соединение главных балок подвесного потолка

Формула изобретения

1. Пара идентичных соединительных элементов (95, 95’), которые выполнены с возможностью их соединения между собой с образованием соединения (96) главных балок (70, 70’) решетчатой конструкции подвесного потолка и один (95) из которых имеет конец балки (70) с карманом (78), расположенным у выполненного в стенке балки (70) отверстия (79), и закрепленную на конце балки (70) соединительную пластину (20), отличающаяся тем, что соединительная пластина (20) имеет передний конец (86), который вставляется в карман (78’), выполненный на конце балки (70’) другого соединительного элемента (95’) пары соединительных элементов (95, 95’), и расположенный на переднем конце (86) соединительной пластины (20) упор, край (88) которого входит в отверстие (79’), выполненное на конце балки (70’) другого соединительного элемента (95’) пары соединительных элементов (95, 95’).

2. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что край (88) упора соединительной пластины (20) может входить в вырез (36’), выполненный в другой соединительной пластине (20’) и расположенный на одной оси с отверстием (79’) кармана.

3. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что соединенные между собой соединением (96) главные балки (70, 70’) упираются друг в друга встык своими торцами.

4. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что на конце балки (70’) расположены направляющие упоры (90’), которые при соединении соединительных элементов (95, 95’) в соединение (96) служат направляющими соединительной пластины (20) и удерживают ее в кармане (78’) после сборки соединения (96).

5. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что на соединительной пластине (20) выполнены выступы (45, 46), которые в собранном соединении упираются в верхний и нижний края отверстия (79’) кармана и удерживают в нем соединительную пластину (20).

6. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что передний край (97) стенки кармана (78) отогнут наружу и, увеличивая ее жесткость, при сборке соединения (96) направляет в карман передний конец (86’) соединительной пластины (20’).

7. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что главные балки (70, 70’) имеют выполненные в их стенках петли (75, 75’), а соединительные планки (20, 20’) соединительных элементов (95, 95’) имеют вырезы (33, 33’), в которые с зазором входят петли (75, 75’) главных балок.

8. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что главные балки (70, 70’) имеют вырезы (80, 80’), имеющие сужающиеся к заднему концу балки участки (83, 83’), в которые входят V-образные упоры (87, 87’) соединительных пластин (20, 20’) и которые вместе с наклонными направляющими упорами (90, 90’) балок направляют концы соединительных пластин (20, 20’) в карманы (78, 78’) балок.

9. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что на обращенной к концу балки (70, 70’) стороне соединительной пластины (20, 20’) расположены вырубленные в пластине и отогнутые к ее заднему концу пружинные лапки (42, 42’), (43, 43’), которые образуют наклонные площадки, по которым при сборке соединения скользит деформирующий их передний конец противоположной соединительной пластины (21, 21’), который при этом проходит над краями (81, 81’), (82, 82’) конца балки (70, 70’), и которые после окончательной сборки соединения возвращаются в исходное недеформированное положение.

10. Пара соединительных элементов (95, 95’) по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что соединительные элементы образуют соединение (96), допускающее его разборку путем отгибания в открытое положение стенок карманов (78, 78’) и раздвижения в сторону соединительных элементов (95, 95’).

11. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.1, отличающаяся тем, что концы соединяемых балок (70, 70’) отрезаны по прямой линии и в собранном виде упираются друг в друга.

12. Пара соединительных элементов (95, 95’) по п.11, отличающаяся тем, что соединительные пластины (20, 20’) проходят вдоль каждой боковой стороны стенки конца балки (70, 70’) и образуют в соединении (96) боковые накладки, закрывающие концы соединенных между собой встык балок.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к металлическим балкам, используемым в качестве основных элементов решетчатой конструкции подвесного потолка, в частности к конструкции соединения, предназначенного для соединения встык главных балок решетчатой конструкции подвесного потолка.

