Результат интеллектуальной деятельности: ДЮБЕЛЬ

Изобретение относится к строительству и эксплуатации зданий и сооружений, в частности к креплению на стенах зданий и сооружений элементов их конструкций, приборов, предметов бытового назначения и т.п.

Известны дюбели для крепления элементов строительных конструкций, приборов, бытовых предметов к стенам зданий, фиксируемые в отверстиях, выполненных в стенах, путем введения в их продольные центральные отверстия гладких цилиндрических или резьбовых ввинчиваемых распорных элементов. (Патент RU 2269040, F16B 13/00, 2006 г.; патент RU 2083885, F16B 13/14, 1997 г.; патент RU 49932, F16B 13/00, 2005 г.; патент RU 2291988, F16B 13/00, 2006 г.)

Общим недостатком этих дюбелей является пониженная несущая способность, особенно при значительных осевых нагрузках на них. У дюбелей с ввинчиваемым распорным элементом имеется еще один недостаток: возможность проворота дюбеля в стеновом отверстии при ввинчивании в его продольное центральное отверстие распорного элемента, что усложняет процедуру монтажа дюбеля.

Наиболее близким к предложенному является дюбель, содержащий стержень с продольным центральным отверстием и имеющий дистанционную и распорную зоны, причем в распорной зоне стержня образованы два продольных сквозных паза, разделяющих распорную зону на две половины, а на наружной поверхности распорной зоны стержня по его длине в диаметральных плоскостях выполнены кольцеобразные канавки (патент ЕР №0928901, F16B 13/12, 1999 г.).

Это устройство имеет следующие недостатки.

Во-первых, давление, создающееся на поверхности контакта распорной зоны стержня дюбеля с материалом стены при введении распорного элемента в распорную зону, распределено неоднородно по периметру поперечного сечения распорной зоны. Это давление имеет максимальное значение в середине каждой половины распорной зоны и близко к нулю на краях половины, прилежащих к продольным сквозным пазам. Дюбель же реализует свою максимально возможную несущую способность в части восприятия осевых нагрузок лишь в том случае, если указанное распределение давления однородно, а величина давления близка к предельно допустимому для материала стены. Причина указанной неоднородности распределения давления - в большой изгибной жесткости половин стержня в окружном направлении.

Во-вторых, при ввинчивании распорного элемента в продольное центральное отверстие распорной зоны стержня дюбеля одна из половин распорной зоны, будучи под воздействием крутящего момента со стороны распорного элемента, может сместиться относительно другой в окружном направлении на расстояние, равное ширине продольного сквозного паза, вследствие неодинаковости сил сцепления каждой из половин с материалом стены. Это приводит к возникновению угловой и радиальной несоосности тел стержня дюбеля и распорного элемента, возрастающей по мере продолжающегося ввинчивания распорного элемента до своей конечной позиции в теле стержня. Несущая же способность дюбеля в части восприятия поперечных нагрузок на него существенно снижается с возрастанием указанной несоосности. Причина указанного возможного смещения - в малой изгибной жесткости половин распорной зоны в продольном направлении вследствие большой длины продольного сквозного паза в сравнении с диаметром стержня.

В-третьих, кольцеобразные канавки на наружной поверхности распорной зоны выполняются, чтобы препятствовать осевому смещению стержня в стеновом отверстии под воздействием осевых эксплуатационных нагрузок. Однако они не препятствуют возможному провороту стержня в отверстии стены при ввинчивании распорного элемента. Этот проворот стержня усложняет процедуру монтажа дюбеля в стене на стадии завинчивания распорного элемента. Выполнение же различных выступов на наружной поверхности распорной зоны, имеющее целью воспрепятствовать провороту стержня, усложняет процедуру монтажа дюбеля в стене на стадии его ввода в стеновое отверстие.

Техническим результатом при использовании изобретения является увеличение несущей способности дюбеля по отношению как к осевым, так и к поперечным эксплуатационным нагрузкам, и упрощение монтажа дюбеля на стенах зданий и сооружений.

Указанный технический результат достигается тем, что в дюбеле, содержащем стержень с продольным центральным отверстием и имеющем дистанционную и распорную зоны, причем в распорной зоне стержня образованы два продольных сквозных паза, разделяющих распорную зону на две половины, а на наружной поверхности распорной зоны стержня по его длине в диаметральных плоскостях выполнены кольцеобразные канавки, на внутренней поверхности распорной зоны стержня выполнены продольные несквозные пазы, кольцеобразные канавки одной половины стержня смещены относительно кольцеобразных канавок второй его половины, а указанные половины соединены между собой перемычками.

При этом расстояние между кольцеобразными канавками равно примерно половине наружного диаметра стержня, кольцеобразные канавки одной половины стержня смещены относительно кольцеобразных канавок второй его половины на одну вторую расстояния между соседними канавками, а перемычки ориентированы вдоль оси стержня.

Сущность изобретения и достигаемый при его использовании технический результат поясняются чертежами.

На фиг.1 изображен дюбель, общий вид в перспективе;

на фиг.2 - стержень дюбеля, общий вид;

на фиг.3 - вид А на фиг.2;

на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2;

на фиг.5 - разрез В-В на фиг.3;

на фиг.6 - вид Г на фиг.1;

на фиг.7 - график распределения давления контакта стержня дюбеля с материалом стены по периметру поперечного сечения распорной зоны.

