ES2275104T3 - Dispositivo de fijacion y procedimiento de fijacion a un sustrato. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de fijación (10) destinado a fijarse en un sustrato compuesto de madera o material de mampostería friable, tales como hormigón celular curado en autoclave, yeso curado, o capa de enlucido, placa de yeso o ladrillo rojo blando u otro tipo de ladrillo blando, comprendiendo el dispositivo de fijación (10) una espiga (1) que presenta un primer extremo (3) y un segundo extremo (13) y una cabeza opcional (2) en el segundo extremo (13), en el que la espiga del dispositivo de fijación (10) está configurada con por lo menos una rosca que se extiende de forma helicoidal (6) verticalmente a la altura total desde la espiga (1) en una pluralidad de convoluciones alrededor de la espiga (1), en el que la rosca (6) presenta una altura por encima de la espiga (1), que se reduce de manera adyacente al primer extremo (3) de la espiga (1) y que aumenta gradualmente a su altura total y que disminuye gradualmente en altura desde su altura total a medida que se acerca al segundo extremo (13) de la espiga (1).
Description
Dispositivo de fijación y procedimiento de
fijación a un sustrato.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de fijación mejorado que presenta una aplicación
particular, pero no exclusiva, en la fijación a un sustrato, tal
como madera, materiales plásticos y sustratos friables, por ejemplo
madera a contrahilo, madera contrachapada, tableros aglomerados y
placas lisas de borde biselado, MDF (tableros de fibras) y otras
placas de partículas (por ejemplo, cartón de virutas o placas de
fibra) así como hormigón de peso ligero, celular curado en
autoclave en, por ejemplo, forma de bloques (p.ej. del tipo vendido
bajo las marcas comerciales "Thermalite", "Calcon" y
"Durox"), enyesar, enlucir, ladrillo rojo blando, (por
ejemplo, bloques de hormigón ligero) y otros sustratos de
mamposterías friables.
Los dispositivos de fijación roscados
convencionales, tales como tornillos, son difíciles de fijar en
sustratos de mampostería, puesto que es difícil, para una rosca
convencional, encontrar un lugar seguro dentro de una perforación
en dicho sustrato. Las fijaciones roscadas a tornillo convencionales
son, por consiguiente, fijadas dentro de las perforaciones en
sustratos de mampostería forrando primero la perforación con un
revestimiento de un material relativamente blando, en el cual, la
fijación roscada puede cortar su propia rosca, comprimiendo al
mismo tiempo el forro contra las paredes de la perforación dentro
del sustrato de mampostería. Un ejemplo típico de dicho
revestimiento interior es el que se comercializa con la marca
comercial Rawlplug. Dichos revestimientos están disponibles en
forma de material fibroso y de plástico en una amplia gama de
configuraciones, que reflejan una actividad muy considerable en la
técnica anterior a través de los años, para mejorar la seguridad y
facilidad de uso de los dispositivos de fijación roscados a
tornillo, utilizados con dichos revestimientos interiores.
Adoptando un principio algo similar, formas
alternativas del dispositivo de fijación son de material metálico y
se estructuran para ser expansibles después de la introducción en
una perforación en un material de mampostería, de modo que las
fuerzas de compresión contra, o el choque en, las superficies
internas de la perforación presentan resistencia a la retirada del
dispositivo de fijación desde la perforación. Reflejando una
actividad sustancialmente similar en esta técnica se encuentra
disponible una amplia gama de dichos dispositivos. Por ejemplo,
varios dispositivos de esta clase están disponibles bajo la marca
comercial Rawlplug, mencionada anteriormente, y bajo las marcas
comerciales Fischer y Hiltl.
Dispositivos de fijación algo similares a los
vendidos bajo la marca comercial Rawlplug también son vendidos bajo
la marca comercial Fischer, como se ha mencionado antes. El de
Fischer Wallbolt presenta un blindaje dilatador de hierro maleable,
que forma un manguito alrededor de un perno roscado a tornillo
convencional. El conjunto combinado, en uso, se inserta en una
perforación pretaladrada en un sustrato de mampostería y el perno
se aprieta por medio de una llave para tuercas. Esta operación
arrastra una cuña cónica terminal hacia atrás en el blindaje y
obliga a salir hacia el exterior a los cuatro segmentos del blindaje
contra los lados de la perforación.
