CN107548439A - 具有呈波浪形的套筒的锚栓 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锚栓，包括套筒、穿过该套筒的栓杆和至少一个扩张元件，所述至少一个扩张元件在轴向上位于所述套筒之前并且所述至少一个扩张元件沿轴向支撑在所述套筒上，其中，所述栓杆具有用于所述扩张元件的扩张区域。本发明提出：所述套筒具有波形，该波形包括沿轴向延伸的波峰和沿轴向延伸的波谷，在所述波峰中，所述套筒的外半径以及所述套筒的内半径均分别具有最大值，而在所述波谷中，所述套筒的外半径以及所述套筒的内半径均分别具有最小值。

Description

具有呈波浪形的套筒的锚栓
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的锚栓。这种锚栓配备有套筒、穿过该套筒的栓杆和至少一个扩张元件，所述至少一个扩张元件在轴向上位于套筒之前并且所述至少一个扩张元件沿轴向支撑在套筒上，其中，所述栓杆具有用于扩张元件的扩张区域。
背景技术
DE 202009013641 U1示出一种后切式锚栓，用于将由天然石材构成的立面板固定在基底结构上。该锚栓具有呈波浪形的、闭合的扩张环作为扩张元件。
DE 102007060956 A1公开了一种用于将石板与混凝土板连接的扩张锚栓，其中，扩张锚栓具有可扩张元件，该元件能够通过推套到扩张体上而扩张开来。扩张锚栓此外还具有力传递元件，通过该力传递元件能够传递用于向扩张体上推套所述可扩张元件的力，其中，该力传递元件在力传递方向上比在横向于力传递方向的方向上更为刚硬。例如，力传递元件可以是套筒，所述套筒具有圆柱形的中心孔和沿圆周方向呈波浪形的外周。
DE 8416683U1示出一种扩张销，所述扩张销具有塑料套筒作为墩压区域，所述塑料套筒具有外侧的纵向肋条作为防随动旋转机构。由DE 102006053226 A1得知具有外侧肋条的其他的可墩压套筒。
DE102004010727 A1示出一种扩张锚栓，其中设有扩张凸耳作为扩张元件，所述扩张凸耳通过缝口分开。在扩张凸耳的形成于缝口处的边缘上，各扩张元件正切于锚栓的纵轴线延伸分布，也就是说，它们在那里向外突出。
EP 2848825 A1建议，在构造成扩张凸耳的扩张元件上设置至少一个伸入套筒内部的并且形成局部壁厚增大部的凸筋，以及在栓杆上设置对应的凹槽，所述凹槽在扩张凸耳扩张之前至少部分地接纳所述凸筋。由于壁厚在凸筋处局部增大，因此，在扩张时可以实现扩张元件的特别大的最大径向扩展尺寸并因此实现特别好的锚固。
由DE 19538898 C2得知一种具有附加的扩张套筒的冲击锚栓。该扩张套筒具有筋片，它沿径向被引导穿过销钉体。在安置该冲击锚栓时，冲击工具被放置到筋片，通过冲击工具的作用将扩张套筒在轴向上向前推到筋板上。为了稳定，布置在销钉体内部中的筋片可以呈波形地构造。
DE 3336168 C2示出一种张紧销，其中，在张紧销的张紧区域的外表面上可以设置槽纹，所述槽纹可以阻止将张紧销从墙砌体中轻易拉出，因为通过槽纹产生较高的摩擦系数。作为备选方案，替代槽纹也可以设置具有波纹结构的波形，所述波纹结构环状地围绕销钉。
US 4753559 A示出一种用于岩石锚栓的双壳层式扩张套筒，该扩张套筒具有带有波纹结构的波形，所述波纹结构环状地围绕扩张套筒。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种锚栓，该锚栓在可靠性高和使用简单的情况下在制造方面特别有利，并且同时具备特别好的负载值，优选在横向载荷的情况下也适用。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的锚栓得以解决。优选的实施形式在从属权利要求中给出。
根据本发明的锚栓特征在于，所述套筒具有波形，该波形包括沿轴向延伸的波峰和沿轴向延伸的波谷，在所述波峰中，所述套筒的外半径以及所述套筒的内半径均分别具有最大值，而在所述波谷中，所述套筒的外半径以及所述套筒的内半径均分别具有最小值。
