CN101688403A - 缓冲装置和固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓冲装置和固定装置，它具有一个用于锚件(2)的通孔和一个缓冲元件(11)。为了提供一种改进的缓冲装置(1)，使它可以对广泛范围里的动力负荷起缓冲作用，但在工作负荷下只有不显著的变形，因此建议，缓冲装置(1)具有一个耗损元件(6)，该元件在超过该锚件(2)与由该锚件(2)所固定的固定物体(12)之间的最大相对力之前，可以弹性变形，而在超过这最大相对力之后可以弹－塑性或塑性变形。

Description

缓冲装置和固定装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序所述的缓冲装置以及一种按权利要求15的前序所述的固定装置。

背景技术

专利文件DE196 25 176 A1公开了一种这样的具有一个用于锚件的通孔的缓冲装置，其中锚件用于将一个固定物体固定在墙壁上。此缓冲装置包括有一个弹性元件，它可以缓冲例如在发生地震时产生的急剧冲击，使锚件不会承受很大的负荷。使弹性元件变形所需的力随着变形的加大而加大。这种结构的缺点在于：当相对小的力作用于固定物体上时，由于弹性元件的这种性能可能使固定物体显著地移动。因此在负荷较小时固定物体可能会相对于墙壁产生移动。

专利文件WO03/069096 A1公开了另一种缓冲装置。专利文件的图14至16表示了两个板与一个缓冲装置的连接。在一个板上通过冲压形成缓冲装置。这是指一种具有径向隔板的冲孔部件，中间设有孔用于装锚件。在工作负荷下隔板首先产生弹性变形。当然，如果例如通过地震而产生的急剧冲击超过了工作负荷，那就造成隔板的塑性变形，因此使能量耗损并使冲击得到缓冲。这种解决方案的不利之处在于：在工作负荷下的轻微冲击没有被缓冲，而且只是通过材料的塑性变形才达到缓冲。此外受简单的构造的限制，在这种构造时一个元件既用于缓冲又用于能量耗损，该缓冲装置只是设计用于一个有限范围里的冲击。

发明内容

本发明的任务是提出一种相比于技术背景来说改进的缓冲装置，它可以缓冲一个大范围的动力负荷，但在工作负荷时只有不明显的变形。

这任务按照本发明通过一种具有权利要求1的特征的缓冲装置以及一种具有权利要求15的特征的缓冲装置的固定装置来解决。按照本发明的缓冲装置具有一个用于锚件的通孔和一个缓冲元件，它具有一个耗损元件，该元件在超过该锚件与由该锚件所固定的固定物体之间的最大相对力之前，可以弹性变形。一个耗损元件按此关系是一个通过弹性的，弹塑性的或者塑性的变形将运动能量转化为热能的元件。在超过这最大相对力之后，耗损元件可以弹-塑性或塑性变形。

缓冲装置的结构使得缓冲元件和耗损元件从空间上是分开的功能部位，因而可以实现耗损元件和缓冲元件功能的明确肯定的配置。缓冲装置可以作成一体的或者多个部件组成的。可以考虑，使缓冲元件和耗损元件在小负荷时就平行和同时地起作用。也可以设计首先只是使缓冲元件，或者只是使耗损元件起作用，而只是在超过该锚件与由该锚件所固定的固定物体之间一定的相对力之后，既使缓冲元件也使耗损元件起作用。因此可以设计缓冲装置最佳地用于规定的使用目的。那么例如可以这样来设计缓冲装置，从而耗损元件在轻微冲击时其特性呈直线弹性并且缓冲元件与之平行起作用。耗损元件在小于最大相对力的工作负荷下只是微小地变形。工作负荷不是动负荷，而是静负荷，例如一个由固定物体作用于锚件上的横向力。如果有附加的动负荷作用，通过冲击或者振动，那么耗损元件可以弹性变形，从而与缓冲元件一起对动负荷起缓冲。相反在强烈冲击时，此时必须要有大的能量耗损，耗损元件将塑性变形。因而会使锚件过载的负荷峰值通过缓冲装置而被减小。“锚件”的概念按此关系是指一种固定元件，例如一个螺钉或者一个销钉，其中缓冲装置尤其是设计用来保护销钉状的固定元件，如螺栓锚杆和套筒锚杆，化学固定系统，如注射锚杆或者塑料制成的框架销钉。

