ES2285201T3 - Conjunto de fijacion adhesiva con una fuente de calor. - Google Patents

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ES2285201T3 ES03768961T ES03768961T ES2285201T3 ES 2285201 T3 ES2285201 T3 ES 2285201T3 ES 03768961 T ES03768961 T ES 03768961T ES 03768961 T ES03768961 T ES 03768961T ES 2285201 T3 ES2285201 T3 ES 2285201T3
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Abstract

Conjunto de fijación adhesiva que comprende: un primer componente de fijación que define una superficie base; un elemento activado por calor que incluye un agente ligante curable montado en dicha superficie base, siendo dicho agente ligante para la fijación de dicho primer componente de fijación a un sustrato; un segundo componente de fijación, portado por dicho primer componente de fijación, que se desplaza entre una primera posición y una segunda posición, respectivamente retraída del sustrato y avanzada hacia el sustrato, cuando dicho elemento activado por calor montado en dicha superficie base de dicho primer componente de fijación es apoyado contra el sustrato; un elemento de fijación para asegurar, por lo menos temporalmente, dicho segundo componente de fijación al sustrato, cuando dicho elemento activado por calor montado en dicha superficie base de dicho primer componente de fijación se encuentra apoyado contra el sustrato con dicho segundo componente de fijación en dicha segunda posición; un elemento muelle que reacciona entre dicho primer componente de fijación y dicho segundo componente de fijación para forzar dicha superficie base de dicho primer componente de fijación con una fuerza positiva contra el sustrato cuando dicho segundo componente de fijación se encuentra en dicha segunda posición; y una fuente de calor para suministrar energía calorífica a dicho elemento activado por calor para curar rápidamente dicho agente ligante.

Description

Conjunto de fijación adhesiva con una fuente de calor.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere, de manera general, a fijaciones o conjuntos de fijación adhesivos y a los procedimientos relacionados con el montaje, de manera segura, de una fijación adhesiva, tal como un perno roscado o similar, en una superficie soporte o sustrato. Más específicamente, la presente invención se refiere a las mejoras en dichas fijaciones o conjuntos de fijación adhesivos, del tipo general mostrado y descrito en las patentes US 4.302.492, US 4.338.151, US 4.390.546, US 4.668.546, US 4.778.702, US 4.822.656, y en la patente copendiente US nº 10/219.707, presentada el 14 de Agosto, 2.002, y particularmente con respecto al suministro de una fuente de calor para activar y/o curar rápidamente un agente ligante adhesivo seleccionado.
En muchos casos, resulta necesario o deseable fijar un elemento, tal como un parche, un tornillo roscado, u otra estructura en un sustrato soporte. Por ejemplo, puede resultar necesario aplicar un parche fino al revestimiento de un avión o al casco de un barco para reparar un agujero del mismo. De manera alternativa, puede resultar deseable montar un perno roscado u otro dispositivo en un sustrato, por ejemplo, el parabrisas de un automóvil, sin la necesidad de practicar un orificio en el sustrato. En muchos de estos casos, resulta necesario que el elemento de fijación esté situado en el sustrato con una precisión relativamente alta y además resulta necesario aplicar una fuerza positiva para forzar el elemento de fijación contra el sustrato durante por lo menos un periodo de tiempo mínimo para permitir, por ejemplo, el curado de un agente ligante adhesivo, tal como un epoxi curable o similar, para obtener una unión segura y considerablemente optimizada con el sustrato.
En el pasado, se han propuesto muchos tipos diferentes de dispositivos de fijación y mordazas para su utilización en la fijación de un elemento de fijación en la superficie de un sustrato durante el tiempo de curado de un agente ligante. La mayoría de dichos dispositivos de fijación y mordazas han requerido alguna forma de conexión mecánica al sustrato por medio de tornillos u otros medios de fijación mecánica, mordazas de sujeción, etcétera. Sin embargo, estos dispositivos no resultan adecuados para su utilización con áreas superficiales extensas o para su utilización con sustratos frágiles o de paredes finas, en el interior de los cuales no resultan posibles o deseables las interrupciones superficiales para acomodar los medios de fijación mecánicos. Se han propuesto otros dispositivos de fijación que dependen de ventosas para mantener un elemento de fijación en su posición en un sustrato, pero la utilización de los dispositivos con ventosas está limitada a sustratos con superficies relativamente limpias y lisas y además funcionan reteniendo el elemento de fijación en su sitio sin ejercer fuerzas positivas significativas que fuercen el elemento de fijación contra el sustrato. Como resultado, con los dispositivos con ventosas, el agente ligante en el sustrato puede estar distribuido de manera no homogénea y/o curarse con una resistencia de fijación inferior a la óptima.
