PL186051B1 - Element mocujący dla obciążeń niestatycznych - Google Patents

Abstract

1. Element mocujacy dla obciazen niesta- tycznych do mocowania maszyn, urzadzen transportowych lub innych elementów kon- strukcyjnych, z dajacym sie zakotwiac w wy- wierconym otworze, za pomoca utwardzalnej masy zaprawowej, sworzniem, na którego przednim koncu jest umieszczony zasobnik energii i którego powierzchnia zewnetrzna tworzaca obszar zakotwienia jest zaopatrzona w srodek zapobiegajacy zwiazaniu, zna- mienny tym, ze zasobnik energii (3) ma ksztalt pierscieniowego korpusu i jest umie- szczony pomiedzy dwiema tarczami stalo- wymi (4), przy czym jedna z tarcz stalowych opiera sie bezposrednio na utwardzalnej ma- sie zaprawowej, a druga tarcza stalowa opiera sie na korpusie pierscieniowym. FIG 3 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element mocujący dla obciążeń niestatycznych do mocowania maszyn, urządzeń transportowych lub innych elementów konstrukcyjnych.

Elementy mocujące są potrzebne do mocowania maszyn, przenośników lub innych elementów konstrukcyjnych w celu przejmowania dużych, dynamicznych, czasami nawet uderzeniowych, obciążeń niestatycznych. Znane, stosowane do tego celu, elementy mocujące są najczęściej po osadzeniu w podłożu mocującym napinane wstępnie w kierunku osiowym, tak aby odprowadzić do podłoża duże siły dynamiczne, które działają na zamocowanie. Praktyka pokazuje, że wprowadzone napięcie wstępne ulega w krótkim czasie, wskutek występujących obciążeń dynamicznych, znacznej redukcji. Aby zapobiec temu spadkowi siły napięcia wstępnego, w niemieckim opisie wyłożeniowym nr DE-OS 3 331 097 zaproponowany został kołek, zaopatrzony w, znajdujący się pomiędzy przeciwpodparciem na sworzniu i mocowanym przedmiotem, zasobnik energii w postaci elementu sprężystego.

Element sprężysty charakteryzuje się zależną od dopuszczalnego obciążenia użytkowego siłą napięcia i jest usytuowany poza wywierconym otworem. Niekorzystne okazało się to, że przy dużej liczbie cykli zmian obciążenia występują pomiędzy poszczególnymi sprężynami duże naciski powierzchniowe, które powodują uszkodzenie powierzchni sprężyn w wyniku korozji ciernej. W efekcie tego następuje gwałtowny spadek siły napięcia wstępnego, który powoduje poślizg kołka i może prowadzić do tego, że zamocowanie nie zadziała. Ponadto zmniejsza się również sprężystość zasobnika energii, co prowadzi do zaniku zdolności przenoszenia obciążeń dynamicznych.

Poza tym umieszczenie elementu sprężystego na zewnętrznej powierzchni mocowanego przedmiotu jest nie zawsze możliwe z uwagi na brak miejsca.

186 051

W europejskim opisie patentowym nr EP 0 366 026 ujawniono system kotwienia z zastosowaniem zaprawy murarskiej do mocowania elementów budowlanych w pustakach, cegłach dziurawkach lub innych lekkich elementach muru, w którym urządzenie kotwiące, składające się z elementu śrubowego ze sprężyną z drutu otaczającą element śrubowy, umieszcza się w zaprawie znajdującej się w otworze wykonanym w ścianie. Zarówno element śrubowy, jak i każdy ze zwojów sprężyny drutowej są całkowicie związane w zaprawie, tak że po utwardzeniu zaprawy otrzymuje się sztywne, niepodatne osiowo zakotwienie. Osadzona całkowicie w rdzeniu z zaprawy sprężyna drutowa po stwardnieniu zaprawy jest zupełnie pozbawiona cechy sprężystości, tak że każde obciążenie przyłożone do elementu śrubowego jest bezpośrednio i bez tłumienia wprowadzane w podłoże kotwienia. Tak więc, ten znany system nie nadaje się do przejmowania obciążeń dynamicznych.

