NO172077B - Forankringsdybel, samt fremgangsmaate til fremstilling av denne - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en forankringsdybel som gjør det mulig å sammenføye to deler idet forankringsdybelen innsettes i delene. Forankringsdybelen består av to komplementære halvdybler som ligger an mot hverandre, og hver av disse har en tilsvarende konfigurasjon som er stort sett halvsylindrisk og er på utsiden begrenset av en sylindrisk rotasjonsflate og på innsiden av en kontakt- eller anleggsflate mot den annen halvdybel. Formen av halvdyblene er slik at den dybel som de danner kan sammenpresses elastisk i tverretningen.

En dybel av denne art er kjent fra fransk patentskrift nr. 2.594.027. En av halvdyblene i denne dybel omfatter ved sin ende et fremspring som er vendt mot den andre halvdybelen, slik at det bevirker en ekspansjon av den tilsvarende ende av dybelen når de to halvdybler settes på plass gjennom de deler som skal sammenføyes og fra disse påføres kompresjonskrefter som bringer dem til å deformeres elastisk.

Selv om denne dybel er velprøvet har den allikevel visse ulemper: - enden av dybelen må nødvendigvis strekke seg utenfor de deler som skal sammenføyes, for å tillate at halvdyblene spriker fra hverandre ved deformasjon, hvilket f.eks. er til hinder for at den kan anvendes til å feste en del som bare har et blindhull, - de sammenpresningskrefter som skyldes de deler som skal sammenføyes med dybelen, er konsentrert på små soner ved dybelens omkrets, og har derfor en dårlig fordeling langs dybelens lengde, - i det minste én av halvdyblene har en komplisert form som medfører høye produksjonsomkostninger.

US-patent 3.175.314 viser også en dybeIkonstruksjon omfattende to halvdeler som har kontakt med hverandre, og som har likeartet halvsylindrisk utformning, slik at den sammensatte dybel er elastisk sammenpressbar i tverretningen. Denne sammenpressbarhet blir imidlertid oppnådd ved at halv-delene ikke er rettlinjet, men er svakt bøyd om midtpunktet. Som følge av dette blir sammenpresningskreftene når denne kjente dybel utsettes for bøyning, konsentrert ved dens ender, dvs. med en dårlig fordeling langs dybelens lengde.

Denne oppfinnelse har til formål å avhjelpe de nevnte ulemper ved å tilveiebringe en dybel som ikke krever å stikkes ut fra de deler som skal sammenføyes, som gir en bedre fordeling av kreftene og som har en enkel form som tillater en økonomisk produksjon.

Dette formål blir oppnådd med en dybel av den ovenfor angitt art, hvor kontaktflatene på de to halvdybler som dybelen er sammensatt av, er skjeve flater med en konfigurasjon som er svakt vridd i lengderetningen og med innbyrdes motsatte retninger.

Denne meget enkle form som gis de to halvdybler som danner en dybel, gjør at denne er istand til å sammenpresses elastisk over hele sin lengde, hvilket bevirker en god funksjon av dybelen, selv uten at den stikker utenfor de deler som skal sammenføyes, samtidig som kompresjonskreftene fordeler seg på jevn måte over den lengde som går gjennom de nevnte deler.

Mer spesielt er kontaktflaten på hver halvdybel fortrinnsvis en skrueformet flate som har en felles akse med den sylindriske omdreiningsflate, og de skrueformede kontaktflater på de to komplementære halvdybler dreier seg henholdsvis til høyre og til venstre omkring denne akse, i det minste med en kvart omdreining over lengden av halvdyblene. Denne siste betingelse sikrer en tilbakevridnings-effekt med elastisk reaksjon i alle tilfeller under innvirk-ning av de tverrgående sammenpresningskrefter som utøves på dybelen etter å være innsatt gjennom de deler som skal sammenføyes.

I en meget enkel utførelse er de komplementære halvdybler elementer som er symmetriske i forhold til et symmetriplan for den sammensatte dybel. Med andre ord er hver halvdybel speilbildet av den andre.

Den forannevnte sylindriske omdreiningsflate som begrenser hver halvdybel utad, kan strekke seg langs hele lengden av denne slik at ethvert tverrsnitt langs lengden av hver halvdybel er halvsirkelformet. Det blir da oppnådd en dybel med stort sett sylindrisk form. Halvdyblene kan også omfatte en ende med en utvidelse som danner et halvt hode, idet to halve hoder på to komplementære halvdybler tilsammen danner et anleggshode for den dybel som de danner.

