(12)OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1. (51) Int.Cl.6: F16B 13/00

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12)OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP94/04079 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W095/22007, PCT Gazette nr 35/95 (11) (13) B1 (51) Int.Cl.6: F16B 13/00 (54)Kołek rozprężny (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: fischerwerke Artur Fischer GmbH und Co.KG, Waldachtal, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/95 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/98 ( 7 2 ) Twórcy wynalazku: Manfred Haage, Domstetten, DE Günter Seibold, Pfalzgrafenweiler, DE Bernd Plocher, Rottenburg, DE Bernd Hein, Freudenstadt, DE Wilfried Weber, Schopfloch, DE (74) Pełnomocnik: Kuczyńska Teresa, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Kołek rozprężny z przechodzącym całkowicie przez korpus kołka otworem wewnętrznym do zagłębiania trzpienia rozprężnego w postaci gwoździa lub śruby, znamienny tym, że otwór wewnętrzny (2) jest umieszczony w kołku rozprężnym (1) jako skręcony wzdłuż linii śrubowej dokoła osi środkowej (3) i przynajmniej na części swej długości ma średnicę, która jest równa lub nieco mniejsza od średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego (4). FIG.1

2 Kołek rozprężny Zastrzeżenia patentowe 1. Kołek rozprężny z przechodzącym całkowicie przez korpus kołka otworem wewnętrznym do zagłębiania trzpienia rozprężnego w postaci gwoździa lub śruby, znamienny tym, że otwór wewnętrzny (2) jest umieszczony w kołku rozprężnym (1) jako skręcony wzdłuż linii śrubowej dokoła osi środkowej (3) i przynajmniej na części swej długości ma średnicę, która jest równa lub nieco mniejsza od średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego (4). 2. Kołek według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica (D1) otworu wewnętrznego (2) jest na tylnym końcu kołka rozprężnego (1) równa w przybliżeniu średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego (4,14) i zmniejsza się w kierunku przedniego końca (15) kołka rozprężnego (1) równomiernie do średnicy (D2), która jest mniejsza od średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego (4,14). 3. Kołek według zastrz. 1, znamienny tym, że maksymalna mimośrodowość (e) osi środkowej otworu wewnętrznego (2) względem osi podłużnej (3) kołka rozprężnego (1) jest w przybliżeniu równa połowie średnicy otworu wewnętrznego (2). 4. Kołek według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór wewnętrzny (2) zawiera co najmniej dwa pełne zwoje na długości kołka rozprężnego (1). 5. Kołek według zastrz. 1, znamienny tym, że kołek rozprężny (1) jest zaopatrzony w szczeliny podłużne (16). 6. Kołek według zastrz. 5, znamienny tym, że szczeliny podłużne (16) są rozmieszczone odcinkami oraz z przesunięciem wzajemnym na obwodzie i w kierunku podłużnym. 7. Kołek według zastrz. 6, znamienny tym, że przesunięcie szczelin podłużnych (16) na obwodzie wynosi każdorazowo Kołek według zastrz. 5, znamienny tym, że szczeliny podłużne (16) są umieszczone wzdłuż linii śrubowej odpowiednio do otworu wewnętrznego (2). 9. Kołek według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór wewnętrzny (2) jest zaopatrzony w co najmniej jeden biegnący wzdłuż jego tworzącej żłobek (10), w który wchodzi zwój (11) gwintu, umieszczony na trzpieniu rozprężnym (4) w postaci gwoździa. * * * Wynalazek dotyczy kołka rozprężnego z przechodzącym przez cały korpus kołka otworem wewnętrznym do wprowadzania trzpienia rozprężnego w postaci gwoździa lub śruby. Znane są tego rodzaju kołki rozprężne, wytwarzane z tworzywa sztucznego. Otwór wewnętrzny tych kołków rozprężnych przebiega zazwyczaj równolegle