Крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих материалов Российский патент 2017 года по МПК E04B1/76 E04F13/08 F16B13/02 F16B19/00 

Заявляемое техническое решение относится к области строительства зданий и сооружений, в частности к устройствам крепления теплоизолирующих материалов к несущим конструкциям, как ударным способом, так и безударным способом монтажа крепежных элементов.

Известно устройство для фиксации теплоизолирующих плит, выполненное в виде дюбеля, содержащего полимерный крепежный элемент в виде стержня с продольным отверстием, состоящий из головной зоны с прижимной пластиной на конце 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, отличающееся тем, что шляпка по концам выполнена в виде двух дисков, контактирующих своими боковыми цилиндрическими поверхностями с цилиндрической поверхностью продольного отверстия головной зоны стержня, и расположенных 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 (патент РФ №2291988, дата публикации 20.01.2007, МПК F16B 13/00, E04B 1/76, «Дюбель для теплоизолирующих плит»).

Выполнение в известном устройстве шляпки гвоздя в виде двух дисков одного диаметра и расположенных между ними ребер жесткости не обеспечивает необходимую герметизацию дюбеля, что ухудшает его теплоизоляцию и надежность работы дюбеля.

Отсутствие предохранительного элемента, выполняющего функцию амортизатора ударов, при превышении нормы удара приводит к передаче всей энергии удара от гвоздя на крепежный элемент, что снижает его надежность.

Монтаж фиксирующего элемента – гвоздя – в крепежном элементе с помощью ударов, сила которых превышает норму удара, сопровождается непосредственным ударным контактом опорной поверхности нижнего диска гвоздя с дном полости крепежного элемента, что способствует появлению трещин в сечениях крепежного элемента, имеющих низкие запасы прочности, что снижает надежность фиксации теплоизолирующих плит при ударном монтаже.

Конструктивное выполнение шляпки гвоздя не обеспечивает возможности размещения на ней глухого отверстия для введения рабочего органа шуруповерта в центре верхнего диска, что ограничивает применение монтажного инструмента, создающего крутящий момент, тем самым исключая применение дюбеля для пористых стен, таких как пенобетон или пористый кирпич.

Прототипом заявляемого устройства является крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих плит на несущей конструкции, содержащий штифт с металлическим основным телом и головкой, образованной пластмассовой оболочкой, удерживающий элемент из пластмассы, который имеет прижимную пластину, втулку, направляющую штифт, и отверстие между втулкой и прижимной пластиной для размещения головки после ее ввода, отличающийся тем, что головка выполнена с возможностью после введения штифта в удерживающий элемент радиального контактирования с внутренней стенкой отверстия после введения штифта в удерживающий элемент, причем на осевом расстоянии от конца металлического основного тела штифта, обращенного к головке, равном, по меньшей мере, 5 мм, между головкой и внутренней стенкой отверстия образовано верхнее радиальное уплотнение (патент РФ №2161229, дата публикации 27.12.2000, МПК E04B 1/76, F16B 13/02, «Крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих материалов, штифт для установки в удерживающий элемент»).

В данном устройстве выполнение головки штифта цилиндрической формы, без ступенчатого изменения диаметра, не обеспечивает необходимый уровень герметичности, а следовательно, гидроизоляции и теплоизоляции крепежного элемента, что приводит к снижению надежности работы крепежного элемента. При этом недостаточно обеспечивается точность центрирования головки штифта относительно отверстия удерживающего элемента.

Выполнение в прототипе отверстия в головке штифта с поперечным сечением сложной формы в виде шестиконечной звезды усложняет конструкцию штифта и повышает стоимость применяемого монтажного инструмента, а также сужает сферу применения крепежного элемента.

Кроме того, в процессе монтажа для установки штифта сила удара инструмента передается от штифта непосредственно на удерживающий элемент и при превышении нормативной силы удара вызывает возникновение трещин в сечениях удерживающего элемента, имеющих наименьшие запасы прочности, что приводит к уменьшению надежности и долговечности крепежного элемента.

