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Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Befestigungsanordnung mit dem Befestigungselement.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 1 283 931 B1 sind ein derartiges Befestigungselement und eine derartige Befestigungsanordnung bekannt. Das Befestigungselement kann in einem eine Hinterschneidung aufweisenden Bohrloch eines Mehrschichtkörpers befestigt werden. Der Mehrschichtkörper ist aus mindestens zwei Glasscheiben hergestellt, die durch eine Verbundschicht miteinander verbunden sind. Als Verbundschicht kann eine Folie eingesetzt werden, mittels der die Glasscheiben miteinander verklebt sind. Die einbringseitig vordere Glasscheibe weist eine Bohrung mit Hinterschneidung auf und die mindestens eine weitere Glasscheibe eine zylindrische Durchgangsbohrung. Diese Bohrungen bilden gemeinsam das Bohrloch mit Hinterschneidung im Mehrschichtkörper. Das bekannte Befestigungselement ist als Hinterschnittanker ausgestaltet, mit einem Ankerelement, das ein Spreizelement zum Eingriff in die Hinterschneidung, sowie ein Lastangriffsmittel aufweist. Das Lastangriffsmittel steht auf der einbringseitig hinteren Seite des Mehrschichtkörpers über, so dass der Mehrschichtkörper mit einer lastabtragenden Struktur verbunden werden kann. Das Spreizelement ist ringförmig ausgebildet und wird durch einen Spreizkonus, der das einbringseitig vordere Ende eines Gewindebolzens des Ankerelements bildet, verspreizt. Der Gewindebolzen weist einen Schaft mit einem Außengewinde auf, das als Lastangriffsmittel dient. Die lastabtragende Struktur ist beispielsweise eine Unterkonstruktion zur Befestigung von Fassadenplatten an einem Gebäude.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 1 283 931 B1 ist zudem bekannt, die zylindrische Durchgangsbohrung mit einem relativ großen Durchmesser herzustellen, um so einen Versatz der Bohrungen auszugleichen, der beim Verkleben der Schichten des Mehrschichtkörpers entstehen kann. Der auf Grund der relativ großen Durchgangsbohrung vorhandene Ringspalt um das Ankerelement wird bei der Befestigungsanordnung nachträglich mit einer Füllmasse ausgefüllt, beispielsweise mit einem Gießharz oder einer Mörtelmasse.
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Nachteilig an der bekannten Befestigungsanordnung ist, dass in seltenen Fällen, wenn beim Verkleben der zwei Schichten des Mehrschichtkörpers Fehlstellen mit Hohlräumen in der Verbundschicht auftreten, die Füllmasse in die Hohlräume der Verbundschicht eindringt. Dies beeinträchtigt das Aussehen der Befestigungsanordnung, insbesondere dann, wenn es sich bei den Schichten um durchsichtige Glasscheiben handelt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement zur Befestigung in einem eine Hinterschneidung aufweisenden Bohrloch weist ein Ankerelement mit einem Spreizelement zum Eingriff in die Hinterschneidung und mit einem Lastangriffsmittel auf. Bei dem Spreizelement handelt es sich beispielsweise um eine Spreizhülse, die durch Spreizung in der Hinterschneidung formschlüssig verankerbar ist. Die Spreizhülse kann mit dem Ankerelement einstückig sein. Der Mehrschichtkörper besteht aus mindestens zwei Tragschichten, die durch eine Verbundschicht miteinander verbunden sind. Bei dem Mehrschichtkörper handelt es sich insbesondere um eine Verbundglasscheibe, bei der mindestens zwei Glasscheiben durch eine als Verbundschicht wirkende Folie miteinander verbunden sind. Das Lastangriffsmittel des Befestigungselements ist insbesondere als Außen- beziehungsweise Innengewinde ausgebildet. Das Lastangriffsmittel dient dazu, das Befestigungselement mit einer lastabtragenden Struktur zu verbinden. Das Dichtelement weist insbesondere eine kreisringförmige Grundform auf, mit einer Öffnung zum Durchführen des Ankerelements. Der Mehrschichtkörper weist ein eine Hinterschneidung aufweisendes Bohrloch auf, in dem das Befestigungselement befestigt ist. Der Mehrschichtkörper und das Befestigungselement bilden gemeinsam die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung.
