RU2291988C1

RU2291988C1 - Expansion bolt for heat-insulating panels

Info

Publication number: RU2291988C1
Application number: RU2005119786/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Казанков (RU); Юрий Васильевич Казанков; Сергей Владимирович Сергеев (RU); Сергей Владимирович Сергеев
Original assignee: Прохоров Игорь Викторович
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-01-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: expansion bolt comprises polymeric fastening member made of a rod provided with longitudinal opening and locking member made of nail with head. The rod is made of the head zone having pressing plate at its end and main zone. The locking member is set in the longitudinal opening in the rod for permitting the head to be placed in the head zone and the body, in the main zone of the rod. The ends of the head are made of two disks whose cylindrical surfaces are in a contact with the cylindrical surface of the longitudinal opening in the head zone of the rod. The head is provided with finning ribs connected with the disk ends. The cylindrical sides of the disks are provided at least with one chamfering or one longitudinal groove.

EFFECT: enhanced reliability of panel junction and simplified assembling of the bolt.

5 dwg

Description

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений, в частности к креплению теплоизоляционных плит к стенам зданий и сооружений.The invention relates to the construction of buildings and structures, in particular to the fastening of heat-insulating boards to the walls of buildings and structures.

Известны дюбели для крепежа элементов строительных конструкций и теплоизолирующих материалов к стенам зданий (патент RU 2083885, МПК F 16 B 13/14 1997, патент RU 1423003, МПК F 16 В 13/04, 1988).Known dowels for mounting elements of building structures and insulating materials to the walls of buildings (patent RU 2083885, IPC F 16 B 13/14 1997, patent RU 1423003, IPC F 16 B 13/04, 1988).

Общим недостатком этих дюбелей является невысокая надежность крепления малопрочных, сильнопористых, рыхлых теплоизолирующих материалов к стенам вследствие слаборазвитой поверхности дюбелей, прижимающей изоляцию к стене.A common drawback of these dowels is the low reliability of fastening low-strength, highly porous, loose heat-insulating materials to the walls due to the underdeveloped surface of the dowels, which presses the insulation to the wall.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является дюбель, содержащий полимерный крепежный элемент в виде стержня с продольным отверстием, состоящего из головной зоны с прижимной пластиной на конце ее и основной зоны, а также фиксирующий элемент в виде гвоздя со шляпкой, устанавливаемый в продольном отверстии стержня с возможностью размещения его шляпки в головной зоне, а тела - в основной зоне стержня (Патент RU №2161229, МПК 7 F 16 B 13/02, 2000).Closest to the proposed invention in terms of essential features is a dowel containing a polymer fastener in the form of a rod with a longitudinal hole, consisting of a head zone with a pressure plate at the end of it and the main zone, as well as a fixing element in the form of a nail with a hat installed in the longitudinal the hole of the rod with the possibility of placing his cap in the head zone, and the body in the main zone of the rod (Patent RU No. 2161229, IPC 7 F 16 B 13/02, 2000).

Конструкция этого дюбеля имеет следующие недостатки.The design of this dowel has the following disadvantages.

Во-первых, конструкция дюбеля такова, что она не обеспечивает необходимый контакт боковой поверхности шляпки с цилиндрической поверхностью продольного отверстия стержня, что приводит к снижению надежности соединения теплоизоляции с поверхностью стены и, возможно, к нарушению этого соединения. Это происходит вследствие неодинаковости коэффициентов термического расширения стены и теплоизоляции, приводящих к возникновению сил, стремящихся сместить их друг относительно друга в направлении, параллельном поверхности их контакта. Эти силы, действующие на теплоизоляцию, могут передаваться с нее на стену как через тело дюбелей, крепящих изоляцию к стене, так и через клеевое соединение между ними. Последний вариант крайне нежелателен, т.к. может привести к отслаиванию теплоизоляции от стены. Передача же этих сил с теплоизоляции на стену через тело дюбелей, без смещения при этом теплоизоляции относительно стены, возможна только лишь в том случае, если крепежный элемент дюбеля, воспринимающий силу со стороны теплоизоляции и передающий ее на головку жесткого гвоздя (и, затем, с гвоздя на стену), не имеет возможности поперечного смещения относительно гвоздя, т.е. в том случае, когда зазор между боковой поверхностью шляпки и ответной поверхностью продольного отверстия гарантированно отсутствует.Firstly, the design of the dowel is such that it does not provide the necessary contact of the side surface of the cap with the cylindrical surface of the longitudinal hole of the rod, which leads to a decrease in the reliability of the connection of thermal insulation with the wall surface and, possibly, to a violation of this connection. This is due to the variance of the coefficients of thermal expansion of the wall and thermal insulation, leading to the emergence of forces tending to shift them relative to each other in a direction parallel to the surface of their contact. These forces acting on thermal insulation can be transmitted from it to the wall both through the body of dowels that fasten the insulation to the wall, and through an adhesive joint between them. The latter option is highly undesirable, because may cause peeling of insulation from the wall. The transfer of these forces from thermal insulation to the wall through the body of the dowels, without shifting the thermal insulation relative to the wall, is possible only if the fastening element of the dowel, which receives the force from the insulation and transfers it to the head of the hard nail (and, then, nail on the wall), does not have the possibility of lateral displacement relative to the nail, i.e. in the case when the gap between the side surface of the cap and the counter surface of the longitudinal hole is guaranteed to be absent.

