DE3009312C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Selbstbohrdübel mit einen Vollquerschnitt aufweisendem Veranke­ rungsteil, das vorderseitig einen Bohrkopf und rückseitig einen sich nach hinten kegelig verjüngenden Klemmabschnitt aufweist.

Herkömmliche Selbstbohrdübel (US-PS 29 63 935), die in der Regel in Beton oder Gestein verankert werden, bestehen aus einem Verankerungs­ teil in Form einer Hülse oder einer Ankerstange, das ent­ weder selbst einen Bohrkopf aufweist bzw. vorderseitig mit einer aufsetzbaren Schneide versehen wird. Nach erfolgtem Bohrvorgang, der unter Schlagabgabe an das Verankerungsteil sowie unter Drehung desselben stattfindet, wird das Ver­ ankerungsteil im selbstgeschaffenen Bohrloch verspreizt. Hierzu dient ein dübeleigenes Spreizelement in Form eines Kegelstumpfes bzw. der erwähnten Schneide, die in einen Axial­ schlitz der Ankerstange vorgetrieben wird. Zur Durchführung des Spreizvorganges werden dem Spreizelement bzw. dem Ver­ ankerungsteil nur Schläge vermittelt.

Erhebliche Nachteile dieser bekannten Dübel sind einerseits die Mehrteiligkeit derselben und andererseits deren Verar­ beitung. So bedarf es beispielsweise bei der Ausführung mit hülsenförmigem Verankerungsteil der Schaffung eines Bohr­ loches mit relativ großem Querschnitt, was lange Bohrzeiten bedingt. Ferner ist der Setzvorgang als solcher auch zeit­ aufwendig, da das Bohren und Spreizen in voneinander getrenn­ ten Ablaufvorgängen erfolgt. Zudem bedarf es hierzu eines Setzgerätes mit umschaltbaren Arbeitsfunktionen, da das Bohren unter Drehen und Schlagen, das Speizen jedoch nur unter Schlagen stattfindet. Ein maßgeblicher Funktions­ nachteil dieser Dübel ist aber auch, daß diese unter Bela­ stung keinen Nachspreizeffekt zeigen.

Zum Einsatz im Grubenausbau sind ferner Selbstbohrdübel bekannt, die ein Verankerungsteil zum Festlegen im Aufnahmematerial und einen daran anschließenden Schaftabschnitt aufweisen (DE-PS 8 15 633). Das Verankerungsteil wiederum besteht aus einem vorderseitigen Bohrkopf mit Schneiden und einer Förderwendel für das Bohrklein sowie einem daran anschließenden, sich nach hinten kegelig verjüngenden Klemmabschnitt.

Zum Setzen wird dieser Dübel unter Drehbewegung in das Aufnahmematerial vorgetrieben, wobei das Bohrklein aus dem Bereich der Schneiden über die Förderwendel in die Zone des Klemmabschnittes gelangt. Bei waagrecht oder senkrecht nach unten verlaufender Bohrrichtung verbleibt stets Bohrklein zwischen der Dübeloberfläche und der Wandung des Bohrloches. Es wird nur jener Teil des Bohrkleins aus dem Bohrloch gefördert, der in dem besagten Raum zwischen Dübel und Wandung des Bohrloches nicht Platz findet. Ist das gesamte Verankerungsteil in das Aufnahmematerial vorgedrungen, so wird dem Dübel der umgekehrte Drehsinn verliehen. Dadurch erfährt das Bohrklein eine rückläufige Bewegung und es kommt zwischen dem kegeligen Klemmabschnitt und der Wandung des Bohrloches zu einem Verpressen des Bohrkleins und damit zu einer Verankerung des Dübels. Der nunmehr gesetzte Dübel bewirkt durch axiales Belasten ein weitergehendes Verdichten des Bohrkleins in der Zone des Klemmabschnittes, so daß sich der Verankerungswert des Dübels noch erhöht.

