CN1298995A - 用于自连接钢筋的连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将两个具有相同或不同尺寸的加强钢筋端部对端部放置并进行连接。连接器要求每一个相同直径的钢筋在热轧时具有一样的肋状纹。当每一个相对放置的钢筋由端部螺帽夹持时,连接器上特别设计的槽装嵌在钢筋的肋状纹并在连接器和钢筋间形成互锁力。螺纹钢筋是本发明所描述的带有相同肋状纹热轧钢筋的很好示例。本连接器可用替代通常与螺纹钢筋一起使用的有内螺纹的连接器。

Description

用于自连接钢筋的连接器

本发明一般涉及钢筋和用于连接一对具有相同或不相同尺寸的混凝土加强钢筋相邻端部的连接装置。本发明有关连接器和加强钢筋之间的连接机构的改进，更具体地说有关加强钢筋连接方法产生的更大经济价值。本发明的其它应用就是用于连接一对螺纹钢筋的另一种方法。

加强钢筋是通过热轧工艺来生产的。当加工的钢筋有圆形的断面时叫做圆钢筋。当轧出的圆钢筋在其纵向表面带有肋状纹时叫作变形钢筋。肋状纹设计成用来促进钢筋和如混凝土的周围材料之间的锚固粘结。肋状纹的设计要遵照各国建筑规程而定。钢筋的肋状纹一般由两个系列或更多的平行横向肋状纹组成。两个平行横向肋状纹系列具有如图3所示相同的倾角或彼此具有相反的角。此外，各个系列的横向肋状纹应有基本上均匀的间距。

在热轧加工过程中，在最后的轧滚机组上形成肋状纹。各个系列的横向肋状纹通常是由轧滚的肋状纹轧制形成。而各轧滚彼此独立地进行滚轧。换句话，即使各个系列中的横向肋状纹有规定的角度和间距，横向肋状纹系列滚轧在围绕钢筋的每一个侧面上)互相之间是随意排列的。因此，变形钢筋即使有相同的肋状纹，若在不同的生产批次制造就会有不同的横向肋状纹排列。

在两个相邻加强钢筋之间的连接方式可以分为以下三个类别，

1)以适当长度搭接两个连接钢筋，可以将足够的力从一个钢筋通过周围的混凝土传递到另一个钢筋上。

2)搭接焊两个连接钢筋，在这种情况下，搭接长度要比类别1的短，因为钢筋可以通过焊接部分直接传递力。

3)机械连接，如下面美国专利文献总结所披露的：

罗斯柴尔美国专利第4,033,502号)公开了一种将两个连接钢筋包含在其圆柱形腔之内的放热熔融化合物。格兰特的类似的工作美国专利第4,076,163号则应用铝热剂混合物来代替该可熔融化合物。赫斯曼美国专利第4,114,344号使用带有收缩装置的分瓣套筒型夹具以便牢固地闭合在围绕两个钢筋接合端部。在安度士的美国专利第4,143,986号中使一对空心钢管受压变形以便在两钢筋的连接部分产生变形形状。在钢管的外表面形成螺旋状变形，一个具有与这些钢管匹配的内部螺旋形变形的连接器用于拼接钢筋。爱德华美国专利第4,241,490号介绍了硬度大于钢筋和金属套管的颗粒，当压缩该套管后，在钢筋表面上的这些颗粒便嵌入并扣住该钢筋和套管。安得拉斯美国专利第4,241,490号中公开了一种经退火的裂口管，该裂口管用于夹持两个拼接的变形钢筋。焊在裂口管纵边的螺帽通过螺栓固定在一起，使该退火裂口管出现变形并固定两个钢筋。兰彻罗特三世在其美国专利第4,819,096号中使用从钢筋的端部锻制的带螺纹的接收桶与另一个有螺纹钢筋拼接。易美国专利第4,627,212号和侯浦美国专利第4,666,326号公开了带有不同灌浆材料的柱状连接套管。