Подвесные потолки с образующими решетчатую конструкцию главными балками, называемыми тавровыми балками или подвеской потолка, хорошо известны. Решетчатые конструкции подвесных потолков состоят из главных балок и пересекающих их поперечных балок. Главные балки, которые имеют форму перевернутой буквы Т, обычно изготавливают гибкой из плоского листового металла, а в некоторых случаях - экструзией, например из алюминия. Главные балки соединяют между собой встык и подвешивают проволокой к несущей конструкции потолка. Поперечные балки, которые также соединяют между собой встык, опираются на главные балки, в которых выполнены узкие прорези, через которые проходят поперечные балки.

Главные балки в решетчатой конструкции подвесного потолка расположены параллельно друг другу на расстоянии, равном 48 дюймам. Поперечные балки соединены с главными балками и образуют вместе с ними решетчатую конструкцию с квадратными или прямоугольными ячейками размером 24 на 24 дюйма или 24 на 48 дюймов, в которые вставляются соответствующие панели.

Под действием нагрузок, воспринимаемых главными балками решетчатой конструкции подвесного потолка, в них возникают напряжения растяжения, сжатия и изгиба, а в некоторых случаях и напряжения кручения. Подверженные воздействию таких же напряжений соединительные элементы, соединяющие между собой в продольном направлении главные балки длиной 12 футов, должны быть достаточно прочными для того, чтобы обеспечить необходимую соосность соединяемых балок.

Соединяемые в продольном направлении балки упираются друг в друга своими торцами, которые обеспечивают необходимую прочность балок на сжатие при соосном расположении их концов. В расширяющихся при пожаре балках возникают высокие усилия сжатия, которые, однако, не передаются на концы балок, в которых для этого выполняются специальные вырезы, повышающие устойчивость балок в условиях высоких температур.

С другой стороны, соединительные элементы являются единственным средством, которое обеспечивает необходимую прочность балок при их продольном нагружении усилиями растяжения. Изгибная прочность упирающихся друг в друга своими торцами балок также обеспечивается соединяющими их элементами. Помимо этого соединительные элементы должны воспринимать и возникающее иногда в балках кручение.

Все существующие в настоящее время соединения концов главных балок можно разделить на два основных типа.

В соединениях первого типа все соединительные элементы являются частью самих балок и выполняются, в частности, в стенке балки. Использование таких соединений требует резки балки и сопряжено с определенными потерями металла. Кроме того, выполнение соединительных элементов в балке, которая сама изготавливается достаточно быстро путем профилирования (прокатки) листового металла на роликовой листогибочной машине, является сравнительно медленной технологической операцией, выполняемой в один или несколько этапов прокатки, обычно связанных со сложным процессом изменения формы сравнительно мягкого таврового профиля. Кроме того, изготовленные из мягкого металла тавровые балки не обладают необходимыми для элементов соединения упругими свойствами.

В соединениях другого типа соединение главных или тавровых балок решетчатой конструкции подвесного потолка осуществляется с помощью отдельных соединительных элементов или соединительных пластин, обладающих определенными упругими свойствами. Такая обладающая упругими свойствами соединительная пластина (накладка) крепится к концу каждой соединяемой балки, на котором выполнен специальный вырез. Соединительная пластина вставляется в выдавленное в балке углубление и, не касаясь самой балки, входит в зацепление с другой соединительной пластиной в средней плоскости стенки балки. Соединения второго типа отличаются от соединений первого типа в первую очередь тем, что соединительные пластины можно изготовить из более прочной и обладающей большими пружинными свойствами стали, чем саму балку.

В US №4549383 описана пара идентичных соединительных элементов, которые выполнены с возможностью их соединения между собой с образованием соединения главных балок решетчатой конструкции подвесного потолка, и один из которых имеет конец балки с карманом, расположенным у выполненного в стенке балки отверстия, и закрепленную на конце балки соединительную пластину (20). Известной паре идентичных соединительных элементов также присущи вышеуказанные недостатки.

Для устранения недостатков предлагается в настоящем изобретении пара идентичных соединительных элементов, отличающаяся тем, что соединительная пластина имеет передний конец, который вставляется в карман, выполненный на конце балки другого соединительного элемента пары соединительных элементов, и расположенный на переднем конце соединительной пластины упор, край которого входит в отверстие, выполненное на конце балки другого соединительного элемента пары соединительных элементов.