按照本发明的缓冲装置的一种优选的设计方案，使这种缓冲装置在超过最大相对力之前，起到弹簧-缓冲器-元件的作用。耗损元件此时尤其是起到弹簧的作用。所谓“弹簧”按此关系是指一种可以弹性地、尤其是直线弹性地变形的元件。如果没有超过最大相对力，那么缓冲装置就使动负荷缓冲，并不造成缓冲装置损伤或者残余变形。备选地可以使缓冲元件也只是在超过最大相对力之后起作用。

在按照本发明的缓冲装置的另一种设计形式中至少设有一个耗损元件，它设计用于当超过在锚件与由该锚件所固定的固定物体之间的最大相对力时，产生塑性变形，而在超过最大相对力之后，就在一个相对力的作用下产生塑性变形，该相对力按数值小于最大相对力。因此在最大相对力之下，也就是在规定的工作负荷范围里，保证了牢固地固定住，它阻止了固定物体的移动。相反，如果例如由于地震造成突然强烈地超过最大相对力，那么冲击的能量和可能引起的冲击通过塑性变形而被吸收。耗损元件的一种这样的性能按照本发明通过如下途径而产生：继续使耗损元件变形，这使开始的塑性变形更容易。这种性能例如在受冲击的杆状物体时被观察到。如果这样的物体一下弯曲了，那么它就可以更容易继续变形。按此关系，“塑性变形”应该也包括一个破断的耗损元件的两个分离的组成部分的相对运动。

在另一种优选的实施形式中，耗损元件设计成径向的耗损元件，它径向布置和装设在通孔和一个外表面之间，当超过在锚件与一个由该锚件所固定的固定物体之间的最大径向相对力时，产生塑性变形，而在超过最大径向相对力之后，就在一个相对力的作用下产生塑性变形，该相对力按数值小于最大相对力。因此径向耗损元件适合于缓冲那些平行与墙壁表面的冲击。

在有利的实施形式的一种改进设计方案中，设有几个径向布置和呈弧形的耗损元件。其优点在于：各个径向耗损元件可以更好地变形，而不会由于过大的机械负荷使径向耗损元件破断，因此可以使径向方向的冲击重复地得到缓冲。

在有利的实施形式的另一种改进设计方案中，外表面设计成外套筒，并且通孔的一个壁设计成内套筒。除了构造简单之外可以使径向耗损元件或径向缓冲元件同时地受到冲击压缩和拉伸，因此一种这样的缓冲装置可以缓冲在各个不同方向上的许多振动。

在另一种优选的实施形式中，耗损元件设计成一种轴向平行的耗损元件，它平行于通孔布置和设置，当超过在锚件与一个由该锚件所固定的固定物体之间的最大轴向平行的相对力时，产生塑性变形，而在超过最大轴向平行的相对力之后，就在一个轴向平行相对力的作用下产生塑性变形，该相对力按数值小于最大轴向平行的相对力。因此轴向平行的耗损元件适合于缓冲那些垂直于墙壁表面的冲击。轴向平行的耗损元件此外可以这样设计，使它也起到径向耗损元件的作用。

在另一种优选的实施形式的一种改进设计方案中，轴向平行的耗损元件形成一个环，其对称轴线平行于通孔而布置，因而实现了尤其是对于通过一个中央锚件的固定的补充。

在优选的实施形式的另一种改进设计方案中，设有几个轴向平行的耗损元件。相对于单个的耗损元件来说其优点在于：各个耗损元件可以更好地变形，而一个轴向平行的耗损元件不会由于过大的机械负载而破断，因此可以使轴向平行方向的冲击重复地得到缓冲。

