PL220831B1 - Samozaciskowy uchwyt cięgna, zwłaszcza liny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest samozaciskowy uchwyt cięgna, zwłaszcza liny, znajdujący zastosowanie w szczególności w blokach kotwiących, używanych w budownictwie w konstrukcjach strunobetonowych, względnie kablobetonowych.

Samozaciskowe uchwyty powszechnie stosowane są w konstrukcjach bloków kotwiących, gdzie mocowanych jest za pomocą uchwytów stożkowych wiele cięgien, poddawanych naprężeniom. Każdy z uchwytów stożkowych ma zazwyczaj postać trójdzielnego elementu stożkowego, nakładanego wewnętrznym otworem na mocowane cięgno i osadzanego wraz z tym cięgnem w przypisanym mu uchwycie o wewnętrznej powierzchni stożkowej.

Znany jest, na przykład z polskiego opisu patentowego PL 167647B1 samozaciskowy uchwyt stożkowy, którego trójdzielne szczęki o zewnętrznej powierzchni stożkowej osadzone są w korpusie tulejowego uchwytu o wewnętrznej powierzchni stożkowej. Stożkowa zewnętrzna powierzchnia szczęk ma oś obrotu przesuniętą względem osi tulejowego uchwytu, a promień zewnętrzny szczęk jest mniejszy, lub równy promieniowi wewnętrznemu tulei. Otwór wewnętrzny szczęk ma w środkowej części postać cylindryczną, zaś na końcach jest stożkowo rozbieżny na zewnątrz. W korzystnym wykonaniu wewnętrzna powierzchnia szczęk wyprofilowana jest w postaci układu symetrycznych zębów trapezowych o określonej podziałce i kącie pochylenia zębów. Opcjonalnie, w miejsce zębów trapezowych można wykorzystać zęby z ostrym wierzchołkiem o łamanym kącie pochylenia pobocznicy zębów.

Uzębione powierzchnie wewnętrzne szczęk są wykorzystywane w większości rozwiązań konstrukcyjnych samozaciskowych uchwytów w różnych konfiguracjach. Do kotwienia liny zwitej z prętów wykorzystuje się nawet takie szczęki, które mają otwór wewnętrzny ukształtowany na wzór kanałów odpowiadających części obwodu zewnętrznego każdego z prętów i przebiegających zgodnie z przebiegiem każdego pręta w zwitce. Dodatkowo każdy z tych kanałów ma uzębioną powierzchnię, co znane jest przykładowo ze zgłoszenia wynalazku CN 10 2008 0039871. Wykonanie takiej szczęki jest nadzwyczaj pracochłonne, a w dodatku szczęka musi być każdorazowo indywidualnie wykonywana dla konkretnego, osadzanego w niej cięgna, co stanowi zasadniczą niedogodność ich stosowania.

Zauważono również w praktyce, że wykształcenie wewnętrznej powierzchni szczęki w postaci uzębionej daje pewniejsze uchwycenie cięgna, jednak powoduje strukturalne osłabienie wytrzymałości mocowania cięgna. W miarę wsuwania się szczęki w otwór uchwytu następuje zagłębianie się ostrzy zębów w cięgno, przez co powstaje szereg pogłębiających się karbów osłabiających cięgno. W rezultacie przy odpowiednio wysokich obciążeniach dochodzi w skrajnych przypadkach do zerwania cięgna, mającego miejsce na długości uchwytu, a więc w miejscu niedostępnym i nie dającym się wcześniej zaobserwować dla wszczęcia czynności zapobiegawczych.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji samozaciskowego uchwytu, która przy pewnym uchwyceniu cięgna zabezpieczy je przed zerwaniem w obrębie uchwytu, a jednocześnie będzie stosunkowo łatwa do wykonania.

Zgodnie z wynalazkiem na części długości szczęki jej zęby w wewnętrznym otworze mają wierzchołki ścięte wzdłuż powierzchni stożkowej, zbieżnej w kierunku wnętrza szczęki, przy czym zlokalizowana na długości wewnętrznego otworu najmniejsza średnica przypisana tworzącej stożkowej, wyznaczającej ścięcia zębów, jest mniejsza od średnicy przypisanej tworzącej walcowej opisanej na wierzchołkach zębów, a największa średnica przypisana tworzącej stożkowej na wlocie do wewnętrznego otworu jest nie większa od średnicy przypisanej tworzącej walcowej wpisanej w podstawy zębów.