Las patentes US 4.302.492, US 4.338.151, US 4.390.546, US 4.668.546, US 4.778.702 y US 4.822.656 describen y dan a conocer dispositivos de fijación adhesivos mejorados. Más particularmente, estas patentes dan a conocer dispositivos de fijación que presentan un conjunto soporte para el aseguramiento temporalmente al sustrato, por medio de un adhesivo sensible a la presión o similar, en combinación con una fuerza de desplazamiento o elementos muelle para aplicar una fuerza que fuerza al elemento de fijación a una unión de apoyo positivo con el sustrato durante el tiempo de curado de un agente ligante adhesivo seleccionado. El conjunto de fijación o una parte del mismo es móvil, entre una primera posición con el elemento adhesivo considerablemente fuera de la unión de apoyo con el sustrato hasta una segunda posición con el elemento de fijación presionado firmemente contra el sustrato. Un mecanismo sobrecentro constituye el elemento móvil en la mayoría de las formas de realización descritas. Tras el curado del agente ligante adhesivo, el conjunto soporte es desmontado del sustrato para dejar el elemento de fijación, tal como un perno roscado o similar, unido de manera segura al sustrato. En este sentido, el adhesivo sensible a la presión presenta una fuerza de adhesión suficiente para mantener el elemento de fijación en posición durante el curado del agente ligante, pero una fuerza de adhesión insuficiente para impedir el subsiguiente desmontaje, arrancándolo del conjunto de fijación del sustrato.
La patente copendiente US nº 10/219.707, presentada el 14 Agosto, 2.002 (basada en la aplicación provisional US nº 60/312.691, presentada el 14 Agosto, 2.001), da a conocer configuraciones de fijación adhesiva adicionales, en las que no resulta necesario el desmontaje de un componente conjunto soporte, después del curado del agente ligante adhesivo. Algunas de las formas de realización mostradas y descritas en esta aplicación copendiente provisional resultan particularmente apropiadas para montar, mediante un adhesivo, un elemento de fijación a un sustrato de hormigón que, en algunos casos, puede presentar una superficie de sustrato que es relativamente áspera y porosa, y que puede ser alterada por la presencia de polvo y partículas de suciedad. En una superficie de sustrato que presenta estas características, pueden resultar deseables agentes ligantes adhesivos especializados, de tipo curable por calor, con el fin de obtener una conexión de elevada resistencia de unión. De manera similar, la instalación de estos dispositivos de fijación adhesivos sobre un sustrato, bajo condiciones de tiempo frío, puede resultar en un tiempo de curado prolongado del agente ligante y/o una conexión con una resistencia de unión inferior a la óptima, en la que también resulta deseable el curado por calor, relativamente rápido, del agente ligante, bajo tales condiciones.
La presente invención proporciona un conjunto de fijación adhesiva mejorado que incorpora una fuente de calor para la aplicación de energía calorífica, de una manera controlada, a un agente ligante adhesivo. De esta manera, la presente invención puede ser utilizada con agentes ligantes activados por calor y/o curables por calor para obtener una conexión con una unión relativamente rápida y de elevada resistencia con un sustrato de hormigón o similar, y también para obtener un curado relativamente rápido y de elevada resistencia de un agente ligante, a pesar de las condiciones de tiempo frío.
Resumen de la invención
Según la invención, se proporciona un conjunto de fijación adhesiva mejorado para montar, de manera segura, un elemento de fijación, tal como un perno roscado o similar, con relación a la superficie de un sustrato. El conjunto de fijación adhesiva comprende un primer componente de fijación que define una superficie base para recibir un agente ligante seleccionado sobre el mismo, y portando, de manera móvil, un segundo componente de fijación que incluye medios de fijación o de aseguramiento temporal al sustrato. Tras el montaje mediante presión del primer componente de fijación, con el agente ligante sobre el mismo, sobre la superficie del sustrato, el segundo componente de fijación puede moverse a una conexión temporal con el sustrato. Un elemento muelle, que reacciona entre el primer componente de fijación y el segundo componente de fijación, aplica una fuerza positiva que fuerza el primer componente de fijación contra el sustrato durante la duración del tiempo de curado del agente ligante. El conjunto de fijación porta una fuente de calor para aplicar energía calorífica al agente ligante, con el objetivo de activar y/o curar rápidamente el agente ligante para proporcionar una conexión con una resistencia de unión considerablemente optimizada entre el primer componente de fijación y el sustrato.
En una forma preferente, el primer componente de fijación comprende una pieza fija base en forma de disco, con forma de plato, para definir una cavidad poco profunda en un lado ciego del mismo, y en el que esta cavidad poco profunda está circunscrita por la superficie base, de forma generalmente anular. El segundo componente de fijación comprende un perno roscado o similar con una cabeza alargada apoyada en el interior de dicha cavidad del disco y un mango roscado que sobresale a través de un puerto de un disco central a un lado frontal de la pieza fija base. Un hombro del perno, con un corte de sección no circular o cuadrada o similar puede posicionarse en el interior del puerto del disco, que puede presentar una forma no circular o cuadrada o similar, que encaja con la forma anterior, para impedir la rotación relativa entre el componente de fijación y la pieza fija base. Los elementos de fijación temporales pueden comprender un clavo puntiagudo o similar, tal como un clavo para hormigón para la conexión temporal con un sustrato de hormigón o similar, y el elemento muelle puede comprender un muelle de hoja o similar que reacciona entre el perno roscado y la pieza fija base.
