Магнитное крепление для фиксации строительных лесов относительно металлоконструкций

Область техники
Предложенное техническое решение относится к области магнитных креплений, обеспечивающих крепление строительных лесов к металлическим поверхностям, и может быть применено, например, в области судостроения – для крепления к корпусу судна или в нефтегазовой отрасли – для крепления к стенкам резервуаров в нефтегазовой отрасли.
Уровень техники
Из уровня техники известен узел крепления, при помощи которого строительные леса крепят к фасаду сооружения (RU 2160813 C2, кл. E04G 7/00, опубл. 20.12.2000)([1]). Узел крепления содержит анкеры, накидные скобы и трубку с двумя отверстиями под скобы. При этом для создания надежного крепления анкер закреплен в самой стене сооружения.
Недостатком конструкции узла крепления по данному техническому решению [1] является то, что после окончания строительных и ремонтных работ на фасадах строительных объектов, проводят демонтаж анкера, являющийся трудоемким процессом. При этом, если монтаж анкера был проведён с ошибками или анкер был повреждён при эксплуатации, результатом демонтажа может стать значительное повреждение фасада, например, возникают трещины, которые соответственно снижают конструктивную надежность здания, его эксплуатационные качества.
Из уровня техники известно крепление, позволяющее зафиксировать средство подмащивания относительно металлической поверхности корпуса судна (US 4421205 A, кл.E04G3/10, опубл. 20.12.1983)([2]). Магнитное крепление содержит корпус, внутри которого размещен постоянный магнит. На корпусе магнитного крепления расположены крепежные элементы, например, рым-болт. Подобный вид магнитного крепления позволяет закрепить средства подмащивания по всей высоте судна, исключая, при этом, сварку и повреждения корпуса, связанные с ней.
Однако, в результате ударной нагрузки, возникающей при размещении магнитного узла крепления на металлической поверхности судна, с течением времени на магните будут образовываться сколы, трещины, что в итоге приведет к разрушению магнита и к уменьшению прижимной силы и усилия отрыва. Указанный недостаток магнитного крепления по [2] является очень существенным, так как несвоевременная замена магнита может привести к нарушениям правил техники безопасности, связанных с проведением работ на высоте.
Раскрытие полезной модели
Суть технической проблемы заключается в следующем.
В современном мире строительные леса являются наиболее востребованными и универсальными средствами подмащивания. Они применяются для зданий и сооружений с разнообразными конфигурациями, высотами и протяженностью. При этом, строительные леса, на которых или в окружении которых пребывают люди, должны быть защищены от падения и обрушения. В связи с чем, использование строительных лесов при работе на строительных объектах предусматривает обязательное применение крепления лесов к фасадам зданий, сооружений и т.д. Именно крепление придает устойчивость конструкции лесов и обеспечивает безопасность при выполнении строительных и ремонтных работах на фасадах.
Виды креплений разнообразны. Обычно, для фиксирования строительных лесов к фасаду объектов строительства, выполненных из бетона, применяют анкерное крепление, при этом анкер закреплен непосредственно в материале стены строящегося объекта. Так, анкерное крепление раскрыто в решении [1].
В случае выполнения сооружений из металла, таких как корпуса кораблей, конструкции плавучих платформ, нефтяных и газовых резервуаров и т.д., для крепления объектов подмащивания к сооружениям используют сварку. После окончания строительных или ремонтных работ необходимость в креплении соответственно отпадает, сварное соединение разрушают, в результате чего на поверхности металлических сооружений появляются дефекты, в том числе трудно устранимые неровности поверхности. Таким образом, применение сварки имеет ряд недостатков, а именно сварка приводит к повреждению металлической поверхности и лакокрасочного покрытия. При этом поврежденная металлическая поверхность в процессе эксплуатации сооружений подвергается интенсивным воздействиям: механическим, температурным, химическим, что приводит к еще большему увеличению повреждений, коррозии и снижению несущей способности конструкции. В связи с этим возникает необходимость в проведении дополнительных ремонтных работ по восстановлению металлической поверхности.
Ввиду того, что применение сварного соединения приводит к негативным последствиям, указанным выше, были разработаны магнитные крепления, например, известные из патента [2], позволяющие прикрепить строительные леса к металлической конструкции с обеспечением удобного монтажа, надежной фиксации и демонтажа без повреждения металлической поверхности. Данный вид крепления не снижает эксплуатационную пригодность металлоконструкций.