Во-вторых, на боковой поверхности шляпки выполнено одно или несколько радиальных уплотнений, из-за которых во время захода шляпки в продольное отверстие стержня (т.е. при монтаже дюбеля) в этом отверстии возникает герметичная полость, объем которой уменьшается по мере забивания шляпки в отверстие. Сжимающийся в полости воздух увеличивает сопротивление заходу шляпки в отверстие, т.е. усложняет условия монтажа дюбеля.Secondly, one or more radial seals are made on the side surface of the cap, due to which a sealed cavity arises in this hole when the cap enters the longitudinal hole of the rod (i.e., when the dowel is mounted), the volume of which decreases as the cap becomes clogged into the hole. Air compressed in the cavity increases the resistance of the cap to the hole, i.e. complicates the installation conditions of the dowel.

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение надежности фиксации теплоизоляционных плит к стенам, а также упрощение монтажа дюбеля.The technical result when using the invention is to increase the reliability of fixing heat-insulating plates to the walls, as well as simplifying the installation of the dowel.

Указанный технический результат достигается тем, что в дюбеле для фиксации теплоизолирующих плит, содержащем полимерный крепежный элемент в виде стержня с продольным отверстием, состоящего из головной зоны с прижимной пластиной на конце и основной зоны, а также фиксирующий элемент в виде гвоздя с шляпкой, устанавливаемый в продольном отверстии стержня с возможностью размещения его шляпки в головной зоне, а тела - в основной зоне стержня, шляпка по концам выполнена в виде двух дисков, контактирующих своими боковыми цилиндрическими поверхностями с цилиндрической поверхностью продольного отверстия головной зоны стержня, и размещенных между ними ребер жесткости, сопряженных соответствующими концами с дисками, на боковых цилиндрических поверхностях которых выполнено, по крайней мере, или по одной лыске, или по одной продольной канавке, при этом сопряженная со шляпкой часть гвоздя установлена в продольном отверстии стержня на длине, превышающей длину шляпки, и имеет диаметр, равный диаметру продольного отверстия.The specified technical result is achieved in that in the dowel for fixing heat-insulating plates containing a polymer fastener in the form of a rod with a longitudinal hole, consisting of a head zone with a pressure plate at the end and the main zone, as well as a fixing element in the form of a nail with a hat, installed in a longitudinal hole of the rod with the possibility of placing his cap in the head zone, and the body in the main zone of the rod, the cap at the ends is made in the form of two disks in contact with their lateral cylindrical surfaces with cylindrical surface of the longitudinal hole of the head zone of the rod, and stiffening ribs located between them, mating with respective ends with disks, on the lateral cylindrical surfaces of which are made at least one flat or one longitudinal groove, while paired with a hat part of the nail is installed in the longitudinal hole of the rod at a length exceeding the length of the cap, and has a diameter equal to the diameter of the longitudinal hole.

На фиг.1 изображен дюбель, общий вид;Figure 1 shows the dowel, a General view;

на фиг.2 изображены крепежный и фиксирующий элементы на начальном этапе сборки;figure 2 shows the mounting and fixing elements at the initial stage of assembly;

на фиг.3 изображены крепежный и фиксирующий элементы на промежуточном этапе сборки;figure 3 shows the mounting and fixing elements at an intermediate stage of assembly;

на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2;figure 4 is a section aa in figure 2;

на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.2.figure 5 is a section bB in figure 2.