De manera alternativa, los medios de fijación temporal pueden comprender un elemento adhesivo sensible a la presión, tal como un elastómero sensible a la presión del tipo comercializado por 3M Company de Minneapolis, Minnesota, bajo la designación de producto VHB 4910, que presenta grandes propiedades elastoméricas que permiten una elongación del 100% sin desgarrarse y que presentan un recubrimiento de adhesivo sensitivo a la presión, acrílico y de elevada resistencia, en los lados opuestos de la cinta de grosor aproximado de 0,040 pulgadas. Además, este elemento adhesivo proporciona el elemento muelle que reacciona entre el perno roscado y la pieza fija base. En una forma alternativa adicional, los medios de fijación temporal pueden comprender un recipiente rompible o ampolla que contiene un material adhesivo seleccionado, tal como un adhesivo cianoacrilato.
El agente ligante adhesivo seleccionado es aplicado a la superficie base anular, en la parte ciega o inferior de la pieza fija base, en la que este agente ligante puede ser aplicado en la superficie base de manera fluida, o de manera alternativa, en forma de un disco activado por calor, adherido a la superficie base. A continuación, la pieza fija base es montada, mediante presión, en el sustrato en una posición seleccionada, seguida del desplazamiento del perno roscado a una conexión temporal con el sustrato. En esta configuración, el elemento muelle aplica una fuerza positiva que fuerza la pieza fija base contra el sustrato.
La fuente de calor, portada por el conjunto de fijación, en una forma preferente, comprende un elemento de calentamiento, con una resistencia eléctrica, posicionado en el interior del agente ligante, o de manera alternativa, montado en la pieza fija base, en un lado frontal del mismo, para el suministro de energía calorífica, a través de una pieza fija base conductora de calor, al agente ligante. Cuando se utiliza un agente ligante activado por calor, este elemento de calentamiento puede estar incluido directamente en el interior del disco adhesivo. La fuente de calor está acoplada a una fuente de potencia adecuada, tal como una fuente de alimentación o batería, para suministrar energía calorífica al agente ligante. Preferentemente, los medios de control se proporcionan de manera que realizan ciclos de suministro de la energía calorífica, en una manera pulsante.
En una forma preferente alternativa, la fuente de calor puede comprender una fuente pirogénica en forma de un oxidizador y un polímero incrustados en el interior de un disco soporte. En una configuración, el disco soporte puede comprender el agente ligante seleccionado, en forma activada por calor, para montar sobre la superficie base. En otra configuración, el disco soporte puede ser adaptado para montarlo en un lado frontal de la pieza fija base para suministrar calor a través de una pieza fija base conductora de calor al agente ligante. En cualquier caso, el oxidizador incrustado puede ser disparado para producir una reacción exotérmica para suministrar energía calorífica al agente ligante.
Otras características y ventajas de la invención se harán más evidentes a partir de la descripción detallada siguiente, junto con las figuras adjuntas que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invención.
Breve descripción de las figuras
Las figuras adjuntas ilustran la invención. En dichas figuras:
La Figura 1 es una vista superior fragmentada en perspectiva que ilustra un conjunto de fijación adhesiva en una forma preferente, que incorpora una fuente de calor para el curado acelerado de un agente ligante adhesivo seleccionado;
La Figura 2 es una vista inferior, en perspectiva, aumentada y detallada del conjunto de fijación adhesiva de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en sección fragmentada de un conjunto de fijación adhesiva, que representa la colocación inicial del mismo en la superficie de un sustrato;
La Figura 4 es una vista en sección fragmentada similar a la Figura 3, y que muestra el desplazamiento de un componente de fijación a una conexión temporal con el sustrato para aplicar una fuerza positiva que fuerza una pieza fija base contra el sustrato durante la duración del tiempo de curado del agente ligante;
La Figura 5 es una vista en sección fragmentada similar a la Figura 4 y que muestra el conjunto de fijación adhesiva en una posición unida al sustrato;
La Figura 6 es una vista en sección fragmentada similar a la Figura 3, pero que ilustra la colocación inicial de una forma preferente alternativa de la invención en un sustrato;
La Figura 7 es una vista en sección fragmentada similar a la Figura 6 y que muestra el desplazamiento de un componente de fijación de la forma de realización de la Figura 6 a una conexión adhesiva temporal con el sustrato para aplicar una fuerza positiva que fuerza una pieza fija base contra el sustrato durante la duración del tiempo de curado del agente ligante;
La Figura 8 es una vista en sección fragmentada similar a la Figura 7 y que muestra el conjunto de fijación adhesiva de las Figuras 6 y 7 en una posición unida al sustrato;
La Figura 9 es una vista inferior detallada en perspectiva que representa una forma preferente alternativa adicional de la invención;
La Figura 10 es una vista en sección fragmentada que muestra la colocación inicial de la forma de realización de la Figura 9 en un sustrato;
La Figura 11 es una vista inferior en perspectiva de otra forma preferente alternativa de la invención;
La Figura 12 es una vista en perspectiva, aumentada y fragmentada que ilustra los detalles de construcción de una capa adhesiva pirogénica para su utilización en la forma de realización de la Figura 11;
La Figura 13 es una vista aumentada en perspectiva fragmentada que representa detalles de construcción alternativos de una capa adhesiva pirogénica para su utilización en la forma de realización de la Figura 11;
La Figura 14 es una vista en sección fragmentada que muestra la colocación inicial de la forma de realización de la Figura 11 en un sustrato;
La Figura 15 es una vista inferior en perspectiva de todavía otra forma preferente alternativa de la invención; y
La Figura 16 es una vista en sección fragmentada que muestra la colocación inicial de la forma de realización de la Figura 15 en un sustrato.
