ГВОЗДЬ (ВАРИАНТЫ)
NAIL (VERSIONS)

Изобретение относится к области крепежных изделий, используемых в строительстве и т.п. и предназначенных для соединения деталей из дерева, в том числе - при финишной отделке интерьеров и фасадов.
Стандартные гвозди (ссылка на конкретную публикацию не требуется в силу широкой известности таких гвоздей) выполнены в виде заостренных стержней с головками, плоскими либо конусообразными, как у «финишных» гвоздей и т.п. При этом заостренные концы стержней имеют симметричную форму, которая обеспечивает углубление гвоздя в деревянную деталь строго вдоль оси стержня без изгиба и поперечного смещения. В большинстве применений такие гвозди удовлетворяют требованиям практики.
Однако при длительном сроке эксплуатации описанные гвозди не обеспечивают надежного соединения деталей деревянных конструкций, находящихся в условиях механических и климатических воздействий: вибрации (в основном - от ветра), влаги, тепла, холода и т.д., особенно при их совместном воздействии в стационарных и передвижных конструкциях, находящихся на открытом воздухе. Эти гвозди под воздействием сил остаточного напряжения в деревянных конструкциях, внешних циклических воздействий на детали конструкции - перепадов температур, влаги, пересыхания и т.п. постепенно "вылезают" из изделия, между деталями конструкции появляется зазор, который под воздействием механических нагрузок, особенно при вибрации, постепенно увеличивается. Гвоздь "вылезает" еще больше, и конструкция может разрушиться. Особенно сильно способствуют этому многократные воздействия влаги и больших перепадов температуры окружающей среды.
Таким образом, широко известные гвозди не обеспечивают длительную и надежную эксплуатацию механического соединения деталей.
Этого недостатка лишены гвозди [1], [2] и [3], имеющие два стержня, соединенных с головкой и односторонним скосом на конце каждого стержня, скосы которых направлены в противоположные стороны.
Такие гвозди имеют улучшение эксплуатационных свойств за счет того, что, углубляясь в дерево, они деформируются, что практически исключает их случайное «вылезание» из изделия в процессе эксплуатации.
Однако эти гвозди обладают эксплуатационным недостатком, вытекающим из следующего.
Из геометрии этих гвоздей видно, что расстояние между остриями скосов при любом угле скоса [1] и [2] составляет два диаметра стержней или два диаметра В стержней плюс величина зазора А [3]. Это приводит к тому, что между остриями скосов изначально оказывается определенное количество древесины, которая по мере внедрения гвоздя в этом месте сминается, частично разрушается, разводит стержни гвоздя (поскольку в исходном состоянии гвоздя расстояние между стержнями было равно нулю) и создает усилие на его головку, способное ее разорвать, особенно при плотной древесине. А для гвоздей, представленных на фиг.2 и 3 [2], этот недостаток усугубляется еще и тем, что острия стержней за счет начального изгиба стержней разведены на еще большее (неконтролируемое) расстояние. При этом острия этих стержней не имеют скосов, как таковых, предназначенных для решения поставленной задачи, фактически - это изогнутые стержни обычных гвоздей, имеющие для стандартного заострения скосы с четырех сторон. Направление углубления каждого такого изогнутого стержня определится углом его изгиба. Этот изгиб, образуя «колено» и внедряясь в дерево, либо сам частично распрямляется, либо оставляет за собой некоторые разрушения древесины, либо и то и другое. Все это снижает качество соединения при использовании этих гвоздей. Более того, древесина, сжатая между двух стержней возле головки гвоздя, уже не удерживает гвозди, а в силу геометрии сил старается эти гвозди вытолкнуть из изделия. Кроме того, сжатая (травмированная) древесина быстрее портится и снижает срок службы изделия в целом.
Цель изобретения - устранение этого недостатка, т.е. улучшение эксплуатационных свойств гвоздей за счет уменьшения разрушения древесины изделий.
Эта цель достигается тем, что у гвоздя, имеющего два стержня, соединенных с головкой с зазором между собой, и односторонний скос на конце каждого стержня, при этом скосы направлены в противоположные стороны, концы стержней сближены так, чтобы расстояние между остриями скосов было равно зазору между стержнями возле головки гвоздя.
Эта цель достигается также тем, что гвоздь, имеющий два стержня, соединенных с головкой, и односторонний скос на конце каждого стержня, при этом два стержня касаются друг друга по всей длине, а каждый скос развернут так, что скосы стержней и их острия направлены в разные стороны относительно плоскости, проходящей через стержни гвоздя.
На фиг.1, 2 и 3 представлены эскизы вариантов предложенных гвоздей.
При этом на чертежах:
1 - головка гвоздя,
2 - стержень,
3 - второй стержень,
4 и 5 - скосы стержней.
На фиг.4, 5 и 6 приведено положение стержней гвоздей, забитых в деревянное изделие.
Выполнен предложенный гвоздь следующим образом.
Вариант 1 (фиг.1).
