FI104754B - Ruuvi - Google Patents

Description

104754 j

Ruuvi - Skruv

Keksinnön kohteena on ruuvi, jonka kara on osalta sen pituutta varustettu kierteellä ja jossa on muvinkanta, jolloin karan vapaaseen päätyalueeseen rakennetun kierteen 5 ja ruuvinkannan välissä on vähintään yksi kierteetön karan osa.

Tällaisia ruuveja käytetään esimerkinomaisesti kerroselementtien kiinnittämiseen seinä- ja kattoverhoilussa, kattoelementtien, kuten esim. aaltolevyjen kiinnittämiseen, tai myöskin peitelevyjen kiinnittämiseen tasakattoon. Ruuvit työntyvät vapaaseen päätyalueeseensa rakennettuine kierteineen kiinteään alusrakenteeseen, esim.

10 teräs- tai puukannattimeen tai levyrakenteeseen ja ulottuvat suhteellisen pitkälle ylös tästä kiinteästä alustasta. Tämä johtuu siitä, että ruuvien on oltava levyjen profiloinnista, kerroselementtien paksuudesta tai läpimentävän eristeen paksuudesta johtuen vastaavan pituisia.

Mutta tällaisten ruuvien kohdalla ilmenee aina ongelmia, sillä niihin ei tässä kiinni-15 tystavassa kohdistu ainoastaan pitkittäisiä ja poikittaisia vetovoimarasituksia, vaan myös taivutusta. Tämä taivutusrasitus on seurausta kiinteän aluerakenteen ja kiinnitetyn osan uloimman pinnan erilaisesta lämpötilan aiheuttamasta muodonmuutoksesta. Esimerkinomaisesti kerroslevyn kohdalla syntyy suhteellisen suuri lämpötilaero uiko- ja sisäkuorien välille, kun ulkokuori kuumenee auringon säteilyn vaikutukses-20 ta.

Nykyään tällä käyttöalueella käyttökelpoisiin kiinnittimiin kohdistuu voimakas kuormitus, koska ruuvinpäässä esiintyvä koko taipuminen lankeaa karan vapaaseen päätyalueeseen rakennetun kierteen kannettavaksi. Tämä kierteen alueella tapahtuva : vaihteleva taipuminen johtaa vastaavan vaihtoliikkeiden määrän jälkeen särön muo-25 dostumiseen kierresydämessä ja siten väistämättömästi sen murtumiseen.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada alussa mainitun tapainen ruuvi, ^ \ jossa kierteenalue on kierrekuonnituksesta vapaa ainakin siinä määrin, että kierresy- : dämen alueella voidaan taivutuskuormituksesta johtuva särönmuodostuminen sulkea i . pois. ! 30 Keksinnön mukaisesti tämä onnistuu siten, että kierteettömässä karan osassa on ai- " nakin yksi kehän kiertäväksi uraksi rakennettu, materiaalia työstämällä valmistettu uurre.

104754 2 Tämän keksinnön mukaisen toimenpiteen myötä ottaa kierteetön karan osa vastaan ruuviin kohdistuvan taipumiskuormituksen, ja se tapahtuu uurteen tai uurteiden hei-kentämien osien avulla.

Olennaisena keksinnön mukaisena edistyksenä on tällöin pidettävä sitä, että nämä 5 uurteet valmistetaan materiaalia työstämällä, siis esim. sorvaamalla tai hiomalla, koska vain siten tapahtuu vastaava materiaalin heikentyminen, jotta ruuvi tulee myös tältä osin taivutuselastiseksi. Muutoin puristusteknisesti muuttumattomat, olemassa olevat langan halkaisijat ja hyvin pitkät elastittomat vyöhykkeet muuttuvat juuri tämän uran tai näiden urien avulla elastiseksi vyöhykkeeksi, joka ottaa vastaan 10 taivutuskuormituksen. Tällöin saavutetaan taivutusominaisuuksien optimaalinen parannus, jolloin lisäksi juuri tämä taivutuskuormitus saadaan johdetuksi pois huippu-vaikutuksen erityisesti vaarantamalta kierteenalueelta.

