PT804688E - Bucha cega e metodo para a sua fixacao - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "BUCHA CEGA E MÉTODO PARA A SUA FIXAÇÃO" A invenção refere-se a um dispositivo de fixação cego isto é, uma (bucha) cega.

Conhece-se bem a utilização de parafusos de ancoragem para fixação a estruturas de cimento, e nas quais uma manga de expansão é accionada por uma cabeça cónica quando a fixação se aperta, movendo-se as partes componentes da manga radialmente para o exterior para um aperto firme contra a parede da passagem formada no cimento para receber a fixação.

Contudo, a invenção não se refere em primeiro lugar a elementos de fixação deste tipo (dispositivos de ancoragem em paredes de cimento ou de tijolo), mas à sujeição de componentes em «secções de metal ocas laminadas» do tipo que cada vez mais está a ser usado como parte da estrutura de suporte na construção industrial corrente de edifícios. As colunas de suporte podem ser constituídas por secções em caixa quadrada ou rectangular formada a partir de quatro secções de placas metálicas laminadas. Quando se deseja fixar suportes angulares de apoio, suportes de tubos, condutas eléctricas (ou quaisquer outros componentes do tipo usado num edifício industrial) a uma secção oca, torna-se evidentemente necessário usar «buchas cegas», uma vez que não se obtém acesso fácil ao interior da secção oca para completar a operação de fixação. Portanto, usando buchas cegas, é introduzida uma manga de expansão através das aberturas alinhadas na secção e no componente que a 1

ele deverá ser ligado, fazendo-se então rodar uma porção roscada para deslocar uma cabeça cónica para contacto com a extremidade interior da manga para a fazer expandir radialmente para o exterior. A manga é normalmente ranhurada, de maneira que é constituída de várias porções que se prolongam axialmente e formam «braços» separados, cada um dos quais pode ser deformado para o exterior pela cabeça cónica e assim ancorar toda a manga na secção oca.

Com vantagem, a cabeça cónica fica temporariamente ligada à extremidade interior da manga, de maneira que a manga e a cabeça cónica podem ser introduzidas como um conjunto único através da abertura na secção oca, e então uma fixação roscada pode ser introduzida através do componente (destinado a ser fixado à secção oca), passar através da cabeça da manga e ser roscada no interior da cabeça cónica e empurrar, com uma nova rotação da porção roscada, a cabeça cónica para a extremidade interior da manga de maneira a expandir os «braços» da manga radialmente para o exterior.

Uma concepção conhecida de buchas cegas para uso em secções metálicas compreende uma manga ranhurada, uma cabeça cónica temporariamente fixada à extremidade interior da manga, por exemplo por ligações que podem ser cortadas, e uma cabeça de manga especialmente formada na extremidade da manga oposta à cabeça cónica. A cabeça da manga compreende um anel de segurança constituído por uma série de dentes, que se projectam radialmente, ou por outro serrilhado, cujo objectivo será descrito mais tarde.

Evidentemente, uma vez introduzida a manga na abertura da secção oca e o fixador roscado, por exemplo um parafuso, introduzido na manga, é necessário conseguir alguns meios para que a rotação da cabeça cónica seja evitada, de maneira que a manga se possa mover axialmente para o interior da manga. Na 2

construção conhecida em que a cabeça cónica está fixada à manga, os meios para evitar a rotação da cabeça cónica compreendem a cabeça da manga especialmente formada que permite fazer a ligação de segurança com a parede da abertura na secção oca. Esta solução funciona de uma maneira geral satisfatoriamente, mas é evidentemente importante que as tolerâncias na construção da manga e da abertura da secção oca sejam relativamente próximas, de maneira que a manga seja ajustada de forma relativamente firme quando é introduzida. Isto é necessário para que a formação da superfície na cabeça da manga possa tornar apropriada a fixação de aperto na parede da abertura feita na secção metálica. Isto impõe custos de fabrico e também cuidado e atenção no fabrico dos furos receptores na secção oca de metal. Como é evidente, se a manga é introduzida numa abertura de dimensões exageradas, e a manga roda livremente nesta abertura enquanto se fazem tentativas para bloquear a cavilha, haverá uma rotação livre da manga e da cabeça cónica, não havendo, portanto, movimento axial ara o interior da cabeça cónica.

