DE2733007A1

DE2733007A1 - Klebeanker

Info

Publication number: DE2733007A1
Application number: DE19772733007
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl Ing Dr Lang; Erwin Schiefer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1979-02-08
Also published as: AU3801178A; AU520015B2; GB1588690A; FR2398209A1; AT356860B; DE2733007C2; CH626956A5; JPS5422911A; ATA416478A; US4193246A; SE7806148L; FR2398209B1

Description

Anwaltsakte 28 3W 21. Juli 1977 ERG D I PL.-I NG. ST APF

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HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN (Fürstenttun Liechtenstein)

Klebeanker

Die Erfindung betrifft eine Ankerstange mit am rückwärtigen Ende angeordneten Lastangriffsmitteln, zum Verankern in Ausnehmungen mittels aushärtbaren Kleberkomponenten, wobei die Ankerstange in dem der Verankerung dienenden Bereich Kiemmittel für eine Vorverankerung der Ankerstange in der Ausnehmung vor dem Aushärten der Kleberkomponenten aufweist.

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Klebeanker werden wegen ihrer Vorteile wie hohe Belastbarkeit, sichere Verankerung auch bei Vibrationsbeanspruchung, spannungsfreie Befestigung (kein hoher Spreizdruck), kleiner Bohrlochdurchmesser und geringe Abbindezeit gegenüber eingegossenen Elementen in zunehmendem Masse angewendet. Die Lastangriffsmittel am rückwärtigen Ende der Ankerstange können dabei je nach Anwendungszweck als Gewinde, gegenüber der Ankerstange im Querschnitt vergrösserter Kopf, Flansch, Oese oder dgl. ausgebildet werden.Infolge der zwar geringen aber doch vorhandenen Abbindezeit ergaben sich jedoch bisher Grenzfälle, bei denen ein Klebeanker nicht oder nur mit grösseren Schwierigkeiten angewendet werden konnte. Der Nachteil besteht darin, dass die bisher üblichen Klebeanker nicht sofort belastbar sind und beispielsweise bei Deckenmontage durch ihr Eigengewicht wieder aus dem Bohrloch herausgezogen werden.

Um dies zu verhindern, ist ein Klebeanker bekannt, der eine Kunststoff-Hülse mit von ihrer Aussenflache wegragenden, elastisch verformbaren Teilen aufweist, welche auf die Ankerstange aufgesteckt wird. Eine solche Hülse erfordert jedoch einen vergrösserten Bohrlochdurchmesser. Ausserdem ergibt sich dadurch eine zweite Klebefläche, an der die Verankerungskraft übertragen werden muss. Bei einem nachträglichen Erweichen der Kleberkomponenten, beispielsweise infolge von erhöhter Temperatur durch einen Brand, ergeben die elastischen Kiemmittel keinerlei zusätzliche Sicherung.

Weiterhin ist es bekannt, die Hülse beispielsweise mittels eines Spreizkonus an der Ankerstange von innen aufzuweiten und im Bohrloch zu verklemmen. Ein solcher Spreizvorgang erfordert jedoch erhebliche Kräfte beim Setcen des Dübels, wodurch dessen Vorteile gegenüber einem Spreizdübel zu einem wesentlichen Teil aufgehoben werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klebeanker zu schaffen, welcher ohne zusätzlich aufzubringende Kräfte beim Setzvorgang ein Verklemmen der Ankerstange im Bohrloch vor dem Aushärten der Kleberkomponenten ermöglicht und bei einem allfälligen Erweichen der Kleberkomponenten einen Mindestverankerungswert sichert.

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Kiemmittel als gegen Federelemente abgestützte, auf Klemmflächen von Aussparungen der Ankerstange abrollbare Wälzkörper ausgebildet sind, wobei die Klemmflächen sich zum vorderen Ende der Ankerstange deren ümfangskontur nähern und die Wälzkörper in ungespanntem Zustand der Federelemente die Ümfangskontur der Ankerstange überragen. Die Verklemmung der Ankerstange erfolgt somit nach dem Prinzip der Rollreibung. Bekanntlich ist deren Wirkungsgrad sehr hoch, sodass mit geringen axial wirkenden Kräften eine starke Verklemmung in radialer Richtung bewirkt werden kann. Im Gegensatz zu den bekannten Klemmitteln sprechen diese bei der erfindungsgemässen Lösung unter Belastung sofort an. Durch die vorgeschlagene Ausbildung ist die Verklemmung ausserdem proportional zur Belastung. Da sowohl die Klemmflächen als auch die Wälzkörper vorzugweise aus Metall bestehen, ergibt sich eine sichere Funktion der Kiemmittel in einem über die Beständigkeit der Kleberkomponenten hinausgehenden Temperaturbereich.

