RU222229U1 - Саморез для соединения элементов деревянных строительных конструкций - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области деревянного домостроительства. Саморез для соединения элементов деревянных строительных конструкций содержит металлический цилиндрический стержень с головкой, ограненной под ключ, который по длине состоит из расположенной на стороне головки верхней части и на стороне свободного конца конусного наконечника нижней части с винтовой нарезкой. Нижняя грань винтовой нарезки выполнена под углом 60° заточки, на стороне стержня основание головки выполнено плоским, а на стержне на участке его длины на расстоянии от головки и до участка с винтовой нарезкой выполнены продольные заостренные выступы, винтообразно изогнутые на длине этого участка и имеющие противоположное этой нарезке направление изогнутости. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области деревянного домостроительства и может быть использована для сборки конструкций из дерева (бруса, бревна) и других деревянных строительных материалов, обладающих возможностью незначительной деформации, линейных и пространственных смещений и изменения объема/плотности в зависимости от времени и условий окружающей среды. В частности, заявленное решение используется для сборки деревянных домов, зданий и сооружений из бруса и оцилиндрованного бревна, а так для сборки каркасных домов.

Из уровня техники известен саморез для соединения элементов деревянных строительных конструкций, содержащий металлический цилиндрический стержень с головкой, ограненной под ключ и с круглым основанием под головкой, состоящий из верхней и нижней частей, с выполнением на нижней части конусного наконечника и резьбы (RU 205948, F16B31/04, E04B2/70, опубл. 12.087.2021 г.).

Это решение принято в качестве прототипа.

Известный саморез применяется с конической пружиной, размещаемой на стержне под головкой и сжимаемой при вворачивании стержня в дерево. В таком виде этот саморез обеспечивает значительное уменьшение образования трещин между скрепляемыми деревянными элементами конструкции, возникающих вследствие усадки и линейных деформаций, При высыхании дерева и снижении степени обжатия стержня изгибающий момент будет выворачивать стержень, так как на его резьбовых витках при разложении сил в системе координат одна из них будет направлена вдоль стержня в сторону головки, а другая в сторону стенки отверстия в дереве. Это приводит к ослаблению затяжки.

При больших длинах стержня, например, до 60 см, изгибный момент формирует продольный изгиб самого стержня, в результате чего стержень в отверстии изгибается. В известном решении для стержня применена стандартная по нормативам метрическая крупная резьба с углом наклона сторон витков 45° с широким шагом с классом прочности от 5,8 до 10,9 и с углом заточки торца 20-30°. У саморезов для применения в дереве высота такой заостренной резьбы выполняется большей, чем для металла или бетона с целью прорезания структуры дерева и надежности закрепления стержня. Прорезание дерева сопровождается его разрушением и при высыхании дерева связь стержня с деревом в прорезанных канавках ослабевает.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении крепежной способности при усадке/усушке скрепляемых деревянных элементов за счет исключения разрыва пор дерева при ввинчивании и исключения самовывинчивания.

Указанный технический результат достигается тем, что в саморезе для соединения элементов деревянных строительных конструкций, содержащий металлический цилиндрический стержень с головкой, ограненной под ключ, который по длине состоит из расположенной на стороне головки верхней части и на стороне свободного конца конусного наконечника нижней части с винтовой нарезкой, нижняя грань винтовой нарезки выполнена под углом 60° заточки, на стороне стержня основание головки выполнено плоским, а на стержне на участке его длины на расстоянии от головки и до участка с винтовой нарезкой выполнены продольные заостренные выступы, винтообразно изогнутые на длине этого участка и имеющие противоположное этой нарезке направление изогнутости.

Технический результат также достигается тем, что заостренные выступы могут иметь диаметр, превышающий диаметр винтовой нарезки. Саморез может быть изготовлен из стали 10В21. Саморез может содержать 6-12 заостренных выступов. А расстояние между участком стержня с заостренными выступами и участком с винтовой нарезкой может составлять составляет 2-92 мм.

