WO2001092657A1 - Tornillo de cabeza elastica par fijacion de paneles de vidrio en los edificios - Google Patents

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WO2001092657A1
WO2001092657A1 PCT/ES2001/000220 ES0100220W WO0192657A1 WO 2001092657 A1 WO2001092657 A1 WO 2001092657A1 ES 0100220 W ES0100220 W ES 0100220W WO 0192657 A1 WO0192657 A1 WO 0192657A1
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WO
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screw
fixing
bushing
elastic
washer
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PCT/ES2001/000220
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benito Lauret Aguirregabiria
Original Assignee
Hortsmann Largacha, Carlos
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    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/54—Fixing of glass panes or like plates
    • E06B3/5436—Fixing of glass panes or like plates involving holes or indentations in the pane
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
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    • E04F13/0833—Separate fastening elements without load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements not adjustable
    • E04F13/0835—Separate fastening elements without load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements not adjustable the fastening elements extending into the back side of the covering elements
    • E04F13/0837—Separate fastening elements without load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements not adjustable the fastening elements extending into the back side of the covering elements extending completely through the covering elements
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    • E04—BUILDING
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    • E04F13/07—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/14—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements stone or stone-like materials, e.g. ceramics concrete; of glass or with an outer layer of stone or stone-like materials or glass
    • E04F13/145—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements stone or stone-like materials, e.g. ceramics concrete; of glass or with an outer layer of stone or stone-like materials or glass with an outer layer of glass

Definitions

  • the present invention relates to a flexible head screw for fixing glass panels with a device that ensures the mechanical captivity of the screw, in accordance with the features of patent claim 1.
  • the invention has special application in the field of fixing glass panels of "all glass” facades without intermediate carpentry, within what is known in this industrial sector as VEA facades (Anchored Structural Glass).
  • the VEA façade should be understood as those types of glazing that lack carpentry to support the glass, this function being entrusted to a series of through fixing screws through holes previously formed in the glass panel which are attached to a support structure of the assembly.
  • this clamping system has as a disadvantage the concentration of dangerous stresses for the integrity of the glass in the area of the fixing holes.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) which allows relative turns between the glass panel and the assembly support structure. Examples of this technique are described in detail in publications such as "Le verre estructurel” by Peter Rice and Hugh Dutton, Thematic Architecture Series, Editions du Moniteur, Paris 1990; and “Glass in Building” by David Button and Brian Pye, Butter orth Architecture, London 1993. However, the high manufacturing cost of the proposed ball joints and alternative systems makes their widespread practical application onerous.
  • a metal bushing with a flared end coupled to a correspondingly countersunk hole in the glass panel and its other end is provided with an external thread for coupling of an inner threaded locking washer, coaxially in inside the bushing there is a core of elastic material formed on the lateral surface of the seat post of the fastening screw itself and the stem of the screw itself is coupled to the support structure; in this way a play is established with respect to the longitudinal axis of the screw that allows a relative movement between the panel and the screw for avoid tensions in the area of the glass panel drill.
  • the invention is based on the recognition that in an anchor of this type there must be a mechanical impossibility of detachment and at the same time achieve that the loads caused by the thrust of the wind (pressure / suction) translate into compression efforts on the elastic core that does not Contribute to detachment. According to the invention it is essential to avoid contact metal-metal between the screw head and the support attached to the glass panel, to prevent the transmission of vibrations between the support structure and the panel.
  • a fixing screw comprising: a cylindrical bushing with a flared end for coupling to a correspondingly countersunk hole in the glass panel and with its other end with an external thread protruding through of the other upper end of said drill; an elastic core of elastomeric material coaxially mounted inside the cylindrical sleeve and formed around the end of the seat post of a fixing screw, whose screw has its other threaded end for coupling by means of nuts to a support structure; and an inner threaded fixing washer for coupling on the threaded end of the cylindrical bushing, where the cylindrical bushing is provided with a bottom closing wall of its flared end;
  • the core of elastic material is formed as an essentially closed piece that lies compressed on the lower closing wall of the cylindrical sleeve and has an upper hole through which the rod of the fixing screw extends, completely surrounding the end of post of said fixing screw; - the fixing screw has its seat post configured in the form of a widened head essentially in a cylindrical shape and is
  • the seat post of the fixing screw is completely surrounded or covered by the elastic core so that the seat end of this screw never rests directly on the inner surface of the bushing, in this way the ball joint effect is achieved avoiding metal contact.
  • screw metal and bushing since the coating of elastomeric material of the end of the screw seat that forms the core is the only one that rests on the inner surface of the bushing. If this is not the case, that is, if the end of the screw seat is not fully coated, there is a metal-metal contact with the bushing that inevitably transmits the vibrations to the glass panel.
  • the core of elastomeric material that completely surrounds the end of the screw seat is not mounted as a simple sheath, but is formed by melting the elastomeric material at high temperature and applying pressure to form a solidary whole. In this way the joint between screw and support is completely floating and the vibrations between screw and support bushing in any direction are damped.