Für eine einfache Herstellung der Ankerstange ist es zweckmässig, dass die Klemmflächen als Mantelflächen eines sich in Setzrichtung erweiternden Kegelstumpfes ausgebildet sind. Die Ankerstange weist somit eine rotationssymmetrische Form auf, was sich auch bei der Kontrolle günstig auswirkt. Bei entsprechend grossem Ausrundungsradius im Grund der erforderlichen Andrehung ist die dadurch entstehende Kerbwirkung auf die Ankerstange gering.

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Um ein Schiefstellen der Ankerstange zu verhindern, ist es vorteilhaft, dass mehrere einander benachbarte Kegelstümpfe vorgesehen sind. Die Anzahl der Kegelstümpfe wird vorzugsweise durch die gewünschte Belastbarkeit der Ankerstange vor dem Aushärten der Kleberkomponenten festgelegt.

Eine weitere zweckmässige Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die Klemmflächen als Mantelflächen von am Umfang der Ankerstange austretenden, geneigten Bohrungen ausgebildet sind. Für eine gute Zentrierung der Ankerstange im Bohrloch und eine gleichmässige Verteilung der Spreizkräfte ist es dabei vorteilhaft, auf dem Umfang der Ankerstange jeweils drei Bohrungen anzuordnen. Zur Verbesserung der Verankerung können ebenfa]Is mehrere Bohrungen in axialer Richtung hintereinander angeordnet werden, wobei diese in einer Längsebene liegend oder gegeneinander um einen bestimmten Winkel versetzt sein können.

Um eine optimale Anpassung der Wälzkörper an die Bohrlochgeometrie zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, dass die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet sind. Kugelförmige Wälzkörper werden für viele Zwecke in grossen Serien hergestellt und sind daher besonders preisgünstig. Die Anforderung an die Wälzkörper bezüglich Masshaltigkeit und Oberflächengüte sind relativ gering.

Für eine möglichst einfache Ausbildung der Federelemente ist es zweckmässig, dass die Kugeln von einer Elastomer-Umhüllung umgeben sind. Die einzelnen Kugeln werden dabei vorteilhafterweise durch einen endlosen Elastomer-Schlauch zu einem Ring zusammengehalten. Die Kugeln können auch direkt in einem Elastomer-Ring eingebettet werden. Unter Belastung ist es möglich, dass die Umhüllung verdrängt wird und die

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Kugeln mit der Klemmflache, bzw. mit der Bohrlochwandung direkt in Kontakt kommen. Bei einem Elastomer-Ring ergibt sich dessen Federung im wesentlichen durch seinen Innendurchmesser im Zusammenwirken mit dem entsprechenden Aussendurchmesser der Klemmfläche.

Bei Verwendung einer geringen Zahl von Wälzkörpern ist es zweckmässig, dass diese einzeln abgefedert werden, was dadurch erfolgen kann, dass die Federelemente als Schraubenfedern ausgebildet sind. Die Kraft der Schraubenfedern wirkt dabei im wesentlichen in Eintreibrichtung der Ankerstange auf die Wälzkörper. Die als Schraubenfedern ausgebildeten Federelemente ergeben ein sofortiges Verklemmen beim Belasten der Ankerstange.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Ankerstange mit kegelstumpfförmigen Klemmflächen und von Elastomer-Ringen umhüllten Kugeln, vor Belastung der Ankerstange ,

Fig. 2 die Ankerstange gemäss Fig. 1 mit festgezogener, im Bohrloch verklemmter Ankerstange,

Fig. 3 eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Ankerstange mit einzeln abgefederten Wälzkörpern,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Ankerstange gemäss Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.

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Fig. 1 zeigt eine in einem Bohrloch 1 eingesetzte, insgesamt mit 2 bezeichnete Ankerstange. Das rückwärtige, freie Ende der Ankerstange 2 ist mit einem Gewinde 2a als Lastangriffsmittel versehen. Der vordere Teil der Ankerstange 2 weist aneinandergereihte Kegelstümpfe 2b auf. Diese erweitern sich gegen das vordere Ende. Die Mantelfläche der Kegelstümpfe 2b bildet unter einem spitzen Winkel zur Ankerstangenachse gegen deren rückwärtiges Ende geneigte Klemmflachen 2c. Der Raum zwischen der Bohrlochwandung und der Ankerstange 2 ist mit aushärtenden Kleberkomponenten 3 gefüllt. In dem sich jeweils konisch erweiternden Zwischenraum sind ausserdem Kugeln 4 angeordnet. Die Kugeln 4 dienen als Wälzkörper und bewirken ein Verklemmen der Ankerstange 2 im Bohrloch 1. Die Kugeln 4 sind von einer Elastomer-Umhüllung 5 umgeben. Die Elastomer-Umhüllung 5 dient als Federelement, welches bewirkt, dass die Kugeln 4 ständig in Kontakt mit der Bohrlochwandung bleiben. Fig. 1 zeigt den unbelasteten Zustand der Ankerstange 2.

