КРЕПЕЖНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ С НЕСУЩЕЙ СТРУКТУРОЙ, А ТАКЖЕ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ С ТАКИМ ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ Российский патент 2014 года по МПК F16B9/00 B65D77/00 

Изобретение относится к крепежному приспособлению для соединения трубы с несущей структурой, в частности горизонтальной трубы решетчатого короба, в котором находится резервуар с жидкостью, с транспортным поддоном, причем для создания крепежного приспособления на трубе имеется участок крепления с образованным сжатием уплощением, в котором есть крепежное отверстие под крепежный болт, соединенный с участком крепления несущей структуры, причем крепежное отверстие имеет такую кромку, что относительно плоскости крепления, в которой участок крепления соединен с несущей структурой, в кромке есть плоскость приложения силы между головкой болта и участком крепления, наклоненная под углом α к плоскости крепления. Кроме того, данное изобретение относится к технологии изготовления такого крепежного приспособления и к резервуару для транспортировки и хранения жидкостей, оснащенному таким крепежным приспособлением.

Крепежные приспособления вышеназванного вида используются, в частности, для крепления решетчатых коробов резервуаров для хранения и транспортировки жидкостей IBC, у которых решетчатый короб защищает пластмассовый резервуар с жидкостью, расположенный на транспортировочном поддоне. Так как внутренняя емкость резервуара IBC зачастую служит для заправки ядовитых или химически агрессивных жидкостей, надежность крепежных приспособлений приобретает большое значение.

Для крепления решетчатого короба на транспортировочном поддоне нижняя горизонтальная труба решетчатой рамы соединяется с поддоном вышеописанными крепежными приспособлениями. Чтобы решетчатый короб или нижнюю горизонтальную трубу рамы можно было соединить с транспортировочным поддоном из-за пределов решетчатого короба, известные крепежные приспособления имеют такую форму, что крепежные болты можно ввернуть в дно поддона через крепежное отверстие в участке крепления, причем ось крепления (или болта) наклонена наружу. Для этого внутренняя часть кромки крепежного отверстия выгнута из плоскости крепления, заданной дном транспортировочного поддона, а внешняя часть крепежного отверстия находится в плоскости крепления, так что головка крепежного болта имеет заданное положение как внутри, так и снаружи, несмотря на наклоненную наружу ось вкручивания болта. При этом головка болта в области внутренней части кромки отверстия опирается только кромкой окружности, так что при слишком высоком моменте затяжки или при неблагоприятных нагрузках, которые могут возникнуть при обращении с резервуаром IBC, на головку болта будет действовать такой изгибающий момент, что в неблагоприятном случае произойдет отказ компонента из-за поломки крепежного болта или отрыва его головки.

В результате возможен ущерб, который сделает невозможным использование IBC, то есть отказ крепежного приспособления станет причиной значительного экономического ущерба и, более того, в случае повреждения внутренней емкости - утечки из емкости жидкости и, следовательно, загрязнения окружающей среды.

Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы предложить крепежное приспособление вышеназванного вида, позволяющее наклонить ось вкручивания болта к плоскости крепления, исключив риск связанного с этим отказа компонента. Кроме того, задача изобретения состоит в том, чтобы предложить резервуар для транспортировки и хранения жидкостей, отличающийся высокой эксплуатационной надежностью.

Для решения этой задачи предлагается крепежное приспособление, обладающее свойствами согласно п.1 формулы изобретения. Резервуар для транспортировки и хранения жидкостей с целью решения данной задачи имеет свойства согласно п.5 формулы изобретения.

У крепежного приспособления согласно изобретению край отверстия имеет стенку, образованную направленной в сторону оси крепления кольцевой перемычкой, которая представляет собой поверхность прилегания головки болта в плоскости приложения силы.

Благодаря такой форме создается плоская опора головки болта, без отличий между внутренней и внешней частью кромки отверстия. Благодаря этому сила вводится в участок крепления трубы равномерно по всей окружности головки болта. Кроме того, кольцевая перемычка, направленная в сторону оси крепления, в участке крепления образуется зона, позволяющая путем соответствующей деформации снизить напряжение растяжения, возникающее в результате слишком высокого момента затяжки или динамических нагрузок и действующее на головку болта.

Особенно предпочтительным вариантом является тот, при котором поверхность прилегания головки болта образована отогнутой кромкой, находящейся на краю отверстия и образованной основанием кольцевой перемычки; благодаря этому контактная поверхности между участком крепления и головкой болта образована гладкой поверхностью трубы, что обеспечивает передачу силы от головки болта на участок крепления без влияния надреза.