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Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Befestigungselement ist, dass an dem Befestigungselement ein erstes Dichtelement angeordnet ist, das eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche aufweist. Die erste Dichtfläche dient zur Abdichtung des Dichtelements gegenüber dem Ankerelement, während die zweite Dichtfläche zur Abdichtung gegenüber der Verbundschicht geeignet ist. Das Dichtelement ist derart gestaltet, dass die erste und die zweite Dichtfläche radial zueinander verschiebbar sind. „Radial” bezieht sich auf die Längsachse des Ankerelements, wobei die Längsachse im Wesentlichen parallel zur Einbringrichtung des Ankerelements in das Bohrloch ist. Ist das erfindungsgemäße Befestigungselement in dem Bohrloch des Mehrschichtkörpers verankert, so dichtet das Dichtelement einen Ringspalt zwischen dem Ankerelement und dem Mehrschichtkörper gegenüber der Verbundschicht ab, wobei die erste Dichtfläche den Ringspalt gegenüber dem Ankerelement und die zweite Dichtfläche den Ringspalt gegenüber der Verbundschicht abdichtet. Das Dichtelement unterteilt das Bohrloch in zwei voneinander getrennte Bereiche, einen einbringseitig vorderen Bereich des Bohrlochs und einen hinteren Bereich des Bohrlochs. Der hintere Bereich des Bohrlochs kann mit einer Füllmasse verfüllt werden. Wird der Ringspalt zwischen dem Ankerelement und der Bohrlochwand im hinteren Bereich des Bohrlochs mit der Füllmasse verfüllt, so kann die Füllmasse auf Grund des Dichtelements nicht in den vorderen Bereich des Bohrlochs eindringen, in dem sich die Verbundschicht befindet. Das Aussehen der Befestigungsanordnung kann somit durch die Füllmasse nicht beeinträchtigt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements umfasst das erste Dichtelement eine erste und eine zweite Dichtscheibe. Die beiden Dichtscheiben sind radial zueinander bewegbar, wobei mit der ersten Dichtscheibe die erste Dichtfläche und mit der zweiten Dichtscheibe die zweite Dichtfläche gebildet wird. Die beiden Dichtscheiben können einstückig miteinander verbunden sein, beispielsweise über eine faltenbalgartige Struktur. Mit dem Wort „Scheibe” ist nicht zwingend eine zylindrische beziehungsweise eine kreisringförmige Scheibe gemeint. Die Scheibe kann auch eine beliebige andere Form ausweisen, wobei eine hohlzylindrische Form der Dichtscheiben bevorzugt ist. Durch die Verwendung von mindestens zwei Dichtscheiben, die gemeinsam das Dichtelement bilden und untereinander abdichten, ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des erfindungsgemäßen Befestigungselements möglich.