В этой паре край упора соединительной пластины может входить в вырез, выполненный в другой соединительной пластине и расположенный на одной оси с отверстием кармана.

При этом соединенные между собой соединением главные балки должны упираться друг в друга встык своими торцами.

Предпочтительно на конце балки расположить направляющие упоры, которые при соединении соединительных элементов в соединение будут служить направляющими соединительной пластины и удерживать ее в кармане после сборки соединения.

Предпочтительно также на соединительной пластине выполнить выступы, которые в собранном соединении упираются в верхний и нижний края отверстия кармана и удерживают в нем соединительную пластину.

Следует отметить, что в соответствии с изобретением передний край стенки кармана отогнут наружу и, увеличивая ее жесткость, при сборке соединения направляет в карман передний конец соединительной пластины.

Пара соединительных элементов в соответствии с изобретением характеризуется также тем, что главные балки имеют выполненные в их стенках петли, а соединительные планки соединительных элементов имеют вырезы, в которые с зазором входят петли главных балок.

Одновременно главные балки имеют вырезы, имеющие сужающиеся к заднему концу балки участки, в которые входят V-образные упоры соединительных пластин, и которые вместе с наклонными направляющими упорами балок направляют концы этих соединительных пластин в карманы балок.

При этом на обращенной к концу балки стороне соединительной пластины могут быть расположены вырубленные в пластине и отогнутые к ее заднему концу пружинные лапки, которые образуют наклонные площадки, по которым при сборке соединения скользит деформирующий их передний конец противоположной соединительной пластины, который при этом проходит над краями конца балки, и которые после окончательной сборки соединения возвращаются в исходное недеформированное положение.

Необходимо отметить, что соединительные элементы, образующие соединение, допускают его разборку путем отгибания в открытое положение стенок карманов и раздвижения в сторону соединительных элементов.

Предпочтительно, чтобы концы соединяемых балок были отрезаны по прямой линии и могли в собранном виде упираться друг в друга.

Предпочтительно также, чтобы соединительные пластины проходили вдоль каждой боковой стороны стенки конца балки и образовывали в соединении боковые накладки, закрывающие концы соединенных между собой встык балок.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается соединение, состоящее из двух соединительных пластин, которые крепятся к определенным образом выполненным концам балок и вместе с ними используются для соединения встык главных балок решетчатой конструкции подвесного потолка.

Далее изобретение поясняется на примере предпочтительного выполнения с ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показаны:

на фиг.1 - отдельные не собранные друг с другом соединительные пластины и выполненные определенным образом концы главных балок, соединяемых между собой предлагаемым в изобретении соединением,

на фиг.2 - вид сбоку соединительных пластин, закрепленных на концах расположенных на одной оси балок до их соединения встык друг с другом,

на фиг.3 - вид сбоку соединенных друг с другом с помощью соединительных пластин главных балок решетчатой конструкции подвесного потолка,

на фиг.4 - поперечный разрез горизонтальной плоскостью соединительной пластины, закрепленной на конце балки,

на фиг.5 - поперечный разрез горизонтальной плоскостью (аналогичный фиг.4), на котором изображены соединительные пластины и концы главных балок, соединенных друг с другом предлагаемым в изобретении соединением,

на фиг.6 - поперечный разрез горизонтальной плоскостью (аналогичный фиг.5) разобранного, с целью отсоединения одной главной балки решетчатой конструкции подвесного потолка от другой, соединения, предлагаемого в настоящем изобретении.

Предлагаемое в настоящем изобретении соединение 96 включает две одинаковых соединительные пластины 20 и 20’ (фиг.1) и соответствующие соединительные элементы, выполненные на концах соединяемых между собой тавровых балок 70 и 70’, которые являются главными балками решетчатой конструкции подвесного потолка. В приведенном ниже описании рассмотрены по существу все основные элементы соединительной пластины 20 и тавровой балки 70, которые обозначены соответствующими позициями. Аналогичные элементы соединительной пластины 20’ и тавровой балки 70’ обозначены на чертежах такими же позициями с добавлением к ним апострофа (’).

