TWI639777B - 具有波形的套筒的錨栓 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種錨栓，所述錨栓具有套筒、栓和至少一個膨脹元件，所述栓穿過所述套筒，所述至少一個膨脹元件在軸向上位於所述套筒之前並且所述至少一個膨脹元件在軸向上支撐在所述套筒上，其中，所述栓具有用於所述膨脹元件的膨脹區域。根據本發明設置為，所述套筒具有波形，所述波形具有在軸向上延伸的波峰和在軸向上延伸的波谷，在所述波峰中，不僅所述套筒的外半徑而且所述套筒的內半徑分別具有最大值，和在所述波谷中，不僅所述套筒的外半徑而且所述套筒的內半徑分別具有最小值。

Description

具有波形的套筒的錨栓
本發明關於一種錨栓。前述錨栓裝備有套筒、栓和至少一個膨脹元件，所述栓穿過所述套筒，所述至少一個膨脹元件在軸向上位於套筒之前並且所述至少一個膨脹元件在軸向上支撐在套筒上，其中，栓具有用於膨脹元件的膨脹區域。
DE 202009013641 U1示出用於將由自然石材構成的正面板固定在下結構件上的底切錨栓。該錨栓具有波形的、閉合的膨脹環作為膨脹元件。
DE 102007060956 A1公開一種用於使石板與混凝土板連接的膨脹錨栓，其中，膨脹錨栓具有可膨脹的元件，所述元件能夠通過推到膨脹體上被膨脹。膨脹錨栓此外具有力傳遞元件，通過所述力傳遞元件用於推上所述可膨脹的元件的力能夠被傳遞到膨脹體上，其中，該力傳遞元件在力傳遞方向上比在橫向於力傳遞方向的方向上更硬。例如力傳遞元件可以是套筒，所述套筒具有圓柱形的中心孔和在圓周方向上波形的外周。
DE 8416683U1示出一種膨脹銷，所述膨脹銷具有塑膠套筒作為壓縮區域，所述塑膠套筒具有外側的縱向肋作為防隨動旋轉裝置。由DE 102006053226 A1得知具有外側的 肋的其他的可壓縮的套筒。
DE102004010727 A1示出膨脹錨栓，其中，設置膨脹凸出部作為膨脹元件，所述膨脹凸出部通過裂縫分開。在膨脹凸出部的形成在裂縫處的邊緣上，膨脹元件正切於錨栓的縱向軸線延伸，也就是它們向外突出。
EP 2848825 A1建議，在構造成膨脹凸出部的膨脹元件上設置至少一個伸入套筒中的並且形成局部壁厚增大部的肋以及在栓上設置對應的凹槽，所述凹槽在膨脹凸出部膨脹之前至少部分地接收肋。因為壁厚在肋上局部地被增大，在膨脹時可以實現膨脹元件的特別大的最大徑向膨脹並因此實現特別好的錨固。
由DE 19538898 C2得知一種具有附加的膨脹套筒的衝擊錨栓。該膨脹套筒具有肋，所述肋在徑向上被引導穿過銷體。在安置衝擊錨栓時，衝擊工具被放到肋上和通過衝擊工具的作用，膨脹套筒在軸向上被向前推到肋上。為了穩定，布置在銷體的內部中的肋可以波形地構造。
DE 3336168 C2示出一種張緊銷，其中，在張緊銷的張緊區域的外表面上可以設置槽紋，所述槽紋可以阻止容易地將張緊銷從砌磚中拉出，因為通過槽紋產生較高的摩擦係數。替代地，替代槽紋也可以設置具有波紋結構的波形，所述波形環形地圍繞該銷。
US 4753559 A示出用於岩石錨栓的雙殼的膨脹套筒，所述膨脹套筒具有帶有波紋結構的波形，所述波形環形地圍繞膨脹套筒。
