专利名称：屋顶绝缘紧固系统的制作方法
技术领域：
本公开一般涉及紧固件和紧固件组件，它们用于将屋顶绝缘件固定至屋顶甲板(roof deck)。本公开尤其涉及这样的紧固组件，其采用金属板将覆盖膜和绝缘件固定至屋顶甲板。
背景技术：
在本公开尤其应用的屋顶安装中，绝缘件的板条或卷状物铺设到屋顶甲板上。不透水膜铺设在绝缘件顶部。金属板依靠紧固件将膜和绝缘件夹紧至屋顶甲板，这些紧固件通过板的中央开口插入并拧入屋顶甲板。对于采用高压缩的相对厚绝缘件的某些安装来说，常见的是将管插入金属板的中央开口中。将紧固件插入管中。紧固件的头部的底面接合管的内肩部。然后，将紧固件驱动到屋顶甲板内，使得板夹紧膜和绝缘件。所述管相对于固定的紧固件是垂直可移位的。因此，当邻近区域和/或板受到过度压缩时，该板可以相对于螺纹紧固件的头部垂直移动。在某些应用中，板还可以粘附有热活化粘合剂。不透水膜覆盖所述板。感应工具通过板以加热粘合剂，粘合剂与覆盖板的膜结合。
发明内容
简单讲，用于将膜和绝缘件固定至屋顶甲板的紧固组件包括紧固件、压缩板和夹紧管。紧固件具有驱动头部和从所述驱动头部延伸出的螺纹柄。压缩板穿过膜的上表面分配紧固件的载荷，并且限定了中央开口。夹紧管具有保持器卡圈、喉部和渐缩部，渐缩部具有所述柄所延伸通过的紧固件开口。所述紧固件的柄通过所述中央开口插入使得所述保持器卡圈接合所述板并由此被卡固。所述渐缩部被至少一个狭槽横贯，优选被多个成角度布置的狭槽横贯。所述板具有底面，底面优选接合所述膜。所述夹紧管还包括用于接合所述板的底面的保持器突起。所述管优选还包括与用于接合所述板的底面的第一保持器突起对置的第二保持器突起。肩部邻近所述喉部和所述渐缩部的交界处限定在邻近管的入口的内部位置，所述肩部可以具有环形形式。在一个实施例中，所述压缩板还包括围绕所述中央开口的多个成角度间隔的叉部。所述叉部围绕和弹性接合所述喉部的邻近所述保持器卡圈的外周部。所述管还包括一对对置的突起，并且至少两个叉部接合所述保持器突起。单件式管能够安置于压缩板中用于容纳紧固件。所述管包括周向保持凸缘。套筒从所述凸缘整体延伸出，具有一对突起，所述突起具有与所述凸缘的底面隔开的肩部。所述突起具有外周斜面。所述套筒还限定了邻近每个所述突起的切槽。所述套筒在内部形成喉部，所述喉部具有适于由紧固件头部接合的内肩部。渐缩部从所述套筒整体延伸出并且朝向远侧末端逐渐缩窄。一通孔从所述喉部延伸并且定尺寸为容纳紧固件的柄。多个成角度间隔的狭槽延伸至所述末端以允许所述渐缩部的有限挠曲。在管的渐缩部中优选具有三个狭槽。所述渐缩部的圆锥部的外表面由多个成角度间隔的角撑板限定。多个肋在所述末端处向内伸入所述通孔。所述肋在所述末端处优选向内伸入并且弧形延伸。在另一实施例中，多个成角度间隔的肋在所述套筒的内部纵向延伸。用于容纳头部的凹槽邻近所述喉部和所述渐缩部的交界处限定在内部位置。所述管优选由塑料材料制造。屋顶安装件包括屋顶甲板、布置在所述屋顶甲板上的绝缘件和覆盖所述绝缘件的膜。具有中央开口的压缩板布置在所述膜的上表面上。夹紧管具有保持器卡圈、喉部和渐缩部，渐缩部具有紧固件开口，夹紧管由板卡固。紧固件具有驱动头部和从所述驱动头部延伸出的螺纹柄。所述紧固件的柄延伸通过所述中央开口并接合所述甲板。所述管的所述保持器卡圈接合所述板，并由此所述管被所述板卡固。所述管和所述板作为一个单元在压缩负载下能够从第一位置起移位并且当移除所述压缩负载时作为一个单元能够返回到所述第一位置，而同时所述紧固件保持与所述甲板接合。所述板具有与所述膜接合的底面，并且所述夹紧管还包括用于接合所述板的底面的一对对置的保持器突起。所述渐缩部被多个成角度布置的狭槽横贯。邻近所述喉部和所述渐缩部的交界处由所述管的内部位置限定的肩部被定位成使得所述紧固件的头部抵靠所述肩部安置。所述压缩板还包括围绕所述中央开口的凹槽部，并且所述保持器卡圈容纳在所述凹槽部中。