Korzystnie zewnętrzna powierzchnia stożkowa szczęki ma kąt zbieżności różny od kąta zbieżności wewnętrznej powierzchni stożkowej gniazda, w którym osadzana jest szczęka.

Najlepiej jest, gdy powierzchnia stożkowa ścinająca wierzchołki zębów ma kierunek zbieżności przeciwny do kierunku zbieżności zewnętrznej powierzchni szczęki i zlokalizowana jest od strony mniejszej średnicy szczęki, a kąt zbieżności stożkowej zewnętrznej powierzchni szczęki jest mniejszy od kąta zbieżności wewnętrznej powierzchni gniazda o połowę wartości kąta nachylenia powierzchni stożkowej ścinającej zęby względem tworzącej walcowej.

W pożądanym wykonaniu powierzchnia stożkowa ścinająca wierzchołki zębów oraz powierzchnia walcowa opisana na wierzchołkach zębów w wewnętrznym otworze szczęki przecinają się w połowie długości szczęki, tworząc w widoku czołowym okrąg.

PL 220 831 B1

Oczekiwanym jest również, aby powierzchnia stożkowa ścinająca wierzchołki zębów była nachylona względem powierzchni walcowej pod minimalnym, ostrym kątem, co gwarantuje właściwą współpracę gniazda, szczęki i mocowanego w niej cięgna.

Najlepiej jest w takim wykonaniu, gdy kąt nachylenia tworzącej powierzchni stożkowej do tworzącej powierzchni walcowej w wewnętrznym otworze szczęki wynosi: 0,00873: 0,01164 rad.

Istota alternatywnego wykonania wynalazku polega na tym, że na części długości wewnętrznego otworu szczęki jej zęby mają wierzchołki ścięte wzdłuż współosiowej tworzącej walcowej, której średnica jest mniejsza od największej średnicy powierzchni stożkowej na wlocie do wewnętrznego otworu wpisanej w podstawy zębów i większa od zlokalizowanej na długości wewnętrznego otworu najmniejszej średnicy przypisanej tworzącej stożkowej opisanej na wierzchołkach zębów, a na pozostałej długości zęby szczęki mają opisane na powierzchni stożkowej o kierunku zbieżności skierowanym w głąb wewnętrznego otworu.

Korzystnym jest, gdy kąt nachylenia zewnętrznej powierzchni stożkowej szczęki jest różny od zbieżności wewnętrznej powierzchni stożkowej gniazda uchwytu.

Najlepiej zaś jest, gdy powierzchnia stożkowa, wpisana w podstawy zębów i opisana na wierzchołkach zębów są zbieżne w kierunku zgodnym z kierunkiem zbieżności zewnętrznej powierzchni szczęki, a powierzchnia walcowa zlokalizowana jest od strony mniejszej średnicy szczęki, przy czym kąt zbieżności zewnętrznej powierzchni szczęki jest mniejszy od kąta zbieżności wewnętrznej powierzchni gniazda o połowę wartości kąta nachylenia tworzącej przypisanej powierzchni walcowej ścinającej wierzchołki zębów względem powierzchni stożkowych wyznaczonych przez wierzchołki i podstawy zębów.

Pożądanym jest wykonanie, w którym powierzchnia walcowa ścinająca wierzchołki zębów, oraz powierzchnia stożkowa opisana na wierzchołkach zębów przecinają się w połowie długości szczęki, tworząc w widoku czołowym okrąg.

Korzystnym jest wówczas, gdy tworząca powierzchni walcowej ścinającej wierzchołki zębów, oraz tworząca powierzchni stożkowej opisanej na wierzchołkach zębów są względem siebie nachylone pod minimalnym ostrym kątem.

Najlepiej jest, gdy wartość tego kąta zawiera się w przedziale 0,00873:0,01164 rad.