  • the cylindrical bushing has an internal thread and the elastic core has an external thread for coupling with the bushing.
  • the cylindrical bushing is formed by two separate parts that can be mounted by threading a closure or cap portion and a bushing portion itself.
  • the upper wall of the elastic core is resting on the lower surface of the retaining flap of the clamping washer; likewise, it may be advantageous that in the embodiment according to claim 3, the inner retaining washer has a suitable thickness so that it rests on the lower surface of the circumferential flap of the fixing washer according to the characteristic of claim 4 Both configurations guarantee an essentially tight seal to external influences of the inner part of the screw.
  • all parts of the screw assembly can be formed of metal, metal alloys, plastic material or composites.
  • the threaded joints between screw assembly elements can be replaced by welding joints, adhesive joints and / or a combination thereof.
  • Figures 1A and IB serve to illustrate the state of the prior art in detail of the distribution of mechanical stresses supported by the fixing screw against loads caused by wind thrust, pressure and suction, on the glass panel of the facade.
  • Figure 2 shows schematically and partially in section a first embodiment of the fixing screw according to the invention in detail of the rotation game between the glass panel and the support structure.
  • Figure 2B is a disassembled view of the fixing screw according to Figure 2A.
  • Figure 3A shows schematically and partially sectioned a second embodiment of the invention.
  • Figure 3B is a disassembled view of the fixing screw according to Figure 3A.
  • FIG 4A shows schematically and partially in section yet another embodiment of the fixing screw according to the invention.
  • Figure 4B is a disassembled view of the fixing screw according to Figure 4A.
  • Figures 5A and 5B serve to illustrate in distribution of loads in the screw according to the invention against loads produced by the pressure and by the suction of the wind on the glass panel of the facade, to compare it with the prior art according to the figures 1A and IB.
  • the fixing screw generally designated with reference 21, according to the invention is essentially constituted by a cylindrical bushing 22, with a flared end 220 for coupling to a glass panel 23 through a countersunk hole 230 thereof and an opposite threaded end 221 protruding through the other end of said hole 5 230; an elastic core 24 of elastomeric material coaxially mounted inside the cylindrical sleeve 22 and integrally formed around a fixing screw 25, precisely at its end of post 250, which has its other threaded end 251 for
  • the cylindrical bushing has a bottom closure wall 222 at its flared end 220; while the elastic core 24 is formed as an essentially closed piece that lies supported by its outer surface on the lower closing wall
  • washers or bushings 210, 211 of ductile material are respectively provided in the countersunk hole 230
  • the elastic head screw also consists of a bushing 32 with a bottom wall 322 for closing its flared end 320 and an externally threaded opposite end 321, an elastic core 34, a screw of fixing 35 with a seat post 350, a threaded end 351 and a rod portion 352, for attaching a glass panel 33 to a support structure 36, by means of nuts and washers 37-38, and a fixing washer 39 threaded on the bushing 32.
  • the cylindrical bushing 32 an internal thread 323 is provided, the core 34 having an external thread 341 cooperating therewith and passing the screw rod 352 through the hole 340 of the core 34.
  • an externally threaded inner retaining washer 312 may be provided for engagement with the inner thread 323 of the cylindrical bushing 32 and whose through hole 3120 has a diameter D3 which is also smaller than the diameter D2 of the seat post 350 of the fixing screw 35, in order to guarantee a mechanical retention of the screw 35 against axial displacement additional to that provided by the flap 390 of the lock washer 39;
  • the thickness e of this inner retaining washer 312 can be chosen to lie on the hole 391 of the retaining washer 39 to configure a sealed arrangement of the interior of the device.
  • the elastic head screw 41 also consists of a bushing 42, an elastic core 44, a fixing screw 45 with a seat end 450, a threaded end 451 and a rod portion 452, for fastening a glass panel 43 to a support structure 46, by means of nuts 47-48, and a fixing washer 49 threaded on the bushing 42.
  • the cylindrical bushing 42 is now formed by two separate pieces, a first cover portion 422 forming the closing wall of its flared end 420 and a second bushing portion 421 itself with external thread, which are threadedly coupled through thread portions 423 and 424.
  • the sleeve portion 421 has a circumferential flap 425 configured at its upper end defining a hole 426 for the screw rod 452 with a diameter D4 smaller than the diameter D2 underground stem portion 450 of the screw 45, to ensure mechanical captivity of the screw 45 against axial displacements of the same.
  • the fixing washer 49 comprises a circumferential retaining flap as in the previous embodiments.
  • washers or bushings 410, 411 of ductile material are respectively provided in the countersunk hole 430 of the glass panel 43 and on the panel surface 43 covered by the fixing washer 49
  • the upper wall of the elastic core 24, 44 lies supported on the lower surface of the retaining flap 290 of the fixing washer 29 of the first embodiment or of the flap 425 of the sleeve 42 according to the embodiment according to the Figures 4A and 4B. This measure ensures a tight seal inside the fixing screw device.
