专利名称：具有单独基座的柱安装系统及其安装方法
技术领域：
本发明涉及一种柱安装系统，尤其涉及柱和基座的结合，以它们抵抗风力及类似物的强度。
背景技术：
各种各样的柱安装系统已用来固定柱，并提供支承来抵抗风力载荷及类似物。这些系统已用于灯柱、旗杆、交通信号支柱、高速公路路标、电话和电力柱，以及许多其他支承柱。
这些柱常常很长，会遇到大的风力载荷和其他压力。常用类型的柱安装系统利用横截面为矩形(如正方形)的空心柱，包括一个基座支承(或“板”)，供柱的下端焊接或以其他方式附接在其上。基座支承一般具有螺栓孔，通过它与设置在混凝土中的螺栓相连接，当然也可使用其他地面连接方式。
一些柱安装系统使用许多其他结构来为柱提供支承。在对上述各种物品类型的支承中，采用了多种结构，通常都包括柱和基座支承通过焊接和/或螺接来相互连接。
在已有技术的柱安装系统中有许多问题和缺点。本发明的目的就是要克服这些问题和缺点，为需要长时间竖立的柱提供一种改进的具有较大的结构支承的柱安装系统，并提供一种更经济和更有效的建立和安装这种柱安装系统方法。
各种柱-基座互连方式的例子包括已公开的美国专利，Macchietto的第5,481,846号，Sato的第4,048,776和第4,070,837号，Gray的第3,410,995号，以及Steiber的第899,349号。
在许多情况中，柱安装系统只是沿着基座的水平板为柱到基座提供连接，在那里柱固定到或滑到基座支承中-例如，沿该板只有一个焊接点。已有技术的某些装置，包括前述Macchieto的专利的装置，就是沿两块独立的水平板(如基板的顶部和底部)把柱焊接到基座上。然而，该系统需要特别设计的柱，它具有与基板配合的第一外横截面，以及不与其配合的第二外横截面。这种柱的制造会大大提高成本，并且在强度及使用寿命上只具有微小的进步。
已有技术中的其他柱安装系统提供了从基座突出的铸造或模塑的支承。这些突起消除了基座中的应力集中，但是没有为柱提供任何额外的结构性强度。例如Sato的专利所公开的装置。
一些其他已有的柱安装系统采用了附加支承，它在与柱和基座都垂直的角度上焊接。这些附加支承为柱提供了增加的结构支承，但却需要额外的材料和劳动力成本。在前述Gray的专利中公开了这种结构的一个例子。
前述Steiber的专利披露了一种标杆安装系统(用于建筑物内使用的物品)，它利用铆钉来连接标杆和由基座构成并插入标杆内部的耳柄，耳柄下端固定在基板的顶部。这种结构不能提供户外柱装置所需要的支承。
许多柱安装结构为了提供足够的结构支承，还需要柱和基座以外的多个部件。这些部件会增加柱安装结构的费用以及安装所需的时间。人们极为期待的是能够消除或大量减少提供足够结构支承所必需的部件的数量。
在柱安装系统领域，尤其是具有要承受户外所遇较大应力的柱结构的柱安装系统领域，在改进结构性强度和抗风能力，同时保持制造和安装效率方面一直具有持续的需求。
发明概述因此，本发明的一个主要目的是提供一种用于支承柱和其它垂直构件的改进的柱安装系统。
本发明的基本目的是提供一种改进的柱安装系统，它具有大幅提高的抗风能力。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它具有较强的结构支承，而不需要附加部件。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它易于安装。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它能够方便有效地制造。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它不需要特殊的昂贵地制造的柱。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它具有极其广泛的功能性。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它能为户外灯柱提供持久的支承。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它能为柱提供增强的支承，同时消除基座内的应力集中。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它能为柱提供增强的支承，同时消除基脚内的应力集中。