Если, кроме того, у отогнутой кромки есть выступ, выходящий за соседнюю кромку отверстия, контактная поверхность с головкой болта задается особенно точно.

Особенно щадящий режим передачи силы между крепежным болтом или его головкой и участком крепления возможен, если участок крепления в поперечном сечении, проходящем через крепежное отверстие, имеет S-образную кромку отверстия, чтобы не только кольцевая перемычка кромки отверстия, а вся зона кромки отверстия благодаря своей геометрической форме имела особенно высокую способность к деформации, позволяющую снижать пики напряжений, действующих на головку болта из-за динамических нагрузок.

Технология изготовления подобного крепежного приспособления имеет свойства согласно п.2 формулы изобретения.

В рамках технологии согласно изобретению после уплощения трубы и создания участка крепления сначала создается предварительное отверстие, имеющее меньшие размеры, чем это необходимо для вкручивания крепежного болта.

Крепежное отверстие под крепежный болт с диаметром больше диаметра предварительного отверстия изготавливается позднее способом глубокой вытяжки: в предварительное отверстие помещается пуансон вытяжного штампа, и отверстие расширяется при одновременном образовании на кромке отверстия кольцевой перемычки, которая создается в результате вдавливания кромки отверстия при глубокой вытяжке.

В конце согласно изобретению участок крепления следует повернуть относительно соседних участков трубы, чтобы плоскость приложения силы, то есть плоскость, в которой осуществляется передача силы от головки крепежного болта на участок крепления, не совпадает с плоскостью крепления.

Благодаря предписываемому изобретением процессу образования стенки отверстия, имеющей благодаря кольцевой перемычке вид гильзы, достигается не только равномерная передача силы по всей окружности между головкой болта и участком крепления. Более того, крепежное отверстие, имеющее необходимый для крепежного болта диаметр, создается без использования технологий обработки, при которых в области кромки отверстия возникает влияние надреза. Вместо этого в результате процесса обработки давлением кромка отверстия в участке крепления отдаляется от плоскости приложения силы на высоту кольцевой перемычки.

Особенно предпочтительным является вариант, при котором производится скрещение участка крепления относительно соседних участков трубы путем поворота пуансона в предварительном отверстии, в результате чего использование отдельных инструментов для выполнения скрещения, по крайней мере, сводится к минимуму.

Если движение поворота пуансона перекрывается с движением глубокой вытяжки, скрещение и образование крепежного отверстия можно выполнить практически в рамках одного процесса обработки давлением.

Благодаря данному крепежному приспособлению резервуар для транспортировки и хранения жидкостей согласно п.5 формулы изобретения отличается особенно высокой защитой от отказа соединения решетчатого короба с транспортировочным поддоном и имеет улучшенную защиту внутренней емкости.

Ниже исполнение крепежного приспособления и оснащение резервуара для хранения и транспортировки жидкостей подобным приспособлением, а также возможность изготовления этого приспособления описывается подробнее на основании чертежей. Здесь представлены:

фиг.1: резервуар IBC с решетчатым коробом на транспортировочном поддоне с внутренней емкостью;

фиг.2: участок крепления на нижней горизонтальной трубе решетчатого короба, показанного на фиг.1;

фиг.3: свободное, недеформированное поперечное сечение горизонтальной трубы;

фиг.4: участок горизонтальной трубы, уплощенный путем сжатия;

фиг.5: участок крепления горизонтальной трубы, деформированный путем глубокой вытяжки;

фиг.6: крепежное приспособление в поперечном сечении согласно линии разреза VI-VI на фиг.1.

На фиг.1 показан установленный на транспортировочном поддоне 10 решетчатый короб 11 резервуара для транспортировки и хранения жидкостей 12, внутренняя пластмассовая емкость 13 которого находится на поддоне 10, защищенная решетчатым коробом 11. Как на фиг.1 показано осями крепления 21, нижняя горизонтальная труба 14 решетчатого короба 11 соединена с дном 17 поддона 10 несколькими крепежными приспособлениями 15, 16. Крепежные приспособления 15 находятся в угловых участках 18 решетчатого короба 11, а крепежные приспособления 16 - в участках продольных 19 и поперечных 20 участков решетчатого короба 11. Вне зависимости от того, что крепежные приспособления 15 в угловых участках 18 решетчатого короба 11 выходят за пределы изогнутых участков нижней горизонтальной трубы 14, в остальном они идентичны крепежным приспособлениям 16, находящимся в прямолинейных участках горизонтальной трубы 14.