Det er mulig å fremstille dybler i henhold til oppfinnelsen på en meget enkel og økonomisk måte, med et redusert materialavfall. Halvdyblene kan således ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen produseres ved langsgående oppsplitting av to stenger med sirkulært tverrsnitt, langs en diametral linje som føres langs hver stang og dreies om dennes akse, d.v.s. til høyre for en av stengene og til venstre for den annen, og deretter oppkutting i suksessive stykker av de således splittede stenger.

Når det er behov for det kan de nevnte stenger forsynes med utvidelser av omkretsen med avstand fra hverandre, for dannelse av et halvhode på hver av de halvdybler som er resultatet av splittingen og kuttingen av stengene.

I praksis kan splittingen av stengene skje ved hjelp av laserskjæring eller ved hjelp av en vannstråle under høyt trykk.

De viktigste fordeler som blir oppnådd med dybelen ifølge oppfinnelsen er som følger: - den gjør det mulig å foreta montering av forskjellige typer, særlig som følge av at den kan settes på plass ved innføring av halvdyblene i delene ikke bare med den ene etter den annen, men også sammensatt ved bruk av kraft, og enten i et gjennomgående hull eller i et blindhull, - de komplementære halvdybler har en forenklet form som gjør det mulig å benytte hurtig og nøyaktig masseproduksjon med reduksjon av forkastede elementer som følge av unøyaktige dimensjoner, - den medfører sammenføyninger med perfekt kvalitet og en utmerket fordeling av kreftene mellom delene og dybelen. Dybelen i henhold til oppfinnelsen finner anvendelse på et område som benkirurgi, hvor den kan benyttes med bio-kompatible proteser som er innrettet til å feste til knokler, såvel som for montering av termostrukturelle kompositter for fremstilling av innretninger i fly og romfartøyer (flamme-påvirkende armer, etterbrenningsklaffer eller -åpninger, rakettdyser, komponenter i romferger o.s.v.).

Andre- spesielle trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene som viser utførelseseksempler uten å være begrensende for oppfinnelsen. Fig. l viser i perspektiv en forankringsdybel ifølge tidligere kjent teknikk. Fig. 2 viser på lignende måte som fig. 1, en forankringsdybel ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser i perspektiv og mindre målestokk de to elementer eller komponenter av en dybel ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser de to elementr på fig. 3 etter sammensetning for å danne en dybel. Fig. 5 og 6 viser dybelen på fig. 4 fra enden, henholdsvis uten sammenpresning og i en sammenpresset stilling ved hjelp av en kompresjonskraft. Fig. 7a til 7h viser diverse typer av montering som kan realiseres ved hjelp av en dybel ifølge oppfinnelsen, sett i snitt gjennom dybelens akse.

Den dybel 1 som er vist på fig. 1 består av to sammenlagte halvdybler, la, lb, som hver har en utvendig avrundet flate 2a, 2b med stort sett halvsylindrisk form, og en kontaktflate 3a, 3b som forløper nær et langsgående dele-plan for de to halvdybler la, lb og går gjennom dybelens akse 4. Halvdyblene er ved enden avsluttet med halve hoder 5a, 5b som sammen danner et anleggshode 5 med tilnærmet konisk form, for dybelen 1. Kontaktflaten 3b på halvdybelen lb er ikke fullstendig plan, men den har nær sin ende motsatt det halve hode 5b, et blokkeringsfremspring 6b som bevirker en gradvis fortykkelse av halvdybelen ved denne ende. For å sammenføye to plater 7, 8 ved hjelp av en slik dybel, blir det i disse laget hull med diameter lik eller litt større enn den dybel som dannes av de to sammensatte halvdybler, idet diameteren måles på et parti på hodet 5. Så innsettes den første halvdybel lb og deretter en annen halvdybel la ved å presse denne inn slik at de to halve hoder 5a, 5b kommer side om side. De frie ender av halvdyblene som stikker ut fra de plater 7, 8 som skal sammenføyes, fjerner seg fra hverandre ved elastisk deformasjon som følge av nærvær av blokkeringsfremspringet

6b, hvilket hindrer at dybelen 1 kan trekkes ut. I denne stilling vil kompresjonskreftene på de to

halvdybler la, lb - den ene mot den annen - utøves i områder som markert med krysskravering, d.v.s. to soner 9a, 9b på den ytre runde overflate av halvdyblene nær deres utstikkende ende, og to par soner 10a, 10b, 10'a, 10'b henholdsvis i området ved de halve hoder 5a, 5b og ved den annen ende av halvdyblene, til høyre for endepartiet av blokkeringsfremspringet 6b på halvdybelen lb. Kontakt- eller anleggssonene 9a, 9b som overfører de krefter som frembringes ved den innbyrdes splitting av de utstikkende ender av de to halvdybler innført gjennom platene 7, 8 har en temmelig begrenset utstrekning.