Дюбель состоит из полимерного крепежного элемента, выполненного в виде стержня 1, и фиксирующего элемента 2. В стержне 1 крепежного элемента на всей длине его выполнено продольное отверстие 3. Стержень 1 состоит из головной зоны 4 с прижимной пластиной 5 и основной зоны 6. Продольное отверстие 3 в головной зоне 4 имеет диаметр, больший, чем в основной зоне 6. Фиксирующий элемент 2 выполнен в виде гвоздя с шляпкой 7. Дюбель предназначен для крепления плиты 8 теплоизоляции к стене 9. Шляпка 7 гвоздя установлена в части продольного отверстия 3, соответствующей головной зоне 4, а тело гвоздя - в части продольного отверстия 3, соответствующей основной зоне 6 стержня. Шляпка 7 по концам выполнена в виде двух дисков 10, контактирующих своими цилиндрическими поверхностями с цилиндрической поверхностью 11 продольного отверстия 3 в головной зоне 4 стержня 1. Наличие контакта между этими поверхностями во всем возможном температурном диапазоне эксплуатации дюбеля предотвращает поперечное смещение головной зоны 4 крепежного элемента относительно шляпки 7 фиксирующего элемента, что повышает надежность фиксации теплоизоляционных плит 8 к стенам 9. Попутно следует отметить, что отсутствие поперечных смещений шляпки 7 относительно прижимной пластины 5 стержня способствует сохранению монолитности слоя покровной штукатурки в зоне ее контакта с прижимной пластиной 5.The dowel consists of a polymer fastener made in the form of a rod 1 and a fixing element 2. A longitudinal hole 3 is made in the rod 1 of the fastener along its entire length 3. The rod 1 consists of a head zone 4 with a pressure plate 5 and a main zone 6. Longitudinal hole 3 in the head zone 4 has a diameter larger than in the main zone 6. The fixing element 2 is made in the form of a nail with a hat 7. The dowel is designed to fasten the insulation plate 8 to the wall 9. The nail cap 7 is installed in the part of the longitudinal hole 3, respectively uyuschey head area 4, and a nail body - a portion of the longitudinal hole 3 corresponding to the main area 6 of the rod. The cap 7 at the ends is made in the form of two disks 10 in contact with their cylindrical surfaces with a cylindrical surface 11 of the longitudinal hole 3 in the head zone 4 of the rod 1. The presence of contact between these surfaces in the entire possible temperature range of operation of the dowel prevents lateral displacement of the head zone 4 of the fastener relative to hats 7 of the fixing element, which increases the reliability of fixing heat-insulating plates 8 to the walls 9. Along the way, it should be noted that the absence of lateral displacements jar 7 relative to the pressure plate 5 of the rod helps to maintain the monolithic layer of the coating of the plaster in the area of its contact with the pressure plate 5.

Коэффициент температурного расширения у материала стержня 1, как правило, больше, чем у материала шляпки 7. По этой причине даже если при максимальной температуре эксплуатации дюбеля контакт этих элементов по поверхности 10 имеет место с нулевым натягом, то при любой другой температуре в соединении этих элементов возникает натяг, тем больший, чем ниже температура. При забивании шляпки 7 в отверстие 3 с натягом требуется прикладывать к шляпке значительные ударные усилия; это усложняет монтаж дюбеля и требует повышенной ударной прочности материала шляпки. Величину этих усилий можно существенно уменьшить, если площадь контакта боковой поверхности шляпки с поверхностью продольного отверстия уменьшить, не изменяя при этом высоты шляпки. По одному из возможных вариантов реализации этого принципа боковая поверхность шляпки может контактировать с цилиндрической поверхностью 11 продольного отверстия 3 только лишь одним или, предпочтительно, двумя цилиндрическими участками 10. Условия передачи отмеченного выше поперечного усилия, вызванного тепловым расширением (сжатием) теплоизоляции, с головной зоны 4 крепежного элемента на шляпку 7 (и, далее, на тело гвоздя 2 и стену 9) наилучшие в том случае, если эти два цилиндрических участка 10 выполнены при максимально возможном расстоянии между ними, т.е. на концах головки. Таким образом, выполнение шляпки 7 в виде двух дисков по концам ее упрощает условия монтажа дюбеля.The coefficient of thermal expansion of the material of the rod 1, as a rule, is greater than that of the material of the hat 7. For this reason, even if at the maximum operating temperature of the expansion bolt shield the contact of these elements on the surface 10 takes place with zero interference, then at any other temperature in the connection of these elements an interference occurs, the greater the lower the temperature. When clogging the cap 7 into the hole 3 with an interference fit, significant impact forces are required to be applied to the cap; this complicates the installation of the dowel and requires increased impact strength of the material of the cap. The magnitude of these efforts can be significantly reduced if the contact area of the side surface of the cap with the surface of the longitudinal hole is reduced without changing the height of the cap. According to one possible implementation of this principle, the side surface of the cap can contact the cylindrical surface 11 of the longitudinal hole 3 with only one or, preferably, two cylindrical sections 10. Transmission conditions of the above transverse force caused by thermal expansion (compression) of the thermal insulation from the head zone 4 fasteners on the cap 7 (and, further, on the body of the nail 2 and the wall 9) are the best if these two cylindrical sections 10 are made at the maximum possible distance and among them, i.e., at the ends of the head. Thus, the execution of the cap 7 in the form of two disks at its ends simplifies the installation conditions of the dowel.