Descripción detallada de las formas de realización preferentes
Tal como se muestra en las figuras ejemplares, se proporciona un conjunto de fijación adhesiva mejorado, al que se hace referencia en las Figuras 1 a 5 mediante el número de referencia 10, para montar de manera segura un elemento de fijación adhesiva en la superficie de un sustrato 12 (Figuras 3 a 5). El conjunto de fijación 10 incluye la pieza fija base 14 adaptada para el montaje adhesivo en el sustrato 12 por medio de un agente ligante adhesivo seleccionado 16, en el que el agente ligante 16 es activado y/o curado rápidamente mediante una fuente de calor 18, representada en la forma de realización de las Figuras 1 a 5 en forma de un elemento de calentamiento con una resistencia eléctrica. Dicho curado por calor del agente ligante 16, en combinación con el elemento muelle 20, para forzar positivamente la pieza fija base 14 contra el sustrato 12 durante el tiempo de curado del agente ligante, proporciona una conexión con una resistencia de unión considerablemente optimizada entre la pieza fija base 14 y el sustrato 12.
El conjunto de fijación adhesiva 10 es mostrado en las Figuras 1 a 5 en una forma preferente, adecuada para el montaje adhesivo en un sustrato 12, tal como hormigón, que puede ser relativamente áspero, poroso y/o definir una superficie que puede incluir polvo y partículas de suciedad. El conjunto de fijación ejemplar comprende un primer componente de fijación en forma de una pieza fija base 14 que puede realizarse en metal, plástico o un material compuesto seleccionado para la fijación, con una resistencia de unión óptima, al material del sustrato. La pieza fija base 14 se muestra con una construcción con una forma de plato que define una cavidad poco profunda 22 (Figuras 2 a 5) en un lado posterior o lado ciego del mismo, en el que esta cavidad lateral ciega 22 está circunscrita o rodeada por una superficie base anular relativamente plana 24. Se forma un puerto central 26 en la pieza fija base 14, generalmente de manera coaxial a la cavidad 22, y preferentemente presenta un puerto con forma no circular, tal como una forma cuadrada, mostrada mejor en la Figura 1.
El conjunto de fijación 10 comprende además un segundo componente de fijación 28, mostrado en las Figuras 1 a 5 en forma de un clavo o perno roscado, aunque los expertos en la materia reconocerán y apreciarán que pueden utilizarse componentes de fijación alternativos, tales como un parche, una brida o similar. Tal como se muestra, el perno roscado 28 presenta una cabeza de perno alargada 30 que presenta un tamaño y una forma para la recepción anidada en la cavidad ciega lateral 22 de la pieza fija base 14, en una posición apoyada contra la parte con forma de plato que define la cavidad 22. Un hombro del perno 32 se proyecta desde la cabeza del perno 30 al interior del puerto central 26 y a través del mismo, formado en la pieza fija base 14, en el que este hombro del perno 32, preferentemente, presenta una forma no circular, tal como la forma cuadrada ejemplar (Figura 1), para encajar acoplándose a través de dicho puerto central 26, en el que la rotación relativa entre el perno 28 y la pieza fija base 14 es considerablemente impedida. Este hombro del perno 32 está unido, a su vez, con un perno roscado 34 que se proyecta hacia delante desde un lado frontal de la pieza fija base 14, y por lo tanto, se encuentra expuesto en el mismo.
El perno 28 porta un medio de fijación temporal para la conexión temporal con el sustrato 12, tras el montaje adhesivo del conjunto de fijación 10 al sustrato 12. Más particularmente, en la forma de realización de las Figuras 1 a 5, este medio de fijación temporal comprende un clavo puntiagudo 36, tal como un clavo corto para hormigón, que se proyecta hacia abajo desde la parte inferior o desde la parte ciega de la cabeza del perno 30. Además, el elemento muelle 20 se proporciona en forma de muelle de hoja portado por el mango roscado 34 del perno 28, para reaccionar entre el perno y un lado frontal de la pieza fija base 14. En una configuración normal, sin estrés, tal como la mostrada en la Figura 3, el muelle de hoja 20 desplaza la cabeza del perno 30 hacia arriba contra la parte inferior de la pieza fija base 14, en el interior de la cavidad 22, de manera que la punta del clavo 36 se encuentra, por lo menos, ligeramente en el interior de la cavidad 22, con respecto al plano de la superficie base 24.