Todos los elementos de fijación que se basan en
la compresión de un elemento asociado en la pared de una perforación
pretaladrada dan lugar a inconvenientes estructurales. Las paredes
de la perforación se someten a esfuerzos y en numerosos materiales
de sustrato, existe una resistencia mecánica insuficiente en la
estructura del sustrato para evitar la aparición de grietas. Este
es, en particular, el caso con materiales tales como hormigón
celular curado en autoclave de peso liviano, pero también se aplica
a estructuras de ladrillos. Resulta especialmente evidente las
aberturas adyacentes en una estructura de mampostería en las que, en
un lado por lo menos, habrá un espesor comparativamente pequeño del
material del sustrato. Por supuesto, los elementos de fijación se
suelen requerir en zonas de aberturas para la fijación de marcos de
ventanas, revestimientos de puertas y accesorios de montaje
similares.
Igualmente, una gran parte de actividad se ha
centrado en la mejora de los propios elementos roscados a tornillo
con el fin de encontrar una fijación segura en materiales de
mampostería sin necesidad del uso de revestimientos interiores y
sin expansión interna. La fuerza impulsora a este respecto es, por
supuesto, el hecho de que los forros no proporcionan grados
totalmente satisfactorios de seguridad, el hecho de la necesidad de
insertar un forro en una perforación representa una actividad
adicional que representa costes de mano de obra adicionales y el
hecho de que, en el caso de pernos de expansión y elementos
similares, las fuerzas de compresión necesarias para la seguridad
de fijación pueden dar lugar, como se ha observado antes, a la
rotura de los materiales de mampostería, en particular cuando se
encuentran adyacentes a los extremos de los cuerpos de dichos
materiales.
Las memorias de las patentes GB nº 2.115.511
(ITW III) y nº 2.152.171 (ITW II) dan a conocer fijaciones de
mampostería que comprenden una espiga que presenta unas roscas
espaciadas en forma de un borde helicoidal alternando con una zona
plana paralela. Los flancos de las roscas se cortan en un ángulo de
50º a 65º y presentan un ángulo de hélice de 6º a 8,5º. Estas
características se combinan necesariamente con condiciones
especiales para la introducción en una perforación de mampostería y
se reivindican para proporcionar seguridad de fijación, sin
estriado de la rosca en la inserción. Tanto ITW II como ITW III
representan ejemplos de esfuerzo en la técnica anterior para dar a
conocer dispositivos roscados para fijación directa en una
perforación con el fin de evitar los inconvenientes de los
dispositivos de tipo expansión citados anteriormente.
Además, se dan a conocer roscas profundas en una
fijación para uso en estructura del tipo similar a la mampostería,
en la memoria de patente GB nº 1.510.686 (ITW IV), con un ejemplo
adicional de un intento para dar a conocer un elemento de fijación
de acoplamiento directo. En esta configuración particular, las
crestas de las roscas profundas son dentadas con el fin de ayudar
en el corte de una rosca por el dispositivo en uso y para ayudar en
la transmisión de los detritos de mampostería dentro de la
perforación. Una cresta de rosca menos profunda intermedia parece
ser la clave para proporcionar un diseño que permita conseguir la
seguridad del dispositivo de fijación mientras que, al mismo
tiempo, se reconoce la necesidad de minimizar la perturbación del
material del sustrato. No obstante, las roscas penetran en el
sustrato en posiciones bastante espaciadas de modo que el
comportamiento a la tracción hacia fuera se vea impedido por la
resistencia al cizallamiento de las secciones relativamente
pequeñas del material de sustrato entre espiras del borde saliente
helicoidal. Una configuración similar se da a conocer en la
solicitud de patente europea nº 0.133.773 (ITW I).
El documento GB nº 466039 (Jasper) da a conocer
un tornillo de sujeción con una espiga provista de una ranura de
rosca helicoidal, que alterna con una zona plana entre las ranuras.
Una ranura longitudinal proporciona capacidad de autorroscado para
la rosca profunda. Jasper no da a conocer el tornillo de sujeción
para su uso en estructuras de mampostería.
Un dispositivo de tornillo algo similar se
describe en la memoria de patente GB nº 274833
(Rosenberg). La configuración de rosca de tornillo de extremo de
entrada presenta una ranura que atraviesa el diámetro normal del
dispositivo de fijación junto con crestas de borde elevadas,
extendiéndose esta configuración solamente sobre una corta
distancia de la espiga. Rosenberg no recomienda el dispositivo de
fijación para fijación de mampostería, haciendo referencia en
general a materiales fibrosos y no fluyentes y en particular a
sustratos metálicos.