Сопряженная со шляпкой 7 часть 12 гвоздя установлена в продольном отверстии 3 стержня на длине, превышающей длину шляпки 7, и имеет диаметр, равный диаметру продольного отверстия 3. Необходимость этого определяется следующим: во время монтажа дюбеля, т.е. во время забивания гвоздя 2 в продольное отверстие 3 стержня крепежного элемента, шляпка 7 начинает входить в продольное отверстие 3 с натягом. При этом важно, чтобы непосредственно перед входом шляпки 7 в отверстие 3 они были строго соосны (сцентрированы): иначе возможны повреждения тел крепежного элемента или (и) шляпки 7. Тело гвоздя 2 входит в продольное отверстие 3 прежде, чем входит в него шляпка 7, однако, входит оно, как правило, с зазором; вследствие этого заход тела гвоздя в продольное отверстие не может обеспечить их взаимной центровки. Центровка шляпки 7 с отверстием 3 непосредственно перед их соединением может быть обеспечена, если к этому моменту ранее существовавший зазор между телом гвоздя и отверстием уже отсутствует. Это имеет место, если часть 12 гвоздя, сопряженная с шляпкой 7, имеет диаметр, равный диаметру продольного отверстия 3 (см. фиг.2). При этом важно, чтобы длина части 12 гвоздя, на которой реализовано это равенство диаметров, превышала высоту шляпки на 1-2 диаметра тела гвоздя: только в этом случае будет обеспечена надежная центровка шляпки 7 и отверстия 3 непосредственно перед их соединением.The nail part 12 associated with the hat 7 is installed in the longitudinal hole 3 of the shaft at a length exceeding the length of the hat 7 and has a diameter equal to the diameter of the longitudinal hole 3. The need for this is determined by the following: during installation of the dowel, i.e. while hammering a nail 2 into the longitudinal hole 3 of the rod of the fastener, the cap 7 begins to enter the longitudinal hole 3 with an interference fit. It is important that immediately before the hat 7 enters the hole 3, they are strictly coaxial (centered): otherwise, the bodies of the fastener or the hat 7 may be damaged. The body of the nail 2 enters the longitudinal hole 3 before the hat 7 enters it however, it is included, as a rule, with a gap; as a result, the entry of the nail body into the longitudinal hole cannot ensure their mutual alignment. The alignment of the cap 7 with the hole 3 immediately before their connection can be ensured if by this moment the pre-existing gap between the body of the nail and the hole is already missing. This occurs if the part 12 of the nail mated with the cap 7 has a diameter equal to the diameter of the longitudinal hole 3 (see figure 2). It is important that the length of the part of the 12 nails, on which this equality of diameters is realized, exceeds the height of the cap by 1-2 diameters of the body of the nail: only in this case will the reliable alignment of the cap 7 and the hole 3 immediately before they are connected.

На боковых цилиндрических поверхностях дисков 10 шляпки 7 выполнено, по крайней мере, или по одной лыске, или по одной продольной канавке 13, поверхности которых не контактируют с поверхностью продольного отверстия 3. Через каналы, образованные или лысками или канавками, воздух может беспрепятственно удаляться из полости 14 (см. фиг.3) в атмосферу во время забивания шляпки в продольное отверстие 3, что упрощает монтаж дюбеля.At least one flat or one longitudinal groove 13 is made on the lateral cylindrical surfaces of the disks 10 of the cap 7, the surfaces of which are not in contact with the surface of the longitudinal hole 3. Through channels formed by either flats or grooves, air can be freely removed from cavity 14 (see figure 3) into the atmosphere during clogging of the cap in the longitudinal hole 3, which simplifies the installation of the dowel.