Задача заявляемого технического решения заключается в повышении надежности крепежного элемента для фиксации теплоизолирующих материалов на несущих конструкциях.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что в крепежном элементе для фиксации теплоизолирующих материалов, содержащем штифт с цилиндрическим телом и пластмассовой термозащитной головкой, цельный пластмассовый удерживающий элемент, который состоит из прижимной пластины, втулки, направляющей штифт, и посадочного места в виде отверстия, размещенного между втулкой и прижимной пластиной для размещения головки штифта после ее ввода, головка штифта снабжена наружным расширяющим кольцом со стороны прижимной пластины, и входная часть отверстия удерживающего элемента выполнена с ответным ступенчатым расширением, в головке штифта выполнено гнездо в виде многогранного глухого отверстия, а также внутри удерживающего элемента на дне посадочного места штифта выполнен выступ в виде кольцевой площадки, при этом тело штифта может быть выполнено пластмассовым или металлическим.

Выполнение в устройстве головки штифта с наружным расширяющим кольцом со стороны прижимной пластины и выполнение входной части отверстия удерживающего элемента с ответным ступенчатым расширением позволяет улучшить герметичность и теплоизоляцию соединения головки штифта с удерживающим элементом, что повышает надежность работы крепежного элемента. При этом повышается надежность и точность фиксации головки штифта в посадочном месте удерживающего элемента.

Выполнение в головке штифта гнезда в виде многогранного глухого отверстия, предназначенного для размещения инструмента при монтаже-демонтаже штифта, повышает надежность крепления теплоизолирующего материала к несущей поверхности, особенно на поверхностях с низкой несущей способностью.

Применение многогранного отверстия в головке штифта обеспечивает надежную передачу крутящего момента в силу равномерного распределения крутящего момента по всем граням отверстия штифта, кроме того, обеспечивает возможность применения общедоступных завинчивающих устройств и их рабочих органов с поперечным сечением в виде многогранника.

Применение выступа в виде кольцевой площадки, выполненного на дне посадочного места внутри удерживающего элемента, обеспечивает повышение надежности крепежного элемента при динамичном, ударном способе его монтажа, как в случае упругой деформации кольцевого выступа, воспринимающего энергию нормативного удара, определяемого конструкцией и применяемыми материалами крепежного элемента, так и в случае упругопластической деформации выступа, воспринимающего энергию удара, превышающую энергию нормативного удара. В любом случае монтажа выступ в виде кольцевой площадки является упругодемпфирующим элементом предохранения от ударов при монтаже крепежного элемента.

Если деформация кольцевой площадки только упругая, то выступ можно рассматривать как упругий элемент, смягчающий удар, а если упругопластическая - то как упругопластический элемент, в котором большая часть энергии затрачивается на пластическую деформацию кольцевого выступа, а меньшая - на упругую деформацию.

Запас прочности крепежного элемента увеличивается в силу снижения величины ударной нагрузки, передаваемой на удерживающий элемент.

Таким образом, улучшается надежность крепежного элемента за счет повышения прочности удерживающего элемента при ударном способе монтажа штифта.

Наличие выступа в виде кольцевой площадки на дне посадочного места удерживающего элемента в сборе с установленной в посадочное место головкой штифта обеспечивает гарантированный воздушный зазор размером 0,5 мм между нижней кольцевой поверхностью головки штифта и кольцевой плоскостью дна посадочного места удерживающего элемента, что улучшает теплоизоляцию крепежного элемента и увеличивает надежность в условиях низких температур и/или высокой влажности.

Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».

Существенные признаки заявляемого изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждена на примере конкретного осуществления.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 изображен крепежный элемент;

на фиг. 2 - общий вид штифта;

на фиг. 3 - продольный разрез удерживающего элемента;

на фиг. 4 - продольный разрез удерживающего элемента (втулка обрезана);

на фиг. 5 - продольный местный разрез дна посадочного места удерживающего элемента;

на фиг. 6 - продольный разрез головки штифта;

на фиг. 7 - вид сверху головки штифта.

Крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих материалов 1 (фиг. 1) на несущей конструкции зданий и сооружений, например на стене 2, состоит из цельного пластмассового удерживающего элемента 3, который помещается в стену 2, и штифта 4, состоящего из цилиндрического тела 5 (фиг. 2) и пластмассовой термозащитной головки 6, который закрепляется в удерживающем элементе 3. Пластмассовая термозащитная головка 6 герметизирует штифт 4, закрепленный в удерживающем элементе 3.