Каждая соединительная пластина 20 имеет форму, близкую к прямоугольной, и изготавливается, предпочтительно штамповкой, из сравнительно твердой стали, обладающей пружинными свойствами. Соединительную пластину можно изготовить из листа толщиной 0,0150 дюйма в виде прямоугольника с размерами 1 на 1³/₄ дюйма. В средней части соединительной пластины 20 пробиты два расположенных одно над другим отверстия 23 и 25. Третье отверстие 26, которое образует с первыми двумя отверстиями треугольник, расположено у заднего края пластины. Показанная на чертежах стрелка 27 направлена в сторону заднего края пластины.

На верхнем и нижнем краях соединительной пластины 20 выполнены фланцы 28 и 30, которые придают ей необходимую жесткость. Фланцы 28 и 30 расположены на внешней стороне пластины и отходят в сторону от стенки 72 тавровой балки.

На заднем крае 31 соединительной пластины 20 выполнен вырез 32, имеющий сравнительно широкую внешнюю часть 33 и сравнительно узкую внутреннюю часть 35. Перед вырезом 32 (ближе к переднему краю соединительной пластины 20) расположен вырез 36, который по форме напоминает перевернутую букву D, как это показано на фиг.1 и 2. Расположенный с другой стороны выреза 36 выдавленный участок пластины 20 образует на ее внутренней стороне имеющее определенный внешний контур углубление, а на наружной стороне - имеющий такой же внешний контур выступ 37.

Задняя часть 38 выступа 37, которая имеет постепенно уменьшающуюся к краю ширину, заканчивается у края выреза 36, а его передняя часть 40 имеет U-образную форму с обращенными к переднему краю пластины выступами 41.

В соединительной пластине вырублены две отогнутые к заднему краю пластины пружинные лапки 42 и 43, которые в закрепленной на главной балке пластине обращены в сторону стенки 72 балки.

На нижнем и верхнем краях передней части соединительной пластины 20 выдавлены выступы 45 и 46, которые в закрепленной на балке пластине обращены в сторону балки.

Соединительные пластины 20 и 20’ крепятся к стенкам 72 и 72’ на концах тавровых балок 70 и 70’ решетчатой конструкции подвесного потолка. Тавровая балка 70 состоит из верхней бульбовой части 71, стенки 72 и фланца или полки 73. В стенке 72 балки по всей ее длине выполнены петли 75.

Предлагаемое в настоящем изобретении соединение предназначено главным образом для соединения тавровых балок, описанных в патенте US 6138416, который включен в настоящее описание в качестве ссылки. Для изготовления описанной в этом патенте тавровой балки можно использовать облегченный металлический профиль, обладающий необходимой для главных балок подвесных потолков прочностью, в частности прочностью на изгиб. Настоящее изобретение позволяет компенсировать некоторое снижение прочности соединения балок, связанное с их изготовлением из облегченного профиля, и обеспечивает возможность прочного и надежного соединения таких балок.

Имеющиеся в стенке 72 балки отверстия 76 по своему расположению совпадают с соответствующими отверстиями соединительной пластины 20 и выполняются пробивкой стенки балки, на одной из сторон которой при этом образуются кольцевые выступы 77.

В стенке 72 балки выполнен сравнительно большой по размерам карман 78. Стенка кармана 78 имеет в поперечном сечении Z-образную форму и открыта со стороны переднего края балки. Отогнутая передняя часть 97 стенки кармана 78 придает ей необходимую жесткость и при соединении балок направляет в карман передний конец соединительной пластины. Поднятая над стенкой 72 балки стенка кармана 78 расположена не на той стороне стенки балки, к которой крепится соединительная пластина 20’, а на ее противоположной стороне. В месте образования кармана 78, например штамповкой, в стенке 72 балки остается отверстие 79.

На переднем торце стенки 72 балки выполнен вырез 80 с передними краями 81 и 82 и сужающимся к заднему концу балки пазом 83.

Петли 75, выполненные по типу петель, описанных, например, в патенте US 5979055, который включен в настоящее описание в качестве ссылки, проходят по всей длине балки и предназначены для повышения ее прочности. Эти петли 75 выполняются в балке во время непрерывной прокатки с помощью, например, летучих ножниц, до разрезки балки на отдельные куски длиной, например, в 12 футов. Такой способ изготовления балок прокаткой и последующей резкой бесконечного профиля на отдельные отрезки необходимой длины достаточно хорошо известен.

