Коробчатая направляющая конструкция с закругленными углами и способ изготовления ее элементов - RU2076983C1
Код документа: RU2076983C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к коробчатым направляющим конструкциям с поперечными сечениями, имеющими скругленные углы, образованные комбинацией различных элементов, таких, как прямые участки, ответвления, угловые участки, переходники и/или им подобные, составленных из плоскостей и арок с выгнутыми, вогнутыми и соответствующими последним стенками, имеющими преимущественно небольшую толщину и изготовленными из листового металла, пластика или аналогичных материалов. Для получения поперечного сечения с закругленными углами по крайней мере часть элементов коробчатой направляющей конструкции образуют, используя средства соединения по крайней мере части арочных элементов стенок конструкции друг с другом, преимущественно сопрягая их кромки, получая при этом направляющий канал для газожидкостных сред, для электропроводки и т.п.
В частности, используемая как каналы для газожидкостных сред коробчатая направляющая конструкция с закругленными углами более предпочтительна, чем аналогичная конструкция с прямоугольными или квадратными поперечными сечениями. В канале с "ломаными" углами поток проводимой среды распределен менее равномерно по поверхности стенок, сравнивая с каналом с закругленными углами, т.к. резкие переходы вызывают эффект турбулизации среды. Так, в обычной вентиляционной системе загрязнения постепенно заполняют "ломаный" канал, удерживаемые кромками-центрами турбулентности.
Известны направляющие конструкции с закругленными углами в виде спиральных труб, изготавливаемых в широком диапазоне стандартизованных размеров. В направляющей конструкции, образованной спиральными трубами, различные отводящие, угловые, переходящие и им подобные участки изготавливают, используя обычную технологию обработки плоского листа. Поэтому изготовление упомянутых элементов требует навыков высокой квалификации и/или специального формующего оборудования, такого, как матрицы, шаблоны и им подобное. Особенности используемого для такого производства оборудования сказываются на получении частично заостренных кромок поперечных сечений изготовляемых таким образом коробчатых конструкций в противоположность возможности иметь все кромки поперечных сечений скругленными. Обычно для различных элементов каждого из типоразмеров труб требуются свои инструменты. На практике такие коробчатые конструкции, составленные из спиральных труб, выглядят неуклюже из-за различий в технологии изготовления их элементов.
Публикации патентов Великобритании N 1.301.858 и 1.552.916 содержат описания элементов, образованных сопряжением плоских участков и пригодных для использования в коробчатых направляющих конструкциях с поперечными сечениями с острыми углами. Патент N 1.301.858 описывает пожарозащищенный коробчатый направляющий элемент, стенки которого составлены из плоских пластин, зафиксированных вместе коррозионностойкими средствами соединения по внутренним кромкам и окончательно сваренных по наружным. Патент N 1.552.916 описывает техническое решение по формированию стенок элемента из плоских пластин, согнутых под необходимыми углами и соединенных друг с другом U-образными соединяющими средствами и поддерживающими рамами. Оба технических решения пригодны только для производства элементов с поперечными сечениями с острыми кромками. Кроме этого, в данном случае требуются точная разметка и использование особенных средств соединения. Следовательно, рассмотренные решения требуют в процессе производства и установки соблюдения достаточной взаимозаменяемости элементов, т.к. технология состоит из последовательности несвязанных операций.
Финская патентная заявка 497/71 представляет способ и устройство для соединения элементов вентиляционной системы с высокими требованиями по жесткости. Способ, описанный в этой публикации, также может быть использован для производства элементов направляющих конструкций с поперечными сечениями с закругленными углами. Данное изобретение относится к производству элементов, составленных из отдельных стенок, с кромками, оснащенными средствами соединения. Средства соединения образованы U-образными соединяющими частями, расположенными на кромке смежной стенки таким образом, что последняя оказывается между средствами соединения и первой соединяемой стенкой. Публикация раскрывает техническое решение, содержащее поперечное сечение с закругленными углами прямого участка, каждый из которых образован двумя встречно ориентированными арочными стенками. В целом представленное решение представляется полезным, однако оно не предлагает всестороннего решения по изготовлению коробчатых элементов различных размеров и форм.
