CN102606586A - 一种前端具有切削结构的螺栓套筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种前端具有切削结构的螺栓套筒，包括直筒段，直筒段一端连接有扩张头，另一端具有卡接结构；扩张头的外表面具有自前端沿轴向外径逐渐缩小的锥形段；扩张头中各扩张片的前端面及扩张头锥形段外表面上设置切削结构。当用冲击钻借助专用的过渡连接装置安装采用本发明的螺栓时，不必事先对安装孔底部扩孔，就能通过切削直接在孔壁上形成与扩张后的套筒扩张头形状完全配合的圆锥形空间。该切削结构能切削混凝土中的钢筋和石子。而且，由于扩张头外表面能与孔壁均匀、紧密地接触，使得螺栓固定后能承受较大载荷，而且即使承载长时间强振动的重载荷，也不会旋转、松动、脱落。

Description

一种前端具有切削结构的螺栓套筒

技术领域

本发明涉及一种螺栓套筒，尤其涉及一种前端具有切削结构的螺栓套筒。

背景技术

用膨胀螺栓作为混凝土基材或墙壁上的连接构件是人们常用的方法。普通膨胀螺栓一般包括螺栓、套筒、平垫圈、弹簧垫圈和螺母。螺栓头部为圆锥状，圆锥底部直径与套筒外径相当，圆锥顶部以及螺栓直杆段的直径略小于套筒内径。套筒前端具有膨胀片，该膨胀片由若干个周向排列的膨胀片构成。将膨胀螺栓安装到混凝土中时，需要先打孔，然后将螺栓连同套筒一起插入孔中。当拧紧螺母的时候，螺母推动套筒压迫螺栓圆锥头，套筒前端的膨胀片在螺栓圆锥头的作用下径向扩张，对安装孔壁形成挤压，通过套筒与孔壁间产生的摩擦力，将螺栓固定在安装孔内。由于膨胀螺栓扩张时要挤压孔壁，这样不仅容易对孔周围的混凝土结构造成破坏，而且螺栓的锚固力也很难把握。另外，在负载振动较大的场合，长时间的振动会造成膨胀螺栓松动，甚至脱落。

针对这种情况，人们对膨胀螺栓安装形式进行了改进。即先用冲击钻等工具在例如混凝土基体上钻出圆柱形孔，再利用专用的扩孔钻头对圆柱孔底部进行扩孔，这样当螺栓套筒膨胀片扩张时，就不会挤压孔壁，也就不容易破坏孔壁材料，螺栓就通过该扩孔对套筒膨胀片的约束而固定在混凝土基材上。但这样安装也存在一定的缺陷，因为这样扩出的孔很难与螺栓套筒扩张后的形状良好吻合，会给套筒膨胀片及孔底部混凝土的受力造成不利影响，而且螺栓容易在安装孔内旋转松动，不能很好地保证被固定物的稳固。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种安装时能直接对安装孔底部进行扩孔的、前端具有切削结构的螺栓套筒，当安装螺栓时，这种螺栓套筒在例如冲击钻的钻孔工具旋转驱动下，其前端扩张头一边径向扩张，一边通过其切削结构沿螺栓头圆锥面斜向下环形切削安装孔周围的材料，从而在安装孔底部扩出一个与扩张后的扩张头形状和尺寸完美配合的锥形孔，从而将螺栓坚实地固定在安装孔内。

为实现上述目的，本发明的前端具有切削结构的螺栓套筒，包括直筒段，直筒段一端连接有扩张头，另一端具有与安装工具相接的卡接结构；所述扩张头由若干个周向排列的扩张片构成，扩张头的外表面具有自前端沿轴向外径逐渐缩小的锥形段，扩张头中各扩张片的前端面上覆盖有由切削层构成的切削结构，同时，扩张头锥形段外表面上设置有由切削层或由若干个周向均布的硬质合金块构成的切削结构。

当扩张头锥形段外表面上的切削结构由切削层构成时，该切削层应与扩张片前端面上的切削层相接，并沿扩张片外表面向扩张头根部方向延伸覆盖部分扩张片外表面，同时，扩张片外表面上的切削层周向覆盖全部或部分扩张片外表面。