  • the tip of the post 250, 350, 450 of the fixing screw 25, 35, 45 is completely surrounded or covered by the elastic core, 24, 34, 44 so that this end of the post of the screw never rests directly on the Inner surface of the bushing 22, 32, 42 in this way the ball joint effect is achieved by avoiding the metal-metal contact of the screw and bushing, since the layer of elastomeric material covering the end of the screw seat forming the core is the only one that rests on the inner surface of the bushing. If this is not the case, that is, if the end of the screw seat is not fully coated, there is a metal-metal contact with the bushing that inevitably transmits the vibrations to the respective glass panel 230, 330, 430.
  • the core of elastomeric material 24, 34, 44 that completely surrounds the tip of the screw post 250, 350, 450, is not mounted as a simple sheath, but is formed by melting the high temperature elastomeric material. and pressure application to form a solidary whole and can thus conform to different thicknesses and selectable shapes, but in any case, the elastic core 24, 34, 44 lies against the inner walls of the support bushing 22, 32, 42 . In this way the joint between screw 25, 35, 45 and support bushing 22, 32, 42 is completely floating and the vibrations between screw and support bushing in any direction are damped.
  • FIG. 1A shows the pressure of the wind V exerted on the glass panel P is transmitted as shown by the thick stroke arrows through the fixing washer and the fixing screw to the support structure ES, so that the bushing is subjected to a shear force C both in the area of connection to the bushing and in the overlapping area on the seat post portion of the screw; similarly as shown by figure IB, the effect of wind suction S on the glass panel P, results in a shear force C equal to that of figure 1A, but directed in the opposite direction.
  • These shear stresses tend to separate the core from its attachment to the bushing and the clamp of the fixing screw.
  • the glass panel referred to above is a simple 12mm thick glass, although other thicknesses and panel compositions can be used, such as, for example, double or multiple glass with air chamber, laminated glass or any other type or combination of glass of those existing in the market.
  • the bushings, the screw and the fixing washer will preferably be metallic, often made of stainless steel, preferably manufactured in turning processes;
  • the elastic core is made of flexible material, often elastomers such as ethylene-propylene (EPDM), which are generally manufactured by pressing in the mold and hot vulcanizing on the fixing screws;
  • EPDM ethylene-propylene
  • the washers or bushes arranged between the glass panel, bushing and washer are made of ductile material, often plastics such as polyacetal resin and will preferably be manufactured by injection in mold.
  • the nuts and washers for fixing to the support structure will often be stainless steel, as is often the case with the support structure itself.
  • the screw can be mounted on the glass panel according to the following phases or stages: - the bushing is inserted through the previously made countersunk hole in the glass panel with interposition of a bushing or washer of ductile material with metal interface- glass; insert the core-screw assembly inside the bushing; and screw the fixing washer, after interposition of a bushing or washer of ductile material as a glass-metal interface, on the bushing already inserted in the hole of the glass panel.
  • respective grooves H are provided for a wrench.

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Abstract

El tornillo de cabeza elástica (21) tiene un casquillo (22) con una pared interior de cierre (222) de su extremo inferior abocardado (220) acoplado al orificio avellanado (230) del panel de vidrio (23) en el que está alojado un núcleo elástico (24) que envuelve la porción de tija (250) del tornillo que está configurada como una cabeza ensanchada esencialmente cilíndrica, una arandela de fijación (29) roscada al extremo roscado (221) del casquillo, tiene una solapa circunferencial de retención (290) de diámetro (D1) menor que diámetro (D2) de la porción de tija (250) que proporciona una retención contra desplazamientos axiales del tornillo. El casquillo puede estar previsto por dos piezas separadas roscadas entre sí. Alternativamente la solapa de retención puede estar prevista en la parte superior de casquillo en vez de en la arandela de fijación.

Description

DESCRIPCIÓN
Tornillo de cabeza elástica para fijación de paneles de vidrio en los edificios.
ÁMBITO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuentra referida a tornillo de cabeza flexible para la fijación de paneles de vidrio con un dispositivo que permite asegurar la cautividad mecánica del tornillo, de conformidad con las características de la reivindicación de patente 1.
La invención tiene especial aplicación en el ámbito de la fijación de paneles de vidrio de fachadas "todo vidrio" sin carpintería intermedia, dentro de lo que se conoce en este sector industrial como fachadas VEA (Vidrio Estructural Anclado) .
En el marco de la invención ha de entenderse como fachada VEA aquellos tipos de acristalamiento que carecen de carpintería para soportar el vidrio, estando encomendada esta función de sujeción a una serie de tornillos de fijación pasantes a través de taladros previamente formados en el panel de vidrio que se sujetan a una estructura de soporte del conjunto. Este sistema de sujeción presenta en la práctica como inconveniente la concentración de tensiones peligrosas para la integridad del vidrio en la zona de los taladros de fijación.
