RU222316U1 - Соединитель трубчатых элементов - Google Patents

Abstract

Соединитель предназначен для соединения трубчатых элементов различных металлоконструкций. Для повышения надежности соединения трубчатых элементов и компактности соединения соединитель содержит удлиненную прямоугольную пластину с закрепленными на ней втулками с резьбой внутри под крепежные элементы соединения трубчатых элементов. Каждая втулка выполнена с фланцем, упирающимся в пластину, резьба во втулке выполнена в сквозном отверстии втулки, втулка закреплена в выполненном в пластине отверстии, на конце втулки выполнен воротничок, между которым и фланцем расположена пластина, при этом боковые стороны соединителя выполнены прямыми.

Description

Соединитель предназначен для соединения трубчатых элементов, имеющих в сечении прямоугольную форму в металлоконструкциях различного назначения. Он может быть использован в мебельном производстве, строительстве, машиностроении, электротехнике для соединения трубчатых конструктивных элементов, образующих плоские и объемные конструкции преимущественно металлических каркасов.

Известны трубчатые соединители для соединения труб встык с использованием крепежных элементов, таких как винты и болты, причем соединители такого типа располагают в полостях соединенных встык труб, а болты располагают в резьбовых отверстиях соединителя так, что концы болтов выступают за пределы труб. В другом варианте соединения, в качестве соединителя использована трубчатая стяжка, посредством которой две соединяемые встык трубы стягивают снаружи болтовыми соединениями (Яндекс.https://sdelairukami.ru/kak-soedinit-dva-otrezka-truby-odinakovogo-diametra-bez-svarki/.05.04.2023).

Известен расположенный в полости двух соединенных встык круглых в сечении труб трубчатый соединитель, при этом части соединителя расположены в трубах в зоне их соединения и зафиксированы в трубах

(Яндекс.https://mail.ru/search?search_source=mailru_desktop_safe&msid=1&suggest_reqid=.05.04.2023).

Из уровня техники известны соединители, используемые в соединениях труб соединительной системы для труб, система имеет болты, вставленные в сквозное отверстие одной боковой поверхности одной трубы и закладные резьбовые элементы в другой трубе, в которые завинчены крепежные элементы, соединяющие трубы (JP 2002129600 A, 05.09.2002. US 22604342 A, 22.07.1952).

Известен используемый в соединении труб соединитель, состоящий из двух одинаковых частей, каждая из которых имеет сплошную полуопорную поверхность, продолженную коаксиально по отношению к сплошной полуопорной поверхности большего диаметра, которые образуют плоскую опорную поверхность, причем половина опорной поверхности большего диаметра имеет на конце своего свободного конца начало от плоской поверхности и под углом к образующим двух опорных поверхностей фигурный вырез, при этом указанные части соединения, благодаря их плоской поверхности, соответствующим образом расположенной для этой цели, установлены с ограниченным угловым свободным поворотом, что позволяет под действием прижимной силы, приложенной к зажиму, одновременно соединять две части соединения с целью одновременного зажима двух труб на двух опорных поверхностях (FR 2581717 А1, 14.11.1986).

Из уровня техники также известны соединители, используемые в соединениях труб, внутри которых закреплены закладные резьбовые элементы под болты соединения труб, при этом соединители располагают между торцами соединенных труб (DE 202014101676 U1, 05.06.2014).

Из уровня техники известна конструкция жесткого рамного узла соединения, выполненного в виде металлических профилей коробчатого сечения, содержащий две гофрированные металлические накладки, гофры которых выполнены с плоскими основаниями, при этом накладки прикреплены с двух сторон углового соединения так, что плоские основания наложены на противолежащие плоские грани профилей вблизи места углового соединения и прикреплены к ним винтами (RU 179262 U1, 07.05.2018). Недостатком данной полезной модели является наличие двух гофрированных накладок, которые создают дополнительную толщину рамному узлу, перекрывают полезное пространство в углу, образуя замкнутую нишу с двух сторон, что требует применения большого количества винтов.