Цилиндрическое тело 5 штифта 4 может быть как пластмассовым, так и металлическим. Выбор материала цилиндрического тела 5 штифта 4 определяется задачами, учитывающими такие факторы, как материал несущей конструкции или величина сдвигающей нагрузки, действующей на крепежный элемент. Для жестких несущих конструкций, например из бетона, требуется установка штифта 4 с металлическим телом 5 (фиг. 6), а для нежестких оснований, например из пористых материалов, следует применить пластмассовое тело 5 штифта 4, то есть возможно применение штифта 4, головка 6 и тело 5 которого выполнены из одного вида пластмассы.

Тело 5 штифта 4 (фиг. 2) выполняют забивным с кольцевыми насечками 7 в случае ударного монтажа крепежного элемента или вкручиваемым - в случае безударного монтажа.

Головка 6 штифта 4 снабжена наружным расширяющим кольцом 8 (фиг. 6) со стороны прижимной пластины 9 удерживающего элемента 3 и, соответственно, входная часть отверстия посадочного места 10 для штифта 4 в удерживающем элементе 3 выполнена с ответным ступенчатым расширением 11 (фиг. 3, 4).

Кроме того, в головке 6 штифта 4 выполнено гнездо 12 в виде шестигранного глухого отверстия (фиг. 7) для введения в него шестигранного рабочего органа завинчивающего устройства, что обеспечивает удобство и простоту как монтажа, так и демонтажа крепежного элемента.

Цельный пластмассовый удерживающий элемент 3 (фиг. 3) состоит из прижимной пластины 9, втулки 13 с продольными центрирующими ребрами 14 на ее внутренней поверхности, направляющими штифт 4, посадочного места 10, размещенного между втулкой 13 и прижимной пластиной 9, предназначенной для размещения головки 6 штифта 4 после ее ввода.

Также внутри удерживающего элемента 3 на дне 15 посадочного места 10 выполнен выступ 16 в виде кольцевой площадки (фиг. 4, 5) высотой b, равной 0,5 мм, выполняющий функции как упругодемпфирующего элемента при ударном монтаже крепежного элемента, так и упругого упора термоголовки 6 штифта 4 в удерживающем элементе 3 при безударном варианте монтажа. Высота выступа кольцевой площадки, равная 0,5 мм, определяется конструкциями удерживающего элемента и штифта, выбором их материалов и проверяется испытаниями.

Крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих материалов 1 (фиг. 1) монтируют на несущей конструкции, стене 2, следующим образом.

Цельный пластмассовый удерживающий элемент 3 вводят в отверстие стены 2, на которую наложен теплоизолирующий материал 1, например теплоизолирующая плита, с соответствующим соосным отверстием, до состояния, когда прижимная пластина 9 прижмет теплоизолирующий материал 1 к стене 2.

Затем штифт 4, выполняющий функции фиксирующего элемента, вводят в продольное отверстие посадочного места 10 удерживающего элемента 3.

При этом кольцевые насечки 7 тела 5 штифта 4 входят в контакт с внутренними продольными ребрами 14 (фиг. 3) втулки 13 удерживающего элемента 3 в случае ударного монтажа, что обеспечивает центрирование штифта 4 относительно продольного отверстия удерживающего элемента 3.

Перемещение штифта 4 внутри удерживающего элемента 3 продолжается до положения, когда термозащитная головка 6 штифта 4 входит в продольное отверстие посадочного места 10 удерживающего элемента 3 и затем продолжается перемещение штифта 4 до положения, когда нижняя кольцевая плоскость термозащитной головки 6 штифта 4 упрется в кольцевой выступ 16 (фиг. 5) дна 15 посадочного места 10 удерживающего элемента 3.

При завершении перемещения штифта 4 внутри удерживающего элемента 3 расширяющее кольцо 8 (фиг. 6) термозащитной головки 6 заходит в ступенчатое расширение 11 отверстия удерживающего элемента 3, обеспечивая устранение неплотности в посадочном месте 10 удерживающего элемента 3.

Безударный монтаж крепежного элемента путем ввинчивания штифта 4 в удерживающий элемент 3 осуществляют с помощью завинчивающего устройства. Демонтаж штифта 4 путем вывинчивания в случае необходимости можно произвести тем же завинчивающим устройством с реверсом.