do osi i zwęża się w kierunku przedniego końca kołka. W obszarze zwężającego się otworu wewnętrznego te kołki rozprężne zawierają szczeliny podłużne, w celu umożliwienia rozprężenia podczas wprowadzania trzpienia rozprężnego. Aby uzyskać dostateczne rozprężenie w szczególności również w miękkich materiałach budowlanych, zwężający się otwór wewnętrzny kończy się w rozszczepieniu, którego średnica wewnętrzna odpowiada szerokości szczeliny. To bardzo silne zwężenie otworu wewnętrznego wymaga bardzo dużego oporu zagłębienia, który przy zastosowaniu znanych kołków w twardych materiałach budowlanych w pewnych okolicznościach przeszkadza w całkowitym zagłębieniu trzpienia rozprężnego. Ponadto wskutek rozprężenia, oddziaływującego tylko na części długości kołka rozprężnego, nie osiąga się siły przytrzymującej, dopasowanej do dużego oporu zagłębienia. Taka zasada rozprężania jest mało przydatna również w przypadku komórkowych kamieni budowlanych, ponieważ wskutek nierównomiernego rozkładu siły rozprężającej mogą powstawać w poszczególnych mostkach komórkowych kamieni budowlanych szczytowe wartości naprężenia, które przyczyniają się do zniszczenia kamienia budowlanego. Prócz tego w

3 znanych kołkach rozprężnych wskutek środkowego i równoległego do osi umieszczenia otworu wewnętrznego i szczelin podłużnych powstaje uprzywilejowany kierunek rozprężania na całej długości kołka, który z jednej strony wytwarza działanie rozszczepiające, z drugiej zaś strony pomimo dużych oporów wkręcania nie umożliwia równomiernego, a tym samym powodującego duże siły przytrzymujące rozkładu naprężeń w wywierconym otworze. Celem wynalazku jest opracowanie kołka rozprężnego, zakotwianego za pomocą trzpienia rozprężnego w postaci gwoździa lub śruby, który to kołek umożliwia przy małym oporze zagłębienia duże siły przytrzymujące zarówno w miękkich i porowatych, jak i w twardych materiałach budowlanych. Kołek rozprężny z przechodzącym całkowicie przez korpus kołka otworem wewnętrznym do zagłębiania trzpienia rozprężnego w postaci gwoździa lub śruby, według wynalazku charakteryzuje się tym, że otwór wewnętrzny jest umieszczony w kołku rozprężnym jako skręcony wzdłuż linii śrubowej dokoła osi środkowej i przynajmniej na części swej długości ma średnicę, która jest równa lub nieco mniejsza od średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego. Korzystnie średnica otworu wewnętrznego jest na tylnym końcu kołka rozprężnego równa w przybliżeniu średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego i zmniejsza się w kierunku przedniego końca kołka rozprężnego równomiernie do średnicy, która jest mniejsza od średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego. Korzystnie maksymalna mimośrodowość osi środkowej otworu wewnętrznego względem osi podłużnej kołka rozprężnego jest w przybliżeniu równa połowie średnicy otworu wewnętrznego. Korzystnie otwór wewnętrzny zawiera co najmniej dwa pełne zwoje na długości kołka rozprężnego. Korzystnie kołek rozprężny jest zaopatrzony w szczeliny podłużne. Korzystnie szczeliny podłużne są rozmieszczone odcinkami oraz z przesunięciem wzajemnym na obwodzie i w kierunku podłużnym. Korzystnie przesunięcie szczelin podłużnych na obwodzie wynosi każdorazowo 90. Korzystnie szczeliny podłużne są umieszczone wzdłuż linii śrubowej odpowiednio do otworu wewnętrznego. Korzystnie otwór wewnętrzny jest zaopatrzony w co najmniej jeden biegnący wzdłuż jego tworzącej żłobek, w który wchodzi zwój gwintu, umieszczony na trzpieniu rozprężnym w postaci gwoździa. Dzięki otworowi wewnętrznemu, zwiniętemu w kształcie skrętki dokoła osi środkowej kołka rozprężnego, osiąga się zmieniającą się sinusoidalnie na długości kołka rozprężnego mimośrodowość, która