Указанные признаки взаимосвязаны между собой и являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг. 1 – общий вид самореза, первый пример исполнения;

фиг. 2 – общий вид самореза, второй пример исполнения;

фиг. 3 – общий вид самореза с пружиной поджатия;

фиг. 4 – поперечное сечения участка фрезы.

Согласно настоящей полезной модели, рассматривается конструкция самореза для крепежного узла для соединения элементов деревянных строительных конструкций, в частности, при деревянном домостроительстве. Саморез (фиг. 1 и 2) обладает высокими свойствами по самоудержанию в структуре дерева.

Благодаря постоянному поджатию одного деревянного элемента к другому при усадке/усушке, обеспечивается ровная усушка всего дерева, уменьшаются в конструкции мостики холода. Также улучшается эстетический вид конструкции после усадки дома или конструкций при усадке, повышается эффективность отопления дома за счет уменьшения образования мостиков холода между деревянными конструкциями.

Крепежный узел (фиг. 3) состоит из связанных между собой двух элементов: коническая пружина и стержень с головкой, повторяющей форму самореза. Саморез отвечает за прижимную способность, а именно, дерево имеет свойство расширяться, разбухать, усыхать, в зависимости от погодных условий.

В общем случае, саморез содержит цилиндрический стержень 1 с головкой 2, ограненной под ключ. Стержень по длине состоит из расположенной на стороне головки 2 верхней части 3 (для размещения конической пружины 4) и на стороне свободного конца конусного наконечника 5 с винтовой нарезкой 6 в нижней части.

В стержне нижняя грань винтовой нарезки выполнена под углом 60° заточки, как это принято в резьбе, используемой для болтов под бетон и металл. На стороне верхней части стержня основание головки выполнено плоским. В связи с этим верхний виток конической пружины упирается в плоскую стенку головки.

Так как длина шурупа варьирует от 120 мм до 600 мм для разных толщин скрепляемых деревянных изделий, то при соединении двух деревянных изделий стержень проходит первое изделие и резьбовой счастью вводится в тело другого деревянного изделия. За счет стягивания первое изделие прижимается ко второму. В связи с этим между резьбовым участком и участком расположения конической пружины стержень может иметь участок с гладкой поверхностью 7 (фиг. 1-3). При этом длина участка гладкой поверхности 7 стержня определена толщиной скрепляемого изделия, в которое вводится конусный наконечник и может быть от 2 (при длине шурупа 160 мм) до 92 мм (при длине шурупа 250 мм и более).

В большинстве случаев у похожих изделий используется обычная сталь, которая не выдерживает нагрузку, особенно при большой длине самореза, а также многократные циклы заморозки-разморозки, и стержень изгибается.

Стержень предпочтительно изготавливается из специальной стали 10В21, что обеспечивает разрыв минимально 35 НМ. Сталь 10B21 – это легированная сталь с пределом текучести от 690 МПа для изготовления крепежных изделий специального назначения, используемых в высокотемпературных условиях, в том числе в установках атомных станций. Материал подвергается закалке и отпуску в жидкой среде. Сталь 10B21, подвергнутая деформации после закалки и отпуска, должна быть повторно нагрета не ниже температуры отпуска.

Головка изготовлена с применением верхнего крепежа 17 мм, обеспечивает затягивание без повреждений граней.

Применение угла заточки нижней грани резьбы 60° обеспечивает правильный вход в дерево, при котором не происходит разрыв пор дерева. Данная заточка обеспечивает правильную структуру в дереве, что дает уплотнение и в дальнейшем правильную эксплуатацию конструкции. При вворачивании резьбовые элементы на конусном наконечнике не срезает, а раздвигает структуру дерева за счет смятия перегородок пор, которое усиливается давлением основной части резьбовой навивки. В результате структура дерева не разрушается, а сохраняет упругие свойства, направленные на прижим дерева к стержню.