Valmistamalla uurre juuri materiaalia työstämällä syntyy tällöin tämä kierteettömän karan osan elastinen vaikutus. Mikäli nämä uurteet nimittäin valmistettaisiin vals-15 saamalla, niin silloin tapahtuisi uurteiden alueella niin sanotusti jäykistyminen, koska langat vielä tiivistyisivät tältä alueelta. Kokeissa on myöskin käynyt ilmi, että keksinnön mukaista tavoitetta ei saavuteta siten, että tämä uurre valmistetaan vals-saamalla, sillä silloin taivutuskuormitus siirtyy niin nyt kuin ennenkin ruuvin vapaaseen päätyalueeseen rakennetulle kierteelle ja kierteetön karan osa jää elastittomaksi 20 valssatuista uurteista huolimatta.

Tämän keksinnön mukaan ehdotetaan edelleen, että uurteen pohjalle jäljelle jäävä karan loppupoikkileikkaus vastaa ainakin karan vapaan pään suunnassa seuraavalla kierteenalueella olevan sydämen poikkileikkausta. Täten saadaan varmistetuksi se, että itseporautuvan ruuvin kohdalla voidaan siirtää tarpeellinen vääntömomentti po-25 rautumista ja kierteen valmistamista varten, ja että vetokuormitusta varten olevat tarpeelliset arvot säilyvät. Juuri sen vuoksi on osoittautunut tarkoituksenmukaiseksi se, että uurteen alueella oleva loppupoikkileikkaus ei tule pienemmäksi kuin kierteen alueella olevan sydämen poikkileikkaus.

V. '

Erään suoritusmuotovaihtoehdon mukaan ehdotetaan, että ruuviin kuuluu kaksi tai 30 useampia aksiaalisesti toisistaan erillään olevia ja toisiaan seuraavia tai välittömästi , toisiinsa liittyviä uurteita, niiden ollessa yhdessä kierteettömässä osassa tai jaettuna useampaan kierteettömään osaan tai kierteettömiin osiin. Kierteettömän karan osan vaaditun elastisuuden sekä taivutusvoimien vastaanoton tarpeellisuudesta riippuen voidaan siis ajatella erilaisia suoritusmuotovaihtoehtoja tietyille alueille karan pi- 35 tuuden suhteen, jotta olisi mahdollista sovittaa niitä erityiskäyttötarkoituksiin.

104754 3 Tässä yhteydessä on siten mahdollista se, että aksiaalisessa suunnassa peräkkäin olevilla uurteilla on samat mitat. Toisaalta voidaan ajatella myöskin siten, että aksi-1 aalisessa suunnassa peräkkäin olevilla uurteilla on eri mitat ja/tai eri poikkileikkaus- muodot. Täten syntyy eri tavoin mahdollisuudet varustaa ruuvit erikoiskuormitus-5 tapauksia varten ja varustettuna tavoitellulla taivutusominaisuudella.

Toinen suoritusmuotovaihtoehto on sellainen, jossa uurteen pohjan rajaama karan loppupoikkileikkaus on rakennettu ulkorajoiltaan ympyränmuotoiseksi tai monikul-miomaiseksi. Ympyränmuotoinen ulkoraja on valmistettavissa sekä sorvaamalla että hiomalla, kun taas monikulmiomainen ulkoraja on valmistettavissa vain hiomalla.

10 Muita keksinnön mukaisia tunnusmerkkejä ja erityisiä etuja selitetään vielä lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää ruuvia edestä nähtynä, jolloin ruuviin kuuluva aluslaatta on esitetty leikattuna; kuvio 2 esittää tällaisen ruuvin käyttöesimerkkiä sen kiinnittäessä kerroselementin 15 metallikaimattimeen, ja tämä käyttöesimerkki on esitetty leikattuna.

Ruuvissa 1 on kara 2 sekä ruuvinkanta 3. Ruuvinkannan alapuolella on aluslaatta 4, joka voi koostua esimerkinomaisesti metallilevystä 5 ja tiivistelevystä 6. Tällä alus-laatalla ei kuitenkaan ole mitään tekemistä esillä olevan keksinnön kanssa.