Zasadniczą zaletą samozaciskowego uchwytu według wynalazku jest radykalne ograniczenie działania wierzchołków zębów na powierzchnię mocowanej liny na odcinku o najmniejszej średnicy zewnętrznej szczęki. Na tym odcinku do liny przylega szczęka swymi ściętymi zębami i nawet wsuwanie się pod wpływem obciążenia szczęki do wnętrza gniazda nie powoduje wbijania się wierzchołków zębów w linę, ale docisk na stosunkowo dużych powierzchniach. Zęby o ostrych wierzchołkach występują na odcinku tylnym szczęki, gdzie ich wgniatanie w linę jest zasadniczo ograniczone, a ich rola sprowadza się do niedopuszczenia do poślizgu liny w szczęce. Zarówno podstawowe, jak i alternatywne wykonanie wynalazku całkowicie zabezpiecza linę przed zerwaniem na skutek ścinania we wnętrzu uchwytu. Jeśli obciążenia osiowe działające na linę są bardzo duże, to ewentualne symptomy przeciążenia mogą być w związku z tym zauważone wcześniej, zanim powstanie stan awaryjny, jako że będą powstawać na odkrytym odcinku liny. Dodatkową zaletą wynalazku jest stosunkowo duża łatwość wykonania szczęk, oraz uniwersalność wykonania, umożliwiająca współpracę z linami o zróżnicowanej budowie.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania, gdzie fig. 1 przedstawia w uproszczeniu fragment samozaciskowego uchwytu liny przekroju wzdłużnym, fig. 2 - szczękę w wykonaniu bazowym w częściowym przekroju wzdłużnym i pokazanym uproszczonym widokiem na powierzchnię czołową szczęki trójdzielnej, fig. 3 - szczękę w alternatywnym wykonaniu w częściowym przekroju wzdłużnym i pokazanym uproszczonym widokiem na powierzchnię czołową szczęki, a na fig. 4 - w wykonaniu alternatywnym, również w częściowym przekroju wzdłużnym i pokazanym uproszczonym widokiem na powierzchnię czołową tej szczęki.

Samozaciskowy uchwyt 1 (fig. 1) nie narysowanej liny ma korpus 2, w którym wykonane jest gniazdo 3 o wewnętrznej powierzchni 4 mającej na długości L1 postać pobocznicy stożka ściętego, a na pozostałej długości L2 - pobocznicy walcowej o średnicy d2 równej mniejszej średnicy d1 pobocznicy stożka ściętego. Do wnętrza gniazda 3 wchodzi od strony jego większej średnicy do trójdzielna szczęka 5 nakładana swym wewnętrznym otworem 6 na mocowaną linę. Szczęka 5 (fig. 1, fig. 2) składa się z trzech segmentów 5a, 5b, 5c, powstałych przez przecięcie stożka ściętego wzdłuż jego osi wzdłużnej O trzema półpłaszczyznami A, B, C, między którymi zawarty jest kąt β równy 2,0944 rad z zachowaniem szczelin 5' pomiędzy tymi segmentami 5a, 5b, 5c. Wewnętrzny otwór 6 szczęki 5 wy4

PL 220 831 B1 posażony jest w zęby 7 o liniach wierzchołków 7' poprzecznych względem osi wzdłużnej O. Podstawy 1” zębów 7 usytuowane są na powierzchni określonej przez tworzącą walcową 8 na całej długości L3 szczęki 5, natomiast wierzchołki 7' wyznaczają powierzchnię walcową 8'. Od strony o mniejszej średnicy d3 wewnętrzny otwór 6 ma powierzchnie określoną przez tworzącą stożkową 9, współosiową z osią wzdłużną O, o najmniejszej średnicy d4 na wylocie z wewnętrznego otworu 6 mniejszej od średnicy d5 przypisanej tworzącej walcowej 8', a największej średnicy d6 większej od średnicy d5 powierzchni walcowej 8', ale mniejszej od powierzchni walcowej 8, zbieżną w kierunku przeciwnym do zbieżności zewnętrznej powierzchni 10 szczęki 5. Stąd też, na określonej długości L₄ - w tym przypadku równej połowie długości L3 szczęki 5 zęby 7 mają ścięte wierzchołki 7', przybierając w przekroju poprzecznym kształt trapezowy o wysokości wzrastającej ku wnętrzu szczęki 5, aż do osiągnięcia pełnej wysokości trójkątnego przekroju. Tworząca powierzchni stożkowej 9 nachylona jest względem tworzącej powierzchni walcowej 8' pod minimalnym ostrym kątem γ, równym 0,01018 rad. Kąt zbieżności α stożkowej zewnętrznej powierzchni 10 szczęki 5 jest różny od kąta zbieżności δ wewnętrznej powierzchni 4 gniazda 3 i w tym przypadku kąt α jest mniejszy od kąta δ o połowę wielkości kąta γ, co zapewnia najkorzystniejszą współpracę szczęki 5 z gniazdem 3 i mocowana liną.