Тело шляпки 7 между двумя дисками 10 снабжено продольными ребрами 15 жесткости. Необходимость ребер 15 определяется следующим. В случае забивания гвоздя в крепежный элемент ударные нагрузки, прикладываемые к торцевой поверхности шляпки 7, могут быть внецентренными, вызывая значительные деформации изгиба шляпки 7. Эти деформации шляпки 7, находящейся в продольном отверстии 3 головной зоны 4 стержня, приводят к снижению величины натяга в соединении "шляпка - продольное отверстие" по сравнению с величиной натяга, требуемой для обеспечения контакта дисков 10 и поверхности 11 отверстия 3. Ребра 15 жесткости расположены параллельно друг другу в направлении, совпадающем с преимущественным направлением ударных нагрузок, что снижает возможную величину изгибных деформаций головки. Предпочтительно также, чтобы площадь поперечного сечения ребер 15 была распределена на возможно большем удалении от оси шляпки 7 (ребра 15 не должны быть осевыми, т.е. проходящими через центральную ось шляпки 7), т.к. максимальное сопротивление изгибным деформациям шляпки 7 оказывают те участки ребер 15, которые наиболее удалены от центральной оси шляпки 7.The body of the cap 7 between the two disks 10 is provided with longitudinal stiffeners 15. The need for ribs 15 is determined as follows. If a nail is driven into the fastener, the shock loads applied to the end surface of the cap 7 can be eccentric, causing significant deformations of the cap 7. These deformations of the cap 7, located in the longitudinal hole 3 of the head zone 4 of the rod, reduce the tension in the joint "hat - longitudinal hole" in comparison with the amount of interference required to ensure contact between the disks 10 and the surface 11 of the hole 3. The ribs 15 of the stiffness are parallel to each other in the direction coinciding with Property directions Shock loads, which reduces the possible magnitude of the flexural deformation of the head. It is also preferable that the cross-sectional area of the ribs 15 be distributed as far as possible from the axis of the bonnet 7 (ribs 15 should not be axial, i.e. passing through the central axis of the bonnet 7), because the maximum resistance to bending deformation of the cap 7 is provided by those sections of the ribs 15 that are farthest from the central axis of the cap 7.

Дюбель для фиксации теплоизолирующих плит работает следующим образом.The dowel for fixing heat-insulating plates works as follows.

Полимерный крепежный элемент 1 вводят в отверстие стены 9, на которую наложена плита теплоизоляции 8. Затем фиксирующий элемент 2 вводят в продольное отверстие 3 стержня. При этом часть 12 гвоздя, примыкающая к шляпке 7, входит в контакт с поверхностью продольного отверстия 3, что обеспечивает центровку фиксирующего элемента 2 относительно продольного отверстия 3 (см. фиг.2). После этого шляпка 7 входит в продольное отверстие 3 в головной зоне 4 стержня (см. фиг.3), и возникает полость 14, объем которой уменьшается в процессе введения шляпки 7 в отверстие 3. Содержащийся в полости 14 воздух беспрепятственно уходит в атмосферу через продольные канавки 13.The polymer fastener 1 is inserted into the opening of the wall 9, on which the heat insulation plate is superimposed 8. Then, the fixing element 2 is inserted into the longitudinal hole 3 of the rod. Moreover, the part 12 of the nail adjacent to the cap 7, comes into contact with the surface of the longitudinal holes 3, which ensures the alignment of the locking element 2 relative to the longitudinal holes 3 (see figure 2). After this, the cap 7 enters the longitudinal hole 3 in the head zone 4 of the rod (see FIG. 3), and a cavity 14 arises, the volume of which decreases as the cap 7 is inserted into the hole 3. The air contained in the cavity 14 freely enters the atmosphere through the longitudinal grooves 13.

Claims

A dowel for fixing heat-insulating plates, containing a polymer fastener in the form of a rod with a longitudinal hole, consisting of a head zone with a pressure plate at the end and the main zone, as well as a fixing element in the form of a nail with a hat, installed in the longitudinal hole of the rod with the possibility of placing its head in the head zone, and the body in the main zone of the rod, characterized in that the cap at the ends is made in the form of two disks in contact with their cylindrical side surfaces with a cylindrical surface of the longitudinal opening of the head zone of the rod, and stiffening ribs located between them, mating with the respective ends with the disks, on the lateral cylindrical surfaces of which at least one flat or one longitudinal groove is made, while the part of the nail mating with the head is installed in the longitudinal hole of the rod for a length exceeding the length of the cap, and has a diameter equal to the diameter of the longitudinal hole.