图1是组装好的紧固组件的侧视图，紧固组件包括板、管和紧固件；图2是图1的紧固组件的中央剖视图；图3是图1的紧固组件的剖视图，以截面图显示出其安装在屋顶绝缘件中用于将绝缘件固定至屋顶甲板；图4是用于图1的紧固组件的板、管和紧固件的俯视图；图5是管的放大立体图，该管也用于图1的紧固组件中；图6是图5的管沿其线6-6截取的中央剖视图；图7是图5的管的俯视图；图8是图5的管沿其线8-8截取的剖视图；图9是图5的管沿其线9-9截取的剖视图；图10是图6管的仰视图；图11是可以用于图1的紧固系统的管的另一实施例的放大侧视图；图12是管的第二替代实施例的中央剖视图；图13是管的第三替代实施例的中央剖视图；图14是图11的管的立体半剖视图；图15是图11的管的俯视图；图16是用于图1的紧固组件的板的放大立体图17是图16的板的放大中央剖视图，部分以示意形式；图18是图1的紧固组件中可以采用的紧固件的放大侧视图，部分以示意图形式；图19是图1的紧固组件中也可以采用的第二紧固件的侧视图，部分以示意图形式；图20是图5的管的中央剖视图，部分以示意图形式；图21是紧固组件中可以采用的板的替代实施例的立体图；图22是图21的板的剖视图；图23是紧固组件所采用的图21的板与管组装在一起的底视立体图；图24是图23的组装后的板和管的剖视图；图25是紧固组件中可以采用的管的另一实施例的俯视图；图26是图25的管的立体图，看向管的内部；以及图27是图25的管的中央剖视图。
具体实施例方式参考附图，其中在若干附图中，类似标号表示类似部件，紧固组件一般由标号10表示，其被用来将绝缘件12和不透水膜14固定至屋顶甲板16并且维持膜和屋顶甲板之间的连接。在图3所示的安装中，屋顶甲板16具有波纹钢形式，并且绝缘件12典型的是高压缩绝缘件，其具有可以变化的厚度，例如从8到12英寸。在紧固组件10具有特定应用的安装中，绝缘件的板条或卷状物铺设到屋顶甲板上。屋顶是典型的“扁平”型屋顶。膜覆盖绝缘件。紧固组件10的作用是将膜和绝缘件夹紧到屋顶甲板上以固定它们。当然，许多这样的紧固组件可以用于给定的安装，并且通常会形成穿过整个屋顶的网格。紧固组件包括:板20 ;紧固件30，其被驱动到屋顶甲板中以提供固定/夹紧功能；以及管40，其插入到板中并且容纳插入该管中的紧固件30。前述三个部件可以预先组装好。此外参考图16至图17，板20通常由镀锌钢或其它金属制成，并通过冲压工艺形成。板20通常具有阶梯式圆形形状，具有中央圆形开口 22和环形凸起平台24。所述板包括外周的下部环形台缘26和内部的台阶凹槽28，台阶凹槽28围绕开口 22并且从凸起平台24以两个台阶向下逐渐缩窄。一个或多个应力切口 27可以形成在围绕开口限定了凹槽的板部分中。对于一些实施例，热活化粘合剂(图中未示出)可被凃在平台24上用于密封和固定其上面的膜。板20还可以包括通风开口 29。管40是整体式单件的塑料元件。管40优选由具有O 15%玻璃填料和O 3%抗冲改性剂的聚酰胺形成，或由具有O 20%玻璃填料和O 10%抗冲改性剂的聚丙烯形成。其它材料也可是合适的。管40包括配置为容纳在板凹槽28中的环形凸缘状卡圈42。该卡圈的底面44接合围绕板的开口限定了凹槽28的板部分。管40的作用是利于板的夹紧固定并且部分地作为缓冲结构，以允许安装好的紧固组件适应施加在板的顶部或邻近板的顶部处的向下压缩载荷而不损害膜的完整性，以及适应压缩载荷解除之后由紧固组件提供的夹紧载荷。管40包括大体从卡圈的底面44延伸的套筒状柱形喉部50和准圆锥形的远端渐缩部60。管40尤其配置为兼容并且能够适应不同尺寸的紧固件。柱形喉部50包括一对对置的、倒放的准U形切槽52。每个切槽围绕向上伸出的弹性突起54。每个突起54具有上肩部56，上肩部56优选具有平的顶表面。每个突起54具有斜坡表面55，斜坡表面55配置和定尺寸为在板开口 22的边缘上滑动，从而使得当管40通过中央开口 22插入并且安置于凹槽28中时肩部56接合板的底面44。