Durante el funcionamiento, el agente ligante adhesivo seleccionado 16 es aplicado a la superficie base 24 de la pieza fija base 14, tras lo que la pieza fija base 14 es a continuación montada por presión en el sustrato 12 en una posición seleccionada para presionar la superficie base recubierta con adhesivo 24 firmemente contra el sustrato. En una forma preferente tal como la mostrada, el agente ligante 16 comprende un material activado por calor, tal como un epoxi activado por calor, formado en un disco o anillo fino (mostrado mejor en la Figura 2) que presenta un tamaño y una forma para un adecuado montaje adhesivo en la superficie base 24 de la pieza fija base. Según un primer aspecto de la presente invención, este anillo adhesivo 16 presenta la fuente de calor 18 incrustada directamente en el mismo en forma de un elemento de calentamiento con una resistencia eléctrica de cable fino. Un par de electrodos conductores 38 están expuestos en un borde lateral del anillo adhesivo 16 para una conexión adecuada a una fuente de alimentación adecuada 40, tal como una fuente de alimentación o batería o similar. También puede proporcionarse un controlador 42 para regular el funcionamiento del elemento de calentamiento, tal como se describirá en mayor detalle en la presente memoria, para obtener un tiempo de curado y una resistencia de curado para el material adhesivo considerablemente optimizados.
La Figura 3 muestra el montaje por presión de la pieza fija base 14, con el anillo adhesivo 16 portado en la superficie base 24 del mismo, contra el sustrato 12. En esta posición montada inicial, la punta puntiaguda del clavo de fijación temporal 36 es retenida por el muelle de hoja 20, en una posición por lo menos ligeramente retraída de la superficie del sustrato. A continuación, puede utilizarse una herramienta de impacto 44 adecuada (Figura 4) para aplicar una fuerza de impacto brusca al perno 28 en la dirección de la flecha 46, conduciendo el clavo de fijación 36 en una dirección que incruste el clavo en el interior del sustrato 12. Dicho desplazamiento del perno 28 con relación a la pieza fija base 14 desvía el muelle 20, resultando en una fuerza del muelle que fuerza la pieza fija base 14 positivamente hacia el sustrato 12 y contra el mismo.
A continuación, se aplica energía a la fuente de calor 18 para introducir energía calorífica al agente ligante adhesivo 16, con el objetivo de activar y/o curar rápidamente el agente ligante. En un procedimiento preferente, el controlador 42 regula el suministro de la energía calorífica al agente ligante, preferentemente actuando la fuente de calor en una secuencia de pulsos cortos y relativamente rápidos, para activar y curar de manera eficaz el agente ligante. La fuerza positiva aplicada por el muelle 20 se mantiene durante este ciclo de curado, de manera que el agente ligante es extrudido entre la superficie base 24 y el sustrato 12 para formar una capa de unión fina de grosor uniforme preciso (Figura 5), para obtener una resistencia de unión considerablemente optimizada.
Según la invención, la fuente de calor 18 acomoda un agente ligante activado por calor, aunque el agente ligante puede ser aplicado, de manera alternativa, a la pieza fija base 14 en forma líquida desde un aplicador adecuado (no representado). Cuando el agente ligante 16 se proporciona como el anillo adhesivo preformado, tal como se muestra en las Figuras 1 a 5, la fuente de calor 18 derrite y activa el agente ligante, y a continuación sigue aplicando calor, de una manera controlada, para obtener un curado rápido y de alta resistencia. Cuando el agente ligante es aplicado en forma líquida en la pieza fija base, la fuente de calor 18 aplica calor en una manera controlada, para obtener el curado rápido y de alta resistencia deseado. En este sentido, la inclusión de la fuente de calor 18 resulta especialmente deseable para la utilización en condiciones climáticas de tiempo frío, para obtener una conexión optimizada de alta resistencia de la pieza fija base 14 al sustrato 12.
Tras el curado del agente ligante 16, puede utilizarse el perno roscado 28 de un manera normal, tal como mediante la fijación de una tuerca roscada (no representada) al mango roscado 34 para conectar una estructura deseada, tal como un elemento estructural de madera (no representado) al mismo. En este sentido, en la forma de realización ejemplar de la invención, la pieza fija base 14 no se separa del sustrato 12 después del curado del agente ligante 16, sino que se mantiene fijada, de manera segura, al sustrato con el objetivo de soportar y retener el perno 28 en posición. Las fuerzas posteriores que se apliquen al perno 28 o al componente de fijación alternativo durante la utilización normal pueden resultar suficientes para separar la cabeza del perno 30 de la fijación temporal al sustrato, pero dichas fuerzas de utilización normal resultan insuficientes para separar la pieza fija base 14 del sustrato 12. La fuente de calor 18 se deja en posición, incrustada en el interior del agente ligante curado 16, cortando los conductores 38 para separarla de la fuente de alimentación 40.
