ДЮБЕЛЬ

Полезная модель относится к строительству зданий и сооружений, в частности, к креплению теплоизоляции на стенах зданий и сооружений.
Известны дюбели для крепежа элементов строительных конструкций и теплоизолирующих материалов к стенам зданий (патент RU 2083885, МПК F 16 B 13/14, 1997 г.; патент RU 1423003, МПК F 16 B 13/14, 1988 г.).
Общим недостатком этих дюбелей является невысокая надежность крепления малопрочных, сильнопористых, рыхлых теплоизолирующих материалов к стенам вследствие слаборазвитой поверхности дюбелей, прижимающей изоляцию к стене.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков является дюбель, содержащий стержень с продольным сквозным отверстием, имеющий головку в виде диска, и состоящую из головной, основной и анкерной зон ножку, а также размещенный в продольном сквозном отверстии крепежный элемент в виде металлического цилиндрического гвоздя со шляпкой так, что его шляпка расположена в части отверстия, соответствующей головной зоне ножки, а гвоздь - в части отверстия, соответствующей основной и анкерной зонам, при этом на диске выполнены сквозные отверстия и выступы на верхней поверхности; продольное сквозное отверстие имеет сужающийся конический участок при переходе основной зоны ножки к анкерной зоне, а ножка в анкерной зоне имеет продольную диаметрально расположенную прорезь (см. свидетельство на полезную модель RU 14259, МПК F 16 B 3/00, 2000).
Данный дюбель имеет следующие недостатки.
Во-первых, конфигурация сквозных отверстий в диске и радиальные
направления размещения выступов на его верхней поверхности не способствуют надежному сцеплению покровных материалов (напр., штукатурки) с поверхностью головки.
Во-вторых, поперечное сквозное отверстие, совмещенное в анкерной зоне ножки с продольной прорезью и предназначенное для облегчения выпучивания половин анкерной распорной зоны ножки в стеновом отверстии при забивании крепежного элемента в продольное сквозное отверстие стержня, является концентратором напряжений и может быть причиной возникновения трещин при ударных нагрузках, испытываемых стержнем со стороны крепежного элемента во время монтажа дюбеля. Насечки на наружной поверхности анкерной распорной зоны ножки, предназначенные для улучшения сцепления этой зоны с материалом стены, также представляют собой концентраторы напряжений. Кроме того, ударная прочность шляпки крепежного элемента из пластмассы невелика. Вместе с тем непосредственно на поверхность шляпки наносятся удары при забивании крепежного элемента в продольное отверстие стержня во время монтажа дюбеля. Шляпку целесообразно выполнять из ударопрочного композиционного материала.
В-третьих, только один зигзагообразный участок продольной прорези в теле ножки не обеспечивает с достаточной надежностью соосности продольного отверстия в стержне с наружной поверхностью последнего. Отсутствие соосности снижает несущую способность стержня, т.е. его статическую прочность.
В-четвертых, в процессе забивания крепежного элемента в продольное сквозное отверстие заостренный конец крепежного элемента входит в контакт с поверхностью конического участка продольного отверстия; при этом со стороны стержня на заостренный конец элемента начинает действовать сила, направление которой противоположно направлению забивания элемента. По мере внедрения конца элемента в
конический участок эта сила возрастает и исчезает только после того, как заостренный конец элемента полностью пройдет конический участок отверстия. Если энергия удара оператора, забивающего крепежный элемент, недостаточна для того, чтобы конец элемента полностью прошел конический участок отверстия, то указанная сила отбрасывает элемент в направлении, обратном забиванию элемента. Удар оказывается нерезультативным. Энергия удара не может быть регулируемой с достаточной точностью, т.к. забивание элемента выполняется вручную. Во-избежание отмеченного выше нежелательного явления оператор вынужден развивать энергию удара, значительно превышающую необходимую, что также может приводить к нежелательным явлениям: нарушению плоскостности наружной поверхности теплоизоляции, нарушению сплошности тела стержня, перекосам осей крепежного элемента и стержня и т.п. Отмеченное выше существенно усложняет монтаж дюбеля.
