КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ "ЯМСИ" Российский патент 2010 года по МПК F16B5/06 A61B17/58 F16L55/18 

Изобретение относится преимущественно к области эксплуатации тонкостенных конструкций, в частности к крепежному элементу для стягивания берегов трещин, образовавшихся, например, на корпусах строительных сооружений и машиностроительных конструкций, транспортных средств, газгольдеров, трубопроводах и других оболочечных и пластинчатых конструкциях, и может также применяться для соединения деталей из различных материалов.

Известны крепежные элементы в виде разрезных втулок из сплава со свойством «эффекта памяти формы» (ЭПФ), внутренний диаметр которых меньше наружного диаметра сопрягаемых изделий. Такая втулка при низкой температуре (в жидком азоте) раздается, а при укладке на соединяемые трубы срабатывает при положительной температуре, образовывая прочное соединение двух труб («Техника - молодежи», №3, 1986, стр.65, рис.10).

Недостатком такой конструкции является невозможность соединения труб большого диаметра и оболочек больших габаритов. Кроме того, невозможно использовать крепежные элементы для соединения незамкнутых оболочек и пластин.

В костно-челюстной хирургии известны скобы-фиксаторы из сплава с ЭПФ, устанавливаемые для скрепления костей в заранее просверленные отверстия в костных отломках. После установки на проектное место скобы-фиксаторы в течение 20-40 секунд воспринимают заданную форму по мере достижения температуры формовосстановления (кн.: Применение сплавов с эффектом памяти формы в стоматологии. / Миргазизов М.З. и др. - М.: Медицина, 1991, стр.81-82, рис.18).

Недостатком аналога является необходимость высверливания отверстий в костных отломках для установки скоб-фиксаторов. Отверстия ослабляют и травмируют кости. В зоне отверстий возникают концентраторы напряжений, способствующие случайному разрушению основной костной ткани.

Наиболее близким по техническому решению к заявленному является крепежный элемент для брошюрования множества листов, имеющий поперечное сечение в форме канала, содержащий горизонтальное основание и две вертикальные боковые стенки. При этом первая боковая стенка имеет отогнутую верхнюю часть, проходящую под углом, приближающимся к прямому углу, и образующую поперечину, проходящую по всей длине этой стенки, ширина которой значительно меньше размеров остальных стенок. Крепежный элемент содержит дополнительные упоры, расположенные на незначительном расстоянии от обоих его концов и прикрепленные к горизонтальному основанию и/или к первой вертикальной боковой стенке, и/или ко второй вертикальной боковой стенке (патент РФ №2301744, М.кл. B42F 9/00, опубл. 27.06.2007).

Недостатками такого крепежного элемента являются:

а) элементы предназначены только для соединения (брошюрования) листов, уложенных в виде стопки, и не позволяют соединять детали встык, тем более стягивать стыкуемые детали;

б) крепежные элементы не позволяют производить соединение негибких деталей, имеющих сложную геометрическую форму, и листы со сложной криволинейной поверхностью, а также фрагментов детали, разъединенных вследствие появления трещины;

в) элементы не исключают взаимного смещения стыкуемых листов (или берегов трещин на тонкостенных конструкциях);

г) плоская направляющая крепежных элементов (боковых стенок) не способствует восприятию поперечных усилий и приданию поперечной жесткости ремонтируемым швам;

д) даже незначительные изменения геометрической формы крепежного элемента могут привести к нарушению его функционального назначения.

Задачами (целью) изобретения являются обеспечение соединения сложных по форме деталей, имеющих поверхности различной кривизны, или фрагментов детали, разъединенных вследствие появления трещины, придание им поперечной жесткости, а также повышение надежности действия крепежного элемента.

Указанные задачи достигаются тем, что в крепежном элементе, имеющем поперечное сечение в форме канала и содержащем две боковые стенки и основание, боковые стенки изготовлены из материала со свойством «эффекта памяти формы», например из одноосно ориентированного плоского полимерного материала или из сплава со свойством «эффекта памяти формы». Боковые стенки расположены под углом друг к другу, причем в центральной части в области стыка боковых стенок имеется вырез продолговатой или щелевидной формы, а основания выполнены в виде лапок округлой формы, присоединенных к боковым стенкам и направленных наружу от канала. Лапки могут быть получены путем отгиба концевых частей боковых стенок наружу от канала. При этом линии отгиба расположены под различными углами к линии стыка боковых стенок в зависимости от значений кривизны соединяемых поверхностей (или вогнутая, или плоская, или выпуклая, или смешанные формы). При этом центральная часть боковой стенки выполнена в виде полуволны с выпуклостью, направленной наружу. В упрощенном варианте исполнения крепежного элемента боковые стенки имеют П-образную форму, а лапки образованы путем отгиба концевых частей боковых стенок наружу от канала. На нижнюю (контактную) поверхность каждой лапки нанесен слой клея, который снабжен защитной пленкой от прилипания клеевой поверхности до момента использования.

На фиг.1 представлен вид сверху крепежного элемента, на фиг.2 - вид сбоку (вид А) на фиг.1; на фиг.3 и 4 приведены отдельные поперечные сечения крепежного элемента; на фиг.5 показана развертка крепежного элемента; на фиг.6-8 представлены возможные варианты линий отгибов лапок, соответственно, для соединения вогнутых, плоских и выпуклых поверхностей; на фиг.9 представлен упрощенный вариант крепежного элемента; на фиг.10-11 приведены фотографии крепежного элемента.