Z międzynarodowej publikacji patentowej nr WO 88/07142 znany jest element kotwiący w postaci sworznia, który umieszczany jest w zaprawie murarskiej znajdującej się w otworze wykonanym w stałym podłożu. Sworzeń jest utworzony przez usytuowane kolejno po sobie rozpierające stożki ścięte, przy czym jest on na swej powierzchni zewnętrznej, na długości obszaru zakotwienia, zaopatrzony w środek zapobiegający wiązaniu, np. powłokę. Środek ten umożliwia dalsze wsunięcie sworznia, umożliwiając dodatkowe rozparcie w przypadku wystąpienia rysy prowadzącej do powiększenia średnicy otworu, przy czym przesunięcie może odbywać się, z uwagi na kształt sworznia, tylko w jednym kierunku. Element kotwiący według WO 88/07142 nie jest przeznaczony dla obciążeń niestatycznych, gdyż nie posiada zasobnika energii.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji elementu mocującego dla obciążalnych dynamicznie zamocowań, który umożliwia utrzymanie stałej siły napięcia oraz zajmujące niewiele miejsca zamocowanie.

Element mocujący dla obciążeń niestatycznych do mocowania maszyn, urządzeń transportowych lub innych elementów konstrukcyjnych, z dającym się zakotwiać w wywierconym otworze, za pomocą utwardzalnej masy zaprawowej, sworzniem, na którego przednim końcu jest umieszczony zasobnik energii i którego powierzchnia zewnętrzna tworząca obszar zakotwienia jest zaopatrzona w środek zapobiegający związaniu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zasobnik energii ma kształt pierścieniowego korpusu i jest umieszczony pomiędzy dwiema tarczami stalowymi, przy czym jedna z tarcz stalowych opiera się bezpośrednio na utwardzalnej masie zaprawowej, a druga tarcza stalowa opiera się na korpusie pierścieniowym.

Korzystnie, mający kształt pierścieniowego korpusu zasobnik energii jest wykonany z elastomeru.

Korzystnie, mający kształt pierścieniowego korpusu zasobnik energii jest wykonany z pianki metalowej.

Korzystnie, w wykonanym z elastomeru zasobniku energii osadzona jest sprężyna.

Korzystnie, zasobnik energii składa się z pianki aluminiowej.

Korzystnie, środek zapobiegający związaniu stanowi rękaw gumowy.

Korzystnie, środek zapobiegający związaniu stanowi powłoka.

Korzystnie, powłoka jest wykonana z lakieru przaciwciemegń, wosku lub żywicy epoksyakrylowej.

Zasobnik energii, znajdujący się na przednim, umieszczonym w wywierconym otworze, końcu sworznia, opiera się na tworzącej obszar zakotwienia, utwardzonej masie wiążącej, w związku z czym obciążenia dynamiczne, wprowadzane przez sworzeń, mogą być wychwytywane przez zasobnik energii. Możliwość osiowego ruchu sworznia wewnątrz obszaru zakotwienia jest osiągana za pomocą środków zapobiegających związaniu, w jakie zaopatrzony jest sworzeń. Za pomocą umieszczonego na przednim końcu sworznia, względnie ukształtowanego w postaci nakrętki, ogranicznika energia drgań sworznia jest przekazywana do zasobnika energii. W wyniku przekazania energii umieszczony pomiędzy dwiema tarczami stalowymi zasobnik energii, który może być wykonany z elastomeru lub pianki metalowej, dociska się do ścianki wywierconego otworu i sprawia, że siła napięcia elementu mocującego utrzymuje się na stałym poziomie.

186 051

Dzięki umieszczeniu zasobnika energii na przednim, znajdującym się w wywierconym otworze, końcu sworznia, dla zamocowania przedmiotu długość wystającej części sworznia musi być jedynie dopasowana do grubości zaciśnięcia mocowanego przedmiotu. Element mocujący według wynalazku umożliwia zatem zamocowanie charakteryzujące się oszczędnością miejsca i przenoszące obciążenia dynamiczne.

Zastosowany w zasobniku energii materiał spieniony, na przykład pianka aluminiowa, zapewnia wyjątkowo dobre rozpraszanie energii uderzeniowej. Ponieważ moduł sprężystości spienionych metali można w szerokim zakresie zmieniać za pomocą ich gęstości, istnieje możliwość takiego oddziaływania na zdolność zasobnika energii do absorpcji energii, że sprężystość elementu mocującego można dopasować do oczekiwanego obciążenia dynamicznego.

W celu zakotwienia element mocujący jest wprowadzany w wywiercony otwór, a wzdłużna szczelina pomiędzy sworzniem i ścianką otworu jest wypełniona utwardzalną masą zaprawową, po utwardzeniu której powstaje stały, zakotwiony w wywierconym otworze, rdzeń zaprawowy, który otacza sworzeń i działa jako podpora dla zasobnika energii.

