СОЕДИНЕНИЕ ДВУХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 1995 года по МПК E04B1/38 E04B1/58 

Изобретение относится, преимущественно, к строительству и может быть использовано, в частности, при возведении трубчатых каркасов зданий и сооружений с легкими металлическими или пластмассовыми элементами. Наряду с этим изобретение может быть использовано во многих других областях народного хозяйства, где возникает необходимость соединения двух элементов, когда часть одного из них, имеющего продольную ось, размещена в полости другого элемента, причем стыкуемые элементы могут быть жесткими, гибкими (например, тросы) или эластичными из различных материалов. Изобретение может быть использовано, например, в различного вида трубопроводах с целью получения герметичных и достаточно прочных соединений. Изобретение применено как к соединению двух стержневых элементов, так и к соединению стержневого элемента с массивным, в роли которого могут выступать, например, фундамент или любое другое основание, перекрытие, колонна или стена здания, одна из частей инструмента и т.д.

Известны технические решения для стыков труб одинакового диаметра, осуществляемых с помощью кольцевых накладок, которые могут быть как внешними, так и внутренними. Если в каждом таком стыке мысленно изъять одну трубу, то получим по существу одно и то же стыковое соединение для труб разного диаметра, характеризующееcя тем, что труба меньшего диаметра размещена с кольцевым зазором в полости трубы большего диаметра, причем по торцу последней выполнен сварной шов. Наличие некоторого кольцевого зазора между боковыми поверхностями двух стыкуемых труб определяется условиями технологичности выполнения стыкового соединения конструкций типа строительных или мебельных, для которых практически невыполнимы точность изготовления элементов и использование технологических примеров, характерных для машиностроения, где достигается плотная посадка одного элемента в полость другого [1]
Недостатком известных стыковых соединений является трудность достижения равнопрочности сварного кольцевого шва со стыкуемыми трубами.

Наиболее близким техническим решением является соединение труб разного диаметра, т. е. собственно трубы и внутренней кольцевой накладки, мысленно удаляя одну из труб одинакового диаметра. В более общем виде стыковое соединение двух элементов характеризуется тем, что по крайней мере один элемент имеет продольную ось, а другой имеет полость, расположенную соосно с первым элементом, причем последний размещен в полости с кольцевым зазором. В этом известном решении также использована сварка, причем равнопрочность с материалом труб достигнута за счет того, что, кроме сварного кольцевого шва, по боковой поверхности трубы меньшего диаметра в окнах трубы большего диаметра выполнены электрозаклепки [2]
Недостатком известного стыкового соединения является то обстоятельство, что оно не может быть использовано для соединения элементов из материала, который не сваривается (например, бетон, силикатное стекло, керамика, дерево, некоторые виды пластмасс, металлических сплавов, тканей), а также для соединения элементов из разнородных материалов. Известное решение практически неприменимо также для соединения элементов из материалов, которые хотя и могут в принципе свариваться, но требуют для этого специального оборудования, материалов и таких жестких условий по соблюдению режимов сварки, которые трудно и экономически нецелесообразно обеспечивать в конкретных условиях, например на монтажной площадке.

Целью изобретения является создание универсального стыкового соединения, а именно такого, которое может быть использовано для соединения элементов из различных, в том числе и из разнородных материалов.

На фиг. 1 показан общий вид соединения двух жестких труб из алюминиевого сплава; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 поперечное сечение соединения, в котором использованы сегменты из ориентированного органического стекла; на фиг. 4 общий вид соединения двух эластичных трубчатых элементов; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 общий вид кольца из ориентированного вдоль его оси органического стекла; на фиг. 7 деталь установки кольца по фиг. 6 в кольцевой зазор между стыкуемыми элементами, момент окончания предварительной сборки.

Конец трубки 1 меньшего диаметра размещен в полости трубки 2 большего диаметра с кольцевым зазором, полностью заполненным кольцом 3, выполненным из ориентированного вдоль его оси органического стекла. Кольцо 3 может быть образовано несколькими сегментами 4.

