КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1996 года по МПК F16B19/08 

Крепежный элемент предназначен для механического соединения элементов, выполненных из различных, в том числе и из разнородных материалов, а также для герметизации отверстий и кольцевых зазоров.

Недостатком сварки является то обстоятельство, что она, как правило, непригодна для соединения из материалов, имеющих различную химическую природу (исключение составляет диффузион).

Известно выполнение крепежного элемента, выполненного из полимерного материала, внутри которого размещена предварительно растянутая винтовая пружина [1]
Недостатком известного крепежного элемента является узкий спектр его использования, т.е. установка в тех местах, где имеются достаточные габариты и пространство для монтажа.

Целью настоящего изобретения является устранение данного недостатка.

Указанная цель достигается тем, что крепежный элемент выполнен из полимерного материала, обладающего эффектом памяти при нагреве его до высокоэластичного состояния, например, сополимер метилметакрилата с акрилонитрилом.

Крепежный элемент, выполненный в виде отрезка стержня из подвергнутого вытяжке полимерного материала, обладающего свойством восстанавливать свои размеры при последующем нагревании, содержит дополнительно замоноличенную в полимерный материал вытянутую винтовую пружину, причем последняя размещена аксиально, кроме того, степень вытяжки винтовой пружины может превышать степень вытяжки полимерного материала, а сам крепежный элемент может быть выполнен трубчатым снабжен винтовой резьбой, при этом стенка трубы может быть выполнена разрезной по винтовой линии, расположенной в промежутках между витками пружины.

Замоноличенная винтовая пружина является для полимерного материала армирующим элементом, повышающим его прочность на осевые воздействия, а также на сдвиг и кручение. Замоноличивание пружины в растянутом состоянии придает крепежному элементу свойство развивать значительные усилия при его сокращении в процессе нагрева, что способствует плотному прижатию друг к другу соединяемых элементов. При более высокой степени вытяжки пружины этот эффект усиливается, что позволяет более полно реализовать прочностные свойства материала пружины, полно реализовать прочность материала арматуры. Выполнение пружины из электропроводного материала, в частности из стали, обеспечивает возможность индукционного нагрева, то есть за счет воздействия переменным электромагнитным полем, что неизбежно приведет и к разогреву полимерного материала, это дает возможность использовать крепежный элемент в глухих соединениях. Выполнение крепежного элемента трубчатым позволяет снизить его материалоемкость, размещать его непосредственно на поверхностях соединяемых стержней и труб, в кольцевых зазорах, образуемых соединяемыми элементами. Наличие на поверхностях крепежного элемента винтовой резьбы позволяет надежно зафиксировать его положение в процессе предварительной сборки. С учетом того, что вытянутый полимерный материал обладает повышенной гибкостью и упругостью, выполнение стенки трубчатого крепежного элемента разрезной по винтовой линии, расположенной в промежутках между витками пружины, придает крепежному элементу в целом свойства винтовой пружины для установки в отверстии или в полости несколько меньшего диаметра и добиться таким образом самофиксации за счет сил упругости, кроме того, такая пружина может быть установлена на стержне или трубе в тех случаях, когда отсутствует возможность заведения ее с торца, а именно за счет накрутки сбоку, и наконец, гибкость такой пружины позволяет устанавливать ее на элементах или полостях, имеющих криволинейные оси.