本发明的基本思想可以是：所述套筒具有波形，在该波形中，在套筒的周向上观察，波峰和波谷交替出现。在此，波形尤其是相位相同地(同步地)不仅存在于套筒内侧上而且存在于套筒外侧上，也就是说，在波峰处不仅所述套筒的内半径而且所述套筒的外半径均是最大的，尤其是局部最大的，而在波谷处不仅所述套筒的内半径而且所述套筒的外半径均是最小的、尤其是局部最小的。
基于该波形，根据本发明的套筒可以覆盖与由实心材料(Vollmaterial，全实体材料)构成的套筒相同的环空间，但是这与由实心材料构成的套筒相比材料耗费却少得多。尤其是，在根据本发明的套筒中可以在波谷上构成用于将栓杆支撑在套筒上的接触点以及在波峰上构成用于将套筒支撑在钻孔壁上的接触点。因此，根据本发明，在功能性方面没有实质损失的情况下可以得到成本特别低廉的套筒。优选地，这样的套筒例如可以由板材通过变形成型法进行制作，这还可以进一步减少制造费用。
此外，通过根据本发明的呈波浪形的套筒，可以改进所述锚栓的负载值，尤其是在横向负载时的负载值，所述横向负载例如在地震的情况下可能出现。毕竟，根据本发明的波形能够实现套筒在横向方向上有针对性的变形，这(正如进一步在下文结合附图详细阐释的那样)在横向负载承受(能力)方面是有利的，尤其是因为替代剪切力可以产生轴向分力。
根据本发明，波谷和波峰沿轴向延伸，这尤其是可包含如下情形：在套筒的轴向间隔开的横截平面中，波峰和波谷分别上下相迭。尤其是，套筒可以至少部分地具有沿着套筒恒定的横截面，也就是说，波峰和波谷的径向扩展尺寸沿着纵轴线并不变化。尤其是，波谷和/或波峰可以平行于纵轴线延伸。
就这里所提到轴向方向、径向方向和/或周向方向而言，应该特别是涉及栓杆的纵轴线、套筒的纵轴线和/或锚栓的纵轴线，其中，这些轴线优选重合。所述外半径和内半径也是从该纵轴线起始测量。
优选地，所述波形是周期性的，这尤其是可包含如下情形：波峰和波谷以规则的间距重复。由此可以实现特别高的对称性，这在力传递方面可能是有利的。
套筒尤其是环形地包围栓杆。扩张区域尤其是可以设置在栓杆的前端部的区域中。套筒优选相对于栓杆的扩张区域至少部分地向后错位地布置在栓杆上。栓杆在其后端部的区域中优选具有用于将拉力导入栓杆中的负载导入区域。例如，所述负载导入区域可以实施为外螺纹。但是也可以考虑将负载导入区域实施为卡口插旋机构或者简单的横截面扩宽的头部。
在栓杆的扩张区域，在栓杆和扩张元件之间构成有楔形传动机构，所述楔形传动机构在栓杆中存在轴向拉力作用时可以使扩张元件径向向外挤压并因此可以将锚栓锚固于钻孔中。尤其是，在扩张区域中可以设置栓杆的斜面，在所述斜面上栓杆的半径朝向栓杆的后侧减小，亦即，所述斜面朝向栓杆的前侧扩开。优选地，所述扩张区域是扩张锥。所述锚栓尤其可以是后切式锚栓，该后切式锚栓锚固在底切的钻孔中。在这种情况下，扩张元件在锚固时接合到钻孔的底切部(亦即呈锥形侧切的成孔部)中。根据本发明的锚栓优选可以用于将立面板固定在基底结构上。
扩张元件沿轴向支撑在套筒上。套筒于是可以构成用于扩张元件的支座，当栓杆的扩张区域在栓杆中存在拉力的情况下向着扩张元件抵压作用时，所述支座阻止扩张元件向后撤回。套筒又可以在其后侧上例如支撑于安装件上。该套筒也可以称为间隔套筒，尤其是区分于扩张套筒而言。
优选地，栓杆一件式、尤其是整体地构造。但是所述栓杆也可以多件式地构造，其中，特别是负载导入区域和扩张区域可以布置在栓杆的不同部分上。套筒和/或栓杆优选由金属材料尤其是由钢制成。
尤其是可以规定：套筒的高度至少是其圆周直径的0.5倍大，优选至少是其圆周直径的1倍大。对于高的套筒，根据本发明的材料节约效果格外显著。
为使所述波形可以特别有效地起作用，优选套筒的内直径在波峰和相邻波谷之间的差至少局部地是套筒在该局部区域中的壁厚的至少0.5倍，尤其是至少1倍。由于同样原因，优选套筒的外直径在波峰和相邻波谷之间的差至少局部地是套筒在该局部区域中的壁厚的至少0.5倍，尤其是至少1倍。峰谷间距因此是壁厚的至少0.5倍。
特别有利的是，套筒尤其是在其表面的至少75％上、优选至少90％上具有恒定的壁厚。这一点在加工制作方面可能是有利的，因为可以用板材作为初始材料进行加工，此外这一点在力传递方面也可能是有利的。所述恒定的壁厚的偏差可以例如在局部的钩元件上给定，所述钩元件用于将套筒与钻孔壁锚固。按本领域常规方式，所述恒定的壁厚可以包括不超过±3％壁厚的波动。
