Блок фиксирующего устройства для соединения полых элементов строительных конструкций

Полезная модель относится к устройствам для соединения строительных элементов конструкций друг с другом, например, каркасных трубчатых элементов, выполненных из металла, пластика, бамбука, дерева.
Из уровня техники известны различные устройства для соединения элементов строительных конструкций, при использовании которых соединяемые торцевые поверхности элементов могут быть расположены в одной плоскости или в разных плоскостях.
Например, из описания к патенту RU 2582007 (дата публикации 20.04.2016 г.) известно фиксирующее устройство для разъемного соединения деталей элементов конструкции друг к другу, включающее фиксирующий элемент и опору. Фиксирующий элемент содержит стержень и выступающие радиально наружу фиксирующие рычаги, расположенные на конце стержня. Опора имеет вырез с секциями выреза, отходящими радиально наружу от центра симметрии опоры. Опора, кроме того, включает фиксирующие выступы, выполненные между секциями выреза. Фиксирующие выступы имеют рессорную часть и запирающую часть. Рессорные части установлены под некоторым углом к плоскости верхней поверхности опоры и снабжены гнездом, выполненным по форме для приема и зацепления с частью фиксирующих рычагов. Фиксирующие рычаги приспособлены для проведения по оси через вырез и поворачиваются для осуществления фиксации - запирания за фиксирующими выступами. Устройство может быть использовано для изготовления разных типов мебели, выставочных стендов и элементов дизайна, а также для установки перегородок и ограничивающих стен, каркасов решетчатых перегородок и для изготовления решетчатых конструкций любого типа, где необходимы быстрая сборка и разборка.
Также известен узел соединения несущих трубчатых элементов сборно-разборного каркаса теплицы, содержащий соединительный элемент в виде двугранного профиля, концы которого расположены внутри смежных трубчатых элементов и вписаны в него, причем он снабжен стопорными элементами, каждый из которых выполнен в виде незамкнутой пружинной петли с фиксирующим отгибом на одном из концов, при этом пружинная петля установлена в трубчатом элементе с упором в вершину профиля соединительного элемента, а отгиб взаимодействует с наружной поверхностью трубчатого элемента со стороны, противоположной расположению вершины соединительного элемента. Концы двугранного профиля заводят в соединяемые трубчатые элементы, затем концы фиксируют стопорными элементами, устанавливая их в трубчатые элементы с упором (SU 1825867, дата публикации 07.07.1993 г.).
Также известно устройство для разъемного соединения длинномерных элементов, содержащее разъемный по центральной плоскости корпус с тремя выполненными в нем под соединяемые длинномерные элементы сквозными пазами, продольные оси которых являются непересекающимися, а наружные края образуют на поверхности корпуса щечки для частичного охвата соединяемых длинномерных элементов, и сквозным отверстием под крепежный элемент, выполненным в середине центральной плоскости, перпендикулярной плоскости разъема, причем угол между продольной осью сквозного отверстия и продольными осями каждого из пазов составляет 20-60°, при этом сквозные пазы имеют внутренний профиль, идентичный наружному профилю соединяемых длинномерных элементов (RU 31622, дата публикации 20.08.2003 г.).
Все указанные устройства представляют собой единый узел с соединительными элементами (рычагами, стержнями и т.д.), предназначенными для соединения с полыми элементами строительных конструкций и другими аналогичными деталями. Такое соединение осуществляется именно за счет присоединения строительных элементов к узлу, что приводит к необходимости удерживания скрепляемых деталей вместе в правильном положении и задействования при этом нескольких человек. При демонтаже строительной конструкции единственным способом для разъединения узла является именно отсоединение от него строительных элементов путем приложения определенных усилий. Для проведения данных работ также требуется привлечение нескольких рабочих и осуществление постоянного контроля за процессом демонтажа. Таким образом, сборка и демонтаж строительных конструкций с использованием рассмотренных устройств обладают повышенной трудоемкостью, что замедляет ход строительства.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели является фиксирующее устройство, предназначенное для разъемного соединения полых элементов строительных конструкций между собой. Фиксирующее устройство выполнено в виде многогранника, каждая грань которого содержит отверстие для присоединения трубчатой стойки, и соединительный элемент, установленный на грани в этом отверстии. Отверстия могут быть выполнены под углом 45°. Каждая из трубчатых стоек содержит конец для вставки в соединительный элемент (СА 2206686, дата публикации 18.12.1997 г.).
Указанная конструкция, как и рассмотренные выше аналоги, представляет собой единый узел, который имеет единственные варианты сборки и демонтажа, подразумевающие присоединение полых элементов к фиксирующему узлу или их отсоединение от фиксирующего узла с приложением усилий, что свидетельствует о повышенной трудоемкости.
Технической проблемой заявленной полезной модели является создание усовершенствованного фиксирующего устройства, позволяющего быстро и легко собирать и разбирать строительные конструкции, содержащие полые элементы, а также повышение темпов строительства.
Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение трудоемкости сборки и демонтажа фиксирующего устройства с полыми строительными элементами конструкций за счет выполнения фиксирующего устройства разборным и состоящим из одинаковых блоков с соединительными элементами.
Технический результат достигается за счет использования блока фиксирующего устройства для соединения полых элементов строительных конструкций в виде объемной фигуры, имеющей плоские сопрягаемые поверхности с пазом и выступом для соединения с ответными элементами сопрягаемого аналогичного блока, при этом блок содержит упор, ограничивающий смещение сопрягаемого блока в сторону упора, и соединительный элемент, обеспечивающий возможность соединения с полыми строительными элементами конструкций.
Выполнение сопрягаемых поверхностей блока фиксирующего устройства плоскими, наличие паза и выступа на сопрягаемых плоскостях с возможностью соединения с ответными элементами сопрягаемого аналогичного блока позволяют получить разборное фиксирующее устройство, состоящее из замкнуто соединенных отдельных аналогичных блоков. Наличие упора, ограничивающего смещение сопрягаемого блока в сторону упора, обеспечивает контакт блоков без их удержания друг с другом до тех пор, пока не будет установлен последний замыкающий блок, выступ которого входит в ответный паз первого установленного блока - в этом случае происходит защелкивание всех замкнутых блоков с фиксацией полученного объемного фиксирующего устройства. При этом за счет упора облегчается как соединение блоков, так и их разъединение: достаточно без усилий сместить один из блоков в фиксирующем устройстве в сторону от упора.
Выполнение заявленного фиксирующего устройства разборным, в отличие от аналогов, обеспечивает несколько способов сборки строительной конструкции: можно присоединить полые строительные элементы к каждому отдельному блоку, а затем собрать все блоки вместе; можно сначала полностью собрать фиксирующее устройство, а затем присоединить полые стержневые элементы к нему; можно также присоединить полые строительные элементы к некоторым блокам, затем собрать все блоки с получением единого узла и затем уже присоединить полые строительные элементы к оставшимся блокам. Демонтаж строительной конструкции может быть также произведен несколькими способами: возможно отсоединение полых строительных элементов от фиксирующего устройства при сохранении его в не разобранном виде, как это имело место у известных аналогов; также возможно разъединение блоков фиксирующего устройства.
Таким образом, получена конструкция фиксирующего устройства, которая обеспечивает простую сборку и демонтаж строительной конструкции одним человеком, что значительно снижает трудоемкость проведения строительных работ. При этом фиксирующее устройство при сцеплении посредством упоров всех блоков обладает необходимым уровнем надежности для удержания вместе всех деталей строительной конструкции. Также, за счет выполнения блоков фиксирующего устройства одинаковыми, снижается трудоемкость его изготовления.
Соединительный элемент блока фиксирующего устройства предпочтительно расположен на поверхности, которая не сопрягается с поверхностью присоединяемого аналогичного блока. Он может быть выполнен, в частности, в виде полого стержня, стержня с кольцевыми выступами, полости, крючка и т.д. При этом присоединяемый полый стержневой элемент или другой длинномерный элемент должны иметь соответствующую ответную часть.
Форма блока фиксирующего устройства может быть выбрана любой. В частных случаях реализации полезной модели, блок фиксирующего устройства может быть выполнен в виде многогранника (например, в виде куба или треугольной призмы) или в виде сегмента тела вращения (например, в виде сектора шарового сегмента (части шарового сегмента) или сегмента полуэллипсоида.
Фиксирующее устройство минимально может содержать два блока и максимально - 32 блока. При большем количестве деталей суммарный люфт не позволит блокам удерживаться вместе. В частном случае реализации фиксирующее устройство содержит четыре или шесть деталей.
Упор (защелка, задвижка, запорное устройство) может быть выполнен на торцевой поверхности рядом с пазом блока, в верхней части паза блока или внутри паза блока.
Упор может быть выполнен с возможностью его выдвигания при соединении блоков. Упор может быть выполнен в виде клина, часть которого возвышается над торцевой поверхностью блока.
Пазы блоков фиксирующего устройства предпочтительно должны быть выполнены соразмерными с выступами. Такое выполнение обеспечивает надежное соединение при прилегании сопрягаемых поверхностей блоков друг к другу.
Далее решение поясняется ссылками на чертежи, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 - общий вид блока фиксирующего устройства с пазом, выступом, упором и соединительным элементом.
На фиг. 2 - общий вид блока фиксирующего устройства, соединительный элемент которого соединен с полым элементом строительной конструкции.
На фиг. 3 - изображение фиксирующего устройства из блоков в виде куба.
На фиг. 4 - изображение фиксирующего устройства из блоков в виде треугольной призмы.
На фиг. 5 - изображение фиксирующего устройства из блоков в виде сегмента полуэллипсоида.
