CN102562107B - 特别是用于采矿工程和隧道工程的锚栓组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锚栓组件，特别是用于采矿工程和隧道工程，其包括：具有钻孔部段(50)和连接部段(52)的钻头(32)；以及塑料制成的锚杆(12)，该锚杆沿锚栓轴线(X)延伸并且在轴向的杆端的区域内具有用于固定所述钻头(32)的连接部段(16)，其中，所述钻头(32)的所述外径(d32A)大于所述锚杆(12)在所述连接部段(16)处的外径(d12A)，以及，所述钻头(32)的外径(d32A)比所述锚杆(12)在所述连接部段(16)处的外径(d12A)大最高20％，特别是最高10％，和/或最高10mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种锚栓组件，特别是用于采矿工程和隧道工程，其包括：具有钻孔部段和连接部段的钻头；以及塑料制成的锚杆，该锚杆沿锚栓轴线延伸并且在轴向的杆端的区域内具有用于固定所述钻头的连接部段，其中，所述钻头的外径大于所述锚杆在所述连接部段处的外径。
背景技术
通常锚栓组件以用于固定岩石，特别是在采矿工程中用于固定坑道壁以及在交通道路工程中用于固定隧道壁而早已公知。通常使用预制螺纹的金属制锚杆。除了所述锚杆之外，所述锚栓组件此外还包括至少一个功能件，例如一个夹紧螺母，该夹紧螺母在安装所述锚栓时被旋到所述锚杆上。
为了降低材料成本和重量，近来具有塑料制锚杆的锚栓组件被推向市场，其中该塑料制锚杆通常为了提高其机械特性具有纤维强化的构造。其中特别公知的是所谓的GFK-锚栓(玻璃纤维强化塑料-锚栓)，就是说具有玻璃纤维强化塑料制锚杆的锚栓组件。
塑料制的所述锚杆由于其高的杨氏模数而几乎不可膨胀，且仅仅具有低抗压强度和低抗剪强度。由于所述低膨胀性所述锚栓被相对紧密地安置，以防止基础的所有移动和降低每个锚栓上出现的剪切力。由于所述低抗压强度和所述低抗剪强度，常规的GFK-锚栓的相当大的部分由于在安装时出现的压力和推力(切力)便已经受到损伤或者破坏。所述公知的GFK-锚杆在一个轴向端部设置有一个功能件，例如一个夹紧螺母或者(在自钻式锚栓组件中)一个传动螺母，借助该螺母安装所述锚栓组件。该螺母可以由钢或者塑料制成并被旋拧在预制在所述锚杆上的螺纹上。然而这种螺旋连接并不能够承受高扭矩或者拉力。
所述预制的螺纹，尤其是所述锚杆上的预制螺纹可能在制造所述锚栓组件之前以及在运输过程中或者也在所述塑料锚栓的装配过程中已经被轻微损伤，结果是所述锚栓组件已不能再使用。此外，锚杆与功能件之间的所述螺旋连接仅仅能够承受所述锚杆的最大容许拉力的一小部分(最多只有约20-30％)。
GFK-锚栓的一个优点在于，该锚栓能够承受很高的拉力和因此非常适合于隧道壁或者坑道壁的反向锚固(Rueckverankerung)。在事后的隧道横截面或者坑道横截面扩大的情况下，所述塑料制锚杆的低抗压强度和低抗剪强度被证明是有益的。用于原来隧道或者坑道的岩石固定的所述锚杆然后插在需被移走的岩石中，且在横截面扩大时由于其低抗剪强度而比较容易被隧道掘进机或者采掘机拆毁而不会损坏设备本身。
发明内容
本发明的目的就是提供一种自钻式锚栓组件，该锚栓组件能够在其锚栓部件的机械负荷尽可能小的情况下进行安装，并且在其塑料制锚杆与所述功能件之间具有能够承受高拉力和扭矩的牢固的连接。
为此，本发明提供一种锚栓组件，其包括：具有钻孔部段和连接部段的钻头；以及塑料制成的锚杆，该锚杆沿锚栓轴线延伸并且在轴向的杆端的区域内具有用于固定所述钻头的连接部段，其中，所述钻头的外径大于所述锚杆在所述连接部段处的外径；其特征在于：设置有单独的套筒，该套筒在锚杆的连接部段的区域内包围该锚杆，其中，所述钻头的外径大于所述套筒的外径。