本發明的任務在於，提供一種錨栓，所述錨栓在高可靠性和簡單適用性的情況下可有利地製造並且在此具有特別好的負載值，較佳也適用在橫向載荷的情況下。
根據本發明，該任務通過具有請求項1的特徵的錨栓解決。較佳的實施形式在附屬項中給出。
根據本發明的錨栓特徵在於，所述套筒具有波形，所述波形具有在軸向上延伸的波峰和在軸向上延伸的波谷，在所述波峰中，不僅所述套筒的外半徑而且所述套筒的內半徑分別具有最大值，在所述波谷中，不僅所述套筒的外半徑而且所述套筒的內半徑分別具有最小值。
本發明的基本思想可以是，所述套筒具有波形，在套筒的周向上觀察，在所述波形中波峰和波谷交替。波形在此尤其是相位相同的，這不僅在套筒內側上而且在套筒外側上，也就是說，在波峰上不僅所述套筒的內半徑而且所述套筒的外半徑是最大的，尤其是局部最大的，在波谷上不僅所述套筒的內半徑而且所述套筒的外半徑是最小的、尤其是局部最小的。
由於該波形，根據本發明的套筒可以覆蓋與由實心材料製成的套筒相同的環空間，但是這與由實心材料製成的套筒相比具有小得多的材料耗費。尤其是在根據本發明的套筒中可以在波谷上構造用於將栓支撐在套筒上的接觸點和在波峰上構造用於將套筒支撐在鑽孔壁上的接觸點。因此，根據本發明在功能性方面沒有基本的損失的情況下可 以得到成本特別低廉的套筒。較佳地，這樣的套筒例如在成型方法中可以由板材製造，這還可以進一步減小製造耗費。
此外，通過根據本發明的波形的套筒可以改進所述錨栓的負載值，尤其是在橫向負載時的負載值，橫向負載例如在地震的情況下可能出現。因為根據本發明的波形能夠實現套筒在橫向方向上的有針對性的變形，這(如進一步根據圖式詳細說明)在橫向負載接收方面可以是有利的，尤其是因為替代剪切力可以產生軸向分力。
根據本發明波谷和波峰軸向延伸，這尤其是可以包括，在套筒的軸向上間隔開的橫截平面中波峰和波谷分別上下相疊。尤其是套筒可以至少部分地具有沿著套筒不變的橫截面，也就是說，波峰和波谷的徑向擴張沿著縱向軸線不變化。尤其是波谷及/或波峰可以平行於縱向軸線地延伸。
只要這裡提到軸向方向、徑向方向及/或周向方向，這應該尤其是關於栓的縱向軸線、套筒的縱向軸線及/或錨栓的縱向軸線，其中，這些軸線較佳重合。外半徑和內半徑也從縱向軸線開始測量。
較佳地，波形是週期性的，這尤其是可包括，波峰和波谷以規則的間距重複。由此，可以實現特別高的對稱性，這在力傳遞方面是有利的。
套筒尤其是環形地包圍栓。膨脹區域可以尤其是設置在栓的前端部的區域中。套筒較佳相對於栓的膨脹區域至 少部分地向後移位元地布置在栓上。栓在其後端部的區域中較佳具有用於將拉力導入栓中的負載導入區域。例如負載導入區域可以實施為外螺紋。但是也可以考慮將負載導入區域實施為卡口式機構或者簡單的橫截面擴寬的頭。
在栓的膨脹區域中，在栓和膨脹元件之間構造楔形傳動裝置，所述楔形傳動裝置在栓中存在軸向的拉力時可以使膨脹元件徑向向外擠壓和因此可以將錨栓固定在鑽孔中。尤其是在膨脹區域中可以設置栓的斜面，在所述斜面上栓的半徑朝向栓的後側減小，亦即，所述斜面朝向栓的前側發散。較佳地，膨脹區域是膨脹圓錐體。錨栓可以尤其是底切錨栓，所述底切錨栓固定在鑽孔的底切部中。在這種情況下，膨脹元件在固定時接合於到鑽孔的底切部中。根據本發明的錨栓較佳可以用於將正面板固定在下結構件上。