Следовательно, существующие технологии не позволяют производить различные части коробчатой направляющей конструкции с получением поперечных сечений с закругленными углами. Так, современные коробчатые направляющие конструкции используют комбинации одновременно скругленных и изогнутых элементов, что в настоящее время реализуют недостаточно эффективно. Имея в виду при этом универсальность и многообразие рассматриваемых коробчатых конструкций, стоимость последних значительно возрастает за счет необходимости использовать дорогостоящий инструмент в широком диапазоне форм и размеров.
Целью изобретения является создание коробчатой направляющей конструкции с закругленными углами, качественно улучшая этим недостатки существующих конструкций, рассмотренных выше, и, таким образом, существенно повышая уровень техники аналогичных систем.
Цель изобретения достигается тем, что в коробчатой направляющей конструкции с закругленными углами, состоящей из совокупности таких элементов, как прямые участки, ответвления, угловые участки, переходники и/или им подобные, составленные из плоскостей и арок, вогнутых, выгнутых или им соответствующих, и изготовленных преимущественно из листового материала небольшой толщины из металла, пластика или им подобного, в которой для выполнения поперечных сечений со скругленными участками по крайней мере часть таких элементов, имеющих возможное различие в размерах, образовано сопряжением их образующих, расположенных преимущественно на их кромках, средствами соединения до образования конструкции, состоящей из плоскостей и арок с получением направляющего канала для газожидкостных сред, электропроводки или подобного, и в которой по крайней мере одна плоская стенка элемента канала составлена образующей первого типа, другая, по крайней мере одна арочная стенка элемента составлена образующей второго типа, имеющей продолжение в продольном направлении и изгибающейся в поперечном направлении относительно оси элемента, и по крайней мере одна из продольных кромок которой сопряжена с образующей первого типа, по крайней мере одна из арок, образующих элемент конструкции, сформирована: образующей третьего типа, соединяющей два продольных продолжения арки и лежащей в поперечном направлении по крайней мере частично в пределах поверхности арки, а также соединенной по крайней мере одной своей кромкой, существенно выдающейся в продольном направлении, с образующей второго типа, третьего типа и/или им подобным, и/или второй существенно продольно выдающейся кромкой с образующей первого типа, и/или образующей четвертого типа, последовательно закругляющейся и соединенной по крайней мере одной своей кромкой с образующей второго типа, третьего типа и/или четвертого типа.
Наиболее важными достоинствами коробчатой направляющей конструкции, предлагаемой в изобретении, являются простота и однородность образующих различных типов, используемых в решении так, что вся коробчатая направляющая конструкция, состоящая из элементов с различными размерами и формами, может быть составлена из одних и тех же типов образующих. Таким образом, отсутствует необходимость в изготовлении отдельных инструментов для производства каждого отдельного элемента независимо от его формы и размеров в противоположность описанным выше решениям-аналогам. Коробчатая направляющая конструкция в соответствии с изобретением получается выдержанной в одном стиле, одновременно обладая свойством закругленности углов во всех своих поперечных сечениях.
Кроме этого, арки, сопрягающие образующие второго, третьего и четвертого типов, формирующих арочные стенки элемента коробчатой конструкции, имеют радиусы с близкими значениями кривизны. При этом вторая кромка образующей третьего типа, сопрягающая ее с образующей первого типа, осуществляет переход плоскости, составленной образующей первого типа, в арку, при этом данная кромка сформирована двумя плоскими частями, расходящимися под углом к друг другу в упомянутой плоскости. Образующая второго типа составлена в основном из 1/4 цилиндрической поверхности, а образующая четвертого типа составлена в основном из 1/8 сферической поверхности.
Изобретение также касается способа изготовления коробчатой направляющей конструкции рассмотренного выше типа.
