Узел стыковки оболочек из композиционного материала Советский патент 1980 года по МПК F16L9/10 

(54) УЗЕЛ СТЫКОВКИ ОБОЛОЧЕК ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

I

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано в устройствах стыковки секций, шахтнЫх колодцев, башенных сооружений оболочечного типа и других сооружений из композиционных материалов.

Известен узел стыковки, содержащий опорный пояс с продольными и радиальными взаимопересекающимися отверстиями с установленными в них со стороны силового торца втулками-фиксаторами и перекрывающие опорный пояс стрингеры, причем втулки-фиксаторы соединены с поясом штифтами, установленными на резьбе и клее 1.

Недостатки известного узла - недостаточные прочность и жесткость стыковки, а также ограниченная взаимозаменяемость крепежных элементов.

Известен также узел стыковки оболочек из композиционных материалов, на силовом торце которых установлена втулка-фиксатор с внутренним резьбовым отверстием, скрепленная с оболочкой штифтами, размещенными в диаметральном канале втулки. Отличительная особенность известной конструкции состоит в том

что в диаметральном канале втулки установлена калиброванная гильза с окном в центральной части, а иггифты запрессованы в сиговой торец оболочки из внутренней полости гильзы 21.

Данный узел по своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близок к иэббретениго.

. Однако его компановка предусматривает выполнение отверстий в композиционном материале оболочки и фиксацию в них резьбовых силовых элементов - втулок со штифтами. Наличие сквозных отверстий ослабляет краевое сечение оболочки из композиционного материала. Усилие же дополнительными слоями приводит к увеличению веса конструкции, габаритов и повышенному расходу композиционных материалов.

Кроме того, резьбовые элементы при длительном воздействии осевых нагрузок релаксируют совместно с композиционным материалом, снижая предварительную затяжку. Вследствие релаксации материала теряется герметичность

известного соединения стыковочного узла и надежность его в работе.

Цель изобретения - улучшение массо-габаритных показателей, упрощение монтажных операций и повышение надежности узла в работе.

Поставленная цель достигается тем, что каждая кольцевая втулка вьшолнена с торцевым двусторонними выемками и снабжена парой стянутых между собой разжимных колец, уста овленных в упомянутые выемки, причем сопряженные в стыке разжимные кольца выполнены с торцевыми кольцевыми, расширяющимися от плоскости стыка канавками образующими общую фигурную кольцевую канавку, сопряженные торцы оболочек имеют совмещенные торцевые радиально направленные пазы от наружной боковой поверхности до упомянутой фигурной канавки, а фиксирующие элементы выполнены в виде секторных шпонок с расширяющимися от плоскости стыка хвостовиками, установленных со смещением через упомянутые торцовые пазы в указанную фигурную канавку.

На фиг. 1 представлены две секции оболочек, состыкованные предлагаемым стыковочным узлом; на фиг. 2 - соединительный узел, узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2.

Предложенный стыковочный узел содержит две состыкованные секции оболочек 1 и 2. Между внутренними 3 и наружными 4 обечайками состыкованных оболочек, со стороны сопряженных торцов, установлены кольцевые втулки 5 с двусторонними торцовыми выемками, в которых размещены стянутые, например, болтами 6 металлические разжимные кольца 7. При этом разжимные кольца, сопряженные друг с другом в плоскости стыка, вьшолнены с торцовыми кольцевыми расширяющимися от плоскости стыка канавками 8 с сечением типа ласточкин хвост, образующими общую фигурную - образную кольцевую канавку. Сопряженные торцы состыкованных оболочек вьшолнены с совмещенными торцовыми радиально направленными пазами 9 от наружной боковой поверхности оболочки до упомявугой фигурной канавки. Аналогично основной фигурной канавке 8 и концентрично ей в стыке разжимных колец 7 могут быть вьшолнены допол1{ительные канавки такого же профиля (фиг. 2). Фиксирующие элементы выполнены в виде секторных цшонок 10 с расщиряющимися от плоскости стыка хвостовиками 11 и аналогичных им по сечению дополнительных секторных шпонок 12 и 13.

С целью обеспечения соосностии фиксации оболочек в процессе монтажа внутренние обечайки 3 стыкуемых оболочек 1 и 2 снабжены установочными штифтагли 14.. Надежная фиксация установленных в фигурные канавки секторных шпонок 10, 12 и 13 обеспечена замыкающими вкладышами 15, 16 и 17 соответственно. При этом внутренние разжимные кольца 7 могут быть вьшолнены либо полыми с крышками 18, либо открытыми и заполненными, например, пенопластом 19. Такое же теплоизоляционное заполнение, например, пенопластом предусмотрено между обечайками 3 и 4. Монтаж описываемого узла стыковки оболочек 1 и 2 состоит в том, что после соосного их поджатия через радиальные пазы 9 пропускают и устанавливают со смещением по окружности секторные шпонки 10, 12 и 13, которые своими хвостовиками 11 в форме

прочно и равномерно охватывают конические поверхности колец 7, плотно прижимая оболочки 1 и 2 друг к другу. После заполнения всех концентричных фигурных канавок секторными шпонками 10, 12 и 13 пазы 9 заделывают вкладышами 15, 16 и 17.

Полезность щэедложенного технического решения заключается в следующем:

- повышается весовое совершенство стыкового соединения, так как уменьшается металлоемкость стыков;

-уменьшаются габариты стыковочного узла;

-упрощается прюцесс сборки стыковочного узла,-исключается неравномерность нагрузки

композиционного материала в стыковочном узле, так как вся нагрузка на стыки передается через разрезное кольцо;

-уменьшается релаксация композиционного материала в зоне стыка, так как исключено

действие локальных нагрузок.

Таким образом могут быть вьшолнены конструкции стыковочных узлов для труб-оболочек любого класса, причем количество кольцевых канавок с расширяющимися подвнутрениями, их фбрма и размеры, а также количество секторных шпонок с хвостовиками, форма хвостовиков и их материал выбираются в зависимости от действующих на стыковочные зоны нагрузок.

Формула изобретения

Узел стыковки оболочек из композИционного материала, содержащий на силовых торцах стыкуемых оболочек кольцевые втулки и фиксируйщие элементы соединения втулки с ограничивающими оболочки обечайками, о т личающийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей, упрощения монтажных операций и повышения надежности узла в работе, каждая кольцевая втулка вьшолнена с торцовыми двусторонними выемками и снабжена парой стянутых между

собой разжимных колец, установленных в упомянутые выемки, причем сопряженные в стыке разжимные кольца выполнены с торцовыми кольцевыми, расширяющимися от плоскости |стыка канавками, образующими общую фигурную кольцевую канавку, сопряженные торцы оболочек имеют совмещенные торцовые радиально направленные пазы от наружной боковой поверхности до упомянутой фигурной канавки, а фиксирующие элементы выполнены X X Д.Л.А.уЧЛч/ /У -Х X X j хлл/уууу у х vxxxxx.;jj y-yYY

в ввде секторных шпонок с расширяющимися от плоскости стыка хвостовиками, установленных со смещением через упомянутые торцовые пазы в указанную фигурную канавку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . .Алторское свидетельство СССР № 310085 М.кл. F 16 В 5/02, 1971.

Фиг.з