根据本发明，所述目的通过开头所述种类的锚栓组件得以实现，在该锚栓组件中所述钻头的外径比所述锚杆在所述连接部段处的外径大最高20％，特别是最高10％，和/或最高10mm。特别优选所述钻头的直径比所述锚杆的直径大最高8mm，特别是最高6mm。
由于钻头与锚杆之间的该微小的直径差，在安装所述锚栓时生成一个容积仅仅略微大于所述锚杆所需的容积的钻孔。因此为了使所述锚栓组件与围绕该锚栓组件的基础相连结，仅仅需要少量的填充材料。通过最小化钻孔尺寸，此外还降低了钻孔费用以及在插入或者安装所述自钻式锚栓组件时的所述锚栓组件的机械负载，尤其是关于所述需要传递的扭矩。
为了总体提高在插入所述自钻式锚栓组件时的可传递的扭矩，可以在具有至少上述特征的锚栓组件中设置一个套筒，该套筒在锚杆的连接部段的区域内包围所述锚杆，其中所述钻头的外径大于所述套筒的外径。但特别优选的是，所述钻头的外径比所述套筒的外径大最多6mm，特别是大最多3mm。
优选地，所述套筒通过压配合(Presspassung，过盈配合)被固定在所述锚杆上。其一这样的压配合为将所述套筒永久地固定在所述锚杆上提供了加工工艺简单的可能性，其二为了实现通过所述套筒加强钻头与锚杆之间的连接，套筒与锚杆之间的至少基本上无间隙的配合是必不可少的。作为选择，当然所述套筒也可以以任何其他的适合的方式和方法被固定在所述锚杆上。
一般情况下所述套筒具有最大为2mm的壁厚，特别是最大为1mm。通过使用壁厚这样薄的所述套筒，一般情况下不必再使用比对于每次所使用的锚杆来说绝对必要的更大的钻头。同时这个壁厚足以能够安全承受沿切线方向封闭的所述套筒中出现的圆周切线拉应力。
这特别适用于所述套筒为金属套筒，特别是钢套筒的实施方式。这样的金属套筒制作简单，采购价格低廉，且由于其机械特性而非常适合使用于目前的锚栓组件中。此外所述金属套筒对于所述锚栓组件来说是那么小，以至于在隧道或者坑道扩大中它们不对投入使用的建筑机械构成威胁。
为了进一步在总体上提高所述锚栓组件的所述机械特性，优选所述锚杆由纤维强化塑料，特别是玻璃纤维强化塑料制成。所述(纤维强化)塑料制锚杆与金属制锚杆相比重量明显地轻，因此在加工中具有优势。在锚栓拉力的承受能力方面，金属制锚杆与纤维强化塑料制锚杆完全能够相互媲美，而所述塑料制锚杆却具有明显低的抗压强度和抗剪强度。这在拆除锚杆固定时显示出其优点，因为所述塑料制锚杆由于其低抗压强度和低抗剪强度例如能够被隧道掘进机安全地拆除或者拆毁而不损坏设备本身。
反之，所述钻头或者至少其钻孔部段优选为金属制，特别是钢制。由于钻孔时产生的高机械负荷，与塑料制构造相比在磨损和推进方面金属制钻孔部段或者钻头依然具有明显的优势。此外所述钻头是那么的小，以致在扩大已经被锚栓固定的隧道或者坑道时，建筑/施工机械被损坏的危险非常之小。
在所述锚栓组件的一个实施方式中，在所述锚杆成品制成后，所述锚杆的所述连接部段具有至少一个基本上平滑的、锥形的或者圆柱形的表面部分，以及在所述钻头成品制成后所述钻头的所述连接部段具有用于在所述至少一个表面部分上切削或者攻出(Furchen)螺纹的切削螺纹，其中在装配所述钻头后所述锚杆在其连接部段的区域内具有被切削或者被攻出的螺纹，该螺纹与所述钻头的所述切削螺纹配合作用并且用于在锚杆与钻头之间传递扭矩和/或拉力。
在此，特别是所述切削螺纹可以被构造为V形螺纹，这是因为一个这样的螺纹几何结构利于切削或者攻出螺纹。
此外，优选所述锚杆至少在其连接部段的区域内是空心的，其中所述钻头的所述切削螺纹为外螺纹，而所述锚杆的所述被切削的或者被攻出的螺纹为内螺纹。
所述钻头的所述连接部段可以是螺杆，该螺杆被旋入所述锚杆内直到所述钻头的轴向止挡与所述锚杆的端壁接触为止并且通过所述切削螺纹被固定在该锚杆上。此外优选所述钻头的所述轴向止挡由所述钻头的所述钻孔部段构成。在所述锚栓组件成品制成后，优选所述钻头仅仅通过所述切削螺纹和所述被切削的或者被攻出的螺纹的配合作用被固定在所述锚杆上。