此外，有利的是，所述波形在套筒上向后伸展到尽头，也就是说，所述波形伸展到套筒的背离扩张元件的后侧。尤其是由此可以保证，锚固的锚栓的波形达到特别靠近钻孔口的位置，这在负载承受(能力)方面可以是有利的。特别优选的是，所述波形覆盖整个套筒，因此波峰和波谷沿着整个套筒延伸，从其前侧直到其后侧。这样的套筒可以特别简单地加工制作并且还用来实现在钻孔中特别良好地对中。
所述至少一个扩张元件例如可以是由(金属)丝制成的环，所述环包围栓杆。但是特别有利的是，所述至少一个扩张元件是扩张凸耳。扩张凸耳(Spreizlappen，扩张瓣片)尤其是可以理解为这样一种元件，该元件不仅在周向方向上而且在轴向方向上扁平地扩展(一定尺寸)。所述扩张凸耳优选最大跨越栓杆的圆周的四分之一，也就是说，扩张凸耳在纵轴线上测量的角度扩展尺寸优选小于90°。由此，能够实现特别可靠的扩张和特别均匀的力导入，尤其是当设置有多个这样的扩张凸耳时。扩张凸耳可以具有一个或者多个径向延伸的空隙部，优选为通孔，例如用于有针对性地影响弯曲特性。
特别适宜的是，扩张凸耳在轴向上位于波峰之前。这尤其是可以包含如下情形：扩张凸耳和波峰一方面在纵轴线上跨越共同的角度区域，也就是说，扩张凸耳和波峰在沿着纵轴线方向观察时至少部分地重迭，以及另一方面，扩张凸耳至少部分地在轴向上比波峰位于更前面。因此，扩张凸耳至少部分地形成波峰的延长部和/或至少部分地与波峰对齐。因为波峰所在位置沿径向向外相对较远，根据该实施形式，扩张凸耳所在位置也在径向上向外相对较远，并因此在通过扩张区域所引起的弯曲角度很小的情况下就已经可以特别有效地向着钻孔壁抵压作用。因此在制造耗费很小的情况下便可实现特别可靠的锚固。
尤其是可以规定：所述锚栓具有多个构造成扩张凸耳的扩张元件，其中，在轴向上在每个波峰之前均布置有一扩张凸耳。由此，附加地可以实现特别均匀的力传递。如果设有多个扩张凸耳，这些扩张凸耳中的至少一个(优选所有扩张凸耳)可以如上面结合一个扩张凸耳所描述的那样设计实施。各扩张凸耳可以共同构成一个扩张套筒，但这不是必须的。
本发明的另一优选的结构设计在于，所述至少一个扩张元件与套筒一件式地构造。通过扩张元件和套筒的这种一体结合，可以获得操纵性特别好的锚栓。尤其是可以规定：所述至少一个扩张元件与套筒整体地构造，其中，该整体式的实施结构尤其是可以包含如下情形：扩张元件和套筒无拼接点地结合在一起。由此，在制造简单的同时，锚栓的锚固可靠性还可进一步提高，尤其因为扩张元件特别可靠地被定位。
此外，特别有利的是，在套筒中设有一个轴向延伸的缝口，该缝口将套筒分开。所述缝口将套筒分割开，也就是说，该缝口从套筒的前侧延伸直到其后侧。据此，套筒呈C形地包围栓杆。这种结构设计允许由板材条特别简单地制造所述套筒。
适宜的是，所述缝口布置在波谷中。这可以更进一步地简化制造并且更进一步地使力导入均匀化，尤其是当扩张元件在轴向上位于所有波峰之前时。
本发明的另一有利的改进方案是，在栓杆上设有至少一个突起部，所述至少一个突起部接合于套筒中而在波峰处形成防扭转机构。该突起部据此在套筒内侧上接合到波峰中并且因此形状锁合地固定套筒防止相对于栓杆围绕纵轴线的旋转。因此，所述波形可以以特别简单的方式也承担防扭转机构的功能。优选地，所述突起部是轴向延伸的凸筋。由此，可以实现一种轴向扩展的形状锁合，并因此实现特别可靠的防扭转作用。有利地，在栓杆上沿周向方向间隔开地设置多个突起部，尤其是轴向延伸的凸筋，这些突起部接合于套筒中而在相应的波峰上形成防扭转机构。
尤其是可以规定：所述突起部至少部分地相对于扩张区域在轴向上向后错位地布置在栓杆上。因此，扩张区域可以保持没有***部，这种***部在套筒位置错误时由于阻止轴向运动可能会潜在地负面影响到扩张特性，也就是说，可靠性通过该实施形式以特别简单的方式更进一步地得以提升。