Так как при усушке дерева ослабевает контактное взаимодействие витков резьбы и стенок дерева, то возможно выкручивание стержня под действием сжатой пружины, которая в равной степени действует на поджатие скрепленных деревянных изделий, так и в сторону головки болта. Для исключения этого явления или для его уменьшения на стержне на участке его длины внутри конической пружины, в разжатом ее состоянии, между цилиндрическим стержнем 1 и участком с гладкой поверхностью 7 выполнены продольные заостренные выступы 8, винтообразно изогнутые на длине этого участка и имеющие противоположное этой нарезке направление изогнутости. Данные выступы выполнены в форме насечек (на английском scroll, они же мельница, профессионально - фреза). Геометрия фрезы предназначена для уплотнения стружки, образовывающейся при прохождении шурупа через дерево. Фреза создает пространство для прохода стержня и предотвращает его перегрева, облегчая закручивание изделия. Также данный элемент обеспечивает надежность от выкручивания шурупа из тела дерева, поскольку коническая основа с фрезой дает максимальную адгезию в дереве. Длина фрезы может изменяться от 25 мм до 80 мм при количестве зубьев от 6 до 12.

Количество, шаг и высота зубьев фрезы зависят от нагрузки. Чем больше брус или сруб, тем больше нужен шуруп. Чем длиннее шуруп, тем больше на него нагрузки. Например, при длине шурупа 160 мм, длина фрезы может быть 25 мм, шаг резьбы - 0,8 мм, число зубьев – 8, высота зуба - 0.75 мм, угол наклона линии зуба - 25 градусов (фиг.4).

При полном сжатии пружины участок с насечками утоплен в отверстии скрепляемых изделий.

Под действием расклада сил на наклонных гранях резьбы и упругой силы пружины стержень нагружается усилием, выталкивающим его в сторону головки по траектории обратной траектории ввинчивания. Но наклон изогнутости насечки выполнен противоположным наклону резьбовых витков, в связи с чем стержень должен выкручивается по уплотненной стружке, которая является тормозом смещения вверх. Эта конструктивная особенность не дает возможности стержню самовыкручиваться.

Кроме того, при применении насечек с внешним диаметром равным или большим диаметра резьбы участок с насечками становится опорой для длинных стержней и предотвращает продольный изгиб стержня (двухточечное крепление стержня) и его скручивание при ввинчивании в дерево на большую глубину. При применении разных диаметров резьбовой части и участка с насечками саморез по окончанию вкручивания проходит в тело дерева и встает в распор, таким способом получается плотное основание для работы пружины. Получается надежное прилегание в теле дерева с обеспечением надежной защиты от самовыкручивания.

Настоящая полезная модель промышленно применима и позволяет обеспечить гарантированно надежное и долговременное скрепление деревянных конструкций за счет исключения самовыкручивания стержня из дерева и постоянного поджатия скрепленных изделий друг к другу независимо от состояния самого дерева.

Claims (5)

1. Саморез для соединения элементов деревянных строительных конструкций, содержащий металлический цилиндрический стержень с головкой, ограненной под ключ, который по длине состоит из расположенной на стороне головки верхней части и на стороне свободного конца конусного наконечника нижней части с винтовой нарезкой, отличающийся тем, что нижняя грань винтовой нарезки выполнена под углом 60° заточки, на стороне стержня основание головки выполнено плоским, а на стержне на участке его длины на расстоянии от головки и от участка с винтовой нарезкой выполнены продольные заостренные выступы, винтообразно изогнутые на длине этого участка и имеющие противоположное этой нарезке направление изогнутости.

2. Саморез по п.1, отличающийся тем, что заостренные выступы имеют диаметр, превышающий диаметр винтовой нарезки.

3. Саморез по п.1, отличающийся тем, что продольные заостренные выступы выполнены в количестве 6-12 штук.

4. Саморез по п.1, отличающийся тем, что расстояние между участком стержня с заостренными выступами и участком с винтовой нарезкой составляет 2-92 мм.

5. Саморез по п.1, отличающийся тем, что изготавливается из стали 10В21.