Изготовление заявляемого крепежного элемента может осуществляться на основе известных технологий для получения полимерных стержней и труб и для их вытяжки, при этом могут быть использованы заливные композиции полимерных материалов. Процесс вытяжки трубчатого элемента, в зависимости от его конкретного назначения, может сопровождаться созданием в полости трубы повышенного или пониженного давления с целью получения заданного диаметра в готовом элементе внешнего внутреннего или среднего. В определенных случаях трубчатые крепежные элементы целесообразно получать из вытянутых сплошных путем высверливания сердцевины последних.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 и 2, 5 и 6 изображены общие виды сплошного трубчатого, крепежного элемента, соответственно вид сбоку и с торца, а на фиг.3 и 4, 7 и 8 то же, в стадии после нагрева, на каждой последующей паре фигур показан один пример практического использования крепежных элементов в соединении в виде сечений, проходящих через продольные оси крепежных элементов, причем на всех нечетных номерах фигур, от 9 до 43 в стадии предварительной сборки соединения, а на всех четных номерах фигур, от 10 до 44 в стадии готовности к эксплуатации, после нагрева крепежных элементов, в частности на фиг.9 и 10 показано соединение двух листов полимерного материала заклепками с высадными головками, на фиг.11 и 12 - соединение трех деревянных брусьев трубчатым нагалем с высадными головками, на фиг.13 и 14 соединение двух листов полимерного материала заклепками с потайными головками, на фиг.15 и 16 соединение двух деревянных пластин с расположенной между ними металлической пластиной заклепками с потайными головками, на фиг. 17, 18 соединение между собой трех металлических колец заклепками с высадными головками, на фиг.19, 20 прикрепление трубы к стенке в месте ее пересечения с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.21, 22 соединение концов труб, один из которых выполнен с раструбом, с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.23, 24 прикрепление стеклянного фланца к стеклянной трубе с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.25, 26 соединение прямых концов металлических труб с помощью трубчатого крепежного элемента, расположенного снаружи, на фиг.27, 28 то же, с расположением трубчатого крепежного элемента внутри, на фиг.29, 30 - соединение прямых концов металлических труб с помощью металлической муфты и трубчатого крепежного элемента, на фиг.31 и 32 то же, с помощью металлической втулки и трубчатого крепежного элемента, на фиг. 33, 34 - закрепление на металлической стойке трубчатого крепежного элемента, выполняющего роль опорного столика для полки стеллажа, на фиг.35, 36 закрепление на металлической стойке кронштейнов с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.37, 38 закрепление в гнезде потолка металлической подвески с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.39 и 40 закрепление фурнитуры на коже с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.41 и 42 закрепление фурнитуры на дереве с помощью трубчатого крепежного элемента, на фиг.43, 44 закрепление в гнезде деревянного основания ножки элемента, декоративная головка которого прижимает к основанию искусственную кожу с помощью разрезного трубчатого крепежного элемента.

Следует иметь в виду определенную условность изображений примеров практического использования крепежного элемента на нечетных фигурах, поскольку с целью упрощения на них не указаны элементы оснастки, источника тепла, а также несколько искажены пропорции соединяемых элементов из-за необходимости указания зазоров между ними и крепежными элементами.

Сплошной крепежный элемент (см. фиг.1, 2) представляет собой стержень 1 из подвергнутого вытяжке сополимера метилметакрилата с акрилонитрилом, в который замоноличена стальная винтовая пружина 2, соответственно трубчатый крепежный элемент (см. фиг.5, 6) представляет собой трубчатый стержень 3 из подвергнутого вытяжке сополимера метилметакрилата с акролонитрилом, в который замоноличена стальная винтовая пружина 4. Степень вытяжки пружины 2 и 4 превышает степень вытяжки полимерного материала за счет того, что при образовании соответствующих заготовок, когда полимерная масса находится в пластичном напряженном состоянии, пружины 2 и 4 размещаются в ней в растянутом состоянии с передачей усилий на внешние захваты. В стенке трубчатого стержня 3 может быть выполнен винтовой разрез (показан на фиг.5 пунктиром), линия которого расположена в промежутках между витками пружины 4. Цилиндрические поверхности стержней 1, 3 могут быть снабжены винтовой резьбой. Во всех приведенных примерах соединений использован один из описанных выше крепежных элементов.

Листы полимерного материала 5 соединены растянутыми заклепками 6, на концах которых образованы высадные головки, прижимающие листы 5 друг к другу. Деревянные брусья 7 соединены растянутыми трубчатым нагелем 8, на концах которого образованы высадные головки, передающие усилия обжатия через шайбы 9 на крайние брусья 7. Листы полимерного материала 10 соединены растянутыми заклепками 11 с потайными головками, причем каждая заклепка 11 представляет собой две потайные головки, соединенные между собой меньшими основаниями. Две деревянные пластины 12 и расположенная между ними металлическая пластина 13, например, рукоятки ножа, соединены между собой растянутыми заклепками 14 с потайными головками в пределах пластин 12. Металлические кольца 15, составляющие фрагмент декоративной решетки, соединены между собой растянутыми заклепками 16 с высадными головками. Металлическая труба 17 закреплена в отверстии стенки 18 растянуто-обжатым трубчатым элементом 19, имеющим на концах буртики. Чугунная труба 20, имеющая на конце раструб, соединена с прямым концом трубы 21 за счет трубчатого элемента 22, обжатая стенка которого плотно заполняет кольцевой зазор. Аналогично соединена стеклянная труба 23 со стеклянным фланцем 24 с помощью трубчатого элемента 25. Прямые концы двух металлических труб 26 соединены обжимающим их трубчатым элементом 27. Прямые концы двух металлических труб 28 соединены распирающим их изнутри трубчатым элементом 29. Прямые концы двух металлических труб 30 соединены с помощью металлической муфты 31, размещенной по отношению к трубам 30 с кольцевым зазором, который заполнен растянуто-обжатым трубчатым элементом 32.