本发明的另一优选的结构设计是，所述套筒向前逐渐变细。这种变细结构尤其是可以设置在波峰上，也就是说，波峰向前逐渐趋近纵轴线延伸。借助于这样设计的套筒，可以以特别简单的方式补偿钻孔中的直径偏差并且可以获得在钻孔中特别好的配合。优选地，所述套筒可以呈锥状地向前逐渐变细。尤其是这可以包含如下情形：各波峰限定一个锥体的母线。
附图说明
下面根据优选实施例详细地说明本发明，所述实施例在附图中示意性表示，其中，在本发明的范围内下面所示实施例的各个特征原则上可以单独地或者任意组合地实现。附图中示意性示出：
图1是根据本发明的锚栓的透视图；
图2是图1的锚栓的另一透视图，其中，锚栓在图2的情况中设置在基材内的钻孔中；
图3是图1和图2的锚栓的套筒从上方看的视图；
图4是图1和图2的锚栓的纵向剖视图；
图5和图6是在横向载荷作用的情况下图1和图2的锚栓，在图5中示出在套筒高度上的横截面，而在图6中以纵截面示出；以及
图7和图8是图1和图2的锚栓的变型，在图7中示出在套筒的高度上的横截面，而在图8中以侧视图示出。
同样作用的元件在各图中以相同的附图标记标示。
具体实施方式
图1至图6示出了根据本发明的锚栓的一种实施形式。锚栓具有长形的栓杆10，所述栓杆在其后端部的区域中具有构造为外螺纹的负载导入区域19，并且在其前端部的区域中具有至少近似呈锥形的扩张区域15，在所述扩张区域中栓杆10的横截面向前逐渐变大。
锚栓此外还具有套筒20，所述套筒呈环形地包围栓杆10。在套筒20的前侧上设置有多个例如六个扩张元件30。这些扩张元件30构造成圆柱壳段状的扩张凸耳并且与套筒20一件式和整体式地实施。各扩张元件30至少近似等距地围绕栓杆10布置。正如特别是在图1中示出的那样，扩张元件30在其向套筒20的过渡处分别具有构造为通孔31的空隙部，利用该空隙部能够调整弯曲特性。
在图2中示出的锚栓的常规应用中，锚栓以其前侧作前导被引入到基材9内的钻孔中。如果现在栓杆10中出现拉力，那么栓杆10的扩张区域15就被沿轴向往扩张元件30中拉入。因为栓杆10在扩张区域15处向前扩大，所以，栓杆10中的拉力便随此转换成到扩张元件30上的径向分力，这使扩张元件30压靠到钻孔的壁98上并且使锚栓锚固在基材9中。套筒20形成用于扩张元件30的轴向的支座，所述轴向的支座阻止扩张元件30向后撤回。套筒20在套筒20的后侧71上又被仅仅在图6中示出的安装件8反向固定。
套筒20具有波形，该波形包括多个波峰21和波谷22，所述波峰和波谷在套筒20的周向上交替。波峰21和波谷22分别在轴向上沿着套筒20延伸，也就是说沿纵轴线99方向延伸。波峰21和波谷22在此覆盖整个套筒20并且尤其伸展到套筒20的后侧71。正如尤其在图3中可以看出的那样，在波峰21处，不仅套筒20的从纵轴线99起始测量的内半径ri而且套筒20的从纵轴线99起始测量的外半径ra均分别具有局部的最大值。相反，在波谷22处，不仅套筒20的内半径ri而且套筒20的外半径ra均分别具有局部的最小值。套筒20的壁厚d在所述波形上是基本恒定的。
扩张元件30分别位于一个波峰21之前并在轴向上与该波峰21对齐。尤其是，因此每个扩张元件30的内半径ri和外半径ra连接到相应相邻的波峰21上。这尤其在图3中可以看出。
套筒20具有一缝口28，该缝口沿轴向延伸贯穿整个套筒20，并且将套筒20分割开。套筒20因此具有一种包箍着栓杆10的C形状。缝口28布置在波谷22中并因此相对于扩张元件30在周向上错开。
正如尤其图4示出的那样，套筒20具有一种向前，也就是说朝向栓杆10的扩张区域15，略微地逐渐变细的形状。该变细结构(它尤其可以是锥形的)特别是存在于波峰21上，也就是说，波峰21向前逐渐趋近纵轴线99延伸。通过套筒20的这种逐渐变细的形状和其波形，该套筒20可以自对中，尤其是即便在非正圆形的钻孔中。该变细结构的张角α优选小于10°，尤其是小于5°。
正如尤其是图3示出的那样，峰谷间距－也就是说在波峰21和相邻波谷22之间套筒20的内半径ri和/或套筒20的外半径ra的差－大于壁厚d。由于所述波形，套筒20不仅可以支撑在钻孔的壁98上，即在波峰21处，而且也可以支撑在栓杆10上，即在波谷22处，尽管如此，栓杆10和钻孔壁98之间的环形间隙却是大于套筒20的壁厚d。