Стержень 1 распорного дюбеля имеет продольное центральное отверстие 2 и состоит из дистанционной 3 и распорной 4 зон. Диаметр продольного центрального отверстия 2 в дистанционной зоне 3 равен или несколько больше диаметра рабочей части распорного элемента (на чертежах не показан), а в распорной зоне 4 - существенно меньше последнего. В распорной зоне 4 стержня 1 выполнены два противоположно расположенных продольных сквозных паза 5, разделяющих распорную зону на две половины 6 и 7. Наружная цилиндрическая поверхность распорной зоны имеет кольцеобразные канавки 8, размещенные по длине стержня 1 в диаметральных его плоскостях на одинаковом расстоянии друг от друга, равных примерно половине наружного диаметра стержня. На свободном конце дистанционной зоны может быть выполнен буртик 9, как это показано в рассматриваемом варианте исполнения устройства.

На внутренней поверхности распорной зоны 4 стержня 1 на каждой из его половин 6 и 7 выполнено по два продольных несквозных паза 10. Выполнение этих пазов, как будет показано ниже, увеличивает несущую способность дюбеля, причем эффект увеличения наибольший, если эти пазы в совокупности со сквозными пазами делят каждую из половин распорной зоны на три примерно равных по объему сектора, т.е. если (см. фиг.5) угловое расстояние между соседними пазами (как сквозными, так и несквозными) близко к 60°.

В пределах каждого из двух продольных сквозных пазов 5 две половины 6 и 7 распорной зоны 4 соединены между собой двумя перемычками 11. Перемычка 11 представляет собой пластину (фиг.6), поверхности которой, ограничивающие ее тело, ориентированы преимущественно в продольном направлении стержня 1, т.е. параллельно его оси. Перемычки 11 препятствуют сближению половин 6 и 7 в окружном направлении при воздействии на них крутящего момента со стороны распорного элемента. Вместе с тем они не оказывают существенного сопротивления раздвижке половин распорной зоны распорным элементом, т.к. при раздвижке в них возникают деформации изгиба, а изгибная жесткость их мала.

Кольцеобразные канавки 8 нужны на наружной цилиндрической поверхности распорной зоны 4, чтобы препятствовать выдергиванию дюбеля из стенового отверстия осевыми эксплуатационными нагрузками. Кольцеобразные канавки 8 выполняют также и функцию препятствия провороту втулки. Достигнуто это тем, что кольцеобразные канавки на одной половине поверхности распорной зоны стержня смещены относительно кольцеобразных канавок на другой половине на половину расстояния между соседними канавками (фиг.3, фиг.5). Благодаря этому в местах стыка указанных выше половин поверхности распорной зоны образуются участки 12 (см. фиг.1, 2, 3, 5), выполняющие функции зацепов, препятствующих провороту стержня в стеновом отверстии.

Дюбель работает следующим образом.

Стержень 1 вставляют в сквозное отверстие в закрепляемом на стене предмете и вместе с последним вставляют в подготовленное для него стеновое отверстие. В продольное центральное отверстие 2 стержня вставляют и затем ввинчивают распорный элемент. Так как диаметр продольного центрального отверстия в распорной зоне 4 меньше наружного диаметра резьбы ввинчиваемого в него распорного элемента, то половины 6 и 7 распорной зоны 4 расходятся в направлениях, показанных стрелками Д (фиг.5), и прижимаются своими наружными поверхностями к поверхности стенового отверстия.

Распорный элемент стремится также изогнуть каждую из половин 6 и 7 в направлениях, показанных стрелками Е, однако, если продольные несквозные пазы 10 отсутствуют, то окружная изгибная жесткость половин велика, изгибные деформации в направлении стрелок Е практически отсутствуют и края поверхностей половин в зоне стрелок Е практически на прижимаются к поверхности стенового отверстия. В результате контактное давление Р стержня на стену распределено крайне неоднородно по периметру сечения распорной зоны. Характер этого распределения для втулки без продольных несквозных пазов иллюстрируется кривой 13 на фиг.7.

Наличие продольных несквозных пазов 10 существенно снижает окружную изгибную жесткость половин, края половин разжимаются распорным элементом в направлениях, показанных стрелками Е (см. фиг.5), и создают давление на материал стены. Для этого случая характер распределения контактного давления стержня на материал стены иллюстрируется кривой 14 на фиг.7. Как видно, выполнение продольных несквозных пазов позволяет достигать большую величину суммарного распорного усилия и, как следствие, большую величину несущей способности дюбеля.

Участки 12, выполняющие функции зацепов, препятствующих провороту стержня в стеновом отверстии при ввинчивании распорного элемента (см. фиг.1, 2, 3, 5), расположены вдоль образующих наружной цилиндрической поверхности стержня, лежащих в плоскости, перпендикулярной к плоскости продольных сквозных пазов (см. также фиг.5). Как видно из фиг.5 и фиг.7, зона размещения участков 12 прижимается к материалу стены наибольшим давлением. Благодаря этому участки 12 эффективно сцепляются с неровностями поверхности стенового отверстия, препятствуя провороту стержня дюбеля.