柱形喉部50的外径一般定尺寸为紧密地容纳在板的开口 22中，使得套环42安置于凹槽28中，并且对置的突起肩部56接合板的底面44，由此管可以在垂直方向上由板卡固。喉部的内部柱形表面58的内直径被定尺寸为使得紧固件30的头部32可以容易地通过，直到紧固件头部32的底面33抵靠接合喉部的中间肩部62或形成在其底部的环状限位件。渐缩部60包括在与喉部50的交汇处的上方内部环形凹槽区域。渐缩部60被配置成使得有效内径作为相关联紧固件30的螺纹/柄直径的函数而变化的。渐缩部在第一模式下被定尺寸成约为具有第一直径的紧固件的外径。渐缩部的轴向端部包括开口 70，紧固件的柄的末端部穿过开口 70。成角度间隔的垂直狭槽66形成在渐缩部的端部。狭槽66的作用是允许渐缩部大致在径向上挠曲以适应不同直径的紧固件。此外，当较大直径的紧固件被驱动进入管中时，向内突出的挤压肋68沿径向被有效移位和/或至少部分地破坏。自然地，渐缩部60具有有效的紧固件直径范围，并具有限制块用于有效地适应给定直径的紧固件。圆锥部被成角度间隔的角撑板的凹口 69横贯，以为管提供加固。管的锥度和几何形状有利于管插入到绝缘件和膜中。紧固件30包括头部32，头部32具有六角头部、十字型狭槽、方形驱动凹槽或者适于由驱动工具接合以扭转地驱动紧固件的其他配置。紧固件的柄34包括螺纹36，其可以是锯齿螺纹并终止于钻尖38。图18和图19分别示出两个合适的紧固件30A和30B。其他紧固件也是可以的。参照图18，紧固件30A是由马萨诸塞州阿格瓦姆的OMG公司销售的# 15R00fGrip 紧固件。头部32A具有# 3十字凹槽。螺纹36的大直径D是0.250至0.275英寸，螺纹的小直径d为0.165至0.175英寸。螺纹36A是锯齿螺纹，螺距为13TPI。轴长度A可以从1.25英寸变化到22英寸，螺纹36B的长度(包括钻尖38A)可以从1.25英寸变化到4英寸。紧固件的另一合适实施例是图19中示出的紧固件32B。紧固件30B是由马萨诸塞州阿格瓦姆的OMG公司销售的RhinoBond 重型钻点紧固件。头部32B是# 3方头驱动。螺纹具有的大直径D为0.226至0.230英寸，小直径d为0.175英寸。螺纹36B是单导程螺纹，螺距为20TPI，是AB型螺纹。钻尖38B是0.75英寸钻尖，其标称直径N为0.208至
0.212英寸。轴长度L从4英寸变化到10英寸，螺纹长度I (包括钻尖38B)是约3.860英寸。参考图11至图15，管可以呈现多种可选形式。图11、14和15所示的管140具有较短的轴向尺寸。采用四个狭槽166。在中间内部采用挤压肋168结构。图12中示出的管240采用:水平挤压肋265，其位于或稍微低于柱形部/渐缩部的交汇处；以及沿纵向渐缩和延伸的挤压肋267，其位于管的渐缩部260内部。渐缩部的远端的内壁包括双圆锥表面261。一组额外的向内缩窄的肋266能够在用于一直径的第一位置接合到表面261中，并且在用于第二直径时被迫离开该表面。水平挤压肋265趋向于以摩擦式配合偏转和接合紧固件的小直径表面。纵向肋267以及在一定程度上还有肋261趋向于被紧固件破坏和/或折断。喉咙的内部在限位件之前还可以包括渐缩表面251以适应多尺寸的紧固件。图13中所示的管340邻近渐缩部的末端采用向内延伸的轴向肋361。如果采用较大直径紧固件，该肋引起管的外部渐缩部360向外挠曲。采用四个狭槽366以允许末端管挠曲以适应直径扩大的紧固件。参考图25至图27，管440采用向内延伸的轴向肋461，肋461从管的上部向内部延伸，并且在纵向上延伸到与管460的渐缩部的交汇处。采用三个狭槽466以允许末端管挠曲以适应直径扩大的紧固件。此外参照图25，应该理解的是，上部切槽452允许形成弹性突起454，其被配置成使得突起可以与管一起被模制而在模塑过程中不采用滑块和浇口。后面的这种配置显着简化了管的制造。将被理解的是，各种向内突出的肋66、166、261、265、266、361和461的几何形状和位置可以变化。肋的目的是提供最小直径紧固件的稳定接合，并允许对于较大直径紧固件来说管向外(径向)膨胀或挠曲，同时仍然提供紧固件和管之间紧密的半准压配合关系，以便在安装过程中，紧固件和管都关于紧固件和管的中央轴线基本上沿轴向对齐。参照图20，该管采用向内突出的弧形肋结构，该肋结构从内部邻近渐缩部的末端处的开口。如附图中所示，渐缩部60可以挠曲以适应不同直径的紧固件，例如紧固件具有