TÉCNICA ANTERIOR
Para solucionar el citado problema de concentración de tensiones se han propuesto diferentes realizaciones entre las que destacan diseños de tornillos de fijación que contienen una rótula esférica
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) que permite giros relativos entre panel de vidrio y la estructura de soporte del conjunto. Ejemplos de esta técnica se encuentran descritos con detalle en publicaciones tales como "Le verre estructurel" de Peter Rice y Hugh Dutton, Serie Arquitectura Temática, Editions du Moniteur, Paris 1990; y "Glass in Building" , de David Button y Brian Pye, Butter orth Architecture, Londres 1993. No obstante, el elevado coste de fabricación de las rótulas propuestas y sistemas alternativos hacen onerosa su aplicación práctica generalizada .
También, a través del documento ES-2076851, del mismo solicitante, se propone un tornillo de cabeza flexible que hace posible un giro relativo entre panel de vidrio y estructura de soporte para eliminar o reducir las tensiones presentes en los orificios, como en las rótulas ya mencionadas, pero con un coste muy inferior. No obstante, el tornillo de cabeza elástica, revelado por este documento, presenta como problema la posibilidad de desprendimiento del panel de vidrio debido al desgaste, envejecimiento o rotura de la cabeza elástica en forma de núcleo de caucho.
Como se revela por este documento ES-2076851, se proporciona un casquillo metálico con una extremidad abocardada acoplada a un taladro correspondientemente avellanado del panel de vidrio y su otra extremidad con un roscado externo para acoplamiento de una arandela de fijación con rosca interior, coaxialmente en el interior del casquillo está dispuesto un núcleo de material elástico formado sobre la superficie lateral de la tija del tornillo de sujeción propiamente dicho y el vastago del tornillo propiamente dicho se acopla a la estructura de soporte; de esta manera se establece un juego respecto del eje longitudinal del tornillo que permite un movimiento relativo entre el panel y el tornillo para evitar tensiones en la zona del taladro del panel de cristal. No obstante, si el núcleo elástico se deteriora debido a envejecimiento del material o en virtud de las cargas mecánicas que soporta, puede resultar un arrancamiento o desprendimiento del panel de vidrio, puesto que la resistencia de este tornillo de fijación está determinada exclusivamente por la fuerza de adhesión entre las superficies laterales de núcleo- casquillo y núcleo-tija. Además, en este dispositivo conocido, las cargas generadas por el efecto de presión/succión del viento sobre el panel de vidrio se traducen en efectos cortantes sobre las zonas de unión entre el núcleo y el casquillo y entre núcleo y la tija del tornillo de fijación que contribuyen al desprendimiento de las uniones existentes entre casquillo-núcleo y núcleo-tija.
Este aspecto de seguridad frente arrancamiento o desprendimiento es de absoluta trascendencia a la hora de llevar a la práctica las mencionadas fachadas VEA.
DESCRIPCIÓN DE LOS OBJETOS DE LA INVENCIÓN
Es propósito de la invención el desarrollo de un tornillo de cabeza elástica del tipo indicado en un principio que permita resolver los ya citados problemas de la técnica anterior, para garantizar una adecuada seguridad frente a arrancamientos o desprendimientos del panel de vidrio .
La invención parte del reconocimiento de que en un anclaje de este tipo debe existir una imposibilidad mecánica de desprendimiento y a la vez conseguir que las cargas originadas por el empuje del viento (presión/ succión) se traduzca en esfuerzos de compresión sobre el núcleo elástico que no contribuyan al desprendimiento. Según la invención es esencial evitar el contacto metal-metal entre la cabeza del tornillo y el soporte sujeto al panel de cristal, para evitar la transmisión de vibraciones entre estructura de soporte y panel .
Conforme a la invención, esta tarea se consigue a partir de un tornillo de fijación que comprende: un casquillo cilindrico con una extremidad abocardada para acoplamiento a un taladro correspondientemente avellanado del panel de vidrio y con su otra extremidad con un roscado exterior que sobresale a través del otro extremo superior de dicho taladro; un núcleo elástico de material elastomérico coaxialmente montado en el interior del casquillo cilindrico y conformado alrededor del extremo de tija de un tornillo de fijación, cuyo tornillo tiene su otro extremo roscado para acoplamiento mediante tuercas a una estructura de soporte; y una arandela de fijación con roscado interior para acoplamiento sobre la extremidad roscada del casquillo cilindrico, donde el casquillo cilindrico está provisto de una pared inferior de cierre de su extremidad abocardada; el núcleo de material elástico está formado como una pieza esencialmente cerrada que yace apoyada a compresión sobre la pared inferior de cierre del casquillo cilindrico y que tiene un orificio superior a través del cual se extiende el vastago del tornillo de fijación, rodeando totalmente la extremidad de tija de dicho tornillo de fijación; - el tornillo de fijación tiene configurada su extremidad de tija en forma de cabeza ensanchada esencialmente de forma cilindrica y está fijado, formando un todo con el núcleo elástico; la arandela de fijación tiene integralmente configurada en su extremidad superior una solapa circun- ferencial de retención, de manera que se define un orificio de salida para el vastago del tornillo de fijación que tiene un diámetro menor que la extremidad de tija o cabeza de dicho tornillo, para así garantizar una retención mecánica del tornillo frente a desplazamientos axiales del mismo.
