CN111655952A - 用于水泥成型面板系统的环式拉杆 - Google Patents

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Abstract

一种适合与已知水泥成型系统一起使用的拉杆由诸如玻璃纤维的非金属纤维构成，玻璃纤维围绕一对相对的套管元件缠绕。得到的拉杆与金属拉杆一样牢固，但没有传统金属拉杆的缺陷。每个套管元件包括主体，主体具有形成在主体的外表面内的通道，并且玻璃纤维在缠绕时布置在通道内。

Description

用于水泥成型面板系统的环式拉杆
相关申请
本申请要求2018年1月19日提交的题为“LOOP TIE FOR CONCRETE FORMING PANELSYSTEMS”的美国临时专利申请No.62/619,545的优先权，该申请的内容通过引用合并于此。
背景技术
传统水泥墙壁可以通过将水泥注入适当水泥模型来形成。如本领域已知，水泥基础墙壁通常注入以大致平行关系布置并在其之间限定具有用于水泥墙壁的期望厚度的尺寸的通道的两组水泥模型之间。这种相对、间隔开的墙壁通常通过牵拉钢丝和螺丝扣组件相对于彼此以固定关系保持来抵抗任何注入水泥的巨大重量，牵拉钢丝和螺丝扣组件具有与位于相邻模型区段上的锁定或闩锁臂邻靠的邻靠表面。一旦组装到墙壁的形状内，湿水泥被注入形成在水泥模型之间的通道内并允许干燥。水泥模型通常包括多个模型面板，其可以例如由木材、金属或任何其他适当已知材料形成。模型面板的高度可以根据应用而变化。
多个模型面板可以并排放置以构造具有期望长度的墙壁。由于注入的湿水泥采取其中放置水泥的模型形状，成品水泥墙壁在构型上对应于组装后的模型。因此，重要的是将构成水泥模型的面板准确对准以确保成品墙壁具有期望的外观和强度。
水泥成型系统也可采用布置在对准面板之间的拉杆来保持面板适当间隔开，并且确保面板以固定方式彼此联接。拉杆延伸穿过形成在间隔开的模型面板内的开口，并保持各个区段而不朝着彼此相对运动。拉杆可延伸到区段以外一选择的量，这是本领域公知的。拉杆延伸超过面板模型的部分通常包括扁平或压平区段，该区段适于与联接到面板杆的闩锁接合。一旦水泥注入面板模型之间并固化，拉杆的延伸超过水泥墙壁的部分可以被切断。
传统拉杆通常由诸如钢的金属形成。但是，现有技术还设计了采用线性杆形式的玻璃纤维拉杆的多种系统。玻璃纤维拉杆通常由玻璃纤维形成，玻璃纤维都基本上平行于彼此布置，并因此在纵向上延伸。杆可以根据已知技术联接到水泥模型上。根据第一已知系统和方法，玻璃纤维拉杆具有形成其上的螺纹，以接收相应的紧固螺母。这种类型的拉杆的缺陷在于将螺纹研磨到成品杆内是高成本的，并且紧固螺母有时会难以附接。
根据另一已知系统和方法，玻璃纤维杆可使用复杂和高成本紧固硬件固定到模型面板。硬件可包括支撑板、张紧螺母和采用楔形夹具夹持拉杆的暴露端部的圆筒和夹钳组件。这种类型的硬件的缺陷在于成本高、劳动强度大、容易锈蚀并在长时间之后难以使用。另外，硬件在移除时通常需要清洁和维护，以从中移除多余的水泥。
另一种形式的非金属拉杆使用玻璃纤维条，其形式类似于传统金属扁平带。但是，这种类型的拉杆的缺陷在于它们的强度相对于传统金属拉杆显著较低，并且在拉杆的暴露部分被移除时在墙壁表面上留下较大的暴露端部。另外，这种类型的拉杆具有不好的水密封能力，并使其难以使用挡水元件，诸如圆形橡胶垫片。
发明内容