Техническим результатом при использовании полезной модели является обеспечение надежного сцепления покровных материалов, в частности, штукатурки, с головкой стержня дюбеля, повышение ударной и статической прочности дюбеля и упрощение монтажа дюбеля на стенах зданий и сооружений.
Указанный технический результат достигается тем, что дюбель, содержащий стержень с продольным сквозным отверстием, имеющий головку в виде диска, и состоящую из головной, основной и анкерной зон ножку, а также размещенный в продольном сквозном отверстии крепежный элемент в виде металлического цилиндрического гвоздя со шляпкой так, что его шляпка расположена в части отверстия, соответствующей головной зоне ножки, а гвоздь - в части отверстия, соответствующей основной и анкерной зонам, при этом на диске выполнены сквозные отверстия и выступы на верхней поверхности; продольное сквозное отверстие имеет сужающийся конический участок при переходе основной зоны ножки к
анкерной зоне, а ножка в анкерной зоне имеет продольную диаметрально расположенную прорезь, причем сквозные отверстия на диске имеют расширения со стороны ножки, а выступы на верхней поверхности диска имеют круглую или овальную форму в плане, при этом центры последних размещены на концентрических окружностях диска; поверхность продольного сквозного отверстия перед коническим участком имеет, по меньшей мере, три продольных ребра, вершины которых расположены на окружности, диаметр которой на 3-12% меньше диаметра гвоздя, а длина ребер составляет, по меньшей мере, полтора диаметра гвоздя, причем продольная прорезь отстоит от конца ножки на расстоянии 0,05-0,2 диаметра ножки в ее основной зоне и имеет длину, равную 4-10 диаметрам основной зоны ножки, а также имеет не менее двух С-образных участков, ширина которых составляет 0,1-0,3 диаметра гвоздя, а длина - 0,8-2,0 диаметра гвоздя, и локальное расширение в своем конце, обращенном к головке.
Кроме того, высота и диаметр шляпки гвоздя составляют 1,5-3,5 диаметра гвоздя; наружная поверхность анкерной зоны ножки представляет собой поверхность вращения с переменным диаметром по ее длине; шляпка гвоздя выполнена из композиционного материала, содержащего 80-50% полимерного связующего и 20-50% волокнистого наполнителя.
На фиг.1 изображен фиксирующий элемент дюбеля, общий вид;
на фиг.2 изображен крепежный элемент дюбеля, общий вид;
на фиг.3 - вид А на фиг.1;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3;
на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1;
на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.5.
Дюбель содержит стержень 1 и крепежный элемент 2. Стержень 1 имеет головку 3 в виде диска и ножку, которая состоит из головной зоны 4,
основной зоны 5 и анкерной зоны 6. В головке 1 и ножке стержня выполнено продольное сквозное отверстие 7. Крепежный элемент 2, выполненный в виде металлического цилиндрического гвоздя 8 со шляпкой 9, устанавливается в отверстии 7 таким образом, что его шляпка 9 размещается в части отверстия 7, соответствующей головной зоне 4 ножки, а гвоздь 8 размещается в части отверстия 7, соответствующей основной зоне 5 и анкерной зоне 6. Диаметр d и высота h части отверстия 7, соответствующей головной зоне 4 ножки, равны таковым у шляпки 9 крепежного элемента и составляют 1,5-3,5 диаметра гвоздя 8. Шляпка 9 гвоздя выполнена из композиционного материала, содержащего 80-50% полимерного связующего и 20-50% волокнистого наполнителя. Применение композиционного материала для шляпки гвоздя повышает его ударную прочность.
Головка 3 стержня 1 имеет несколько отверстий 10, которые имеют расширения 11, обращенные в сторону ножки и способствующие более прочному сцеплению штукатурки с головкой.