0.265,0.274,0.283,0.288英寸的直径Dl、D2、D3和D4。直径D5略小于板20的直径D6(图17)。喉部50的上方内部以及末端渐缩部60的末端内表面具有稍微的锥度，例如I度。当然，其它尺寸也是可以的。在安装时，管40被插入到开口中，紧固件30插入管中。紧固件的端部可伸入开口70。上述部件可以在运输到安装现场之前被预先组装好(通常是松散的)。然后，板/管/紧固件被定位在绝缘件上面，在某些安装下被定位在膜上面，处于预定锚定位置。应当理解的是，对于某些安装，诸如OMG RhinoBond 系统的安装，膜被放置在板上面并且通过热活化粘合剂结合至板。该管贯通绝缘件，并且在某些安装下贯通膜。驱动工具联接至头部32，并且紧固件被扭转，直到螺纹36接合到屋顶甲板16中预定的贯穿深度。紧固件头部的底面接合管中的肩部。突起54接合板的底面。管在紧固件的固定载荷作用下的向下移位导致板的向下移位，直至达到由紧固件实现适当固定。应当理解的是，绝缘件和覆盖膜被压缩或夹紧在板和屋顶甲板之间以对它们实现固定。参考图21至图24,另一实施例的板一般由标号120表不,其也可以被米用与紧固组件结合。该板包括多个成角度间隔的、大致梯形的叉部121，叉部121从包围开口 122的内部台阶凹槽128向下和向内伸出。叉部121弹性地抵靠接合管40的上部底面部分，如图23最佳示出的。此外，对置的叉部也接合弹性突起54的肩部56，如图24最佳示出的。应该理解的是，管的配置以及板、管和紧固件之间的装配关系相配合，以标准化管在圆锥过渡区和凸缘过渡区之间的每单元承载面积的断裂面积。上述装配关系被实现使得施加到紧固件系统上的拉伸应力沿管的长度施加，并且任何拉伸故障即使有也最终发生在最强的耐故障结构处。对于所需的多个紧固组件，上述安装过程重复进行，以适当地固定膜和绝缘件。
对于额外的膜安装在板和膜上面并且板包括热活化粘合剂的这种应用，可以使用感应工具(图中未示出)来激活粘合剂并且将上层的膜密封并固定到板上。如果过大压力施加到板上或邻近板处以压缩绝缘件使得板和甲板之间的间距降低，则管被迫向下并且沿紧固件的轴滑动。紧固件的头部保持相对于甲板是固定的。在移除压缩负载之后，该组件恢复管和板的正常夹紧接合。优选采用用于钢檩应用的重钻(未示出)来驱动紧固件。所描述的一个单一的管40可提供与多尺寸的紧固件的摩擦配合，紧固件可以是由马萨诸塞州阿格瓦姆的OMG公司销售的# 15RoofGrip 螺钉或OMG檩条紧固件螺钉，或具有锯齿螺纹的14HX或HD螺钉。虽然为了说明的目的已经提出了上述的优选实施例，但是前面的描述不应视为对本发明的限制。因此，对本领域的技术人员来说可以有各种修改、变形和替代，而不会脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于将膜和绝缘件固定至屋顶甲板的紧固组件，包括: 紧固件，其包括驱动头部和从所述驱动头部延伸出的螺纹柄； 压缩板，其用于穿过上表面分配所述紧固件的载荷，并且限定了中央开口 ；以及 夹紧管，其具有保持器卡圈、喉部和渐缩部，所述渐缩部具有所述柄伸入的紧固件开口，所述紧固件的柄通过所述中央开口插入，使得所述保持器卡圈接合所述板并由此被卡固。
2.根据权利要求1所述的紧固组件，其中所述渐缩部被至少一个狭槽横贯。
3.根据权利要求1所述的紧固组件，其中所述渐缩部被多个成角度布置的狭槽横贯。
4.根据权利要求1所述的紧固组件，所述板具有与所述膜接合的底面，并且所述夹紧管还包括用于接合所述板的底面的保持器突起。