本发明的又一个目的是提供一种改进的柱安装系统，它通过使用多面焊接的为柱提供增强的结构支承。
本发明的这些和其他目的将在以下的发明内容中阐述清楚。
根据本发明，提供了一种具有增强的结构支承的柱安装系统，用于安装在基脚或类似物上。本发明的柱安装系统克服了包括上面提到的已有技术的某些问题和缺点，并提供了一种满足若干特定安装需求的独立的基板。
本发明的柱安装系统，可安装在基脚上，包括(1)具有顶部和底部的基本上水平的基板；(2)基板中的开口；(3)至少一个连接到基板的竖直耳柄，与开口相邻并在上缘终止；(4)具有在下缘终止的下端的柱，该下端可容纳在开口中，并沿其上缘的至少一部分焊接到各耳柄上。
在十分优选的实施例中，竖直耳柄与基板一体地形成。在某些这种优选实施例中，竖直耳柄通过下述方法来形成在基板中切割出相互连接的狭槽，从而狭槽限定出至少一个耳柄，然后使每个耳柄从基板的上表面向上弯曲，这样产生的竖直耳柄就与开口相邻了。
在优选实施例中，柱的下端沿着各耳柄的整个上缘焊接到基板上。十分优选的是柱的至少一部分下缘焊接到基板的底部，最为优选的是整个下缘焊接到基板的底部上。
在某些优选实施例中，四个竖直耳柄从基板向上突出。在高度优选的实施例中，正如以下将进一步描述的，四个耳柄为“郁金香花瓣”(tulip-petal)形状。在这些情况下，可以是中空的柱具有四个侧面和一个四边形的横截面，优选是正方形的。
在某些其他优选实施例中，柱具有三个侧面，同时三个竖直耳柄从基板向上突起。不管柱所具有的侧面的数量，优选是柱的各侧面连接到从基板向上突起的耳柄上，因为这能使结构支承最大化。
在某些其他实施例中，柱具有本领域所知的其他形状。不管柱的形状怎样，优选是柱的外表面沿着从基板向上突起的耳柄固定到基板上。
在本发明的许多实施例中，柱支承至少一个照明装置，基板固定在基脚上。
附图的简要说明这里提供的图表示了本发明一个优选的结构，其中清楚地披露了上述优点和特征，以及可从所示实施例的以下描述中易于理解的其他优点和特征。在这些附图中
图1是根据本发明的一个柱安装系统的前视图，具有四边形横截面的柱。
图2是根据本发明的第二个柱安装系统的前视图，具有三角形横截面的柱。
图3是如图1所示具有四个耳柄结构的基板，在耳柄弯曲之前的俯视图。
图4是如图2所示具有三个耳柄结构的基板，在耳柄弯曲之前的俯视图。
图5a是柱安装系统的优选实施例的前视图，具有四边形横截面的柱以及较复杂的相互连接的狭槽。
图5b是基板优选实施例的俯视图。
图5c是基板优选实施例的俯视图，表示两个耳柄向上弯曲。
图5d是基板优选实施例的半分解侧视图，表示两个耳柄向上弯曲。
图5e是柱安装系统的优选实施例的分解横截面图。
图5f是柱安装系统优选实施例的侧视图。
图6a是基板另一个实施例的俯视图。
图6b是基板另一个实施例表示两个耳柄向上弯曲的半分解侧视图。
图7a是基板又一个实施例的俯视图。
图7b是基板又一个实施例表示两个耳柄向上弯曲的半分解侧视图。
图8是表示本发明的优选实施例以及已有技术装置的疲劳试验数据的表。
优选实施例的具体描述参照图1，根据本发明的柱安装系统用参考标记30来总的表示。柱安装系统30把柱20的下端40连接到基板10上以提供改进的结构支承。柱20具有四边形横截面，优选是金属的，优选是中空的。依据垂直构件的用途，接线或走管可穿过柱20延伸。
如所示的，基板10优选是金属的，方向一般垂直于柱20。四个耳柄12(两个未示出)在接合处15连接到基板10。耳柄12排列成与柱20垂直对齐，并沿着上缘13的至少一部分焊接到下端40上。接合处15在基板10上限定出一开口，柱20设置在该开口中。选择性地，可以沿着柱的下缘的至少一部分通过焊接把下端40进一步连接到基板10上。