Известен узел соединения трубчатых профилей, содержащий закладные и соединительные элементы, снабженные отверстиями под крепежные элементы. Узел образован несущими элементами рамных конструкций, объединенных между собой фасонками с использованием сборной закладной вставки. Вставка обеспечивает закрепление фасонок на стенках соединяемых профилей с помощью фрикционных болтовых соединений без доступа к их гайкам. Гайки зафиксированы в сборной закладной вставке и установлены в ней с возможностью прижатия к внутренним стенкам профиля, с использованием установленных во вставке шайб и фрикционной накладки. Вставка установлена в каждом из соединяемых профилей. Вставка снабжена деревянным брусом со сквозными поперечными отверстиями и уширенными отверстиями с противоположных сторон бруса, в которых соосно зафиксированы гайки и установлены шайбы. Шайбы закрыты на брусе фрикционными накладками, в которых соосно отверстиям в брусе выполнены отверстия под болты (RU 2423582 С1, 25.03.2010).

Известен узел соединения трубчатых профилей, включающий соединительный элемент с отверстиями под крепежные элементы, отличающийся тем, что он образован трубчатыми профилями поясов и раскосов, соединяемых между собой при помощи соединительных элементов, и снабжен вставкой, установленной в поясе, при этом пояс выполнен пятигранной формы сечения, а раскосы - прямоугольного коробчатого сечения, соединительный элемент выполнен из стеклопластика прямоугольного сечения с утолщенной стенкой в основании, с поперечными отверстиями в основании под болтовые соединения и со скошенными торцами под устанавливаемый раскос, соединительный элемент закреплен на резьбе с помощью болта на наклонной стенке пояса и в установленной в нем вставке пятигранного сечения, снабженной резьбовыми отверстиями, стыкуемыми с отверстиями, выполненными в соединительных элементах и в наклонной стенке пояса, а каждый раскос закреплен на соединительном элементе посредством болтовых соединений (RU 2373344 С1, 20.11.2009).

Из известных соединителей в качестве прототипа выбран соединитель труб (варианты), раскрытый в патенте RU 2747631 С1 и представляющий собой пластину разной формы с вертикально закрепленными на них резьбовыми втулками. В патенте RU 2747631 С1 раскрыты варианты соединителя профильных труб, каждый из которых содержит пластину с закрепленными на ней сваркой резьбовыми втулками (RU 2747631 С1, 11.05.2021 - прототип).

Общими признаками представленного в данном описании соединителя в сравнении с соединителем, раскрытым в описании прототипа, являются такие признаки, которые характеризуют соединители для соединения трубчатых элементов металлоконструкции, причем каждый соединитель содержит пластину и втулки, закрепленные одними своими концами на пластине вертикально к плоскости пластины, при этом в каждой втулке имеется резьба под крепежный элемент.

В прототипе отверстия резьбовых втулок выполнены глухими, втулки предназначены для их размещения в отверстиях соединяемых труб, диаметр каждого такого отверстия равен диаметру втулки, что существенно ослабляет прочность стенки трубчатого элемента. Пластина соединения прилегает к наружным поверхностям соединяемых трубчатых элементов. К другой противоположной стороне соединения к поверхностям соединяемых трубчатых элементов прилегают головки крепежных элементов, при этом торцы втулок упираются во внутренние поверхности соединяемых трубчатых элементов. При стяжке крепежных элементов возникают концентрации напряжений в зонах контакта торцов втулок и головок крепежных элементов с соответствующими поверхностями трубчатых элементов. Усилия сцепления контактных поверхностей соединения вследствие концентрации напряжений в отдельных зонах сжатия снижаются в сравнении с равномерно распределенными усилиями сжатия рабочих поверхностей соединения положительно влияющими на силы трения между ними. Втулки соединителя, раскрытого в прототипе, расположены в отверстиях трубчатых элементов так, что они располагаются в отверстиях противоположных стенок каждого трубчатого элемента. С противоположной стороны от пластины в резьбовые отверстия втулок завинчены крепежные элементы и головки крепежных элементов, прилегающие к стенкам трубчатых элементов снаружи сжимают стенки трубчатых элементов в процессе завинчивания крепежных элементов в резьбовые отверстия втулок. Такое локальное сжатие является существенным недостатком, связанным с тем, что усилие прижатия пластины к стенкам соединяемых труб в этом случае является минимальным, так как нагрузка при затяжке крепежных элементов концентрируется в зонах контакта головок крепежных элементов со стенками соединяемых элементов. В результате указанные особенности известного соединителя снижают его надежность в процессе работы в соединениях трубчатых элементов металлоконструкции.

