PL242726B1

PL242726B1 - Screw with an optimized asymmetric thread for installation of thermal insulation

Info

Publication number: PL242726B1
Application number: PL436178A
Authority: PL
Inventors: Klaudiusz SOBIESKI; Klaudiusz Sobieski
Original assignee: Prestige Ks Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2023-04-11
Also published as: PL436178A1

Abstract

Wkręt (1) śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem symetrycznym do montażu termoizolacji ma trzpieniowy rdzeń (2) wyposażony w gwint (3) i zakończony wierzchołkiem (4), zwężającym się w kierunku wkręcania pod kątem wierzchołkowym (α), który zawiera się w przedziale od 40° do 50°, przy czym asymetrycznie trójkątny w przekroju promieniowym zarys gwintu (3) jest obwodowo spiralny o skoku (S), odpowiadającym od 0,35 do 0,55 średnicy (dr) rdzenia (2) i ma asymetryczny kąt wierzchołkowy, który wynosi od 25° do 35°, a kąt gwintu (3), od strony przeciwnej do kierunku wkręcania stanowi od 0,1 do 0,2 kąta wierzchołkowego. Zewnętrzny promień (R) wieńca gwintu (3) wynosi 0,1 mm, natomiast średnica (dr) rdzenia (2) jest mniejsza od średnicy nominalnej (dn) wkręta (1) w proporcji od 0,7 do 0,8.The screw (1) with an optimized symmetrical thread for the installation of thermal insulation has a shank core (2) equipped with a thread (3) and ended with a tip (4), tapering in the screwing direction at the tip angle (α), which is in the range of 40 ° to 50°, with the asymmetrically triangular radial profile of the thread (3) being circumferentially helical with a pitch (S) corresponding to 0.35 to 0.55 of the diameter (dr) of the core (2 ) and has an asymmetric point angle of 25° to 35°, and the angle of the thread (3) on the side opposite to the screwing direction is 0.1 to 0.2 of the point angle. The outer radius (R) of the thread rim (3) is 0.1 mm, while the diameter (dr) of the core (2) is smaller than the nominal diameter (dn) of the screw (1) in a proportion of 0.7 to 0.8.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wkręt śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem asymetrycznym służący do montażu termoizolacji zarówno wewnątrz budynków i budowli jak i na ich elewacjach.The subject of the invention is a screw screw with an optimized asymmetric thread used for mounting thermal insulation both inside buildings and structures as well as on their facades.

Z europejskiego opisu patentowego EP 3 404 273 znany jest element śrubowy, w którym kąt wewnętrzny zwężającego się odcinka wierzchołka rdzenia wynosi od 20° do 40°, a średnica rdzenia wynosi od 55% do 70% średnicy nominalnej wkręta, przy czym skok gwintu wkręta wynosi od 40% do 70% jego średnicy nominalnej.European patent description EP 3 404 273 discloses a screw element in which the internal angle of the tapering section of the core tip is from 20° to 40°, and the diameter of the core is from 55% to 70% of the nominal diameter of the screw, and the pitch of the screw thread is from 40% to 70% of its nominal diameter.

Znany jest też z opisu patentowego PL 219 607 B1 wkręt mocujący, który charakteryzuje się tym, że kąt wierzchołkowy zarysu gwintu wynosi 17°-23°; stosunek średnicy zewnętrznej wkręta do średnicy rdzenia mieści się w przedziale 1,47-1,61, a stosunek skoku gwintu do wysokości zwojów gwintu mieści się w zakresie 2,0-2,34.Also known from the patent description PL 219 607 B1 is a fastening screw characterized in that the apex angle of the thread profile is 17°-23°; the ratio of the outer diameter of the screw to the diameter of the core is in the range of 1.47-1.61, and the ratio of the thread pitch to the height of the thread turns is in the range of 2.0-2.34.