本发明针对一种适合与已知水泥成型系统一起使用的拉杆，诸如环式拉杆。拉杆由非金属纤维构成，诸如玻璃纤维，其围绕一对相对的套管元件缠绕。得到的拉杆与金属拉杆一样牢固，但没有传统金属拉杆的缺陷。本发明的拉杆选择了优于传统金属拉杆的多种优点。例如，玻璃纤维拉杆在拉杆的端部部分之间形成热阻断。同样，诸如玻璃纤维的非金属纤维具有与水泥更紧密配合的热膨胀特性，使得水泥更好地结合到本发明的拉杆。这防止或显著降低可以在水泥墙壁的相对墙壁表面之间形成的水通路。
本发明的拉杆适合与水泥成型系统一起使用并包括第一套管元件和第二套管元件、在第一套管元件和第二套管元件之间缠绕以形成拉杆的连续纤维，其中每个套管元件具有主体，主体具有形成在主体的外表面内的通道，并且其中玻璃纤维在缠绕时布置在通道内。纤维围绕套管元件缠绕选择的次数，选择的次数在约8次和约35次之间。
套管元件内的通道具有约0.175英寸和约0.22英寸之间的宽度，并优选具有约0.20英寸的宽度。拉杆的主体具有大致马蹄形状，具有开放或闭合端部。主体还可包括从套管元件的一端和一个侧表面从中向外延伸的任选突起部分。突起部分优选地位于与主体的闭合端部相对的位置。拉杆的主体的外表面具有形成其中的通道，并包括相对的内表面。内表面可包括任选的翅片元件。
本发明的连续纤维可以由玻璃纤维形成，并且可以任选地涂覆固化剂。固化剂可包括环氧树脂材料。
本发明还可针对一种形成适合与水泥成型系统一起使用的拉杆的方法。该方法可包括提供第一套管元件和第二套管元件，其中每个套管元件具有主体，主体具有形成在其外表面内的通道，在第一套管元件和第二套管元件之间缠绕连续纤维，使得纤维布置在每个套管元件的通道内，以形成未固化拉杆，固化拉杆以形成固化拉杆，并且将固化拉杆置于张力下，长达选择的时间段，以形成拉杆。
固化未固化拉杆的步骤包括加热未固化拉杆，长达选择的时间段。加热步骤还可包括在约250°F和约300°F之间的温度下，加热未固化拉杆，长达约1小时和2小时之间。
本发明还可包括任选地为纤维涂覆固化剂的步骤。任选地，纤维在围绕第一套管和第二套缠绕之前预先涂覆固化剂。
本领域普通技术人员将理解到本发明设想并可以包括以上特征或元件的任何组合。
附图说明
本发明的这些和其他特征和优点将通过参考以下详细描述并结合附图来得到更加完整的理解，附图中，类似的附图标记在不同视图中指代类似的元件。附图示出本发明的原理，并且尽管没有按照比例，示出了相对尺寸。
图1是适合采用本发明的拉杆的金属、基于框架的水泥成型系统的透视图。
图2是采用诸如楔形螺栓的安装硬件和本发明的拉杆的相邻水泥成型系统的局部截面图。
图3是图2的楔形螺栓的透视图。
图4是本发明的拉杆的透视图。
图5和6是本发明的拉杆的套管部分的透视图。
图7是沿着图6的线7-7的本发明的拉杆的套管部分的横截面图。
图8是沿着图6的线8-8的本发明的拉杆的套管部分的横截面图。
图9是本发明的拉杆的套管部分的透视图，示出套管的突起部分。
图10是本发明的拉杆的透视图。
图11是本发明的套管元件的另一实施方式的前视图。
图12是图11的套管元件的侧视图。
图13A是示出用于缠绕纤维以形成本发明的拉杆的缠绕机器的示意框图。
图13B是示出用于形成本发明的拉杆的步骤的流程图。
具体实施方式