Fig. 2 zeigt die Ankerstange 2 gemäss Fig. 1 in festgespanntem Zustand. Als Beispiel ist dabei ein Balken 6 gezeigt, welcher mit Hilfe einer Unterlagsscheibe 7 und einer Mutter 8 gegen das Aufnahmematerial 9 gespannt wird. Durch das Festspannen ist die Ankerstange 2 etwas aus dem Bohrloch 1 herausgezogen worden. Die Kugeln 4 bleiben dabei im wesentlichen stehen, wodurch eine Verklemmung zwischen den Kegelstumpf en 2b und der Bohrlochwandung zustande kommt. Die Verklemmung ist proportional zur Belastung der Ankerstange 2. Die die Kugeln 4 umgebende Elastomer-Umhüllung 5 wird durch die Verklemmung verformt. Diese dient dadurch gleichzeitig als Dichtelement und verhindert ein Herausfliessen der noch nicht erhärteten Kleberkomponenten 3 aus dem Bohrloch 1. Die Verformung der Elastomer-Umhüllung 5 kann je nach Belastung so gross sein, dass die Kugeln 4 in direkten

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Kontakt mit den Klemmflächen 2c, bzw. der Bohrlochwandung kommen. Nach dem Aushärten der Kleberkomponenten 3 wird durch diese der Hauptanteil des Verankerungswertes aufgebracht. Bei einem allfälligen nachträglichen Erweichen der Kleberkomponenten 3 ergeben die Kugeln 4 zusammen mit den Klemmflächen 2c einen bestimmten Minimalverankerungswert.

Aus Fig. 3 ist eine insgesamt mit 12 bezeichnete Ankerstange ersichtlich, deren rückwärtiges Ende als Lastangriffsmittel ebenfalls ein Gewinde 12a aufweist. Der im Bohrloch befindliche Teil der Ankerstange 12 ist mit am Umfang austretenden, zur Ankerstangenachse geneigten Bohrungen 12b versehen. In dem die Ankerstange 12 umgebenden Raum des Bohrloches 11 befinden sich die aushärtbaren Kleberkomponenten 13. In den Bohrungen 12b sind als Wälzkörper dienende Kugeln 14 angeordnet und gegen Schraubenfedern 15 abgestützt. Die Wandung der Bohrungen 12b dient dabei als Klemmfläche 12c. Beim Einschieben der Ankerstange 12 in das Bohrloch 11 werden die Kugeln 14 gegen die Kraft der Schraubenfedern 15 in die Bohrungen 12b hineingedrückt. Bei Belastung der Ankerstange

12 verklemmen sich die Kugeln 14 dann zwischen den Klemmflachen 12c und der Wandung des Bohrloches 11. Die Ankerstange 12 wird somit vor dem Aushärten der Kleberkomponenten

13 mechanisch im Bohrloch 11 verklemmt.

Wie aus dem in Fig. 4 gezeigten Schnitt durch die Ankerstange 12 entlang der Linie IV-IV hervorgeht, sind auf dem Umfang der Ankerstange 12 jeweils drei Klemmflächen 12c und entsprechend drei Kugeln 14 angeordnet. Es ergibt sich somit im Bohrloch 11 eine Dreipunkt-Auflage, wodurch die Ankerstange 12 im Bohrloch zentriert wird. Werden über die Länge der Ankerstange 12 mehrere Bohrungen 12b verteilt, so können diese jeweils in einer gemeinsamen Längsebene liegen oder

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gegeneinander um einen bestimmten Winkel versetzt sein. In letzterem Fall können die Kugeln 14 in kleinerem axialem Abstand voneinander angeordnet werden.

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Claims

Patentansprüche

Ankerstange mit am rückwärtigen Ende angeordneten Lastangriffsmitteln, zum Verankern in Ausnehmungen mittels aushärtbaren Kleberkomponenten, wobei die Ankerstange in dem der Verankerung dienenden Bereich Kiemmittel für eine Vorverankerung der Ankerstange in der Ausnehmung vor dem Aushärten der Kleberkomponenten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmittel als gegen Federelemente abgestützte, auf Klemmflächen (2c, 12c) von Aussparungen der Ankerstange (2, 12) abrollbare Wälzkörper ausgebildet sind, wobei die Klemmflächen (2c, 12c) sich zum vorderen Ende der Ankerstange (2, 12) deren Umfangskontur nähern und die Wälzkörper in ungespanntem Zustand der Federelemente die umfangskontur der Ankerstange (2, 12) überragen.

Ankerstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (2c) als Mantelfläche eines sich in Setzrichtung erweiternden Kegelstumpfes (2b) ausgebildet sind.

Ankerstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einander benachbarte Kegelstümpfe (2b) vorge sehen s ind.

4. Ankerstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (12c) als Mantelflächen von am Umfang der Ankerstange (12) austretenden, geneigten Bohrungen (12b) ausgebildet sind.

5. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugeln (4, 14) ausgebildet sind.

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6. Ankerstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugeln (4) von einer Elastomer-Umhüllung (5) umgeben sind.

7. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente als Schraubenfedern (15) ausgebildet sind.

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