obraca się jeszcze dodatkowo dokoła osi środkowej. Za pomocą walcowego trzpienia rozprężnego następuje zatem w każdym miejscu kołka rozprężnego rozprężenie odpowiednio do istniejącej w tym miejscu mimośrodowości otworu wewnętrznego w kierunku obwodu zewnętrznego kołka rozprężnego. Wskutek otworu wewnętrznego, przechodzącego przez korpus kołka jako skręcona kolumienka, powstaje zatem nawet przy średnicy otworu wewnętrznego, odpowiadającej średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego, oddziaływujące śrubowo na zewnętrznym obwodzie kołka rozprężnego rozprężenie, które wytwarza równomierną rozłożoną wzdłuż całego obwodu siłę rozprężającą, przy jednoczesnym wyeliminowaniu szczytowych wartości naprężeń. Dzięki równej lub tylko nieco mniejszej średnicy otworu wewnętrznego w porównaniu ze średnicą zewnętrzną trzpienia rozprężnego uzyskuje się rozprężenie przy bardzo małym oporze zagłębienia. Kołek rozprężny według wynalazku nadaje się do zakotwienia we wszelkich materiałach budowlanych, a w szczególności do zastosowania w miękkich i porowatych materiałach budowlanych dzięki wyeliminowaniu szczytowych wartości naprężeń i działaniu rozprężającemu, rozłożonemu równomiernie na całą długość kołka rozprężnego. W przypadku pełnych materiałów budowlanych celowy jest niewielki wzrost działania rozprężającego w głębi wywierconego otworu, w celu zwiększenia siły wyciągania. Można to osiągnąć w prosty sposób dzięki temu, że średnica otworu wewnętrznego jest na tylnym końcu kołka równa w przybliżeniu średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego i zmniejsza się w kie-

4 runku przedniego końca kołka równomiernie do średnicy, która jest mniejsza od średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego. Ponadto okazało się, że optymalny stosunek pomiędzy oporem zagłębienia a działaniem kotwiącym uzyskuje się wówczas, gdy maksymalna mimośrodowość osi środkowej otworu wewnętrznego względem osi podłużnej kołka rozprężnego jest w przybliżeniu równa połowie średnicy otworu wewnętrznego. Najlepsze rezultaty daje takie ukształtowanie otworu wewnętrznego, że na długość kołka rozprężnego przypadają przynajmniej dwa pełne zwoje. Aby móc stosować na kołek rozprężny nieco twardszy materiał, korzystne jest zaopatrzenie go w szereg szczelin podłużnych. Te szczeliny podłużne mogą być rozmieszczone odcinkami oraz z przesunięciem wzajemnym na obwodzie i w kierunku podłużnym, przy czym przesunięcie szczelin podłużnych na obwodzie wynosi korzystnie każdorazowo 90. Szczeliny podłużne można umieścić bądź równolegle do osi, bądź też wzdłuż linii śrubowej odpowiednio do otworu wewnętrznego. W połączeniu z zastosowaniem trzpienia rozprężnego w postaci gwoździa celowe jest zaopatrzenie otworu wewnętrznego w co najmniej jeden biegnący wzdłuż jego tworzącej żłobek, w który wchodzi zwój gwintu, umieszczony na trzpieniu rozprężnym w postaci gwoździa. Dzięki temu zwojowi gwintu zachodzi samohamowanie, które w przypadku działania siły rozciągającej na trzpień rozprężny typu gwoździa nie dopuszcza do jego wykręcenia. Kołek rozprężny według wynalazku jest wytwarzany zazwyczaj z tworzywa sztucznego metodą formowania wtryskowego. Dla specjalnych zastosowań, np. w stropach i w pomieszczeniach o zagrożeniu pożarowym, kołek rozprężny wynalazku może być wytworzony również z metalu. Wytwarzanie następuje wówczas metodą odlewania ciśnieniowego. Tą metodą wytwarza się kołek rozprężny z proszku metalowego sposobem odlewania wtryskowego z zastosowaniem systemu spoiwowego oraz późniejszym usunięciem spoiwa i spieczeniem. Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kołek rozprężny z trzpieniem rozprężnym w postaci gwoździa, fig. 2 - kołek rozprężny według fig. 1, zakotwiony w otworze, wywierconym w murze, fig. 3 - postać wykonania kołka rozprężnego, zaopatrzoną w szczeliny podłużne, a fig. 4 - przekrój poprzeczny wzdłuż osi A-A, podanej na fig. 3. Kołek rozprężny 1, przedstawiony na fig. 1, zawiera otwór wewnętrzny 2, który przechodzi całkowicie przez korpus kołka jako skręcony wzdłuż linii śrubowej dokoła osi środkowej 3. Średnica otworu wewnętrznego 2 odpowiada w przybliżeniu średnicy zewnętrznej trzpienia rozprężnego 4. Działanie rozprężające kołka rozprężnego 1 podczas zagłębiania trzpienia rozprężnego 4 w skręconym otworze wewnętrznym 2 osiąga się dzięki temu, że wskutek skręconego otworu wewnętrznego powstaje mimośrodowość względem osi środkowej 3, zmieniająca się sinusoidalnie wzdłuż długości kołka rozprężnego 1. Każdorazowa mimośrodowość w określonym miejscu powoduje rozpęcznienie 6 w przeciwległym miejscu, które formuje się wzdłuż linii śrubowej na zewnętrznym obwodzie kołka rozprężnego (zob. fig. 2). W przypadku miękkiego pełnego materiału budowlanego 5 rozpęczenia 6 wciskaj ą się w ściankę otworu wywierconego 7. Ukazany na fig. 1 i 2 trzpień rozprężny 4 zawiera opaskę 8, w celu ograniczenia głębokości zagłębienia, oraz gwint przyłączowy 9 do zamocowania zwisającego drutu na rury, szyby kablowe itp. Wskutek działania na trzpień rozprężny 4 siły ciągnącej, trzpień ten mógłby być wyciągnięty z otworu wewnętrznego 2 kołka 1. Aby temu zapobiec, otwór wewnętrzny 2 kołka rozprężnego 1 jest zaopatrzony w dwa przeciwległe żłobki 10, biegnące wzdłuż tworzącej otworu wewnętrznego. Podczas zagłębienia trzpienia rozprężnego 4 w otwór wewnętrzny 2 obydwa przeciwległe zwoje 11 gwintu na trzpieniu rozprężnym 4 wchodzą w żłobki 10 otworu wewnętrznego 2. Dzięki temu zachodzi zazębienie pomiędzy trzpieniem rozprężnym 4 a kołkiem rozprężnym 1, które zapobiega wyciągnięciu trzpienia rozprężnego 4 za pomocą osiowej siły ciągnącej. W celu ograniczenia wsunięcia, kołek rozprężny 1 jest zaopatrzony w obrzeże 12, a w celu zabezpieczenia przed obrotem - w biegnące wzdłużnie żebra 13, wychodzące z obrzeża 12.

5 W postaci wykonania kołka rozprężnego 1, przedstawionej na fig. 3, skręcony otwór wewnętrzny 2 ma na tylnym końcu kołka średnicę D1, która odpowiada w przybliżeniu średnicy zewnętrznej zastosowanej w tym przykładzie wykonania śruby mocującej 14 jako trzpienia rozprężnego. Aż do przedniego końca 15 kołka otwór wewnętrzny 2 zwęża się do średnicy D2, która j est równa lub nieco większa od średnicy rdzenia śruby mocującej 14. Dzięki temu podczas wkręcania śruby mocującej uzyskuje się dodatkowo do wybrzuszenia kołka wzdłuż linii śrubowej rozprężenie, wzrastające ku dnu wywierconego otworu. W szczególności w przypadku zastosowania twardszego tworzywa sztucznego lub wytworzenia kołka 1 z metalu kołek rozprężny 1 jest zaopatrzony w szereg szczelin podłużnych 16. W przykładzie wykonania, przedstawionym na fig. 3, szczeliny podłużne 16 są rozmieszczone odcinkami oraz z przesunięciem wzajemnym na obwodzie i w kierunku podłużnym. Na fig. 4 widoczne jest, że przesunięcie wynosi każdorazowo 90, a szczelin podłużne 16 zachodzą na siebie w taki sposób, iż w każdym miejscu kołka występująco najmniej dwie szczeliny podłużne 16. Dalej szczeliny podłużne 16 można umieścić wzdłuż linii śrubowej jako biegnące równolegle z otworem wewnętrznym 2. Wytwarzanie kołka rozprężnego 1 z tworzywa sztucznego następuje metodą formowania wtryskowego, a z metalu metodą odlewania wtryskowego. W tej metodzie kołek wytwarza się z proszku metalu sposobem odlewania ciśnieniowego, z zastosowaniem systemu spoiwowego i późniejszym usunięciem spoiwa i spieczeniem. FIG. 2 FIG. 4

6 FIG. 1 FIG. 3 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł