PT826887E

PT826887E - Dispositivo de ligacao

Info

Publication number: PT826887E
Application number: PT97113610T
Authority: PT
Inventors: Stephan Kunzi
Original assignee: Usm Holding Ag
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 2001-12-28
Also published as: HK1005669A1; DK0826887T3; ES2160876T3; DE59703853D1; JP2002250310A; US5931599A; JPH10110711A; EP0826887A1; JP4022394B2; ATE202408T1; EP0826887B1

Description

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DESCRIÇÃO \ “Dispositivo de ligação”

Campo técnico O invento refere-se a um dispositivo de ligação, especialmente para ligação de dois elementos de barra com uma construção de cunha de expansão, que pode ser apertada, por expansão, numa extremidade em forma de tubo do primeiro elemento de barra e que pode ser ligado a o segundo elemento de barra pela peça de bloqueio, englobando a construção de cunha de expansão uma cavilha de expansão e um casquilho de expansão, que pode ser colocada sobre a cavilha de expansão.

Estado da técnica

Uma construção de ligação do tipo acima descrito, é conhecida, por exemplo, a partir de US 4.921.370. Neste documento, está previsto um suporte com uma perfuração, que atravessa radialmente o mesmo, destinada a receber um parafuso de fixação. Para a fixação de um tirante em forma tubular está previsto um sistema cilíndrico de expansão com duas partes, tendo uma cavilha de expansão e um casquilho de expansão. Numa extremidade do sistema de expansão está montada uma superfície de ligação adaptada à superfície superior cilíndrica do suporte. A cavilha de expansão é formada por uma secção reduzida em forma de cone truncado. Sobre a mesma pode ser aplicado um casquilho de expansão com uma superfície interna com a forma da superfície do cone. No casquilho de expansão está presa uma porca roscada para o parafuso de fixação. O parafuso de fixação é enroscado na referida porca roscada, através da perfuração do suporte, e passando pela primeira peça do sistema de expansão. Durante a fixação, o casquilho de expansão, que está aberto num lado longitudinal, sofre uma expansão radial e encaixa no tirante. A desvantagem deste posicionamento de ligação é que o parafuso de fixação deve atravessar o suporte. Por isso não é possível colocar à mesma altura vários tirantes. É conhecido através de EP 0 455 945 B uma outra disposição de ligação. Para fixar um tirante (por exemplo, horizontal) num suporte (por exemplo vertical) utilizam-se um anel de suporte e um dispositivo de cunha de aperto. O anel de suporte, dc uma única peça, tem uma forma tal, que pode ser aplicado no suporte

86 032 ΕΡ 0 826 887/ΡΤ com uma pequena folga. O dispositivo de cunha de aperto, o qual está equipado, de um lado com uma peça de bloqueio, e do outro lado com um sistema de cunha de expansão, é formado por duas partes. A peça de bloqueio, constituída por um único elemento, e em forma de garfo, pode ser encaixada no anel de suporte de forma a que os dois braços do garfo assentem sobre o suporte lateralmente ao anel de suporte. Para poder actuar em conjunto com a segunda parte, como sistema de cunha de expansão, a primeira parte a que nos referimos, está disposta sobre uma secção de forma tubular, cortada obliquamente, para formar uma superfície em cunha. A segunda parte está, de modo complementar, cortada em obliquamente. Para um aperto firme do tirante, a sua extremidade é aplicada ao sistema de cunha de aperto de forma tubular. Com um parafuso de fixação, o qual atravessa as metades da cunha no sentido do comprimento e engata numa extremidade na perfuração roscada radial do anel de suporte, a segunda parte pode ser pressionada contra a primeira, deslocando-se a mesma, por causa da superfície da cunha, para o lado e deste modo conduz a uma inclinação do dispositivo de cunha de aperto.

Um outro dispositivo de fixação é conhecido a partir de US 4.365.907. O mesmo serve para a fixação de uma tubagem quadrada na parede exterior de um suporte. O sistema de expansão é constituído por uma peça intermédia em forma de pirâmide truncada e ainda duas cunhas laterais dispostas simetricamente. As duas cunhas laterais são aplicadas à parede interior da tubagem quadrada e para a fixação são pressionadas para fora, através da peça intermédia. O parafuso de fixação é introduzido no suporte através de uma perfuração no suporte, em seguida penetra através das cunhas laterais e engata na perfuração roscada da peça intermédia.

As ligações de cunha, conhecidas no estado da técnica, não são, por diversas razões, satisfatórias, por um lado, porque a montagem é dispendiosa e por outro, porque a estabilidade é insuficiente.

Descrição do invento O objecto do invento é um dispositivo do tipo anteriormente referido, que garante uma ligação estável. A construção da cunha de expansão deve permitir, especialmente uma ampliação perfeita das forças de fixação. 86 032

ΕΡ 0 826 887/ΡΤ 3 Ο objecto é conseguido através das características definidas na reivindicação 1. De acordo com o invento, a cavilha de expansão e o casquilho de expansão apresentam, em secção transversal axial, contornos ovais de tal forma, que as superfícies da cunha, formadas (entre o casquilho de expansão e a cavilha de expansão) na zona do vértice, não são no essencial menores do que as superfícies de transmissão directa, formadas no respectivo local, numa superfície de cobertura e na parede exterior do casquilho de expansão.

Um aspecto importante do invento consiste no facto do atrito de deslizamento entre as superfícies da cunha (com um desenvolvimento inclinado relativamente ao eixo longitudinal) em relação à aderência por atrito entre as superfícies da cobertura e a parede interior tubular, com base no posicionamento geométrico escolhido, ser muito pequena. Quando se faz o aperto do sistema de cunha de expansão o casquilho de expansão deslizará, em primeira lugar, sobre a cavilha de expansão até que a dilatação radial seja tão grande que ocorra a aderência por atrito. A nível do invento é possível trabalhar sem revestimentos de superfícies superiores (entre a superfície de cobertura e a parede interior tubular) com atrito elevado.

Em comparação com a ligação de cunha de rotação simétrica, de acordo com US 4.921.370, o invento tem relações de superfície muito mais favoráveis. No estado a técnica referido anteriormente, a superfície da cunha tem, digamos obrigatoriamente, um raio mais pequeno e consequentemente uma superfície superior mais pequena do que a superfície de cobertura do casquilho de expansão. Da mesma forma, a pressão superficial entre as superfícies da cunha é maior do que na superfície de cobertura. Com um coeficiente de atrito igualmente grande, isto significa que a força de atrito nas superfícies da cunha é, à priori, maior que na superfície de cobertura, onde efectivamente, para uma boa ligação, as relações de forças devem, no final, serem exactamente inversas. Dificultando, acrescenta-se à conhecida ligação da cunha ainda a desvantagem de uma superfície de cunha reduzida (com uma crescente diminuição da cunha de expansão). Ao contrário disso, no invento não são alteradas as relações das superfícies no sentido do eixo.

Em comparação com a ligação da cunha, conhecida a partir de ΕΡ O 455 945 B1, o invento tem não só uma superfície de cunha muito maior (e desse modo uma relação mais favorável das forças de atrito), mas também não pode surgir qualquer ligação de componentes de força impeditivas. Quando, nomeadamente ao dar-se a conhecida ligação da cunha próximo do fim do processo de fixação, as

86 032 ΕΡ 0 826 887/ΡΤ 4 duas metades da cunha se começam a fixar aos tirantes, com base na aderência por atrito de (comparar a Fig. 2, referência 3d), ao continuar-se a fixação, uma das metades da cunha (11b) fará pressão no tirante contra a parte da base (33a), enquanto a outra metade da cunha (11a) impede qualquer outro movimento contra a peça da base. Isto conduz a uma componente de força indesejável no sentido contrário. Ao contrário disso, no invento, o extremidade em forma tubular do primeiro elemento de barra está sempre e livremente traccionado contra o segundo elemento de barra. A forma oval também tem a vantagem da ligação da cunha ser auto-posicionada na parte tubular. De resto, a ligação de cunha, de acordo com o invento, pode ser pré-montada numa parte tubular. No estado da técnica actual, de acordo com US 4.365.907, estas duas vantagens não são conhecidas. Por isso, na ligação de cunha descrita nesse documento, a pré-montagem na parte tubular (comparar com a sua referência 2) não é possível, porque o parafuso de fixação (15) do lado interior da parte tubular (3) tem de estar fixo. Pela própria construção de cunha de expansão não ser pressionada contra a parte tubular (3) (mas ser, pelo contrário, independente da peça de base (17)), existindo, para além disso, um problema de estabilidade considerável. De resto também nesta fixação oposta (comparar a sua fig. 2) a superfície da cunha é mais pequena do que a superfície de contacto com a parede interna da parte tubular (2).

As superfícies da cunha e as superfícies de transmissão directa apresentam de preferência mais ou menos a mesma curvatura e o mesmo desenvolvimento curvo. A passagem para a zona plana do contorno pode ser contínua ou descontínua.

