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DÜBEL MIT WEGKONTROLLIERTER ZWANGSWEISER SPREIZUNG
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Die Erfindung betrifft einen Dübel mit wegkontrollierter zwangsweiser
Spreizung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Dübel dieser Art sind durch offenkundige Vorbenutzung in der Bundesrepublik
Deutschland bekannt. Sie umfassen eine Dübelhülse aus Stahl mit Spreizteil und Innengewinde
und einen Spreizkonus.
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Das Spreizteil und der sich einstückig an dieses anschließende, mit
dem Innengewinde versehene Abschnitt der Dübelhülse erstrecken sich jeweils über
etwa die halbe Hülsenlänge L,die etwa gleich dem dreifachen Hülsendurchmesser D
ist.Das Spreizteil ist durch vier radiale Längsschlitze,die sich von der einen Stirnseite
der Hülse her bis zum Beginn des Gewindeabschnitts erstrecken,in aufspreizbare Zungen
unterteilt und innen sich zum Hülsenende hin konisch verjüngend ausgebildet.Der
Spreizkonus besteht aus einem zylindrischen Körper mit konischem Ansatz.Zur Verankerung
des Dübels in einer Bohrung eines Betonbauteils wird die Dübelhülse mit ihrem Spreizteil
voran in die Bohrung eingesteckt und der Spreizkonus durch den Gewindeabschnitt
der Hülse hindurch mitseinemkonischen Ansatz in das komplementär konische Spreizteil
eingeführt und durch Einschlagen mittels eines Einschlagwerkzeuges um eine definierte
Strecke in das Spreizteil eingetrieben,wobei die Zungen des Spreizteils - bei vorschriftsmäßiger
Gestaltung des Bohrlochs -mit der für die reibungsschlüssige Verankerung der Dübelhülse
erforderlichen Querpressung großflächig in Anlage mit der Bohrlochwand gelangen.
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Eine günstige Eigenschaft der bekannten Dübelkonstruktion ist die
über die Länge des Spreizteils sehr gut gleichmäßige Verteilung der durch das Eintreiben
des Spreizkonus erzielten Querpressung,sodaß unter Ausnutzung der zulässigen Werte
dieser Querpressung hohe Werte der zulässigen Belastung erreichbar sind.Nachteilig
an dieser Art der Dübelverankerung ist ,edoch ihre hohe Empfindlichkeit gegen eine
im ErgebnIs zu einer Erweiterung des Bohrlochs führenden Rißbildung im Betonbauteil,da
schon eine geringfügige Erweiterung des Bohrlochs mit einer drastischen Minderung
der Querpressung verknüpt sein kann,mit der die Zungen des Spreizteils an der Wand
der Bohrung anliegen,sodaß in einem solchen Fall die Sicherheit der Verankerung
erheblich beeinträchtigt ist.
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Weiter sind Dübel mit sogenannter kraftkontrollierter zwangsweiser
Spreizung bekannt, die ebenfalls ein in Zungen unterteiltes Spreizteil haben, das
jedoch zu seinem freien Ende hin sich konisch erweiternd ausgebildet ist. Als Spreizkonus
ist ein Gewindekonus vorgesehen, der in das Spreizteil von dessen freiem Ende her
eintritt und mittels einer Zugschraube , ber die im montierten Zustand auch die
Anschluß last an dem Konus angreift, in das Spreizteil hineinziehbar ist; die Einstellung
der für die reibungsschlüssige Verankerung des Dübels erforderliche Querpressung
seines Spreizteils zwischen Bohrung und Spreizkonus erfolgt durch Anziehen der Zugschraube
mittels eines Drehmomentschlüssels bis das erforderliche Anzugsmoment erreicht ist.