图2表示了与图1所示柱安装系统类似的柱安装系统30，但描述了一个具有三角形横截面的柱10。在这一实施例中，三个耳柄(两个未示出)在接合处15连接到基板10。耳柄12排列成与柱20垂直对齐，并沿着上缘13的至少一部分焊接到下端40上。接合处15在基板10上限定出一开口，柱20设置在该开口中。选择性地，可以沿着柱的下缘的至少一部分通过焊接把下端40进一步连接到基板10上。
图3表示在优选的制造方法中，在切割互相连接的狭槽11之后，但在耳柄12弯曲之前的图1中的基板10。在该优选的制造方法中，耳柄12向上弯曲，这样当柱20放置到基板10的开口中时，下端40与耳柄12相接合。
图4表示在优选的制造方法中，在切割互相连接的狭槽11之后，但在耳柄12弯曲之前的图2中的基板10。在该优选的制造方法中，耳柄12向上弯曲，这样当柱20放置到基板10的开口中时，下端40与耳柄12相接合。
图5a表示具有“郁金香形状”的耳柄12的柱安装系统30的优选实施例。如图所示，柱安装系统30把柱20的下端40放置到基板10的开口中。柱20具有四边形横截面，优选是金属的，并且优选是中空的。依据垂直构件的用途，接线或走管可穿过柱20延伸。
基板10优选是金属的，且如图所示，方向基本上与柱20垂直。四个耳柄12(两个未示出)在接合处15连接到基板10上。耳柄12排列成与柱20垂直对齐，并沿着上缘13的至少一部分焊接到下端40上。接合处15在基板10上限定出一开口，柱20设置在该开口中。选择性地，可以沿着柱的下缘的至少一部分通过焊接把下端40进一步连接到基板10上。
参照图5b，它表示了在优选的制造方法中，在切割相互连接的狭槽11之后，但在耳柄12弯曲之前，柱安装系统的基板10的优选实施例。在该优选的制造方法中，耳柄12向上弯曲，这样当柱20放置到基板10的开口中时，下端40与耳柄12相接合。
如图所示，基板10的该实施例包括了优选的“郁金香形”的耳柄12，它比图3和4所示的耳柄更复杂。这一变化允许耳柄改进地弯曲到其竖直位置，并且可减小开口拐角处的应力。基板10可包括多个孔(未示出)，用来使基板通过螺栓固定或以其他方式固定到基脚上。
参照图5c和5d，表示了在优选的制造方法中，在两个耳柄12弯曲之后，但另两个耳柄12a弯曲之前的柱安装系统的基板10。如图所示，弯曲的耳柄12b与基板10中的开口14相邻。该开口14在所有耳柄12弯曲之后具有四边形形状，并与柱20的下端40相接合。
图5e表示了柱安装系统30的一个优选实施例。它表示了沿着上缘13再沿着柱20的下缘44的焊接区域16。尽管没有表示出来，仍可以理解焊接区域16基本上沿着所有上缘13设置。
图5f表示了柱安装系统30的一个优选实施例。它表示了沿着围绕耳柄的狭槽边缘的焊接区域16。尽管没有表示出来，仍可以理解焊接区域16基本上沿着柱20的所有下缘44设置。
图6a表示了在优选的制造方法中，在切割相互连接的狭槽11之后，但在耳柄12弯曲之前的基板的另一实施例。在本实施例中，形成有两个耳柄12。
图6b表示了在两个耳柄12向上弯曲之后的图6a的实施例。在这一实施例中，由耳柄12弯曲所产生的开口没有完全被接合处15包围。
图7a表示了在优选的制造方法中，在切割相互连接的狭槽11之后，但在耳柄12弯曲之前的基板的又一实施例。在本实施例中，形成有一个耳柄12。
图7b表示了在耳柄12向上弯曲之后的图7a的实施例。在这一实施例中，由耳柄12弯曲所产生的开口没有完全被接合处15包围。
图8表示柱安装结构的各实施例的疲劳试验数据。这些数据通过向连接在基座上的柱施加各种负荷的试验来获得。这些负荷以垂直角度施加到距基座9英尺的柱上。如图所示，优选实施例(描述为正方形)与当前使用的现有技术装置相比，显示出了在强度和耐用度上的显著提高。