Ein erheblicher Nachteil dieses bekannten Selbstbohrdübels besteht vor allem darin, daß dieser nicht in vertikaler Setzrichtung nach oben verwendbar ist, da bei diesem Ein­ satzfall das hinter die Förderwendel gelangende Bohrklein vollends aus dem Bohrloch entfällt, so daß ein Verankern des Dübels durch Verdichten von Bohrklein in der Zone des Klemmabschnittes nicht möglich ist. Ebenso hat dieser Dübel den wesentlichen Nachteil, daß auch in den anderen Einsatz­ richtungen eine ungenügende Vorverdichtung des Bohrkleins im Klemmabschnitt erreicht wird. Erst durch erhebliche axiale Verschiebung bei axialer Belastung verdichtet sich das Bohr­ klein im Klemmabschnitt ausreichend, um zu einem brauchbaren Verankerungswert zu führen. Es handelt sich also um einen hinsichtlich der Verankerungssicherheit problematischen Selbstbohrdübel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach universell setzbaren Selbstbohrdübel zu schaffen, der sich durch kleinen Bohraufwand, hohe Verankerungswerte, hohe Verankerungssicherheit und Nachspreizwirkung auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß anschließend an die kegelige Verjüngung des Klemmabschnittes ein der Verdichtung des Bohrkleins im Bohrloch dienender, umlau­ fender Bund mit dem Bohrdurchmesser des Bohrkopfes ent­ sprechendem Außendurchmesser angeordnet ist.

Der Selbstbohrdübel gemäß Erfindung eignet sich für homo­ gene Aufnahmematerialien, wie Beton oder Gestein. Er kann entweder mit einem Außengewinde oder mit einem Innengewinde versehen sein, wobei im ersteren Falle an den umlaufenden Bund nach hinten ein Gewindezapfen anschließt. Zum Ein­ setzen des Dübels in den Adapter eines Schlagbohrgerätes kann an das hintere Ende beispielsweise ein kegelstumpf­ förmiger Ansatz über eine Solltrennstelle angeformt sein.

Der Setzvorgang des Selbstbohrdübels erfolgt unter Verwen­ dung eines Schlagbohrgerätes, wobei sich der Bohrkopf in das Aufnahmematerial vorarbeitet. Das Bohrklein gelangt vom Bohrlochtiefsten sukzessive in den Bereich des kegeligen Klemmabschnittes und tritt zum Großteil während des Bohr­ vorganges an der Mündung des Bohrloches aus. Bei fortschrei­ tendem Bohrvorgang gelangt der Bund, dieser kann beispiels­ weise von einem aufgesetzten Ring gebildet sein, in den Mündungsbereich des Bohrloches und verschließt dieses nach außen. Das in der Folge vom Bohrkopf abgetragene Bohrklein wird so in den freien nunmehr geschlossenen Raum zwischen dem Klemmabschnitt und der Wandung des Bohrloches gefördert, wobei der weiter vorlaufende Bund das hier eingesperrte Bohrklein verdichtet. Mit zunehmendem Grad des Verdichtens reduziert sich die Abtragleistung des Bohrkopfes, bis letzt­ lich die gesamte Schlagenergie, unter weiterem Drehen des Dübels, zum Verdichten des eingesperrten Bohrkleins einge­ setzt ist.

Dank der glatten Oberfläche des Klemmabschnittes wird beim Verdichtungsvorgang die Kontaktfläche des zu einem kompakten Körper gepreßten verdichteten Bohrkleins gleichermaßen glatt, so daß die Reibung zwischen Dübel und Bohrklein- Körper geringer ist als die Haftreibung zwischen dem Bohr­ klein-Körper und der Wandung des Bohrloches - der Bohrklein- Körper dreht demnach während des Setzvorganges des Dübels mit diesem nicht mit. Trotzdessen tritt bei zunehmendem Verdichten des Bohrkleins ein größer werdendes Drehmoment am Dübel auf. Dieses größer werdende Drehmoment kann im Falle des Vorhandenseins eines über eine Solltrennstelle mit dem Dübel verbundenen Ansatzes zu dessen Abtrennen führen. Bei entsprechender konstruktiver Auslegung einer solchen Solltrennstelle kann dieses Bruchmoment als Indikator für eine ausreichende Vorverdichtung des im Bereich des Klemm­ abschnittes eingesperrten Bohrkleins dienen.

Bei anschließendem Belasten des Selbstbohrdübels wird dieser um einen kleinen Weg im Bohrloch nach außen gezogen, wobei es durch die kegelige Verjüngung des Klemmabschnittes zu einem weiteren Verdichten des Bohrklein-Körpers und damit zu einer Erhöhung des Verankerungswertes kommt. Dabei ist es von großer Wichtigkeit, daß zwischen dem Klemmabschnitt und dem Bohrklein-Körper eine axiale Relativverschiebung möglich ist, was durch die glatte Oberflächenbeschaffenheit gewährleistet wird. Der Bund verbleibt während dieses Nach­ spreizvorganges nach wie vor im Bereich des Bohrloches, so daß ein Austreten von Teilen des Bohrklein-Körpers mit Sicherheit unterbunden bleibt.