Nas zonas que ficam diametralmente opostas de maior curvatura (zona do vértice), estão adaptados, na parte de dentro do casquilho da cunha, espessamentos de parede em forma de cunha, simétricos e interiores. Nas zonas planas e sem carga do contorno no sentido radial, estão dispostos na superfície de cobertura, locais de rotura teórica, colocados simetricamente entre si.

Para formação dos pontos de ruptura teórica estão, por exemplo, previstas fendas longitudinais, que são limitadas do lado da extremidade por pequenas peças de união. Quando se dá a expansão do casquilho as peças de união torcem-se e partem-se. Em vez de fendas longitudinais podem ser também previstos reforços

86 032 ΕΡ 0 826 887/ΡΤ 5 de parede reduzidos. Os dois pontos de ruptura teórica têm de ser medidos de forma a que os, sob pressão, cedam e se partam ao mesmo tempo.

De acordo com uma forma de concretização, especialmente preferencial, os espessamentos de parede em forma de cunha do casquilho de expansão, são de alumínio. No caso de ser atingido por grande pressão, este material adapta-se por um lado à parede interior da barra e por outro lado à parede exterior da cavilha de expansão. São também preferidos outros materiais com estas características. O casquilho pode, por exemplo, ser também construído como peça injectada à pressão de alumínio. Para que a força exercida pelo parafuso de fixação seja distribuída o melhor possível em toda a secção transversal do casquilho de expansão, coloca-se uma chapa de aço do lado da frente. No mesmo sentido, o casquilho de expansão pode também ser constituído como uma peça única injectada à pressão de alumínio.

Será vantajoso que a cavilha de expansão seja de construção simétrica e oval e que esteja de acordo com os dois planos verticais, que passam através do eixo central longitudinal. Através desta simetria assegura-se que, ao dar-se a expansão, as forças se apresentem perfeitamente diametrais uma em relação à outra e que conduzem a uma carga de tracção simétrica nos lados planos da cobertura do casquilho.

Por exemplo na cavilha de expansão é constituído um elemento de ligação em forma de garfo, que está sobreposto a um anel de suporte, que pode ser traccionado sobre o segundo elemento de barra. Esta técnica de ligação assegura uma elevada estabilidade num plano definido através do eixo longitudinal do segundo elemento de barra. A mesma tem ainda a vantagem do primeiro elemento de barra poder ser fixa ao segundo, no local que se preferir, porque o segundo elemento não necessita de qualquer perfuração através da parede para qualquer parafuso de aperto. É importante que o dispositivo de ligação possa ser fixo na primeira barra sem poder ser removido. O ressalto de apoio na base da cavilha de expansão representa um meio auxiliar de conseguir este objectivo. Sobre ele pode assentar o tirante com o seu lado da frente. O mesmo facilita também o posicionamento exacto da extremidade da barra antes da fixação do sistema de cunha.

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Para a fixação da construção de cunha de expansão está previsto um parafuso de fixação, cuja cabeça pode ser apoiada sobre uma extremidade do casquilho de expansão, que fica oposto à peça de bloqueio, parafuso esse que é enroscado numa perfuração roscada prevista no anel de suporte. A partir da descrição detalhada, que se segue, e de todas as reivindicações, resultam outras formas de concretização e combinações de características vantajosas do invento.

Descrição resumida dos desenhos

Os desenhos utilizados para explicar o exemplo de concretização mostram o seguinte: na Fig. 1a,b uma representação esquemática de uma construção de ligação, de acordo com o invento, em dois cortes longitudinais, perpendiculares entre si; na Fig. 2 uma representação esquemática de um corte longitudinal axial de um casquilho de expansão, de acordo com o invento; na Fig. 3 uma representação esquemática para explicação do princípio.

Formas de concretização do invento

Na Fig. 1a, b mostra um apoio 1, que está ligado a uma barra 2. Um anel de suporte 3 envolve o apoio 1. O mesmo dispõe de diversas perfurações radiais (não representadas na Fig.). Uma peça de bloqueio 4 em forma de garfo está encaixada no anel de suporte 3 e envolve o mesmo por cima e por baixo com os seus dois braços em forma de garfo 8.1, 8.2. No lado frontal dos dois braços em foram de garfo 8,1, 8.2 estão constituídas superfícies côncavas de ligação 17, que estão colocadas em cima da superfície superior cilíndrica do apoio 1.

Na parte de trás da peça de bloqueio 4 está disposto um ressalto de apoio 9, sobre a qual pode estar disposto o lado frontal do tirante 2. A forma da peça adicional reduzida do ressalto de apoio 9 ajusta-se, com a menor folga possível à secção transversal interno do tirante 2. Vantajosamente, o lado adicional do ressalto de apoio, dirigido para a parede interior do tirante 2, é ligeiramente cónico.

