PL242726B1 - Wkręt śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem asymetrycznym do montażu termoizolacji - Google Patents

Abstract

Wkręt (1) śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem symetrycznym do montażu termoizolacji ma trzpieniowy rdzeń (2) wyposażony w gwint (3) i zakończony wierzchołkiem (4), zwężającym się w kierunku wkręcania pod kątem wierzchołkowym (α), który zawiera się w przedziale od 40° do 50°, przy czym asymetrycznie trójkątny w przekroju promieniowym zarys gwintu (3) jest obwodowo spiralny o skoku (S), odpowiadającym od 0,35 do 0,55 średnicy (d_r) rdzenia (2) i ma asymetryczny kąt wierzchołkowy, który wynosi od 25° do 35°, a kąt gwintu (3), od strony przeciwnej do kierunku wkręcania stanowi od 0,1 do 0,2 kąta wierzchołkowego. Zewnętrzny promień (R) wieńca gwintu (3) wynosi 0,1 mm, natomiast średnica (d_r) rdzenia (2) jest mniejsza od średnicy nominalnej (d_n) wkręta (1) w proporcji od 0,7 do 0,8.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wkręt śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem asymetrycznym służący do montażu termoizolacji zarówno wewnątrz budynków i budowli jak i na ich elewacjach.

Z europejskiego opisu patentowego EP 3 404 273 znany jest element śrubowy, w którym kąt wewnętrzny zwężającego się odcinka wierzchołka rdzenia wynosi od 20° do 40°, a średnica rdzenia wynosi od 55% do 70% średnicy nominalnej wkręta, przy czym skok gwintu wkręta wynosi od 40% do 70% jego średnicy nominalnej.

Znany jest też z opisu patentowego PL 219 607 B1 wkręt mocujący, który charakteryzuje się tym, że kąt wierzchołkowy zarysu gwintu wynosi 17°-23°; stosunek średnicy zewnętrznej wkręta do średnicy rdzenia mieści się w przedziale 1,47-1,61, a stosunek skoku gwintu do wysokości zwojów gwintu mieści się w zakresie 2,0-2,34.

Istotą wynalazku jest wkręt śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem asymetrycznym, który ma trzpieniowy rdzeń wyposażony w gwint. Wkręt zakończony jest stożkowym wierzchołkiem, zwężającym się w kierunku wkręcania pod wewnętrznym kątem wierzchołkowym, który zawiera się w przedziale od 40° do 50°. Asymetrycznie trójkątny w przekroju promieniowym zarys gwintu (3) jest obwodowo spiralny o skoku, odpowiadającym od 0,35 do 0,55 średnicy rdzenia i jest zwieńczony na zewnątrz promieniem równym 0,1 mm. Gwint ma asymetryczny kąt wierzchołkowy, który wynosi od 25° do 35°, a kąt gwintu od strony przeciwnej do kierunku wkręcania stanowi od 0,05 do 0,2 jego kąta wierzchołkowego. Średnica rdzenia wkręta jest mniejsza od jego średnicy nominalnej w proporcji od 0,7 do 0,8.

Korzystnie kąt wierzchołkowy wierzchołka rdzenia wynosi 43°.

Korzystnie skok gwintu na rdzeniu wkręta odpowiada 0,465 średnicy rdzenia wkręta.

Korzystnie średnica rdzenia wkręta jest mniejsza od średnicy nominalnej wkręta w proporcji 0,72 : 1.

Korzystnie kąt wierzchołkowy gwintu jest asymetryczny i wynosi 28°, a kąt (β) gwintu (3), od strony przeciwnej do kierunku wkręcania korzystnie wynosi 3°.