杨美国专利第5,046,878号发明了带有可调节接合器的套管，该连接器穿过套管壁以咬住钢筋内。还将一纵向异形肋件插入套管内部腔和钢筋之间以提高机械接合强度。在博莫的美国专利第5,067,844号中，提出一种改进的内部呈柱状的外螺纹的套管连接两个锥形的带外螺纹钢筋。兰彻罗特美国专利第5,152,118号和伯纳德美国专利第5,158,527号在钢筋攻螺纹之前扩大钢筋，用带螺纹的套管连接两个钢筋。博莫美国专利第5,411,347号公开了一种与兰彻罗特和伯玛德方法近似的有改进的螺纹套管。在美国专利第5,193,932号中，吴氏使用了一种内螺纹裂口套管来连接两个螺纹钢筋。另外两个锁紧环推向套管的两端以便紧扣钢筋。艾伯利波美国专利第5,468,524号利用轴向细长的带内螺纹的腔室，在其一端固定带螺纹的钢筋，在另一端敞开地接纳钢筋，然后用混凝土充填该腔室。豪兹伍斯在其美国专利第5,664,902号中介绍了形成有一系列纵向地间隔分布的孔的特别成形的管状金属体，用螺纹来紧扣钢筋。戴尔美国专利第5,669,196号在每一个钢筋的端部上焊接一个金属环，然后用螺栓连接到一对钢的连接器板上。

本发明的一个首要目的是提供改进混凝土加强钢筋的连接方法。

本发明的另一个目的是简化加强钢筋的连接方法，使普通的一个普通的现场操作者用简单的切割工具和扳手就可完成任务，

本发明还有一个目的是通过减少预先准备流程，如攻螺纹，来降低加强钢筋的连接成本。

本发明还有另一个目的是提供耗时较短的钢筋连接操作。

本发明再有的目的就是提供一种供在建筑工地的不可预见情况下连接任何两个钢筋的简便方法。

本发明提供一种连接带有轧制出的标准变形花纹的一类型加强钢筋的连接器。连接器用于进行钢筋端部对端部的连接，其包括至少有一个夹紧装置的紧扣装置，紧扣装置包括至少一对安装在空心管内的夹头，空心管有至少两个纵向间隙。紧扣装置的内周界表制成面其形状与钢筋的外周界表面形状基本相配合，还形成与钢筋的变形花纹基本配合的内凹槽，借此，当紧扣装置接近钢筋即钢筋的内周界表面时，钢筋的变形花纹将置在紧扣装置的内凹槽之内，其中紧扣装置的外表面包括至少一个锥形的带螺纹的环状端部，其可与紧固螺帽接合。紧固螺帽的内表面是锥形的并带有螺纹，可与紧扣装置的外表面相配合。这样，当紧固螺帽转动夹紧紧扣装置时，紧扣装置的锥形端将向紧固螺帽的小周界部分移动，使夹头之间的纵向间隙接近并闭合，从而迫使夹头与钢筋的外周界表面紧紧地接触。

本发明和提供使用根据本发明的连接器进行端部对端部连接的两个钢筋。

本发明还提供热滚轧工艺制造带有标准变形花纹的加强钢筋，该钢筋可使用本发明的连接器进行连接。

本发明还提供连接两个加强钢筋的方法，该钢筋制成带有使用本发明的连接器进行连接的标准变形花纹带。

本发明还提供用以将轧制成带有标准变形花纹的一类型加强钢筋连接到一个物体的连接器。连接器包括至少有一个夹紧装置的紧扣装置，紧扣装置包括至少一对安装在空心管内的夹头，空心管有至少两个纵向间隙。紧扣装置形成的内周界表面与钢筋的外周界表面形状基本相配合，紧扣装置还有与钢筋的变形花纹基本相配合的内凹槽。借此，当紧扣装置接近钢筋时，钢筋的内周界表面将与钢筋的外周界表面接触，而钢筋的变形花纹将置在紧扣装置的内凹槽之内，其中紧扣装置的外表面包括至少一个锥形的带螺纹的环状端部，其可与紧固螺帽接合。紧固螺帽的内表面是锥形的并带有螺纹，可与紧扣装置的外表面相配合。从而当紧固螺帽转动夹紧紧扣装置时，紧扣装置的锥形端将向紧固螺帽的小周界部分移动，使夹头之间的纵向间隙接近并闭合，这样可迫使夹头与钢筋的外周界表面紧密地接触。