Jako zapobiegające związaniu środki można stosować powłoki, na przykład w postaci lakieru. Przy użyciu lakieru jako powłoki można do tego utwardzalnego rodnikowo układu żywic reakcyjnych dodać na przykład t-butylokatechinę lub lakier na bazie żywicy fenolowej. Możliwe jest także nałożenie powłoki metalowej, na przykład powłoki galwanicznej. Sworzeń można pokryć środkiem rozdzielczym w postaci folii z tworzywa sztucznego lub podobnego, który ma dobre własności ślizgowe i jest wykonany na bazie polisiloksanu, poliolefiny, policzterofluoroetylenu, polipropylenu i temu podobnych. Można również zastosować środki przeciwcierne w postaci grafitu, siarczku cynku, siarczku molibdenu, mydeł metalicznych i wosków.

Połączenie między sworzniem i zasobnikiem energii może mieć różne postacie; zasobnik energii może być na przykład nakręcony na sworzeń lub sworzeń może być pokryty natryskiwanymi spienionymi metalami. Zasobnik energii może być również sklejony ze sworzniem lub zamocowany za pomocą podkładki i nakrętki.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia element mocujący po wprowadzeniu do wywierconego otworu, fig. 2 przedstawiony na fig. 1 element mocujący w trakcie napełniania szczeliny wzdłużnej, fig. 3 element mocujący według fig. 1, napięty wstępnie, fig. 4 - przedstawiony na fig. 1 element mocujący z innym zasobnikiem energii, fig. 5 - przedstawiony na fig. 4 element mocujący, napięty wstępnie, fig. 6 - przedstawiony na fig. 1 element mocujący z kolejnym przykładem wykonania zasobnika energii, fig. 7 - przedstawiony na fig. 6 element mocujący, napięty wstępnie, fig. 8 - wykres dla obciążeń niestatycznych oddziałujących na element mocujący według fig. 3, a fig. 9 - wykres dla obciążeń niestatycznych oddziałujących na element mocujący według fig. 4 i fig. 5.

Przedstawiony na fig. 1 element mocujący składa się ze sworznia 1 i zasobnika energii 3, który jest tak umieszczony na przednim, znajdującym się w wywierconym otworze 7, końcu sworznia 1, że opiera się na tworzącej obszar zakotwienia, utwardzonej masie wiążącej. Zewnętrzna powierzchnia sworznia 1 jest zaopatrzona w środek 2, przeciwdziałający związaniu. Pierścieniowa szczelina pomiędzy sworzniem 1 i ścianką wywierconego otworu jest wypełniona utwardzalną masą zaprawową. Zasobnik energii 3 jest wykonany z elastomeru, umieszczonego pomiędzy dwiema płytami stalowymi 4. Ponadto na przednim końcu sworznia 1 umieszczona jest nakrętka 5, która służy jako ogranicznik i umożliwia przekazywanie energii drgań sworznia 1 do zasobnika energii 3. Napełnianie szczeliny pierścieniowej odbywa się za pomocą igły 11 do wstrzykiwania, jak ukazuje fig. 2. Po utwardzeniu masy zaprawowej powstaje stały, pierścieniowy rdzeń zaprawowy 13, który otacza sworzeń 1, jak ukazuje fig. 3.

Przedstawione na fig. 3 podłoże mocujące 8 stanowi korzystnie jednorodny, stały materiał budowlany, na przykład pełna cegła, piaskowiec wapienny lub beton.

Mocowany do podłoża mocującego 8 element konstrukcyjny 12 jest za pomocą nakrętki 5a i podkładki dociskany do przedstawionej na fig. 3, górnej krawędzi 18 podłoża mocującego.

186 051

Figura 4 ukazuje, podobnie jak fig. 1, element mocujący według wynalazku po wprowadzeniu do wywierconego otworu, przy czym zasobnik energii 3a jest wykonany z pianki metalowej. Zasobnik energii 3a jest umieszczony pomiędzy dwiema tarczami stalowymi 4. Po wstępnym napięciu elementu mocującego następuje sprężenie zasobnika energii 3a. Zasobnik energii 3a dociska się przy tym do ścianki wywierconego otworu, jak ukazuje fig. 5.