Karan 2 vapaassa päätyalueessa on kierre 7 ja vapaaseen päähän on rakennettu po-20 rauskärki 9. Porauskärki 9 esitetään tässä lattamaisena osana. Tässä voidaan luonnollisesti käyttää kaikentyyppisiä porauskärkiä, tai siinä ei tarvitse olla ylipäätään mitään porauskärkeä, sillä tässä voidaan ajatella myös sentyyppistä ruuvia, joka * kierretään jo ennalta valmistettuun reikään ja joka siihen leikkaa oman kierteensä, tai kyseessä voi olla myös sellainen ruuvi, joka kierretään ennalta valmistettuun 25 kierrereikään.

Tässä esitetyssä erikoisruuvissa 1 on lisäksi toinen kierreosa 10, joka toimii tukikier-teenä 10, tukeakseen ylintä katelevyä 12 juuri kerroselementtien 11 kiinnittämisessä.

Ruuvissa 1 on ainakin yksi kierteetön karan osa 13, jolloin tässä kierteettömässä i osassa 13 on ainakin yksi kehänkiertäväksi uraksi rakennettu uurre 14. Esitetyssä 30 suoritusmuotoesimerkissä on kolme tällaista uurretta 14. Uurteet on rakennettu materiaalia työstämällä, siis sorvaamalla tai hiomalla ja ne vaikuttavat siten, että kier-teettömästä karan osasta 13 tulee elastinen karan osa. Uran 14 pohjaan jäävä, A:n halkaisijaa vastaava loppupoikkileikkaus vastaa ainakin karan vapaan pään 8 suunnassa olevan kierrealueen 7 sydämen poikkileikkausta, jolloin porauksessa ja kier- , 104754 4 teen leikkauksessa tarvittava, ruuville saatettavan vääntömomentin tarvitsema poikkipinta-ala on olemassa.

t

Aksiaalisessa suunnassa toisiaan seuraavissa uurteissa 14 on tässä esitetyssä suori-tusmuotoesimerkissä samat mitat ja ne ovat aksiaalisesti toisistaan erillään. Keksin-5 nön puitteissa olisi myöskin ajateltavissa siten, että nämä toisiaan seuraavat uurteet liittyisivät toisiinsa välittömästi ja että ne eivät olisi sijoitettuina vain yhteen kier-teettömään karan osaan 13, vaan ne olisivat jaettuina useammalle kierteettömälle karan osalle 13. Esillä olevaa keksintöä voitaisiin käyttää myöskin sellaisissa ruuveissa, joissa olisi toisistaan erillään olevia kierteenosia tai muita alueita, joiden välissä 10 on kulloinkin jälleen sileät karaosat. Kuitenkin olisi myös mahdollista, että aksiaalisessa suunnassa toisiaan seuraavilla uurteilla 14 olisi eri mitat ja/tai eri poikkileik-kausmuodot. Piirustuksessa esitetään eräs suoritusmuoto, jossa uurteet ovat rakennetut poikkileikkaukseltaan lähes puoliympyrän muotoisiksi. Olisi myös mahdollista, että tämä uurteiden poikkileikkaus toteutettaisiin monikulmion muotoisena tai esi-15 merkinomaisesti puolisuunnikkaan muotoisena.

Uurteen 14 pohjan rajoittama karan 2 loppupoikkileikkaus on toteutettu tässä esitetyssä suoritusmuotoesimerkissä ympyränä, jonka halkaisija on A. Loppupoikkileik-kauksen ollessa rakenteeltaan ympyrän muotoinen voidaan uurre 14 työstää joko sorvaamalla tai hiomalla. Olisi myös mahdollista, että tämä loppupoikkileikkaus to-20 teutettaisiin ulkorajoiltaan monikulmioisena, jolloin valmistus voisi tapahtua luonnollisesti vain hiontamenetelmällä.