在优选的实施形式的另一种改进设计方案中，几个轴向平行的耗损元件通过一个基础环相互连接。因此各个耗损元件克服径向力保持了稳定。

在按照本发明的缓冲装置的另一种实施形式中，耗损元件和缓冲元件由不同的塑料制成。用不同的塑料可以实现对两个元件的不同的功能性能进行最佳的调整。尤其优选的是：耗损元件或缓冲元件由一种加强的、尤其是用纤维加强的塑料制成。

按照本发明的缓冲装置的另一种优选的实施形式具有一个一体的构件，它具有第一个分部位，起耗损元件的作用。一个这样的构件例如可以用一种双组分压注法制成，因而可以使制造简单而成本低。

在按照本发明的缓冲装置的另一种有利的实施形式中，耗损元件是一个盘形弹簧。根据设计结构的不同盘形弹簧可以径向或者法向承载。

按照本发明的缓冲装置优选地使用在一种按照本发明的固定装置中。缓冲装置至少部分地布置在锚件和一个固定物体之间，因此使力从固定物体经过缓冲装置传至锚件上。缓冲装置用于缓冲吸收强烈的负荷，如冲击，但也包括振动，不会造成尖峰负荷而使锚件过载。缓冲装置这样设计，从而使耗损元件可以传递工作负荷而没有明显的变形。

附图说明

以下根据五个实施例对本发明进行详细说明。所示为：

图1A按第一种实施形式的一个缓冲装置的剖视图；

图1B按第一种实施形式的另一个缓冲装置的剖视图；

图2按第二种实施形式的一个缓冲装置的剖视图；

图3A按第三种实施形式的一个缓冲装置的剖视图；

图3B按第三种实施形式的另一个缓冲装置的剖视图；

图4按第四种实施形式的一个缓冲装置的剖视图；

图5按第五种实施形式的一个缓冲装置的剖视图。

具体实施方式

图1A表示了按第一种实施形式的一个缓冲装置的剖视图，其中装入一个锚件2.以下应用了“径向”和“轴向平行”的表达。这涉及到锚件2的轴线，该锚件装入在缓冲装置1里并锚固在墙壁3里。“径向”因而意味着垂直于锚件2的纵轴线或者平行于墙壁3。“轴向平行”意味着平行于锚件2的纵轴线或者垂直于墙壁3。缓冲装置1包括一个前部段4和一个后部段5，其中“前”和“后”的概念针对锚件2的装入方向。在前部段4里设有第一个径向的和弧形的耗损元件6，它布置在一个内套筒7和一个外套筒8之间。耗损元件6与内套筒7和一个外套筒8的连接点位于一个径向布置的平面里。两个连接点的相对位置对于耗损元件6的纵向弯曲性能来说是重要的。在后部段5里设有第二个轴向平行和环形的耗损元件9，它在轴向方向上有弯曲。第二个耗损元件9在其前边缘上与外套筒8的后边缘通过支承段10而连接。轴向平行的耗损元件9的前边缘点和后边缘点分别位于轴向平行线上。两个边缘点的这种相对位置对于耗损元件9的弯曲性能来说是重要的。第一个径向的耗损元件6、内套筒7、外套筒8、第二个轴向平行的耗损元件9和支承段10是整体地由一种具有高弹性模量(＞40KN/mm²)的材料，优先是金属和尤其是钢制成。在耗损元件6、9之间的内部装有缓冲元件11，例如像一种金属泡沫，一种塑料或者一种橡胶材料。缓冲装置1的前部4装在一个空缺里，该空缺设置在一个固定物体12里。支承段10位于固定物体12上。固定物体12本身靠在墙壁3上。一个垫板位13于缓冲装置1的后部段5上。该垫板也可以与缓冲装置1固定连接。锚件2穿过垫板13和缓冲装置1里的通孔，该通孔部分地被内套筒围住，并将锚件锚固在墙壁3的一个孔里。在锚件3上拧紧有一个螺母14。