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Vorzugsweise ist die zweite Dichtscheibe derart gestaltet, dass sie gegenüber dem Ankerelement radial bewegbar ist. Die erste Dichtscheibe, die den Ringspalt gegenüber dem Ankerelement abdichtet, weist eine Öffnung zum Durchführen des Ankerelements auf, wobei die Größe der Öffnung so gewählt ist, dass sich zwischen dem Ankerelement und der ersten Dichtscheibe die erste Dichtfläche ausbildet, wenn das Ankerelement in die Öffnung eingeführt ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements ist in Einbringrichtung hinter dem Spreizelement am Ankerelement ein Schaftabschnitt angeordnet. Zudem schließt sich an das erste Dichtelement eine Dichthülse an, und zwar derart, dass zwischen dem Schaftabschnitt, der Dichthülse und dem ersten Dichtelement ein Füllraum zum Füllen mit der Füllmasse entsteht. Ist das Befestigungselement in einem hinterschnittenen Bohrloch eines Mehrschichtkörpers befestigt, so befindet sich der Schaftabschnitt vorzugsweise im hinteren, zylindrischen Bereich des Bohrlochs. Der Füllraum ist im Wesentlichen geschlossen, insbesondere dann, wenn Füllmaterial eingeführt ist. Vor dem Einführen des Füllmaterials kann der Füllraum undicht sein, beispielsweise wenn der Schaftabschnitt, die Dichthülse und/oder das Dichtelement relativ zueinander beweglich sind. Durch die Ausbildung des Füllraums wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Füllmasse nicht mehr mit der Wand des Bohrlochs in Kontakt kommt, wodurch ein Eindringen der Füllmasse in die Verbundschicht noch besser ausgeschlossen werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements umfasst ein zweites Dichtelement, das einbringseitig hinter dem ersten Dichtelement angeordnet ist und das insbesondere die Form einer dritten Dichtscheibe aufweist. Somit ist es möglich, ein Austreten der Füllmasse an der einbringseitig hinteren Seite des Mehrschichtkörpers zu verhindern. Vorzugsweise ist das zweite Dichtelement gegenüber dem Schaft radial beweglich, um Lagetoleranzen zwischen dem Ankerelement und der Bohrlochwand ausgleichen zu können. Bevorzugt ist zudem, dass das zweite Dichtelement eine Einfüllöffnung aufweist, über die die Füllmasse in das Bohrloch eingebracht werden kann. Gegebenenfalls kann das zweite Dichtelement auch noch eine Entlüftungsöffnung aufweisen, durch die Luft, die durch die Füllmasse aus dem Bohrloch verdrängt wird, entweichen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein erstes erfindungsgemäßes Befestigungselement in einer ersten erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung in einer Schnittdarstellung; und
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2 ein zweites erfindungsgemäßes Befestigungselement in einer zweiten erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 mit einem erfindungsgemäßen Befestigungselement 2 in einem eine Hinterschneidung 3 aufweisenden Bohrloch 4 in einem Mehrschichtkörper 5. Der Mehrschichtkörper 5 ist ein Verbundglas, bestehend aus einer einbringseitig vorderen Glasscheibe 6 und einer hinteren Glasscheibe 7, zwischen denen eine Verbundschicht 8 angeordnet ist. Die vordere Glasscheibe 6 ist die erste Tragschicht des Mehrschichtkörpers 5 und die hintere Glasscheibe 7 die zweite Tragschicht. Die Verbundschicht 8 besteht aus einer Folie, mit der die beiden Glasscheiben 6, 7 durch Klebung verbunden sind. „Einbringseitig” bezieht sich auf die Einbringrichtung E des Befestigungselements 2 in das Bohrloch 4. In die vordere Glasscheibe 6 ist eine sich in Einbringrichtung E konisch erweiternde Hinterschnittbohrung 9 eingebracht, die gemeinsam mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung 10, die in der hinteren Glasscheibe 7 eingebracht ist, das Bohrloch 4 bildet. Die Verbundschicht 8 ist im Bereich des Bohrlochs 4 ausgespart. In 1 ist der Fall dargestellt, dass die beiden Bohrungen 9, 10 zueinander einen Versatz aufweisen, das heißt, dass die Längsachse L1 der Hinterschnittbohrung 9 und die Längsachse L2 der zylindrischen Durchgangsbohrung 10 um das Versatzmaß a zueinander versetzt sind.