在此，所述切削螺纹可以具有一个为10°≤α≤40°的恒定的牙型角α，特别是为20°≤α≤30°。在这个角度范围内，首先能够以很小的成本切削或者攻出螺纹，以及其次能够构成在力和扭矩的传递方面负荷能力最大的螺纹连接。
或者作为可选方案，所述切削螺纹可以在其螺纹牙顶的区域内具有第一牙型角α1和与其径向相接的牙型角α2，其中α2﹥α1。所述牙型角α1优选在10°≤α1≤30°的范围内，特别是约为20°，因此非常适合于螺纹切削或者螺纹攻出。而所述牙型角α2在40°≤α2≤60°的范围内，特别是约为50°，这样所述切削螺纹的这个区域能够构成所述锚杆与所述钻头之间稳定的定距支撑。
优选尤其是所述锚杆与所述钻头在所述第一牙型角α1的范围内形状锁合地相互啮合并在所述第二牙型角α2的范围内构成一个空腔。只要所述锚杆的所述连接部段在其整个表面上呈锥形的或者圆柱形的构造的话，所述空腔就具有螺纹形状或者螺旋形状。
在所述第二牙型角α2的范围内具有空腔的所述锚栓组件的实施方式中，优选所述锚杆在所述空腔的区域内设置有用于将粘合材料填充所述空腔的孔。通过将粘合材料填入特别是螺旋形的所述空腔中，钻头与锚杆之间的所述连接得到进一步加强，特别是在扭矩传递方面。
附图说明
本发明的其他的特征和优点请见下文中借助附图对优选实施方式的阐述。附图中：
图1为本发明的锚栓组件的示意性的纵剖视图；
图2为本发明的锚栓组件的功能件的第一实施方式的透视图；
图3为图2所示功能件的轴向顶视图；
图4为图2所示功能件的侧视图；
图5为图4所示功能件的V-V纵剖视图及其两个详细局部断面图；
图6为图5所示处于旋在锚杆上的状态中的功能件的VI-VI纵剖视图；
图7为本发明的锚栓组件的功能件的第二实施方式的透视图；
图8为图7所示功能件的纵剖视图及其两个详细局部断面图；
图9为按照第二实施方式的锚栓组件在丝锥齿区域内的详细局部断面图；
图10为本发明的锚栓组件的另外的功能件的侧视图；和
图11为图10所示的锚杆与功能件之间的连接区域处本发明的锚栓组件的示意性的详细剖视图。
具体实施方式
图1示出的是锚栓组件10，特别是用于采矿工程和隧道工程，其包括：塑料制成的锚杆12，该锚杆沿锚栓轴线X延伸，并且在该锚杆成品制成后在其两个轴向杆端的区域内各具有一个连接部段14，16；以及两个功能件18，20，该功能件各自沿所述锚栓轴线X延伸，并且在该功能件成品制成后各自具有切削螺纹22，24，该切削螺纹用于在所述连接部段14，16的区域内切削或者攻出螺纹26，28。
根据图1，在装配所述功能件18，20之后，所述锚栓12在其连接部段14，16的区域内各自具有与所述功能件的所述切削螺纹22，24配合作用的、被切削或者被攻出的螺纹26，28，该螺纹用于在所述锚栓杆12和所述功能件18，20之间传递扭矩和/或拉力。
为了能够在所述连接部段14，16的区域内切削或者攻出螺纹26，28，所述锚杆12在所述连接部段14，16的区域内被构造为圆柱形形状。在一个可选的实施方式中，所述锚杆12被构造为锥形形状，朝向其轴向端部略微逐渐变细。在另一个可选的实施方式中，所述锚杆12在其连接部段14，16的区域内并不具有圆形的横截面，而是具有例如对置的削平部。原则上如果所述连接部段14，16具有至少一个基本上平滑的、锥形的或者圆柱形的表面部分的话，就足以切削或者攻出所述螺纹26，28和因此使所述锚杆12与所述功能件18，20相连接，其中平滑的表面部分特别是指在所述锚杆成品时本来无螺纹的表面部分。
