RU2604322C1 - Fastening nail - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to products intended for fixing of various articles and materials, in particular, to fixing nails, and can be used for nailing wooden boards and other wood construction materials in order to create structures, intended for long-term storage under high-temperature drop environment and frequent periodic mechanical actions of reciprocal nature. Rod of the nail is made in the form of multifaceted pyramid, pyramid base has the shape of a cap, pyramid edges are arranged in planes of straight rod axis, faces' surface is made with roughness peaks with height of 0.1-0.4 mm, staggered and at equal distance from each other, and protective material has heat insulation, water repellent and antiseptic activity.

EFFECT: technical result is reduced local temperature difference in surface area of a nail and inner surface of a punched with nail wood channel, value of nail cap protrusion above wood surface, process of rotting and darkening, cracking of wood material, prolonged service life, maintaining of high strength of wooden structure at continuous operation under high ambient temperature difference and mechanical impact of reciprocal character as rotating, rolling, swaying and vibrating.

1 cl

Description

Изобретение относится к изделиям, предназначенным для крепления различных вещей и материалов, в частности к крепежным гвоздям, и может быть использовано для сбивания деревянных досок и других древесных строительных материалов с целью создания конструкций, предназначенных для длительного нахождения под открытым небом в условиях средних широт.The invention relates to products intended for fastening various things and materials, in particular to fastening nails, and can be used for knocking down wooden boards and other wood building materials in order to create structures designed for long-term exposure under mid-latitude conditions.

Известен кованный металлический гвоздь, имеющий неровную поверхность и содержащий неправильной формы заостренный стержень и шляпку (http://remont-doc.ru/kovanye-gvozdi.html) (найдено в Интернете 31.07.2015).Known forged metal nail having an uneven surface and containing an irregular shape pointed rod and hat (http://remont-doc.ru/kovanye-gvozdi.html) (found on the Internet 07/31/2015).

Недостатком известного устройства является узкая сфера применения, низкая эффективность, безопасность и точность в связи с тем, что поверхность устройства не покрыта средством, обладающим антикоррозийной, теплоизоляционной и антисептической активностью. Более того, поверхность гвоздя покрыта углем, шлаком, окалиной, грязью и ржавчиной, что не исключает ржавление поверхности гвоздя, конденсацию на ней влаги, гниение древесины и ее окрашивание вокруг гвоздя в грязно-коричневый цвет.A disadvantage of the known device is the narrow scope, low efficiency, safety and accuracy due to the fact that the surface of the device is not covered with a product having anticorrosive, heat-insulating and antiseptic activity. Moreover, the surface of the nail is covered with coal, slag, scale, dirt and rust, which does not exclude rusting of the surface of the nail, condensation of moisture on it, rotting of the wood and its coloring around the nail in dirty brown color.

С другой стороны, неправильная форма заостренного стержня не исключает выполнение некоторых или нескольких его частей в виде круглого прутка, усеченного конуса или усеченной пирамиды с хаотично изменяющейся величиной толщины и формы стержня по его длине, а также с меняющимся расположением направленности оснований усеченных конусов и пирамид, формирующих собой неопределенный отрезок стержня. Такое изменение формы и разнонаправленное изменение размеров сечения стержня не обеспечивает ему максимально высокую силу трения и прочность деревянной конструкции, сбитой с его помощью. Напротив, конструкция известного гвоздя обеспечивает наличие участков стержня с очень низкой силой сцепления с древесиной после вбивания гвоздя в нее, что уменьшает эффективность крепежа древесной конструкции.On the other hand, the irregular shape of the pointed rod does not exclude the execution of some or several of its parts in the form of a round bar, a truncated cone or a truncated pyramid with a randomly varying thickness and shape of the rod along its length, as well as with a changing orientation of the bases of the truncated cones and pyramids, forming an indefinite segment of the rod. Such a change in shape and a multidirectional change in the dimensions of the cross section of the rod does not provide him with the highest friction force and the strength of the wooden structure brought down with it. On the contrary, the design of the known nail provides the presence of sections of the shaft with a very low adhesive force to the wood after driving a nail into it, which reduces the efficiency of fastening of the wood structure.

Поэтому известный гвоздь не применим для сбивания деревянных конструкций, предназначенных для длительного сохранения эстетического вида, применения и/или хранения в условиях перепада температуры окружающей среды и частых механических воздействий вращательного (вокруг продольной оси гвоздя) и возвратно-поступательного характера (типа качания, шатания, трясения, вибрации), поскольку металлический гвоздь имеет более высокую теплопроводность, чем древесина, поверхность стержня не покрыта средством, обладающим термоизоляционной, водоотталкивающей и антисептической активностью. Такая конструкция гвоздя ведет к интенсивному ржавлению гвоздя, гниению и почернению древесины, контактирующей с ним, к ухудшению эстетического вида конструкции и невозможности повторного применения гвоздя и древесины после разборки длительно эксплуатируемой конструкции.Therefore, a known nail is not applicable for knocking down wooden structures intended for long-term preservation of an aesthetic appearance, application and / or storage under conditions of a difference in ambient temperature and frequent mechanical stresses of a rotational (around the longitudinal axis of the nail) and reciprocating nature (such as rocking, reeling, shocks, vibrations), since a metal nail has a higher thermal conductivity than wood, the surface of the rod is not covered with a means having thermal insulation, water drainage alkivayuschey and antiseptic activity. This design of the nail leads to intense rusting of the nail, rotting and blackening of the wood in contact with it, to a deterioration in the aesthetic appearance of the structure and the inability to reuse the nail and wood after disassembling the long-running structure.

Известен крепежный гвоздь, содержащий шляпку, стержень в форме спицы и кончик, который сужается в направлении оси стержня и выполнен таким образом, что угол наклона к осевому направлению уменьшается к концу кончика, и конусный угол на конце кончика составляет от 25 до 90°, при этом кончик содержит, по меньшей мере, одну или несколько боковых поверхностей, каждая из которых образована режущей поверхностью и выполнена в виде вогнутой криволинейной поверхности (RU 2485362).Known fastening nail containing a hat, a rod in the shape of a spoke and a tip that tapers in the direction of the axis of the rod and is designed so that the angle of inclination to the axial direction decreases towards the end of the tip, and the conical angle at the end of the tip is from 25 to 90 °, this tip contains at least one or more side surfaces, each of which is formed by the cutting surface and made in the form of a concave curved surface (RU 2485362).