Sabe-se também do documento FR-A-945387, no qual se baseia o preâmbulo da reivindicação 1, como conseguir uma bucha cega tendo uma zona de manga que se expande radialmente, uma cavilha roscada que se prolonga pela manga e uma cabeça cónica numa extremidade, cabeça que é capaz de fazer expandir a porção de manga após a fixação da bucha. Uma pequena porca é ajustada na porção roscada do parafuso e a fixação da pequena porca obriga a cabeça cónica a deslocar-se para a porção de manga para a fazer expandir para concluir a fixação. Para evitar a rotação da bucha durante o aperto, é proporcionada uma grande flange hexagonal na zona da manga, que pode ser segura por uma ferramenta de maneira a evitar a rotação da manga e permitir que o aperto se complete. 3

Ainda com referência ao documento GB 553124, é possível conseguir uma bucha cega com uma manga que se expande, um parafuso roscado introduzido através da manga e uma cabeça cónica que se expande numa extremidade do parafuso, a qual após o aperto da bucha é deslocada nessa zona da manga para a fazer expandir. Para evitar a rotação da bucha durante o aperto, projecta-se uma lingueta a partir da extremidade da cavilha oposta à cabeça cónica, a qual pode ser agarrada por uma ferramenta para evitar a rotação do parafuso quando uma porca da bucha é apertada.

Estas duas novas referências mostram-nos o bem conhecido conceito de proporcionar buchas cegas com uma acção de deformação primária após o aperto, nomeadamente, a expansão da zona da manga após o aperto da bucha para fazer a ancoragem da extremidade «cega» da referida bucha. A invenção pretende proporcionar uma acção de deformação adicional ou secundária, para se obter uma melhor transmissão do impulso a qualquer dos componentes que tenham de ser reunidos por uma bucha cega, por exemplo um componente para uma placa de suporte.

Como é evidente, quanto maior for o grau do impulso de compressão aplicado ao componente e à placa de suporte, maior será a pressão de fixação entre as suas superfícies encostadas, e o que aumentará a resistência friccionai relativa ao movimento de translação, isto é, paralelo aos planos da placa de suporte ou perpendicular ao eixo da bucha cega. Esta resistência friccionai será acrescentada à resistência ao corte proporcionada pela manga.

De acordo com a invenção, é proporcionada uma bucha cega para utilizar na sujeição de um componente a uma placa de suporte, introduzindo a referida bucha através de aberturas

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alinhadas no componente e na placa de suporte e no qual a bucha compreende: uma manga ranhurada; uma cabeça de manga com abertura numa das extremidades da manga; uma porção roscada da bucha que pode ser introduzida através da cabeça da manga com abertura e da manga; uma cabeça de aperto da bucha para apertar a porção roscada da bucha; uma cabeça de expansão divergente da manga que pode actuar na extremidade oposta da manga após o aperto da bucha, para fazer expandir pelo menos a extremidade oposta da manga de uma maneira geral radialmente para o exterior para provocar a ancoragem da manga; e a formação, na cabeça da manga longe do eixo, de uma porção roscada que pode ser agarrada por uma ferramenta para evitar a rotação da cabeça da manga enquanto a cabeça da bucha está a ser apertada; caracterizada por a cabeça de expansão da manga ser montada na porção roscada da bucha e por a manga incluir uma porção deformável que pode ser axialmente comprimida para reduzir o comprimento total da manga após o aperto da cabeça da bucha.

