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Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Expansionsschraube der Gattung, die im Oberbegriff des folgenden unabhängigen Anspruchs geoffenbart ist.
Technischer Hintergrund
Expansionsschrauben, die in Löcher in Beton oder Felswänden einsetzbar sind, um Maschinenteile festzuhalten, sind bekannt und stehen in vielen verschiedenen Formen zur Verfügung. Am häufigsten ist eine Expansionsschraube mit einer oder nur ein paar Einrichtungen zum Ausdehnen einer zugehörigen Hülse versehen ; es sind jedoch auch Expansionsschrauben mit mehreren Expanderkegeln bekannt, z. B. aus den DE-OS 2138246 und 1814485.
Solche Expansionsschrauben mit mehreren Expanderkegeln sollen den Druck der Hülse über einen weiten Bereich der Lochwand verteilen, so dass der Oberflächendruck dort auf einem niedrigen Wert gehalten ist. Unter den bekannten Expansionsschrauben gibt es solche, die eine Hülse mit Zinnenprofil aufweisen. Das Profil einer solchen Schraube wird jedoch zunehmend flacher, wenn die Schraube belastet wird, und die Lochwände aus einem sehr harten Material bestehen ; die Schraube kann dadurch aus dem Loch gezogen werden.
Offenbarung der Erfindung
Aus dem kennzeichnenden Teil des folgenden unabhängigen Patentanspruchs geht hervor, dass die erfindungsgemässe Expansionsschraube unter anderem dadurch gekennzeichnet ist, dass das Innenprofil der Hülse verdickte und geschwächte Stellen aufweist. Die Wandstärke der Hülse ist so gewählt, dass ein fortgesetztes Anziehen des Schraubenteils, wenn sie beim Ausweiten in Kontakt mit der Lochwandung gerät, einen Teil der Verdickungen der Hülse nach aussen wölbt, wobei diese die Hülse umgebenden Wölbungen in die Lochwand eindringen und primär zum Festhalten der Expansionsschraube beitragen. Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den folgenden Unteransprüchen geoffenbart.
Mit der erfindungsgemässen Expansionsschraube wird erreicht, dass insbesondere ihre Hülse mit den verdickten Stellen sogar sehr starkem Druck standhalten kann, der auf die Hülse einwirkt, wenn das Material der Lochwände hart ist. Andere Ausführungsformen der Expansionsschraube sind auch verwendbar, wenn die Lochwände aus weichem Material mit geringer Festigkeit bestehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden werden Beispiele der erfindungsgemässen Expansionsschraube unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben ; es zeigen Fig. 1 eine vollständige Expansionsschraube, Fig. 2 die Ausführungsform einer Hülse, Fig. 3 eine Expansionsschraube mit verschiedenen Abständen zwischen den verdickten Stellen der Hülse und den kegligen Abschnitten der Expansionsschraube, Fig. 4 dieselbe Expansionsschraube, gesehen in Richtung zu ihrem inneren Ende, Fig. 5 das Einknicken der geschwächten Hülsenabschnitte, Fig. 6 Vertiefungen in den verdickten Abschnitten der Hülse, Fig. 7 einen Schnitt durch dieselbe Hülse und Fig. 8 eine Expansionsschraube mit einer ausgeweiteten Hülse.
Beste Methode für die Ausführung der Erfindung
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das äussere Ende einer Expansionsschraube --1-- mit Gewinde versehen, das mit einem Befestigungselement zusammenwirkt. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Schraube mit einem Aussengewinde versehen, das mit einer Mutter --2-- zusammenwirkt ; alter- nativ kann sie jedoch mit einer axialen Gewindebohrung versehen sein, die mit einer Schraube zusammenwirkt. Die Schraube ist mit mehreren kegeligen Abschnitten versehen, von welchen ein Kegel --3--, der sich an dem dem mit Gewinde versehenen Ende entgegengesetzten Ende befindet, mit seinem kleineren Ende zum Gewindeabschnitt der Schraube ausgerichtet ist und an seinem äussersten Ende mit einem kurzen zylindrischen Abschnitt abschliesst.
Die restlichen Kegel --4, 5, 6--, drei Kegel im Beispiel, sind Doppelkegel, deren Grundflächen einander zugekehrt sind. Beide Kegel in einem Doppelkegel haben annähernd denselben Scheitelwinkel, sie können aber auch verschiedene Scheitelwinkel haben. Im Prinzip haben alle Grundflächen der Kegel denselben Durchmesser, der etwas grösser als der Durchmesser des Gewindeabschnitts der Schrauben ist. zwischen den Kegeln befinden sich zylindrische Verbindungsstücke-7, 8, 9-- mit annähernd demselben Durchmesser wie der Gewindeabschnitt der Schraube. Alle Kegel und Verbindungsstücke sind einstückig mit der Schraube-l-ausgebildet.