La extremidad de tija del tornillo de fijación está totalmente rodeada o recubierta por el núcleo elástico de modo que el extremo de tija de este tornillo nunca apoya directamente sobre la superficie interior del casquillo de este modo se consigue el efecto de rótula evitando el contacto metal-metal de tornillo y casquillo, puesto que el recubrimiento de material elastómero de la extremidad de tija de tornillo que forma el núcleo es el único que apoya sobre la superficie interior del casquillo. De no ser así, es decir si el extremo de tija del tornillo no está totalmente recubierto, existe un contacto metal -metal con el casquillo que inevitablemente transmite las vibraciones al panel de vidrio.
Según la invención el núcleo de material elástomero que rodea por completo la extremidad de tija del tornillo, no está montado como una simple funda, si no que está conformado por fusión del material elástomero a alta temperatura y aplicación de presión para formar un todo solidario. De esta manera la articulación entre tornillo y soporte es completamente flotante y se amortiguan las vibraciones entre tornillo y casquillo de soporte en cualquier dirección. Conforme a una característica adicional de la invención según la reivindicación 2 el casquillo cilindrico tiene un roscado interior y el núcleo elástico tiene un roscado exterior para acoplamiento con el casquillo. Según una variante de esta realización conforme a la reivindicación 3, está prevista una arandela interior de retención con un roscado exterior para acoplamiento en la rosca interior del casquillo cilindrico y cuyo orificio de paso para el vastago de tornillo tiene un diámetro menor que el diámetro de la extremidad de tija de dicho tornillo de fijación.
Aún conforme a otra realización preferida de la invención según la reivindicación 5, el casquillo cilindrico está formado por dos piezas separadas que pueden montarse mediante roscado de una porción de cierre o tapa y una porción de casquillo propiamente dicha.
También conforme a la invención, puede resultar ventajoso que la pared superior del núcleo elástico yazca apoyada sobre la superficie inferior de la solapa de retención de la arandela de sujeción; de igual forma, puede resultar ventajoso que en la realización según la reivindicación 3, la arandela interior de retención tenga un espesor adecuado para que yazca apoyada sobre la superficie inferior de la solapa circunferencial de la arandela de fijación conforme a la característica de la reivindicación 4. Ambas configuraciones garantizan un sellado esencialmente estanco a influencias externas de la parte interior del tornillo.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, todas las piezas del conjunto de tornillo, salvo el núcleo elástico interior, pueden estar formadas de metal, aleaciones de metal, material plástico o composites.
Aún conforme a otro aspecto de la invención las uniones roscadas entre elementos del conjunto de tornillo pueden ser substituidas por uniones de soldadura, uniones con adhesivo y/o una combinación de ellas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras 1A y IB sirven para ilustrar el estado de la técnica anterior con detalle del reparto de esfuerzos mecánicos soportados por el tornillo de fijación frente a cargas por empuje del viento, presión y succión, sobre el panel de vidrio de la fachada.
La figura 2 muestra de manera esquemática y parcialmente en sección una primera realización del tornillo de fijación conforme a la invención con detalle del juego de giro entre el panel de vidrio y la estructura de soporte.
La figura 2B es una vista desmontada del tornillo de fijación según la figura 2A.
La figura 3A, muestra de manera esquemática y parcialmente seccionada una segunda realización de la invención.
La figura 3B, es una vista desmontada del tornillo de fijación según la figura 3A.
La figura 4A muestra de manera esquemática y parcialmente en sección aún otra realización del tornillo de fijación conforme a la invención.
La figura 4B es una vista desmontada del tornillo de fijación según la figura 4A.
Las figuras 5A y 5B, sirven para ilustrar en reparto de cargas en el tornillo según la invención frente a cargas producidas por la presión y por la succión del viento sobre el panel de vidrio de la fachada, para compararlo con la técnica anterior según las figuras 1A y IB.
DESCRIPCIÓN DE LAS FORMAS DE EJECUCIÓN PREFERIDAS
Con referencia a las figuras 2A y 2B, se aprecia que el tornillo de fijación, designado en general con la referencia 21, conforme a la invención está esen- cialmente constituido por un casquillo cilindrico 22, con una extremidad abocardada 220 para acoplamiento a un panel de vidrio 23 a través de un taladro avellanado 230 del mismo y una extremidad opuesta roscada 221 que sobresale a través del otro extremo de dicho taladro 5 230; un núcleo elástico 24 de material elastomérico coaxialmente montado en el interior del casquillo cilindrico 22 e integralmente conformado alrededor un tornillo de fijación 25, precisamente en su extremo de tija 250, que tiene su otro extremo roscado 251 para
10 acoplamiento a una estructura de soporte 26 mediante tuercas y arandelas 27-28; y una arandela de fijación 29 interiormente roscada para acoplamiento sobre la extremidad roscada 221 del casquillo cilindrico 22.