当200磅的负荷施加到距基座9英尺的柱上时，直到施加该负载1,000,000次，该新设计才会无法使用。把同样的测试应用到两种普通的柱安装系统时，分别在160,442次和213,000次就导致它们无法使用。当500磅的负荷施加到距基座9英尺的柱上时，直到施加该负载78,000次，该新设计才会无法使用。而把同样的测试应用到两种普通的柱安装系统时，分别在3234次和7869次就导致它们无法使用。如上述数据所证明的，新的柱安装结构显示出了在强度和耐用度上的显著提高。
虽然通过举例说明的方式参照特定实施例对本发明进行了描述，但对于本领域普通技术人员来说可以进行许多修正和改变。因此，很容易理解以下的权利要求是用于概括所有落入本发明实际范围与精神的这些修正和改变。
权利要求
1.一种柱安装系统，包括具有顶部和底部以及开口的基本上水平的基板；至少一个连接到基板的竖直耳柄，与开口相邻并在上缘终止；以及具有至少三个侧面以及在下缘终止的下端的柱，下端通过柱各侧面的耳柄容纳在开口中，并通过沿各耳柄上缘的焊接固定到其上，从而使柱固定到基板上。
2.权利要求1的柱安装系统，其中各耳柄与基板一体化地形成。
3.权利要求1的柱安装系统，其中下端通过沿各耳柄整个上缘的焊接固定到基板上。
4.权利要求1的柱安装系统，其中柱的下缘焊接到基板的底部。
5.权利要求4的柱安装系统，其中柱的下缘沿着整个下缘焊接到基板的底部。
6.权利要求1的柱安装系统，其中柱用作照明目的。
7.权利要求1的柱安装系统，其中柱是空心的。
8.权利要求1的柱安装系统，其中基板具有四个耳柄。
9.权利要求8的柱安装系统，其中柱具有四个侧面。
10.权利要求9的柱安装系统，其中柱具有四边形横截面。
11.权利要求10的柱安装系统，其中柱的下缘焊接到基板的底部。
12.权利要求1的柱安装系统，其中基板具有三个耳柄。
13.权利要求12的柱安装系统，其中柱具有三个侧面。
14.一种柱安装系统，包括具有顶部和底部以及开口的基板；至少一个从基板向上延伸的耳柄，与开口相邻并在上缘终止；具有在下缘终止的下端的柱，下端容纳在开口中，并通过沿各耳柄上缘的焊接固定到其上，从而使柱固定到基板。
15.权利要求14的柱安装系统，其中下端通过沿各耳柄整个上缘的焊接固定到基板上。
16.权利要求14的柱安装系统，其中各耳柄与基板一体化地形成。
17.权利要求14的柱安装系统，其中柱的下缘焊接到基板的底部。
18.权利要求14的柱安装系统，其中柱具有至少三个侧面。
19.权利要求18的柱安装系统，其中下端通过沿着柱各侧的耳柄容纳在开口中，并通过沿各耳柄上缘的焊接固定到其上。
20.一种用基板支承柱的方法，柱具有在下缘终止的下端，基板具有顶部、底部和开口，包括以下步骤在基板上形成至少一个终止在上缘的竖直耳柄，以便各竖直耳柄与开口相邻；把柱的下端放置在开口中；以及把下端沿各竖直耳柄的上缘焊接到基板上。
21.权利要求20的方法，进一步包括步骤把柱的下缘焊接到基板的底部。
22.权利要求20的方法，其中各耳柄与基板一体化地形成；由此切割相互连接的狭槽到基板中，狭槽限定出至少一个耳柄，且每个耳柄向上弯曲形成各竖直耳柄。
全文摘要
一种可安装在基脚上的用于支承垂直构件的柱安装系统30。该系统包括具有在下缘44处终止的下端40的柱20，具有开口14的基板10，以及横向连接到基板上且与开口相邻的耳柄12。柱固定在基板的开口内，以使基板提供改进的结构支承。耳柄与柱垂直对齐，并沿其上缘13焊接到柱上。柱的下缘也焊接到基板上。耳柄可由下述方法从基板上一体地形成，首先，在基板中切割出相互连接的狭槽11，这样所述狭槽限定出耳柄，第二，把耳柄向上弯曲，从而使耳柄可以容纳住柱。不需要附加的支承或焊接件，只用两个部件即柱和基板，该改进的安装系统就可提供足够的支承。
文档编号E04C3/30GK1688843SQ02812999
公开日2005年10月26日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年6月26日
发明者詹姆斯·米切尔 申请人:鲁德照明公司