Пружинный узел сила для сборки деревянных строений и конструкций

Пружинный  узел сила для сборки деревянных строений и конструкций относится к области строительства и может быть использован для постоянного поддержания давления между отдельными элементами конструкций готовых строений из сухого клееного бруса, оцилиндрованного бревна, цельного профилированного бруса и прочих при долгосрочной усадке и непрерывном расширении и сжатии древесины, вызванных климатическими изменениями.
Известена стяжка, для скрепления стен сборных бревенчатых или брусовых домов, в виде стержня, имеющего на одном конце пятку, а на другом резьбу, скрепляемого путем завинчивания гайки, выполненной в виде рым-гайки, по патенту RU 2 044 842 «Способ возведения стен сборных бревенчатых или брусовых домов и сборная стена» от 27.07.1994, опубликовано 27.09.1995, МПК E04B 2/00 (1995.01), E04C 2/12 (1995.01)
Под такую стяжку необходимо высверливать поперечные сквозные отверстия в бревнах или брусьях, укладывать их один на другой с совмещением отверстий, для пропускании через последние стяжек, имеющих на одном конце пятку, а на другом резьбу с рым-гайкой для завинчивания, что затягивает сроки сборки.
Такое скрепление бревен или брусьев не обеспечивает постоянного поддержания давления между отдельными элементами конструкций готовых строений, при долгосрочной усадке и непрерывном расширении и сжатии, вызванных климатическими изменениями.
Известен (US 4909012 A) винтовой анкер, для сборки деревянных конструкций строений,  снабженный головкой с одной стороны, резьбой с другой стороны, и упругим компенсатором, который  включает в себя единый сжимаемый узел пружины, содержащий пружинный элемент, имеющий противоположные концы, соединенные с ограничительными элементами шайб; окружающий пружинный элемент выполнен в виде  кожуха из гибкого материала, такого как синтетический каучук или тому подобное; упругий компенсатор  размещен между головкой и резьбой.
Конструкция упругого компенсатора с кожухом из гибкого материала, не предотвращает чрезмерное сжатие и повреждение пружины при сборке и при резких климатических изменениях из-за эластичности кожуха.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому крепежному узлу является полезная модель RU  90 510 «Крепежный узел для сборки деревянных строений и конструкций» от 17.08.2009, опубликовано 10.01.2010, МПКF16B 31/04 (2006.01) содержащий стержень с граненой головкой, с резьбой на наружной цилиндрической поверхности, расположенной на противоположном от головки конце стержня, и соосно нанизанные на стержень, с возможностью осевого перемещения между головкой и резьбой, верхний и нижний упорные элементы и пружина, расположенная между ними.
В устройствах,  где пружина расположена между упорными элементами, в виде плоских шайб,  при сжатии пружины, от закручивания, до смыкания витков,  концы пружины выходят за пределы упорных элементов  и, цепляясь за волокна древесины, препятствует свободному сжатию-разжатию пружины при сборке, что может спровоцировать приложение излишнего усилия закручивания, вплоть до поломки/смятия пружины, и препятствовать работе пружины, как компенсатора, при усадке  и деформациях, вызванных климатическими изменениями  в  деревянных элементах конструкций.
В  это же время вся пружина свободно смещается относительно оси стержня, на ширину зазора между наружной поверхностью стержня и внутренней образующей поверхности пружины, нарушая соосность всего устройства, что приводит к отклонению от вертикали резьбового конца пружинного узла и разнобоя   в равномерной компенсации всей конструкции.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение надежности собранных деревянных строений и конструкций в эксплуатации при долгосрочной усадке и непрерывном расширении и сжатии, вызванных климатическими изменениями.
Задача решена за счет пружинного узла сила для сборки деревянных строений и конструкций, содержащего стержень с граненой головкой, с резьбой на наружной цилиндрической поверхности, расположенной на противоположном от головки конце стержня, и соосно нанизанные на стержень, с возможностью осевого перемещения между головкой и резьбой, верхнего и нижнего упорного элемента и пружины, размещенной между ними, при этом упорные элементы выполнены чашеобразными; стержень снабжен предохранительной втулкой, длиной, менее высоты полностью разжатой пружины, но более высоты полностью сжатой пружины, размещенной соосно между чашеобразными элементами внутри пружины; резьба выполнена длиной не более  80 мм, с проточкой на конце не менее 20% от длины резьбы.
Выполнение упорных элементов чашеобразными позволяют надежно фиксировать  концы  пружины от выхода за пределы упорных элементов  от неконтролируемого сцепления с волокнами древесины посадочного места, препятствовать свободному сжатию-разжатию пружины при сборке, что, во-первых, может спровоцировать приложение излишнего усилия закручивания, вплоть до поломки/смятия пружины, и препятствовать компенсационной работе пружины при усадке  и деформациях, вызванных климатическими изменениями  в  деревянных элементах конструкций.
Снабжение стержня предохранительной втулкой, длиной, менее высоты полностью разжатой пружины, но более высоты полностью сжатой пружины, размещенной соосно между чашеобразными элементами внутри пружины, позволяет также предотвратить поломку пружины или потерю компенсаторных свойств пружины, при смыкании витков от приложения чрезмерных усилий завинчивания к головке стержня  при сборке деревянных конструкций, что позволяет неполностью сжатой пружине сохранять компенсационные свойства на весь срок службы строения.
Выполнение резьбы длиной не более 80 мм и снабжение конца резьбы стержня  проточкой длиной не менее 20% от длины резьбы позволяет не прилагать излишних усилий, приводящих к смыканию витков пружины при сборке, за счет дополнительного заостренного проточкой острия резьбы, что также сохраняет компенсаторные свойства пружинного узла.