本领域具有金属、基于框架的面板式水泥成型系统和相关硬件，诸如填充器和楔形螺栓，用于形成具有任何尺寸和形状的水泥墙壁。商业上得到的金属水泥成型系统的例子是来自Dayton Superior Corp的Steel-Ply水泥成型系统。所示金属水泥成型系统10包括可以采用金属或木制面层14的钢框架12。如图1-3所示，金属框架12具有形成左侧轨道和右侧轨道的一对竖直侧轨道16、18和形成顶部轨道和底部轨道的一对水平侧轨道20、22。另外，多个水平横向构件或支撑轨道24形成在两个相对的侧轨道16、18之间并帮助形成用于框架12的支撑。横向构件24还具有邻近侧轨道16、18形成其中的横向构件狭槽26。诸如胶合板的面层材料14附接到框架12的一面侧。胶合板14通常用来形成成型水泥墙壁的平滑装饰。竖直侧轨道16、18两者具有在侧轨道的长度上间断地形成其中的侧狭槽28。侧狭槽28适于容纳固定螺栓，诸如楔形螺栓，如下面进一步描述。另外，侧轨道16、18包括邻近侧狭槽28形成其中的多个墙裙狭槽30。另外，某些横向构件24可包括形成其上以帮助用户提升和操控面板的手柄32。
金属模型面板12可彼此邻近放置以形成待成型的水泥墙壁的大致轮廓。如图2-3所示，相邻面板12可使用包括第一楔形螺栓34和第二楔形螺栓36的锁定螺栓组联接在一起并联接到布置在待成型的墙壁内的拉杆或杆70，如本领域已知。在当前实施方式和例子中，金属框架系统采用环式拉杆或杆。如果不采用填充器部件，第一楔形螺栓和第二楔形螺栓可以是相同的，或者如果采用填充器部件，可以是不同地构造，如已知那样。如所示，每个楔形螺栓34、36具有主体38，主体38具有头部40和从中延伸的楔形主体42。楔形主体42具有形成其中的螺栓狭槽44。
形成在相邻面板的侧轨道18、16内的墙裙狭槽30、30形成适于容纳相关拉杆70的伸出端部的空间。拉杆70用来帮助强化成型的成品墙壁。在金属水泥成型系统中，拉杆可以是环式拉杆或扁平拉杆。穿过金属环式拉杆具有主体，主体具有形成在两个端部处的环。这些类型的拉杆也可传统地称为面板或S拉杆。在正确定位在相对成型面板之间时，拉杆的环端部定位在墙裙狭槽30之间，并与形成在侧轨道16、18内的侧狭槽28对准。诸如连接楔形螺栓的第一楔形螺栓34被滑动到形成在侧轨道16、18内的侧狭槽28内并穿过拉杆的环端部。因此，暴露第一楔形螺栓34的渐缩端部，特别是暴露螺栓狭槽44。诸如夹紧楔形螺栓的第二楔形螺栓36的渐缩端部42布置在螺栓狭槽44内，并且还就坐在横向构件狭槽26内。夹紧螺栓帮助将相邻面板连接在一起，并且还帮助固定拉杆。
拉杆70通常布置在对准的面板之间，以便将面板适当地间隔开，并且确保面板以固定方式联接到彼此。拉杆70延伸穿过形成在间隔开的模型区段或面板内的开口，并且保持区段而不朝着彼此相对运动。拉杆可延伸到水泥墙壁外部，并且如果期望，延伸到模型面板外部一选择的量，如本领域已知。一旦水泥注入面板模型之间并允许固化，拉杆的延伸超过水泥墙壁的部分可以被移除。
传统拉杆的问题在于它们会难以相对于金属模型面板定位。另外，拉杆的延伸超过成型和固化水泥墙壁的部分会难以移除，或者在切断时，通常不能从嵌入墙壁的拉杆的其他部分利索地断开。另外，在清洁和相对无标记墙壁非常重要的建筑环境中，传统金属环或平拉杆的使用存在问题。当前，拉杆的延伸超过墙壁的部分被切断或通过其他方式移除。此移除过程会损害成型水泥墙壁。同样，拉杆的保留在墙壁内的部分会趋于锈蚀，并且因此以后会损害成品墙壁的美观。另外，拉杆不能选择的应用中使用，诸如墙壁中需要非磁性特征的部位，诸如医疗建筑物。
