PL171153B1 - Bolt - Google Patents

Abstract

1 . Sruba z lbem oraz z trzpieniem, który na czesci swojej dlugosci posiada gwint, przy czym pomiedzy gwintem utworzonym na wolnym odcinku koncowym i lbem sruby znajduje sie co najmniej jeden odcinek trzpie- nia pozbawiony gwintu, znamienna tym, ze na odcinku trzpienia (13) pozbawionym gwintu znajduje sie co najmniej jeden rowek (14) utworzony przez zdejmowanie materia- lu, stanowiacy bruzde o zamknietym obwo dzie. Fig. 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy śruby z łbem oraz z trzpieniem, który na części swojej długości ma gwint, przy czym pomiędzy gwintem utworzonym na wolnym odcinku końcowym i łbem śruby znajduje się co najmniej jeden odcinek trzpienia pozbawiony gwintu.

Tego rodzaju śruby stosowane są, na przykład do mocowania elementów warstwowych stanowiących okładzinę ścian i dachów, do mocowania elementów dachów, jak na przykład płyt falistych, lub do mocowania warstw okładzinowych na dachu płaskim. Śruby swym gwintem utworzonym na ich wolnym, końcowym odcinku wchodzą w podłoże stałe, na przykład w dźwigar stalowy lub drewniany, albo w konstrukcję z blachy i wystają z tego podłoża stosunkowo dużym odcinkiem. Jest to konieczne do mocowania wyprofilowanych płyt, grubych elementów warstwowych, względnie grubej warstwy izolacyjnej przez którą muszą przechodzić i dlatego muszą być odpowiednio długie.

Przy stosowaniu tego rodzaju śrub powstają problemy wytrzymałościowe, gdyż przy takim sposobie mocowania śruby poddawane są działaniu nie tylko podłużnych i poprzecznych sił rozciągających, lecz również obciążeniom na zginanie. Obciążenie na zginanie wynika z różnic w odkształcaniu się powodowanym temperaturą, jakie zachodzi w stałym podłożu i w zewnętrznej powierzchni mocowanej części. W przypadku płyty warstwowej powstaje, na przykład stosunkowo duża różnica temperatur pomiędzy powłoką zewnętrzną i wewnętrzną, gdy powłoka zewnętrzna zostanie nagrzana promieniami słonecznymi.

Używane obecnie do takich zastosowań elementy mocujące, są przez takie oddziaływanie silnie obciążone, gdyż całe przegięcie przy łbie śruby przenosi się na gwint utworzony na wolnym, końcowym odcinku trzpienia. Takie zmieniające się przegięcia w obszarze gwintu, po wystąpieniu odpowiedniej liczby przemiennych ruchów prowadzą do tworzenia się pęknięć w rdzeniu gwintu, a tym samym do wymuszonego tym złamania.

Celem wynalazku jest stworzenie śruby wspomnianego rodzaju, w której gwintowany obszar uwolniony jest od obciążenia zginającego co najmniej na tyle, że w obszarze rdzenia gwintu można wykluczyć powstawanie pęknięć wywoływanych obciążeniem zginającym.

Według wynalazku zadanie to zostało rozwiązane przez to, że na odcinku trzpienia pozbawionym gwintu znajduje się co najmniej jeden rowek utworzony przez zdejmowanie materiału, stanowiący bruzdę o zamkniętym obwodzie.

W rozwiązaniu według wynalazku obciążenie zginające działające na śrubęjest przejmowane przez odcinektrzpieniapozbawiony gwintu, amianowicie przezodcinki osłabione rowkiemwzględnie rowkami.

Jako istotną cechę wynalazku należy uznać to, że rowki te wykonane są metodą zdejmowania materiału, a więc wytwarzane są przez toczenie lub szlifowanie, gdyż tylko w ten sposób uzyskuje się odpowiednie osłabienie materiału, na skutek którego śruba właśnie w tym obszarze staje się podatna na zginanie. Długa nieelastyczna strefa niezmieniającej się średnicy trzpienia zostaje zmieniona w obszar elastyczny, który przejmuje obciążenia zginające. Po wytoczeniu w niej rowka względnie rowków uzyskuje się optymalną poprawę przebiegu zginania, przy czym właśnie to obciążenie zginające zostaje odprowadzone z obszaru szczególnie zagrożonego maksymalnie szkodliwym oddziaływaniem.

Dzięki wytwarzaniu rowka właśnie przez zdejmowanie materiału, powstaje wspomniane elastyczne oddziaływanie odcinka trzpienia pozbawionego gwintu. Gdyby, na przykład te rowki wytworzone zostały w procesie walcowania, to w obszarze rowków spowodowałoby to usztywnienie, gdyż włókna w tym obszarze zostałyby bardziej sprasowane. Podczas prób okazało się, że zadanie według wynalazku nie może być rozwiązane przy zastosowaniu do wytwarzania rowka procesu walcowania, gdyż wtedy tak jak poprzednio, obciążenie zginające przenoszone jest na gwint znajdujący się na swobodnym końcowym obszarze śruby, a wolny od gwintu odcinek trzpienia pozostaje nieelastyczny mimo wywalcowanych w nim rowków.