Bei der Wahl des Kegelwinkels des Klemmabschnittes ist es wichtig, daß dieser im selbsthemmenden Bereich liegt, wobei sich im besonderen ein Kegelwinkel von 1 bis 10 Grad, vor­ zugsweise 2 bis 6 Grad, für die genannten Aufnahmemateria­ lien bewährt.

Um die Verankerung mit geringem Bohraufwand durchführen zu können, ist es von Vorteil, das Verankerungsteil möglichst kurz zu gestalten. Einem weiteren Vorschlag der Erfindung entprechend schließt demnach der Klemmabschnitt direkt an den Bohrkopf an. Insbesondere beim Setzen des Dübels in weichere Aufnahmematerialien, zum Beispiel in Beton geringer Festigkeit, kann andererseits ein tieferes Verankern des Dübels erforderlich sein, so daß diesfalls zweckmäßig zwischen Bund und Klemmabschnitt eine zylindrische Zone entsprechender Länge vorgesehen wird.

Nach einem weiteren Vorschlag weist der Bohrkopf im wesent­ lichen axial gerichtete, sich in den Klemmabschnitt erstrec­ kende Überleitbahnen für das Bohrklein auf. Hierdurch wird das Überführen des Bohrkleins vom Bohrkopf in den Bereich des Klemmabschnittes begünstigt und damit der Bohrfortschritt verbessert. Sofern die Überleitbahnen den Ausgangsquer­ schnitt des Bohrkopfes nicht um mehr als 20 Prozent schwä­ chen, wird sichergestellt, daß der Bohrkopf sich trotzdem im Belastungsfalle am Bohrklein-Körper ausreichend abzu­ stützen vermag. Die Überleitbahnen können einfachheitshal­ ber als Anflachungen oder als Schlitze bzw. Nuten mit schrau­ benlinienartigem Verlauf gestaltet sein.

Eine zusätzliche Erhöhung des Verankerungswertes des Dübels läßt sich erreichen, wenn einem weiteren Vorschlag der Erfindung zufolge der Klemmabschnitt mit druck- oder wärme­ aktivierbarem Kleber beschichtet ist. Während der Verdich­ tungsphase des Setzvorganges erfolgt so das Aktivieren des Klebers, so daß es nebst der mechanischen Verankerung des Dübels durch Verkeilen des Bohrklein-Körpers auch zu einer chemischen Verankerung durch Verkleben des Dübels bzw. Bohr­ klein-Körpers mit der Wandung des Bohrloches kommt.

Einfachheitshalber ist es auch möglich, bei nicht mit Kleber beschichteten Dübeln während deren Setzvorganges Wasser in die Aufnahmebohrung einzubringen, so daß die im Bohrklein vorhandenen Restmengen von nichtreagiertem Zement nachträg­ lich genutzt werden und so zu einem auch chemischen Erhärten des Bohrklein-Körpers führen. Anstelle von Wasser kann ebenso ein Kleber in die Aufnahmebohrung eingebracht werden, der gleichermaßen eine Aushärtung des Bohrklein-Körpers herbeiführt.

Die Erfindung soll nunmehr anhand einer sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Selbstbohrdübel in Bohrphase,

Fig. 2 den Selbstbohrdübel nach Fig. 1 in Ver­ dichtungsphase,

Fig. 3 den Selbstbohrdübel nach Fig. 1 und 2 in Belastungsphase.

Der in Fig. 1 dargestellte Selbstbohrdübel besteht im wesentli­ chen aus einem gesamthaft mit 1 bezeichneten Verankerungs­ teil, einem daran nach hinten anschließenden Gewindezapfen 2 und einem kegelstumpfförmigen Ansatz 3. Das Verankerungs­ teil 1 weist einen gesamthaft mit 4 bezeichneten Bohrkopf, einen daran anschließenden, nach hinten sich kegelig verjüngenden Klemmabschnitt 5 sowie einen Bund 6 am Ende des Klemmabschnittes 5 auf. Dem Bohrkopf 4 sind vorderseitig Schneiden 7 angeschliffen, an die sich im wesentlichen axial verlaufende Überleitbahnen für das Bohrklein in Form von Nuten 8 anschließen.

In der in Fig. 1 dargestellten Bohrphase wird dem Selbst­ bohrdübel vom Adapter 9 eines hier nicht näher dargestellten Schlagbohrgerätes, wie durch Pfeile angedeutet, Drehung und Schlagenergie verliehen, wozu der Ansatz 3 im Adapter 9 festsitzt. Die Schneiden 7 arbeiten sich in das Aufnahme­ material 11 vor und schaffen so ein Bohrloch 12. Das Bohr­ klein wird währenddessen vom Bohrlochtiefsten über die Nuten 8 zur Mündung des Bohrloches 12 gefördert und tritt hier größtenteils aus.