为了解决传统环式拉杆的这些和其他问题，本发明的拉杆70可以由金属之外的材料形成。根据一种实践，拉杆是非金属的，并且可例如由玻璃纤维、碳纤维、诸如Kevlar的对位芳纶合成纤维的纤维形成。如果期望，该材料可以涂覆一种或多种其他材料。例如，纤维材料可以被预先涂覆、在纤维围绕套管元件90缠绕时涂覆或者在形成拉杆之后使用任何适当材料涂覆。涂覆材料可以用来将缠绕纤维结合在一起，或者可以用作固化或硬化剂。本发明的拉杆70在图4-9中示出。所示的拉杆是环式拉杆，虽然根据本发明的教导，可以采用其他形式或构型。本发明的所示环式拉杆70具有包括中央线性区域74的主体72，并具有形成在相对端部处的环76、78。如果期望，环76、78可以设置尺寸，以容纳诸如套管元件90的加强元件。根据替代实施方式，所示的环式拉杆70不包括套管元件90。环式拉杆70优选由玻璃纤维材料形成，如果期望，玻璃纤维材料可以涂覆选择的材料，诸如结合材料。根据一种实施方式，玻璃纤维可以预先涂覆或涂覆任何适当固化或硬化材料，诸如涂覆环氧树脂材料，诸如从TCR Composites,USA商业得到的。玻璃纤维优选为高强度玻璃纤维，虽然可以使用其他强度类型。本发明的玻璃纤维拉杆具有低的导热性，并且具有类似于水泥的热膨胀系数，因此在拉杆和水泥之间形成更好结合，用来改善拉杆的总体水密封能力。本发明采用的诸如玻璃纤维的纤维展示了约300K PSI和约530K PSI之间的拉伸强度。成品和固化拉杆70优选地展示了约6000PSI的拉伸强度。本发明的关键特征在于得到的玻璃纤维拉杆70的强度在使用中能够显著地匹配传统金属环式拉杆的强度。
所示套管元件90具有主体92，主体92以类似于马蹄形状的方式成形，其可以具有开放或闭合端部，并优选具有闭合端部。主体的外周边缘或表面94具有形成其中的通道96。通道优选地具有约0.175英寸和约0.22英寸之间的厚度或宽度，并优选具有约0.20英寸的宽度。主体的内表面98具有形成翅片特征或元件的任选的升高边缘状突出部100。在替代实施方式中，如图9所示，套管90可包括从主体92的外表面94向外延伸的突起状突出部102。根据另一实践，通道96的底部可具有施加其上的低摩擦涂层或材料。例如，通道可涂覆聚四氟乙烯(PTFE)材料或施加聚四氟乙烯(PTFE)带，以减小套管90的摩擦力。另外，涂层也可用来增加拉杆70的总体强度。替代地，套管主体可涂覆任何适当材料，诸如基于锡的材料或PTFE。本发明的套管元件90可由任何适当材料制成，包括金属材料，诸如基于锌的合金(例如Zamak 3)、钢、铝、锰合金、碳纤维、聚四氟乙烯(PTFE)或塑料或这些材料的组合。
本发明的所示环式拉杆70可以围绕相对套管元件90使用任何适当纤维或丝缠绕机器110缠绕纤维114(例如玻璃纤维材料)来形成。例如，如图10A和10B所示，环式拉杆70具有与其相关的套管元件90、90。所示纤维114可以在步骤120根据已知技术通过缠绕机器围绕套管元件90、90缠绕。例如，拉杆70可以被放置或联接到转动和/或平移心轴或支撑件(未示出)，并且纤维可以在张力下缠绕在相对的套管元件之间。替代地，纤维缠绕机器110可围绕拉杆转动。环式拉杆70因此包括一个或多个连续玻璃纤维，玻璃纤维缠绕成环式拉杆的期望形状。在连续纤维围绕套管90、90缠绕时，纤维优选地在诸如约2lbs和约10lbs压力的张力下保持，并且在缠绕以形成外包裹时，纤维上外包裹张力在约5lbs压力和约20lbs压力之间。纤维围绕套管元件缠绕选择的次数，根据纤维的尺寸和屈服应力，该次数在约8次和约35次之间。纤维在套管之间缠绕，直到通道96内填充纤维。在完成时，拉杆可以通过任选地连续缠绕纤维以便在拉杆的中央区域74内形成任选外包裹来完成。如所示，纤维在套管元件90、90之间的包裹次数可以是特定的，使得纤维填充套管元件的通道96，而不延伸到通道范围之外。任选地，纤维可进一步缠绕，直到纤维延伸超过通道96的范围，如图4所示。