膨脹元件在軸向上支撐在套筒上。套筒可以因此構成用於膨脹元件的支座，當栓的膨脹區域在栓中存在拉力的情況下向著膨脹元件起作用時，所述支座阻止膨脹元件向後撤回。套筒又可以在其後側上例如支撐在附件上。套筒也可以稱為間隔套筒(支撐套筒)，尤其是相比於膨脹套筒。
較佳地，栓一件式尤其是整體地構造。但是其也可以多件式地構造，其中，負載導入區域和膨脹區域尤其是可以布置在栓的不同的部分上。套筒及/或栓較佳由金屬材料尤其是由鋼製成。
尤其是可以設置為，套筒的高度至少是其圓周直徑的 0.5倍，較佳至少是其圓周直徑的1倍。在高套筒的情況下，根據本發明的材料節約的效果格外明顯。
為了波形可以特別有效地起作用，較佳套筒的內直徑在波峰和相鄰的波谷之間的差至少部分地是套筒在該部分區域中的壁厚的至少0.5倍，尤其是至少1倍。由於同樣的原因，較佳套筒的外直徑在波峰和相鄰的波谷之間的差至少部分地是套筒在該部分區域中的壁厚的至少0.5倍，尤其是至少1倍。峰谷間距因此是壁厚的至少0.5倍。
特別有利的是，套筒尤其是在其表面的至少75%上，較佳至少90%上具有不變的壁厚。這可以在製造方面是有利的，因為可以用板材作為初始材料加工，此外這在力傳遞方面是有利的。不變的壁厚的偏差可以例如在局部的鈎元件上給出，所述鈎元件用於將套筒與鑽孔的壁固定。以常規的方式，不變的壁厚可以包括直到±3%壁厚的波動。
此外，有利的是，波形在套筒上向後達到直到全部，也就是說，波形達到直到套筒的背離膨脹元件的後側。尤其是由此可以保證，固定的錨栓的波形達到特別靠近鑽孔的口，這在負載接收方面可以是有利的。特別較佳的是，波形覆蓋整個套筒，因此波峰和波谷沿著整個套筒延伸，從其前側直到其後側。這樣的套筒可以特別簡單地製造並同時引起在鑽孔中的特別好的對中。
至少一個膨脹元件可以例如是由(金屬)線製成的環，所述環包圍栓。但是特別有利的是，至少一個膨脹元件是膨脹凸出部。膨脹凸出部(凸緣)可以尤其是理解為一種元 件，所述元件不僅在周向上而且在軸向方向上扁平(平坦)地擴展。膨脹凸出部較佳最大覆蓋栓的圓周的四分之一，也就是說，膨脹凸出部的在縱向軸線上測量的角度擴展較佳小於90°。由此，能夠實現特別可靠的膨脹和特別均勻的力導入，尤其是當設置多個這樣的膨脹凸出部時。膨脹凸出部可以具有一個或者多個徑向延伸的凹隙部、較佳通孔，例如用於有利地影響彎曲行為。
特別有利的是，膨脹凸出部在軸向上位於波峰之前。這可以尤其是包括，膨脹凸出部和波峰一方面在縱向軸線上覆蓋共同的角度區域，也就是說，膨脹凸出部和波峰在沿著縱向軸線看時至少部分地重疊，和另一方面膨脹凸出部至少部分地在軸向上比波峰更位於前面。因此膨脹凸出部至少部分地構成波峰的延長部及/或至少部分地與波峰對準。因為波峰在徑向上向外相對遠，根據該實施形式膨脹凸出部也在徑向上向外相對遠和因此可以在通過膨脹區域引起的彎曲角度小的時候特別有效地向鑽孔的壁作用。因此在小的製造耗費的情況下可以引起特別可靠的固定。
尤其是可以設置為，錨栓具有多個構造成膨脹凸出部的膨脹元件，其中，膨脹凸出部在軸向上位於每個波峰之前。由此，附加地可以實現特別均勻的力傳遞。如果設置多個膨脹凸出部，這些膨脹凸出部中的至少一個、較佳所有膨脹凸出部可以如上結合描述一個膨脹凸出部那樣地實施。膨脹凸出部可以共同構成一個膨脹套筒，但是這不是必須的。