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Desta forma fica simplificada a aplicação do tirante 2, sem que se tenha de renunciar ao assentamento sem saturação folga.

Na peça de bloqueio 4 encontra-se uma cavilha de expansão 5 atrás do ressalto de apoio 9. A mesma é oval em corte transversal e afunila de forma crescente para trás em corte longitudinal de acordo com a Fig. 1a. Como se pode ver na Fig. 1b, a espessura da parede, no sentido do pequeno semi-eixo da secção transversal oval, fica pelo contrário constante. A parte que foi reduzida da parede exterior 12 forma uma superfície de cunha com um ângulo menor do que 10° (por exemplo, 5o). A cavilha de expansão 5 é atravessada por uma perfuração longitudinal axial 10.

Sobre a cavilha de expansão 5 está colocado um casquilho de expansão 6. A sua superfície interna 13 está adaptada à forma da superfície exterior 12. Isto significa que, no que diz respeito à secção transversal do eixo, o mesmo é oval, aumentando ao longo semi-eixo de trás para a frente (isto é, no sentido da peça de bloqueio 4). No lado frontal por detrás do casquilho de expansão 6 está colocada uma chapa de aço 11. A mesma dispõe de uma perfuração central. Um parafuso de fixação 7 é conduzido, através da referida perfuração e da perfuração longitudinal 10, de trás para a frente para o anel de suporte 3, onde o mesmo pode ser enroscado numa das referidas perfurações roscadas radiais. Ao apertar o parafuso de fixação 7, as paredes 14.1, 14.2 , em forma de cunha, movimentam-se afastando-se uma da outra em sentidos diametralmente opostos, de forma que a construção de cunha de expansão adere fixamente ao tirante 2

Como se pode ver a partir da Fig. 1, o casquilho de expansão 6 tem duas fendas longitudinais 15.1, 15.2. as mesmas estão dispostas simetricamente entre si nos lados longitudinais do casquilho de expansão, com forma plana (isto é, no eixo x na Fig. 3). Pode ser ainda visto na Fig. 2, que, por exemplo, a fenda longitudinal 15.1 está limitada do lado da extremidade pela peça de união 16.1, 16.2. (A fenda longitudinal 15.2 está, da mesma forma, limitada por uma peça de união, para conseguir um posicionamento simétrico.) A Fig. 3 mostra um corte transversal do eixo no local preferido. Para orientação apresenta-se o casquilho de expansão 6 em perspectiva. Estão ainda assinalados também a cavilha de expansão 5, a perfuração longitudinal 10 e o parafuso de fixação 7.

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No que respeita ao invento, os contornos neste corte transversal são ovais, sendo que por sua vez na zona dos vértices 20.1 - 20.4 estão formadas as superfícies de transmissão directa 19.1,19.2 e as superfícies de cunha 18.1 - 18.4. As zonas curvas dos contornos têm mais ou menos o mesmo raio de curvatura e o mesmo desenvolvimento curvo. Do atrás mencionado conclui-se que, as superfícies de cunha (isto é, considerando exactamente os seus contornos em secção transversal) não são no essencial menores do que as superfícies de transmissão directa (e dos seus contornos em secção transversal).

Como se pode ver a partir da Fig. 3, efectivamente as superfícies em secção transversal alteram-se efectivamente no sentido do eixo longitudinal, mas as curvaturas dos contornos ovais não.

Quando se dá a expansão do casquilho, de acordo com o invento, apenas no sentido x é que é aplicada uma força de expansão. A força divide-se então simetricamente em relação ao eixo médio longitudinal da construção de cunha de expansão. As peças de união 16.1, 16.2 são tão finas e estreitas, que as duas fendas longitudinais 15.1, 15.2 podem dilatar “em sincronismo”, isto é simultaneamente e com a mesma amplitude (pela dilatação das peças de união 16.1,16.2, eventualmente até à ruptura). Devido ao facto do casquilho de expansão 6 e a cavilha de expansão 5 serem constituídos com forma oval e simétrica, está assegurado que as duas paredes planas do casquilho de expansão 6 se dilatem na mesma medida e exerçam a força de expansão de forma perfeita em cada uma das partes da parede do tirante, que têm uma forte curvatura (isto é um raio de curvatura pequeno).