本发明还提供了一种连接两个带有标准变形花纹制成的那种加强钢筋类型的连接器。连接器用于进行钢筋端部对端部的连接，其还包括至少有一个紧扣装置的紧扣装置。紧扣装置包括至少一对安装在空心管内的夹头，空心管有至少两个纵向间隙。紧扣装置的内周界表面限定了一个大于连接的钢筋断面的空间。夹头的内周界表面包括多个平行凹槽表面。紧扣装置还包括至少一对形状像空心管的裂口套管，每一个裂口套管具有至少一个纵向间隙。裂口套管的外表面有多个可与紧扣装置的内周界表面多个平行凹槽相配合的平行凹槽。裂口套管的内周界表面有内凹的凹槽，可与钢筋的变形花纹相配合。裂口套管的形状加工成可以紧密配合紧扣装置内周界表面和钢筋之间的间隙。借此，端部对端部连接的钢筋可以彼此相对地作轴向转动，裂口套管的内周界表面可以转动以便与相应的钢筋的变形花纹的位置配合。紧扣装置的外表面包括至少一个锥形的、带螺纹的环状端部，其可与紧固螺帽接合。紧固螺帽的内表面是锥形的并带有螺纹，以便可与紧扣装置的外表面相配合，从而当拧紧紧固螺帽而夹紧紧扣装置时，紧扣装置的锥形端将向紧固螺帽的较小直径部分移动，使夹头之间的纵向间隙接近并闭合，从而可迫使夹头与裂口套管接触，也迫使裂口套管与钢筋的外周界表面紧密接触。

本发明的连接器适用于连接带有标准的或确定的一般称作肋状纹的变形花纹制成的那种类型加强钢筋。连接器设有如上所介绍的紧扣装置或紧扣组件。使用中，紧扣装置或紧扣组件的内周界表面与钢筋的外周界表面直接地配合或紧密地接触。

在本文参照附图的描述，只作为对本发明的示例性说明而不作为限制性目的。其中：

图1a至1f为本发明的连接器的示意图；

图2a至2g示出一个夹头和一个螺帽的内周界表面；

图3a至3e为一般的钢筋的肋状纹的示意图；

图4a至4b为螺纹钢筋和其肋状纹的示意图；

图5示出两个连接前的自连接钢筋；

图6示出放置在夹头中的两个钢筋；

图7示出完成连接的钢筋；

图8a至8b示出本发明用于混凝土成形工件上的半连接器型式；

图9a至9d示出两个自连接钢筋以不同的角度转动；

图10a至10e示出用于受限的转动角的钢筋的改进的自连接连接器；

图11a至11b示出带有裂口套管的向连接的钢筋；

图12示出放置在一个改进的夹头的钢筋；

图13示出在改进的自连接连接器中完全连接的钢筋。

图3中，示出一个普通的加强筋14，并示出其横向肋状纹15，还示出其纵向肋状纹16。这些肋状纹的宽度和高度要服从当地的建筑规程。箭头A-A围绕钢筋的圆表面见图3a。

当箭头A-A展开到一个平面上见图3b时，可以想象与箭头有关的肋状纹被展开的情况。图3a中的整个钢筋表面的肋状纹可以视作在图3b中示出的带有相同标记单面图。图3c示意性地简化了图3b中示出的肋状纹，横向肋状纹作为交叉的平行线15示出，而纵向肋状纹则作为纵向直线16示出。很明显图中示出的钢筋有两个横向肋条系列。另外示处四个横向肋条系列的两个示意图也示于图3d和3e中，其中图3d示出平行横向肋状纹类型而图3e示出所谓的鱼骨横向肋状纹类型。

图4a示出一个热轧螺纹钢筋，其在横向肋状纹的布置上不同于普通的加强钢筋。图中的独立肋条平行地布置。同时，横向肋条系列是平齐的，所以形状与肋条间距和肋条厚度相配合的螺帽或配合物可以由头至尾旋转通过钢筋。取决于制造者，肋状纹系列可以布置为三组或更多。应指出螺纹钢筋最好不轧出有纵向肋状纹以保证螺帽的平稳的转动。图4b示意性地示出螺纹钢筋的肋状纹。