由塑料制成的所述锚杆12是所述锚栓组件10的核心部分，并且在其最终装配后例如将隧道壁或者坑道壁固定在环绕所述隧道或者坑道四周的基础或者岩石上。在这种隧道壁或者坑道壁的反向锚固中，所述锚杆12有时会遭受很大的拉力负荷。为了能够安全地承受这种拉力负荷，图1所示的所述锚杆12由纤维强化、确切地说由玻璃纤维强化塑料制成。由纤维强化塑料制成的锚杆12具有如下优点，即，其能够安全地承受很高的锚栓拉力，而其抗压强度和抗剪强度却很低。由于这些低的抗压强度和抗剪强度，所述锚杆12和由此最终所述整体锚栓组件10在扩大所述隧道横截面或者坑道横截面时能够相对简单地被拆毁，而扩建所述隧道或者坑道的所述工程机械不被损伤。此外与钢制的锚杆12相比，塑料制作，尤其是纤维强化塑料制作的所述锚杆12还在材料费和重量方面具有优势。
除了塑料制成的锚杆12以外，图1所示的所述锚栓组件10还包括所述功能件18，该功能件被构造为具有将扭矩施加给所述锚栓组件10的传动几何结构30的传动元件29，以及被构造为钻头32的所述功能件20。因此所述锚杆组件10是一个自钻式锚栓组件10。
确切地说，所述传动元件29是一个套筒形状的螺母，该螺母与所述锚杆12旋接直到一个轴向的止挡34为止，并且通过所述切削螺纹22被固定在所述锚杆上。与此相反，所述钻头32的所述连接部段16是一根螺杆，该螺杆被旋入所述锚杆12，直到所述钻头32的轴向止挡36与所述锚杆12的端壁38接触为止，并且通过所述切削螺纹24被固定在所述锚杆上。
与此相应，就像例如在所述传动元件29与所述锚杆12之间的连接中对此所示出的那样，就是说所述切削螺纹22可以是内螺纹，而所述被切削的或者被攻出的螺纹36可以是外螺纹；或者就像例如在所述钻头32与所述锚杆12之间的连接中对此所示出的那样，所述切削螺纹24是外螺纹，而所述被切削的或者被攻出的螺纹28是内螺纹。
图2和图3示出的是被构造为传动元件29的功能件18的第一实施方式的透视详图或者轴向顶视图。其中能够清楚地看出用于将扭矩施加给所述锚栓组件10的所述传动几何结构30。所述传动元件29的所述传动几何结构30与(未示出的)工具，例如钻孔机的螺旋套筒(Schraubaufsatz)的传动几何结构互补，这样所述工具能够通过该传动元件29驱动所述锚杆12，并通过该锚杆12最终沿切线方向驱动所述钻头32。因此所述传动几何结构30必须具有如下构造，即该传动几何结构能够尽可能不打滑地将由所述工具施加的扭矩传递给所述锚栓组件10。此外，可以自由选择所述传动几何结构30。
图4示出的是图2示出的功能件18的侧视图，图5示出的是所述功能件18的V-V剖视图。
在图5的剖视图中可以清楚地看到，被构造为传动元件29的所述功能件18具有被构造为内螺纹的切削螺纹22。该切削螺纹22为了在能量消耗小的情况下能够在所述锚杆12的所述连接部段14中切削或者攻出(外)螺纹而被构造为V形螺纹。在图9和图11中(参见详细局部断面图)示出V形螺纹的螺纹几何结构的图例。
在图5的螺纹详图A中，画出了螺纹高度t、螺距h以及牙型角α。通过所述螺纹高度t和所述螺距h能够确定可以在所述功能件18和所述锚杆12之间传递的力和扭矩；所述螺纹高度t优选在0.5mm至1.5mm的数量级内，特别优选约为1mm；所述螺距h优选在大约5mm的数量级内。
在图2至图6所示的所述功能件18的第一实施方式中，所述切削螺纹22的所述牙型角α是恒定的并且是在10°≤α≤40°的范围内，特别优选在20°≤α≤30°的范围内。在牙型角α处于该数量级内的情况下已经证实，能够很好地在塑料制造的锚杆12上切削或者攻出螺纹26，特别是当所述切削螺纹22为金属制、优选为钢制的情况下。
图5包括另一个详图B，该详图放大示出的是所述功能件18的轴向端部。在该详图中能够清楚地看出所述功能件18的所述轴向止挡34以及相邻的密封轮廓35。
图6示出的是图5所示的所述功能件18的纵视图VI-VI，其中所述功能件18已经被旋在所述锚杆12的轴端，确切地说是在锚杆12的连接部段14上。所述锚杆12的所述端壁38此处与所述功能件18的所述止挡34抵接，这样所述传动元件29不能沿装配方向继续旋向所述锚杆12。如果继续沿装配方向施加扭矩的话，就像例如在制造自钻式锚栓组件10用的钻孔时那样，这样所述功能件18沿旋转方向带动所述锚杆12。