Другим недостатком известного соединителя, раскрытого в прототипе, является то, что пластины соединителя расположены за пределами соединенных трубчатых элементов. Расположенные пластины с наружных сторон соединений является существенной помехой при обшивке металлических каркасов, например, мебели, причем указанное расположение пластин соединителя увеличивает габариты соединения и приводит к невозможности использования данных соединителей в мебельном производстве и в области электротехники.

Техническим результатом представленного в данном описании соединителя является повышение надежности соединения трубчатых элементов и компактности соединения.

Технический результат получен соединителем трубчатых элементов, содержащим удлиненную прямоугольную пластину с закрепленными на ней втулками с резьбой внутри под крепежные элементы соединения трубчатых элементов, причем каждая втулка выполнена с фланцем, упирающимся в пластину, резьба во втулке выполнена в сквозном отверстии втулки, втулка закреплена в выполненном в пластине отверстии, на конце втулки выполнен воротничок, между которым и фланцем расположена пластина.

На фиг. 1 показан в аксонометрии соединитель для соединения трубчатых элементов металлоконструкции.

На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

На фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 (пластина показана в продольном сечении).

На фиг. 4 - вид В на фиг. 3 (повернуто).

На фиг. 5 - соединение трубчатых элементов металлоконструкции в аксонометрии с вырывом стенок трубчатых элементов.

На фиг. 6 - вид Г на фиг. 5 (вырывы не показаны).

На фиг. 7 - соединение в продольном разрезе по Д-Д на фиг. 6.

На фиг. 8 - вид И на фиг. 7 (повернуто).

Соединитель для соединения расположенных на одной прямой линии трубчатых элементов металлоконструкции содержит прямоугольную пластину 1 (фиг. 1) и втулки 2, каждая из которых закреплена одним своим концом на пластине. Каждая втулка расположена вертикально по отношению к плоскости пластины.

В каждой втулке имеется резьбовое сквозное отверстие 3 (фиг. 2) под крепежный элемент для соединения встык двух прямоугольных в сечении трубчатых элементов 4 и 5 (фиг. 5). Конец каждой втулки жестко закреплен на пластине. Углы пластины 1 выполнены закругленными.

Боковые стороны 6,7 пластины 1 (фиг. 1) выполнены прямыми, они имеют грани 8 и 9. Каждая втулка может быть закреплена на пластине любым известным способом. В описании представлен пример крепления каждой втулки к пластине путем расклепки конца втулки в отверстии пластины.

На одном конце каждой втулки 2 выполнен фланец 10 (фиг. 3), упирающийся во внутреннюю поверхность пластины 1 после соединения втулки с пластиной. Каждая втулка 2 соединена с пластиной путем запрессовки ее конца в отверстие пластины так, что на конце втулки образуется воротничок 11 втулки.

Фланец 10 является частью втулки 2 и он, по сути, выполняет функции упора, упирающегося в пластину 1 при завинчивании крепежного элемента 17 в резьбовое отверстие втулки 2. Втулка закрепляется на пластине за счет деформации прослабленного участка втулки, который имеет на наружной поверхности насечку и этот участок расположен в отверстии пластины 1. Насечки на посадочной части втулки предназначены для увеличения трения между деформируемой частью втулки и отверстием в пластине соединителя с целью исключения проворачивания втулки при завинчивании в нее крепежного элемента. Возможен вариант втулки с шестигранной заклепкой, располагаемой в шестигранном отверстии пластины соединителя с целью исключения проворачивания втулки при закручивании в нее крепежного элемента.

Фланец 10 втулки рабочем положении соединителя (фиг. 3,4,7) упирается во внутреннюю поверхность 12 пластины 1 и этот фланец расположен напротив воротничка 11 втулки. Воротничок 11 взаимодействует с наружной поверхностью 13 пластины 1. Воротничок выполнен на конце втулки путем расклепки конца втулки. Пластина 1 соединителя находится в сжатом положении между фланцем 10 и воротничком 11 втулки.

Использование соединителя осуществляют следующим образом. В положении, когда трубчатые элементы 4 и 5 не соединены друг с другом, в трубчатый элемент 5 (фиг. 5) вводят один конец пластины 1 соединителя так, чтобы часть пластины 1 соединителя и одна резьбовая втулка 2 свободно располагались в полости 14 трубчатого элемента 5. Затем в полость 14 трубчатого элемента 4, располагаемого на одной прямой линии с трубчатым элементом 5, вводят второй конец пластины 1 соединителя путем перемещения торца трубчатого элемента 4 к торцу трубчатого элемента 5. Сдвигают навстречу друг другу трубчатые элементы 4 и 5 до соприкосновения торцов трубчатых элементов.

В этом положении (фиг. 7) отверстия 15 и 16 в стенках трубчатых элементов 4 и 5 совмещаются с резьбовыми отверстиями 3 втулок 2. Вводят в отверстия трубчатых элементов резьбовые крепежные элементы 17 и завинчивают их в резьбовые отверстия 3 втулок 2. Затягивают крепежные элементы 17 до упора и защемления воротничка 11 каждой втулки между головкой 20 каждого крепежного элемента и пластиной 1. При затяжке крепежных элементов пластина 1 соединителя плотно прижимается своей поверхностью к внутренним поверхностям 18 и 19 стенок двух соединенных между собой трубчатых элементов 4 и 5. При этом в соединении пластины с трубчатыми элементами выбираются зазоры, что исключает в соединении появление люфтов.

При использовании соединителя пластину 1 соединителя вводят в полости 13 и 14 трубчатых элементов так, что грани 8 и 9 прямых боковых сторон 6 и 7 пластины 1 контактируют со стенками соединяемых трубчатых элементов 4 и 5 и поверхностями радиусных закруглений R (фиг. 8).

Работает соединитель следующим образом. При работе соединения на сжатие, растяжение и изгиб, нагрузки передаются на трубчатые элементы 4 и 5 и от них - на пластину 1. Поскольку пластина плотно прижата к стенкам трубчатых элементов 4 и 5, то в этой связи сцепление поверхности каждой пластины 1 с соответствующими поверхностями трубчатых элементов является максимальным за счет сил трения контактных поверхностей. И при этом усилия среза на крепежных элементах снижаются. После сборки соединения, пластины и втулки располагаются в полостях соединенных труб, а головки 20 крепежных элементов располагаются на внешних сторонах трубчатых элементов или эти головки располагаются заподлицо в углубленных гнездах стенок трубчатых элементов (гнезда не показаны).

Благодаря применению соединителя в соединении трубчатых элементов, существенно снижены напряжения в зонах сжатия труб, что позволило более равномерно распределить на пластине усилия сжатия, повысить сцепляемость контактирующих поверхностей соединения, снизить нагрузки на крепежных элементах и повысить надежность соединения. В результате повышена надежность работы соединения. Благодаря расположению пластины соединителя во внутренних полостях соединяемых трубчатых элементов существенно повышена компактность соединения, его защищенность от внешних воздействий, а также исключена необходимость обхода пластин в случае обшивки листами каркаса металлоконструкции.

Claims (1)

1. Соединитель трубчатых элементов, содержащий прямоугольную пластину с закрепленными на ней втулками с резьбой внутри под крепежные элементы соединения трубчатых элементов, при этом каждая втулка выполнена с фланцем, упирающимся в пластину, резьба во втулке выполнена в сквозном отверстии втулки, втулка закреплена в выполненном в пластине отверстии, на конце втулки выполнен воротничок, между которым и фланцем расположена пластина.