Шестигранный рабочий орган завинчивающего устройства, создающего крутящий момент, передает вращение геометрически подобному шестигранному отверстию гнезда 12 термозащитной головки 6 штифта 4, обеспечивая таким образом поступательное перемещение штифта 4 внутри удерживающего элемента 3 с дозированной небольшой скоростью. При этом момент окончания ввинчивания надежно и легко определяется монтажником крепежного элемента визуально.

При безударном перемещении штифта 4 путем его ввинчивания при соприкосновении нижней кольцевой плоскости термозащитной головки 6 штифта 4 и дна 15 посадочного места 10 удерживающего элемента 3 происходит несущественная по величине упругая деформация выступа 16 в виде кольцевой площадки.

Безударный монтаж рассматриваемого крепежного элемента путем ввинчивания штифта 4 в удерживающий элемент 3 обеспечивает повышение надежности в стенах с низкой несущей способностью, например в стенах из пористого кирпича или пенобетона.

Ударный монтаж осуществляют путем нанесения ударов по термозащитной головке 6 штифта 4, то есть путем забивания, с соответствующими импульсными продольными смещениями штифта 4.

Ограничивать до нормы энергию удара, производимого, как правило, ручным способом по головке 6 штифта 4, весьма сложно, в том числе в силу неопределенности момента монтажа, когда требуется завершить процесс забивания штифта 4.

При ударном монтаже штифта 4 силой удара в пределах нормы происходит упругая деформация кольцевого выступа 16 на дне 15 посадочного места 10 удерживающего элемента 3, то есть энергия удара упруго воспринимается и частично гасится выступом 16 в виде кольцевой площадки.

При ударном монтаже штифта силой удара выше нормы происходит упругопластическая деформация выступа 16 в виде кольцевой площадки, что значительно снижает нагрузку на сечения удерживающего элемента 3, обладающие минимальными запасами прочности.

При эксплуатации крепежного элемента после окончания монтажа улучшается герметизация крепежного элемента благодаря введению расширяющего кольца 8 на термозащитной головке 6 штифта 4 и соответствующего ступенчатого расширения 11 входной части отверстия удерживающего элемента 3, на пути проникновения влажного воздуха из атмосферы внутрь удерживающего элемента 3, что улучшает теплоизоляцию и повышает надежность работы крепежного элемента.

Таким образом, выполнение крепежного элемента для фиксации теплоизолирующих материалов со штифтом, головка которого снабжена расширяющим кольцом и имеет с торца шестигранное глухое отверстие, а также удерживающим элементом, снабженным выступом в виде кольцевой площадки на дне посадочного места, обеспечивает повышение надежности монтажа и надежности эксплуатации крепежного элемента.

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, в частности к устройствам крепления теплоизолирующих материалов к несущим конструкциям. Крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих материалов содержит штифт с цилиндрическим телом и пластмассовой термозащитной головкой, цельный пластмассовый удерживающий элемент, который состоит из прижимной пластины, втулки, направляющей штифт, и посадочного места в виде отверстия, размещенного между втулкой и прижимной пластиной, для размещения головки штифта после ее ввода. Головка штифта снабжена наружным расширяющим кольцом со стороны прижимной пластины. Входная часть отверстия удерживающего элемента выполнена с ответным ступенчатым расширением. В головке штифта выполнено гнездо в виде многогранного глухого отверстия. Внутри удерживающего элемента на дне посадочного места штифта выполнен выступ в виде кольцевой площадки. Тело штифта может быть выполнено пластмассовым или металлическим. Изобретение позволяет повысить надежность крепежного элемента. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Крепежный элемент для фиксации теплоизолирующих материалов, содержащий штифт с цилиндрическим телом и пластмассовой термозащитной головкой, цельный пластмассовый удерживающий элемент, который состоит из прижимной пластины, втулки, направляющей штифт, и посадочного места в виде отверстия, размещенного между втулкой и прижимной пластиной для размещения головки штифта после ее ввода, отличающийся тем, что головка штифта снабжена наружным расширяющим кольцом со стороны прижимной пластины и входная часть отверстия удерживающего элемента выполнена с ответным ступенчатым расширением, в головке штифта выполнено гнездо в виде многогранного глухого отверстия, а также внутри удерживающего элемента на дне посадочного места штифта выполнен выступ в виде кольцевой площадки.

2. Крепежный элемент по п. 1, отличающийся тем, что тело штифта выполнено пластмассовым.

3. Крепежный элемент по п. 1, отличающийся тем, что тело штифта выполнено металлическим.