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Die Schraube-l-ist von einer zylindrischen Expansionshülse --10-- umgeben, die sich über alle Expanderkegel und bis zur Mutter --2-- erstreckt, wo zweckmässig eine flache Scheibe - angeordnet ist, die den Druck der Mutter auf das Hülsenende verteilt.
Die Dübelhülse --10--, die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt ist, umgibt die Schraube über ihren ganzen Umfang mit Ausnahme eines engen axialen Schlitzes, der sich über die ganze Länge der Hülse erstreckt. Die Hülse --10-- ist an ihrer Aussenseite im wesentlichen zylindrisch und mit Verdickungen --12-- ausgebildet, die von der Innenfläche der Hülse nach innen vorspringen und den zylindrischen Verbindungsstücken --7 bis 9-- der Schraube entsprechen, wobei die Hülse auch schwächere Stellen --13-- aufweist, die den Expanderkegeln --3 bis 6-- ent- sprechen. Die Hülse kann beispielsweise aus einem Streifen mit grosser Ausdehnung in der Querrichtung der gezeigten Hülse hergestellt werden, wobei die verdickten und geschwächten Stellen entlang des Streifens verlaufen.
Eine Variante der Hülse --10-- kann mit zwei oder mehreren Schlitzen versehen sein, die die Hülse in mehrere zusammenwirkende Segmente teilt.
Wie aus Fig. 2, die eine Ausführungsform der Hülse --10-- zeigt, ersichtlich, ist die Hülse mit mehreren kurzen Schlitzen --14-- in der Längsrichtung der Hülse versehen, welche Schlitze sich über die den zylindrischen Verbindungsstücken --7 bis 9-- entsprechenden verdickten Stellen - erstrecken. Die Hülse kann so leichter unter der Wirkung der Kegel aufgeweitet werden, als wenn der Hülsenumfang nicht unterbrochen ist.
Die Expansionsschraube mit Hülse ist dazu bestimmt, in ein Loch in einer Wand oder dem Boden --15--, s. Fig. l, eingesetzt zu werden, um einen Gegenstand --16--, z. B. das Fundament einer Maschine, festzuhalten. Die Form der Befestigungseinrichtung erlaubt es, sie in das Bohrloch im Boden --15-- usw. einzusetzen, während sich der Gegenstand --16-- an Ort und Stelle darüber befindet. Anderseits kann das Loch in den Boden bzw. durch die Bohrung in dem zu befestigenden Gegenstand hindurch gebohrt werden, während dieser sich auf seinem gewünschten Platz befindet. Wenn die Mutter --2-- angezogen wird, wird die Schraube etwas aus der Hülse - gezogen und die Expanderkegel --3 bis 6-- wirken mit den verdickten Stellen --12-der Hülse zusammen und weiten diese auf.
Die Wandstärke der Hülse wird so gewählt, dass die Kanten der verdickten Stellen, wie in Fig. 8 dargestellt, zu Wölbungen --37-- verformt werden, die rund um die Hülse --10-- verlaufen, wenn die Expanderkegel --3 bis 6-- gegen die verdickten Stellen --12-- der Hülse drücken und die Hülse in Kontakt mit der Lochwand nach aussen pressen. Beim fortgesetzten Anziehen der Mutter werden die auf die verdickten Stellen wirkenden Druckkräfte der Expanderkegel so gross, dass die Wölbungen in die Lochwand gepresst werden, so dass die gesamte Expansionsschraube mit grosser Kraft im Loch gehalten ist.
Eine expandierbare Hülse --21-- gemäss Fig.3 kann alternativ mit längeren Abständen zwischen den verdickten Stellen --22-- als zwischen den Expanderkegeln --3 bis 6-- der Schraube - ausgebildet werden. Bei dieser Ausführungsform der Hülse wird erreicht, dass bei Bewegung der Schraube-l-nach aussen in Richtung des Pfeiles die Ausweitung der Hülse --21-- zuerst am innersten Kegel --3--, anschliessend am nächsten Kegel --4-- usw. auftritt. Dies ergibt eine grössere Gewissheit, dass der Druck der Hülse auf die Lochwandung zuerst im Inneren des Lochs wirksam wird, so dass das Risiko einer Beschädigung der Lochränder wesentlich vermindert wird.
Wie aus der Stirnansicht der Hülse --21-- in Fig. 4, im Vergleich mit Fig. 3 ersichtlich, ist die Hülse in einem Bereich in der Nähe ihres Endes verengt und zu einem Anschlag --23-für das innere Ende der Expansionsschraube verformt. Dieser Anschlag --23-- bewirkt ein exakteres Einsetzen der Hülse in das Loch in der Wand, als die Mutter am Gewindeteil der Expansionsschraube bewirken kann. Alle beschriebenen Dübelhülsen sollen mit einem oder mehreren angeformten Anschlägen --23-- ausgebildet sein.
