[发明专利]墙壁和天花板紧固用的系统和方法

说明书

相关申请的互相参考

本申请是2004年3月24日提交(现已放弃)的10/807,819号专利申请的 部分连续申请。

技术领域

本发明涉及安装系统，特别涉及将紧固件安装于中空墙壁和天花板的方法 和装置。

背景技术

现有技术紧固件

住宅和商业建筑物的大多数墙壁和天花板具有空腔结构，即，墙壁后面存 在空腔。墙壁包括厚度特别地在1到2.54厘米之间并固定于包括木质或金属 框架构件(板墙筋或托梁)的合适框架的板材。典型地，框架构件以中心间距 40或61厘米间隔开。该板材由芝加哥United States Gypsum公司以SHEETROCK 品牌销售，通常称为干砌墙、墙板、石膏灰泥板和石膏板。另一种不常见的具 有相似特征的墙壁和天花板材料是涂覆有灰泥的板条基材。在以下的论述中， 术语墙壁和天花板是同义的。

可商购得到的多种紧固件用于将物体，例如图画、镜子、架子、细木家具、 毛巾架、栏杆和其它物品连接、保持或固定于特定场所的墙壁上，而不是具有 框架构件的区域上。这些紧固件大多数可以分成两种通用类型：套挂和膨胀。

套挂紧固件

套挂紧固件通常包括两个部件。锚或第一部件有伸展或倾斜的臂，并且通 过折叠进的臂被插入到墙壁材料上钻孔中。插入锚之后，执行器或第二部件， 典型为螺钉或销，用于使锚的臂倾斜或伸展于墙壁后面的空腔中，从而将紧固 件锁在墙壁上的适当位置中。

Nagel，在美国专利2,916,235(1959)中公开了一种紧固件，其中锚包括 在扩口管的一端作为第一部件的枢轴安装的臂。在墙壁中钻孔并将锚完全插入 以便扩口端抵靠于墙壁外表面，防止进一步插入。执行器是螺钉，当插入管中 时，其迫使臂旋转，直到其末端接触墙壁的内部。转动螺钉使其楔入到臂的端 部下方最接近枢轴。这就完成了紧固件的安装。Nagle的装置形成了对于不同 的厚度的墙壁的牢固的紧固件，但是也存在一些缺点。紧固件不能通过简单的 锤击或旋拧将其安装在合适位置中。必须先设置孔。为了使螺钉楔入到臂的下 方，管直径必须基本大于螺钉的直径。反过来，这就需要一个比所需更大的孔。 而且，当完全楔入抵靠于臂的枢轴端时，螺钉不能位于垂直于墙壁的位置中。 因此，螺钉头不能处于与墙壁齐平的位置，导致在螺钉头顶端高压力接触而螺 钉头的底端没有接触的不能很好地锚定。最后，Nagle的紧固件有些复杂，可 能需要手工组装枢轴接头。

Dwyer在美国专利3,213,745(1965)中、Johnson在美国专利3,431,813 (1969)和4,022,100(1977)中、McSherry在美国专利4,181,061(1980)中、 Schiefer在美国专利4,289,062(1981)中以及Camilleri在美国专利 4,662,808中，都教导了以同样的原理操作的紧固件。锚插入到墙壁中的钻孔 里。锚的扩口的前部抵靠于墙壁的外表面，防止进一步插入。设置执行器(螺 钉或销)以使两个或多个臂在墙壁后面的空间中伸展，最终抵靠于墙壁的内表 面。然后，物体通过执行器被固定于墙壁。根据Nagle的专利，需要在墙壁中 预先钻孔。在许多场合中，这会导致墙壁的内部碎裂，使墙壁在该处变弱，并 限制了由紧固件可支撑的载荷的重量。

Ellenberger在美国专利3,550,499(1970)中、Vassiliou在美国专利 4,500,238(1985)中、Giannuzzi在美国专利5,447,005(1995)中、Moretti 在美国专利5,224,805(1993)中和Remmers在美国专利6,494,653(2002)中教 导了具有类似于那些以上描述的螺钉或销扩展臂的紧固件。然而，锚被直接锤 击进墙壁材料中，而不需要预先钻孔。然后，执行器用于驱使臂分开，固定紧 固件。

Remmers专利的缺点在于，在他的装置中包括在两个爪或臂之间形成有槽 (图7)形式的间隙。当锚锤入或旋入墙壁时，该间隙的存在使末端摆动和偏 斜。这个动作产生一个比所需更大的孔，削弱了在筒54处的锚定。而且，这 种摆动和偏斜动作使锚以一定角度进入墙壁，造成墙壁的前后侧裂开或碎裂， 恶化了墙壁材料的整体性。此外，锤击可使他的紧固件在间隙处弯曲或破裂。 这种情况下，紧固件根本不能进入墙壁。