Недостатком известного устройства является узкая сфера применения, низкая эффективность, безопасность и точность в связи с отсутствием теплоизоляции у гвоздя, имеющего более высокую теплопроводность, чем древесина, а также в связи с отсутствием бугристой шероховатости на поверхности стержня. Дело в том, что при интенсивном перепаде температуры окружающей среды высокая теплопроводность у гвоздя и низкая теплопроводность у древесины исключают одинаковую степень изменения их локальной температуры. Более того, при интенсивном изменении температуры внешней среды неравномерность охлаждения и нагревания гвоздя и древесины делает их температуру отличающейся друг от друга. При этом происходит разное изменение их размеров, поскольку размеры зависят от температуры следующим образом: уменьшение температуры (охлаждение) уменьшает размер величину объема и размеров, а повышение температуры (нагревание), наоборот, увеличивает величину объема и размеров предметов тем значительнее, чем выше разница температур. В связи с этим, при интенсивном понижении температуры окружающей среды сила сцепления гвоздя с древесиной, в которую он вбит, уменьшается. В частности, на территории Российской Федерации в средних широтах апрельским днем при воздействии прямых солнечных лучей на деревянную конструкцию (например, на пчелиный улей или забор), сбитую из деревянных досок с помощью известных гвоздей, температура всего гвоздя внутри доски может подняться до +20°С к полудню, а температура внутренних слоев древесины при этом до вечера может оставаться на уровне 0°С. В этих же широтах летом в солнечный день температура металлического гвоздя с голой шляпкой может понизиться с +24 - +26°С до +12 - +15°С через несколько минут после того, как с неба польет холодный дождь с градом. При этом температура древесины, окружающей гвоздь, может оставаться неизменной много часов.A disadvantage of the known device is the narrow scope, low efficiency, safety and accuracy due to the lack of thermal insulation of a nail having a higher thermal conductivity than wood, as well as due to the absence of tuberous roughness on the surface of the rod. The fact is that with an intense difference in ambient temperature, high thermal conductivity of the nail and low thermal conductivity of wood exclude the same degree of change in their local temperature. Moreover, with an intense change in the temperature of the environment, the uneven cooling and heating of the nail and wood makes their temperature different from each other. In this case, a different change in their size occurs, since the dimensions depend on temperature as follows: a decrease in temperature (cooling) decreases the size of the volume and size, and an increase in temperature (heating), on the contrary, increases the volume and size of objects the greater, the higher the temperature difference . In this regard, with an intensive decrease in the ambient temperature, the adhesion force of the nail with the wood into which it is driven decreases. In particular, on the territory of the Russian Federation in mid-latitudes on an April afternoon when direct sunlight affects a wooden structure (for example, a beehive or fence) knocked down from wooden boards with the help of known nails, the temperature of the whole nail inside the board can rise to + 20 ° C by noon, and the temperature of the inner layers of wood in this case until the evening can remain at 0 ° C. In the same latitudes in the summer on a sunny day, the temperature of a metal nail with a bare hat can drop from +24 - + 26 ° C to +12 - + 15 ° C a few minutes after cold rain and hail pour from the sky. At the same time, the temperature of the wood surrounding the nail may remain unchanged for many hours.

В связи с этим при перепаде температуры внешней среды размер гвоздя изменяется в большей мере, чем размер древесины. Дело в том, что при более интенсивном повышении температуры гвоздя, чем температуры древесины, размеры и объем гвоздя увеличивается, а при более интенсивном охлаждении уменьшается в большей степени, чем размер древесины. Поэтому при интенсивном изменении наружной температуры сила относительного и абсолютного давления, оказываемая гвоздем на стенку древесного канала, созданного гвоздем при забивании, изменяется: гвоздь давит то сильнее, то слабее на окружающую его древесину. Следствием этого является то, что при интенсивном нагревании гвоздя увеличивается размер его диаметра, длины и объема, что увеличивает силу давления им на древесину. Это может стать причиной трещины в древесине, которая ухудшает эстетическое состояние и прочность конструкции. Напротив, интенсивное охлаждение окружающей среды ведет к интенсивному охлаждению гвоздя, которое вновь оказывается отличным от интенсивности охлаждения древесины. Такое расхождение в степени охлаждения гвоздя и древесины может наступить днем во время холодного дождя. Поэтому в таких условиях уменьшается величина диаметра, длины и объема гвоздя. Эти изменения не соизмеримы с изменениями канала в древесине, в котором находится гвоздь, гвоздь уменьшается в большей мере, чем размер канала. Это уменьшает крепость и надежность деревянных конструкций, скрепленных гвоздями, что облегчает разрушение конструкции под давлением ветра в дождливую погоду.In this regard, when the temperature of the environment changes, the size of the nail changes to a greater extent than the size of the wood. The fact is that with a more intense increase in the temperature of the nail than the temperature of the wood, the size and volume of the nail increases, and with more intensive cooling it decreases to a greater extent than the size of the wood. Therefore, with an intense change in the outside temperature, the force of relative and absolute pressure exerted by the nail on the wall of the wood channel created by the nail during driving changes: the nail presses harder or weaker on the surrounding wood. The consequence of this is that with intensive heating of the nail the size of its diameter, length and volume increases, which increases the pressure force on the wood. This can cause a crack in the wood, which degrades the aesthetic condition and structural strength. On the contrary, intensive cooling of the environment leads to intensive cooling of the nail, which again turns out to be different from the intensity of cooling of wood. Such a discrepancy in the degree of cooling of the nail and wood may occur during the day during cold rain. Therefore, under such conditions, the diameter, length and volume of the nail decreases. These changes are not commensurate with changes in the channel in the wood in which the nail is located, the nail decreases to a greater extent than the size of the channel. This reduces the strength and reliability of wooden structures fastened with nails, which facilitates the destruction of the structure under wind pressure in rainy weather.