Ein solcher Dübel hat zwar den grundsätzlichen Vorteil, daß bei einer schadensbedingten
Erweiterung des Bohrloches, durch die die Querpressung soweit vermindert wird, daß
der Spreizkonus unter der wirksamen Last weiter in die Dübelhülse hineingezogen
wird, eine Nachspreizung derselben bzw. ihres Spreizteils eintritt und dadurch der
Dübel, zunächst jedenfalls, im Bohrloch verankert bleibt. Nachteilig ist jedoch,
daß als Folge der beim Nachspreizen eintretenden Relativbewegung von Spreizkonus
und
Dübelhülse der Längenabschnitt der Zungen des Spreizteils, auf
dem die für die Verankerung des Dübels erforderliche Querpressung dieser Zungen
erzeugt wird, immer kürzer wird und zunehmend in Richtung der angreifenden Last
nach außen rückt; die zunehmend mehr über die breite Basisfläche des Spreizkonus
überstehenden Zungenenden tragen dann aufgrund ihrer Biegbarkeit immer weniger zur
Verankerung des Dübels bei. Die Materialbeanspruchung nimmt erheblich zu und die
Sicherheit der Verankerung wird vermindert. Weiter ist es in Fällen, in denen die
Weite des Bohrloches geringfügig größer ist als eine vorgegebene Sollwerte, unvermeidbar,
daß schon bei der Montage des Dübels, d.h. beim Anziehen der Spannmutter, ein grcßer
Teil des axialen Verschiebeweges des Spreizkonus "verbraucht" wird, so daß für eine
gegebenenfalls erforderliche Nachspreizung nur noch ein kleiner Rest-Spreizweg zur
Verfügung steht und die Sicherheit der Verankerung dadurch erheblich eingeschränkt
ist. Es kommt hinzu, daß bei vorgegebener zulässiger Last die kraftkontrollierten
Dübel im Aufbau wesentlich aufwendiger und teurer sind als vergleichbare wegkontrollierte
Dübel.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,einen Dübel der eingangs genannten
Art zu schaffen,der eine deutlich erhöhte Sicherheit der Verankerung gegen z.B.durch
eine Rißblldunq auftretende Erweiterung des den Dübel enthaltenden Bohrloches vermittelt.
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Diese Aufgabe wird erfindunggemäß durch die im kennzeIchnenden Teil
des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelost.
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Die hierdurch erzielten günstigen funktionellen Eigenschaften des
erfindungsgemäßen Dübels sind im wesentlichen die folgenden: Bei eingeschlagenem
Spreizkonus ist der Spreiz,nantel auf einem größeren Endabschnitt seiner Länge durch
die Zungen in reibungsschlüssige
Anlage mit der Wand der Dübelbohrung
gepreßt, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der der Dübeihülse, solange
der Spreizdübel noch nicht eingeschlagen ist.Zwischen diesem aufgeweiteten Abschnitt
des Spreizmantels bzw.der Zungen, und der Ansatzstelle derselben an dem Gewindeabschnitt
des Hülsenkörpers,der nicht mit aufgeweitet wird,ist dann bei eingeschlagenem Spreizkonus
ein sich konisch erweiternder Abschnitt des Spreizmantels vorhanden,an dem die sich
entsprechend erweiternden Abschnitte der Zungen des Hülsenkörpers anliegen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Dübel ist somit im eingetriebenen Zustand
des Spreizkonus die Form des Spreizmantels und des von diesem umschlossenen,d1lrch
die Zungen und den Spreizkonus umfassenden Kerns derjenigen der Spreizhülse und
des Sprelzkegels eines kraftkontrollierten Dübels völLig analog,sodaß dererfindungsgemäße
Dübel z.B. im Falle einer schadensbedingten Erweiterung des Bohrloches das einem
kraftkontrollierten Dübel entsprechende Nachspreizverhalten zeigt und somit insgesamt
hinsichtlich der Belastbarkeit und der Sicherheit der erzielbaren Verankerung die
günstigen Eigenschaften eines wegkontrollierten Dübels mit denjenigen eines kraftkontro1lierten
Dübels in sich vereinigt.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ist eine für die Herstellung wie
für die Montage besonders einfache Gestaltung des erfindungsgemäßen Dübels angegeben,wobei
der Spreizmantel sowohl außen wie auch innen zylindrisch ausgebildet sein kann.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist eine alternative,das erwünschte
Nachspreizverhalten des erfindungsgemäßen Dübels zuverlässig vermittelnde Gestaltung
seines Spreizmantels und seines Hülsenkörpers angegeben.