Kuviossa 2 esitetään tällaisen ruuvin 1 käyttöä kerroselementin 11 kiinnittämisessä. Tällaisiin kerroselementteihin 11 kuuluu normaalisti ulompi katelevy 12, sisäpuo-leinen katelevy 15 sekä niiden välissä oleva eristysaine 16. Kerroselementti 11 on 25 nyt kiinnitettävä kiinteään alustaan, jonka tässä muodostaa metallikannatin 17.

Ruuvi ruuvataan kerroselementin 11 läpi kannattimeen 17, jolloin kiinnitys on saavutettu. Auringonvalon säteillessä ulommalle katelevylle 12 syntyy lämpölaajenemisen myötä suhteellista siirtymää nuolen 18 suunnassa katelevyn 12 ja katelevyn 15 välillä. Koska ruuvi 1 ei voi liikkua katelevyn 12 eikä myöskään katelevyn 15 30 suhteen, syntyy siten vastaava taivutuskuormitus ruuvinkaraan 2. Keksinnön mukaisen toteutusmuodon mukaan otetaan nämä vaihtelevat taivutuskuormitukset kierteet-tömästä karaosasta 13 pois, eivätkä ne siirry, kuten tähän asti on tavanomaista, kierteeseen 7. Kierteettömään karaosaan syntyy suhteellisen elastinen alue, joka voi suorittaa suurimman määrän vaihtoliikkeitä ja ilman mitään murtumavaaraa.

5 104754

Samalla tavalla voidaan käyttää keksinnön mukaisia toimenpiteitä ruuvien tai muiden kiinnittimien kohdalla, joita käytetään esimerkinomaisesti aaltolevyjen kiinnit-* tämiseksi kattoihin tai seiniin tai profiilien kiinnittämiseksi tasakattoihin. Keksinnön mukaiset toimenpiteet ovat erittäin edullisia myös silloin, kun käytetään ruostumat-5 tomasta materiaalista olevia ruuveja tai muita kiinnittimiä. Suhteellisen kalliista materiaalista olevia ruuveja olisi suunniteltava juuri pitkää kestoikää ajatellen. Myös taivutuselastisen alueen muodostamisen mahdollisuudella ruuvin karan alueelle saadaan poistetuksi juuri kierrealueen murtumisvaara ja siten pidennettyä myös ruuvien tai muiden kiinnittimien kestoikää.

Claims (6)

6 104754

1. Ruuvi, jonka kara (2) on osalta sen pituutta varustettu kierteellä (7, 10) ja jossa on ruuvinkanta (3), jolloin karan vapaaseen päätyalueeseen rakennetun kierteen (7) ja ruuvinkannan (3) välissä on vähintään yksi kierteetön karan osa (13), tunnettu 5 siitä, että kierteettömässä karan osassa (13) on ainakin yksi kehän kiertäväksi uraksi rakennettu, materiaalia poistyöstämällä valmistettu uurre (14).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruuvi, tunnettu siitä, että uurteen (14) pohjaan jäävä karan (2) loppupoikkileikkaus vastaa vähintään karan (2) vapaan pään suunnassa seuraavaa kierrealueen (7) sydämen poikkileikkausta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruuvi, tunnettu siitä, että kaksi tai useampi aksiaalisesti toisistaan erillään olevaa ja toisiaan seuraavaa tai välittömästi toisiinsa liittyvää uurretta (14) on yhdessä kierteettömässä osassa (13) tai jaettuna useampaan kierteettömään osaan (13) tai kierteettömiin osiin (13).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen ruuvi, tunnettu siitä, että aksiaali-15 sessa suunnassa toisiaan seuraavilla uurteilla (14) on samat mitat.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen ruuvi, tunnettu siitä, että aksiaalisessa suunnassa toisiaan seuraavilla uurteilla (14) on eri mitat ja/tai poikkileikkaus-muodot.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ruuvi, tunnettu siitä, että uur-20 teen (14) pohjan rajaama karan (2) loppupoikkileikkaus on ulkorajoiltaan rakennettu ympyrän muotoiseksi tai monikulmion muotoiseksi. i 7 104754