Fig. 2 viser en dybel ifølge foreliggende oppfinnelse. Denne dybel 11 som har en generell oppbygning svarende til den ovenfor beskrevne dybel 1, består likeledes av to halvdybler lia, 11b som settes sammen og som hver har en ytre avrundet overflate 12a, 12b med tilnærmet halvsylindrisk form, en kontaktflate 13a, 13b som strekker seg nær et langsgående delplan som går gjennom dybelens akse 14, og et halvt hode 15a, 15b. Også her vil de utstikkende ender av de to halvdybler når disse er innsatt gjennom de to plater 7, 8 som skal sammenføyes, fjerne seg fra hverandre og derved hindre at den sammensatte dybel 11 kan trekkes ut.

Imidlertid er denne adskillelseseffekt her ikke oppnådd som følge av at det er anordnet et blokkeringsfremspring på kontaktflaten på en av halvdyblene, men takket være den spesielle utformning som kontaktflatene 13a, 13b på de to halvdybler lia, 11b har. Disse flater er skrueflater som på den ene halvdybel er vridd til høyre og på den annen til venstre om respektive akser 14a, 14b for halvdyblene. Disse akser faller sammen henholdsvis med aksene for dyblenes halvsylindriske flater 12a, 12b og er beliggende på hver sin side av aksen 14 for dybelen 1. Den kompresjonskraft som halvdyblene utsettes for fra platene 7, 8 i dé innrettede hull som de er innsatt i, virker til å vri halvdyblene til-bake idet disse er i gjensidig berøring i sonene 20a, 20b og 20'a, b beliggende ved deres ender og på hver sin side av aksen 14, slik at kompresjonskraften fordeler seg over sonene 19a, b som er meget lengre og dermed har større utstrekning enn sonene 9a, bi dybelen 1 på fig. 1. Dette medfører en bedre fordeling av kreftene mellom platene 7, 8 og dybelen 11.

Fig. 3 viser tydelig den vridde form av kontaktflatene 13a, 13b på halvdyblene lia, 11b. Hver av disse flater er en skrueflate med samme akse 14a, 14b som for den ytre halvsylindriske flate 12a, 12b på tilsvarende halvdybel, og dreies om dennes akse over lengden av dybelen til høyre for den ene av halvdyblene og til venstre for den annen, med en vinkel a. For at den elastiske vridningseffekt skal virke riktig ved sammensetning av de to halvdybler, bør vinkelen a. være mindre enn 90° og fortrinnsvis ikke over 45°, slik at en vinkel B sin dannes mellom kontaktflatene 13a, 13b ved den ene eller den annen av endene av halvdyblene lia, 11b i sammensatt stilling (fig. 4) i alle tilfeller er mindre enn 180°. Det bemerkes at halvdyblene overalt utenom deres halve hoder, har identisk tverrsnitt av halvsirkulær form.

To halvdybler på fig. 3 sammensatt i henhold til fig. 4, er symmetriske i forhold til plan P som går gjennom aksen for den dannede dybel 11 og gjennom kontaktpunktene ved endene av halvdyblene, svarende til de forannevnte soner 20, 20' (fig. 2) . Den maksimale diameter av dybelen 1 når det ikke er noen kompresjonskraft som påvirker denne, har en viss verdi 0M (fig. 5) som avhenger av diameteren av hver av halvdyblene og av vridningsvinkelen a for kontaktflatene på disse. Dersom dybelen 11 utsettes for en tilstrekkelig kompresjonskraft som søker å klemme sammen de to halvdybler fra begge sider av symmetriplånet P, vil disse sammenpresses ved elastisk til-bakevridning, idet deres kontaktflater blir rettet ut for å ende med å bli plane og sammenfallende med planet P (fig. 6), idet de tre forannevnte akser, 4, 4a og 4b da faller sammen. I denne situasjon er diameteren av dybelen 11 redusert til en minimumsverdi Øm (lik diameter av hver halvdybel) som er mindre enn verdien 0M ved fravær av sammenpresning. Hull som tildannes gjensidig innrettet gjennom de to plater 7, 8 for å motta en dybel 11 med sikte på sammenføyning, blir gitt en diameter som ligger mellom disse verdier Øm og 0M.