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Das Befestigungselement 2 ist als Hinterschnittanker ausgeführt. Das Befestigungselement 2 weist ein Ankerelement 11 mit einem Spreizelement 12 und mit einem Lastangriffsmittel 13 auf, das als Außengewinde ausgeführt ist. Das Spreizelement 12 ist als Spreizhülse ausgeführt, die an ihrem einbringseitig vorderen Ende geschlitzt und dadurch in Spreizlappen 14 unterteilt ist. Beim Einbringen des Ankerelements 11 in die Hinterschnittbohrung 9 werden die Spreizlappen 14 durch einen Spreizkonus 15 radial zur Längsachse L3 des Ankerelements 11 nach außen gespreizt, wodurch das Befestigungselement 2 in der Hinterschnittbohrung 9 verankert wird. Um zu verhindern, dass das aus Metall gefertigte Ankerelement 11 mit der vorderen Glasscheibe 6 in Berührung kommt, ist am einbringseitig vorderen Bereich des Ankerelements 11 ein Trennelement 35 in Form einer Kappe aus Kunststoff angeordnet, das durch die Spreizlappen 14 in die Hinterschneidung 3 gedrückt wird und eine Trennschicht zwischen dem Glas und dem Metall bildet.
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Das Ankerelement 11 ist zentrisch in der Hinterschnittbohrung 9 angeordnet, so dass die Längsachse L1 der Hinterschnittbohrung 9 auf der Längsachse L3 des Ankerelements 11 liegt. Auf Grund des Versatzes zwischen den beiden Glasscheiben 6, 7 liegt die Längsachse L3 des Ankerelements 11 nicht auf der Längsachse L2 der zylindrischen Durchgangsbohrung 10. Zwischen dem Ankerelement 11 und der Wand der zylindrischen Durchgangsbohrung 10 besteht ein unsymmetrischer Ringspalt 16, der mit einer Füllmasse 17 verfüllt ist, damit Kräfte zwischen der hinteren Glasscheibe 7 und dem Ankerelement 11 übertragen werden können.
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Um zu verhindern, dass die Füllmasse 17 in Fehlstellen der Verbundschicht 8 eindringen kann, in der die Verbundschicht 8 nicht an den Glasscheiben 6, 7 anliegt und Hohlräume bildet, ist am Befestigungselement 2 ein erstes Dichtelement 18 angeordnet, das eine erste Dichtscheibe 19 und eine zweite Dichtscheibe 20 umfasst. An die zweite Dichtscheibe 20 schließt sich entgegen der Einbringrichtung E eine Dichthülse 21 an, die mit der zweiten Dichtscheibe 20 einstückig verbunden ist. Die Dichthülse 21, das erste Dichtelement 18 und ein in Einbringrichtung E hinter dem Spreizelement 12 angeordneter Schaftabschnitt 22 bilden einen ringförmigen Füllraum 23, der mit der Füllmasse 17 ausgefüllt ist. Das erste Dichtelement 18 weist eine erste Dichtfläche 28 gegenüber dem Schaftabschnitt 22 des Ankerelements 11 und eine zweite Dichtfläche 29 gegenüber der Verbundschicht 8 auf. Die beiden Dichtflächen 28, 29 dichten einen einbringseitig vor dem ersten Dichtelement 18 liegenden vorderen Bereich 30 des Bohrlochs 4 gegen das Eindringen der Füllmasse 17 ab, die in einem hinter dem ersten Dichtelement 18 liegenden hinteren Bereich 30 des Bohrlochs 4, dem Füllraum 23, eingebracht ist. Der Füllraum 23 ist an seinem in Einbringrichtung E hinteren Ende durch ein zweites Dichtelement 24 in Form einer dritten Dichtscheibe 25 verschlossen. Die Dichtscheibe 25 weist eine Einfüllöffnung 26 für die Füllmasse auf sowie eine Entlüftungsöffnung 27, durch die beim Einfüllen der Füllmasse 10 in den Füllraum 23 Luft aus den Füllraum 23 entweichen kann. Das zweite Dichtelement 24 wird durch eine auf das Lastangriffsmittel 13 aufgeschraubte Mutter 34 gegen die hintere Glasscheibe 7 gepresst, so dass sie den Füllraum 23 abdichtet.