Como puede apreciarse con mayor detalle por la
15 figura 2B el casquillo cilindrico tiene una pared inferior de cierre 222 en su extremidad abocardada 220; mientras que el núcleo elástico 24 está formado como una pieza esencialmente cerrada que yace apoyada por su superficie exterior sobre la pared inferior de cierre
20 222 y que tiene un orificio superior 240 a través del cual se extiende el vastago 252 del tornillo de fijación 25, rodeando totalmente su extremidad de tija 250 que está configurada en forma de cabeza ensanchada esencialmente de forma cilindrica. La arandela de fijación
25 29 tiene integralmente configurada en su extremidad superior una solapa circunferencial de retención 290, de manera que se define un orificio de salida 291 para el vastago de tornillo 252 que tiene un diámetro DI menor que el diámetro D2 de la extremidad de tija o cabeza
30 250, para garantizar una retención mecánica del tornillo 25 frente a desplazamiento axial .
Como se observa por la figura 2A, unas arandelas o casquillos 210, 211 de material dúctil están respectivamente previstas en el orificio avellanado 230
35 del panel de vidrio 23 y en la superficie de panel 23 abarcada por la arandela de fijación 29.
En la realización conforme a las figuras 3A y 3B, el tornillo de cabeza elástica consta también de un casquillo 32 con una pared inferior 322 para cierre de su extremo abocardado 320 y una extremidad opuesta 321 exteriormente roscada, un núcleo elástico 34, un tornillo de fijación 35 con un extremo de tija 350, un extremo roscado 351 y una porción de vastago 352, para sujetar un panel de vidrio 33 a una estructura de soporte 36, por medio de tuercas y arandelas 37-38, y una arandela de fijación 39 roscada sobre el casquillo 32. No obstante, aquí, como puede observarse mejor por la figura 3B, el casquillo cilindrico 32, está previsto un roscado interior 323, teniendo el núcleo 34 un roscado exterior 341 cooperante de aquel y pasando el vastago de tornillo 352 a través del orificio 340 del núcleo 34. Adicionalmente, puede estar prevista una arandela interior de retención 312 exteriormente roscada para acoplamiento con la rosca interior 323 del casquillo cilindrico 32 y cuyo orificio de paso 3120 tiene un diámetro D3 que es también menor que el diámetro D2 de la extremidad de tija 350 del tornillo de fijación 35, para así garantizar una retención mecánica del tornillo 35 frente a desplazamiento axial adicional a la proporcionada por la solapa 390 de la arandela de fijación 39; el espesor e de esta arandela interior de retención 312 puede elegirse para que yazca apoyada sobre el orificio 391 de la arandela de retención 39 para configurar una disposición estanca del interior del dispositivo.
Como se aprecia por la figura 3A, unas arandelas o casquillos 310, 311 de material dúctil están respectivamente previstas en el orificio avellanado 330 del panel de vidrio 33 y en la superficie de panel 33 abarcada por la arandela de fijación 39. En la realización conforme a las figuras 4A y 4B, el tornillo de cabeza elástica 41 consta también de un casquillo 42, un núcleo elástico 44, un tornillo de fijación 45 con un extremo de tija 450, un extremo roscado 451 y una porción de vastago 452, para sujetar un panel de vidrio 43 a una estructura de soporte 46, por medio de tuercas 47-48, y una arandela de fijación 49 roscada sobre el casquillo 42. No obstante, aquí, como se aprecia más claramente por la figura 4B el casquillo cilindrico 42 está ahora formado por dos piezas separadas, una primera porción de tapa 422 que forma la pared de cierre de su extremo abocardado 420 y una segunda porción de casquillo 421 propiamente dicha con rosca exterior, que se acoplan por roscado a través de porciones de rosca 423 y 424. Además, la porción de casquillo 421 tiene configurada en su extremo superior una solapa circunferencial 425 que define un orificio 426 para el vastago de tornillo 452 con un diámetro D4 menor que el diámetro D2 de la porción de tija 450 del tornillo 45, para garantizar la cautividad mecánica del tornillo 45 frente a desplazamientos axiales del mismo. En este caso, no es preciso ya que la arandela de fijación 49 comprenda una solapa circunferencial de retención como en las anteriores realizaciones. Como puede verse por la figura 4A, unas arandelas o casquillos 410, 411 de material dúctil están respectivamente previstas en el orificio avellanado 430 del panel de vidrio 43 y en la superficie de panel 43 abarcada por la arandela de fijación 49 También conforme a la invención, puede resultar ventajoso que la pared superior del núcleo elástico 24, 44 yazca apoyada sobre la superficie inferior de la solapa de retención 290 de la arandela de fijación 29 de la primera realización o de la solapa 425 del casquillo 42 conforme a la realización según las figuras 4A y 4B. Con esta medida se garantiza un cierre estanco del interior del dispositivo de tornillo de fijación.