После разрезки бесконечного профиля на отдельные балки краям балок путем штамповки или иным способом придается соответствующая, показанная на чертежах и подробно описанная ниже форма.

После разрезки профиля на концах балок могут остаться петли 75, которые, однако, никак не влияют на соединение балок предлагаемым в изобретении соединением.

Выдавленный в соединительной пластине выступ 37 образует в передней части пластины прямоугольный участок 86, который лежит в плоскости стенки 72 балки, и в котором при пробивке пластины выполнен вытянутый к заднему краю пластины 20 V-образный упор 87, расположенный на той стороне пластины, которой она прижимается к стенке 72 тавровой балки 70 решетчатой конструкции подвесного потолка.

При креплении соединительной пластины 20 к тавровой балке 70 решетчатой конструкции подвесного потолка пластина прижимается к стенке балки, и в имеющиеся в ней установочные отверстия 23, 25 и 26 входят расположенные на стенке 72 балки кольцевые выступы 77 отверстий 76. Кольцевые выступы проходят насквозь через соединительную пластину 20 и прочно удерживают пластину 20 на балке 70 своими деформированными краями 91 (фиг.2-6). Пробитые в соединительной пластине пружинные лапки 42 и 43, концы которых располагаются над краями 81 и 82 выреза 80, выполняют роль наклонных направляющих переднего конца противоположной соединительной пластины 21’, закрепленной на второй из соединяемых главных балок, который благодаря наличию таких направляющих лапок при соединении балок проходит над краями 81 и 82 выреза первой балки. В выполненном таким образом соединении противоположные соединительные пластины и стенки балок не создают взаимных помех. Отогнутые пружинные лапки 42 и 43 не касаются краев 81 и 82 выполненного в стенке балки выреза и при соединении балок свободно отжимаются внутрь пластин. Таким образом, лапки 42 и 43, которые в отогнутом положении выполняют роль наклонных направляющих, могут при соединении балок упруго деформироваться и удерживать соединительные пластины в собранном виде.

При креплении соединительной пластины к стенке тавровой балки выполненный в соединительной пластине 20 D-образный вырез 36 совмещается с отверстием 79, образовавшимся в стенке 72 тавровой балки 70 при вырубке в ней кармана, при этом прямой край D-образного выреза проходит вдоль переднего края отверстия 79.

Размеры сужающегося к заднему краю соединительной пластины 20 выреза 83 таковы, что при креплении соединительной пластины к стенке балки в нем может свободно разместиться одна из петель 75 балки.

Предлагаемое в изобретении соединение содержит два соединительных элемента 95 и 95’, одним из которых является соединительная пластина 20, закрепленная на выполненном определенным образом конце балки 70, а другим - соединительная пластина 20’, закрепленная на выполненном определенным образом конце балки 70’.

Соединительный элемент 95 соединяется с соединительным элементом 95’ путем перемещения соединительных пластин вместе с балками в продольном направлении вдоль общей оси совмещенных друг с другом балок, как это показано на фиг.2 и 3.

Как показано на фиг.2, при соединении балок передние концы соединительных пластин 20 и 20’, закрепленных на противоположных сторонах стенок 72 и 72’ соединяемых балок, перемещаются навстречу друг другу и, войдя в зацепление друг с другом, фиксируют в собранном соединением 96 положении упирающиеся друг в друга своими торцами главные тавровые балки решетчатой конструкции подвесного потолка (фиг.3). В соединении 96 край 88’ V-образного упора 87’ проходит через отверстие 79 внутрь D-образного выреза 36 и с натягом упирается в передний край стенки отверстия 79 и в стенку выреза 36.

Край 88’ удерживается в таком положении стенкой кармана 78, в который входит прямоугольный участок 86’ соединительной пластины 20’, который прижимается стенкой кармана к стенке 72 тавровой балки. Такой же эффект создается и в случае прижатия стенкой кармана 78’ края 88 V-образного упора 87 к переднему краю отверстия 79’.