5.根据权利要求4所述的紧固组件，其中所述管还包括与用于接合所述板的底面的与前述另一保持器突起对置的第二保持器突起。
6.根据权利要求1所述的紧固组件，还包括邻近所述喉部和所述渐缩部的交界处限定在管的内部位置的肩部。
7.根据权利要求1所述的紧固组件，其中所述压缩板还包括围绕所述中央开口的多个成角度间隔的叉部。
8.根据权利要 求7所述的紧固组件，其中至少一些所述叉部围绕和弹性接合所述喉部的邻近所述保持器卡圈的外周部。
9.根据权利要求8所述的紧固组件，其中所述管还包括一对对置的突起，并且至少两个叉部接合所述保持器突起。
10.一种能够安置于屋顶压缩板中用于容纳紧固件的管，包括: 周向保持凸缘； 套筒，其从所述凸缘延伸出，并具有一对突起，所述突起具有与所述凸缘的底面隔开的肩部，并且所述套筒在内部形成喉部，所述喉部具有适于由紧固件头部接合的内肩部；以及 渐缩部，其从所述套筒整体延伸出并且朝向远侧末端逐渐缩窄，一通孔从所述喉部延伸并且定尺寸为容纳紧固件的柄，多个成角度间隔的狭槽延伸至所述末端以允许所述渐缩部的有限挠曲。
11.根据权利要求10所述的管，其中所述突起具有外周斜面。
12.根据权利要求10所述的管，其中具有三个狭槽。
13.根据权利要求10所述的管，其中所述渐缩部的外表面限定了由多个成角度间隔的角撑板限定的圆锥部。
14.根据权利要求10所述的管，其中具有两个沿直径方向对置的突起。
15.根据权利要求10所述的管，其中所述套筒还限定了邻近每个所述突起的切槽。
16.根据权利要求10所述的管，还包括在所述末端处向内伸入所述通孔的多个肋。
17.根据权利要求16所述的管，其中所述肋在所述末端处向内伸入并且向外延伸。
18.根据权利要求10所述的管，还包括在所述套筒的内部纵向延伸的多个成角度间隔的肋。
19.根据权利要求10所述的管，还包括邻近所述喉部和所述渐缩部的交界处限定在内部位置的凹槽。
20.根据权利要求10所述的管，其中所述管由塑料材料制造。
21.一种屋顶安装件，包括: 屋顶甲板； 布置在所述屋顶甲板上的绝缘件； 覆盖所述绝缘件的膜； 压缩板，其限定了中央开口并且布置在所述膜的上表面上； 夹紧管，其具有保持器卡圈、喉部和渐缩部，渐缩部具有紧固件开口 ；以及紧固件，其包括驱动头部和从所述驱动头部延伸出的螺纹柄，所述紧固件的柄延伸通过所述中央开口并接合所述甲板，使得所述保持器卡圈接合所述板并且所述管被所述板卡固，并且所述管和所述板作为一个单元在压缩负载下能够从第一位置起移位并且当移除所述压缩负载时作为一个单元能够返回到所述第一位置，而同时所述紧固件保持与所述甲板接合。
22.根据权利要求21所述的屋顶安装件，其中所述板具有与所述膜接合的底面，并且所述夹紧管还包括用于接合所述板的底面的一对对置的保持器突起。
23.根据权利要求21所述的屋顶安装件，其中所述渐缩部被多个成角度布置的狭槽横
24.根据权利要求21所述的屋顶安装件，还包括邻近所述喉部和所述渐缩部的交界处限定在所述管的内部位置的肩部，所述紧固件的头部能够抵靠所述肩部安置。
25.根据权利要求21所述的屋顶安装件，其中所述压缩板还包括围绕所述中央开口的凹槽部，并且所述保持器卡圈容纳在所述凹槽部中。
全文摘要
一种屋顶绝缘紧固系统，其采用紧固件、压缩板以及管，所述管与所述压缩板相互作用，以允许当邻近区域和/或所述板受到过度压缩时所述板相对于所述紧固件的头部垂直移动。所述管包括保持器肩部和一对突起，其中所述板卡固所述管。所述管包括喉部和具有通孔的渐缩部。所述紧固件插入所述管中并固定在适当位置，使得所述头部被保持在所述喉部和所述渐缩部的交界处并且柄被固定到屋顶基体中。
文档编号E04D3/36GK103168140SQ201180035712
公开日2013年6月19日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者彼得·J·沙德韦尔, 塔德·A·韦斯 申请人:汉迪&哈曼公司