En las figuras 2B, 3B y 4B, relativa al despiece del conjunto, para facilitar la descripción el respectivo núcleo 24, 34, 44, y la correspondiente extremidad de tija 250, 350, 450, se representan como piezas separadas, pero como ha sido mencionado anteriormente, los núcleos elástomeros 24, 34, 44 están formados como una capa recubrimiento de la extremidad de tija del tornillo 250, 350, 450.
De esta manera la extremidad de tija 250, 350, 450 del tornillo de fijación 25, 35, 45 está totalmente rodeada o recubierta por el núcleo elástico, 24, 34, 44 de modo que este extremo de tija del tornillo nunca apoya directamente sobre la superficie interior del casquillo 22, 32, 42 de este modo se consigue el efecto de rótula evitando el contacto metal-metal de tornillo y casquillo, puesto que la capa de recubrimiento de material elastómero de la extremidad de tija de tornillo que forma el núcleo es el único que apoya sobre la superficie interior del casquillo. De no ser así, es decir si el extremo de tija del tornillo no está totalmente recubierto, existe un contacto metal-metal con el casquillo que inevitablemente transmite las vibraciones al respectivo panel de vidrio 230, 330, 430.
Según la invención el núcleo de material elástomero 24, 34, 44 que rodea por completo la extremidad de tija del tornillo 250, 350, 450, no está montado como una simple funda, si no que está conformado por fusión del material elástomero a alta temperatura y aplicación de presión para formar un todo solidario y puede de este modo conformarse con diferentes espesores y formas seleccionables, pero en cualquier caso, el núcleo elástico 24, 34, 44 yace apoyado contra las paredes interiores del casquillo de soporte 22, 32, 42. De esta manera la articulación entre tornillo 25, 35, 45 y casquillo soporte 22, 32, 42 es completamente flotante y se amortiguan las vibraciones entre tornillo y casquillo de soporte en cualquier dirección. Haciendo ahora referencia a las figuras 1A y IB referidas al tornillo de fijación de la técnica anterior, se observa la distribución de esfuerzos presentes en el núcleo elástico en respuesta a cargas originadas por el empuje del viento sobre el panel vidrio P de la fachada. Como muestra la figura 1A, la presión del viento V ejercida sobre el panel de vidrio P se transmite como muestran las flechas de trazo grueso a través de la arandela de fijación y del tornillo de fijación hasta la estructura de soporte ES, de manera que el casquillo está sometido un esfuerzo cortante C tanto en la zona de unión al casquillo como en la zona de solapamiento sobre la porción de tija del tornillo; análogamente como se muestra por la figura IB, el efecto de succión S del viento sobre el panel de vidrio P, se traduce en un esfuerzo cortante C igual al de la figura 1A, pero dirigido en sentido contrario. Estos esfuerzos cortantes tienden a la separación del núcleo de su unión al casquillo y a la tija del tornillo de fijación.
En contraposición a ello, conforme se muestra por las figuras 5A y 5B, el tornillo de fijación conforme a la invención, se comporta frente a la presión V y a la succión S del viento sobre el panel P, produciendo un
• efecto de compresión-extensión D, flechas gruesas de fondo rayado, que se amortigua por la elasticidad del núcleo.
El panel de vidrio antes referido, es un vidrio simple de 12mm de espesor, aunque pueden emplearse otros espesores y composiciones de paneles, como, por ejemplo, vidrio doble o múltiple con cámara de aire, vidrio laminado o cualquier otro tipo o combinación de vidrios de los existentes en el mercado.
Los casquillos, el tornillo y la arandela de fijación serán preferentemente metálicos, con frecuencia de acero inoxidable, de preferencia fabricadas en procesos de torneado; el núcleo elástico es de material flexible, frecuentemente elastómeros tales como etileno- propileno (EPDM) que en general se fabrican por prensado en molde y vulcanización en caliente sobre los tornillos de fijación; las arandelas o casquillos dispuestos entre el panel de cristal, casquillo y arandela son de material dúctil, frecuentemente plásticos tales como resina de poliacetal y serán fabricadas de preferencia por inyección en molde . Las tuercas y arandelas de fijación a la estructura de soporte serán, frecuentemente de acero inoxidable como ocurre con frecuencia con la estructura de soporte misma.
El montaje del tornillo sobre el panel de vidrio puede realizarse conforme a las fases o etapas siguientes : - el casquillo es introducido a través del taladro avellanado previamente realizado en el panel de vidrio con interposición de un casquillo o arandela de material dúctil con interfase metal-vidrio; introducir el conjunto núcleo-tornillo en el interior del casquillo; y roscar la arandela de fijación, previa interposición de un casquillo o arandela de material dúctil como interfase vidrio-metal, sobre el casquillo ya introducido en el taladro del panel de vidrio. Para facilitar el apriete de las partes roscadas están previstas respectivas hendiduras H para una llave de tetones .