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Die für einen solchen Dübel im Anspruch 4 angegebene,mehrteilige Gestaltung
seines Spreizmantels ist insbesondere für Dübel geeignet,mit denen große Lasten
verankerbar sind.
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Durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 sind alternativ oder in Kombination
einsetzbare Gestaltungen des Spreizmantels angegeben,die dessen für die zweckentsprechende
Funktion des erfindungsgemäßen Dübels erforderliche Fixierung im Bohrloch gewährleisten.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.Es zeigen:
Fig.1 einen erfindungsgemäßen Dübel in zwei Phasen seiner Montage in einem Bohrloch,in
vergrößerter,nicht maßstäblicher Längsschnitt-Darstellung, Fig.2 den Dübel gemäß
Fig. 1 im Schnitt längs der Linie II-II der Fig.1 in gegenüber der Fig.1 verkleinertem
Maßstab, und Fig.3 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dübels
in einer der Fig.2 entsprechenden Darstellung.
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Der in der Fig.1 dargestellte erfindungsgemaße Dübel 10 ist nach seinem
Aufbau und der Art seiner Montage ein sogenannter wegkontrollierter Dübel,dessen
Verankerung in einer Bohrung 11 des Verankerungsrundes 12 durch Eintreiben eines
Spreizkcns 13 in das Spreizteil 14 dcr Dübelhülse 16 erfolgt.Im unteren Teil der
Fig.1 ist die Ausgangsstelluny der Dübelhülse 16 und des Spreizkonus 13 dargestellt,aus
der dieser mittels eines Schlagwerkzeugs in die im oberen Teil der Fig.1 dargestellte
Endstellung getrieben wird.
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Die Dübelhülse 16 umfaßt einen außen abschnittsweise zylindrischen
Hülsenkörper 17 aus Stahl,der bei dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel
auf einem gemäß Fig.läußeren Abschnitt seiner Länge als Gewinderohr 18 mit Innengewinde
19 ausgebildet ist und dessen innerer Abschnitt das innen konische Spreizteil 14
ist,das in der aus der Fig.2 ersichtlichen Weise durch vier radiale Längsschlitze
21 in spreizbare Zungen 22 unterteilt ist weiter umfaßt die Dübelhülse einen die
Zungen 22 des Spreizteils 14 außenseitig umgebenden und mit diesen aufweitbaren
Spreizmantel 23.
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Dieser Spreizmantel 23 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig.1 als eine von der freien Stirnseite 24 der Zungen 22 her auf das außen
zylindrische Spreizteil 14 des Hülsenkörpers 17 aufsteckbare zylindrische Stahlhülse
ausgebildet.Auch der Spreizmantel 23 ist durch in der aus der Fig.2 ersichtlichen
Anordnung vorgesehene radiale Längsschlitze 26 in Zungen 27 unterteilt,die über
einen gemäß Fig.1 äußeren ringförmigen Endabschnitt 28 des Spreizmantels 22 zusammenhängen.
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Vom äußeren Rand 29 dieses ringförmigen Endabscnitts 28 ausgehende
Lappen 31,die in radialsymmetrischer Verteilung bezüglich der Längsachse 32 des
Dübels 10 vorgesehen sind,haben an ihren äußeren Querrändern eine Innenfase 32,mit
der sie sich an einer Gegenfase 33 des Hülsenkörpers 17 abstützen.