完成的拉杆70接着在步骤122从支撑结构移除，并且接着在步骤124通过将环式拉杆放置在任何适当加热装置内长达选择的时间段并在选择的温度下加热来固化。例如，根据一种实施方式，根据所使用的材料类型，环式拉杆通过在约250°F-约300°F的温度下放置在加热炉中加热长达约1-约2小时来固化。本领域普通技术人员将容易理解到时间和温度可以根据用来形成拉杆的材料类型来变化。本领域普通技术人员还将理解到可以使用基于UV的环氧树脂，并且因此使用UV辐射而不是加热来固化。一旦完成，在步骤126，成品拉杆可放置在张紧装置或框架(未示出)上，将固化环式拉杆保持在张力下，以便对准和均衡纤维长达适当时间段。
在面板组装时，套管90的所示突起部分102可帮助引导拉杆70经过形成在模型面板12内的墙裙狭槽30。另外，突起部分102可提供拉杆70在面板都组装时实际就位的视觉指示或确认，这是因为它向外伸出超过墙壁外侧上的面板。没有突起部分，没有快速和便利的方式来在视觉上确认安装面板模型时没有错过拉杆。本领域普通技术人员将容易理解到不是所有类型的拉杆(包括环式拉杆)被设计成提供容易穿过面板模型并延伸超过以允许放置的视觉确认的端部。因此，突起延伸部102允许本发明的玻璃纤维拉杆容易穿过模型(例如墙裙狭槽)并延伸经过模型，以便容易被用户看到。
另外，沿着主体92的内表面98形成的任选凸脊或翅片元件100适于贴靠楔形螺栓34、36，在组装到面板系统内时与其接合。翅片元件100设置尺寸和形状，使其可以变形，即以可预测方式和速率在载荷下屈服。为此，翅片元件100允许拉杆70有效地延长到有限程度，有助于均匀与相邻拉杆共享的载荷，使得拉杆长度的细微变化造成一组中的最短拉杆不受到意外和不期望应力的影响。另外，凸脊部分是视觉指示器，并且可在注入时墙壁破裂情况下用作拉杆的拉杆端部过载的法庭证据。类似地，套管元件90可没有翅片元件100，并且接触楔形螺栓或其他面板元件的套管元件的主体部分可在接触点处变形，该接触点通常是套管元件的内部在轴向上接触楔形螺栓的地方。拉杆主体的这种变形还用来将拉杆的总体长度有效地延长到有限程度。另外，本发明的拉杆可被构造成与胶合板模型面板系统一起使用，诸如Resi-Ply水泥成型系统和铝模型面板系统。
以上描述可提供本发明的多种实施方式的说明和描述，但是不意图是穷尽的，或将本发明局限于所公开的准确形式。鉴于以上教导或可以从本发明的实践中获得本发明的拉杆的变型或改型。例如，虽然以上描述了一系列的动作，根据本发明的原理，动作的顺序可以在其他应用中调整。另外，非从属动作可以并行地执行。
另外，根据本发明的原理的一种或多种应用可以使用附图所示和说明书描述之外的一种或多种装置和/或构型来执行，而不偏离本发明的精神。根据特定部署和/或应用，一种或多种装置和/或部件可以添加和/或从附图应用中移除。同样，一种或多种公开的应用可不局限于硬件的特定组合。另外，本发明的某些部分可以作为可以执行一种或多种功能的逻辑来执行。此逻辑可包括硬件，诸如硬接线逻辑、特定应用集成电路、场编程门阵列、微型处理器、软件或硬件和软件的组合。