Poza tym według niniejszego wynalazku proponuje się, aby przekrój poprzeczny trzpienia pozostały przy dnie rowka, odpowiadał przekrojowi poprzecznemu rdzenia gwintowanego obszaru następującego po rowku w kierunku do swobodnego końca trzpienia. Dzięki temu przy samogwintującej śrubie może być przenoszony moment obrotowy konieczny do wkręcania śruby i wytwarzania gwintu oraz zachowane zostają wymagane wytrzymałości dla obciążenia na rozciąganie. Okazało się więc celowym, aby pozostały przekrój poprzeczny trzpienia w obszarze rowka nie był mniejszy od przekroju poprzecznego rdzenia w obszarze gwintu.

Według innego wykonania wynalazku proponuje się aby dwa lub więcej następujące po sobie w pewnym osiowym odstępie albo bezpośrednio do siebie przylegające rowki znajdowały się na jednym odcinku lub na wielu odcinkach śruby pozbawionych gwintu. Stosownie do żądanej sprężystości odcinka trzpienia pozbawionego gwintu i konieczności przyjmowania sił zginających na określonych odcinkach w odniesieniu do długości trzpienia możliwe są różne warianty wykonania odpowiednie do poszczególnych zastosowań.

W związku z tym, możliwe jest aby rowki następujące po sobie w kierunku osiowym miały te same wymiary. Możliwe jest również aby rowki następujące po sobie w kierunku osiowym miały różne wymiary i/lub kształty przekroju poprzecznego. Istnieją więc różnego rodzaju możliwości wyposażenia śrub dla specjalnego obciążenia w dobrany do niego przebieg zginania.

W innym przykładzie wykonania przewiduje się, że pozostały przekrój poprzeczny trzpienia ograniczony dnem rowka jest w swym ograniczeniu zewnętrznym kołowy lub wielokątny. Kołowe ograniczenie zewnętrzne może być wytworzone zarówno przez toczenie jak i w procesie szlifowania, natomiast wielokątne ograniczenie zewnętrzne może być wykonane tylko w procesie szlifowania lub frezowania..

Dalsze cechy wynalazku i jego szczególne zalety zostaną bliżej wyjaśnione na podstawie przykładu wykonania uwidocznionego na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia śrubę· w widoku z przodu, przy czym podkładka pod śrubę przedstawiona jest w przekroju, fig. 2 przedstawia przykład zastosowania takiej śruby do mocowania elementu warstwowego na dźwigarze metylowym, przy czym przykład zastosowania przedstawiony jest w przekroju.

Śruba 1 posiada trzpień 2 oraz łeb śruby 3. Poniżej łba śruby osadzona jest podkładka 4, która może się składać, na przykład z metalowej płytki 5 i płytki uszczelniającej 6. Podkładka 4 nie jest jednak przedmiotem niniejszego wynalazku.

W końcowym swobodnym obszarze trzpienia 2 znajduje się gwint 7, a na swobodnym końcu 8 znajduje się ostrze wiertnicze 9. Ostrze 9 przedstawione jest tutaj jako część o ukształtowaniu płytkowym. Zastosowane może być ostrze każdego rodzaju lub też może nie być żadnego ostrza, gdyż jest do pomyślenia również takie rozwiązanie śruby, która wkręcana jest w przygotowany otwór, w którym sama wycina gwint, lub może to być również śruba, która wkręcana jest w przygotowany, gwintowany otwór.

W pokazanej tu specjalnej śrubie 1 znajduje się oprócz lego drugi gwintowany odcinek 10, służący jako gwint oporowy dla podtrzymywania górnej płyty 12, w przypadku mocowania elementów warstwowych 11. Śruba 1 posiada co najmniej jeden odcinek trzpienia 13 pozbawiony gwintu, przy czym na tym pozbawionym gwintu odcinku trzpienia 13 znajduje się co najmniej jeden rowek 14 wykonany w postaci bruzdy o obwodzie zamkniętym. W przedstawionym przykładzie wykonania wykonane są trzy rowki 14. Rowki te zostały wykonane w procesie zdejmowania materiału, a więc na przykład przez toczenie, szlifowanie lub frezowanie i powodują one zwiększenie elastyczności pozbawionego gwintu odcinka trzpienia 13. Resztkowy przekrój poprzeczny pozostały przy dnie rowka 14, mający średnicę A odpowiada co najmniej przekrojowi poprzecznemu rdzenia obszaru gwintowanego 7 trzpienia, następującego w kierunku do jego swobodnego końca 8 tak, że stworzony jest przekrój poprzeczny wymagany dla momentu obrotowego powstającego podczas wkręcania i przy nacinaniu gwintu.