Помимо этого, происходящее при перепаде температуры изменение размера гвоздя ведет к тому, что при внешнем нагревании деревянной конструкции длина гвоздя увеличивается в большей мере, чем толщина древесины, в которую вбит гвоздь. Поэтому гвоздь «выходит» из древесины. При этом чаще всего гвоздь «выходит» наружу своей шляпкой, которая при этом приподнимается над поверхностью древесины. Причем величина выступания шляпки гвоздя над поверхностью древесины тем больше, чем большую длину имеет стержень гвоздя, находящегося внутри древесины. Такое влияние температуры внешней среды ухудшает качество и эстетическое состояние деревянной конструкции. Дело в том, что при этом снижается безопасность деревянной конструкции, поскольку из-за существенного поднятия шляпки над поверхностью древесины возможна травма (царапина) руки и повреждение одежды человека (пчеловода или огородника), соприкасающегося или работающего с деревянной конструкцией.In addition, a change in the size of a nail that occurs during a temperature difference leads to the fact that with external heating of a wooden structure, the length of the nail increases to a greater extent than the thickness of the wood into which the nail is driven. Therefore, the nail "comes out" of wood. In this case, most often the nail "comes out" out with its hat, which at the same time rises above the surface of the wood. Moreover, the size of the protrusion of the nail head above the surface of the wood is the greater, the greater the length of the nail shaft located inside the wood. Such an influence of the ambient temperature worsens the quality and aesthetic condition of the wooden structure. The fact is that this reduces the safety of the wooden structure, since due to a significant raising of the hat above the wood surface, injury (scratching) of the hand and damage to the clothes of a person (beekeeper or gardener) in contact with or working with the wooden structure are possible.

Кроме этого, разница в локальной температуре гвоздя и древесного материала при отсутствии теплоизоляционного слоя между ними приводит к конденсации воды на поверхности гвоздя, вбитого в древесину. Дело в том, что древесный материал обладает высокой пористостью и гидрофильностью, поэтому всегда содержит влагу. Вследствие этого при наличии в нем «голого» и более холодного металлического гвоздя вода осаждается на его поверхности. Образующийся водный конденсат увлажняет поверхность гвоздя и слой древесины, соприкасающийся с ней. Увеличение длительности нахождения гвоздя в древесине в таких условиях ведет к тому, что увлажнение поверхности гвоздя, многократно повторяющееся за счет периодического осаждения конденсата воды на поверхности гвоздя, удлиняет суммарный период чрезмерного увлажнения пограничного слоя древесины. В свою очередь, увеличение суммарного времени чрезмерного увлажнения слоя древесины, соприкасающегося с поверхностью металлического гвоздя, постепенно приводит, с одной стороны, к прогрессирующей микробной деструкции древесины, а именно - к ее гниению, а с другой стороны, - к прогрессирующей химической деструкции гвоздя, а именно - к его окислению (ржавлению). Причем указанная деструкция металлического гвоздя и древесины происходит практически ежедневно и по всей длине гвоздя именно из-за его высокой теплопроводности и отсутствии теплоизоляции.In addition, the difference in the local temperature of the nail and the wood material in the absence of a heat-insulating layer between them leads to condensation of water on the surface of the nail driven into the wood. The fact is that wood material has high porosity and hydrophilicity, therefore it always contains moisture. As a result of this, in the presence of a “bare” and colder metal nail in it, water is deposited on its surface. The resulting water condensate moistens the surface of the nail and the layer of wood in contact with it. An increase in the duration of the nail in the wood under such conditions leads to the fact that wetting the surface of the nail, which is repeated many times due to the periodic deposition of water condensate on the surface of the nail, lengthens the total period of excessive wetting of the boundary layer of wood. In turn, an increase in the total time of excessive wetting of the wood layer in contact with the surface of a metal nail gradually leads, on the one hand, to progressive microbial destruction of wood, namely to its decay, and, on the other hand, to progressive chemical destruction of the nail, namely, to its oxidation (rusting). Moreover, the indicated destruction of the metal nail and wood occurs almost daily and along the entire length of the nail precisely because of its high thermal conductivity and lack of thermal insulation.

В связи с этим при длительном нахождении деревянной конструкции, сбитой известными гвоздями, на открытом воздухе и/или под открытым небом происходит интенсивное ржавление гвоздей и гниение древесины вокруг них. Процессы гниения древесины и ржавления гвоздя могут завершиться полным разрушением гвоздей и локальным разрушением деревянной конструкции. Это исключает изъятие гвоздей из «старой» деревянной конструкции целыми и невредимыми, что, в свою очередь, исключает повторное и многократное использование гвоздей после длительного нахождения деревянных конструкций в условиях перепада температуры.In this regard, when a wooden structure, knocked down by well-known nails, is kept in the open air and / or in the open air for a long time, intensive rusting of the nails and rotting of the wood around them occurs. The processes of rotting wood and rusting a nail can result in complete destruction of the nails and local destruction of the wooden structure. This eliminates the removal of nails from the "old" wooden structure safe and sound, which, in turn, eliminates the repeated and repeated use of nails after a long stay of wooden structures in a temperature difference.

Помимо этого, разборка деревянной конструкции после длительной ее эксплуатации завершается извлечением испорченных (ржавых) гвоздей, которые из-за интенсивного и неравномерного ржавления имеют неравномерно уменьшенную толщину и прочность стержня. Поэтому ржавые гвозди становятся непригодными для повторного применения. Одновременно с этим становится непригодным к повторному применению и древесный материал, который из-за интенсивного гниения вокруг гвоздя изменяет свой цвет (темнеет), становится перфорированным и приобретает повышенную хрупкость. Это ухудшает теплоизоляционные, герметичные и прочностные характеристики древесины.In addition, the dismantling of a wooden structure after its long operation is completed by the extraction of spoiled (rusty) nails, which due to intensive and uneven rusting have an unevenly reduced thickness and strength of the rod. Therefore, rusty nails become unsuitable for reuse. At the same time, it becomes unsuitable for reuse and wood material, which, due to intense rotting around the nail, changes color (darkens), becomes perforated and becomes more fragile. This affects the heat-insulating, airtight and strength characteristics of wood.