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Die Zungen 27' des Spreizmantels 23 ragen mit einem kurzen Endabschnitt
34 über die freien Stirnseiten 24 der Zungen 22 des Spreizteils 14 hinaus.In der
im unteren Teil der Fig.1 dargestellten Ausgangslage ist die Dübelhülse 16 über
diese freien Endabschnitte 34 der Zungen 27 des Spreizmantels 13 am Boden des Bohrloches
11 abgestützt'wobei der Hülsenkörper 17 noch ein kurzes Stück aus dem Bohrloch herausragt.Ausgehend
von dieser Ausgangslage wird zunächst der Hülsenkörper so weit in das Bohrloch 11
hineingeschlagen,bis seine äußere Stirnfläche 37 bündig mit der Außenfläche 38 des
Verankerungsgrundes 12 abschließt.Durch die beim Einschlagen des Hülsenkörpers 17
auftretende Relativbewegung zwischen diesem und dem am Bohrgrund abgestützten Spreizmantel
23 richten sich die von dessen ringförmigem Endabschnitt 28 ausgehenden Lappen 31
auf und krallen sich in der Wand 36 der Bohrung 11 fest.Yurch das anschließende
Einschlagen des Spreizkonus 13 in seine im oberen Teil der Fig.1 dargestellte Endstellung
werden die Zungen 22 des Spreizteils 14 in radialer Richtung auseinandergetrieben,wobei
der Spreizmantel 23 auf dem größten Teil seiner Länge mit hoher Querpressung an
die Wand 36 der Bohrung 11 gedrückt wird.Aus der in der Zeichnung wiedergegebenen
Form des Spreizteils 14 und des Spreizkonus 13 resultiert in dessen Endstellung
eine Verteilung der Querpressung des Spreizmantels 23,die etwa im Bereich der bergangsstelle
des konischen Teils 41 in den zylindrischen Teil des Spreizkonus 13 ihr Maximum
hat und in der Nähe des übergangs der Spreizzungen 22 des Hülsenkörpers 17 in dessen
Gewinderohrabschnitt 17 minimal wird;über die Länge des konischen Teils 41 des Spreizkonus
13 gesehen ist die Querpressung des Spreizmantels 23, je nach Ausbildung seiner
Innenkontur und derjenigen des Spreizteils 14 etwa konstant und nahezu gleich dem
maximalen Wert der Querpressung.
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Entsprechend dieser Verteilung der Querpressung bzw.der diese vermittelnden
Radialkräfte tritt auch eine mehr oder minder
starke Aufweitung
des Bohrloches 11 ein,die in typischen Fällen ca.O,5-0,7mm beträgt und in Extremfällen
bis zu 2mm betragen kann,wobei zwischen dem aufgeweiteten,inneren Abschnitt und
dem äußeren,den Gewinderohrabschnitt 18 des Hülsenkörpers 17 umgebenden Teil des
Bohrloches 11 ein sich nach außen konisch verjüngender übergang der Bohrlochwand
36 vorhanden ist,und wobei sich zwischen den genannten Stellen minimaler und maximaler
Querpressung des Spreizmantels 23 ein entsprechend konischer Verlauf der aneinander
anliegenden Abschnitte der Innenfläche 43 des Spreizmantels 23 und der Außenfläche
44 der Zungen 22 des Spreizteils 14 ergibt.Im fertig montierten Zustand des Dübels
10 entsprechen somit Form und Anordnung des reibungsschlüssig an der Innenwand 36
der Bohrung 11 gehaltenen Spreizmantels 23 und des Spreizteils 14,jedenfalls auf
den genannten Abschnitten ihrer Länge,derjenigen der Spreizhülse und des Spreizkonus
eines üblichen kraftkontrollierten Dübels.Der erfindungsgemäße Dübel 10 zeigt daher
im Falle einer z.B.aus einer Rißbildung resultierenden Aufweitung des Bohrloches
119die zu einer Minderung der Querpressung des Spreizmantels 23 und im Extremfall
zu einer Aufhebung der Verankerung führen würde,ein ausgeprägtes Nachspreizverhalten,wobei
das Spreizteil 14 mit eingeschlagenem Spreizkonus 13 und der Spreizmantel 23 in
ihrer Wirkung derjenigen des Spreizkonus und der Spreizhülse eines üblichen kraftkontrollierten,nachspreizenden
Dübels analog sind.