Fig. 7a til 7h viser forskjellige eksempler på anvendelse av en dybel som ovenfor beskrevet.

I eksemplet på fig. 7a blir dybelen 11 som er forsynt med et hode 15, brukt til å sammenføye to plater 7, 8 med hverandre. Platen 7 er forsynt med en forsenkning for hodet 15, mens lengden av dybelen er slik at den stikker utenfor platen 8. Dette eksempel svarer til den utforming som er vist på fig. 2.

Eksemplene på fig. 7b og 7c har likhet med det på fig. 7a, med den forskjell at lengden av dybelen 11 er lik (fig. 7b) eller mindre (fig. 7c) enn den totale tykkelse av platene 7, 8. I det sistnevnte tilfelle er et blindhull boret i platen 8 for å oppta dybelen 11.

I eksemplene på fig. 7d og 7e er de to plater 7, 8 som skal sammenføyes, ikke lenger lagt sammen, men har en avstand fra hverandre. Mens dybelen 11 på fig. 7d er forsynt med et hode 11 opptatt i forsenkningen i en anleggsskive 21 mot platen 7, er dybelen 11' på fig. 7e sammensatt av halvdybler 11'a, 11'b som er i sin helhet halvsylindriske og mangler hode, slik at sammenføyningen derved har en fullstendig symmetrisk konfigurasjon.

En tilsvarende symmetrisk konfigurasjon gjenfinnes i eksemplet på fig. 7f, som adskiller seg fra det på fig. 7e utelukkende ved at de to plater 7, 8 er lagt sammen mot hverandre.

Eksemplet på fig. 7g svarer til det på fig. 7c, men med en dybel li<7> som er uten hode. Det eksempel som er vist på fig. 7h svarer til det på fig. 7g, men med dybelen 11' fullstendig skjult i blindhull boret henholdsvis i den ene og den annen av platene 7,8. I disse to siste eksempler har dybelen funksjonen som en posisjoneringstapp som platen 7 presses inn på etter at dybelen er innsatt i blindhullet i platen 8.

Det skal bemerkes at blant de foregående eksempler vil bare utførelsene på fig. 7a og 7d kunne realiseres med en dybel ifølge den tidligere kjente teknikk som illustrert på fig. 1, idet den kjente dybel nødvendigvis må stikke ut fra de sammensatte plater, nemlig på en og samme side av disse, og kan ikke anvendes med et blindhull. Den nye dybel i henhold til fig. 2 som gjør det mulig å realisere de øvrige eJcsempler, oppnår dette som følge av at den har evne til radiell elastisk sammenpresning langs hele sin lengde.

For å gi en definitiv blokkering av en sammenføyning utført av en dybel 11 eller li<7>, kan det benyttes liming ved fylling av den spalte som står igjen mellom de to halvdybler.

Når dybelen anvendes på området benkirurgi, vil sammen-klebning følge som resultat av benvevs-vekst som dekker overflaten av dybelen i løpet av noen dager, idet dybelen lages av et karbon/karbon-komposittmateriale.

I anvendelser hvor det sammenføyes elementer av termostrukturelle kompositter (C/C, C/Sic, SiC/SiC, etc), blir liming oppnådd ved karbonisering av en harpiks eller plast med høyt karboninnhold eller ved kjemisk dampavsetning av karbon eller silisiumkarbid.

Når dybelen først er limt kan den bare fjernes ved å bores ut.

Fig. 8 viser hvordan man kan fremstille halvdybler lia, 11b forsynt med et halvt hode 15a, 15b. Stenger A og B maskineres til form og dimensjoner av dyblene innrettet ende mot ende, og skjæres ut ved bruk av laser eller en høytrykk-vannstråle langs en meget tynn diametral linje D (av størrel-sesorden 0,1 til 0,5 mm diameter) som føres kontinuerlig langs aksen 14a, 14b på hver av stengene, idet disse blir gitt en jevn rotasjonsbevegelse om sin akse, d.v.s. den ene i én retning og den andre i den motsatte retning. Hver stang blir derved splittet i to separate halvdeler med en skrueformet spalte. Stigningen av de skrueformede flater som skjæres ut av stengene, er identisk for begge stenger, men går til høyre i stang B og til venstre i stang A. Etter kutting av hver av stengene til ønsket lengde av dybelen, gjenstår bare å samle de to halvdybler lia, 11b fremkommet henholdsvis fra stengene A og B, for å danne en komplett dybel. I det foreliggende tilfelle er stengene utformet med utvidelser 22 med innbyrdes avstand svarende til lengden av dyblene, og de resulterende halvdybler er dermed forsynt med halve hoder 15a, 15b.