С другой стороны, известное устройство содержит стержень, выполненный в форме спицы, представляющей собой отрезок проволоки или струны с гладкой и ровной поверхностью с одинаковым поперечным сечением в форме круга по всей своей длине. В связи с этим известное устройство лишено бугорков шероховатости, которые хаотично расположены на всей поверхности круглого стержня. В свою очередь, гладкая и ровная поверхность стержня гвоздя не обеспечивает ему высокую силу трения и прочность сбитой им деревянной конструкции. Более того, отсутствие шероховатой бугристости на поверхности гвоздя превращает гвоздь, вбитый в древесинные доски, в ось, на которой легко могут вращаться в любую сторону пробитые им доски (как лопасти винта).On the other hand, the known device comprises a rod made in the shape of a spoke, which is a piece of wire or string with a smooth and even surface with the same cross section in the shape of a circle along its entire length. In this regard, the known device is devoid of roughness tubercles, which are randomly located on the entire surface of the round rod. In turn, the smooth and even surface of the nail shaft does not provide it with high friction and the strength of the wooden structure brought down by it. Moreover, the absence of rough tuberosity on the surface of the nail turns the nail driven into wood boards into an axis on which the boards pierced by it (like rotor blades) can easily rotate in any direction.

Поэтому известный гвоздь не применим для сбивания деревянных конструкций, предназначенных для длительного применения и/или хранения в условиях перепада температуры окружающей среды из-за интенсивного ржавления гвоздя и гниения древесины, контактирующей с ним, которое вызвано отличием локальной температуры гвоздя и древесины друг от друга, возникающим вследствие того, что гвоздь имеет более высокую теплопроводность, чем древесина, и металлический гвоздь лишен термоизоляционного покрытия. Кроме этого известный гвоздь не применим для сбивания деревянных конструкций, подвергаемых частому механическому воздействию вращательного (вокруг продольной оси гвоздя) и возвратно-поступательного характера (типа качания, шатания, тряски, вибрации).Therefore, the known nail is not applicable for knocking down wooden structures intended for long-term use and / or storage in a temperature difference environment due to intense rusting of the nail and rotting of the wood in contact with it, which is caused by the difference in the local temperature of the nail and wood from each other, arising due to the fact that the nail has a higher thermal conductivity than wood, and the metal nail lacks a thermal insulation coating. In addition, the known nail is not applicable for knocking down wooden structures subjected to frequent mechanical action of a rotational (around the longitudinal axis of the nail) and reciprocating nature (such as rocking, reeling, shaking, vibration).

Известен гвоздь, состоящий из заостренного стержня, выполненного в виде трубки, полость которой заполнена сплошным твердым телом из расширяющейся цементно-песчаной смеси, и несъемной/съемной шляпки на его тупом конце, расклинивающейся при ударе по ней и снабженной держателем (RU 2545129).A nail is known, consisting of a pointed rod made in the form of a tube, the cavity of which is filled with a solid body of an expanding cement-sand mixture, and a fixed / removable cap on its blunt end, wedged upon impact and equipped with a holder (RU 2545129).

Недостатком известного устройства является узкая область применения, низкая эффективность, безопасность и точность в связи с высокой теплопроводностью гвоздя, наличием шляпки, отсутствием на поверхности хаотично расположенных бугорков шероховатости и теплоизоляционного покрытия. Шляпка шире стержня гвоздя, поэтому после полного забивания гвоздя в древесину она остается снаружи. При этом внешняя температура оказывает свое влияние на гвоздь, вбитый в древесину, именно через шляпку. Нагревание и охлаждение шляпки ведет к нагреванию и охлаждению всего гвоздя, вбитого в древесину. Значительная разница в теплопроводности гвоздя и древесины исключает одинаковую степень изменения их температуры при интенсивном изменении температуры окружающей среды. В условиях переменной внешней температуры температура гвоздя, вбитого в древесину, более изменчива, чем температура древесины. Неравномерность охлаждения и нагревания гвоздя и древесины в условиях интенсивно меняющейся температуры окружающей среды делает их локальную температуру отличной друг от друга. Разница их температур изменяет соотношение их размеров. В связи с этим при интенсивном понижении температуры окружающей среды сила сцепления гвоздя с древесиной, в которую он вбит, уменьшается. В частности, весенним утром при воздействии на сбитую гвоздями деревянную конструкцию (например, крышу дома или тротуар) прямых солнечных лучей температура всего гвоздя поднимается выше 0°C через полчаса, а температура внутренних слоев древесины при этом может оставаться несколько часов ниже 0°C. Солнечным днем во время неожиданного холодного дождя, а также с наступлением сумерек и ночью температура этих изделий может понизиться до 0°C. При этом интенсивность охлаждения известного гвоздя внутри древесины также разная. В связи с этим утром при воздействии солнечных лучей и вечером при охлаждении воздуха гвоздь нагревается и охлаждается (соответственно) быстрее древесины. В связи с этим утром гвоздь имеет более высокую, а вечером - более низкую температуру, чем окружающая его древесина. Поэтому гвоздь утром увеличивается, а вечером уменьшается в своих размерах в большей степени, чем древесина. Именно поэтому утром сила давления, оказываемая гвоздем на стенку древесного канала, увеличивается. Это может стать причиной появления трещины в древесине и ухудшения прочности и эстетического состояния деревянной конструкции. Увеличение размера гвоздя без образования трещины в древесине увеличивает степень сцепления гвоздя с ней и прочность деревянной конструкции. Вечером либо днем во время холодного дождя гвоздь охлаждается быстрее, чем древесина. Это уменьшает крепость и надежность деревянных конструкций, скрепленных гвоздями.A disadvantage of the known device is the narrow scope, low efficiency, safety and accuracy due to the high thermal conductivity of the nail, the presence of a hat, the absence on the surface of randomly located tubercles of roughness and thermal insulation coating. The hat is wider than the nail shaft, therefore, after the nail is completely driven into the wood, it remains outside. In this case, the external temperature exerts its effect on the nail driven into the wood, precisely through the hat. Heating and cooling the head leads to heating and cooling of the entire nail driven into the wood. A significant difference in the thermal conductivity of the nail and wood eliminates the same degree of change in their temperature with an intense change in ambient temperature. Under conditions of variable external temperature, the temperature of the nail driven into the wood is more variable than the temperature of the wood. The uneven cooling and heating of the nail and wood under conditions of rapidly changing ambient temperature makes their local temperature different from each other. The difference in their temperatures changes the ratio of their sizes. In this regard, with an intensive decrease in the ambient temperature, the adhesion force of the nail with the wood into which it is driven decreases. In particular, on a spring morning when exposed to a wooden structure struck by nails (for example, the roof of a house or sidewalk) in direct sunlight, the temperature of the entire nail rises above 0 ° C after half an hour, and the temperature of the inner layers of the wood may remain several hours below 0 ° C. On a sunny day during unexpected cold rain, as well as dusk and at night, the temperature of these products may drop to 0 ° C. Moreover, the cooling rate of a known nail inside the wood is also different. In this regard, in the morning, when exposed to sunlight and in the evening, when the air cools, the nail heats up and cools (accordingly) faster than wood. In this regard, the nail has a higher temperature in the morning and a lower temperature in the evening than the surrounding wood. Therefore, the nail in the morning increases, and in the evening decreases in size to a greater extent than wood. That is why in the morning the pressure force exerted by the nail on the wall of the wood channel increases. This can cause a crack in the wood and a deterioration in the strength and aesthetic condition of the wooden structure. An increase in the size of a nail without cracking the wood increases the degree of adhesion of the nail to it and the strength of the wooden structure. In the evening or during cold rain, the nail cools faster than wood. This reduces the strength and reliability of wooden structures fastened with nails.