Assim, a acção de deformação secundária é conseguida por meio de uma porção deformável existente na manga e que é axialmente compressível para reduzir o comprimento total da manga e permitir que a carga tênsil gerada na porção roscada seja transferida para a cabeça da manga, que actua firmemente na superfície do componente. Assim, o aperto da cabeça da bucha empurra axialmente a cabeça de expansão da porção roscada da 5

manga e por acção da manga, que se expande com a placa de suporte, esta é comprimida na direcção do componente, o qual por sua vez actua na cabeça da manga. A porção da manga axialmente deformável é submetida então à redução por compressão do seu comprimento, reduzindo por isso o comprimento total da manga, podendo a respectiva cabeça e a cabeça de expansão moverem-se para mais perto uma da outra para manter firmemente apertados um ao outro o componente e a placa de suporte. A porção axialmente compressivel da manga pode incluir um enfraquecimento deliberadamente formado na parede da manga e de preferência constituído mesmo junto da ligação da cabeça da manga com a manga. A cabeça de expansão da manga pode ser temporariamente fixada à extremidade interior da manga por ligações fáceis de romper, de maneira que pode ser facilmente introduzido na abertura da placa de suporte um conjunto, e a cabeça pode ser mantida sem rodar enquanto é encaixada na extremidade interior da porção roscada, por exemplo um parafuso, mas na qual as ligações podem ser facilmente rasgadas quando a cabeça da bucha é apertada, enquanto a cabeça da manga se mantém firme sem rodar com a ajuda da ferramenta especial.

Uma forma de realização preferida da invenção será agora descrita em pormenor, apenas a título de exemplo, com referência às figuras 7a, b e c dos desenhos anexos. Contudo, para proporcionar um suporte à descrição da forma de realização preferida, será também feita referência às figuras 1 a 6 dos desenhos anexos. Referindo-nos agora aos desenhos: A figura 1 é uma vista em corte longitudinal de um tipo genérico de bucha cega à qual a invenção pode ser aplicada; 6

A figura 2 é uma vista semelhante à da figura 1, mostrando uma manga ranhurada da bucha após ter sofrido uma expansão radial para a posição de ancoragem; A figura 3 mostra várias alternativas de concepção da cabeça da manga e da cabeça da bucha; A figura 4 é uma representação em perspectiva, mostrando a utilização da bucha cega para fixar em conjunto um suporte angular e uma secção oca; A figura 5 é uma vista semelhante à da figura 4, mostrando uma forma alternativa de utilização da bucha cega para fixar um componente a uma placa de suporte que faz parte da secção oca;

As figuras 6a, b e c mostram sucessivas fases de um método de fixar um componente a uma secção oca; e

As figuras 7a, b e c mostram fases sucessivas na fixação de um componente a uma placa de suporte, utilizando a forma de realização preferida da bucha cega com uma acção de deformação primária, como no caso das figuras 1 a 6, como também uma acção de deformação secundária durante a fixação.

Referindo-nos em primeiro lugar à figura 1 dos desenhos, deverá considerar-se, apenas a titulo de exemplo, que o componente com o qual a bucha cega está a ser usada para fixação é uma placa de fixação 10, por exemplo ima flange de um suporte de montagem. A fixação será feita a uma placa de suporte 11, que faz parte de uma secção oca de metal laminado, por exemplo uma coluna com a forma de caixa de secção transversal quadrada ou rectangular (não representada). A bucha cega é designada de uma maneira geral pelo número de referência 12 e compreende uma manga ranhurada 13, que é de uma maneira geral cilíndrica e composta de porções em arco separadas pelas ranhuras que se prolongam axialmente. Uma cabeça de manga 14 7