图1B表示了沿着图1A中的A-A线的按照第一种实施形式的缓冲装置1的另一个剖视图，没有缓冲材料。径向耗损元件6具有几个径向布置的隔板15。每个隔板15都可以单独地耗散能量。在支承段10上设有开孔16，因此该部段就可以容易地变形。第二个轴向平行的耗损元件9沿着其圆周具有几个空缺17。第二个轴向平行的耗损元件9因此具有耗损部段18，它们通过空缺17而相互分开，但通过支承段10和一个基础环19相互连接。

如果一个冲击引起了固定物体12相对于墙壁3的径向运动，那么就使一个隔板15和其相邻的隔板15受压，因而这些隔板弯曲更多，而一个对峙的隔板15和它的相邻隔板15则伸长，并且有可能使外套筒8向里弯曲。隔板15和外套筒8的弯曲和变形首先是弹性地，然后若达到一个规定的最大相对力的话，则是弹塑性或者塑性地，其中缓冲元件11起缓冲作用。隔板15的最初的预形成的弯曲用于使受压的隔板15在一定的方向上弯曲，并且除此之外使弯曲本身更容易。这种最初的弯曲不是绝对必须的。如果另一个冲击接着引起固定物体12相对于墙壁3在相反方向上的径向相对运动，那么以前受压的隔板15受拉伸，而同时以前受拉伸的隔板15则受压。这种交替在隔板15为弹性变形时可以任意经常地重复。冲击通过缓冲材料11而进一步得到缓冲。缓冲元件11也用于，不至于这么大地损伤固定物体12的固定，因此例如当一个隔板15或者几个隔板15塑性变形或者破断时，固定物体就松开。如果一个冲击引起了固定物体12离开墙壁3的相对运动，那么就使第二个耗损元件9受压，因此耗损部段18首先弹性地，然后若达到一个规定的最大相对力的话，则是弹塑性或者塑性地弯曲。耗损部段18可以设计成直的，没有予弯曲。

对于以下的实施形式应用同样的标号，接着是一个小写字母用于功能相同的元件。

图2表示了按第二种实施形式的一个缓冲装置1a的剖视图。前部4a构成了一个前缓冲部，后部5a构成了一个后缓冲部。在外套筒8a和轴向平行的耗损元件9a之间的支承段没有了。在后部5a的缓冲元件11a同样也不与前部4a的缓冲元件11a关联。图2所示的缓冲装置与图1A和图1B所示的缓冲装置因此有以下的不同：它设计成两部分组成。必要时，也可以设有两个以上的部分。由两部分组成的结构使得前部4a和后部5a的变形相互独立。因为一个支承段不存在了，因此第一个耗损元件6a可以更容易地变形。在其他方面，图2所示的缓冲装置与图1A和1B所示的缓冲装置是相同的。

图3A表示了按第三种实施形式的一个缓冲装置1b的剖视图。缓冲装置1b包括有一个前部4b和一个后部5b。在前部4b里设有几个径向销轴状的缓冲元件6b，它们成三列布置在内套筒7b和外套筒8b之间。在后部设有几个轴向平行的耗损元件9b，它们布置在一个前支承面20b和一个後支承面21b之间并布置成两个环。径向耗损元件6b、内套筒7b、外套筒8、轴向平行的耗损元件9b和支承段10b作成一体的，例如由一种具有高弹性模量(＞40KN/mm²)的材料，优先是陶瓷制成。缓冲装置1b的内部装有缓冲元件11b，例如像一种金属泡沫，或者一种橡胶材料。备选地可以考虑，缓冲装置1b由塑料制成，其中耗损元件6b，9b和缓冲元件11b由不同的塑料组成。缓冲装置1b可以是整体的，例如用双组分压注法制成。因此例如耗损元件6b，9b可以由一种纤维加强的塑料制成，因而达到高的强度和弹性以及耗损元件在工作负荷下小的变形。但由于纤维成分高使塑料有脆性，这在一种塑性变形时迎合了缓冲装置想要的性能。