Las Figuras 6 a 8 representan una forma preferente alternativa de la invención, en la que se proporciona un medio de fijación temporal alternativo para conectar el perno roscado 28 o similar al sustrato 12 durante la duración del tiempo de curado del agente ligante. En aras de la simplicidad y la claridad de la descripción, los componentes mostrados en las Figuras 6 a 8, similares a los ya descritos y mostrados anteriormente en relación a las Figuras 1 a 5, se identifican mediante los mismos números de referencia.
Más particularmente, la Figura 6 muestra el medio de fijación temporal alternativo en forma de una ampolla rompible 50 que contiene una material adhesivo temporal seleccionado, tal como un adhesivo cianoacrilato. Esta ampolla 50 es portada por la cabeza 30 del perno roscado 28 en un lado ciego del mismo, en el interior de la cavidad lateral ciega 22 formada por la parte con forma de plato de la pieza fija base 14. El muelle de hoja 20 normalmente soporta el perno roscado 28 en una posición con la ampolla 50 retenida en una relación por lo menos ligeramente espaciada con el sustrato 12, tras la colocación inicial por presión de la pieza fija base 14 contra el sustrato. La Figura 7 muestra la utilización de una herramienta de impacto 44 para aplicar una fuerza de impacto en la dirección de la flecha 46 al perno roscado 28, con el objetivo de dirigir la cabeza del perno 30 contra el sustrato 12 con una fuerza suficiente para romper la ampolla 50. Dicha rotura de la ampolla libera el material adhesivo de la misma para conectar temporalmente la cabeza del perno 30 al sustrato 12. En esta posición, el muelle 20 se colapsa parcialmente, tal como se ha descrito anteriormente, para aplicar la fuerza de muelle deseada para forzar la pieza fija base positivamente contra el sustrato 12 durante la duración del tiempo de curado del agente ligante 16. Tal como se ha descrito anteriormente, la fuente de calor 14, incrustada en el interior del agente ligante 16, activa y/o cura rápidamente el agente ligante para obtener la deseada conexión, con la resistencia elevada, de la pieza fija base 14 al sustrato 12 (Figura 8).
Resulta posible proporcionar configuraciones de conjuntos de fijación adhesiva alternativos para la conexión, durante un periodo de tiempo corto, del perno roscado 28 o de otro componente de fijación al sustrato 12 mientras el agente ligante 16 es curado. En este sentido, los expertos en la materia reconocerán y apreciarán que la fuente de calor 14 puede utilizarse en los conjuntos de fijación mostrados y descritos en las patentes US 4.302.492, US 4.338.151, US 4.390.546, US 4.668.546, US 4.778.702 y US 4.822.656, así como los conjuntos de fijación y los materiales adhesivos temporales mostrados y descritos en la patente copendiente US nº 10/219.707, presentada el 14 de Agosto, 2.002, todas ellas incorporadas, por referencia, a la presente memoria.
Las Figuras 9 a 10 ilustran otra forma preferente alternativa de la invención en la que los componentes comunes a los mostrados y descritos anteriormente en la presente memoria en relación a las Figuras 1 a 5 se identifican de nuevo mediante números de referencia idénticos. En esta forma de realización, la fuente de calor 14 no está incrustada directamente en el interior del agente ligante adhesivo 16, portado en la superficie base 24 de la pieza fija base 14, sino que la fuente de calor 14 se monta en la pieza fija base 14 en un lado frontal de la misma y se aplica energía calorífica a través de la pieza fija base 14 al agente ligante 16. En esta versión, la pieza fija base 14 está realizada en un material conductor de calor, tal como un metal seleccionado.
Más específicamente, la construcción y el funcionamiento global del conjunto de fijación mostrado en las Figuras 9 a 10 es el mismo que el descrito anteriormente en relación a las Figuras 1 a 5, excepto que la fuente de calor 14, en forma de elemento de calentamiento con una resistencia eléctrica, está incrustada en el interior de un anillo de calentamiento fino 52 montado mediante un adhesivo adecuado en el lado frontal de la pieza fija base 14 en una posición sobre la parte exterior del anillo del mismo, definiendo el lado ciego de la superficie base 24. Un anillo adhesivo 16, de un agente ligante activado por calor seleccionado, en forma derretible o líquida, es proporcionado para el montaje en el lado ciego de la superficie base 24. El conjunto de fijación está diseñado para un montaje inicial por presión en el sustrato 12 en la misma manera que se ha descrito anteriormente, e incluye un medio de fijación temporal, tal como el clavo para hormigón 36 ejemplar o similar, para la conexión temporal de la cabeza del perno 30 al sustrato. Este colapsa parcialmente el muelle 20 para forzar la pieza fija base 14 positivamente contra el sustrato 12, todo de la manera descrita anteriormente, durante la duración del tiempo de curado del agente ligante. Resulta importante que, durante este periodo de curado, se aplique energía a la fuente de calor 14 de manera adecuada para suministrar energía calorífica a través de la pieza fija base 14 al agente ligante 16 para activar y/o curar rápidamente el agente ligante.