Конец трубки 5 из прорезиненной ткани размещен в полости такой же трубки 6 большего диаметра с кольцевым зазором, полностью заполненным кольцом 7, выполненным из ориентированного вдоль его оси органического стекла. Внутри трубки 5 размещено без зазора металлическое кольцо 8, а снаружи трубки 6 металлическое кольцо 9. Бочкообразная форма кольца 10, полученная за счет токарной обработки, с продольным сечением стенки, симметричным относительно продольной оси, упрощает его установку в кольцевой зазор между стыкуемыми жесткими элементами 11 и 12 в процессе предварительной сборки таким образом, что своей средней частью кольцо 10 контактирует как с поверхностью элемента 11, так и с поверхностью элемента 12. Этому способствуют упругие свойства органического стекла при сравнительно невысоком значении его модуля упругости.

Способ осуществления соединения заключается в следующем.

После предварительной сборки всех элементов соединения на него воздействуют теплом одним из известных способов, например, с помощью электрических устройств, основанных на термоэлектронагревательных элементах или на источниках инфракрасного излучения. При этом прежде всего нагревается один или оба стыкуемых элемента. Благодаря теплопередаче нагревается от середины к краям и кольцо 10. Нагрев ведут до температуры, при которой органическое стекло переходит в высокоэластичное состояние. Как только температура органического стекла достигает уровня, на 30-40^оС превышающего температуру стеклования, нагрев прекращают и соединение охлаждают до температуры окружающей среды. Для органического стекла, например марки СО-95, на основе пластифицированного полиметилметакрилата максимальная температура его разогрева составляет 125-135^оС. Переход в высокоэластичное состояние ориентированного вдоль оси органического стекла неизбежно связан со стремлением кольца принять начальные, до ориентированного деформирования размеры, в частности начальную толщину, которая может быть в 2-4 раза больше. При этом средний диаметр кольца остается неизменным, приращение толщины кольца происходит симметрично относительно среднего диаметра. Для кольца 10, размещенного в кольцевом зазоре стыкуемых элементов 11 и 12, отсутствует возможность принять первоначальные размеры. Но по мере распространения высокоэластичного состояния от середины к краям кольца его торцы подтягиваются к оси соединения, его стенка везде, где имеется возможность, утолщается, плотно заполняя все неплотности боковыми поверхностями кольца 10 и противолежащими поверхностями стыкуемых элементов 11 и 12. В результате охлаждения прочностные и деформационные свойства органического стекла кольца 10 ближе к соответствующим свойствам упрочненного ориентированного органического стекла, чем обычного. Повышению прочности органического стекла способствует также то обстоятельство, что кольцо из него заключено в своеобразные обоймы, представленные стыкуемыми элементами, что не только позволяет увеличивать сжимающие напряжения, но и препятствует появлению и распространению трещин от растягивающих напряжений. Все это обеспечивает возможность создания соединений, равнопрочных с соединяемыми элементами.

Использование: в строительстве при возведении трубчатых каркасов зданий и сооружений с легкими металлическими или пластмассовыми элементами, а также трубопроводов различного назначения. Сущность изобретения: кольцевой зазор заполнен кольцом, выполненным из ориентированного вдоль оси кольца органического стекла. Плотное заполнение кольцевого зазора достигнуто за счет того, что после предварительной сборки соединение нагревают с таким расчетом, что органическое стекло имеет температуру, на 30 - 40°С превышающую температуру стеклования. При этом органическое стекло, переходя в высокоэластичное состояние, проявляет эффект памяти формы и, утолщаясь, заполняет все неплотности между стыкуемыми элементами. После охлаждения органическое стекло приобретает прочностные свойства, обеспечивающие равнопрочность соединения с соединяемыми элементами. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. СОЕДИНЕНИЕ ДВУХ ЭЛЕМЕНТОВ, по крайней мере один из которых имеет продольную ось, а другой полость, в которой соответственно с кольцевым зазором размещен первый элемент, отличающееся тем, что кольцевой зазор заполнен по крайней мере одним кольцом из ориентированного вдоль его оси органического стекла, выполненного с возможностью воздействия на него источника тепла. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что кольцо выполнено составным из сегментов.