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Der zylindrische Spreizmantel 23 kann relativ dünnwandig sein, da
es im wesentlichen nur darauf ankommt'daß seine Innenfläche 43 eine im vorstehenden
Sinne geeignete Gleitfläche für das Spreizteil 14 bildet.In praktischen Fällen entspricht
die Dicke der Zungen 27 des Spreizmantels 23 ca.einem Fünftel bis maximal der Hälfte
der Materialstärke der Zungen 22 des Spreizteils 14 an deren Ansatzstelle am Gewindeabschnitt
18 bzw.der Hälfte der Wandstärke des Gewindeabschnitts 18.Ansonsten können die Dimensionen
des Dübels gemäß Fig.1 denjenigen handelsüblicher wegkontrollierter Schlagdübel
entsprechen.
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Um sicherzustellen,daß der Spreizmantel 23 bei einer in Richtung der
angreifenden Last auftretenden axialen Verschiebung des Hülsenkörpers 17 nicht aus
dem Bohrloch 11 herausgezogen wird,können die Zungen 27 an ihrer Außenseite auch
aufgerauht oder mit einer kreisringförmigen,im Längsschnitt sägezahnförmigen Profilierung
46 versehen sein,die sich in die Wand 36 der Bohrung 11 eingräbt.
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Der in der Fig.3,auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei,dargestellte
erfindungsgemäße Dübel 50 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig.1 lediglich
durch die Gestaltung seines Spreizmantels 51 und die außenseitige Gestaltung der
spreizbaren Zungen 52 seines Spreizteils 14.Demgemäß sind in der Fig.3 im übrigen
dieselben Bezugszeichen verwendet wie in der Fig.1.
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Beim dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel umfaßt der Spreizmantel
51 des Dübels 50 mehrere,z.B.vier einzeln an das Spreizteil 14 von außen her ansetzbare,jeweils
einen Sektorbereich des Spreizteils 14 umschließende Mantelstücke 53,die im Längsschnitt
die aus der Fig.3 ersichtliche Flachkeil-förmige Gestalt haben und von einer Umfangrille
54 der Spreizzungen 52 mit entsprechend keilförmigem lichten Querschnitt aufgenommen
sind.
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Die Gestaltung des Dübels 50 gemäß Fig.3 hat den Vorzug'daß sich durch
geeignete Wahl des Keilwinkels der Mantelstücke 53 und deren axialer Länge das Nachspreizverhalten
des Dübels 50 definiert vorgeben läßt.
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Von den inneren Keilschneidenenden der Mantelstücke 53 ausgehende
und sich an den freien Stirnseiten 24 der Zungen 52 abstützende,winkelförmige Flanschstücke
54 sind lediglich als Montagehilfe vorgesehen,über die z.B.mittels einer Kunststoffkappe
56 eine nachgiebig-zusammenhängende Befestigung des Spreizmantels 51 am Hülsenkörper
17 möglich ist.
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Die Mantelstücke 53 können auch an ihrer dem Grund der Bohrung 11
zugewandten Seite,z.B.ringförmig zusammenhängend zu einem einstückigen,unter federelastischer
Aufweitung auf das Spreizteil 14 aufsteckbaren Teil zusammengefaßt sein,dessen die
Mantelstücke 53 verbindenden Brücken beim Einschlagen des Spreizkonus 13 aufreißen.
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Es versteht sich,daß eine mehrteilige oder an der dem Grund der Bohrung
11 zugewandten Seite zdsammenhängende Gestaltung des Spreizmantels 23 auch bei zylindrischer
Gestaltung desselben vorgesehen sein kann.
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Um eine für die zweckentsprechende Funktion des erfindungsgemäßen
Dübels günstige,gute Gleitfähigkeit des Spreizteils 14 an dem Spreizmantel 23 bzw.51
zu erzielen,ist es vorteilhaft, zwischen die aneinander gleitenden Flächen 43 und
44 ein Gleitmittel,vorzugsweise Graphit einzubringen.
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