Las Figuras 11 a 14 muestran una forma de realización preferente alternativa de la invención, en la que la fuente de calor se proporciona en una forma alternativa que comprende una fuente de calor pirotécnica o pirogénica que sustituye al elemento de calentamiento con resistencia eléctrica. Una vez más, en aras de la simplicidad y la claridad de la descripción, los componentes comunes a los mostrados y descritos anteriormente son referenciados mediante números de referencia idénticos.
La Figura 11 muestra un conjunto de fijación adhesiva modificado que, de nuevo, presenta una construcción y un funcionamiento global que se corresponde a la forma de realización descrita anteriormente en relación a las Figuras 1 a 5, excepto que una fuente de calor modificada comprende una fuente de calor pirogénica, en forma de un anillo adhesivo 16 que incluye el agente ligante seleccionado en combinación con un oxidizador incrustado homogéneamente y un polímero asociado. La Figura 12 muestra una mecha 54 incrustada en el interior del anillo adhesivo 16, en un patrón de malla entretejida, mientras que la Figura 13 ilustra la mecha 54 en un patrón anillo espiral alternativo. En cualquier caso, se continúa el montaje por presión inicial del conjunto de fijación en el sustrato 12, de la misma manera descrita anteriormente (tal como se muestra en la Figura 14), seguido de la conexión temporal del perno 28 o de otro componente de fijación al sustrato. Una lengüeta 56 que se proyecta lateralmente en el anillo adhesivo 16 es, a continuación, encendida por medio de una cerilla 58 o similar para encender la mecha 54. Según arde la mecha 54, el oxidizador y el polímero incrustados se descomponen en una reacción exotérmica para generar la energía calorífica que activa y/o cura rápidamente el agente ligante, de la misma manera descrita anteriormente.
Las Figuras 15 a 16 ilustran todavía otra forma preferente alternativa de la invención en la que una fuente de calor pirotécnica o pirogénica no está incrustada en el interior del anillo adhesivo 16, sino que por el contrario está montada en un lado frontal de la pieza fija base para aplicar la energía calorífica, conducida a través de la pieza fija base, al agente ligante. De nuevo, en aras de la simplicidad de la descripción, los componentes comunes a los mostrados y descritos anteriormente en esta memoria en relación a las formas de realización anteriores, se identifican mediante números de referencia idénticos. En esta forma de realización, la fuente de calor pirogénica se proporciona en forma de un anillo de calentamiento 52, portado en la pieza fija base 14 en un lado frontal de la misma, y que aplica energía calorífica a través de la pieza fija base 14 al agente ligante 16. En esta versión, la pieza fija base 14 está realizada en un material conductor de calor, tal como un metal seleccionado.
Este conjunto de fijación modificado (Figuras 15 a 16) está diseñado para un montaje inicial por presión en el sustrato 12, de la misma manera que la descrita anteriormente, e incluye un medio de fijación temporal, tal como el clavo para hormigón 36 ejemplar o similar, para la conexión temporal de la cabeza del perno 30 al sustrato. Este colapsa parcialmente el muelle 20 para forzar la pieza fija base 14 positivamente contra el sustrato 12, todo ello como se ha descrito anteriormente, durante la duración del tiempo de curado del agente ligante. Resulta importante que, durante este tiempo de curado, la fuente de calor 54 sea encendida de manera adecuada por medio de una cerilla 58 o similar, unida a una lengüeta del anillo de calentamiento 56 para quemar el oxidizador y el polímero en el interior del anillo de calentamiento 54, creando de esta manera la reacción exotérmica deseada para suministrar energía calorífica a través de la pieza fija base 14 al agente ligante 16, para activar y/o curar rápidamente el agente ligante.
Una cantidad de modificaciones y mejoras adicionales en el conjunto de fijación adhesiva mejorado de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la materia. Por ejemplo, mientras que la invención se ha mostrado y descrito en relación a diversos tipos específicos de estructuras de fijación, los expertos en la materia reconocerán y apreciarán que pueden utilizarse una gran variedad de dispositivos y estructuras de fijación alternativas.

Claims (21)

1. Conjunto de fijación adhesiva que comprende:
un primer componente de fijación que define una superficie base;
un elemento activado por calor que incluye un agente ligante curable montado en dicha superficie base, siendo dicho agente ligante para la fijación de dicho primer componente de fijación a un sustrato;
un segundo componente de fijación, portado por dicho primer componente de fijación, que se desplaza entre una primera posición y una segunda posición, respectivamente retraída del sustrato y avanzada hacia el sustrato, cuando dicho elemento activado por calor montado en dicha superficie base de dicho primer componente de fijación es apoyado contra el sustrato;
un elemento de fijación para asegurar, por lo menos temporalmente, dicho segundo componente de fijación al sustrato, cuando dicho elemento activado por calor montado en dicha superficie base de dicho primer componente de fijación se encuentra apoyado contra el sustrato con dicho segundo componente de fijación en dicha segunda posición;
un elemento muelle que reacciona entre dicho primer componente de fijación y dicho segundo componente de fijación para forzar dicha superficie base de dicho primer componente de fijación con una fuerza positiva contra el sustrato cuando dicho segundo componente de fijación se encuentra en dicha segunda posición; y
una fuente de calor para suministrar energía calorífica a dicho elemento activado por calor para curar rápidamente dicho agente ligante.
2. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 1 en el que dicha fuente de calor comprende un elemento de calentamiento con una resistencia eléctrica.
3. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 2 en el que dicha fuente de calor está incrustada en el interior de dicho elemento activado por calor.
4. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 2 en el que dicha fuente de calor es montada en dicho primer componente de fijación.
5. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 4 en el que dicho primer componente de fijación está elaborado en un material conductor de calor, y además en el que dicha fuente de calor es montada en dicho primer componente de fijación en un lado del mismo opuesto a dicha superficie base.
6. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 2 que además incluye medios de control para el suministro pulsante de energía eléctrica a dicha fuente de calor.
7. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 1 en el que dicha fuente de calor comprende una fuente de calor pirogénica.
8. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 7 en el que dicha fuente de calor comprende un oxidizador y un polímero.
9. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 8 en el que dicha fuente de calor está incrustada en el interior de dicho elemento activado por calor.
10. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 8 en el que dicho primer componente de fijación está elaborado en un material conductor de calor, y además en el que dicha fuente de calor es montada en dicho primer componente de fijación en un lado del mismo opuesto a dicha superficie base.
11. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 1 en el que dicho elemento de fijación comprende un clavo puntiagudo.
12. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 11 en el que dicho clavo comprende un clavo para hormigón.
13. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 1 en el que dicho elemento de fijación comprende un material adhesivo.
14. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 1 en el que dicho primer componente de fijación comprende una pieza fija base que define dicha superficie base de forma generalmente anular que circunscribe una cavidad central, y además en el que dicho segundo componente de fijación incluye una cabeza alargada posicionada en el interior de dicha cavidad central que se mueve entre dicha primera posición y dicha segunda posición.
15. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 14 en el que dicho elemento de fijación es portado por dicha cabeza alargada de dicho segundo componente de fijación.
16. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 14 en el que dicho segundo elemento de fijación comprende un cierre que incluye un mango alargado que se extiende desde dicha cabeza alargada a través de un puerto central formado en dicha pieza fija base.
17. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 16 en el que dicho puerto central presenta una forma no circular, y además en el que dicho mango incluye un hombro con una forma no circular, similar a la anterior, que se extiende a través de dicho puerto central para impedir la rotación relativa de dicho segundo componente de fijación con respecto a dicha pieza fija base.
18. Conjunto de fijación adhesiva que comprende:
un primer componente de fijación que define una superficie base para recibir un agente ligante curable para una fijación de dicho primer componente de fijación al sustrato:
un segundo componente de fijación portado por dicho primer componente de fijación que se desplaza entre dicha primera posición y dicha segunda posición, respectivamente retraída del sustrato y avanzada hacia el sustrato, cuando dicho primer componente de fijación es apoyado contra el sustrato;
un elemento de fijación para asegurar, por lo menos temporalmente, dicho segundo componente de fijación al sustrato, cuando dicha superficie base de dicho primer componente de fijación está apoyado contra el sustrato con dicho segundo componente de fijación en dicha segunda posición;
un elemento muelle que reacciona entre dicha primera posición y dicha segunda posición para forzar dicha superficie base de dicho primer componente de fijación con una fuerza positiva contra el sustrato cuando dicho segundo componente de fijación se encuentra en dicha segunda posición; y
una fuente de calor pirogénica para suministrar energía calorífica a dicho elemento activado por calor para curar rápidamente dicho agente ligante.
19. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 18 que además incluye una mecha acoplada a dicha fuente de calor pirogénica.
20. Conjunto de fijación adhesiva de la reivindicación 19 en el que dicho elemento activado por calor incluye una lengüeta, que se extiende hacia fuera lateralmente, que incluye dicha mecha.
21. Conjunto de fijación adhesiva que comprende:
un primer componente de fijación que define una superficie base para recibir un agente ligante curable para la fijación de dicho primer componente de fijación a un sustrato;
un segundo componente de fijación portado por dicho primer componente de fijación que se desplaza entre una primera posición y una segunda posición, respectivamente retraída del sustrato y avanzada hacia el sustrato, cuando dicho primer componente de fijación es apoyado contra el sustrato;
un elemento de fijación para asegurar, por lo menos temporalmente, dicho segundo componente de fijación al sustrato, cuando dicho elemento activado por calor montado en dicha superficie base de dicho primer componente de fijación es apoyado contra el sustrato con dicho segundo componente de fijación en dicha segunda posición, en el que dicho elemento de fijación comprende un clavo puntiagudo;
un elemento muelle que reacciona entre dicho primer componente de fijación y dicho segundo componente de fijación para forzar dicha superficie base de dicho primer componente de fijación con una fuerza positiva contra el sustrato cuando dicho segundo componente de fijación se encuentra en dicha segunda posición; y
una fuente de calor para suministrar energía calorífica a dicho elemento activado por calor para curar rápidamente dicho agente ligante.
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