接件6安装孔的内侧方向推动操作杆2，使外置嵌入橡胶圈分体式垫片5在脱离安装孔后，在橡胶圈5b的回复力作用下回复原状，如图8所示；

7.外置嵌入橡胶圈分体式垫片5与连接件6接触的端面设有台阶面，当回拉操作杆2，使得圆头螺栓4a将外置嵌入橡胶圈分体式垫片5紧压在连接件6表面，且能保持较高的同轴度；

8.接着将套筒4b、垫圈4c、螺母4d套入圆头螺栓4a的尾部，拧紧螺母4d，最后卸下操作杆2完成单边螺栓紧固件的安装，如图9所示。

Claims (10)

1.一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，用于单边固定连接件(6)，其特征在于，包括圆头螺栓(4a)、外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)和螺母(4d)，所述的外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)包括多个分体式垫片(5a)和至少一个橡胶圈(5b)，多个分体式垫片(5a)通过橡胶圈(5b)连成一圈，所述的橡胶圈(5b)嵌在分体式垫片(5a)的外侧壁上，外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)自然状态下，外径大于连接件(6)的安装孔径，受外力挤压变形后，可穿过连接件(6)的安装孔，撤除外力后，外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)在橡胶圈(5b)的弹力作用下回复原状；

使用时，圆头螺栓(4a)和受挤压变形的外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)从连接件(6)的安装孔一侧穿入到另一侧，外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)在橡胶圈(5b)的弹力作用下回复原状后，回拉圆头螺栓(4a)，使圆头螺栓(4a)将外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)紧压在连接件(6)表面，最后将螺母(4d)套入圆头螺栓(4a)的尾部，拧紧螺母(4d)。

2.根据权利要求1所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，一个外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)至少包括四个分体式垫片(5a)。

3.根据权利要求1所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)的侧壁设有环形凹槽，用于嵌入橡胶圈(5b)。

4.根据权利要求3所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的环形凹槽的槽宽小于橡胶圈(5b)的宽度或直径，当橡胶圈(5b)嵌入环形凹槽时，受到凹槽内壁挤压而固定。

5.根据权利要求1所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)与连接件(6)接触的端面设有台阶面。

6.根据权利要求1所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，还包括套筒(4b)和垫圈(4c)，所述的套筒(4b)安装在安装孔中，套筒(4b)的外径与连接件(1)的安装孔直径匹配，内径与圆头螺栓(4a)的中段外径匹配，所述的垫圈(4c)安装在套筒(4b)与螺母(4d)之间。

7.根据权利要求1所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，还包括操作杆(2)，所述的操作杆与圆头螺栓(4a)尾部可拆卸地连接，用于将圆头螺栓(4a)送入安装孔以及回拉圆头螺栓(4a)。

8.根据权利要求7所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的操作杆(2)中部设有顶针(3)，用于将外置嵌入橡胶圈分体式垫片(5)顶入安装孔。

9.根据权利要求8所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的操作杆(2)中部设有环形槽，用于放置和固定顶针(3)。

10.根据权利要求1所述的一种外置嵌入橡胶圈变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的操作杆(2)一端设有手柄(1)。