Istotą wynalazku jest wkręt śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem asymetrycznym, który ma trzpieniowy rdzeń wyposażony w gwint. Wkręt zakończony jest stożkowym wierzchołkiem, zwężającym się w kierunku wkręcania pod wewnętrznym kątem wierzchołkowym, który zawiera się w przedziale od 40° do 50°. Asymetrycznie trójkątny w przekroju promieniowym zarys gwintu (3) jest obwodowo spiralny o skoku, odpowiadającym od 0,35 do 0,55 średnicy rdzenia i jest zwieńczony na zewnątrz promieniem równym 0,1 mm. Gwint ma asymetryczny kąt wierzchołkowy, który wynosi od 25° do 35°, a kąt gwintu od strony przeciwnej do kierunku wkręcania stanowi od 0,05 do 0,2 jego kąta wierzchołkowego. Średnica rdzenia wkręta jest mniejsza od jego średnicy nominalnej w proporcji od 0,7 do 0,8.The essence of the invention is a screw with an optimized asymmetric thread, which has a shank core equipped with a thread. The screw ends with a conical tip, tapering in the direction of screwing in at an internal tip angle ranging from 40° to 50°. Asymmetrically triangular in radial cross-section, the profile of the thread (3) is circumferentially helical with a pitch corresponding to 0.35 to 0.55 of the core diameter and is crowned with a radius of 0.1 mm on the outside. The thread has an asymmetric point angle of 25° to 35°, and the angle of the thread on the opposite side to the direction of screwing is 0.05 to 0.2 times its point angle. The diameter of the screw core is smaller than its nominal diameter by 0.7 to 0.8.

Korzystnie kąt wierzchołkowy wierzchołka rdzenia wynosi 43°.Preferably, the apex angle of the top of the core is 43°.

Korzystnie skok gwintu na rdzeniu wkręta odpowiada 0,465 średnicy rdzenia wkręta.Preferably, the thread pitch on the screw core corresponds to 0.465 of the screw core diameter.

Korzystnie średnica rdzenia wkręta jest mniejsza od średnicy nominalnej wkręta w proporcji 0,72 : 1.Preferably, the diameter of the screw core is smaller than the nominal diameter of the screw in the proportion of 0.72:1.

Korzystnie kąt wierzchołkowy gwintu jest asymetryczny i wynosi 28°, a kąt (β) gwintu (3), od strony przeciwnej do kierunku wkręcania korzystnie wynosi 3°.Preferably, the point angle of the thread is asymmetric and amounts to 28°, and the angle (β) of the thread (3) from the side opposite to the screwing direction is preferably 3°.

Zamodelowano kształty gwintu wkręta oraz dokonano licznych obliczeń i analiz numerycznych pracy wkrętów podczas montażu i demontażu. Dla najbardziej interesujących wyników modelowania wykonano szereg eksperymentów praktycznych różnych wariantów konstrukcyjnych, mając na uwadze szczególnie momenty wkręcania i priorytetowo siły wyrywania wkręta z podłoża. Nieoczekiwanie okazało się, że w stosunku do wkrętów spotykanych na rynku, rozwiązanie według wynalazku pozwala na osiąganie, przy porównywalnych momentach wkręcania, znacznie większych, maksymalnych sił wyrywania (lepsze „trzymanie” wkręta w podłożu) oraz zmniejszenie siły ich luzowania (wykręcania).The shapes of the screw thread were modeled and numerous calculations and numerical analyzes of the work of screws during assembly and disassembly were made. For the most interesting modeling results, a series of practical experiments of various construction variants were carried out, taking into account especially the screwing moments and the forces of pulling the screw out of the substrate as a priority. Unexpectedly, it turned out that in relation to the screws found on the market, the solution according to the invention allows to achieve, at comparable screwing in torques, much higher maximum pull-out forces (better "holding" of the screw in the substrate) and reduction of their loosening (unscrewing) force.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia półprzekrój-półwidok wkręta śrubowego, a Fig. 2 przekrój gwintu o asymetrycznym zarysie.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, where Fig. 1 shows a half-section-half view of a helical screw, and Fig. 2 shows a cross-section of an asymmetric thread.

Przykład porównawczy: wkręt handlowy.Comparative example: commercial screw.