С другой стороны, более существенное увеличение размеров гвоздя, чем древесины, происходящее при внешнем нагревании конструкции, является причиной того, что длина гвоздя увеличивается в большей мере, чем толщина древесного материала, в который вбит гвоздь. Это приводит к тому, что гвоздь «выходит» из древесного материала наружу. При этом чаще всего гвоздь «выходит» наружу своей шляпкой, которая при этом приподнимается над поверхностью древесины. Дело в том, что при повышении температуры гвоздя увеличивается его длина, а поскольку наружный конец гвоздя никуда не упирается, гвоздь удлиняется не внутрь, а наружу. Поэтому шляпка гвоздя приподнимается над древесиной. Причем величина выступания шляпки гвоздя над поверхностью тем больше, чем большую длину имеет гвоздь. Такое увеличение длины гвоздя в условиях локального температурного воздействия на конструкцию ухудшает качество и эстетическое состояние деревянной конструкции. Помимо этого, существенное поднятие шляпки гвоздя над поверхностью древесины снижает безопасность деревянной конструкции, которая (например, тротуар) может стать причиной травмы ноги пешехода.On the other hand, a more significant increase in the size of the nail than wood, which occurs when the structure is externally heated, is the reason that the length of the nail increases to a greater extent than the thickness of the wood material into which the nail is driven. This leads to the fact that the nail "comes out" of the wood material out. In this case, most often the nail "comes out" out with its hat, which at the same time rises above the surface of the wood. The fact is that with increasing temperature of the nail its length increases, and since the outer end of the nail does not rest anywhere, the nail does not extend inward but outward. Therefore, the nail head rises above the wood. Moreover, the size of the protrusion of the nail head above the surface is the greater, the greater the length of the nail. Such an increase in the length of the nail under conditions of local temperature effects on the structure affects the quality and aesthetic condition of the wooden structure. In addition, a significant raising of the nail head above the surface of the wood reduces the safety of the wooden structure, which (for example, the sidewalk) can cause pedestrian foot injuries.

Кроме этого разница в локальной температуре гвоздя и древесного материала при отсутствии теплоизоляционного слоя между ними приводит к конденсации воды на поверхности гвоздя, вбитого в древесину. Дело в том, что древесный материал всегда содержит влагу. Поэтому при наличии в нем «голого» и более холодного металлического гвоздя вода осаждается на его поверхности. Из-за конденсата, образующегося на поверхности гвоздя из «мокрой» древесины, поверхность гвоздя увлажняется. Увеличение длительности нахождения гвоздя в древесине в таких условиях удлиняет суммарный период чрезмерного увлажнения пограничного слоя древесины. В свою очередь, увеличение суммарного времени чрезмерного увлажнения слоя древесины, пограничного с железным гвоздем, постепенно приводит, с одной стороны, к микробной деструкции древесины, а именно - к ее гниению, а с другой стороны, к химической деструкции гвоздя, а именно - к его ржавлению. Причем указанная деструкция гвоздя и древесины происходит практически ежедневно и по всей длине гвоздя из-за высокой теплопроводности гвоздя.In addition, the difference in the local temperature of the nail and the wood material in the absence of a heat-insulating layer between them leads to condensation of water on the surface of the nail driven into the wood. The fact is that wood material always contains moisture. Therefore, if it contains a “bare” and colder metal nail, water is deposited on its surface. Due to the condensation that forms on the surface of the nail from “wet” wood, the surface of the nail becomes wet. An increase in the duration of the nail in the wood under such conditions lengthens the total period of excessive wetting of the boundary layer of wood. In turn, an increase in the total time of excessive wetting of the wood layer bordering the iron nail gradually leads, on the one hand, to the microbial destruction of wood, namely to its decay, and, on the other hand, to the chemical destruction of the nail, namely to its rusting. Moreover, the specified destruction of the nail and wood occurs almost daily and along the entire length of the nail due to the high thermal conductivity of the nail.

С другой стороны, известное устройство содержит стержень, выполненный в виде трубки с гладкой поверхностью, лишенной хаотично расположенных на ней бугорков шероховатости. Известное устройство не исключает выполнение гвоздя в виде отрезка круглой трубки с гладкой, скользкой поверхностью и с одним размером сечения по всей своей длине. Один размер сечения, гладкая и скользкая поверхность по всей длине стержня гвоздя не обеспечивает ему высокую силу трения и прочность сбитой с его помощью деревянной конструкции. Напротив, это обеспечивает вращение поперек продольной оси гвоздя пробитых им досок (как лопастей винта на гладкой оси).On the other hand, the known device comprises a rod made in the form of a tube with a smooth surface, devoid of roughness tubercles located randomly on it. The known device does not exclude the implementation of a nail in the form of a segment of a round tube with a smooth, slippery surface and with one section size along its entire length. One section size, a smooth and slippery surface along the entire length of the nail shaft does not provide it with high friction and the strength of a wooden structure brought down with it. On the contrary, this ensures rotation across the longitudinal axis of the nail of the boards pierced by it (like rotor blades on a smooth axis).