此外在图6中还能够看到一个密封环40，为了在所述功能件18与所述锚杆12之间进行密封，该密封环在所述密封轮廓35的区域内被轴向设置在所述功能件18与所述锚杆12的端壁38之间。
一个这样的密封特别是在图7至图10所示的、所述功能件18的第二实施方式中是有益的。由于所述功能件18的所述第二实施方式与所述第一实施方式在结构上很相似，对此请详见图2至图6的前述说明，而下文仅仅对不同之处进行更加详细的阐述。
与图2和图5类似，图7和图8示出的是按照第二实施方式的所述功能件18的透视图或者纵视图。
特别是借助图8的螺纹详图A引人注目的是，与第一实施方式不同的是所述切削螺纹22在其螺纹牙顶42的区域内具有第一牙型角α1和与其径向相接的第二牙型角α2，其中α2﹥α1。在此，所述牙型角α1、α2优选在10°≤α1≤30°和40°≤α2≤60°的范围内。在一个特别优选的实施方式中，所述牙型角α1≈20°和所述牙型角α2≈50°。
如果现在所述功能件18被旋在所述锚杆12的所述连接部段14上的话，那么所述锚杆12与所述功能件18在所述第一牙型角α1的范围内形状锁合地相互啮合并且在所述第二牙型角α2的范围内构成空腔44。
为了说明按照第二实施方式的所述锚杆12与所述功能件18之间的连接，图9示出的是在丝锥齿区域内的该连接的高倍放大详图。
所述螺距h通常比在所述功能件18的第一实施方式中选择的略微大一些，并且在大约10mm的数量级内。所述切削螺纹22的所述螺纹深度t在所述功能件18的所述第二实施方式中由带有所述牙型角α1的部段t1和带有所述牙型角α2的部段t2组成。基本上只有带有牙型角α1的螺纹部分才切入所述锚杆12的所述连接部段14内。所以所述螺纹深度t的所述径向部段t1类似于所述第一实施方式的所述螺纹深度t，因此同样在0.5mm至1.5mm的数量级内，优选约为0.5mm。所述切削螺纹22的所述螺纹深度t的径向部段t2在1.5mm至2.5mm的数量级内，并且基本上起到在所述锚杆12与被构造为螺母的所述功能件18之间的定距支撑的作用，这样所述锚杆12和所述功能件18在装配后被调整为同心。
在所述锚杆12的连接部段14具有总体呈圆柱形(或者略微锥形)的表面的实施方式中，所述空腔44在所述功能件18被装配在所述锚杆12上以后具有螺纹形或者螺旋形。
在所述功能件18的所述第二实施方式中，在所述功能件18被旋在所述锚杆12上以后，为了提高所述锚杆12与所述功能件18之间的粘着力，所述空腔44被填充粘合材料46。因此，与纯螺纹连接相比，在所述锚杆12与所述功能件18之间能够传递更高的力和扭矩。
为了在所述功能件18被装配在所述锚杆12上之后能够将所述粘合材料46填入所述空腔44内，所述功能件18在所述空腔44的区域内设置有用于将粘合材料46填入所述空腔44的孔48(参见图7和8)。
在将所述粘合材料46压入所述空腔44时，所述密封环40(参见图6)防止所述粘合材料46在所述锚杆12的端壁38处的止挡34的区域内从所述空腔44漏出。根据图7和8，所述孔48被设置在所述止挡34的附近，因此是设置在所述螺旋形的空腔44的一个轴向端部。在填入液态粘合材料46时，所述空腔44那么沿轴向方向呈螺旋状被填满，根据图8例如从右向左。为了更加容易地填充粘合材料46，可以在与设有所述孔48的相反的空腔端设置一个另外的，优选较小的排气孔，通过该排气孔能够排出被所述粘合材料46挤压的空气量。
图10示出的是被构造为钻头32的所述功能件20的侧视图。所述钻头32包括一个钻孔部段50以及一个将所述钻头32固定在所述锚杆12上的连接部段52，确切地说是固定在所述锚杆12的连接部段16上(参见图1和11)。