Суть предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где:
фиг.1 - пружинный крепежный узел сила для сборки деревянных строений и конструкций, общий вид;
фиг.2 - пружинный крепежный узел сила в рабочем состоянии.
На фиг.1, 2, изображены стержень 1, головка 2 граненая, верхний чашеобразный упорный элемент 3, пружина 4, втулка 5, нижний чашеобразный упорный элемент 6, резьба 7, проточка 8, верхняя деталь (бревно, брус) 9 строения, нижняя деталь (бревно, брус) 10 строения, посадочное место 11 под пружинный узел сила.
Крепежный узел сила для сборки деревянных строений и конструкций выполнен следующим образом.
Крепежный узел сила, выполнен в виде цилиндрического стержня 1, с неразъемно прикрепленной головкой 2 с гранями под ключ. Стержень содержит резьбу 7,  расположенную на противоположном от головки 2, конце стержня 1. Между головкой 2 и резьбой 7 соосно размещены нанизанные на него с возможностью перемещения вдоль оси верхний 3 и 6 нижний упорные элементы с  пружиной 4 и втулкой 5, расположенными между ними.
Упорные элементы 3 и 6 выполнены чашеобразными, которые надежно фиксируют  концы  пружины 4 от выхода за пределы упорных элементов 3 и 6  и неконтролируемого сцепления с волокнами древесины, препятствующего свободному сжатию-разжатию пружины  4 при сборке, что может спровоцировать приложение излишнего усилия закручивания, вплоть до поломки/смятия пружины 4, и препятствовать компенсационной работе пружины 4 при усадке  и деформациях, вызванных климатическими изменениями  в  деревянных элементах 9 и 10 конструкций.
Для предотвращения поломки или потери компенсаторных свойств пружины 4, при смыкании витков от приложения чрезмерных усилий завинчивания к головке 2 стержня 1 при сборке деревянных конструкций 9 и 10,  внутри пружины 4,  размещенной между чашеобразными элементами 3 и 6 соосно расположена жесткая предохранительная  втулка 5 из углеродистой  стали.
При этом втулка 5 выполнена длиной менее высоты полностью разжатой пружины 4, но более высоты полностью сжатой пружины 4, что ограничивает усилие сжатия при сборке, высотой втулки 5. Кроме того, втулка 5 предотвращает смещение пружины относительно оси стержня 1, препятствуя искривлению пружины 4, что позволяет пружине сохранять компенсаторные свойства на весь срок службы строения.
Резьба 7 выполнена длиной не более  80 мм, а конец резьбы 7 стержня 1 снабжен  проточкой 8 длиной не менее 20% от длины резьбы 7, для  преотвращения растрескивания древесины в посадочном месте 11, при прохождении через посадочное место 11 в верхем  9 бревне к нижнему бревну 10, за счет снятия напряжения проточкой 8, что позволяет не прилагать излишних усилий, приводящих к смыканию витков пружины 7 при сборке, за счет дополнительного заостренного проточкой 8 острия резьбы 7, что также сохраняет компенсаторные свойства пружинного узла.
Крепежный узел применяют следующим образом.
Для скрепления двух деревянных деталей 9 и 10 конструкции, в верхней 9 высверливают углубление - посадочное место 11 под головку 2 стержня 1. При скреплении, в посадочное место 11 верхней детали 9 конструкции, вставляют  стержень 1 пружинного крепежного узла и, без предварительного рассверливания отверстия под резьбовую часть 7, вворачивают его конической частью стержня 1, до выхода резьбовой части 7 из верхней детали 9 строения и вхождения в нижнюю деталь 10 строения. Когда нижний упорный элемент 6 доходит до дна посадочного места 11, он, скользя по стержню 1, начинает прижимать пружину 4 к верхнему упорному элементу 3, который, упираясь в головку с гранями 2, продолжает движение вниз, до устранения зазора в межвенцовом посадочном месте 11.
При этом чашеобразные упорные элементы 3  и 6 не позволяют свободным концам пружины 4 вылезти за пределы стенок чашеобразных элементов 3 и 6, чем предотвращают их сцепление с волокнами древесины стенок посадочного места 11 и не позволяют  провоцировать приложение излишних усилий при закручивании пружинного узла, что обеспечивает  работу пружины 4, как компенсатора, при усадке  и деформациях, вызванных климатическими изменениями  в  деревянных элементах 9 и 10 конструкций.
При дохождении нижнего упорного элемента 6 и втулки 5 до дна посадочного места 11, стержень 1 продолжает движение вниз, сжимая пружину 4, до тех пор, пока верхний упорный элемент 3 не упрется в верхний край ограничительной втулки 5, предотвращая полное сжатия пружины 4 до смыкания витков и ее искривления. Неполно сжатая пружина 4 поддерживает постоянное давление на нижний упорный элемент 6, тем самым плотно прижимая верхнюю деталь 9 к нижней  детали 10 конструкции, и друг к другу в процессе эксплуатации строения, что также обеспечивает  работу пружины, как компенсатора, при усадке  и деформациях, вызванных климатическими изменениями  в  деревянных элементах конструкций.
Технический результат заключается в сохранении компенсаторных свойств пружины на весь срок службы деревянного строения,  за счет снабжения пружинного узла предохранительной втулкой, длиной, менее высоты полностью разжатой пружины, но более высоты полностью сжатой пружины, размещенной соосно между  выполненными чашеобразно упорными элементами внутри пружины, что обеспечивает надежность собранных деревянных строений и конструкций в эксплуатации при долгосрочной усадке и непрерывном расширении и сжатии, вызванных климатическими изменениями.