Анализ предшествующего уровня техники показал, что конструкции магнитных креплений являются такими, что не позволяют защитить магнит от воздействия ударной нагрузки, возникающей при монтаже магнитного крепления, а также затрудняют правильное позиционирование магнитного крепления на поверхности сооружения. При эксплуатации магнитного крепления магнит подвергается различного рода механическим повреждениям, изменяется его внешний вид, появляются трещины и сколы, возникают дополнительные боковые усилия отрыва магнитного крепления от поверхности сооружения, что приводит к ослаблению магнитных свойств, уменьшению силы сцепления (усилия на отрыв).  В результате, снижается прочность крепления строительных лесов к конструкции, устойчивость каркаса лесов, их надежность и как следствие нарушаются требования, обеспечивающие безопасное использование лесов в строительстве.
Для устранения указанной проблемы, а именно снижения силы сцепления магнита с металлической поверхностью в процессе позиционирования магнитного крепления, необходимо разработать такую конструкцию крепления, которая бы позволила предотвратить появление повреждений на магните, приводящих к его разрушению и снижению его магнитных свойств, обеспечив при этом его правильное позиционирование на поверхности сооружения (рабочей поверхности).
Заявленное техническое решение позволяет устранить данную проблему.
Задачей предлагаемого технического решения является создание магнитного крепления, обеспечивающего предотвращение разрушения магнита при его позиционировании относительно рабочей поверхности, что позволяет, соответственно, повысить надежность крепления строительных лесов к металлоконструкциям.
Таким образом, технический результат предложенной полезной модели заключается в создании конструкции магнитного крепления, которая позволит уменьшить разрушение магнита, возникающее в результате ударной нагрузки в процессе монтажа магнитного крепления и его дальнейшей эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что магнитное крепление для фиксации строительных лесов относительно металлоконструкций, содержит полый стальной корпус, в полости которого неподвижно закреплен магнитный блок, контактная поверхность которого выполнена плоской, при этом в торцевых частях корпуса установлены механизмы позиционирования, выполненные с возможностью регулирования расстояния между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью.
Механизмы позиционирования установлены в камерах торцевых частей корпуса магнитного крепления.
Каждый из механизмов позиционирования представляет собой подвижную конструкцию, включающую металлическую пластину с направляющими элементами и винтовой элемент, обеспечивающий возможность перемещения металлической пластины в вертикальном направлении за пределы и внутрь корпуса.
Направляющие элементы представляют собой пальцы или штифты, которые с одной стороны неподвижно установлены в пластине, а с другой стороны имеют возможность перемещения в ответных отверстиях горизонтальной стенки камеры.
Винтовой элемент имеет резьбу с мелким шагом.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 – общий вид магнитного крепления согласно предложенному решению.
Фиг.2 –  фронтальный разрез 1-1 магнитного крепления согласно фигуре 1.
Фиг.3 – поперечный разрез 2-2 магнитного крепления согласно фигуре 1.
Фиг.4 – вид сбоку магнитного крепления в нерабочем положении.
Фиг.5 – вид сбоку магнитного крепления в рабочем положении.
Осуществление полезной модели
Основными конструктивными элементами магнитного крепления являются корпус и прямоугольный магнитный блок. Корпус выполнен из углеродистой стали и имеет шесть граней, которые образуют полость. В полости размещен магнитный блок, представляющий собой многополюсную магнитную систему, образованную прямоугольными стальными и магнитными пластинами, чередующимися в продольном направлении относительно полого стального корпуса.
Магнитные пластины представляют собой постоянные магниты системы неодим-железо-бор (Nd-Fe-B), выбор которых обусловлен их превосходными свойствами, а именно, высокой силой сцепления с металлической поверхностью и высокой устойчивостью к размагничиванию. Стальные пластины выполнены из углеродистой стали. Ребра жесткости внутри стального корпуса выполнены из нержавеющей стали.
Магнитные и стальные пластины скреплены между собой винтами из нержавеющей стали, образуя тем самым неразъемный блок, который размещен и закреплен в полости стального корпуса. Фиксация магнитного блока в корпусе осуществляется посредством адаптера с цилиндрической резьбовой частью для присоединения различных видов присоединительных элементов (рым-болт, литьевая головка лесов, фланец и др.).
На нижней части стального корпуса, контактирующего с рабочей поверхностью, по периметру приклеена прокладка из буферной резины для уменьшения воздействия ударной нагрузки на магнитный блок при монтаже магнитного крепления.
В торцевых частях стального корпуса выполнены камеры, в которых установлены механизмы позиционирования. Механизмы позиционирования выполнены с возможностью регулирования расстояния между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью.