Wenn die Mutter --2-- auf das Gewinde der Schraube --1-- aufgeschraubt wird, s. Fig. 1, wird die Schraube aus der Dübelhülse --10-- herausgezogen, die sich daher ausweitet. Das Herausziehen der Schraube setzt eine Reaktionskraft in Form eines Druckes zwischen der Aussenkante der Dübelhülse und der Mutter --2-- mit ihrer Beilagscheibe --11-- voraus. Die Ausweitung der Hülse --10-- wird nur durch das Anziehen der Mutter --2-- auf dem Gewindeende bestimmt und
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ist unabhängig davon, ob die Hülse am Beginn des Anziehens der Mutter bereits zwischen den Kegeln der Expansionsschraube und der Lochwandung eingeklemmt worden ist oder nicht. Die Mutter mit ihrer Beilagscheibe drückt nun auch gegen den befestigten Gegenstand --16--.
Dies ist möglich, da eine der Schwachstellen --13-- der Hülse, häufig ein Teil, der keinen Expanderkegel umgibt, in einer aus Fig. 5 ersichtlichen Weise deformiert wird. Nachdem die innersten Teile der Hülse --10-- an die Lochwände gepresst wurden, sind Schraube-l-und Hülse stationär. Ein fortgesetztes Anziehen der Mutter --2-- führt dazu, dass der geschwächte Teil --13-- der Hülse deformiert wird, so dass das äusserste Ende der Hülse --10-- durch die Mutter ein weiteres kleines Stück auf das Loch zu bewegt werden kann. Die Mutter und die zugehörige Beilagscheibe --11-können dadurch so weit geschraubt werden, dass genügend Druck zum Festhalten des Gegenstandes - erzeugt werden kann.
Bei einer weiteren, aus Fig. 6 und dem Querschnitt in Fig. 7 ersichtlichen Ausführungsform ist die Dübelhülse --31-- mit Vertiefungen --32-- in den verdickten Abschnitten versehen. Die Schraube --33-- hat in diesem Fall mehrere Doppelkegel --34--, deren Scheitelwinkel im wesentlichen gleich sind. Die Kegel dieser Schraube haben grössere Ausdehnung als bei den zuvor beschriebenen Schrauben, was dazu führt, dass die zylindrischen Verbindungsstücke --35-- zwischen den Kegeln einen kleineren Durchmesser als die Verbindungsstücke bei den zuvor beschriebenen Schrauben haben. Die in den Zeichnungen dargestellte Hülse --31-- ist mit zwei Vertiefungen an jedem zylindrischen Verbindungsstück versehen, aber sie kann auch mit einer andern Zahl als zwei Vertiefungen an jeder Stelle ausgebildet sein.
Die Vertiefungen --32-- haben den Effekt, dass die Hülse beim Verschieben der Schraube - ihretwegen mehr als bei der Hülse der zuvorbeschriebenen Expansionsschrauben expandiert wird. Die zuletzt beschriebene Expansionsschraube ist daher besonders gut für Befestigungen in eher lockerem Baumaterial geeignet, wo eine ausreichend feste Befestigung erst bei einer grossen Ausdehnung der Hülse erreicht werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Expansionsschraube zum Anbringen in einem Hohlraum, mit einer Schraube (1), die an ihrem äusseren Ende zum Zusammenwirken mit einem Befestigungselement, z. B. in Form einer Mutter (2), mit einem Gewinde versehen ist und eine expandierbare, aussen im wesentlichen zylindrische, den restlichen Teil umgebende Hülse (10) aufweist, deren Innenprofil so ausgebildet ist, dass es mit einem Aussenprofil der Expansionsschraube zusammenwirkt und die Hülse expandiert, wenn die Schraube (1) aus der Hülse gezogen wird, wobei das Aussenprofil der Schraube (1) durch mehrere koaxiale Kegel (3 bis 6) mit zwischenliegenden zylindrischen Verbindungsstücken (6 bis 9)
gebildet ist und alle Kegel und Verbindungsstücke einstückig mit der übrigen Schraube ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenprofil der Hülse (10) von verdickten Stellen (12) entsprechend den zylindrischen Verbindungsstücken gebildet ist, die von der Innenfläche der Hülse nach innen ragen, und dass das Profil auch von schwächeren Stellen (13) in der Hülse entsprechend den koaxialen Kegeln gebildet ist, wobei die Wandstärke der Hülse so gewählt ist, dass ein Teil der verdickten Stellen durch die Kegel (3 bis 6) mehr als die übrige Hülse zu Wölbungen (37) aufgeweitet wird, die die Hülse umgeben und in die Wand des Hohlraumes zwecks Fixierung der Expansionsschraube eindringen.