La memoria de la patente europea nº 0.225.003
(JSM) y la solicitud de patente GB nº 2036227 (Tomoyasu) da a
conocer tornillos de autobloqueo con una configuración algo similar.
Las crestas helicoidales a ambos lados de una pequeña zona plana
presentan sus crestas ranuradas. Tomoyasu hace referencia también a
una estructura en la que las crestas del reborde no están
ranuradas, sino que una cresta intermedia se hace girar a través de
la zona plana, de modo que existan, en realidad, dos ranuras
paralelas formando una rosca completa. Tanto JSM como Tomoyasu se
refieren a dispositivos de autobloqueo que se basan en la
interacción de roscas macho y hembra y no hay revelación de un uso
en el que la parte roscada macho se enrosque automáticamente en una
perforación de mampostería.
La memoria de patente GB nº 2042120 (Gutshall)
da a conocer un tornillo de cabeza que incorpora una rosca
helicoidal de paso largo, devanada sobre una espiga cilíndrica. El
devanado deja sin tocar una zona plana entre convoluciones
adyacentes de la rosca. En cada unión entre la raíz de la rosca y la
zona plana adyacente está provista una cresta helicoidal que
funciona como una rosca auxiliar para mejorar la fuerza de retención
del tornillo. Gurtshall hace referencia al uso del tornillo antes
descrito en materiales blandos, fibrosos o de baja densidad, tales
como maderas y plásticos. Gutshall no parece recomendar el tornillo
de cabeza dado a conocer para fijación autorroscada en un sustrato
de mampostería.
La memoria de patente GB nº 1541237 (Oratronics)
da a conocer un dispositivo roscado para utilizarse como un
estabilizador endodóntico. La espiga del dispositivo dado a conocer
se hace girar con una acanaladura helicoidal, que presenta un paso
suficientemente ancho para proporcionar una zona plana entre espiras
paralelas. La cresta del reborde está ranurada. El documento de
patente GB nº 1519139 (Crock) da a conocer una estructura más simple
para utilizarse en técnicas quirúrgicas. La estructura dada a
conocer comprende una espiga roscada que presenta una ranura de
rosca algo reminiscente de la ilustrada por Rosemberg en la
descripción anterior. Crock se refiere, de forma algo genérica y
especulativa, a una aplicación en la construcción de edificios y
campos afines, pero no hay referencia específica al uso del
dispositivo, dado a conocer, para fijación de autorroscado en una
perforación de mampostería.
En la solicitud de patente PCT nº WO 92/10688,
la fijación a sustratos de mampostería (p.ej. paredes de ladrillo,
obras de bloques u hormigón) implica la formación de una perforación
en el sustrato (por ejemplo, en la zona de tensión o zona de
compresión de un elemento de soporte de caga de hormigón,
introducido en la perforación de forma autorroscada o de otro modo,
que comprende una espiga que presenta un extremo de entrada de la
perforación y un extremo con opción de cabeza opuesto, separado del
extremo de entrada de la perforación por la longitud de la espiga,
en por lo menos una parte de la longitud de la espiga, estando
configurado con una ranura helicoidal roscada, con una zona
deprimida en la circunferencia de la espiga, de modo que desplace,
de forma plástica, el material de la espiga hasta por lo menos uno
de los lados de la ranura, definiéndose la ranura adyacente a un
reborde helicoidal yuxtapuesto a un lado de la ranura o entre un par
de rebordes helicoidales paralelos yuxtapuestos a uno u otro lado
de la ranura y formado, en cada caso, con el material de espiga
desplazado plásticamente. Los rebordes se mantienen verticales
desde la circunferencia bruta de la espiga, de modo que funcionen,
en uso, cada uno como una rosca macho, siendo por lo menos el
extremo de ataque de la rosca preferentemente una rosca macho de
corte de rosca hembra en relación con la obra de mampostería. Los
rebordes helicoidales y la ranura helicoidal definida forman una
configuración helicoidal cuyas convoluciones están espaciadas por
una zona plana activa en relación con la cual los rebordes son
elevados y la ranura está deprimida. La zona plana presenta una
anchura medida axialmente con respecto a la espiga de por lo menos
un 50% del diámetro de la espiga de zona plana y el ángulo de
hélice del reborde helicoidal es por lo menos de 8º, y
preferentemente 10º o más. El dispositivo de fijación se suele
insertar en una perforación ligeramente sobredimensionada (y de
este modo, la espiga del dispositivo será algo subdimensionada en
términos de diámetro en relación con el diámetro de la broca
utilizada para obtener la perforación).