Аналогично прямые концы двух металлических труб 33 соединены с помощью металлической втулки 34, размещенной по отношению к трубам 33 с кольцевыми зазорами, который заполнен растянуто-обжатым трубчатым элементом 35. Металлическая трубчатая стойка 36 снабжена опорным столиком, выполненным из обжимающего ее трубчатого элемента 37, на которой опирается полка 38 стеллажа. На металлической стойке 39 кронштейны 40 закреплены с помощью трубчатого элемента 41. Уширенный конец металлической подвески 42 закреплен в гнезде бетонного потолка 43 с помощью крепежного трубчатого элемента 44, имеющего внутреннюю винтовую резьбу, которой соответствует винтовая резьба на уширенном конце подвески 42. Пластмассовая декоративная головка 45 и металлическая шайба 46 фурнитуры закреплены с помощью растянутого трубчатого элемента 47 на коже 48. Фиксация головки 45 и шайбы 46 на элементе 47 выполнена за счет наружной винтовой резьбы на элементе 47 и соответствующих резьб в шайбе 46 и в гнезде головки 45. Аналогично пластмассовая декоративная головка мебельной фурнитуры 49 и металлическая шайба 50 закреплены с помощью растянутого трубчатого элемента 51 на деревоплите 52. Участок искусственной кожи 53 прижат к деревянному основанию 54 декоративной головкой 55 элемента, ножка которого закреплена в гнезде основания с помощью разрезного трубчатого элемента 56, причем разрез выполнен по винтовой линии.

Технология получения соединений включает предварительную сборку и последующий нагрев крепежных элементов до температуры 130-160^oС, при которой сополимер метилметакрилата с акролонитрилом переходит в высокоэластичное (каучукоподобное) состояние. В случае одинаковой степени вытяжки пружины и полимерного материала крепежный элемент, находящийся в свободном состоянии, принимает при таком нагреве ту форму, которую имел до вытяжки. Поскольку в реальных соединениях крепежный элемент не находится в свободном состоянии, но стремится принять указанную выше форму, он подвергается деформированию, взаимодействуя со стенками отверстий, кольцевых зазоров и др.

Использование: в условиях соединения элементов из различных и разнородных материалов, герметичность отверстий и кольцевых зазоров. Сущность изобретения: крепежный элемент выполнен в виде отрезка стержня, сплошного или трубчатого, из подвергнутого вытяжке полимерного материала, обладающего свойством восстанавливаться свои размеры при последующем нагревании, например из сополимера метилметакрилата с акрилонитрилом, в которой замоноличена металлическая вытянутая винтовая пружина, размещенная аксиально. Цилиндрические поверхности крепежного элемента могут иметь винтовую резьбу. Стенка трубчатого крепежного элемента может быть выполнена разрезной по винтовой линии, расположенной между витками пружины. 6 з.п. ф-лы, 44 ил.

1. Крепежный элемент, выполненный из полимерного материала, с армирующим продольным элементом в виде предварительно растянутой винтовой пружины, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала использован материал, обладающий эффектом памяти при нагреве его до высокоэластичного состояния, например сополимер метилметакрилата с акрилонитрилом. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде трубы. 3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен разрезным по винтовой линии. 4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один его конец выполнен с винтовой резьбой. 5. Элемент по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере один его конец выполнен с внутренней винтовой резьбой. 6. Элемент по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере один его конец выполнен с наружной резьбой. 7. Элемент по п.2, отличающийся тем, что один его конец выполнен с наружной, а другой с внутренней резьбой.