本發明的另一較佳的構型是，所述至少一個膨脹元件與套筒一件式地構造。通過膨脹元件和套筒的結合可以獲得能夠特別好地操縱的錨栓。尤其是可以設置為，所述至少一個膨脹元件與套筒整體地構造，其中，該整體的實施尤其是可以包括，膨脹元件和套筒沒有接合位置地結合。由此，在簡單的製造中錨栓的固定的可靠性還進一步地被提高，尤其因為膨脹元件特別可靠地被定位。
此外，特別有利的是，在套筒中設置軸向延伸的裂縫，所述裂縫分開套筒。該裂縫分開套筒，也就是說，該裂縫從套筒的前側延伸直到其後側。因此，套筒C形地包圍栓。該構型能夠實現套筒由板材條的特別簡單的製造。
有利地，裂縫布置在波谷中。這可以還進一步地簡化製造並且還進一步地使力導入均勻，尤其是當膨脹元件在軸向上位於所有的波峰之前時。
本發明的另一有利的改進方案是，在栓上設置至少一個突出部，所述至少一個突出部接合於套筒中以構成在波峰上的防扭轉裝置。突出部因此在套筒內側上接合於到波峰中並且因此形狀鎖合地固定套筒防止相對於栓圍繞縱向軸線的旋轉。因此，波形可以以特別簡單的方式也具有防扭轉裝置的功能。較佳地，突出部是軸向延伸的肋。由此，可以實現軸向擴展的形狀鎖合，因此實現特別可靠的防扭轉。有利地，在栓上沿著周向方向間隔開地設置多個突出部，尤其是軸向延伸的肋，所述多個突出部接合於套筒中以在相應的波峰上構成防扭轉裝置。
尤其是可以設置為，所述突出部至少部分地相對於膨脹區域在軸向上向後錯開地布置在栓上。因此，膨脹區域可以保持沒有***部，所述***部在套筒位置錯誤時通過阻止軸向運動可能潛在地負面地影響到膨脹行為上，也就是說，通過該實施形式以特別簡單的方式還進一步地提升可靠性。
本發明的另一較佳的構型是，套筒向前逐漸變細。逐漸變細部可以尤其是設置在波峰上，也就是說，波峰向前朝向縱向軸線延伸。藉助於這樣構型的套筒，可以以特別簡單的方式補償鑽孔中的直徑偏差並且可以獲得鑽孔中的特別好的配合。較佳地，套筒可以(圓)錐狀地向前逐漸變細。尤其是這可以包括，波峰限定錐體的產生。
8‧‧‧附件
9‧‧‧基座
10‧‧‧栓
11‧‧‧突出部
15‧‧‧膨脹區域
19‧‧‧負載導入區域
20‧‧‧套筒
21‧‧‧波峰
22‧‧‧波谷
28‧‧‧裂縫
30‧‧‧膨脹元件
31‧‧‧通孔
71‧‧‧後側
98‧‧‧壁
99‧‧‧縱向軸線
d‧‧‧壁厚
ra‧‧‧外半徑
ri‧‧‧內半徑
α‧‧‧打開角度
下面根據較佳的實施例詳細地說明本發明，所述實施例在圖式中示意地示出，其中，在本發明的範圍內下面示出的實施例的單個的特徵基本上可以單獨地或者任意組合地實現。
圖1是根據本發明的錨栓的立體視圖。
圖2是圖1的錨栓的另一立體視圖，其中，錨栓在圖2的情況中布置在基座中的鑽孔中。
圖3是從上看圖1和圖2的錨栓的套筒的視圖。
圖4是圖1和圖2的錨栓的縱向剖視圖。
圖5和圖6是在橫向載荷時的圖1和圖2的錨栓，在圖5中示出在套筒的高度上的橫截面以及圖6中以縱向截 面示出。
圖7和圖8是圖1和圖2的錨栓的變型，在圖7中示出在套筒的高度上的橫截面以及在圖8中以側視圖示出。
相同作用的元件在圖中以相同的元件符號標示。