在所述钻头成品制成后，所述钻头32的所述连接部段52具有用于在所述锚杆12的所述连接部段16上切削或者攻出所述螺纹28的切削螺纹24，其中在装配所述钻头32后所述锚杆12在其连接部段16的区域内具有被切削或者被攻出的螺纹28，该螺纹与所述钻头32的所述切削螺纹24配合作用，并用于在锚杆12与钻头32之间传递扭矩和/或拉力(图1和11)。在此，类似于上述连接部段14，所述锚杆12的所述连接部段16在所述锚杆成品制成后具有至少一个基本上平滑的，就是说特别是无螺纹的、锥形的或者圆柱形的表面部分。在图1和11所示的实施例中，甚至所述锚杆12的整个连接部段16都具有圆柱形的，或者如在图11中可以看到的那样略呈锥形延伸的构造。
与具有内螺纹的所述功能件18不同，所述功能件20具有作为切削螺纹24的外螺纹。所述锚杆12至少在其连接部段16的区域内是空心的，这样所述钻头32的被构造为外螺纹的所述切削螺纹24在所述锚杆12的所述连接部段16上切削或者攻出内螺纹。
图11示出的是被构造为钻头32的所述功能件20的区域内的所述锚栓组件10的示意性的剖视详图。图11的所述切削螺纹24的区域内的进一步的放大图清楚地表明，所述切削螺纹24基本上与图2至6所示的第一实施方式的所述功能件18的所述切削螺纹22相符，这样关于所述螺纹细节和螺纹参数，参照对所述功能件18的第一实施方式的所述切削螺纹22的阐述。
虽然没有示出，但是当然也能够与第二实施方式中的所述功能件18的所述切削螺纹22相符地构造所述切削螺纹24。然而由于所述切削螺纹24是外螺纹，用于填充所产生的空腔的孔就必须被设置在所述锚杆12的被切削或者被攻出的螺纹28的区域内。
如图11所示，如果附加设置一个单独的套筒54的话，该套筒在锚杆的连接部段16的区域内包围所述锚杆12，必要时在所述套筒54上同样也必须设置用于将粘合材料填入所述空腔的所述孔。
图11示出的是特别是用于采矿工程和隧道工程的锚栓组件10，其包括带有钻头部段50和其连接部段52的所述钻头32，以及由塑料制成的所述锚杆12，该锚杆沿所述锚栓轴线X延伸，并且在轴向的杆端部区域内具有用于固定所述钻头32的连接部段16。
在此，在图11中，所述钻头32的外径d32A比所述连接部段16处的所述锚杆12的外径d12A大最高20％，特别是最高10％，和/或最高10mm。特别优选所述钻头32的外径d32A与所述锚杆12(在其连接部段16的区域内的)的外径d12A的差甚至最高为8mm，特别是最高为6mm。由于该微小差值，在安装锚栓中仅仅生成一个直径略微大于所述锚杆12的钻孔。由于孔径小，这样就更加迅速地、更加节能地以及所述锚栓组件的部件负荷更小地进行打孔。该微小直径差的另一个优点在于对所述填充材料的需求更少，必须用该填充材料填充在打孔中产生于所述锚杆12与包围所述锚杆12的基础之间的环形空腔。
根据图11，所述单独的套筒54在连接部段16的区域内环绕所述锚杆12，其中所述钻头32的所述外径d32A大于所述套筒54的外径d54A。所述钻头32的外径d32A与所述套筒54的外径d54A的差优选最高为6mm，特别优选最高为3mm。
所述套筒54自身具有最大2mm的壁厚，特别是最大1mm。该套筒通过压配合被永久地(不会遗失地)固定在所述锚杆12上，因此被轴向固定在其位置中。由于所述套筒54的所述压配合以及封闭环的构造设计，所述套筒54在所述钻头32钻孔时防止所述锚杆12的径向扩大或者甚至轴向扯裂。因此鉴于可承受的力和扭矩，所述套筒54有助于加强钻头32与锚杆12之间的连接。
为了能够安全地吸收所述套筒54内产生的环张力，所述套筒54通常被构造为金属套筒，特别是被构造为钢套筒。
关于所述钻头32，至少所述钻孔部段50、但优选包括所述切削螺纹24在内的所述整个钻头32由金属特别是由钢制成。