Установка в магнитном креплении механизмов позиционирования позволяет снизить ударную нагрузку и ее негативные последствия для магнитного блока, возникающие в процессе монтажа магнитного крепления на рабочую поверхность. Это связано с тем, что при установке магнитного крепления на рабочую поверхность механизмы позиционирования позволяют создать зазор между плоской контактной поверхностью блока и рабочей поверхностью и исключить возникновение ударной нагрузки на магнитный блок в результате действия сильного притяжения магнитного блока к рабочей металлической поверхности, а соответственно, и предотвратить разрушение магнита от удара. При этом, наличие зазора позволяет корректировать положение магнитного крепления относительно рабочей поверхности, не затрагивая при этом поверхность магнитного блока, не нарушая его целостность и не теряя при этом магнитных свойств. В дальнейшем, для создания рабочего контакта между контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью сооружения механизмы позиционирования обеспечивают плавное, без рывков, вызванных высокой силой притяжения, перемещение магнитного крепления из нерабочего положения в рабочее, что исключает ударную нагрузку на магнитный блок и обеспечивает его позиционирование в правильном положении.
Механизм позиционирования представляет собой подвижную конструкцию, включающую металлическую пластину с направляющими элементами и винтовой элемент, обеспечивающий возможность перемещения металлической пластины в вертикальном направлении за пределы и внутрь корпуса. В каждой из камер, в горизонтальной стенке выполнены отверстия с упорной резьбой, в которые устанавливают винтовые элементы. Нижняя часть винтового элемента при помощи фиксирующих пальцев закреплена в металлической пластине.
Данная конструкция механизма позиционирования обеспечивает в момент установки крепления воздушный зазор между магнитным блоком и рабочей поверхностью, что в свою очередь позволит исключить ударную нагрузку и снизить риск разрушения магнитного блока. В дальнейшем, для создания рабочего контакта между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью наличие винтового элемента и направляющих обеспечивают плавное, без рывков и перекосов перемещение магнитного крепления из нерабочего положения в рабочее, что исключает возникновение ударной нагрузки на магнитный блок при установке магнитного крепления.
Направляющие элементы представляют собой пальцы или штифты, которые с одной стороны неподвижно установлены в пластине, а с другой стороны имеют возможность свободного перемещения в ответные отверстия горизонтальной стенки корпуса.
Наличие направляющих элементов, выполненных в форме пальцев или штифтов, обеспечивает необходимое позиционирование и перемещение пластин относительно корпуса и рабочей поверхности, исключает перекос пластин, тем самым обеспечивая полный контакт поверхности пластины с рабочей поверхностью. Благодаря полному контакту поверхности пластины с рабочей поверхностью исключаются и перекосы самого магнитного крепления с сохранением воздушного зазора между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью.
Винтовой элемент имеет резьбу с мелким шагом. Мелкий шаг резьбы обеспечивает плавную регулировку, высокое прижимное усилие и исключает непроизвольное вывинчивание винтового элемента в условиях неравномерных нагрузок и толчков ввиду более высокой площади трения. Таким образом, винтовой элемент, имеющий резьбу с мелким шагом, обеспечивает надежную и стабильную работу механизмов позиционирования, исключает перекосы пластин и всего крепления, обеспечивая зазор между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью, исключает ударную нагрузку в момент позиционирования крепления и при создании рабочего контакта между контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью.
Металлическая пластина механизма позиционирования может перемещаться в вертикальном направлении относительно корпуса магнитного крепления за счет вращения винтового элемента.
Работа магнитного крепления, снабженного механизмом позиционирования, заключается в следующем. Механизмы позиционирования позволяют регулировать расстояние между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью и обеспечивают правильное позиционирование магнитного крепления на корпусе сооружения относительно элементов лесов (средств подмащивания). Так, для создания воздушного зазора и уменьшения сил сцепления между плоской контактной поверхностью магнитного блока и рабочей поверхностью, винтовой элемент закручивают, в результате металлическая пластина опускается вниз, ниже корпуса магнитного крепления. В тот момент, когда металлическая пластина войдет в контакт по всей своей поверхности с рабочей поверхностью с дальнейшим закручиванием винтового элемента произойдет отрыв поверхности магнитного блока от рабочей поверхности. При дальнейшем выдвижении металлической пластины вниз сила сцепления магнитного блока с рабочей поверхностью будет уменьшаться и фактически отсутствовать в случае (нерабочее положение магнитного крепления), когда винтовой элемент будет закручен полностью. При выкручивании винтового элемента, металлическая пластина плавно поднимается вверх, направляющие пальцы входят в ответные отверстия, расположенные в горизонтальной части камер. В результате пластина размещается внутри камеры корпуса магнитного крепления. В процессе выкручивания винтового элемента воздушный зазор между поверхностью магнитного блока и металлической поверхностью уменьшается, усилия сцепления возрастают, и в тот момент, когда пластина полностью размещена внутри камеры корпуса и винтовой элемент выкручен до упора, силы сцепления магнитного блока с рабочей поверхностью достигают максимальных значений (рабочее положение магнитного крепления). Сила сцепления соответственно определяется мощностью магнита.