圖1至圖6示出根據本發明的錨栓的實施形式。錨栓具有長形的栓10，所述栓在其後端部的區域中具有構造成外螺紋的負載導入區域19，並且在其前端部的區域中具有至少近似圓錐形的膨脹區域15，在所述膨脹區域中栓10的橫截面向前逐漸變大。
錨栓此外具有套筒20，所述套筒環形地包圍栓10。在套筒20的前側上布置多個例如六個膨脹元件30。這些膨脹元件30構造成圓柱殼區段形的膨脹凸出部並且與套筒20一件式和整體式地實施。膨脹元件30至少近似等距地圍繞栓10布置。如特別是在圖1中示出的那樣，膨脹元件30在其向套筒20的過渡處分別具有構造成通孔31的凹隙部，通過所述凹隙部能夠調整彎曲行為。
在圖2中示出的錨栓特定應用中，錨栓以其前側在前面地引入到基座9中的鑽孔中。如果現在栓10中出現拉力，那麼栓10的膨脹區域15軸向地被拉入到膨脹元件30中。因為栓10在膨脹區域15處向前擴大，在此栓10中的拉力轉換成到膨脹元件30上的徑向分力，這使膨脹元件30壓到鑽孔的壁98上並且使錨栓固定在基座9中。套筒20形成用於膨脹元件30的軸向的支座，所述軸向的支座 阻止膨脹元件30向後撤回。套筒20在套筒20的後側71上又被僅僅在圖6中示出的附件8反向固定。
套筒20具有波形，所述波形具有多個波峰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分別軸向地沿著套筒20，也就是說沿著縱向軸線99方向延伸。波峰21和波谷22在此覆蓋整個套筒20並且尤其到達直到套筒20的後側71。如尤其在圖3中可以看出的那樣，在波峰21處不僅套筒20的從縱向軸線99開始測量的內半徑ri而且套筒20的從縱向軸線99開始測量的外半徑ra分別具有局部的最大值。相反地在波谷22處不僅套筒20的內半徑ri而且套筒20的外半徑ra分別具有局部的最小值。套筒20的壁厚d在波形上基本上是不變的。
膨脹元件30分別位於波峰21之前並在軸向上與該波峰21對準。尤其是因此每個膨脹元件30的內半徑ri和外半徑ra鄰接到相應相鄰的波峰21上。這尤其在圖3中可以看出。
套筒20具有裂縫28，所述裂縫在軸向上延伸穿過整個套筒20，並且分開套筒20。套筒20因此具有C形狀，所述C形狀包圍栓10。裂縫28布置在波谷22中並因此相對於膨脹元件30在周向上錯開。
如尤其圖4示出的那樣，套筒20具有一個形狀，所述形狀向前也就是說朝向栓10的膨脹區域15略微地逐漸變細。該逐漸變細(所述逐漸變細尤其可以是錐形的)尤其在 波峰21處給出，也就是說波峰21向前朝向縱向軸線99延伸。通過套筒20的逐漸變細的形狀和其波形，該套筒20可以自對中，尤其是在非正圓形的鑽孔中。該逐漸變細的打開角度α較佳小於10°，尤其是小於5°。
如尤其是圖3示出的那樣，峰谷間距也就是說在波峰21和相鄰的波谷22之間的套筒20的內半徑ri及/或套筒20的外半徑ra的差，大於壁厚d。由於波形，套筒20可以不僅支撐在鑽孔的壁98上即在波峰21處，而且也可以支撐在栓10上即在波谷22處，雖然這樣，栓10和鑽孔的壁98之間的環形間隙大於套筒20的壁厚d。
此外，可以通過波形獲得在(例如由地震引起的)橫向載荷時特別的負載行為。這尤其在圖5和圖6中示出。這些圖示出這種情況，在所述情況中，橫向載荷通過附件8被施加到栓10上。在這種情況下，波形的在橫向載荷方向上位於栓10之前的區域(圖5下部)被栓10壓平。因此在地震載荷下允許一定的變形路徑，這與硬的、非易於彎曲的套筒相比可以引起負載行為的改進。