En la patente US nº 5.957.646 (Giannuzi et
al.) se da a conocer otro anclaje de mampostería de roscado
automático, tipo de tornillo de resistencia aumentada, que presenta
una espiga con una sección de raíz redondeada a por lo menos una
rosca de corte macho helicoidal, cuyo diámetro de cresta supera el
diámetro de una perforación realizada para alojar el anclaje.
Formado sobre la raíz en la parte plana helicoidal, entre
convoluciones sucesivas de la rosca, existe un reborde que se eleva
por encima de la raíz para definir una zona de compactación entre
el reborde y la parte inclinada de la perforación.
Numerosos materiales de construcción modernos y
algunos tradicionales son friables por si propia naturaleza y no
soportan elevados esfuerzos de tracción para los dispositivos de
fijación existentes en ellos. Las razones para esta circunstancia
son múltiples. Por ejemplo, en muchos materiales friables una
fijación no será autorroscada en una perforación pretaladrada
debido a que las espiras iniciales de la fijación no inician un
canal helicoidal de la perforación, sino que, simplemente,
ensanchan la extremidad exterior de la perforación mediante abrasión
del material del sustrato. Numerosos dispositivos pueden roscarse
en una perforación autorroscada, pero presentan una propensión a
daños por un par de apriete excesivo, aumentando la perforación en
sección transversal, a través de su longitud, con respecto a la
circunferencia de la superficie roscada de la fijación. Estos
problemas son particularmente predominantes en el hormigón celular
curado en autoclave, tal como en la forma de bloques de
construcción, pero también se encuentran cuando la fijación a los
materiales tradicionales, tales como ladrillo rojo blando (y
ladrillos fabricado con arcillas cocidas de diferente coloración) y
yesos y enlucidos obtenidos, por ejemplo, con mezclas de
yeso/enlucido de cal. Los sustratos de madera plantean problemas
diferentes pero, en muchos casos, los requisitos de resistencia a
la tracción significan que una fijación debe pasar a través de un
elemento de la madera y fijarse, mediante una tuerca, en una cara
opuesta a la cara a través de la cual se introduce la fijación,
estando esta última acoplada gracias a una cabeza de la fijación.
Esto significa algunas limitaciones al fijar juntos dos elementos,
en los que una cara es inaccesible para la fijación de una tuerca.
La madera a contrahilo es notoriamente deficiente como base de
fijación para un dispositivo de fijación. En realidad, tanto es así
que resulta raro basarse exclusivamente en el acoplamiento de rosca
de tornillo en madera a contrahilo en cualquier situación real; por
supuesto, la fijación por tuerca suele excluirse en el caso de
fijaciones en madera a contrahilo.
Según la invención, se da a conocer, en un
primer aspecto, un dispositivo de fijación para la fijación en un
sustrato compuesto de madera o material de mampostería friable, tal
como hormigón celular curado en autoclave, yeso curado o capa de
enlucido, tablero de yeso u otro ladrillo blando, comprendiendo el
dispositivo de fijación una espiga que presenta un primer extremo y
un segundo extremo y una cabeza opcional en el segundo extremo, en
el que la espiga del dispositivo de fijación está configurada con
por lo menos una rosca de extensión helicoidal verticalmente en su
altura total desde la espiga, en una pluralidad de convoluciones
alrededor de la espiga, en el que la rosca presenta una altura por
encima de espiga que se reduce adyacente al primer extremo de la
espiga y que gradualmente aumenta hasta su altura total y que
gradualmente disminuye en altura desde su altura total a medida que
se aproxima al segundo extremo de la espiga.