用后面将提到的连接器连接两个普通的加强钢筋14要求特殊的生产工艺。本发明要求不同比次生产的同一直径的加强钢筋上以相同的肋状纹热轧出来。换句话，要求使用本发明方法连接的钢筋的肋状纹相互之间完全相同。实现这个要求可以通过在热轧过程中调整所周的工艺，即调整最后轧滚的肋状纹。上面提到对钢筋肋状纹是满足本发明的一个部分的关键。

具有所述肋状纹的钢筋将在下文中将称之为自连接钢筋。连接这种钢筋要求特殊的设计，这种特别的设计即为下文中所称的连接器。图1a所示的连接器的形状是本发明的最纯粹的几何图形的实施例，可用于任何规定尺寸的钢筋连接。其包括三个主要的部分：第一部分是如图1b所示的夹头组件，第二和第三部分是可分别从图1d和图1f看到的左和右螺帽。

如三个不同视图图1b、图1c和图1e所描绘的夹头组件近似于一个沿纵向切成至少两片或更多的管子。管子或夹头组件的内径将与待连接的自连接钢筋的尺寸相同。组合的夹头或夹头组件在夹头之间有纵向间隙5。这些间隙保持夹头组件的内径近似于钢筋表面轮廓的直径。按照本发明，自连接钢筋将以确定的或同样的肋状纹制成。因此，可以制造带有钢筋肋状纹负仿形的夹头组件。换句话，夹头的内表面将有位于相对钢筋肋状纹的各突出部的凹型肋状纹的凹槽。图2b示出一件带有凹型肋状纹的夹头组件，图2b示出夹头组件的纵向剖面(见图2c)，而夹头组件的端部可见于图2d中。在正常连接的端部处，自连接钢筋通常远未达完全的平直。特殊的凹槽18则设计成用以调节连接的钢筋的不完善的平直端。

图1e中示出的夹头组件的外形包括三个部分。中间部分19可以是圆柱形或六角形。两侧8和9是圆柱形并朝端部有轻微的锥度，在图中，端部环11小于内部的环10。圆柱部分8和9的表面有螺纹在其每一个端部上接纳螺帽3。螺帽是六角形的，如图1所示在成轻微锥度的内表面12上有螺纹。当拧紧螺帽时，将迫使带有锥度的夹头组件之间的间隙5闭合。当夹头闭合时，夹头的内部轮廓将直接地座落在钢筋的表面上，而钢筋的肋状纹和夹头的呈肋状纹的凹槽也将互相定位并形成钢筋连接所要求的互锁结构。图2b和2c示出图2a中一个夹头组件的内表面和图2a中示出的螺帽3的截面。对于如侧视图2e和端面图2f所示的钢筋，各钢筋的肋状纹结构21已经是相同的。夹头的内部结构可设计成螺纹肋状纹15结构的复制仿形，其图像示出于图2f。因为出厂时的自连接钢筋的端部可能不需要在正确的位置切割以便准确地与夹头组件配合。各个钢筋的端部都必须进行切割(见图5，箭头B-B)。所以连接钢筋的肋状纹，在将钢筋放置在邻近端部时，与夹头组件的凹型肋状纹配合。当连接钢筋时，如图6所示将钢筋的各邻接端放置在夹头组件的相同纵向长度上。当夹头组件紧扣时，夹头之间的纵向间隙将闭合。然后各个夹头将牢固地座落在钢筋上。图7示出两个钢筋连接后的侧视图。本发明要求使螺帽运动来紧扣连接部分，给出了一种令工人容易连接任何两个钢筋的方法。

在某些情况下，需要将加强钢筋固定到静止的表面上，比如紧扣在混凝土成形工件29上。在这种情况下，可采用如同图8a和8b中所见到的本发明的相同原理而使用半个连接器22或夹头锁定螺帽(见图8a和8b)。