Способ изготовления элементов коробчатой направляющей конструкции с закругленными углами заключается в том, что различные элементы коробчатой конструкции, такие, как прямые участки, ответвления, угловые участки, переходники и/или им подобные, с плоскими и арочными, вогнутыми, выгнутыми или им соответствующими стенками изготовляют из материала с преимущественно тонкими стенками, такого, как листовой металл, пластик или им подобные, в котором для получения поперечного сечения с закругленными углами по крайней мере часть элементов коробчатой конструкции с возможными отличиями в размерах образуют сопряжением их образующих, расположенных преимущественно на их кромках, средствами соединения до образования конструкции, состоящей из плоскостей и арок с получением направляющего канала для газожидкостных сред, электропроводки или подобного, и в которой по крайней мере одна плоская стенка элемента канала составлена образующей первого типа, другая, по крайней мере одна арочная стенка элемента составлена образующей второго типа, имеющей продолжение в продольном направлении и изгибающейся в поперечном направлении относительно оси элемента, как, например, составленная из 1/4 цилиндрической поверхности, и отличается тем, что указанный элемент формируют из образующей третьего типа, сопрягающей два продольных направления в арку и расположенной в поперечном направлении арки, с второй кромкой, сопряженной с образующей первого типа и осуществляющей переход плоскости, составленной образующей первого типа, в арку, при этом упомянутую кромку формируют преимущественно двумя плоскими частями, расходящимися под углом относительно друг друга в упомянутой плоскости и/или последовательно закругляющейся образующей четвертого типа, как, например, составленная в основном из 1/8 сферической поверхности.
Способ в соответствии с изобретением позволяет изготовлять элементы коробчатой направляющей конструкции с помощью набора простых инструментов, т. к. однородная направляющая конструкция может быть составлена из образующих одних и тех же типов. Элементы различных размеров и форм образуют простым сопряжением прямолинейных и арочных образующих, имеющих одни и те же основные формы, в основном формы трех типов. Применение способа не вызывает каких-либо трудностей при выполнении дополнительных операций, но, напротив, все элементы сопрягаются друг с другом простой последовательностью операций, сходных для каждого случая.
Кроме этого, способ предусматривает, что арки, по крайней мере в районе их кромок, сопрягающие образующие, из которых формируют арочные части стенок элемента коробчатой конструкции, имеют радиусы кривизны с близкими значениями.
На фиг. 1 изображен образец прямолинейного участка конструкции; на фиг. 2 "препарированный" вид элемента, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 угловой участок на 90o; на фиг. 4 частично "препарированный" вид углового участка фиг. 3; на фиг. 5 участок на 45o ; на фиг. 6 коробчатая направляющая конструкция наиболее характерного вида в соответствии с изобретением.
Элементы, изображенные на фиг. 1-4, являются примерами направляющей коробчатой конструкции в соответствии с изобретением с поперечными сечениями с закругленными углами и включающими элементы различного назначения, такие, как прямые участки, переходники и им подобные. Элементы снабжены плоскими 1 и арочными 2 стенками, вогнутыми, выгнутыми или им соответствующими, и они изготовлены преимущественно из материала с тонкими стенками листового металла, пластика или подобного. Для получения поперечных сечений с закругленными углами элементы направляющей конструкции формируют сопряжением по крайней мере стенок арочной формы 2 по месту их кромок, используя приспособления, позволяющие получать при таком последовательном сопряжении элементов направляющие каналы для газожидкостных сред, проволоки или им подобного. Элементы коробчатой направляющей конструкции, имеющие различные размеры и/или формы, в соответствии с изобретением формируют сопряжением образующих 1а, 2а, 2b, 2с, составляя плоские 1 и арочные 2 стеновые части. На фиг. 1 показана коробчатая направляющая конструкция с поперечными сечениями с закругленными углами в замкнутом виде и на фиг. 2 в "препарированном". Плоские стеновые части 1 конструкции формируют образующей первого типа, что на изображении нашло отражение в виде прямоугольных плоских пластин 1. Арочные стеновые части 2 формируют образующими второго типа 2а, которые имеют продолжение в продольном направлении s и закругляются в поперечном направлении, образуя таким образом закругленные углы при сопряжении их продольных кромок с пластинами 1а.