Поэтому известный гвоздь не применим для сбивания деревянных конструкций, предназначенных для длительного применения и/или хранения в условиях перепада температуры окружающей среды и частых механических воздействий вращательного (вокруг продольной оси гвоздя) и возвратно-поступательного характера (типа качания, шатания, трясения, вибрации), поскольку металлический гвоздь имеет более высокую теплопроводность, чем древесина, поверхность стержня не содержит хаотично расположенных бугорков шероховатости и не имеет термоизоляционного покрытия, что ведет к интенсивному ржавлению гвоздя, гниению древесины, контактирующей с ним, к уменьшению силы трения стержня гвоздя с древесиной, к расшатыванию деревянной конструкции, ухудшению эстетического вида конструкции и невозможности повторного применения гвоздя и древесины после разборки длительно эксплуатируемой конструкции.Therefore, the known nail is not applicable for knocking down wooden structures intended for prolonged use and / or storage under conditions of ambient temperature and frequent mechanical stresses of a rotational (around the longitudinal axis of the nail) and reciprocating nature (such as rocking, reeling, shaking, vibration) , since a metal nail has a higher thermal conductivity than wood, the surface of the rod does not contain randomly arranged roughness tubercles and does not have a thermal insulation coating, which leads to intensive rusting of the nail, rotting of the wood in contact with it, to a decrease in the friction force of the nail shaft with the wood, to loosening of the wooden structure, deterioration of the aesthetic appearance of the structure and the inability to reuse the nail and wood after dismantling the long-running structure.

Известен саморез шуруп оцинкованный (ГОСТ 1145), выполненный из высококачественной стали, обработанной цинком, состоящий из круглого стержня с потайной головкой с крестообразным шлицем в одном конце и с острым наконечником в противоположном конце, при этом поверхность стержня и наконечника представляет собой винтообразную остроконечную резьбу среднего шага (http://1001krep.ru/samorez-shurup-gost-1145) (Найдено 29.07.2015).A well-known self-tapping screw is galvanized screw (GOST 1145), made of high-quality steel, treated with zinc, consisting of a round rod with a countersunk head with a crosswise slot at one end and with a sharp tip at the opposite end, while the surface of the rod and tip is a helical pointed thread of the middle step (http://1001krep.ru/samorez-shurup-gost-1145) (Found 07/29/2015).

Недостатком известного устройства является узкая сфера применения, низкая эффективность, безопасность и точность в связи с отсутствием теплоизоляции у шурупа, имеющего более высокую теплопроводность, чем древесина. Дело в том, что выполнение шурупа металлическим без теплоизоляционного покрытия его поверхности не обеспечивает равенство локальной температуры в области поверхности шурупа и внутренней поверхности созданного шурупом канала в древесине в условиях интенсивного перепада температуры внешней среды. Поэтому известное устройство не исключает конденсацию влаги на поверхности шурупа, гниение древесины, выпячивание шляпки шурупа над древесной поверхностью, растрескивание древесного материала и изменение прочности сцепления шурупа с древесиной в условиях интенсивного перепада температуры внешней среды. Это приводит к гниению древесины вокруг шурупа, к ослаблению древесной конструкции, к снижению эстетического качества конструкции и к невозможности повторного применения древесины после разборки длительно использованной деревянной конструкции и изъятия из нее металлических шурупов.A disadvantage of the known device is the narrow scope, low efficiency, safety and accuracy due to the lack of thermal insulation of a screw having a higher thermal conductivity than wood. The fact is that making a screw metal without a heat-insulating coating of its surface does not ensure equality of the local temperature in the area of the surface of the screw and the inner surface of the channel created by the screw in the wood under conditions of intense temperature difference in the environment. Therefore, the known device does not exclude condensation of moisture on the surface of the screw, rotting of the wood, protrusion of the screw head over the wood surface, cracking of the wood material and a change in the adhesion strength of the screw to the wood under conditions of intense environmental temperature difference. This leads to rotting of the wood around the screw, to weakening of the wood structure, to a decrease in the aesthetic quality of the structure and to the inability to reuse the wood after disassembling the long-used wooden structure and removing metal screws from it.

Помимо этого известное устройство выполнено со стержнем, имеющим винтообразную остроконечную резьбу среднего шага с гладкой поверхностью зубцов и канавок между ними, которые, к тому же, выполнены с одним шагом по всей длине шурупа. Такая конструкция шурупа, поверхность которого лишена хаотично расположенных бугорков шероховатости, не обеспечивает высокую силу трения устройства с древесиной, в которую ввернут шуруп, и исключает вращение скрепленных шурупом древесных полотен поперек продольной оси шурупа только при определенном векторе углового вращения их навстречу друг другу (как лопастей 2-х винтов вертолета, вращающиеся навстречу друг другу на гладкой оси). При этом известное устройство не обеспечивает высокую силу трения с древесиной при изменении векторов углового вращения древесных полотен на прямо противоположные значения, и поэтому не обеспечивает эффективное скрепление конструкции.In addition, the known device is made with a rod having a helical pointed thread of a middle pitch with a smooth surface of the teeth and grooves between them, which, moreover, are made with one step along the entire length of the screw. Such a screw design, the surface of which is devoid of randomly arranged roughness tubercles, does not provide a high friction force of the device with the wood into which the screw is screwed, and excludes the rotation of the wood panels fastened by the screw across the longitudinal axis of the screw only for a certain angular rotation vector towards them (like blades) 2 helicopter propellers rotating towards each other on a smooth axis). Moreover, the known device does not provide high friction with wood when changing the angular rotation vectors of wood panels to directly opposite values, and therefore does not provide effective fastening of the structure.

Кроме этого, известное устройство не предназначено для вбивания его молотком в древесный материал.In addition, the known device is not intended for driving it with a hammer into a wood material.