Nach fortgeschrittenem Bohrvorgang - Fig. 2 - gelangt der Bund 6 in den Bereich der Mündung des Bohrloches 12, so daß diese, da der Bund 6 denselben Außendurchmesser wie der Bohrkopf 4 aufweist, verschlossen wird. Das nunmehr im Bereich des Klemmabschnittes 5 im Bohrloch 12 eingesperrte Bohrklein wird durch weiteres Vortreiben des Selbstbohr­ dübels unter Drehung und Schlägen vom vorlaufenden Bund 6 im Bohrloch 12 verdichtet, wobei der Bohrkopf 4 vorerst noch weiter Bohrklein fördert. Mit zunehmender Dichtheit des besagten Bohrkleins wird der Vortrieb des Selbstbohrdübels jedoch gehemmt, so daß die Bohrleistung absinkt und die an den Selbstbohrdübel abgegebene Schlagenergie letztlich ausschließlich der Verdichtung des Bohrkleins im Bohrloch 12 dient. Auf diese Weise bildet sich im Bohrloch 12 ein kom­ pakter, im wesentlichen hülsenförmiger Bohrklein-Körper 13, der ein Verklemmen des Klemmabschnittes 5 bewirkt. Dadurch kommt es zum Bruch der zwischen dem Gewindezapfen 2 und dem Ansatz 3 gelegenen Solltrennstelle 14; der Selbstbohrdübel ist gesetzt.

In der Folge kann der Selbstbohrdübel belastet werden, wobei dies, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, in der Regel unter Zwischenspannung eines zu befestigenden Gegenstandes 15 und einer Scheibe 16 mittels einer Mutter 17 erfolgt. Durch Anziehen der Mutter 17 wird der Selbstbohrdübel über den Gewindezapfen 2 geringfügig in Pfeilrichtung gezogen. Da­ durch kommt es zu einem weiteren Verkeilen zwischen dem Klemmabschnitt 5 und dem vorverdichteten Bohrklein-Körper 13 bzw. der Wandung des Bohrloches 12, so daß sich der Ver­ ankerungswert des Selbstbohrdübels im Aufnahmematerial 11 erhöht. Die Verankerungskräfte werden auf diese Weise vom Klemmabschnitt 5 über den kompakten Bohrklein-Körper 13 gleichmäßig auf einen großen Bereich der Wandung des Bohrloches 12 übertragen, das heißt, es kommt nicht zu partiellen Druckspitzen. Der Bund 6 hält auch im belasteten Zustand des Selbstbohrdübels das Bohrloch 12 verschlossen, so daß der Bohrklein-Körper 13 weder gesamthaft noch in Teilen sich aus dem Bohrloch 12 entfernen kann.

Durch Beimengen von Wasser oder Klebstoff vor oder während der Verdichtungsphase (Fig. 2) läßt sich zudem eine chemi­ sche Aushärtung des Bohrklein-Körpers 13 erreichen. Dieser Effekt ist ebenso erzielbar, wenn der Klemmabschnitt 5 mit einem druck- oder wärmeaktivierbaren Kleber beschichtet ist.

Claims (5)

1. Selbstbohrdübel mit einem Vollquerschnitt aufweisendem Verankerungsteil, das vorderseitig einen Bohrkopf und rückseitig einen sich nach hinten kegelig verjüngenden Klemmabschntt aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß anschließend an die kegelige Verjüngung des Klemmabschnittes (5) ein der Verdichtung des Bohrkleins im Bohrloch (12) dienender, umlaufender Bund (6) mit dem Bohrdurchmesser des Bohrkopfes (4) entsprechen­ dem Außendurchmesser angeordnet ist.

2. Selbstbohrdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kegelwinkel des Klemmabschnittes (5) 1 bis 10 Grad, vorzugsweise 2 bis 6 Grad, beträgt.

3. Selbstbohrdübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Klemmabschnitt (5) direkt an den Bohrkopf (4) anschließt.

4. Selbstbohrdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (4) im wesentlichen axial gerichtete, sich in den Klemmab­ schnitt (5) erstreckende Überleitbahnen (8) für das Bohrklein aufweist.

5. Selbstbohrdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmabschnitt (5) mit druck- oder wärmeaktivierbarem Kleber beschichtet ist.