En una forma de realización preferida, la altura
de la rosca aumenta desde la altura reducida a la altura total en
por lo menos una primera convolución de la rosca adyacente al primer
extremo. Preferentemente, la altura reducida no es más del 50% de
la altura total. Preferentemente, la altura reducida está al nivel
de la espiga. En una forma de realización preferida, la rosca
disminuye gradualmente en altura desde su altura total a medida que
se aproxima al segundo extremo de la espiga. Preferentemente, la
altura de la rosca disminuye desde la altura total a una altura
menor en por lo menos una convolución final de la rosca adyacente al
segundo extremo. Preferentemente, la altura menor está al nivel de
la espiga.
Preferentemente, la altura de la rosca disminuye
desde la altura total a la altura menor a través de la mitad de la
convolución final de la rosca adyacente al segundo extremo.
En una forma de realización preferida, la espiga
del dispositivo de fijación está configurada con una pluralidad de
roscas que se extienden en forma helicoidal, verticalmente desde la
espiga y en el que cada una de las roscas presenta una altura por
encima de la espiga que se reduce adyacente al primer extremo de la
espiga y que gradualmente aumenta a su altura total.
Preferentemente, la espiga del dispositivo de
fijación está configurada con un par de roscas paralelas dispuestas
verticalmente desde una zona plana, que se extiende en forma
helicoidal, para definir una ranura que se extiende helicoidalmente
entre ellas. La ranura puede extenderse por debajo del nivel de la
zona plana. El par de roscas presentan, preferentemente, la misma
altura por encima de la zona plana.
En un segundo aspecto, la invención da a conocer
un procedimiento de fijación que comprende girar en una perforación,
en un sustrato, un dispositivo de fijación como fue definido
anteriormente, según la invención, presentando la perforación un
diámetro menor que el diámetro de la espiga del dispositivo de
fijación, siendo utilizado el dispositivo de fijación para fijar un
elemento al sustrato.
Preferentemente, el sustrato está compuesto de
madera o de material de mampostería friable, tal como hormigón
celular curado en autoclave, un yeso curado o una capa de enlucido,
ladrillo rojo blando u otro tipo de ladrillo blando.
En particular, el material de mampostería
friable puede consistir en material de mampostería que presente una
resistencia al aplastamiento menor o igual a 5 N/mm^{2}, por
ejemplo, una resistencia al aplastamiento menor o igual a 3,5
N/mm^{2}.
El material de mampostería friable puede ser con
base de material cementoso o de escorias de la fabricación del
cemento (clinker).
En el caso de sustratos de madera, el sustrato
de madera es en particular, madera a contrahilo. En tales casos, el
dispositivo de fijación se hace girar en la perforación en el
sustrato mediante la aplicación de una fuerza axial. La aplicación
de la fuerza axial puede ser la aplicación de una fuerza dinámica
intermitente a lo largo del eje de la espiga del dispositivo de
fijación. En particular, la fuerza axial puede ser una fuerza
percusiva aplicada mediante martilleo.
Una forma de realización de la invención se
describirá a continuación, únicamente a título de ejemplo, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra una forma de realización de
un dispositivo de fijación según la invención; y
la figura 2 es una vista esquemática, en sección
transversal, del dispositivo de fijación de la figura 1 que ilustra
las roscas a una escala ampliada.
El dispositivo de fijación 10, ilustrado en la
figura 1 de los dibujos, comprende una espiga 1 de acero galvanizado
brillante de forma cilíndrica circular recta maciza. La espiga se
forma por laminación en frío con una cabeza 2 en un extremo 13, que
presenta una forma hexagonal convencional con seis caras 5 previstas
para su colocación en la mordaza de una llave de apriete abierta de
tamaño y forma complementarias o por una llave anillo o de cabeza
hueca adecuada. Obviamente, sin embargo, la cabeza 2 se puede
conformar con un tipo de cabeza diferente, tal como una cabeza
avellanada, convencionalmente ranurada, como para la inserción de
una hoja de un destornillador convencional o se puede conformar con
una depresión de acoplamiento de tornillo Posidrive. Como
alternativa, la cabeza se puede conformar para una, así llamada,
transmisión TORX o HEX, o cualquier otro tipo de transmisión, según
se apreciará por los expertos en esta materia.
El extremo 3 de la espiga 1 opuesto a la cabeza
2 está conformado con un bisela o borde anular 4 previsto para
ayudar a introducir la punta de la espiga en una perforación
adecuadamente configurada y dimensionada en un sustrato.