De acordo com uma forma de execução preferida, a cavilha de expansão 5 e o casquilho de expansão 6 são fabricados em alumínio. Quando porém, no momento da fixação, se produz uma pressão bastante maior, então a parede exterior do casquilho ajusta-se à parede interior (normalmente em aço) do tirante tubular e assegura deste modo uma ligação perfeita. A estabilidade da ligação de acordo com o invento está ligada ao facto do casquilho de expansão e a peça de bloqueio constituírem uma peça perfilada de um único elemento. Deve ser ainda de considerado que, quando é feita a fixação da construção de cunha de expansão, o casquilho de expansão 6 tracciona a extremidade da barra 2 contra o ressalto de apoio 9. Com base nas relações em secção transversal, de acordo com o invento, é possível trabalhar com um pequeno 9

Rfi 032 EP 0 826 887/PT ângulo de cunha de por exemplo 5o, de acordo com tal relação. A maior parte da força de fixação fica assim no contacto de aderência por atrito (entre o casquilho de expansão e a parede interior do tubo) iniciada (e não gasta no contacto das superfícies de cunha).

Resumindo, constata-se que, através do invento se conseguiu uma construção de ligação com uma maior possibilidade de carga e uma flexibilidade de montagem superior.

Lisboa,

Por USM Holding AG - O AGENTE OFICIAL -

j Rua tías Fiores, 74-4.® j 1200-295 LISBOA | t^ng.^ÃNTÓNIO JOÃO j DÁ CUNHA FEPvREIRÁ 1 Ág. O). Pr. Ind.

Claims

OC ΛΟΟ EP 0 826 887/PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo de ligação, em especial, para ligação de dois elementos de barra (1, 2) com uma construção de cunha de expansão, que pode ser apertada com transmissão directa para a expansão numa extremidade em forma de tubo do primeiro elemento de barra (2) e que pode ser ligado ao segundo elemento de barra (1) pela peça de bloqueio (4), englobando a construção de cunha de expansão uma cavilha de expansão (5) e um casquilho de expansão (6), o qual pode ser colocado sobre a cavilha de expansão (5), caracterizado por a cavilha de expansão (5) e o casquilho de expansão (6) apresentarem, em corte transversal axial, contornos ovais de tal forma que as superfícies de cunha (18.1 - 18.4), formadas entre o casquilho de expansão (6) e a cavilha de expansão (5) na zona do vértice (20.1 -20.4) dos contornos, não são no essencial menores do que as superfícies de transmissão directa (19.1, 19.2) no respectivo local na superfície de cobertura do casquilho de expansão (6).
2 - Dispositivo de ligação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a superfícies da cunha (18.1 - 18.4) e as superfícies de transmissão directa (19.1, 19.2) terem, aproximadamente, a mesma curvatura ou o mesmo desenvolvimento curvo.
3 - Dispositivo de ligação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, no casquilho de extensão (6) na zona do vértice (29.1 - 20.4) serem constituídos espessamentos de parede em forma de cunha, simétricos e interiores (14.1, 14.2) e por serem formados nas zonas planas, sem carga, do contorno oval, no sentido radial na superfície de cobertura, locais de rotura teórica (15.1, 15.2, 16.1, 16.2), colocados simetricamente entre si.
4 - Dispositivo de ligação de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por estarem previstas fendas longitudinais (15.1, 15.2), para formação dos pontos de rotura nominal, que são limitadas pelas peças de união do lado da extremidade.
5 - Dispositivo de ligação de acordo com uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizado por os espessamentos de parede em forma de cunha (14.1, 14.2) do casquilho de expansão (6) serem feitos de alumínio e por estar colocada, no lado frontal, uma placa de aço (11) para apoio de um elemento de fixação (7). 86 032 ΕΡ 0 826 887/ΡΤ 2/2
6 - Dispositivo de ligação de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a cavilha de expansão (5) ser feita simetricamente, tendo, respectivamente, dois planos perpendiculares entre si e que se situam ao longo de um eixo central longitudinal da cavilha de expansão (5),.
7 - Dispositivo de ligação de acordo com um das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por a peça de bloqueio (4) estar disposta na cavilha de extensão (5) em forma de garfo, e por estar encaixada num anel de suporte deslocável sobre o segundo elemento (1).
8 - Dispositivo de ligação de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a cavilha de expansão (5) ser uma peça injectada à pressão de alumínio, constituída por um único elemento.
9 - Dispositivo de ligação de acordo com uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado por o cavilha de expansão (5) apresentar um ressalto de apoio (9) envolvente, sobre o qual pode assentar a extremidade do lado frontal do primeiro elemento de barra (2).
10 - Dispositivo de ligação de acordo com uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado por estar previsto uma parafuso de fixação (7), cuja cabeça pode ser apoiada numa extremidade do casquilho de expansão (6), que fica no lado oposto à peça de bloqueio (4) e que se pode enroscar numa perfuração roscada prevista no anel de suporte (3). Lisboa, Por USM Holding AG - O AGENTE OFICIAL -

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