Wkręt handlowy ma średnicę nominalną dn = 5,68 mm, średnicę rdzenia dr = 4,5 mm, gwint na rdzeniu jest symetryczny o kącie wierzchołkowym φ = 60° i skoku S równym 2 mm. Moment wkręcania tego wkręta wynosi 280 Nmm, a siła wyrywania wkręta zamontowanego w podłożu w wynosi 8N.The commercial screw has a nominal diameter dn = 5.68 mm, core diameter dr = 4.5 mm, the thread on the core is symmetrical with the point angle φ = 60° and the pitch S equal to 2 mm. The screwing torque of this screw is 280 Nmm, and the pull-out force of the screw mounted in the substrate is 8N.

Przykład realizacji wynalazku:Example of implementation of the invention:

Wkręt 1 według wynalazku ma średnicę nominalną dn = 6 mm, a trzpieniowy rdzeń 2 ma średnicę dr = 4,3 mm. Gwint 3 na rdzeniu 2 ma zarys asymetryczny o kącie wierzchołkowym φ = 28°, przy czym kąt β gwintu 3, od strony przeciwnej do kierunku wkręcania wynosi 3°. Skok gwintu S równa się 2 mm, a zewnętrzny promień R wieńca gwintu 3 wynosi 0,1 mm. Kąt wierzchołkowy α wierzchołka 4 rdzenia 2 wynosi 43°. W stosunku do wkręta porównawczego, przy nieznacznie większym momencie wkręcania 340 Nmm, znacznie wzrosła siła wyrywania do 36N, czyli korzystnie nastąpił wzrost tej siły aż do 350%.The screw 1 according to the invention has a nominal diameter dn = 6 mm and the shank core 2 has a diameter dr = 4.3 mm. The thread 3 on the core 2 has an asymmetric profile with an apex angle φ = 28°, while the angle β of the thread 3 from the side opposite to the screwing direction is 3°. The thread pitch S is 2 mm and the outer radius R of the thread shoulder 3 is 0.1 mm. The apex angle α of the vertex 4 of the core 2 is 43°. Compared to the comparative screw, with a slightly higher screwing torque of 340 Nmm, the pull-out force increased significantly to 36N, which means that the force increased up to 350%.

Możliwe jest przemysłowe zastosowanie wynalazku w budownictwie, szczególnie w końcowej realizacji budynków i budowli, tj. ocieplaniu tych obiektów.It is possible to use the invention industrially in the construction industry, especially in the final implementation of buildings and structures, i.e. insulating these objects.

Claims

1. A screw screw with an optimized symmetrical thread for the installation of thermal insulation, having a threaded shank with a tapered tip, characterized in that the screw (1) has a shank core (2) equipped with a thread (3) and ended with a tip (4), tapering towards screwing at the apex angle (α), which is in the range from 40° to 50°, with the asymmetrically triangular radial profile of the thread (3) being circumferentially helical with a pitch (S) corresponding to 0.35 to 0.55 diameter (dr) of the core (2) and has an asymmetric point angle (φ) ranging from 25° to 35°, and the angle (β) of the thread (3) on the opposite side to the screwing direction is from 0.1 to 0, 2 of the point angle (φ), and the thread (3) is crowned with a radius (R) of 0.1 mm on the outside, while the diameter (dr) of the core (2) is smaller than the nominal diameter (dn) of the screw (1) in proportion to 0.7 to 0.8.

2. A helical screw according to claim The apex angle (α) of the top (4) of the core (2) is preferably 43°.

3. A helical screw according to claim The thread according to claim 1, characterized in that the pitch (S) of the thread (3) preferably corresponds to 0.465 of the diameter (dr) of the core (2).

4. A helical screw according to claim Characterized in that the diameter (dr) of the core (2) is smaller than the nominal diameter (dn) of the screw (1), preferably in the proportion of 0.72:1.

5. A helical screw according to claim The thread according to claim 1, characterized in that the apex angle (φ) of the thread (3) is asymmetric and amounts to 28°, and the angle (β) of the thread (3) from the side opposite to the screwing direction is preferably 3°.