W alternatywnym wykonaniu samozaciskowy uchwyt 1 (fig. 3) ma również korpus 2, w którym wykonane jest gniazdo 3 o wewnętrznej powierzchni 4 ukształtowanej tak, jak w poprzednim wykonaniu. Również tutaj do wnętrza gniazda 3 wchodzi od strony jego większej średnicy do trójdzielna szczęka 5 o wewnętrznym otworze 6, jednak w szczegółach budowa wewnętrznego otworu 6 różni się od poprzedniego wykonania. Wewnętrzny otwór 6 (fig. 4) wyposażony jest w zęby 7 o wierzchołkach 7' rozmieszczonych w liniach poprzecznych względem osi wzdłużnej O, a podstawach 7 usytuowanych na powierzchni wyznaczanej przez tworzącą stożkową 11 o zbieżności zgodnie ukierunkowanej z kierunkiem zbieżności zewnętrznej powierzchni 10 szczęki 5. Zatem podstawy 7 zębów 7 usytuowane są na powierzchni stożkowej 11'. Jednakże od strony mniejszej średnicy d3 szczęki 5 w jej wewnętrznym otworze 6 wykonany jest odcinek o powierzchni walcowej 12, której średnica d7 jest mniejsza od największej średnicy d8 powierzchni stożkowej 11 wpisanej w podstawy 7 zębów 7, a jednocześnie większa od najmniejszej średnicy d7 powierzchni stożkowej 11' opisanej na wierzchołkach 7' zębów 7. Skutkiem tego zęby 7 na części długości L3, w tym przypadku na długości L4 stanowiącej połowę długości L3, mają ścięte wierzchołki 7', tak że tworzą w przekroju kształt trapezowy zmniejszonej wysokości. Tworząca powierzchni stożkowej 11' jest nachylona względem tworzącej powierzchni walcowej 12 pod minimalnym ostrym kątem γ zbliżonym do 0,01018 rad. Jednocześnie stożkowa zewnętrzna powierzchnia 10 szczęki 5 ma kąt zbieżności α różny od kąta zbieżności δ wewnętrznej powierzchni 4 gniazda 3 i w tym przypadku kąt α jest mniejszy od kąta δ o połowę wartości kąta γ, co zapewnia najkorzystniejszą współpracę szczęki 5 z gniazdem 3 i mocowaną liną. Szczęka 5 jest zbudowana również z trzech segmentów 5a, 5b, 5c, między którymi pozostawiona jest szczelina 5', jak to objaśniono na bazowym przykładzie wykonania.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (12)

1. Samozaciskowy uchwyt cięgna, zwłaszcza liny, składający się z korpusu z co najmniej jednym gniazdem o wewnętrznej powierzchni stożkowej oraz odpowiadającej mu trójdzielnej szczęki z zewnętrzną powierzchnią stożkową, w której wewnętrznym, osiowym otworze, posiadającym pobocznicę uzębioną o linii wierzchołków zębów poprzecznej względem osi wzdłużnej, osadzona jest lina mocowana w uchwycie, przy czym podstawy zębów usytuowane są na powierzchni walcowej o osi wzdłużnej pokrywającej się z osią szczęki i gniazda, znamienny tym, że na części długości (L4) zęby (7) wewnętrznego otworu (6) mają wierzchołki (7') ścięte wzdłuż powierzchni stożkowej (9) zbieżnej w kierunku wnętrza szczęki (5), przy czym najmniejsza średnica (d4) tej powierzchni stożkowej (9) zlokalizowana na długości (L3) wewnętrznego otworu (6) jest mniejsza od średnicy (d5) powierzchni walcowej (8') opisanej na wierzchołkach (7') zębów (7), a największa średnica (d6) powierzchni stożkowej (9) na wlocie do wewnętrznego otworu (6) jest nie większa od średnicy (d5) powierzchni walcowej (8') wpisanej w podstawy (7'') zębów (7).

2. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 1, znamienny tym, że stożkowa zewnętrzna powierzchnia (10) szczęki (5) ma kąt zbieżności (α) różny od kąta zbieżności wewnętrznej powierzchni stożkowej (δ) gniazda (3).

PL 220 831 B1

3. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 2, znamienny tym, że powierzchnia stożkowa (9) ścinająca wierzchołki (7') zębów (7) ma kierunek zbieżności przeciwny do kierunku zbieżności zewnętrznej powierzchni (10) szczęki (5) i zlokalizowana jest od strony mniejszej średnicy (d3) szczęki (5), a kąt (α) zbieżności stożkowej zewnętrznej powierzchni (10) jest mniejszy od kąta (δ) wewnętrznej powierzchni stożkowej (4) gniazda (3) o połowę wartości kąta (γ).

4. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że powierzchnia stożkowa /9/ ścinająca wierzchołki (7') zębów (7) oraz powierzchnia walcowa (8') opisana na wierzchołkach (7') zębów (7) przecinają się w połowie długości (L3) szczęki (5) tworząc okrąg.

5. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 4, znamienny tym, że powierzchnia przypisana tworzącej stożkowej (9) ścinającej wierzchołki (7') zębów (7) jest nachylona względem powierzchni przypisanej tworzącej walcowej (8, 8') pod minimalnym ostrym kątem (γ).

6. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 5, znamienny tym, że kąt (γ) jest równy 0,00873: :0,01164 rad.

7. Samozaciskowy uchwyt cięgna, zwłaszcza liny składający się z korpusu z co najmniej jednym gniazdem o wewnętrznej powierzchni stożkowej oraz odpowiadającej mu trójdzielnej szczęki z zewnętrzną powierzchnią stożkową, w której osiowym wewnętrznym otworze, posiadającym pobocznicę uzębioną o linii wierzchołków zębów poprzecznej względem osi wzdłużnej, osadzona jest lina mocowana w uchwycie, przy czym podstawy zębów usytuowane są na powierzchni stożkowej o zbieżności skierowanej w głąb wewnętrznego otworu szczęki, znamienny tym, że na części długości (L4) zęby (7) wewnętrznego otworu (6) mają wierzchołki (7') ścięte wzdłuż współosiowej powierzchni walcowej (12), której średnica (d7) jest mniejsza od największej średnicy (d8) powierzchni stożkowej (11) na wlocie do wewnętrznego otworu (6), wpisanej w podstawy (7'') zębów (7) i większa od zlokalizowanej na długości (L3) wewnętrznego otworu (6) najmniejszej średnicy (d9) powierzchni stożkowej (11'), opisanej na wierzchołkach (7') zębów (7).

8. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 7, znamienny tym, że zewnętrzna powierzchnia stożkowa (10) szczęki (5) ma kąt zbieżności (α) różny od kata (α) zbieżności wewnętrznej powierzchni stożkowej (4) gniazda (3).

9. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 8, znamienny tym, że powierzchnia stożkowa (11) wpisana w podstawy (7) zębów (7) i powierzchnia stożkowa (11') opisana na wierzchołkach (7') zębów (7) są zbieżne w kierunku zgodnym z kierunkiem zbieżności zewnętrznej powierzchni (10) szczęki (5), a powierzchnia walcowa (12) zlokalizowana jest od strony mniejszej średnicy (d3) szczęki (5), przy czym kąt (α) zbieżności zewnętrznej powierzchni (10) szczęki (5) jest mniejszy od kąta (δ) zbieżności wewnętrznej powierzchni (4) gniazda (3) o połowę wartości kąta (γ).

10. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 7 albo 8, albo 9, znamienny tym, że powierzchnia walcowa (12) ścinająca wierzchołki (7') zębów (7) oraz powierzchnia stożkowa (11') opisana na wierzchołkach (7') zębów (7) przecinają się w połowie długości (L4) szczęki (5), tworząc okrąg.

11. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 10, znamienny tym, że powierzchnia przypisana tworzącej walcowej (12) ścinająca wierzchołki (7') zębów (7) oraz powierzchnia przypisana tworzącej stożkowej (11) opisanej na wierzchołkach (7') zębów (7) są względem siebie nachylone pod minimalnym ostrym kątem (γ).

12. Samozaciskowy uchwyt według zastrz. 10, znamienny tym, że kąt (γ) jest równy