Поэтому известное устройство не применимо для вбивания в древесину молотком для скрепления деревянных конструкций, предназначенных для длительного применения и/или хранения в условиях перепада температуры окружающей среды и частых механических воздействий вращательного (вокруг продольной оси шурупа) и возвратно-поступательного характера (типа качания, шатания, тряски, вибрации), поскольку металлический шуруп имеет более высокую теплопроводность, чем древесина, поверхность его зубцов и канавок лишена хаотично расположенных бугорков и не имеет термоизоляционного покрытия, что ведет к интенсивному гниению древесины, контактирующей с ним, к расшатыванию деревянной конструкции, ухудшению эстетического вида конструкции и невозможности повторного применения древесины после длительной эксплуатации конструкции и ее разборки на отдельные древесные полотна.Therefore, the known device is not applicable for driving into wood with a hammer for fastening wooden structures intended for long-term use and / or storage under conditions of a drop in ambient temperature and frequent mechanical stresses of a rotary (around the longitudinal axis of the screw) and reciprocating nature (such as rocking, reeling , shaking, vibration), since a metal screw has a higher thermal conductivity than wood, the surface of its teeth and grooves is devoid of randomly located tubercles and does not have a heat-insulating coating, which leads to intensive decay of the wood in contact with it, to loosening of the wooden structure, deterioration of the aesthetic appearance of the structure and the inability to reuse the wood after long-term operation of the structure and its disassembly into individual wood canvases.

Задачей изобретения является повышение эффективности, безопасности, точности и расширение сферы применения устройства при интенсивных перепадах температуры окружающей среды и периодических механических воздействиях возвратно-поступательного характера за счет выполнения гвоздя в форме пирамиды с расположенными на равном расстоянии в шахматном порядке бугорками шероховатости на ее плоскостях, с ребрами, расположенными в плоскостях прямой оси стержня, со шляпкой на основании и покрытия материалом с теплоизоляционной, водоотталкивающей и антисептической активностью.The objective of the invention is to increase the efficiency, safety, accuracy and expansion of the scope of application of the device with intense changes in ambient temperature and periodic mechanical effects of reciprocating nature by performing a nail in the form of a pyramid with rough tubercles located at an equal distance in a checkerboard pattern, with ribs located in the planes of the straight axis of the rod, with a cap on the base and cover with a material with heat-insulating, water repellent general and antiseptic activity.

Техническим результатом является уменьшение разницы локальной температуры в области поверхности гвоздя и внутренней поверхности пробитого гвоздем канала в древесине, интенсивности местного микробного и физико-химического агрессивного повреждающего действия гвоздя на древесный материал, величины выпячивания шляпки гвоздя над поверхностью древесины, увеличение эстетического качества и прочности деревянной конструкции вокруг вбитого гвоздя при длительной эксплуатации в условиях частого и интенсивного перепада температуры внешней среды, периодического и частого механического воздействия возвратно-поступательного характера типа углового вращения, качения маятника, шатания столба и трясения оси, а также продление срока сохранности и пригодности гвоздя для повторного применения.The technical result is to reduce the difference in local temperature in the region of the surface of the nail and the inner surface of the channel pierced by the nail in the wood, the intensity of the local microbial and physico-chemical aggressive damaging effect of the nail on the wood material, the magnitude of the protrusion of the nail head over the wood surface, the increase in the aesthetic quality and strength of the wooden structure around a driven nail during prolonged use in conditions of frequent and intense temperature drops environment, periodic and frequent mechanical effects of reciprocating nature such as angular rotation, swing of the pendulum, staggering of the column and shaking of the axis, as well as extending the shelf life and suitability of the nail for repeated use.

Сущность крепежного гвоздя, представляющего собой металлический стержень с ребрами, один конец которого заострен, другой утолщен и превращен в шляпку, с неровной поверхностью, покрытой слоем нехрупкого защитного материала, заключается в том, что стержень выполнен в форме многогранной пирамиды, основание пирамиды имеет форму шляпки, ребра пирамиды расположены в плоскостях ее прямой оси, поверхность граней выполнена с расположенными в шахматном порядке и на равном расстоянии друг от друга бугорками шероховатости с высотой 0,1-0,4 мм, а защитный материал обладает теплоизоляционной, водоотталкивающей и антисептической активностью.The essence of the fastening nail, which is a metal rod with ribs, one end of which is pointed, the other thickened and turned into a hat, with an uneven surface covered with a layer of non-fragile protective material, lies in the fact that the rod is made in the form of a multifaceted pyramid, the base of the pyramid has the shape of a hat , the edges of the pyramid are located in the planes of its straight axis, the surface of the faces is made with roughness tubercles arranged in a checkerboard pattern and at equal distance from each other with a height of 0.1-0.4 mm, and The material has heat-insulating, water-repellent and antiseptic activity.

За счет выполнения стержня гвоздя целиком в форме многогранной пирамиды, основание которой имеет форму шляпки, а ребра расположены в плоскостях ее прямой оси, предложенный гвоздь обеспечивает повышение эффективности и точности. Дело в том, что такая конструкция заявленного крепежного гвоздя исключает искривление стержня по его оси и длине и обеспечивает сохранение геометрической формы сечения стержня по всей его длине при равномерном и однонаправленном изменении величины площади сечения по длине стержня. Это обеспечивает равномерное увеличение силы трения, которая возникает между каждым участком поверхности стержня и поверхности стенки канала в древесине по всей длине древесного канала после вбивания гвоздя в древесину, и обеспечивает достижение максимально возможной величины силы сцепления стержня с древесиной после вбивания в нее.Due to the implementation of the nail rod in the form of a multifaceted pyramid, the base of which has the shape of a cap, and the ribs are located in the planes of its straight axis, the proposed nail provides increased efficiency and accuracy. The fact is that such a design of the declared fastening nail eliminates the curvature of the rod along its axis and length and ensures the preservation of the geometric shape of the cross section of the rod along its entire length with a uniform and unidirectional change in the cross-sectional area along the length of the rod. This ensures a uniform increase in the friction force that occurs between each section of the surface of the core and the surface of the channel wall in the wood along the entire length of the wood channel after driving a nail into the wood, and ensures that the maximum possible adhesion force of the core and wood after driving in it.