La espiga 1 está formada por un estampado de
rosca con una configuración de acoplamiento de pared de
perforaciones helicoidales, designada generalmente por la
referencia numérica 6. Esta configuración comprende un par de
rebordes helicoidales espaciados 7 y 8. Ambos rebordes helicoidales
7 y 8 están conformados en la espiga 1 con ángulos de hélice
idénticos, con el resultado de que los rebordes son, por supuesto,
paralelos entre sí y separados por el mismo paso en toda la
extensión de la hélice. Ambos rebordes sirven como una rosca de
tornillo para fijar el dispositivo de fijación en una perforación
en un sustrato apropiado. Ambos rebordes presentan, en general, una
forma frustocónica en sección transversal. Cada reborde presenta una
zona vertical desde la superficie basal circundante de la espiga 1,
que es uniforme a través de toda la hélice, siendo ambas zonas
verticales idénticas entre sí. El reborde 7 define, con el reborde
8, una ranura helicoidal 9 que forma parte de la configuración de
acoplamiento helicoidal 6.
Las espiras de la configuración de acoplamiento
de paredes de la perforación helicoidal 6 están separadas por
espiras de una zona plana helicoidal 11. La ranura 9 puede presentar
una profundidad que se extiende al mismo nivel que la zona plana
11, de modo que la ranura esté definida simplemente entre las roscas
7 y 8 o la profundidad de la ranura 9 se puede extender por debajo
del nivel de la zona plana 11 de modo que sobresalga desde la
espiga 1. Por ejemplo, la ranura se puede extender aproximadamente
0,5 mm por debajo de la superficie de la espiga. La propia ranura
puede presentar cualquier anchura deseada, por ejemplo, una anchura
comprendida entre 2 mm y 10 mm.
Resultará evidente que la disposición de rosca
de tornillo presenta una paso, que está indicado con la referencia
numérica 12 en la figura 2, que es equivalente, en una dirección
axial del dispositivo a una convolución de la configuración de
rosca 6 alrededor de la espiga 1. Los rebordes 7 y 8 presentan una
altura por encima del nivel de la zona plana 11 que es
sustancialmente constante en toda la longitud de la espiga 1 excepto
en sus dos extremos 3 y 13. En el extremo 3, opuesto a la cabeza 2,
la altura de los rebordes 7 y 8 disminuye de forma constante, de
modo que presentan una altura reducida más cerca del extremo 3. La
altura reducida es el 50% de la altura total y los rebordes tienen
una conicidad gradual hasta la altura total en por lo menos la
mitad de la primera convolución 14 de la configuración de rosca 6 y
preferentemente, en toda la longitud de la primera convolución 14.
En otras formas de realización, la altura reducida puede ser un 25%
de la altura total o puede llegar a ser cero, es decir, al nivel de
la zona plana 11. Además, la profundidad de la ranura 9, por debajo
del nivel de la zona plana 11, se puede reducir también, de modo que
la profundidad aumente gradualmente a través de la primera
convolución de la configuración de rosca hasta su profundidad
total.
La reducción de la altura de las roscas 7 y 8,
en el extremo 3, reduce la magnitud del par de apriete requerido
para girar el dispositivo en un sustrato. Aunque dichos orificios
suelen estar pretaladrados, el diámetro de la perforación es mayor
que el de la espiga, de modo que las roscas deben cortarse en el
sustrato. Reduciendo el par de apriete necesario para hacer girar
el dispositivo, se hace mucho más fácil introducir el dispositivo
en el sustrato reduciendo, de este modo, la magnitud de la tensión
ejercida sobre el material del dispositivo (normalmente acero), de
modo que se haga máxima su integridad. El ligazón del dispositivo al
material del sustrato, durante la instalación, también se reduce al
mínimo.
Una vez conseguida la conicidad de la rosca, la
primera convolución de la rosca, por lo tanto, solamente corta el
sustrato en una profundidad reducida, si se compara con las roscas
conocidas que realizan un corte profundo total por la primera
convolución, de modo que la siguiente convolución de la rosca
también tenga algún corte que realizar. Por lo tanto, es menos
probable que las roscas pierdan su borde de corte, especialmente el
cortar en hormigón denso y es menos probable que se aplanen, como
sucede en los dispositivos conocidos. La altura de las roscas, por
lo tanto, se puede aumentar en altura, por ejemplo, en por lo menos
un 25% más que los dispositivos conocidos, consiguiendo, de este
modo, una penetración más profunda en el sustrato y por lo tanto,
aumenta la carga de tensión, si así se requiere.