Размер металлической пластины определяется размером корпуса и должен быть таким, чтобы при ее перемещении из рабочего положения в нерабочее, пластина могла бы полностью разместится внутри корпуса.
Для возможности переноски, установки и перемещения магнитного крепления относительно металлической поверхности на корпусе выполнены ручки.
Для возможности соединения магнитного крепления со строительными лесами, в верхней части корпуса предусмотрен присоединительный элемент, например, фланец, рым-болт и т.д., вид которого выбирается по согласованию с заказчиком.
Более подробное описание предложенного магнитного крепления со ссылками на чертежи приведено ниже.
На фиг. 1 представлен общий вид магнитного крепления 1 согласно предложенному техническому решению.
Магнитное крепление содержит прямоугольный стальной корпус 2, в полости которого размещен магнитный блок 3. Магнитный блок 3 (см. фиг. 4, 5) выполнен из прямоугольных стальных пластин и магнитных пластин, чередующихся в продольном направлении относительно полого стального корпуса 2.
На стальном корпусе 2 выполнены ручки 4 для возможности переноски магнитного крепления и его позиционирования относительно рабочей поверхности.
Для соединения магнитного крепления со строительными лесами в верхней части корпуса 2 предусмотрен присоединительный элемент – фланец 5.
В торцевых частях корпуса 2 установлены механизмы позиционирования 6, содержащие винтовой элемент 7, направляющие элементы 8 и металлическую пластину 9.
На фиг. 2 представлен фронтальный разрез 1-1 магнитного крепления согласно фиг. 1.
Так торцевые части корпуса содержат камеры 10, в которых размещены механизмы позиционирования 6. Винтовой элемент 7 закреплен в металлической пластине 9 посредством фиксирующих пальцев 11.
Как видно из фиг. 2, магнитное крепление находится в нерабочем положении – между плоской поверхностью (12) магнитного блока (3) и рабочей поверхностью (13) существует воздушный зазор, обеспечиваемый рабочим положением механизма позиционирования – винтовой элемент (7) закручен, металлическая пластина (9) опущена, находится вне корпуса и в контакте по всей своей поверхности с рабочей поверхностью (13).
На фиг. 3 представлен поперечный разрез 2-2 магнитного крепления согласно фигуре 1. На данной фигуре показаны конструктивные элементы механизма позиционирование и их размещение в камере торцевых частей корпуса (2). Механизм позиционирования состоит из винтового элемента (7), двух направляющих элементов (8) и металлической пластины (9). Направляющие элементы (8) на одном конце закреплены в металлической пластине (9), на другом конце имеют возможность свободного перемещения в ответных отверстиях (14), выполненных в горизонтальной стенке корпуса. Как и на фигуре 2, металлическая пластина (9) опущена, находится вне корпуса и в контакте по всей своей поверхности с рабочей поверхностью (13). Винтовой элемент закреплен в пластине (9), например при помощи фиксирующих пальцев.
На фиг. 4 и 5 представлен вид сбоку магнитного крепления согласно предложенному решению в нерабочем и рабочем положениях. На фигуре 4 металлическая пластина (9) опущена и расположена вне корпуса (2) магнитного крепления, что позволяет создать воздушный зазор между плоской контактной поверхностью (12) магнитного блока (3) и рабочей поверхностью (13). Сила сцепления магнитного блока и рабочей поверхности при максимально закрученном винтовом элементе равна нулю. В случае если винтовой элемент закручен не на всю высоту, силы сцепления магнитного блока и рабочей поверхности позволяют удерживать магнитное крепление на вертикальной рабочей поверхности и обеспечивают возможность перемещения магнитного крепления по рабочей поверхности сооружения (корпуса судна или резервуара) для выбора необходимого места позиционирования относительно строительных лесов. После присоединения строительных лесов к магнитному креплению посредством фланца осуществляют подъем металлической пластины (9) вверх за счет выкручивания винтового элемента (7) и размещение пластины в камере (10) корпуса (2) (см. фиг. 5). В результате чего, магнитное крепление опускается в сторону рабочей поверхности до тех пор, пока плоская контактная поверхность магнитного блока не придет в полный контакт с рабочей поверхностью для создания максимальной силы сцепления, обеспечивающей надежное крепление лесов относительно рабочей поверхности. Следует отметить, что магнитный блок (3) со стороны плоской контактной поверхности (12) выступает за пределы корпуса (2). Такой выступ предотвращает снижение магнитного сцепления между магнитным блоком и рабочей поверхностью за счет исключения контакта металлических стенок корпуса (2) с рабочей поверхностью (13).