com abertura é provida numa extremidade da manga 13, e a cabeça 14 tem uma dimensão maior que a abertura 15 formada na placa de suporte 11, e uma porção roscada 16 da bucha pode ser introduzida através da cabeça da manga 14 com abertura e também através da manga 13, como se mostra na figura 1. Uma cabeça de aperto da bucha 17, por exemplo uma cabeça de parafuso, é proporcionada numa extremidade da porção roscada 16, e uma cabeça 18 de expansão divergente da manga é proporcionada na extremidade oposta da porção roscada 16. Com vantagem, a cabeça 18 é frustocónica. Evidentemente, após o aperto da bucha (considerando que à cabeça cónica 18 não é permitida a rotação), a cabeça 18 será deslocada axialmente na direcção da extremidade interior 19 da manga 13, podendo então expandir radialmente os «braços» separados da manga 13, como se mostra na figura 2, para uma posição de ancoragem no interior da placa de suporte 11, isto é, no «lado cego» da placa de suporte 11. A cabeça cónica 18 pode ser impedida de rodar por qualquer forma conveniente, e apenas haverá um exemplo de fixação temporária da cabeça 18 à extremidade interior 19 da manga 13, pelo que estas podem ser introduzidas através da abertura 15 como um conjunto unitário durante a instalação da bucha cega.

Será evidente a partir dos desenhos que a bucha e o componente 10 podem ser previamente reunidos, e a manga 13, a porção roscada 16 e a cabeça 18 ser projectados para um dos lados da abertura no componente 10, através da qual se prolongam. Contudo, a cabeça de aperto 17 está localizada do outro lado do componente 10, e a referida cabeça 17 pode fixar todo o conjunto do componente 10, da placa de suporte 11 e da bucha cega 12 num conjunto firmemente reunido. Após a reunião do componente .10 e da bucha cega 12, este conjunto é então apresentado à placa de suporte 11 para que a manga 14 seja introduzida na abertura 15 da placa de suporte 11, e a cabeça da manga 14 se desloque para actuar sobre a superfície da placa 8

de suporte 11, que rodeia a entrada da abertura 15. Apôs o aperto da cabeça da bucha 17 e com a cabeça cónica 18 impedida de rodar pela forma abaixo descrita, a referida cabeça 18 actua na extremidade interior 19 da manga 13 para expandir esta última radialmente, como atrás foi descrito. Numa forma de realização preferida, não representada em pormenor nos desenhos, a cabeça cónica 18 é temporariamente ligada à extremidade interior da manga 13 e, portanto, apenas é necessário conseguir alguns meios para que a manga 12 possa ser impedida de rodar durante o aperto da bucha.

Isto é conseguido com um dispositivo de retenção (não representado), o qual pode ser uma chave inglesa ou uma ferramenta especial que encaixa na cabeça da manga 14 para evitar a rotação desta última. A cabeça da manga 14 pode ter uma ou mais «faces planas» na sua circunferência exterior, de maneira que possa ser agarrada por uma chave inglesa, ou pode ter quaisquer outras formações (não representadas), afastadas do eixo da porção roscada 16 e que podem ser agarradas por uma ferramenta, de maneira que a rotação da manga 12 possa ser evitada enquanto a cabeça 17 está a ser apertada.

Portanto, a manga 12 pode ter um ajustamento relativamente folgado no interior da abertura 15 sem qualquer efeito adverso na força e eficácia da fixação que é obtida. A figura 3 mostra construções diferentes da cabeça de aperto, apresentadas pelas referências 17a, 17b e 17c, e relativamente às cabeças 17b e 17c, deve notar-se que a cabeça 17c está inteiramente alojada dentro da cabeça da manga 14c, enquanto que, no caso da cabeça 17b, esta apenas está parcialmente alojada na cabeça da manga 14b. Também a figura 3 mostra a placa de suporte 10a apertada entre a cabeça de aperto 17a e a cabeça da manga 14a, mas evidentemente a placa de suporte poderia ser montada na manga 13 se fosse necessário, 9

isto é, as posições da manga 13 e da componente em placa 10 (ver figura 1) poderiam ser invertidas, caso em que a componente em placa 10 poderia ser firmemente apertada contra a superfície da placa de suporte 11 e a cabeça da manga 14 incluir a projecção posterior do conjunto reunido.