根据图11，所述钻头32的所述连接部段52为螺杆，该螺杆旋入所述空心的锚杆12内，直到所述钻头32的轴向止挡36与所述锚杆12的所述端壁38接触为止，并且通过所述切削螺纹24被固定在该锚杆上。在此，优选所述钻头32的所述轴向止挡36由所述连接部段52与所述钻孔部段50之间本已存在的径向错位构成。优选所述钻头32仅仅通过所述切削螺纹24和所述螺纹28被固定在所述锚杆12上。为了加强所述钻头32与所述锚杆12之间的连接，可以选择性地附加设置所述套筒54。作为选择或者补充，所述钻头32与所述锚杆12之间的所述连接也可以如下地得到加强，即所述钻头32的所述切削螺纹24的构造与图7至9所示的所述功能件18的第二实施方式的所述切削螺纹22相符，并用粘合材料46填充所产生的空腔44。
因此图1所示的所述锚栓组件10在所述锚杆12与所述功能件18，20之间设置有连接，该连接能够承受很大的力和扭矩，这样所述锚栓组件10能够出色地被作为自钻式锚栓组件10使用。此外，根据下文所述的方法能够简单地和以最低的废品率制造所述锚栓组件10。
在方法的第一步中，加工所述锚杆12，该锚杆在至少一个轴向的杆端的区域内具有所述连接部段14，16，该连接部段具有至少一个基本上为平滑的、锥形的或者圆柱形的表面部分。
然后加工具有所述切削螺纹22，24的所述功能件18，20，其中所述功能件18，20例如可以被构造为传动元件29或者钻头32，以及，所述切削螺纹22，24可以被构造为内螺纹或者外螺纹。
在方法的下一个步骤中，所述功能件18，20最终被旋到所述锚杆12上，其中为了在锚杆12与功能件18，20之间传递扭矩和/或拉力，所述功能件18，20的切削螺纹22，24切入或者滚压所述锚杆12的所述至少一个锥形的或者圆柱形的表面部分以形成被切削的或者被攻出的螺纹26，28。
在此，优选所述功能件18，20沿装配方向被旋在所述锚杆12上直到轴向止挡34，36为止。如果其后继续沿装配方向给所述功能件18，20施加扭矩的话，这样扭矩就被传递给所述锚杆12，或者说实现了所述锚杆12的可靠的同步旋转，以及与此相反。
在所述锚杆12和所述功能件18，20的几何结构适当的情况下，在所述功能件18，20被旋在所述锚杆12上时在所述锚杆12与所述功能件18，20之间形成一个螺旋形的或者螺纹形的空腔44，该空腔在所述锚栓组件10的制造方法的最后一道工序中用粘合材料46加以填充。
在一个特别的变型实施方式中，为了加强旋入时在所述功能件18，20与所述锚杆12之间产生的螺纹连接，在所述功能件18，20被旋到所述锚杆12上之前还可以安装一个单独的、在连接部段14，16的区域内环绕所述锚杆12的套筒54。
总而言之，图1所示的所述锚栓组件10的优点在于：所述锚栓组件10的简单的制造方法；所述自钻式锚栓组件10的最小钻孔尺寸和/或所述锚栓组件10内部的牢固的螺旋连接，该螺旋连接能够承受或者传递大的力和扭矩。
Claims (22)
1.锚栓组件，其包括：
具有钻孔部段(50)和连接部段(52)的钻头(32)；以及
塑料制成的锚杆(12)，该锚杆沿锚栓轴线(X)延伸并且在轴向的杆端的区域内具有用于固定所述钻头(32)的连接部段(16)，其中，所述钻头(32)的外径(d32A)大于所述锚杆(12)在所述连接部段(16)处的外径(d12A)；
其特征在于：设置有单独的套筒(54)，该套筒在锚杆的连接部段(16)的区域内包围该锚杆(12)，其中，所述钻头(32)的外径(d32A)大于所述套筒(54)的外径(d54A)。
2.如权利要求1所述的锚栓组件，其特征在于：所述钻头(32)的外径(d32A)比所述锚杆(12)在所述连接部段(16)处的外径(d12A)大最高20％和/或大最高10mm。