В соединении 96 соединенные между собой главные тавровые балки 70 и 70’ решетчатой конструкции подвесного потолка имеют плоские торцы и упираются друг в друга по показанной на фиг.3 линии 101. Расположенные с двух сторон на концах балок 70, 70’ соединительные пластины 20, 20’ образуют в соединении 96 боковые накладки, соединяющие состыкованные друг с другом балки. Соединительные пластины 20, 20’, выполняющие функции накладок, не только закрывают с боков стык между соединяемыми балками 70, 70’, но и используются для соединения состыкованных друг с другом балок 70, 70’.

При соединении балок, как показано на фиг.3, передний конец соединительной пластины 20, закрепленной на одной из соединяемых балок, по направляющим упорам 90’, которые ограничивают перемещения соединительной пластины в вертикальной плоскости, вставляется в карман, выполненный в стенке 72’ второй из соединяемых друг с другом балок. Перемещения переднего конца соединительной пластины 20 в вертикальной плоскости ограничивают также выполненные на переднем конце пластины выступы 45 и 46, которые упираются в верхнюю и нижнюю стенки пробитого в стенке второй балки отверстия 79’. Передний конец соединительной пластины 20 прижимается к стенке 72’ второй балки и удерживается в выполненном в ней отверстии 79’ направляющими упорами 90’ и своими выступами 45 и 46. Соединительная пластина одной из балок удерживается в кармане другой балки и упругой силой, создаваемой упирающейся в нее и обладающей определенными упругими свойствами стенкой кармана 78’. Передний край 97’ стенки кармана отогнут наружу и направляет передний конец закрепленной на другой балке соединительной пластины 20 внутрь кармана.

Аналогичным образом происходит и крепление в кармане 78 первой балки соединительной пластины 20’, закрепленной на конце второй балки.

В продольном направлении собранные между собой балки удерживают край 88’ упора второй соединительной пластины, который упирается в края отверстия 79 первой балки и выреза 36 первой соединительной пластины, а также край 88 упора первой соединительной пластины, который упирается в края отверстия 79’ второй балки и выреза 36’ второй соединительной пластины.

При сборке предлагаемого в изобретении соединения 96 функции направляющих устройств выполняют и еще некоторые из его элементов. При сборке балок V-образный упор 87’ входит в сужающийся в направлении заднего края балки 70 участок 83 выреза 80 и при входе в карман 78 упирается в наклонные направляющие упоры 90. Когда край 88’ V-образного упора 87’ входит в отверстие 79 кармана и в D-образный вырез 36, упругая стенка кармана 78 прижимает его к переднему краю D-образного выреза 36 и переднему краю отверстия 79. Такие же функции направляющего устройства выполняет и карман 78’.

В собранном соединении 96 выступы 45 и 46 упираются в верхнюю и нижнюю стенки отверстия 79’, а передний конец соединительной пластины 20 расположен между направляющими упорами 90’, которые ограничивают его перемещения в вертикальной плоскости. Аналогичным образом выступы 45’ и 46’ и направляющие упоры 90 ограничивают вертикальные перемещения переднего конца второй соединительной пластины 20’.

Разборка предлагаемого в изобретении соединения осуществляется способом, проиллюстрированным на фиг.6. Для демонтажа собранных между собой балок необходимо отогнуть в направлении стрелок в положение, показанное на фиг.6, стенки 78 и 78’ карманов, воспользовавшись для этого соответствующим инструментом, например отверткой. Стенки балок, в которых вырублены карманы, изготовлены из сравнительно мягкого металла, и поэтому стенки карманов после деформации остаются отогнутыми. Отогнув стенки карманов, оба элемента 95 и 95’ соединения можно легко раздвинуть в направлении стрелок 98 и 99, разобрав тем самым состоящее из них соединение и соединяемые им друг с другом главные балки решетчатой конструкции подвесного потолка.

При необходимости соединительные элементы 95 и 95’ можно вновь собрать друг с другом, выполнив для этого в обратном порядке описанные выше операции и отогнув, в частности, в закрытое положение стенки карманов 78 и 78’.