На фиг. 3 изображен угловой прямоугольный участок в обычном виде и на фиг. 4 в "препарированном". Кромки внутреннего угла 3 участка формируют образующими третьего типа 2b, сопрягающими два продольных направления арки s1 и s2 и располагающимися в поперечном направлении арки. Эти образующие третьего типа 2b сопрягаются, с одной стороны, с образующими второго типа 2a, соединяя их, а с другой стороны, с боковыми пластинами 1a'.
Далее, кромки внутреннего угла 4 углового участка формируют образующими четвертого типа 2с, последовательно закругляющимися и сопрягающимися с образующими второго типа 2а на своих окончаниях. Верхнюю и заднюю стенки участка формируют плоскими пластинами 1а, сопряженными с образующими второго типа.
Для выполнения более качественной сборки направляющей конструкции в соответствии с изобретением дуги окончаний образующих второго 2а типа, третьего 2b типа и четвертого 2с типа, формирующих дуговые стеновые части 2, сопрягают по радиусам кривизны с близкими значениями.
Как показано на фиг. 3 и 4, одна из сторон образующей третьего типа 2b, сопрягаемая с боковой пластиной 1a', соединяется с ее частью плоскостью t, образуя арку. Далее, упомянутую сторону формируют двумя плоскими боковыми кромками, расходящимися под углами друг к другу, в плоскости t. Вместе с тем, что угол между продольными направлениями s1 и s2 предположительно составляет 90o, более предпочтительно вообще выбирать углы между прямолинейными кромками также прямыми. Также достаточно простой операцией является сопряжение боковых плоскостей в дугу лишь удалением прямоугольных участков из их углов.
Как изображено на чертежах, образующую второго типа 2а преимущественно формируют 1/4 цилиндрической поверхности, а образующую четвертого типа 2с в основном из 1/8 сферической поверхности, соответственно.
На фиг. 5 показан угловой участок в соответствии с фиг. 3 и 4 с продольными направлениями, отклоняющимися на угол 45o. Так, образующую четвертого типа 2с' формируют 1/16 сферической поверхности, при этом образующие второго типа 2a' и третьего типа 2b' вписывают в угол 45o, соответственно. Обе боковые пластины 1a" формируют из гексагональных пластин, симметричных относительно центральной оси К.
Фиг. 6 показывает направляющую структуру однородного вида, изготовленную в соответствии с технологией способа. Технология может быть применена одновременно как для изготовления замкнутых направляющих, так и частично открытых. Открытые направляющие могут быть использованы для прокладки проводов или в виде крышек.
Таким образом, используя описанный выше принцип, предлагаемый способ используют для формирования элементов с отличающимися формами путем сопряжения плоских и арочных стеновых частей. При этом соответствующие элементы с различными размерами, образующими направляющую конструкцию, изготовляют, используя однотипные образующие, при этом размеры, такие, как площадь и длина, образующих первого и второго типов изменяются соответственно.
Очевидно, что изобретение не ограничивается лишь проиллюстрированным объемом, а может быть воплощено в многочисленных вариантах. Например, угловой участок, показанный на фиг. 5 и 6, может быть легко видоизменен в Т-образный участок, открытый в трех направлениях. Образующие могут быть сопряжены множеством различных способов в зависимости от используемого материала и назначения конструкции. Например, если используют листовой металл, то может быть использован тип сопряжения, представленный в начале описания. Соответственно, соединения могут быть выполнены разъемными, например, для получения крышек различного назначения, необходимых сегодня. Вполне естественно, что направляющая конструкция предъявляет соответствующие требования и по жесткости к элементам сопряжения. Следовательно, предлагаемая коробчатая направляющая конструкция может быть использована в многочисленных приложениях, изготовлена из большого многообразия материалов и с применением различных вариантов технологии.
Реферат
Использование: в области трубостроения. Сущность: элементы коробчатой направляющей конструкции состоят из плоских и арочных, вогнутых, выгнутых или соответствующих им стеновых частей и изготовлены из материала с преимущественно тонкими стенками, такого, как листовой металл, пластик или подобного, причем поперечные сечения с закругленными углами, элементы направляющей конструкции формируют, используя средства сопряжения для соединения по крайней мере арочных стенок друг с другом, преимущественно их кромок, при этом элементы, сопряженные в единую конструкцию, образуют направляющий канал. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