От общей головки 1 гвоздя отходят два стержня 2 и 3, между стержнями в районе головки 1 предусмотрен зазор, например, равный двум диаметрам стержней, а концы стержней сближены друг с другом, при этом расстояние между остриями скосов равны размеру зазора между стержнями вблизи головки гвоздя.
Вариант 2 (фиг.2 и 3).
От общей головки 1 гвоздя отходят два стержня 2 и 3, которые могут касаться друг друга по всей длине, а каждый скос развернут на угол 90° (по сравнению с положением скосов стержней гвоздя на фиг.1). За счет этого скосы 4 и 5 и их острия направлены в разные стороны относительно плоскости, проходящей через стержни гвоздя. Отличаются гвозди фиг.2 и 3 друг от друга только видом головки: на фиг.2 головка гвоздя плоская, на фиг.3 - конусообразная. Гвоздь с конусообразной головкой может использоваться при отделочных работах. Он забивается так, что его головка не выступает над поверхностью прикрепляемой декоративной детали, например наличника.
При использовании гвоздя варианта 1 происходит следующее.
При первых ударах по головке 1 гвоздя острия скосов 4 и 5, находящиеся друг от друга на расстоянии, равном (в соответствии с геометрией гвоздя, представленного на фиг.1) двум диаметрам стержней, за счет боковых сил, приложенных к скосам 4 и 5, углубляясь в дерево, начинают расходиться. В области соединения стержней 2 и 3 и головки 1 гвоздя возникает сила, препятствующая этому расхождению. Однако из-за большой длины стержней эта сила не способна удержать расхождение скосов. Дальнейшее внедрение гвоздя в дерево приводит к увеличению расхождения скосов 4 и 5 и стержней 2 и 3 гвоздя, появлению сил, способствующих деформации (изгибу) стержней гвоздя внутри дерева. Суммарно эти силы постоянно возрастают и с последним ударом по головке 1 гвоздя (а может быть и ранее) они превосходят предел упругости материала гвоздя, что приводит к его необратимой (остаточной) деформации. Форма гвоздя претерпевает изменения, изгибаясь за счет сил, приложенных со стороны дерева к скосам 4 и 5 и с противоположных сторон - к стержням 2 и 3. Величина изгиба зависит от угла скоса. Представляется целесообразным, чтобы угол при вершине скоса составлял порядка 45 угловых градусов: из геометрии гвоздя на фиг.1 очевидно, что при предельных значениях угла скосов, равных 0 и 90°, силы изгиба в принципе отсутствуют, а при углах скоса, близких к 45°, могут быть максимальными.
За счет зазора между стержнями в месте соединения их с головкой гвоздя, равного начальному расстоянию между остриями скосов, например, равного двум диаметрам стержней, как это показано в конструкции гвоздя варианта 1 (фиг.1), в головке гвоздя после его забивания будет минимальное напряжение на разрыв, вызванное деформацией дерева, поскольку ширина участка дерева между остриями скосов 4 и 5 в начальный момент забивания гвоздя и ширина участка дерева между стержнями 2 и 3 по окончании забивания гвоздя практически равны между собой. Результат деформация такого гвоздя после его забивания в дерево представлен на фиг.4.
При использовании гвоздя варианта 2 (фиг.2 и 3) происходит следующее. Каждый скос стержней развернут вокруг оси стержня, как это показано на чертежах. Поэтому по мере внедрения стержней такого гвоздя в древесину они (стержни) будут расходиться по касательной к поверхностям стержней от их начального положения практически перпендикулярно плоскости, проходящей через стержни гвоздя (см. на фиг.5 и 6), т.е. левый по чертежам фиг.2 и 3 стержень 2 будет изгибаться и выходить из плоскости чертежа в сторону зрителя, а правый по чертежу стержень 3 будет изгибаться и выходить из плоскости чертежа за чертеж, т.е. от зрителя. Это показано на виде А на фиг.5 и на виде Б на фиг.6 (повернуто относительно фиг.2 и 3), при этом стержень 2 изогнут вправо, а стержень 3 - влево. При этом между стержнями гвоздя возле его головки не будет древесины. Для «финишных» гвоздей это особенно ценно, поскольку при их использовании практически не травмируется внешняя отделочная поверхность закрепляемой детали, и головка гвоздя, забитого заподлицо, незаметна на готовом изделии.
Форма головки гвоздя не относится к существенным признакам данного изобретения и может быть любой. Технические параметры признаков изобретения, указанные в описании и формуле изобретения, являются лучшими, а отклонения от них, например, отсутствие касания стержней по всей длине, вызванные особенностями технологии изготовления предложенных гвоздей или иными причинами, не могут быть в будущем признаны как не соответствующие данному изобретению.
В заключение следует отметить, что предлагаемая в данном изобретении совокупность признаков не встречалась ранее для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Использованная литература
1. Описание к патенту WO 8002185 A1, F16В 15/04.
2. Описание к патенту FR 2050373 А, F16В 16/00.
3. Описание к патенту DE 2808743 A1, F16B 15/04.