Skjærestigningen i stengene A, B som bestemmer vridningsgraden eller -stigningen for de skrueformede kontaktflater 13a, 13b og følgelig de elastiske kompresjonsegenskaper for dyblene, blir valgt i avhengighet av flere parametere, og særlig: - mekaniske torsjonsegenskaper for det materiale som danner dyblene, - elastiske deformasjonsegenskaper for det materiale som utgjør de deler som skal sammenføyes, - praktiske toleranser over diameteren av stengene og tilsvarende for de hull som skal oppta dyblene, - bredden av det skrueformede snitt som foretas i stengene, og - karakteristikker for typen av sammenføyning (med eller uten utstikning, med gjennomgående hull eller blindhull, med eller uten hode etc.)-

Claims (9)

1. Forankringsdybel for sammenføyning av to deler som dybelen innsettes i, omfattende to komplementære halvdybler med anleggs- eller kontaktflater mot hverandre, hvor hver av halvdyblene har en likeartet i det vesentlige halvsylindrisk konfigurasjon og er på utsiden av dybelen begrenset av en sylindrisk omdreiningsflate og på innsiden av dybelen av en kontaktflate mot den andre halvdybelen, med en slik konfigurasjon av halvdyblene at den dybel som de danner er elastisk sammenpressbar i tverretningen, karakterisert ved at kontaktflatene (13a og 13b) på de to halvdybler (lia, 11b) som danner en dybel (11), er skjeve flater med en svakt vridd utformning i lengderetningen og i innbyrdes motsatte retninger.

2. Forankringsdybel ifølge krav 1, karakterisert ved at kontaktflaten (13a, 13b) på hver halvdybel (lia, 11b) er en skrueflate som har felles akse (14a, 14b) med den nevnte sylindriske omdreiningsflate (12a, 12b), og de skrueformede kontaktflater på de to komplementære halvdybler dreier seg henholdsvis til høyre og til venstre om den nevnte akse i det minste en kvart omdreining over lengden av halvdyblene.

3. Forankringsdybel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de to komplementære halvdybler (lia, 11b) er symmetriske elementer i forhold til et symmetriplan (P) for den sammensatte dybel.

4. Forankringsdybel ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den sylindriske omdrei-ningsf late (12a, 12b) begrenser hver av halvdyblene (11'a, 11'b) over hele dens lengde og at ethvert tverrsnitt langs lengden av hver halvdybel er halvsirkelformet.

5. Forankringsdybel ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at halvdyblene (lia, 11b) omfatter en utvidelse ved den ene ende, for dannelse av et halvt hode (15a, 15b), idet de to halve hoder på de to komplementære halvdybler tilsammen danner et anleggshode (15) for den dybel (11) som de danner.

6. Fremgangsmåte til fremstilling av forankringsdybel ifølge et av kravene 1 til 5, omfattende to komplementære halvdybler med anleggs- eller kontaktflater mot hverandre, hvor hver av halvdyblene har en likeartet i det vesentlige halvsylindrisk konfigurasjon og er på utsiden av dybelen begrenset av en sylindrisk omdreiningsflate og på innsiden av dybelen av en kontaktflate mot den andre halvdybelen, med en slik konfigurasjon av halvdyblene at den dybel som de danner er elastisk sammenpressbar i tverretningen, hvor kontaktflatene (13a,13b) på de to halvdybler (lia, 11b) som danner en dybel (11), er skjeve flater med en svakt vridd utformning i lengderetningen og i innbyrdes motsatte retninger, karakterisert ved at halvdyblene (11, llb, 11'a, 11'b) dannes ved langsgående oppsplitting av to stenger (A, B) med sirkulært tverrsnitt, langs en diametral linje som føres langs hver stang ved dreining om aksen (14a, 14b) for denne, til høyre for den ene av stengene og til venstre for den andre, og deretter oppkutting av de splittede stenger i suksessive stykker.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at stengene (A, B) på forhånd forsynes med periferiske utvidelser (22) med innbyrdes avstand for dannelse av et halvt hode (15a, 15b) på hver av halvdyblene (lia, llb) som fremkommer ved splitting og kutting av stengene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at splittingen av stengene (A, B) foretas ved laserskjæring.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at splittingen av stengene (A, B) foretas ved skjæring med en vannstråle under høyt trykk.