在将两个待连接的自连接钢筋放置在同一条直线上的情况下，但，如从图9b和9c可见到的，它们的肋状纹绕轴向旋转成并固定在不同角度上。图10a至10e示出用于连接两个具有所述有限转动角度的钢筋的改进型钢筋连接器。图中示出一个夹头4x其有与前述夹头同样的形状(见图1b和1e)，但有两个差别之处。首先夹头组件的内径大于钢筋的直径。第二是夹头的内周界表面结构用多个平行环状凹槽25来代替凹型肋状纹。图10e示出夹头的端面图。在这些扩大了的夹头内周界表面和连接钢筋周界表面之间的间隙由裂口套管23充填，如从图10b和10d可见，其尺寸加工成可以与间隙配合。所述裂口套管呈在其一侧有纵向切口26的管状体。裂口套管的外表面结构形成多个平行的凸起环与夹头的凹槽环配合。裂口套管的内周界表面(见图10b的D-D截面图10a)的内凹槽7及其曲率分别与连接钢筋的曲率和变形花纹配合。裂口套管最好由软金属材料如退火低碳钢制成。这是出于两个原因，第一个原因是容易打开和闭合纵向切口以便于将裂口套管穿套在钢筋上。第二个原因是软金属可以吸收一定程度的生产加工过程产生的钢筋尺寸容限。连接钢筋工序从将至少一个套管穿套在每一个钢筋的端部开始。从图11可见到，将裂口套管转动以与钢筋的肋状纹配合。需要有机械压力来逼迫套管紧密的座落到钢筋上。切断超过套管线E-E的钢筋部分以保持钢筋的两个端部接近。图中示出放置在连接钢筋上的一个左和一个右裂口套管23。图12示出所有的处于自己位置的带有底板上的夹头4x的套管。当整个夹头组件和端螺帽3紧扣后，如从图13可见到的，整个构形近似于前面所叙述的连接。

Claims (16)

1．一种连接两个轧制成带有标准变形花纹的一类型加强钢筋的连接器，所述连接器用于将所述钢筋端部对端部连接，其包括至少带有一个夹紧装置的紧扣装置，所述紧扣装置包括至少一对安装在空心管内的夹头，所述空心管有至少两个纵向间隙，所述紧扣装置内周界表面形成得与所述钢筋的外周界表面形状配合并形成有内凹槽可与所述钢筋的所述变形花纹配合，借此，当所述紧扣装置接近所述钢筋时，所述紧扣装置的内周界表面将与所述钢筋的外周界表面接触，所述钢筋的所述变形花纹将放置在所述紧扣装置的所述内凹槽之内，其中，所述紧扣装置的外表面包括至少一个锥形的带螺纹的环状端部，其可与紧固螺帽接合，所述紧固螺帽的内表面是锥形的并带有螺纹，可与所述紧扣装置的外表面相配合，从而当所述紧固螺帽转动紧扣所述紧扣装置时，所述紧扣装置的锥形端将向所述紧固螺帽的小圆部分移动，使所述夹头之间的纵向间隙接近并闭合，于是就迫使所述夹头与所述钢筋的所述外周界表面紧密接触。

2．根据权利要求1所述连接器，其特征在于：所述夹头在装配时形成柱状空心管。

3．根据权利要求1或2中任一项所述连接器，其特征在于：当所述紧扣装置就位时，所述纵向间隙闭合或近乎闭合。

4．根据权利要求1到3中任一项所述连接器，其特征在于：所述紧扣装置的所述外表面包括至少两个锥形的带螺纹的环状端部，其可与至少两个紧固螺帽相接合，所述紧固螺帽的所述内表面是锥形的和带有螺纹可与所述紧扣装置的外表面相配合，从而当所述紧固螺帽转动夹紧所述紧扣装置时，所述紧扣装置的锥形端将向所述紧固螺帽的小直径部分移动。

5．通过使用根据权利要求1到4中任一项所述连接器端部对端部连接的两个加强钢筋。

6．根据权利要求5所述两个加强钢筋，其特征在于：所述钢筋为相互有相反螺纹的钢筋。

7．一种在不同的轧制加工批次制造带有标准变形花纹的加强钢筋的热滚轧工艺过程，所示钢筋供使用根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的连接器进行端部对端部的连接。