Вдоль осей крепления 21 на фиг.1 крепежные приспособления 15, 16 имеют крепежные болты 22, расположенные в соответствии с фиг.6 таким образом, что для создания резьбового соединения между решетчатым коробом 11 и транспортировочным поддоном 10 болты 22 можно легко достать и вкрутить из-за пределов решетчатого короба 11.

Конструкция крепежного приспособления 16 подробнее описана ниже на основании фиг.2 и 6. С этой целью на фиг.6 показано изображение в разрезе участка крепления 23 крепежного приспособления 16, показанного на фиг.1 в участке продольной стороны 19, с крепежным болтом 22, вкрученным в дно 17 транспортировочного поддона 10. На фиг.2 для большей наглядности показан только участок крепления 23.

Как показано на фиг.2 и 6, участок крепления 23 имеет образованное путем деформации свободного поперечного сечения трубы 24 уплощение 25, в котором находится крепежное отверстие 26 с кромкой отверстия 27, имеющей поперечное сечение примерно S-образной формы и стенку 28 с кольцевой перемычкой 29, в области основания 30 имеющей кромку 31, которая переходит в участки 32 и 33, расположенные в радиальном направлении к оси крепления 21.

Как особенно наглядно показано на фиг.2, кромка отверстия 27 благодаря имеющей кольцевую перемычку 29 стенке 28 имеет форму гильзы, причем основание 30 кольцевой перемычки благодаря S-образной форме участков 32, 33 образует в области кромки 31 возвышение 34, к которому нижней стороной головки 35 прилегает показанный на фиг.6, соединенный с дном поддона 17 крепежный болт 22.

Основание 30 кольцевой перемычки 29 или кромка 31 образует поверхность прилегания 38 (фиг.2) головки 35 крепежного болта 22, задающую плоскость приложения силы 36, наклоненную под углом α к плоскости крепления 37, заданной дном поддона 17.

Как особенно наглядно показано на фиг.6, заданная основанием 30 кольцевой перемычки 29 поверхность прилегания 38 (фиг.2) задает поверхность прилегания 38 на нижней стороне головки болта 35 с соответствующим образом равномерно распределенной передачей силы между головкой болта 35 и участком крепления 23 крепежного приспособления 16. Кроме того, кольцевая перемычка 29, особенно во взаимодействии с S-образными участками кромки отверстия 32, 33, образует деформирующееся тело, при деформации которого снижаются пики напряжений в участке крепления 23 или в участках кромки отверстия 32, 33, причем это не ведет к дополнительной нагрузке на крепежный болт 22.

Общий вид на фиг.3, 4 и 5 демонстрирует способ изготовления участка крепления 23 крепежного приспособления 16, изображенного на фиг.2 или 6. Как показывает сравнение фиг.3 и 4, для создания участка крепления 23 из свободного, недеформированного участка трубы 39 сначала производится сжатие трубы 14 для создания показанного на фиг.4 уплощения 25, при котором противоположные участки внутренних стенок поперечного сечения трубы 39 прилегают друг к другу, а поперечное сечение 39 становится плоским сечением 40. В плоском поперечном сечении 40 создается предварительное отверстие диаметром D1, причем диаметр D1 меньше диаметра D2 созданного в участке крепления 23 и показанного, например, на фиг.6 крепежного отверстия 26 под крепежный болт 22.

После этого путем не изображенного здесь процесса глубокой вытяжки в предварительное отверстие диаметром вводится пуансон 42 наружным диаметром d2, причем речь идет о расширении отверстия и одновременном образовании показанной на фиг.5 кольцевой перемычки 29, а также образовании крепежного отверстия 26 диаметром D₂.

Одновременно с вышеописанным процессом глубокой вытяжки осуществляется поворот пуансона 42 под углом α для создания показанного на фиг.5 скрещения, так что участок крепления 23 скрещивается относительно соседних, показанных на фиг.2, недеформированных участков трубы 43, 44 и образуется показанная на фиг.6 плоскость приложения силы 36.

Как особенно четко показано на фиг.5, благодаря вышеописанной глубокой вытяжке край отверстия 45, заданный предварительным отверстием согласно фиг.4, выводится из плоскости приложения силы 36 и находится на соответствующем высоте h кольцевой перемычки 29 расстоянии от поверхности прилегания 38, задающей плоскость приложения силы 36. Таким образом, влияние надреза, вызванное кромкой отверстия 45, смещается из плоскости приложения силы 36 и более не может ослаблять находящееся под напряжениями поперечное сечение в плоскости приложения силы 36.