За счет выполнения стержня заявленного гвоздя в форме пирамиды, поверхности граней которой выполнены с расположенными в шахматном порядке и на равном расстоянии друг от друга бугорками шероховатости с высотой 0,1-0,4 мм, повышается эффективность и точность конструкции. Дело в том, что выполнение стержня в виде пирамиды с бугристой поверхностью граней, бугорки которых расположены в шахматном порядке с равными расстояниями между собой, исключает наличие участка древесного канала после вбивания гвоздя в древесину, лишенного шероховатой части стержня. Такая конструкция шероховатых поверхностей граней пирамиды стержня крепежного гвоздя является полностью сопоставимой с общей внутренней поверхностью древесного канала, возникающего после качественного забивания гвоздя, обеспечивает высокую эффективность сцепления их друг с другом. Выполнение поверхности граней пирамиды стержня гвоздя бугристой с множеством бугорков шероховатости, расположенных в шахматном порядке с равными расстояниями между собой, надежно обеспечивает высокую силу трения и проникающую способность стержня на всем его протяжении за счет сохранения его упругости и невозможности сдавливания, перекручивания и перегиба, что исключает искривление стержня в процессе вбивания гвоздя в древесину и повышает эффективность сбитой гвоздем конструкции.Due to the implementation of the core of the declared nail in the form of a pyramid, the surface of the faces of which are made with roughness tubercles with a height of 0.1-0.4 mm located in a checkerboard pattern and at an equal distance from each other, the design efficiency and accuracy are increased. The fact is that the execution of the rod in the form of a pyramid with a tuberous surface of faces, the tubercles of which are staggered with equal distances between them, eliminates the presence of a section of the wood channel after driving a nail into the wood, devoid of a rough part of the rod. This design of the rough surfaces of the faces of the pyramid of the rod of the fastening nail is fully comparable with the overall inner surface of the wood channel, which occurs after high-quality nailing, provides high efficiency of their adhesion to each other. The execution of the surface of the faces of the pyramid of the nail nail tuberous with many roughness tubercles arranged in a checkerboard pattern with equal distances between each other, reliably provides high friction and penetrating ability of the rod along its entire length due to the preservation of its elasticity and the impossibility of compression, twisting and bending, which eliminates the curvature of the rod in the process of driving a nail into the wood and increases the efficiency of a nail-hit structure.

Покрытие гвоздя защитным материалом, обладающим теплоизоляционной, водоотталкивающей и антисептической активностью, повышает эффективность, точность, безопасность и расширяет сферу применения. Дело в том, что теплоизоляционные свойства уменьшают вероятность конденсации влаги на поверхности гвоздя внутри древесины, а водоотталкивающие и антисептические свойства уменьшают коррозию металла, самого защитного покрытия и древесины, соприкасающейся с ним. Все это, в свою очередь, уменьшает гниение и почернение древесины вокруг гвоздя, повышает эстетическое качество и прочность сбитой деревянной конструкции, сохранность высоких эстетических результатов при длительном хранении и применении в условиях существенного перепада температуры внешней среды, позволяет применять крепежный гвоздь не только для сбивания грубых конструкций типа заборов, но и для сбивания более утонченных конструкций, типа беседок, а также мебели.Coating a nail with a protective material with heat-insulating, water-repellent and antiseptic activity increases the efficiency, accuracy, safety and expands the scope of application. The fact is that the heat-insulating properties reduce the likelihood of moisture condensation on the surface of the nail inside the wood, and the water-repellent and antiseptic properties reduce the corrosion of the metal, the protective coating itself and the wood in contact with it. All this, in turn, reduces the rotting and blackening of wood around the nail, increases the aesthetic quality and strength of the downed wooden structure, the preservation of high aesthetic results during long-term storage and use in conditions of a significant difference in ambient temperature, allows the use of a fastening nail not only for knocking rough structures such as fences, but also for knocking down more sophisticated structures, such as arbors, as well as furniture.

Применение крепежного гвоздя для сбивания древесных конструкций обеспечивает повышение эффективность, точности, безопасности и расширение сферы применения при интенсивных перепадах температуры окружающей среды и периодических механических воздействиях возвратно-поступательного характера за счет выполнения гвоздя в форме пирамиды с расположенными на равном расстоянии в шахматном порядке бугорками шероховатости на ее плоскостях, с ребрами, расположенными в плоскостях прямой оси стержня-пирамиды, со шляпкой на основании и покрытия материалом с теплоизоляционной, водоотталкивающей и антисептической активностью. Крепежный гвоздь уменьшает гниение, почернение, растрескивание древесного материала, удлиняет сохранность эксплуатации и повышает эстетические результаты сбитой деревянной конструкции.The use of a fastening nail for knocking down wood structures provides an increase in the efficiency, accuracy, safety and expansion of the scope for intensive changes in ambient temperature and periodic mechanical effects of reciprocating nature due to the implementation of a nail in the form of a pyramid with rough tubercles located at an equal distance in a checkerboard pattern its planes, with ribs located in the planes of the straight axis of the pyramid rod, with a cap on the base and cover aterialom with thermal insulation, water-repellent and antiseptic activity. A fastening nail reduces rotting, blackening, cracking of wood material, prolongs the safety of operation and increases the aesthetic results of a knocked down wooden structure.

Claims (1)

Крепежный гвоздь, представляющий собой металлический стержень с ребрами, один конец которого заострен, другой утолщен и превращен в шляпку, с неровной поверхностью, покрытой слоем нехрупкого защитного материала, отличающийся тем, что стержень выполнен в форме многогранной пирамиды, основание пирамиды имеет форму шляпки, ребра пирамиды расположены в плоскостях ее прямой оси, поверхность граней выполнена с расположенными в шахматном порядке и на равном расстоянии друг от друга бугорками шероховатости с высотой 0,1-0,4 мм, а защитный материал обладает теплоизоляционной, водоотталкивающей и антисептической активностью. A fastening nail, which is a metal rod with ribs, one end of which is pointed, the other thickened and turned into a hat, with an uneven surface covered with a layer of non-fragile protective material, characterized in that the rod is made in the form of a multifaceted pyramid, the base of the pyramid has the shape of a hat, ribs the pyramids are located in the planes of its straight axis, the surface of the faces is made with rough stumps arranged in a checkerboard pattern and at equal distance from each other with a height of 0.1-0.4 mm, and the protective material It has thermal insulation, water repellent and antiseptic activity.