8．一种使用根据权利要求1到4中任一项所述连接器端部对端部地连接两个轧制成带有标准变形花纹的一类型的加强钢筋的连接方法。

9．一种用以连接轧制成带有标准变形花纹的一种加强钢筋到一个物体的连接器，所述连接器包括至少有一个夹紧装置的紧扣装置，所述紧扣装置包括至少一对安装在空心管内的夹头，所述空心管有至少两个纵向间隙，所述紧扣装置形成的内周界表面与所述钢筋的外周界表面形状相配合，所述紧扣装置还有与所述钢筋的变形花纹配合的内凹槽，从而当所述紧扣装置接近所述钢筋时，所述紧扣装置的内周界表面与所述钢筋的周界表面接触，所述钢筋的变形花纹将紧密配合所述紧扣装置内周界表面的内凹槽中，其中所述紧扣装置的外表面包括至少一个锥形的带螺纹的环状端部，其可与所述紧固螺帽接合，所述紧固螺帽的内表面是锥形的并带有螺纹，可与所述紧扣装置的外表面相配合，从而当所述紧固螺帽转动拉紧所述紧扣装置时，所述紧扣装置的锥形端将向所述紧固螺帽的小圆部分移动，使所述夹头之间的所述纵向间隙接近并闭合，这样可迫使所述夹头与所述钢筋的所述外周界表面紧密接触。

10．根据权利要求9所述连接器，其特征在于：所述夹头在装配时形成柱状空心管。

11．根据权利要求9或10中任一项所述连接器，其特征在于：当所述紧扣装置就位时，所述纵向间隙闭合或近乎闭合。

12．一种用以连接轧制成带有标准变形花纹的一种加强钢筋到一个静止物体的方法，其包括使用根据权利要求9到11中任一项所述连接器。

13．一种用于连接两个轧制成带有标准变形花纹的加强钢筋的连接器，所述连接器用于端部对端部地连接所述钢筋，所述连接器还包括至少有一个夹紧装置的紧扣装置，所述紧扣装置包括至少一对安装在空心管内的夹头，所述空心管有至少两个纵向间隙，所述紧扣装置的内周界表面限定一个大于所述钢筋断面的空间，所述夹头的内周界表面包括多个平行凹槽面，所述紧扣装置还包括至少一对呈空心管形状的裂口套管，各个所述套管有至少一个纵向间隙，所述套管的外表面有多个可与所述紧扣装置的所述内周界表面多个平行凹槽配合的平行凹槽，所述裂口套管的内周界表面有凹进的凹槽，可与所述钢筋的所述变形花纹相配合，所述裂口套管的形状加工成可以紧密配合所述紧扣装置内周界表面和所述钢筋之间的间隙，借此，端部对端部连接的所述钢筋可以相对另一个作轴向转动，转动所述裂口套管的所述内周界表面以便与各个所述连接的钢筋的变形花纹的位置配合，所述紧扣装置的外表面包括至少一个锥形的带螺纹的环状端部，其可与所述紧固螺帽接合，所述紧固螺帽的内表面是锥形的并带有螺纹，可与所述紧扣装置的外表面相配合，从而当所述紧固螺帽转动夹紧所述紧扣装置时，所述紧扣装置的锥形端将向所述紧固螺帽的小圆部分移动，使所述夹头之间的纵向间隙接近并闭合，于是就迫使所述夹头与所述裂口套管连接并迫使所述裂口套管与所述钢筋的所述外周界表面紧密接触。

14．根据权利要求13所述连接器，其特征在于：所述夹头在装配时形成柱状空心管。

15．根据权利要求13或14中任一项所述连接器，其特征在于：当所述紧扣装置就位，所述纵向间隙闭合或近乎闭合。

16．根据权利要求13,14或15中任一项所述连接器，其特征在于：所述紧扣装置的内周界表面的多个平行凹槽限定了多个凹槽环，其半径设置成垂直于所述紧扣装置轴的方向。

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