图3B表示了按第三种实施形式的、沿着图3A的A_A线的缓冲装置1b的另一个剖视图，没有缓冲元件11b。第一个径向的耗损元件6b布置在内套筒7b周围。耗损元件6b的隔板15b例如由陶瓷或者纤维加强塑料制成，并且当它通过一个冲击受载时，从而在弹性变形之后过渡到弹-塑性或纯塑性的变形，它就突然破断。然而它们完成了在工作负荷下将固定物体12b稳固地固定在墙壁3b上的任务，也就是说在一个规定的最大相对力以下，该相对力由缓冲装置1b在锚件2b和固定物体12b之间传递。缓冲元件1b可以完全或者部分地填满位于锚件2b和固定物体12b之间的空间。冲击通过缓冲元件11b，但也通过耗损元件6b得到缓冲。

图4所示的缓冲装置1c与图3B所示的缓冲装置1b有以下不同：它分成部段B，C，它们的缓冲性能不同。因此可以取决于作用负荷的方向来实现耗损元件6c，9c和缓冲元件11c的最佳协调配合，其中耗损元件6c，9c和缓冲元件11c在其几何性能和材料方面，在各个部段B，C里可以相互不同。没有离开本发明的思路，可以细分成其它的部段。

图5表示了另一种按照本发明的固定装置1d，它具有一个开孔用于锚件2d，该锚件2d锚固在墙壁3d里。缓冲装置1d位于锚件2d和一个固定物体12d之间并与它们一起构成一个固定装置。作为耗损元件6d，固定装置1d具有盘形弹簧22d.盘形弹簧22d这样布置，从而总是有两个盘形弹簧22d以其向外拱边23d或者用其向里拱边24d相互对峙布置和相互接触。位于盘形弹簧22d的向外拱边23d之间的中间腔25d装填一种缓冲元件11d，例如由橡胶或者塑料组成。无论盘形弹簧22d还是缓冲元件11d都接触固定物体12d，因此横交于锚件轴线作用的力通过盘形弹簧22d和缓冲元件11d进行传递。盘形弹簧22d如此选择，以至于它们在工作负荷下只产生微小的变形。在强烈负荷时，例如由于冲击或者由于振动，在盘形弹簧22d里首先弹性地变形。当超过在锚件2d与由该锚件2d所固定的固定物体12d之间的最大相对力时则可以产生弹-塑性，或者塑性变形。盘形弹簧22d和缓冲元件11d起到弹簧-缓冲器-元件的作用。可以考虑，每两个盘形弹簧22d与缓冲元件11d的一个部段连接成整体，因此缓冲装置1d可以作成模块状。此时各个盘形弹簧22d和缓冲元件11d的各个部段在其几何形状和材料性能方面可以不同。通过不同的盘形弹簧22d和缓冲元件11d的部段的组合可以在工作负荷下的缓冲和变形方面实现缓冲装置1d最佳的设计。根据应用场合的不同，盘形弹簧22d可以通过具有通孔的垫板或者其它的板来替代。缓冲装置1d不是非要在其整个圆周上都接触在固定装置12d上。