Rowki 14 następujące kolejno w kierunku osiowym w niniejszym przykładzie wykonania posiadają takie same wymiary i następują kolejno po sobie z pewnym odstępem osiowym. W ramach wynalazku byłoby również możliwe, aby te następujące kolejno po sobie rowki przylegały do siebie bezpośrednio i były umieszczone nie tylko na jednym pozbawionym gwintu odcinku trzpienia 13, lecz były rozmieszczone na wielu pozbawionych gwintu odcinkach trzpienia 13. Możliwe jest również zastosowanie niniejszego wynalazku do śrub, które posiadają wiele gwintowanych odcinków lub podobnych obszarów położonych kolejno z zachowaniem odstępów między sobą, pomiędzy którymi to odcinkami znajdują się zawsze gładkie odcinki trzpienia. Możliwe jest więc także, aby rowki 14 rozmieszczone kolejno w kierunku osiowym, miały różne wymiary i/lub ukształtowanie przekroju poprzecznego. Na rysunku przedstawione jest wykonanie, w którym rowki w przekroju poprzecznym są w przybliżeniu półkoliste. Możliwe jest jednak, aby przekrój poprzeczny rowka był wielokątny lub, na przykład w formie trapezu.

Resztkowy przekrój poprzeczny trzpienia 2 ograniczony dnem rowka 14, w przedstawionym przykładzie wykonania posiada kształt okręgu o średnicy A. Przy takim kolistym kształcie resztkowego przekroju poprzecznego, rowek 1 -4 może być wykonany w procesie toczenia, szlifowania lub frezowania. Możliwejest również, aby ten resztkowy przekrój poprzeczny miał zewnętrzne ograniczenie w kształcie wielokąta, przy czym rowki mogą być wtedy wykonywane jedynie przez szlifowanie lub frezowanie.

Na figurze 2 przedstawionajest wspomniana śruba 1 w zastos owaniu do mocowania elementu warstwowego 11. Takie elementy warstwowe 11 składają się z reguły z zewnętrznej płyty nakrywającej 12, wewnętrznej płyty nakrywającej 15, oraz znajdującej się pomiędzy nimi izolacji 16. Element warstwowy 11 ma być umocowany do stałego podłoża, które tutaj stanowi metalowy dźwigar 17. Śruba wkręcana jest poprzez element warstwowy 11, w dźwigar 17 przez co uzyskuje się zamocowanie. Przy promieniowaniu słonecznym padającym na zewnętrzną płytę nakrywającą 12, wskutek rozszerzania cieplnego następują względne przesunięcia płyty 12 i płyty 15 w kierunkach zaznaczonych strzdką 18. Ponieważ śruba 1 nie może się poruszać zarówno względem płyty 12 jak i płyty 15, powstają odpowiednie obciążenia zginające działające na trzpień 2 śruby. Te zmieniające się obciążenia zginającc, na skutek ukształtowania śruby według wynalazku, przyjmowane są przez pozbawiony gwintu odcinek trzpienia 13 i nie są kierowane jak dotychczas na gwint 7. W pozbawionym gwintu odcinku trzpienia powstaje stosunkowo elastyczny obszar, który może wykonać maksymalną liczbę przemiennych ruchów bez niebezpieczeństwa złamania śruby.

W ten sposób cechy wynalazku mogą być zastosowane w śrubach względnie innych elementach mocujących, służących do mocowania, na przykład płyt falistych na dachach łub ścianach, albo do mocowania folii na dachach płaskich. Cechy według wynalazku są szczególnie skuteczne wtedy, gdy śruby lub inne elementy mocujące wykonane są z materiału nierdzewnego. Takie śruby ze stosunkowo drogiego materiału powinny być odpowiednio projektowane ze względu na długą żywotność. Przez możliwość tworzenia podatnych na zginanie obszarów trzpienia śruby usunięte zostało niebezpieczeństwo złamania w obszarze gwintowanym, a tym samym zwiększona została żywotność śrub lub podobnych elementów mocujących.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Śruba z łbem oraz z trzpieniem, który na części swojej długości posiada gwint, przy czym pomiędzy gwintem utworzonym na wolnym odcinku końcowym i łbem śruby znajduje się co najmniej jeden odcinek trzpienia pozbawiony gwintu, znamienna tym, że na odcinku trzpienia (13) pozbawionym gwintu znajduje się co najmniej jeden rowek (14) utworzony przez zdejmowanie materiału, stanowiący bruzdę o zamkniętym obwodzie.
2. 2. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, ze resztkowy przekrój poprzeczny trzpienia (2) pozostający przy dnie rowka (14) odpowiada co najmniej przekrojowi poprzecznemu rdzenia gwintowanego obszaru (7) następującego po rowku w kierunku do swobodnego końca trzpienia (2).
3. 3. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że ma dwa lub więcej następujących po sobie w pewnym osiowym odstępie lub bezpośrednio do siebie przylegających rowków (14) rozmieszczonych na jednym lub wielu odcinkach (13) pozbawionych gwintu.
4. 4. Śruba według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienna tym, że rowki (14) następujące kolejno po sobie w kierunku osiowym mają jednakowe wymiary.
5. 5. Śruba według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienna tym, że rowki (14) następujące kolejno po sobie w kierunku osiowym, mają różniące się wymiary i/lub kształty pitzekroju poprzecznego.
6. 6. Śruba według zastrz. 2, znamienna tym, że resztkowy przekrój poprzeczny trzpienia (2) ograniczony przez dno rowka (14) ma kształt koła lub wielokąta.