De forma similar, la altura de los rebordes 7 y
8 disminuye, de forma constante, en el extremo 13 más próximo a la
cabeza 2, con lo que presentan una altura reducida más cerca de la
cabeza 2. La altura reducida puede llegar a ser de nuevo el 50% de
la altura total y los rebordes tienen una conicidad gradual hacia
abajo en la mitad de una convolución 15 de la configuración de
rosca 6. Como antes, la altura reducida puede ser el 25% de la
altura total o puede llegar a ser cero, es decir, al nivel de la
zona plana 11. Además, la profundidad de la ranura 9 por debajo del
nivel de la zona plana 11 puede, también, reducirse gradualmente en
por lo menos media convolución, de modo que no se extienda por
debajo del nivel de la zona plana 11 cerca de la cabeza 2.
La reducción de la altura de las roscas 7 y 8 en
el extremo 13 reduce la magnitud de la tensión ejercida sobre el
material del dispositivo, de modo que aumenta la resistencia
mecánica del dispositivo, particularmente en el punto donde la
espiga se encuentra con la cabeza 2. La reducción de la profundidad
de la ranura disminuye también cualquiera de dichos
debilitamientos. El par de apriete aplicado al dispositivo por el
personal operativo durante la instalación puede, por lo tanto,
aumentarse sin comprometer la integridad de la fijación.
Se apreciará que el dispositivo de fijación
puede fabricarse en una gama de tamaños. Los parámetros particulares
de un dispositivo de fijación que no sean el diámetro (p.ej. el
tamaño M), variarán según el tamaño M del dispositivo de fijación.
Los elementos de fijación, según la invención, se pueden fabricar
mediante las etapas de forjado en frío y laminado de rosca,
galvanizado brillante y tratamiento térmico sin recurrir a complejas
operaciones de montaje, tales como las normalmente asociadas con un
perno de expansión. Esto produce ahorros en términos de materiales
y costes de fabricación así como los ahorros asociados con la
facilidad relativa de instalación y de uso, que se describen a
continuación.
Se apreciará, a partir de lo expuesto
anteriormente, que la invención es sencilla de utilizar en la
práctica, el dispositivo se enrosca automáticamente, con prontitud,
cuando se hace girar en la perforación en una amplia gama de
materiales. El dispositivo se retiene firmemente sobre madera a
contrahilo y con el giro continuo de su cabeza, si lo hubiere,
perforará y se embutirá en la madera. Incluso un alto grado de
rotación no hará que el dispositivo escarie la perforación de un
bloque de hormigón celular curado en autoclave, sino que prosigue
la penetración de autoroscado. Un par de apriete excesivo es, por sí
mismo, generalmente imposible en ladrillos rojos blandos. Bajo
cargas de tensión de rotura, en la mayoría de los sustratos, el
dispositivo ni falla ni corta en conos el sustrato. A medida que
aumenta la carga de tracción, el perno empieza a retirarse, pero a
medida que emerge cada convolución de la rosca, la siguiente
convolución hace retornar la carga de tracción a su posición final.
Esto aporta una característica a salvo de fallos al dispositivo.
Cuando se martillea en una perforación pretaladrada en madera a
contrahilo, el perno gira por impacto y corta su propia rosca
perfectamente en la madera. La fuerza de fijación, madera a madera,
es excelente en ambas situaciones de grano final y cruzado.
Sustituirá la necesidad de utilizar tuercas y pernos estándar. El
producto puede ser retirado quitando el tornillo, aun cuando se
haya martilleado.
Aun cuando tan solo una forma de realización
particular de la invención ha sido descrita anteriormente, se
apreciará por un experto en la materia que se pueden realizar
modificaciones y mejoras sin apartarse del alcance de la presente
invención. Por ejemplo, aunque la invención ha sido descrita con una
configuración de rosca particular de un par de roscas en paralelo
que definen una ranura entre ellos, con una zona plana que se
extiende entre las convoluciones de la configuración de rosca,
otras configuraciones de rosca también son posibles dentro del
ámbito de la invención, con tal de que la rosca tenga una altura por
encima de la espiga que se reduce adyacente al primer extremo de la
espiga y que gradualmente aumenta hasta su altura total. En
particular, la invención puede aplicarse a sujetadores de rosca
sencilla, rosca doble o rosca múltiple, hayan definido, o no,
ranuras entre las roscas.