此外，可以通过所述波形获得在(例如由地震产生的)横向载荷时特别的负载特性。这一点尤其在图5和图6中示出。这些图示出了这种情况，在此情况中，横向载荷经由安装件8被施加到栓杆10上。在该情况下，波形的在横向负载方向上位于栓杆10之前的区域(图5下部)被栓杆10压平。因此在地震载荷下允许有一定的变形行程，与刚硬的、非挠屈性的套筒相比，这样可以带来负载特性的改进。
尤其是，套筒20的变形－如图6中示出的那样－可以导致栓杆10轻微倾斜(图6中向左)，该变形将扩张区域15在背离横向负载方向的那侧(图6中右边)在轴向上向套筒20牵拉并且因此在主负载方向上对锚栓加载。本来横向于主负载方向作用的横向载荷可以通过该机构而转化成在主负载方向上的载荷分量。
图7和图8示出了图1至图6的锚栓的一种变型方案。根据图7和图8的该变型方案，栓杆10具有沿径向向外突伸的突起部11，所述突起部实施为沿轴向并且彼此平行延伸的凸筋。各突起部11分别从内部接合到一个波峰21中并因此使套筒20和栓杆10彼此不可相对旋转地耦合，也就是说，它们形成了在套筒20和栓杆10之间的防扭转机构。正如尤其图8示出的那样，突起部11在此相对于扩张区域15在轴向上向后错位，也就是说朝向负载导入区域19错位，因而这些突起部并不妨碍扩张元件30的扩张过程。

Claims (10)

1.一种锚栓，包括套筒(20)、穿过该套筒(20)的栓杆(10)和至少一个扩张元件(30)，所述至少一个扩张元件在轴向上位于所述套筒(20)之前并且所述至少一个扩张元件沿轴向支撑在所述套筒(20)上，其中，所述栓杆(10)具有用于所述扩张元件(30)的扩张区域(15)，其特征在于，
所述套筒(20)具有波形，该波形包括沿轴向延伸的波峰(21)和沿轴向延伸的波谷(22)，在所述波峰中，所述套筒(20)的外半径(ra)以及所述套筒(20)的内半径(ri)均分别具有最大值，而在所述波谷中，所述套筒(20)的外半径(ra)以及所述套筒(20)的内半径(ri)均分别具有最小值。
2.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，所述套筒(20)特别是在其表面的至少90％上具有恒定的壁厚(d)。
3.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，所述波形伸展到所述套筒(20)的背离所述扩张元件(30)的后侧(71)和/或所述波形覆盖整个所述套筒(20)。
4.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，所述至少一个扩张元件(30)是扩张凸耳，所述扩张凸耳在轴向上位于波峰(21)之前。
5.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，所述锚栓具有多个构造成扩张凸耳的扩张元件(30)，其中，在轴向上在每个波峰(21)之前均布置有扩张凸耳。
6.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，所述至少一个扩张元件(30)与所述套筒(20)一件式地构造。
7.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，在所述套筒(20)中设有轴向延伸的缝口(28)，该缝口将所述套筒(20)分开，其中，所述缝口(28)布置在波谷(22)中。
8.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，在所述栓杆(10)上设有至少一个突起部(11)，所述至少一个突起部接合于所述套筒(20)中而在波峰(21)处形成防扭转机构。
9.如权利要求8所述的锚栓，其特征在于，所述突起部(11)至少部分地相对于所述扩张区域(15)在轴向上向后错位地布置在所述栓杆(10)上。
10.如前述权利要求中任一项所述的锚栓，其特征在于，所述套筒(20)向前逐渐变细。
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