为了使所述扩张头在扩张时不致造成与直筒段连接处因弯曲疲劳而损坏甚至折断，也为了减小扩张头扩张时的弯曲阻力，扩张头外径自前端面沿轴向逐渐缩小,但直径缩小的程度不能使扩张头根部的壁厚太薄，以保证扩张头在旋转切削过程中有足够的强度，而且，扩张头根部最好设置与其上的锥形段相接的圆柱段，这样可更有利于降低扩张头扩张时的弯曲阻力，同时，该圆柱段还可参与容置切削时产生的粉屑。圆柱段的长度则可根据螺栓套筒的规格来确定。

为了保证扩张头前端切削结构切削面的连续性，相邻扩张片之间的纵向缝隙应尽可能小。

当安装采用本发明螺栓套筒的螺栓时，可用例如冲击钻或手电钻等安装工具，装卡一个专用的、头部有至少两个开口的、类似联轴器的过渡连接装置，与该螺栓套筒直筒段一端的卡接结构相卡合，从而驱动螺栓套筒旋转，同时向螺栓套筒施加轴向压力，使套筒像钻头钻孔一样不断深入安装孔内，实现螺栓的安装固定。为此，本发明的螺栓套筒直筒段一端的卡接结构可以具有至少两个沿圆周均匀分布的轴向开口，其形状和尺寸与安装工具上的过渡连接装置的开口相匹配。所述轴向开口的形状可以是矩形、V字形、U字形、锯齿形或倒凸形，以及其他适当的形状。除了开口形式的卡接结构之外，螺栓套筒直筒段一端还可采用如多边形外形等多种已知型式的卡接结构。

切削结构的作用是在紧固螺栓套筒的过程中，用于切削孔壁，从而在安装孔底部形成与扩张后的扩张头适配的孔。由于混凝土内存在钢筋、石头以及凝结的水泥块等坚硬、致密的物体，需要切削结构有足够强的切削能力，因此本发明的切削结构采用表面有金刚石颗粒层的结构，该切削层也可以采用其他适宜切削的硬质材料颗粒层。这种金刚石颗粒层可通过例如钎焊或等离子喷涂或粘接工艺形成。在螺栓套筒扩张头前端面及其紧邻的外表面上形成的这种切削层的厚度及宽度，以及金刚石颗粒的粒度和密集度可根据螺栓的具体应用场合来确定。扩张头外表面上切削层的沿轴向延伸的宽度优选为直筒段壁厚的1-3倍。

当紧固螺栓时，其扩张头会一边扩张一边旋转切削孔壁，此时扩张头前端面与内圆周面间的直角形夹角会损伤螺栓的圆锥表面，甚至在锥面上切出沟槽，给螺栓的强度造成损害，因此本发明将该夹角进行了倒角加工，优选加工成圆弧倒角。加工倒角后，套筒就能沿圆锥面平顺地滑动，避免卡住，也避免了损伤螺栓锥面。

如上所述完成的本发明螺栓套筒，由于前端切削结构上有均匀敷设且近乎连续分布的切削层，使得在孔壁上形成的切削面平整、连续，因此能方便地切削例如混凝土中的钢筋和石子，还不会对孔壁的其他材料产生破坏。而且，也是由于切削层均匀、连续，使得切削时套筒受力分布均匀，切削层磨损均匀，不致造成紧固时扩张头局部断裂、卡死。另外，同样由于切削均匀，使得扩张头外表面能与孔壁均匀、紧密地接触，使得螺栓在安装固定后能承受各个方向的较大的载荷，而且即使承载长时间强振动的重载荷，也不会旋转、松动、脱落。本发明还有一个优点是，由于采用本发明套筒的螺栓的紧固不是象普通膨胀螺栓那样通过拧紧螺母来实现，而是通过冲击钻旋转套筒来实现，因此并不需要螺栓上有螺纹、垫圈和螺母，所以这种套筒还可用作例如铆钉或铆栓的套筒，适合更多的应用场合。

附图说明

图1为本发明螺栓套筒一种实施方式的结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1、图2所示，本发明前端具有切削结构的螺栓套筒包括直筒段2和扩张头1，直筒段2另一端设置有由两个开口3构成的卡接结构。

在本实施例中，开口3的形状是矩形，且沿圆周对称布置。在实践中，开口3的形状还可以是例如V字形、U字形、锯齿形、倒凸形等形状，只要与连接冲击钻和本发明螺栓套筒的连接装置的对应接口匹配即可；开口3的数量也可以是两个以上，其布置最好是沿周向均匀分布，这样能使安装时卡接方便，施工时受力均匀，其数量也取决于连接装置对应接口的数量。在本实施例中，扩张头1上沿周向均匀分布了六条窄缝5，其长度不超过扩张头1的长度，而宽度尽可能小。在实践中，窄缝5的数量只要不少于两个即可，也不宜太多，以4-8个为宜，但必须沿圆周方向均匀分布，从而将扩张头均匀分割成同样数量的瓦形扩张片，使得安装螺栓时扩张片均匀向外扩张，且受力均匀。