Claims (16)
1. Dispositivo de fijación (10) destinado a
fijarse en un sustrato compuesto de madera o material de mampostería
friable, tales como hormigón celular curado en autoclave, yeso
curado, o capa de enlucido, placa de yeso o ladrillo rojo blando u
otro tipo de ladrillo blando, comprendiendo el dispositivo de
fijación (10) una espiga (1) que presenta un primer extremo (3) y
un segundo extremo (13) y una cabeza opcional (2) en el segundo
extremo (13), en el que la espiga del dispositivo de fijación (10)
está configurada con por lo menos una rosca que se extiende de
forma helicoidal (6) verticalmente a la altura total desde la espiga
(1) en una pluralidad de convoluciones alrededor de la espiga (1),
en el que la rosca (6) presenta una altura por encima de la espiga
(1), que se reduce de manera adyacente al primer extremo (3) de la
espiga (1) y que aumenta gradualmente a su altura total y que
disminuye gradualmente en altura desde su altura total a medida que
se acerca al segundo extremo (13) de la espiga (1).
2. Dispositivo de fijación según la
reivindicación 1, en el que la altura de la rosca aumenta desde su
altura reducida a su altura total, por lo menos en una primera media
convolución de la rosca adyacente al primer extremo.
3. Dispositivo de fijación según la
reivindicación 1 ó 2, en el que la altura reducida ya no es superior
al 50% de la altura total.
4. Dispositivo de fijación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la altura de la rosca
disminuye desde la altura total a una altura menor, como máximo en
una convolución final de la rosca adyacente al segundo extremo.
5. Dispositivo de fijación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la espiga del
dispositivo de fijación está configurada con una pluralidad de
roscas que se extienden, de forma helicoidal, verticalmente desde
la espiga y en el que cada una de las roscas presenta una altura por
encima de la espiga que se reduce de manera adyacente al primer
extremo de la espiga y que gradualmente aumenta hasta su altura
total.
6. Dispositivo de fijación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la espiga del
dispositivo de fijación está configurada con un par de roscas
paralelas verticalmente dispuestas desde una zona plana, que se
extiende helicoidalmente para definir entre ellas una ranura con
extensión helicoidal.
7. Dispositivo de fijación según la
reivindicación 6, en el que la ranura se extiende por debajo del
nivel de la zona plana.
8. Dispositivo de fijación según la
reivindicación 7, en el que la ranura presenta una profundidad por
debajo del nivel de la zona plana, que se reduce de manera adyacente
al primer extremo de la espiga.
9. Dispositivo de fijación según las
reivindicaciones 7 u 8, en el que la ranura presenta una profundidad
por debajo del nivel de zona plana, que se reduce a medida que se
acerca al segundo extremo de la espiga.
10. Dispositivo de fijación según cualquiera de
las reivindicaciones 6 a 9, en el que el par de roscas presentan la
misma altura por encima de la zona plana.
11. Procedimiento de fijación que comprende
hacer girar, en una perforación en un sustrato, un dispositivo de
fijación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
presentando la perforación un diámetro menor que el diámetro
exterior del dispositivo de fijación incluyendo por lo menos una
rosca, siendo utilizado el dispositivo para fijar un elemento al
sustrato.
12. Procedimiento de fijación según la
reivindicación 11, en el que el sustrato está compuesto de madera o
material de mampostería friable, tales como hormigón celular curado
en autoclave, yeso curado o capa de enlucido, placa de yeso o
ladrillo rojo blando u otro tipo de ladrillo.
13. Procedimiento de fijación según la
reivindicación 12, en el que el material de mampostería friable
comprende material de mampostería que presenta una resistencia al
aplastamiento inferior a 5 N/mm^{2}.
14. Procedimiento de fijación según cualquiera
de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el dispositivo de
fijación se hace girar en la perforación en el sustrato por la
aplicación de una fuerza axial.
15. Procedimiento de fijación según la
reivindicación 14, en el que la aplicación de fuerza axial comprende
la aplicación de una fuerza dinámica intermitente a lo largo del
eje de la espiga del dispositivo de fijación.
16. Procedimiento de fijación según la
reivindicación 15, en el que la fuerza axial comprende una fuerza
percusiva aplicada por martilleo.
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