标号表

1，1a，1b，1c，1d         缓冲装置

2，2a，2b，2d             锚件

3，3a，3b，3d             墙壁

4，4a，4b                 缓冲装置1的前部段

5，5a，5b                 缓冲装置1的后部段

6，6a，6b，6c，6d         第一个耗损元件

7，7a，7b，7c             内套筒

8，8a，8b，8c             外套筒

9，9a，9b，9c             第二个耗损元件

10，10b，10c，10d         支承部段

11，11a，11b，11d         缓冲元件

12，12a，12b，12c，12d    固定装置

13，13a，13b              垫板

14，14a，14b，14d         螺母

15，15a，15c              耗损元件6的径向布置的隔板

16                        支承部段10里的开孔

17                        空缺

18                        耗损部段

19                        基础环

20b                       前支承面

21b                       后支承面

22d                       盘形弹簧

23d                       盘形弹簧22的向外拱边

24d                       盘形弹簧22的向里拱边

25d                       在向外拱边23d之间的中间腔

Claims (15)

1.缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)，它具有一个用于锚件(2，2a，2b，2d)的通孔和一个缓冲

元件(11，11a，11b，11d)，其特征在于，缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)具有一个耗损元件(6，6a，6b，6c，6d，9，9a，9b，9c)，该耗损元件在超过该锚件(2，2a，2b，2d)与由该锚件(2，2a，2b，2d)所固定的固定物体(12，12a，12b，12c，12d)之间的最大相对力之前可以弹性变形，而在超过这最大相对力之后可以弹-塑性或塑性变形。

2.按权利要求1所述的缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)这样来设计，使它在超过最大相对力之前起到弹簧-缓冲器-元件的作用。

3.按权利要求1或2所述的缓冲装置，其特征在于，耗损元件(6，6a，6b，6c，6d，9，9a，9b，9c)在超过最大相对力之后，就在一个相对力的作用下产生塑性变形，该相对力按数值小于最大相对力。

4.按权利要求1至3中之一所述的缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)设计成径向的缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)，它径向地在通孔和一个外表面之间延伸。

5.按权利要求1至4中之一所述的缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)设计成轴向平行的缓冲装置(1，1a，1b，1c，1d)，它平行于通孔延伸。

6.按权利要求1至5中之一所述的缓冲装置，其特征在于，耗损元件(6，6a，6c，6d，9，9a，9c)成弧形。

7.按权利要求1至6中之一所述的缓冲装置，其特征在于，设有一个轴向平行的耗损元件(6，6a，6b，6c，6d)。

8.按权利要求1至7中之一所述的缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(1，1a，1b，1c)的外表面设计成外套筒(8，8a，8b，8c)，而且通孔的壁板设计成内套筒(7，7a，7b，7c).

9.按权利要求1至8中之一所述的缓冲装置，其特征在于，轴向平行的耗损元件(6，6a，6b，6c，6d)形成一个环，其对称轴线平行于通孔延伸。

10.按权利要求1至9中之一所述的缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(1)具有几个轴向平行的耗损元件(18)，它们通过一个基础环(19)相互连接。

11.按权利要求1至10中之一所述的缓冲装置，其特征在于，耗损元件(6，6a，6b，6c，6d，9，9a，9b，9c)和缓冲元件(11，11a，11b，11d)由不同的塑料制成。

12.按权利要求1至11中之一所述的缓冲装置，其特征在于，耗损元件(6，6a，6b，6c，6d，9，9a，9b，9c)或缓冲元件(11，11a，11b，11d)由一种加强的、尤其是用纤维加强的塑料制成。

13.按权利要求1至12中之一所述的缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(1b)具有一个整体的构件，它有第一个分部位，起到耗损元件(6b，9b)的作用，还有第二个分部位，起到缓冲元件(11b)的作用。

14.按权利要求1至10中之一所述的缓冲装置，其特征在于，耗损元件(6d)是一种盘形弹簧(22d)。

15.具有一个按权利要求1至14中之一所述缓冲装置和一个锚件(2，2a，2b，2d)的固定装置，其特征在于，缓冲装置(1，1a，1b，1d)至少局部布置在锚件(2，2a，2b，2d)和一个固定物体(12，12a，12b，12d)之间。

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