A continuación, el panel se coloca sobre el soporte de la fachada, asegurando la extremidad roscada del tornillo mediante conjuntos de tuercas y arandelas. Suficientemente que se ha descrito la invención, solamente resta señalar que las realizaciones derivadas de cambios de forma, dimensiones, materiales y similares, así como las resultantes de una aplicación de rutina de lo anteriormente revelado, deberán considerarse incluidas en su ámbito, de manera que la invención tan solo estará limitada por el alcance de las siguientes reivindicaciones .

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Tornillo de cabeza elástica para fijación de paneles de vidrio en edificios que comprende: 5 - un casquillo cilindrico (22, 32, 42) con una extremidad abocardada (220, 320, 420) para acoplamiento a un taladro avellanado (230, 330, 430) del panel de vidrio (23, 33, 43) y con su otra extremidad (221, 321, 421) exteriormente roscada;
10 - un núcleo elástico (24, 34, 44) de material elástico, coaxialmente montado en el interior del casquillo cilindrico (22, 32, 42) y conformado integralmente alrededor del extremo de tija (250, 350, 450) de un tornillo de fijación (25, 35, 45) , cuyo
15 tornillo (25, 35, 45) tiene su otro extremo roscado (251, 351, 451) para acoplamiento mediante tuercas y arandelas (27-28, 37-39, 47-48) a una estructura de soporte (26, 36, 46); y una arandela de fijación (29, 39, 49)
20 interiormente roscada para acoplamiento sobre la extremidad roscada (221, 321, 421) del casquillo cilindrico (22, 32, 42) caracterizado por cuanto: el casquillo cilindrico (22, 32, 42) tiene una pared inferior (222, 322, 422) de cierre de su
25 extremidad abocardada (220, 320, 420); el núcleo de material elástico (24, 34, 44) está formado como una pieza esencialmente cerrada que yace elásticamente apoyada contra la pared inferior de cierre (222, 322, 422) del casquillo cilindrico (22, 32,
30 42) y que tiene un orificio superior (240, 340, 440) a través del cual se extiende el vastago del tornillo de fijación (252, 352, 452), rodeando totalmente la extremidad de tija (250, 350, 450) de dicho tornillo de fijación (25, 35, 45);
35 - el tornillo de fijación (25, 35, 45) tiene configurada su extremidad de tija (250, 350, 450) en forma de cabeza ensanchada esencialmente de forma cilindrica; la arandela de fijación (29, 39) tiene integralmente configurada en su parte superior una solapa circunferencial de retención (290, 390), de manera que se define un orificio de salida (291, 391) para el vastago del tornillo de fijación (252, 352) que tiene un diámetro menor (DI) menor que el diámetro (D2) de la extremidad de tija (250, 350) de dicho tornillo (25, 35), para garantizar una retención mecánica del tornillo frente a desplazamientos axiales del mismo.
2. - Tornillo de cabeza elástica según la reivindicación 1, caracterizado porque el casquillo cilindrico (32) tiene un roscado interior (323) , teniendo el núcleo elástico (34) un roscado exterior
(341) para acoplamiento roscado mutuo.
3.- Tornillo de cabeza elástica, según la reivindicación 2, caracterizado porque, está prevista una arandela interior de retención (312) exteriormente roscada para acoplamiento en la rosca interior (323) del casquillo cilindrico (32) y cuyo orificio de paso (3120) tiene un diámetro (D3) también menor que el diámetro (D2) de la extremidad de tija (350) del tornillo de fijación (35) . . - Tornillo conforme a la reivindicación 3 , caracterizado por cuanto el espesor (e) de la arandela interior de retención (312) se elige para que su parte superior yazca apoyada contra el orificio (391) de la arandela de fijación (39) , para proporcionar un sellado estanco.
5. - Tornillo de cabeza elástica conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque el casquillo cilindrico (42) está formado por dos piezas separadas con una porción de cierre o tapa (422) que forma la pared de inferior de cierre y una porción de casquillo propiamente dicha (421) que están acopladas entre sí formando un todo mediante roscados (423-424) cooperantes . 6.- Tornillo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en el extremo superior del casquillo (42) está prevista una solapa circunferencial de retención (425) con un diámetro (D4) que es menor que el diámetro (D2) de la extremidad de tija (450) del tornillo (45) .
7. - Tornillo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, 5 y 6, caracterizado por cuanto el espesor del núcleo elástico (24, 34) se elige para que su parte superior yazca apoyada sobre la superficie inferior de la solapa de retención (29, 39) de la arandela de sujeción (29, 29) o en su caso de la solapa de retención (425) del casquillo (42) .
8. - Tornillo de acuerdo con las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque las piezas del conjunto de tornillo, pueden estar formadas de metal, aleaciones de metal, material plástico o co posites, salvo el núcleo elástico interior que está constituido por un material elastómero.
9.- Tornillo de acuerdo con las anteriores reivindicaciones, caracterizado, porque las uniones roscadas entre elementos del conjunto de tornillo pueden ser substituidas por uniones de soldadura, uniones con adhesivo y/o una combinación de ellas.
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