На поверхности 12 диска имеется несколько выступов 13, имеющих в плане (см. фиг.3) круглую или овальную форму. Центры этих выступов (если они круглые) или их большие оси (если они овальные) размещаются на концентрических окружностях 14. Окружной характер расположения выступов на поверхности диска в совокупности со скругленной их конфигурацией в плане также способствуют более прочному сцеплению штукатурки с головкой.
Наружная поверхность 15 анкерной зоны 6 у ножки выполнена как поверхность вращения с переменным диаметром по ее длине. Переменный диаметр наружной поверхности анкерной зоны без резких изменений геометрии типа насечек не создает концентраторов напряжений, обеспечивая при этом хорошее сцепление с поверхностью стенового отверстия.
Ножка в анкерной зоне 6 имеет продольную диаметрально расположенную прорезь 16; прорезь имеет длину от 4 до 10 диаметров ножки в основной зоне 5. Прорезь 16 не доходит до конца 17 ножки на величину, равную 0,05-0,2 диаметра ножки в основной зоне 5. Прорезь 16 на своем конце 18, обращенном к головке, имеет локальное увеличение ширины. Локальное расширение продольной прорези в конце, обращенном к головке, облегчает вспучивание анкерной зоны, не создавая при этом концентратора напряжений.
На своей длине прорезь 16 должна иметь не менее двух С-образных участков 19, ширина которых составляет 0,1-0,3 диаметра гвоздя, а длина - 0,8-2,0 диаметра гвоздя. Несколько С-образных отклонений продольной прорези от прямой создают достаточную гарантию концентричности внутренней и наружной поверхностей стержня.
Продольное сквозное отверстие 7 в месте перехода основной зоны 5 ножки в анкерную зону 6 (см. фиг.5) имеет конический участок 20, сужающийся в направлении к анкерной зоне. Перед коническим участком 20 на поверхности продольного сквозного отверстия выполнено не менее трех продольных ребер 21. Вершины ребер касаются окружности 22 (см. фиг.6), диаметр которой на 3 - 12% меньше, чем диаметр D гвоздя 8 (см. фиг.2), при этом длина ребер составляет по меньшей мере, полтора диаметра гвоздя. В одном из возможных конструктивных вариантов, показанном на фиг.5, продольные ребра 21 выполнены непосредственно перед коническим участком 20. Возможно также расположение части их длины и на коническом участке, однако, при этом та часть их длины, которая оказывается перед коническим участком, должна быть не менее, чем полтора диаметра гвоздя. Диаметр окружности, которой касаются вершины ребер 21, меньше диаметра гвоздя, поэтому он входит в контакт с вершинами ребер с натягом. Такое выполнение продольных ребер 21 препятствует отбрасыванию крепежного элемента в сторону,
противоположную направлению его забивания.
Дюбель работает следующим образом.
Ножку стержня 1 вводят в специальное отверстие в стене здания или сооружения, при этом головка 3 стержня прижимает к стене плиту утеплительного материала. Затем в продольное отверстие стержня вводят и забивают крепежный элемент.
При забивании крепежного элемента в продольное отверстие стержня конец гвоздя 8 входит в контакт с вершинами ребер 21, деформируя их, между ними возникает сила трения еще до того момента, как заостренный конец гвоздя входит в контакт с коническим участком 20 отверстия 7, т.е. до того момента, как возникает сила, отбрасывающая крепежный элемент в направлении, противоположном его забиванию. Если сила трения превышает отбрасывающую силу, то отбрасывание не происходит. Нами установлено, что это имеет место, если диаметр гвоздя превышает диаметр окружности, которой касаются вершины ребер, на 3-12%, а длина ребер составляет не менее полутора диаметров гвоздя.
После того, как крепежный элемент забит в стержень до конца, на плиту утеплителя наносят жидкий твердеющий материал (штукатурку). Этот материал затекает через сквозные отверстия 10 в их расширения 11, что повышает сцепление материала с головкой стержня. Выступы 13 на головке 3 также обеспечивают сцепление материала с головкой, а расположение выступов на концентрических окружностях головки, соответствующее круговым движениям инструмента при нанесении и разравнивании материала на утеплителе, повышает прочность его сцепления с головкой.