W następnym przykładzie wykonania, ukazanym na fig. 6, zasobnik energii 3 składa się ze sprężyny talerzowej 19, włożonej w umieszczony pomiędzy dwiema tarczami stalowymi zasobnik energii 3 z elastomeru. Po wstępnym napięciu elementu mocującego sprężyna odkształca się w kierunku osiowym, jak ukazano na fig. 7.

Praktyczny przykład obciążeń niestatycznych, jakie oddziałują na przedstawiony na fig. 1, 3 element mocujący według wynalazku, przedstawia wykres na fig. 8.

Kolejny przykład obciążeń niestatycznych, jakie oddziałują na przedstawiony na fig. 4, 5 element mocujący, przedstawia wykres na fig. 9.

186 051

Test utlenienia według normy IP 306/79

kO	to (Tj a; X3 Ό P CU
to	| Próbka 5 )
ΧΤ	Próbka 4
co	Próbka 3 j
CN	Próbka 2 |
«—1	Próbka 1 |
[ Norma |	ASTM |
-Η Ai Ρ co 0 3 TJ φ ρ
	3 ’ΓΊ Φ i—1 O •n (TJ 64 TJ 0 cd

u

Ai

TJ

O

P

CU •P

TJ

				lO	Γ-	co
LO				X	co	co	LO
x		CN		co	o	lp	X
r—1					X	X	[-*·
				V	o	o
		LO			LO	Γ	co
CN		x			CN	o
		CN				CN	X
V						X	kO
	£	V				o	kO
	£
	o
	P
	CO	lO			Γ-	LO	Γ-
CO	>1			kO	k£>	rp	kO
e	CO			rp	CN	X
V	Φ		V	X	X	Γ-
64 P	V			O	O	Γ-
	a
	3 •P
	3
LO P	nj S 0 TJ (TJ P	lO rp		LO CN	(Ti O O	, 041	2,93
V	V			O	O	CN
	Ai
	co
lO	3 64	LO		LO	CN	(Ti	CO
t—1	υ φ-	CN		CO	LO O	O	f—
V	-P co	V		V	O	o	Γ- ΙΟ
	Φ
	-P £	_
	O
	•P
	u	to		LO		rp	CN
CN	Φ 64 CO	*>		X	rp		OT
	co			X	ip	X
V	V			o	X	o
		V		O	r—
	0		στ
	&		r-
	•P		kO
			o
O	(0	o	co	o			1
O		o		o			1
LO	3	LO	CU	LO	1		1
rp	Φ	fp	IP	rp	1		1
				1	1		1
Q	3	Q	>.	Q	1	1	1
	Φ		ε
	f—1		P
	P		0
	3		3
1	e	1	CP	1
1	Φ	1	3	1
1	P	1	rp	1	o*>	<*>	<*>
1	co	1	TJ
1	Φ	1	Φ	1
1	P	1	2	1
	TJ		(TJ
	Φ		•P
	64		3
	P		Φ
	tt		•P
			3
	•P		Φ
	υ		i—1
	'CO		P
	0		3
P	3	P		P			CU
o	co	0	P	0			o
	(TJ	1—1	co	P		CU	H
O	P	o	Φ	o		o	\
Sd	&	SC	E-«		w	lp	ω

TJ

O n tj» •P a:

o <0 rp flj >1

Z

CP

CP Ό 3 φ £ * TJ

Φ _J u (0 Cl Φ 3 Φ CP Φ O •rd

-ΓΊ

O (TJ o

Φ

Φ

Cn

Φ

Ci •P Ai -H ρ Ai W P O CO 3 O TJ 3 Φ TJ -r-i Φ •ΓΊ

Φ

Ή

TJ

O

Cp n

A!

N (Tj r—l (TJ >.

S

CP rM

TJ

Φ £

-P 'ΓΊ

U (Tj

Cl

Φ

Φ

CP

Φ

Cl •P

Ai

P co o

TJ

Φ

-ΓΊ

-P

Ai

-P x:

u φ

(TJ

P w

Cp

P

TJ

Φ

S •P •ΓΊ

U rd

Cl

Φ

Φ

CP

Φ p

-P

Ai

P co o

TJ

Φ

Φ •P

TJ

O cp

P

S

CP

P

TJ

Φ £

•ΓΊ

U (TJ

Cl

Φ

Φ

CP

Φ

Ci co o

TJ

Φ •ΓΊ

Φ

-P

TJ

O

CP (Tj

I-1 (Tj >1

CP

P

TJ

Φ υ

<τ$ ρ

φ φ

cp φ

ρ ♦Ρ

AJ

Ρ

CO ο

TJ

Φ

N (TJ (TJ £

Cl

Ci

P o

N

Ci

P o

(TJ rc)