Zamodelowano kształty gwintu wkręta oraz dokonano licznych obliczeń i analiz numerycznych pracy wkrętów podczas montażu i demontażu. Dla najbardziej interesujących wyników modelowania wykonano szereg eksperymentów praktycznych różnych wariantów konstrukcyjnych, mając na uwadze szczególnie momenty wkręcania i priorytetowo siły wyrywania wkręta z podłoża. Nieoczekiwanie okazało się, że w stosunku do wkrętów spotykanych na rynku, rozwiązanie według wynalazku pozwala na osiąganie, przy porównywalnych momentach wkręcania, znacznie większych, maksymalnych sił wyrywania (lepsze „trzymanie” wkręta w podłożu) oraz zmniejszenie siły ich luzowania (wykręcania).

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia półprzekrój-półwidok wkręta śrubowego, a Fig. 2 przekrój gwintu o asymetrycznym zarysie.

Przykład porównawczy: wkręt handlowy.

Wkręt handlowy ma średnicę nominalną dn = 5,68 mm, średnicę rdzenia dr = 4,5 mm, gwint na rdzeniu jest symetryczny o kącie wierzchołkowym φ = 60° i skoku S równym 2 mm. Moment wkręcania tego wkręta wynosi 280 Nmm, a siła wyrywania wkręta zamontowanego w podłożu w wynosi 8N.

Przykład realizacji wynalazku:

Wkręt 1 według wynalazku ma średnicę nominalną dn = 6 mm, a trzpieniowy rdzeń 2 ma średnicę dr = 4,3 mm. Gwint 3 na rdzeniu 2 ma zarys asymetryczny o kącie wierzchołkowym φ = 28°, przy czym kąt β gwintu 3, od strony przeciwnej do kierunku wkręcania wynosi 3°. Skok gwintu S równa się 2 mm, a zewnętrzny promień R wieńca gwintu 3 wynosi 0,1 mm. Kąt wierzchołkowy α wierzchołka 4 rdzenia 2 wynosi 43°. W stosunku do wkręta porównawczego, przy nieznacznie większym momencie wkręcania 340 Nmm, znacznie wzrosła siła wyrywania do 36N, czyli korzystnie nastąpił wzrost tej siły aż do 350%.

Możliwe jest przemysłowe zastosowanie wynalazku w budownictwie, szczególnie w końcowej realizacji budynków i budowli, tj. ocieplaniu tych obiektów.

Claims (5)

1. Wkręt śrubowy ze zoptymalizowanym gwintem symetrycznym do montażu termoizolacji posiadający gwintowany trzpień zakończony zwężającym się wierzchołkiem , znamienny tym, że wkręt (1) ma trzpieniowy rdzeń (2) wyposażony w gwint (3) i zakończony wierzchołkiem (4), zwężającym się w kierunku wkręcania pod kątem wierzchołkowym (α), który zawiera się w przedziale od 40° do 50°, przy czym asymetrycznie trójkątny w przekroju promieniowym zarys gwintu (3) jest obwodowo spiralny o skoku (S), odpowiadającym od 0,35 do 0,55 średnicy (dr) rdzenia (2) i ma asymetryczny kąt wierzchołkowy (φ), który wynosi od 25° do 35°, a kąt (β) gwintu (3), od strony przeciwnej do kierunku wkręcania stanowi od 0,1 do 0,2 kąta wierzchołkowego (φ), a gwint (3) jest zwieńczony na zewnątrz promieniem (R) równym 0,1 mm, natomiast średnica (dr) rdzenia (2) jest mniejsza od średnicy nominalnej (dn) wkręta (1) w proporcji od 0,7 do 0,8.

2. Wkręt śrubowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt wierzchołkowy (α) wierzchołka (4) rdzenia (2) wynosi korzystnie 43°.

3. Wkręt śrubowy według zastrz. 1, znamienny tym, że skok (S) gwintu (3) korzystnie odpowiada 0,465 średnicy (dr) rdzenia (2).

4. Wkręt śrubowy według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica (dr) rdzenia (2) jest mniejsza od średnicy nominalnej (dn) wkręta (1) korzystnie w proporcji 0,72 : 1.

5. Wkręt śrubowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt wierzchołkowy (φ) gwintu (3) jest asymetryczny i wynosi 28°, a kąt (β) gwintu (3), od strony przeciwnej do kierunku wkręcania korzystnie wynosi 3°.