Изобретение относится к крепежному приспособлению для соединения трубы с несущей структурой и направлено на снижение напряжений, действующих на головку болта из-за динамических нагрузок за счет высокой способности кромки к деформации. Крепежное приспособление для соединения трубы с несущей структурой, в частности горизонтальной трубы решетчатого короба, в котором находится резервуар с жидкостью, с транспортным поддоном, причем для создания крепежного приспособления на трубе имеется участок крепления с образованным сжатием уплощением, в котором есть крепежное отверстие под крепежный болт, соединяющий участок крепления с несущей структурой. Крепежное отверстие имеет кромку, выполненную так, что относительно плоскости крепления, в которой участок крепления соединен с несущей структурой, в кромке есть плоскость приложения силы между головкой болта и участком крепления, наклоненная под углом к плоскости крепления. Край отверстия имеет стенку, образованную направленной в сторону оси крепления кольцевой перемычкой, которая представляет собой поверхность прилегания головки болта в плоскости приложения силы. Поверхность прилегания образована вдавленной кромкой, образованной на кромке отверстия основанием кольцевой перемычки и имеющей возвышение, выходящее за пределы соседнего края отверстия. Участок крепления имеет S-образную кромку отверстия в поперечном сечении, проходящем через крепежное отверстие. 3 н, и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Крепежное приспособление (15, 16) для соединения трубы с несущей структурой, в частности, с горизонтальной трубой соединенного с транспортным поддоном (10) решетчатого короба (11), в котором находится резервуар с жидкостью, причем для создания крепежного приспособления на трубе имеется участок (23) крепления с образованным сжатием уплощением (25), в котором есть крепежное отверстие (26) под крепежный болт (22), соединяющий участок крепления с несущей структурой, причем крепежное отверстие имеет кромку (27), выполненную так, что относительно плоскости (37) крепления, в которой участок крепления соединен с несущей структурой, в кромке есть плоскость (36) приложения силы между головкой (35) болта и участком крепления, наклоненная под углом а к плоскости крепления, отличающееся тем, что край отверстия имеет стенку (28), образованную направленной в сторону оси (21) крепления кольцевой перемычкой (29), которая представляет собой поверхность (38) прилегания головки болта в плоскости приложения силы, причем поверхность (38) прилегания образована вдавленной кромкой (31), образованной на кромке (27) отверстия основанием (30) кольцевой перемычки (29) и имеющей возвышение (34), выходящее за пределы соседнего края отверстия, при этом участок (23) крепления имеет S-образную кромку (27) отверстия в поперечном сечении, проходящем через крепежное отверстие (26).

2. Способ изготовления крепежного приспособления (15, 16) для соединения трубы с несущей структурой, при котором из трубы со свободным поперечным сечением (24) путем сжатия участка трубы создают уплощение (25) на участке (23) крепления, отличающийся следующими этапами процесса:
- образование предварительного отверстия (41) диаметром D₁ на участке (23) крепления с кромкой (27) по окружности отверстия;
- образование крепежного отверстия (26) диаметром D₂ путем ввода пуансона (42) вытяжного штампа в предварительное отверстие и расширения отверстия с одновременным образованием кольцевой перемычки (29) на кромке (27) отверстия;
- скрещивание участка (23) крепления относительно соседних участков (43, 44) трубы.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что скрещение участка (23) крепления относительно соседних участков (43, 44) трубы выполняют путем поворота находящегося в предварительном отверстии (41) пуансона (42).

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что движение поворота штампа осуществляют одновременно с движением глубокой вытяжки.

5. Резервуар (12) для транспортировки и хранения жидкостей с внутренней емкостью (13) из пластика с закрывающимся впускным патрубком и сливным патрубком для присоединения заборной арматуры, наружной оболочкой, представляющей собой решетчатый короб (11) из вертикальных и горизонтальных труб (14), а также несущей структурой в виде транспортировочного поддона (10), которая подходит для погрузки с помощью вилочного или стеллажного погрузчика и т.п., причем транспортировочный поддон имеет дно (17) для установки внутренней емкости, а для соединения решетчатого короба с поддоном горизонтальная труба рамы, соседняя с дном поддона, соединяется с поддоном с помощью крепежного приспособления (15, 16) согласно пункту 1.