Блок 1 фиксирующего устройства для разъемного соединения полых элементов строительных конструкций выполняется в виде объемной фигуры, имеющей плоские сопрягаемые поверхности, на которых выполнены, по меньшей мере, один паз 2 и один выступ 3. Также блок 1 содержит упор 4, ограничивающий смещение сопрягаемого блока 1 в сторону упора 4, и соединительный элемент 5. Паз 2 и выступ 3 одного блока 1 при сборке соединяются с ответными элементами сопрягаемого блока 1, а соединительный элемент 5 обеспечивает возможность соединения блока 1 с полыми строительными элементами 6 конструкций (фиг. 1, 2).
Блок 1 фиксирующего устройства изготавливается из пластика (ABS, полипропилен, полиэтилен, полистирол и пр.) методом литья в пресс-форму в термопластавтомате. В связи с особенностью литья полнотелых деталей, содержащих элементы разной толщины, используется добавка, позволяющая добиться изготовления блоков с заданными параметрами.
Сборку блоков игрового конструктора в частном случае его реализации осуществляют следующим образом.
При соединении двух блоков 1 фиксирующего устройства возможно свободное передвижение блоков относительно друг друга при перемещении выступов 3 одного блока 1 в пазах 2 сопрягаемого блока 1. С одного торца каждого блока 1 выполнен упор 4 (защелка, задвижка, запорное устройство), который прижимает (дополнительно фиксирует соединение деталей) соседний блок 1 и не позволяет ему двигаться в одно из двух возможных направлений по пазам 2. При этом в другую сторону деталь свободно можно передвигаться. При установке последнего блока 1, замыкающего фигуру (фиг. 3, 4, 5), фиксирующее устройство становится неразъемным, так как упоры 4 взаимно удерживают блоки 1 от разборки (с одной стороны блок удерживает упор сопрягаемого блока, а с другой - блок сам упирается своим упором в другой сопрягаемый блок). Чтобы разобрать фиксирующее устройство, необходимо убрать как минимум один блок 1, т.е. необходимо разжать или отодвинуть упор 4 и вытащить один блок 1 из замкнутой фигуры, после чего фигура, собранная из однотипных блоков 1, свободно разбирается. Блоки 1 разъединяются в любой последовательности, так как у любой из них упор 4 присутствует только с одной стороны.
Для монтажа строительной конструкции возможно несколько способов соединения соединительного элемента 5 с полыми строительными элементами 6 конструкций:
1) полые строительные элементы 6 надеваются на соединительные элементы 5 отдельных блоков 1, которые затем собираются вместе вышеописанным образом;
2) сначала полностью собираются все блоки 1 фиксирующего устройства, а затем полые строительные элементы 6 надеваются на соединительные элементы 5 каждого блока 1 из собранной фигуры;
3) полые строительные элементы 6 надеваются на соединительные элементы 5 некоторых блоков фиксирующего устройства, затем производится полная сборка фиксирующего устройства вышеописанным образом, а затем полые строительные элементы 6 при необходимости присоединяются к соединительным элементам 6 оставшихся блоков 1.
Соединение полых строительных элементов 6 с соединительными элементами 5 фиксирующего устройства в зависимости от вариантов их выполнения происходит известными способами, обеспечивающими надежное зацепление. Например, если соединительные элементы 5 фиксирующего устройства содержат кольцевые выступы, то полые строительные элементы 6 надеваются на них с усилием до упора, при этом кольцевые выступы сгибаются и упираются в стенки полых строительных элементов 6, увеличивая площадь соприкосновения, а при использовании соединительного элемента 5 с гладкой поверхностью фиксация с полым строительным элементом 6 происходит с помощью дополнительных крепежных элементов, таких как болт, шуруп, саморез, шпилька и т.д.
Демонтаж строительной конструкции может быть также произведен несколькими способами:
1) посредством отсоединения полых строительных элементов 6 от соединительного элемента 5 фиксирующего устройства при сохранении его в не разобранном виде;
2) разъединение фиксирующего устройства при выдвигании одного блоков 1 в направлении от упора 4.
Пример 1. Блоки фиксирующего выполнены кубической формы.
При соединении четырех таких блоков образуется замкнутая фигура в виде куба. При этом форма паза(ов) и форма выступа(ов) может быть любой, при этом форма выступа соответствует форме паза (фиг. 2)
Пример 2. Блоки конструктора выполнены в виде треугольной призмы.
При соединении шести таких блоков образуется замкнутая фигура в виде шестигранника (фиг. 3).
Пример 3. Блоки конструктора выполнены в виде сектора шарового сегмента или сегмента полуэллипсоида. При соединении шести таких блоков образуется замкнутая фигура в виде шарового сегмента или полушара или полуэллипсоида (фиг. 4).
Заявленное устройство можно использовать для изготовления разных типов строительных конструкций, мебели, детских игровых площадок, навесов, каркасов шатров и т.д.
Предложенное фиксирующее устройство обеспечивает возможность легкой сборки, разборки и повторной сборки стержневых элементов конструкций одним человеком, что является существенным преимуществом перед известными аналогами.