Ν

Ρ

-Ρ ο

		P	P		P		o		!Z		S
		P	o		o		o		o		o
		0					lO		o		o
		is	X o		K o		I o		LO I		lO 1
		o	LO		LO		o		o		o
		lO	rp		«Ρ				o		o
		1—I							*31
	(0	(TJ	(0		(TJ		fd -Γ3		(TJ		(TJ
	•P	-n	ΤΊ		•n		o		-n		•ΓΊ
	3	0	υ		U		Λί		U		o
	(TJ	Ai	Ai		Ai		(TJ		Ai		Ai
	•P	(TJ	(TJ		(TJ		p		(TJ		(TJ
	3	P	P		P		P		P		P
	Φ	P	Mp		P				P		P
	ip P	(TJ	(0		nJ		(TJ g		(0		(TJ
	3	3	3	co	3		(TJ		3	co	3
		(TJ	(TJ		(TJ				(TJ		(TJ
	2	3	5	XI	S		Q			XI
	Ό	0	0	3	O		P		O	3	O
TJ	P	P	P	ip	P		Φ		P	i—1	P
(Tj	Ai	Φ	Φ		Φ		£		Φ		Φ
co	3	3	3	CN	3		Φ	«Ρ	3	CN	3
O	TJ	Φ	Φ		Φ		Cp		Φ		Φ
	O	Cr	Cp		CP		φ		CP		Cp
>1	P	Φ	Φ	Cp	Φ	CT	p	tn	Φ	CP	Φ
P	CU	P	P	•P	P	•P	64	•P	P	•P	P
•P		64	64	<P	64	P		P	64	P	N
	(TJ
o	e						• ·				• ·
Ai	3	r—(	CN		CO				LO		kO
rp	CO
(TJ		(TJ	(TJ		(TJ		<TJ		(TJ		(TJ
u	1	AJ	Ai		Ai		Ai		Ai		Ai
		X)	XI		X5		X4		XI		XJ
1	CU	Ό	Ό		'0		Ό		Ό		Ό
	o	P	P		P		P		P		P
ω	E-«	CU	CU		cx		CU		CU		CU

fig.

186 051

Wytrzymałość na ściskanie pianki z Al ( pochłanianie energii)

Naprężenie ściskające w MPa

Odkształcenie względne w '/

FIG 9

186 051

FIG. 7

186 051

FIG. 6

186 051

FIG. 5

186 051

FIG. 4

186 051

FIG. 3

186 051

FIG.2

186 051

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element mocujący dla obciążeń niestatycznych do mocowania maszyn, urządzeń transportowych lub innych elementów konstrukcyjnych, z dającym się zakotwiać w wywierconym otworze, za pomocą utwardzalnej masy zaprawowej, sworzniem, na którego przednim końcu jest umieszczony zasobnik energii i którego powierzchnia zewnętrzna tworząca obszar zakotwienia jest zaopatrzona w środek zapobiegający związaniu, znamienny tym, że zasobnik energii (3) ma kształt pierścieniowego korpusu i jest umieszczony pomiędzy dwiema tarczami stalowymi (4), przy czym jedna z tarcz stalowych opiera się bezpośrednio na utwardzalnej masie zaprawowej, a druga tarcza stalowa opiera się na korpusie pierścieniowym.
2. 2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że mający kształt pierścieniowego korpusu zasobnik energii (3) jest wykonany z elastomeru.
3. 3. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że mający kształt pierścieniowego korpusu zasobnik energii (3) jest wykonany z pianki metalowej.
4. 4. Element według zastrz. 2, znamienny tym, że w wykonanym z elastomeru zasobniku energii (3) osadzona jest sprężyna (19).
5. 5. Element według zastrz. 2, znamienny tym, że zasobnik energii (3) składa się z pianki aluminiowej.
6. 6. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że środek (2) zapobiegający związaniu stanowi rękaw gumowy.
7. 7. Element mocujący według zastrz. 1, znamienny tym, że środek (2) zapobiegający związaniu stanowi powłoka.
8. 8. Element według zastrz. 7, znamienny tym, że powłoka jest wykonana z lakieru przeciwciernego, wosku lub żywicy epoksyakrylowej.