Крепежный элемент имеет боковые стенки 1 и 2, изготовленные из листа материала со свойством «эффекта памяти формы», например, из одноосно ориентированного плоского полимерного материала или из сплава со свойством «эффекта памяти формы» (например, нитинола).

В общем случае исполнения крепежного элемента боковые стенки 1 и 2 состыкованы друг с другом (или отогнуты из цельного листа). За счет того, что боковые стенки 1 и 2 расположены под углом друг к другу, образован канал между ними. В центральной части в области стыка (области сгиба) боковых стенок 1 и 2 выполнен вырез а. Вырез а обычно имеет продолговатую (в том числе и щелевидную) форму вдоль ребра стыка (сгиба). Концевые части боковых стенок 1 и 2 отогнуты (соединены) наружу от канала с формированием оснований в виде лапок 3. Лапки 3 могут иметь или округлую, или прямоугольную форму.

В зависимости от значений кривизны соединяемых поверхностей (или вогнутая, или плоская, или выпуклая, или смешанные формы) линии сгиба (соединения) располагаются под различными углами к линии стыка боковых стенок (фиг.6-8). Возможно и смешанное размещение линий отгиба для соединения поверхностей более сложной формы с переходными значениями кривизны.

Центральная часть 4 и 5 каждой боковой стенки 1 и 2 при необходимости может быть выполнена в виде полуволны с выпуклостью, направленной наружу.

В упрощенном варианте исполнения крепежный элемент имеет боковые стенки П-образной формы, которые также расположены под углом друг к другу с образованием канала. В центральной части в области стыка боковых стенок 6 и 7 выполнен вырез а, а лапки 8 получены путем отгиба (или присоединения) концевых частей боковых стенок 6 и 7 наружу от канала.

Нижняя (контактная) поверхность каждой лапки 3 (или 8) крепежного элемента имеет слой клея. Слой клея может быть нанесен предварительно на этапе изготовления крепежного элемента, при этом клеевая поверхность покрывается защитной пленкой от прилипания клеевой поверхности до момента использования. Слой клея может быть нанесен непосредственно и на этапе использования крепежного элемента по прямому назначению.

Наиболее простой способ изготовления крепежного элемента заключается в том, что он может быть изготовлен из цельного листа путем сгиба соответствующих частей этого листа для придания необходимой формы.

Крепежный элемент работает следующим образом.

Поверхность оболочечной конструкции с трещиной (или другие соединяемые детали) очищается от грязи, пыли и старой краски. Лапки 3 (или 8) приклеиваются к поверхности соединяемых деталей или к берегам трещины. Благодаря наличию центрального выреза «а» боковые стенки относительно легко деформируются (изгибаются), обеспечивая плотное прилегание лапок 3 (или 8) к присоединяемой поверхности детали.

Боковые стенки 1 и 2 (4 и 5) в центральной части подвергаются нагреву до температуры срабатывания материала со свойством «эффекта памяти формы». При этом боковые стенки начинают укорачиваться, стягивая соединяемые детали или берега трещины, замедляя или останавливая развитие трещины.

Таким образом, крепежный элемент обеспечивает соединение сложных по форме деталей, имеющих поверхности различной кривизны, или фрагментов детали, разъединенных вследствие появления трещины, позволяет стягивать соединяемые детали или берега трещины и обеспечивает поперечную жесткость конструкций в области соединения, а также исключает взаимное смещение деталей или берегов трещины в поперечном направлении. Вследствие этого повышается надежность соединения.

Крепежный элемент может стать незаменимым средством для «лечения» трещин в различных конструкциях.

Изобретение относится к области эксплуатации тонкостенных конструкций, в частности для стягивания берегов трещин, образовавшихся, например, на корпусах строительных сооружений и машиностроительных конструкций, транспортных средств, газгольдеров, трубопроводах и других оболочечных и пластинчатых конструкциях. Крепежный элемент содержит две боковые стенки и основание. Боковые стенки изготовлены из материала со свойством «эффекта памяти формы», расположены под углом друг к другу и в центральной части в области стыка друг с другом имеют вырез продолговатой формы. Основания выполнены в виде лапок, присоединенных к боковым стенкам и направленных наружу. В результате обеспечивается соединение сложных по форме деталей или фрагментов детали, разъединенных вследствие появления трещины, есть возможность стягивать соединяемые детали или берега трещины, обеспечивается поперечная жесткость конструкций в области соединения, исключается взаимное смещение деталей или берегов трещины в поперечном направлении. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Крепежный элемент, содержащий две боковые стенки и основание, отличающийся тем, что боковые стенки изготовлены из материала со свойством «эффекта памяти формы», причем они расположены под углом друг к другу и в центральной части в области стыка друг с другом имеют вырез продолговатой формы, а основания выполнены в виде лапок, присоединенных к боковым стенкам и направленных наружу.

2. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки изготовлены из одноосно ориентированного полимерного материала.

3. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки изготовлены из сплава со свойством «эффекта памяти формы».

4. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что вырез имеет щелевидную форму.

5. Крепежный элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что лапки получены путем отгиба концевых частей боковых стенок наружу.

6. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что лапки выполнены округлой формы.

7. Крепежный элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что центральная часть боковой стенки выполнена в виде полуволны с выпуклостью, направленной наружу.

8. Крепежный элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что боковые стенки имеют П-образную форму, а лапки образованы путем отгиба концевых частей боковых стенок наружу.

9. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что на контактную поверхность лапки нанесен слой клея.

10. Крепежный элемент по п.9, отличающийся тем, что слой клея на контактной поверхности лапки снабжен защитной пленкой.