3.如权利要求2所述的锚栓组件，其特征在于：所述钻头(32)的外径(d32A)比所述锚杆(12)在所述连接部段(16)处的外径(d12A)大最高10％。
4.如权利要求1所述的锚栓组件，其特征在于：该锚栓组件用于采矿工程和隧道工程。
5.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：所述套筒(54)通过压配合被固定在所述锚杆(12)上。
6.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：所述套筒(54)具有最大2mm的壁厚。
7.如权利要求6所述的锚栓组件，其特征在于：所述套筒(54)具有最大1mm的壁厚。
8.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：所述套筒(54)为金属套筒。
9.如权利要求8所述的锚栓组件，其特征在于：所述套筒(54)为钢套筒。
10.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：所述锚杆(12)由纤维强化的塑料制成。
11.如权利要求10所述的锚栓组件，其特征在于：所述锚杆(12)由玻璃纤维强化的塑料制成。
12.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：所述钻头(32)的钻孔部段(50)由金属制成。
13.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：整个钻头(32)由金属制成。
14.如权利要求1至4之任一项所述的锚栓组件，其特征在于：在所述锚杆成品制成后，所述锚杆(12)的所述连接部段(16)具有至少一个基本上平滑的、锥形的或者圆柱形的表面部分，以及，所述钻头(32)的所述连接部段(52)具有用于在所述至少一个表面部分上切削或者攻出螺纹(28)的切削螺纹(24)，其中，在装配所述钻头(32)之后，所述锚杆(12)在其连接部段(16)的区域内具有被切削或者被攻出的螺纹(28)，该螺纹与所述钻头(32)的所述切削螺纹(24)配合作用并且用于在锚杆(12)与钻头(32)之间传递扭矩和/或拉力。
15.如权利要求14所述的锚栓组件，其特征在于：所述切削螺纹(24)被构造为V形螺纹。
16.如权利要求14所述的锚栓组件，其特征在于：所述锚杆(12)至少在其连接部段(16)的区域内是空心的，其中，所述钻头(32)的所述切削螺纹(24)为外螺纹，而所述锚杆(12)的所述被切削的或者被攻出的螺纹(28)为内螺纹。
17.如权利要求16所述的锚栓组件，其特征在于：所述钻头(32)的所述连接部段(52)为螺杆，该螺杆被旋入所述锚杆内直到所述钻头(32)的一轴向止挡(36)与所述锚杆(12)的端壁(38)接触为止并且通过所述切削螺纹(24)被固定在该锚杆上。
18.如权利要求14所述的锚栓组件，其特征在于：所述切削螺纹(24)具有为10°≤α≤40°的恒定的牙型角α。
19.如权利要求18所述的锚栓组件，其特征在于：所述切削螺纹(24)具有为20°≤α≤30°的恒定的牙型角α。
20.如权利要求14所述的锚栓组件，其特征在于：所述切削螺纹(24)在其螺纹牙顶(42)的区域内具有第一牙型角α1和与其径向相接的第二牙型角α2，其中α2﹥α1。
21.如权利要求20所述的锚栓组件，其特征在于：所述锚杆(12)与所述钻头(32)在所述第一牙型角α1的范围内形状锁合地相互啮合并且在所述第二牙型角α2的范围内构成一空腔(44)。
22.如权利要求21所述的锚栓组件，其特征在于：所述锚杆(12)在所述空腔(44)的区域内具有用于以粘合材料(46)填充该空腔(44)的孔(48)。
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