尤其套筒20的變形如圖6中示出的那樣可以導致栓10的輕微的傾斜(圖6中向左)，所述變形將膨脹區域15在背離橫向負載方向的側(圖6中右)上在軸向上向套筒20拉動並且因此在主負載方向上給錨栓加載荷。橫向於主負載方向起作用的橫向載荷可以通過該機構轉化成在主負載方向上的載荷分量。
圖7和圖8示出圖1至圖6的錨栓的變型。根據圖7 和圖8的變型，栓10具有沿徑向向外突出的突出部11，所述突出部實施為在軸向上並且彼此平行延伸的肋。突出部11分別從內接合於波峰21中和因此使套筒20和栓10彼此不可相對旋轉地耦合，也就是說它們構成套筒20和栓10之間的防扭轉裝置。如尤其圖8示出的那樣，突出部11在此相對於膨脹區域15在軸向上向後移位也就是說朝向負載導入區域19移位，從而突出部不妨礙膨脹元件30的膨脹過程。

Claims (9)

  1. 一種錨栓，前述錨栓具有套筒(20)、栓(10)和至少一個膨脹元件(30)，前述栓穿過前述套筒(20)，前述至少一個膨脹元件在軸向上位於前述套筒(20)之前並且前述至少一個膨脹元件在軸向上支撐在前述套筒(20)上，其中前述栓(10)具有用於前述膨脹元件(30)的膨脹區域(15)，其特徵在於，前述套筒(20)具有波形，前述波形具有在軸向上延伸的波峰(21)和在軸向上延伸的波谷(22)，在前述波峰中，不僅前述套筒(20)的外半徑(ra)而且前述套筒(20)的內半徑(ri)分別具有最大值，在前述波谷中，不僅前述套筒(20)的外半徑(ra)而且前述套筒(20)的內半徑(ri)分別具有最小值；前述波形覆蓋整個前述套筒(20)並延伸到前述套筒(20)的背離前述膨脹元件(30)的後側(71)。
  2. 如請求項1所記載之錨栓，其中前述套筒(20)在其表面的至少90%上具有不變的壁厚(d)。
  3. 如請求項2所記載之錨栓，其中前述至少一個膨脹元件(30)是膨脹凸出部，前述膨脹凸出部在軸向上位於前述波峰(21)之前，且前述膨脹凸出部在周向上和軸向上扁平地擴展。
  4. 如請求項3所記載之錨栓，其中前述錨栓具有構造成膨脹凸出部的多個膨脹元件(30)，其中在軸向上在每個波峰(21)之前布置前述膨脹凸出部。
  5. 如請求項4所記載之錨栓，其中前述至少一個膨脹元件(30)與前述套筒(20)一件式地構造。
  6. 如請求項5所記載之錨栓，其中在前述套筒(20)中設置有軸向延伸的裂縫(28)，前述裂縫分開前述套筒(20)，其中前述裂縫(28)布置在前述波谷(22)中。
  7. 如請求項6所記載之錨栓，其中在前述栓(10)上設置有至少一個突出部(11)，前述至少一個突出部接合於前述套筒(20)中以構成在前述波峰(21)上的防扭轉裝置。
  8. 如請求項7所記載之錨栓，其中前述突出部(11)至少部分地相對於前述膨脹區域(15)在軸向上向後移位地布置在前述栓(10)上。
  9. 如請求項8所記載之錨栓，其中前述套筒(20)向前逐漸變細。
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