不应该认为本发明描述中的元件、动作或指令对于本发明来说是关键或不可缺少的，除非另外说明。同样，如本文使用，冠词“一个”旨在包括一个或多个物品。在表明唯一一个物品时，使用术语“单个”或类似用词。另外，本文使用的术语“基于”旨在表明“至少部分基于”，除非另外明确说明。另外，本文使用的术语“用户”旨在广义地解释为包括例如电子装置(例如工作站)或电子装置的用户，除非另外说明。
另外，本发明可使用以上描述的特征或元件的任何组合来应用，并且不局限于当前表述的步骤或特征。
意图在于本发明不局限于以上公开的特定实施方式，但是本发明将包括落入以下所附权利要求的范围内的任何和所有的特定实施方式和等同实施方式。

Claims (18)

1.一种适合与水泥成型系统一起使用的拉杆，包括：
第一套管元件和第二套管元件，
连续纤维，连续纤维在第一套管元件和第二套管元件之间缠绕以形成拉杆，
其中每个套管元件具有主体，主体具有形成在主体的外表面中的通道，并且其中连续纤维在缠绕时布置在通道内。
2.根据权利要求1所述的拉杆，其中，通道具有在约0.175英寸和约0.22英寸之间的宽度。
3.根据权利要求2所述的拉杆，其中，通道具有约0.20英寸的宽度。
4.根据权利要求1所述的拉杆，其中，拉杆的主体具有大致马蹄形状。
5.根据权利要求4所述的拉杆，其中，主体具有闭合端部区域。
6.根据权利要求1所述的拉杆，其中，主体具有从套管元件的一个端部从中向外延伸的突起部分。
7.根据权利要求6所述的拉杆，其中，突起部分位于与主体的闭合端部相对的位置处。
8.根据权利要求1所述的拉杆，其中，纤维围绕套管元件缠绕选择的次数，选择的次数在约8次和约35次之间。
9.根据权利要求4所述的拉杆，其中，主体包括内表面和具有形成有通道的外表面，还包括形成在内表面上的翅片元件。
10.根据权利要求1所述的拉杆，其中，纤维由玻璃纤维形成。
11.根据权利要求10所述的拉杆，其中，玻璃纤维涂覆固化剂。
12.根据权利要求11所述的拉杆，其中，固化剂包括环氧树脂材料。
13.一种形成适合与水泥成型系统一起使用的拉杆的方法，包括：
提供第一套管元件和第二套管元件，其中每个套管元件具有主体，主体具有形成在主体的外表面中的通道，
在第一套管元件和第二套管元件之间缠绕连续纤维，使得纤维布置在每个套管元件的通道内，以形成未固化拉杆，
固化未固化拉杆以形成固化拉杆，以及
将固化拉杆置于张力下，长达选择的时间段，以形成拉杆。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，固化未固化拉杆的步骤包括加热未固化拉杆，长达选择的时间段。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，加热步骤还包括在约250°F和约300°F之间的温度下加热未固化拉杆长达约1小时到约2小时。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，固化步骤包括将拉杆暴露于UV辐射。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括用固化剂涂覆纤维的步骤。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，纤维在围绕第一套管和第二套管缠绕之前预先涂覆固化剂。
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