Referindo-nos à figura 4, nela está representado em perspectiva uma demonstração da utilização de uma bucha cega, designada de uma forma geral pela referência 20, para segurar um ao outro um componente 21 - suporte angular - e uma placa de suporte 22, que forma um componente integrado de um tubo oco 23 de secção em caixa, e que pode ser constituído por um perfil de aço laminado do tipo usado para constituir uma coluna de suporte ou uma viga de um edifício industrial. Esta figura mostra a cabeça da manga 24 fixada directamente na superfície do suporte angular 21 adjacente ao orifício nele formado, e um parafuso 25 tendo uma cabeça 26, que pode ser apertada (com a cabeça da manga 24 impedida de rodar), para trazer a cabeça de expansão da manga 27 ao contacto com os braços separados 28 da manga (designados de uma maneira geral pela referência 38), para se expandir parcialmente e radialmente para o exterior e, desta forma, fixar com aperto na face de baixo da placa de suporte 22 no interior da secção oca 23. A figura 5 mostra uma utilização alternativa de uma bucha cega, na qual um perno 29 tem uma porção roscada, que é abraçada pela porca 30 que aperta contra a cabeça da manga 24, para fazer expandir a cabeça 27 e os braços da manga 28, como se mostra e de uma forma praticamente idêntica à da figura 4, após o aperto da porca 30. Quaisquer componentes apropriados podem então ser fixados ao conjunto de aperto cego por actuação apropriada na extremidade inferior do perno 29. Exemplos de componentes que podem ser suspensos pelo dispositivo de aperto cego representado na figura 5 podem incluir tubos usados em 10

sistemas de extinção de incêndios, outros tubos e condutas e calhas para cabos.

As figuras 6a, b e c mostram fases sucessivas de um método de montagem utilizando a bucha cega representada nas figuras anteriores. Por conveniência, os números de referência utilizados na figura 4 são também usados nas figuras 6a a 6c.

Como pode ver-se nas figuras 6a a 6c, é usada uma chave inglesa 30 para evitar que a cabeça 24 rode, enquanto uma chave de bocas 31 funcionando à mão provoca a rotação da cabeça do parafuso 26 através de um bocal apropriado 32. As buchas cegas apresentadas nas figuras 1 a 6 proporcionam conjuntos simplificados de componentes a serem fixados a uma estrutura de placa de suporte, e sem necessidade de exercer um controlo apertado sobre as tolerâncias na formação da manga 13 e das aberturas, através das quais são introduzidas. Além disso, as operações de fixação são simplificadas para os instaladores que podem, se necessário, utilizar ferramentas especiais que permitam uma operação manual de introdução e apresentação do componente e da bucha cega na abertura da placa de suporte e o subsequente aperto para sujeitar o conjunto.

As buchas cegas descritas e representadas nas figuras 1 a 6 incluem um acção de deformação primária por meio da expansão parcial exterior radial das porções dos «braços» da manga expandida. Contudo, em algumas situações, por exemplo a utilização de buchas em orifícios de diâmetros maiores, pode ser desejável conseguir-se uma acção de aperto mais forte, e que pode ser alcançada incorporando uma acção de deformação secundária. Isto é conseguido, a título de exemplo, na forma de realização da invenção representada nas figuras 7. Às peças que correspondem às já descritas são dados os mesmos números de referência e, portanto, não serão descritas em pormenor novamente. A figura 7a mostra a montagem inicial dos 11

componentes 21 à placa de suporte 22 de uma secção oca e com um intervalo de folga 33 definido entre as superfícies do componente 21 e da placa 22 que estão frente a frente. A figura 7a mostra também a cabeça cónica 27 exactamente a começar a encaixar na extremidade interior 34 da manga expandida 35. A figura 7b mostra a acção de deformação primária que tem lugar quando a cabeça 27 se move para se introduzir na extremidade da manga 34, deformando por isso os «braços» da manga 28 separados em parte radialmente para o exterior, de maneira a ficarem em contacto apertado com a face interior «cega» da placa de suporte 22 que rodeia a abertura nela formada. A figura 7b mostra que o intervalo 33 entre o componente 21 e a placa 22 está ainda presente.