扩张头1的外表面带有外径自前端面开始沿轴向逐渐缩小的锥形段，锥形段缩小的程度视直筒段壁厚而定，以不明显减弱扩张头1根部（即外径最小处）的强度为准。锥形段经圆柱段8与直筒段2相接。直筒段2向圆柱段8的过渡连接可以是直接以直角过渡，也可以倒角过渡，优选以倒角过渡，本实施例中采用的是倒角4的过渡形式。

在本实施例中，在扩张头1前端具有切削结构，该切削结构由在扩张头1前端面上以及与该端面相接的外圆周面上敷设的金刚石颗粒切削层6构成。该切削层6可通过例如钎焊或等离子喷涂或粘接工艺形成，其厚度及宽度，以及金刚石颗粒的粒度和密集度可根据螺栓的不同应用场合来确定。外圆周面上切削层6的宽度优选为直筒段2壁厚的1-3倍，本实施例中约为1倍。在实践中，该切削层6也可以采用其他适宜切削的硬质材料颗粒形成。

为了避免扩张头1在旋转扩张时，其前端面与内圆周面间的夹角损伤螺栓的圆锥表面，本实施例将该夹角加工成圆弧倒角7。加工倒角后，套筒就能沿圆锥面平顺地滑动，避免安装时卡住，也避免了损伤螺栓头的锥面。在实践中，该倒角可以是通常的机械加工倒角，只要不形成尖锐夹角即可。

上述实施例中扩张头1外圆周面上的切削层6沿轴向延伸覆盖部分扩张头1的外表面，并同时周向覆盖整个外表面，实际使用中，在保证切削层6覆盖整个扩张头1前端面的情况下，切削层6可沿周向部分覆盖扩张头1的外圆周面。

除了上述实施例中的结构型式外，扩张头1锥形段外表面上的切削结构也可由通过镶嵌或焊接固定的若干个间隔设置并周向均布的硬质合金块构成。因这种结构型式本领域技术人员根据文字说明即可实施，故不再通过附图进行详细说明。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，只要在套筒扩张头前端面上以及与前端面相接的外圆周面上设置切削层，而不论该切削层是否由金刚石颗粒构成，也不论该切削层通过何种方法形成，都落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种前端具有切削结构的螺栓套筒，包括直筒段，直筒段一端连接有扩张头，另一端具有与安装工具相接的卡接结构；扩张头由若干个周向排列的扩张片构成，扩张头的外表面具有自前端沿轴向外径逐渐缩小的锥形段；其特征在于，扩张头中各扩张片的前端面上覆盖有由切削层构成的切削结构，同时，扩张头锥形段外表面上设置有由切削层或由若干个周向均布的硬质合金块构成的切削结构。

2.如权利要求1所述的螺栓套筒，其特征在于，所述扩张头锥形段外表面上的切削结构由切削层构成，该切削层与扩张片前端面上的切削层相接，并沿扩张片外表面向扩张头根部方向延伸覆盖部分扩张片外表面，同时，扩张片外表面上的切削层周向覆盖全部或部分扩张片外表面。

3.如权利要求1所述的螺栓套筒，其特征在于，所述直筒段一端的卡接结构由具有至少两个沿圆周均匀分布的轴向开口构成，所述轴向开口的形状和尺寸与安装工具上的过渡连接装置上的开口相匹配，轴向开口的形状可以是矩形、V字形、U字形、锯齿形或倒凸形。

4.  如权利要求1所述的螺栓套筒，其特征在于，所述扩张头根部还设置与其上的锥形段相接的圆柱段。

5.如权利要求1所述的螺栓套筒，其特征在于，所述切削层沿轴向延伸的宽度为所述直筒段壁厚的1-3倍。

6.如权利要求1所述的螺栓套筒，其特征在于，所述扩张头前端面与其内圆周面之间设置有倒角。

7.如权利要求5所述的螺栓套筒，其特征在于，所述倒角为圆弧倒角。

8.如权利要求1所述的螺栓套筒，其特征在于，所述切削层是金刚石颗粒层。

9.如权利要求7所述的螺栓套筒，其特征在于，所述金刚石颗粒层通过钎焊或等离子体喷涂或粘接工艺形成。