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Die erste Dichtscheibe 19 weist eine erste Öffnung 32 auf, die in Form und Größe zum Schaftabschnitt 22 derart korrespondiert, dass die erste Dichtfläche 28 zwischen der ersten Dichtscheibe 19 und dem Schaftabschnitt 22 geschaffen wird. Die zweite Dichtscheibe 20 mit der zweiten Dichtfläche 29 ist gegenüber dem Ankerelement 11 radial bewegbar, wodurch der Versatz zwischen der Hinterschnittbohrung 9 und der zylindrischen Durchgangsbohrung 10 so ausgeglichen werden kann, dass das erste Dichtelement 18 den vorderen Bereich 30 des Bohrlochs 4 unabhängig von der Größe des Versatzmaßes a abdichtet. Somit sind auch die beiden Dichtscheiben 19, 20 relativ zueinander in radialer Richtung beweglich. Sie dichten gegeneinander ab, so dass zwischen den beiden Dichtscheiben 19, 20 keine Füllmasse aus dem Füllraum 23 austreten kann. Die zweite Dichtscheibe 20 weist eine zweite Öffnung 33 auf, durch die das Ankerelement 11 durchgeführt ist.
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In 2 ist ein zweites erfindungsgemäßes Befestigungselement 2' in einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung 1' dargestellt. Im Folgenden wird nur der wesentliche Unterschied zwischen den beiden in den 1 und 2 dargestellten Befestigungselementen 2, 2' beziehungsweise zwischen den beiden dargestellten Befestigungsanordnungen 1, 1' beschrieben. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der wesentliche Unterschied zu der in 1 dargestellten Befestigungsanordnung 1 beziehungsweise dem Befestigungselement 2 besteht darin, dass das zweite Dichtelement 24' einstückig mit der Dichthülse 21' ist. Zum Ausgleich des Versatzmaßes a ist es notwendig, die zweite Öffnung 33' so auszuführen, dass das zweite Dichtelement 24' ebenfalls gegenüber dem Schaftabschnitt 22 radial beweglich ist. Der Füllraum 23 wird in diesem Fall durch die Mutter 34 abgedichtet.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement 2, 2' verhindert sicher, dass die Füllmasse in Fehlstellen der Verbundschicht 8 eindringen kann. Somit ist ausgeschlossen, dass die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1, 1' in ihrem Aussehen durch die Füllmasse 17 beeinträchtigt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Befestigungsanordnung
- 2, 2'
- Befestigungselement
- 3
- Hinterschneidung
- 4
- Bohrloch
- 5
- Mehrschichtkörper
- 6
- einbringseitig vordere Glasscheibe
- 7
- hintere Glasscheibe
- 8
- Verbundschicht
- 9
- Hinterschnittbohrung
- 10
- zylindrische Durchgangsbohrung
- 11
- Ankerelement
- 12
- Spreizelement
- 13
- Lastangriffsmittel
- 14
- Spreizlappen
- 15
- Spreizkonus
- 16
- Ringspalt
- 17
- Füllmasse
- 18
- erstes Dichtelement
- 19
- erste Dichtscheibe
- 20
- zweite Dichtscheibe
- 21, 21'
- Dichthülse
- 22
- Schaftabschnitt
- 23
- Füllraum
- 24, 24'
- zweites Dichtelement
- 25
- dritte Dichtscheibe
- 26
- Einfüllöffnung
- 27
- Entlüftungsöffnung
- 28
- erste Dichtfläche
- 29
- zweite Dichtfläche
- 30
- einbringseitig vorderer Bereich des Bohrlochs 4
- 31
- hinterer Bereich des Bohrlochs 4
- 32
- erste Öffnung
- 33, 33
- zweite Öffnung
- 34
- Mutter
- 35
- Trennelement
- a
- Versatzmaß
- L1
- Längsachse der Hinterschnittbohrung 9
- L2
- Längsachse der Durchgangsbohrung 10
- L3
- Längsachse des Ankerelements 11
- E
- Einbringrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1283931 B1 [0002, 0003]