Para proporcionar uma acção de deformação secundária, a manga 35 é provida de uma porção axialmente compressível e que é conseguida por qualquer porção deformável apropriada que permite que o comprimento total da manga se torne mais curto sob uma carga compressora. Com vantagem, isto é proporcionado por um enfraquecimento deliberado da firmeza da parede da manga 35 e pode ser conseguido junto da cabeça da manga 24. Isto está representado nas figuras 7a e 7b pela existência de uma zona com uma gola 36 que, como pode ver-se, constitui uma parede de reduzida espessura relativamente à parte restante da manga 35. A gola 36 é obtida por uma ranhura periférica ou recesso 37 (ver figura 7b), a qual enfraquece assim a parede da manga 34 e permite que esta se deforme axialmente sob um esforço de compressão, isto é, reduza a sua extensão axial, como pode ser visto especialmente na figura 7c. 0 recesso periférico 37 tem uma reduzida extensão axial, como se mostra pelo número de referência 37a da figura 7c, e por causa disso deverá notar-se também que a folga 33 foi então completamente anulada e o componente 21 e a placa de suporte 22 estão agora firmemente apertadas por uma forte pressão de contacto entre as suas duas 12 superfícies frontais. Isto concede uma resistência friccionai consideravelmente aumentada no que respeita ao movimento de translação entre os componentes 21 e 22, e isto é acrescentado a qualquer resistência a movimentos de translação, que aparecerão devido à resistência ao corte da manga 35.

Assim, quando a cabeça 26 do parafuso é apertada, provoca antes de mais nada uma acção de deformação primária, como está representado na figura 7b, e em seguida passa a uma acção de deformação secundária, como representado na figura 7c. A carga tênsil gerada no parafuso é transferida para a cabeça da manga 24 e para os braços da manga 28, que se expandem, como força de compressão que arrasta o componente 21 e a placa 22 firmemente em conjunto enquanto o comprimento da manga se reduz por compressão axial do recesso periférico ou ranhura 37 até à extensão axial reduzida representada pela referência 37a.

Lisboa, 30 de Junho de 2000.

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Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Bucha cega (20) para usar na sujeição de um componente (21) a uma placa de suporte (22), pela introdução da referida bucha (20) através de aberturas alinhadas no componente e na placa de suporte, e na qual a bucha compreende: uma manga ranhurada (38); uma cabeça de manga com abertura (24) numa extremidade da manga (38); uma porção roscada da bucha (25), que pode ser introduzida através da cabeça da manga com abertura (24) e da manga (38) ; uma cabeça de aperto da bucha (26) para apertar a porção roscada da bucha (25) ; uma cabeça de expansão divergente da manga (27), que pode actuar na extremidade oposta (28) da manga após o aperto da bucha para expandir pelo menos a extremidade oposta (28) da manga de uma forma geral, radialmente para o exterior, para se ancorar a manga; e uma formação na cabeça da manga (24) afastada do eixo da porção roscada (25), que pode ser accionada por uma ferramenta (30) para evitar a rotação da cabeça da manga (24), enquanto a cabeça da bucha (26) está a ser apertada; caracterizada por a cabeça de expansão da manga (27) ser montada na porção (25) da bucha e a manga (35) incluir uma porção deformável (36), que pode ser axialmente comprimida 1 2. para reduzir o comprimento total da manga (35) após o aperto da cabeça da bucha (26). Bucha metálica cega de acordo com a reivindicação 1, na qual a porção axialmente compressivel (36) da manga tem uma espessura de parede reduzida. 3. Bucha metálica cega de acordo com as reivindicações 1 ou 2, na qual é constituído um recesso periférico (37) na parede da manga (35). 4. Bucha metálica cega de acordo com a reivindicação 3, na qual o recesso periférico (37) está localizado junto da cabeça da manga com abertura (24). 5. Bucha metálica cega de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, na qual a cabeça da manga (24) tem uma ou mais faces planas.

   Lisboa, 30 de Junho de 2000. yj A4S&NTE OFICIAL DA PROPRIEDADF: INDUSTRIAL 2