CN105992878B - 具有各向异性的摩擦系数的膨胀型锚定件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种膨胀型锚定件，其具有栓、至少一个扩张元件和至少一个设置在所述栓上的倾斜面，当栓沿拉出方向相对于扩张元件移动时，该倾斜面径向向外挤压扩张元件。按照本发明规定，在扩张元件和倾斜面之间的摩擦的摩擦系数是与方向有关的。
Description
技术领域
本发明涉及一种膨胀型锚定件。此类膨胀型锚定件配备有栓、至少一个扩张元件和至少一个设置在所述栓上的倾斜面，当栓沿拉出方向相对于扩张元件尤其是轴向移动时，该倾斜面径向向外挤压扩张元件。
背景技术
膨胀型锚定件例如由EP0514342A1已知。这些膨胀型锚定件插入基底中(例如在构件的壁或盖中的)的钻孔中。通过将设置在栓上的具有倾斜面的膨胀锥体进入构成为膨胀套的扩张元件中，使该扩张元件径向扩展并且向外挤压并且由此将膨胀型锚定件锚固在基底中。按照EP0514342A1，在此在栓和扩张元件之间的接触面上设有减小摩擦的涂层。
US2008050195A描述一种膨胀型锚定件，其中，膨胀套的表面粗糙度向后锚定件端部逐步升高。
由EP0567203A2已知一种轧制方法，其中，通过在辊表面构造纹理产生各向异性的摩擦常数。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种性能特别好的并且可广泛使用的，并且同时也特别可靠的并且可简单制造的膨胀型锚定件。
按照本发明，所述目的通过本发明的膨胀型锚定件实现。
按照本发明的膨胀型锚定件的特征在于，在扩张元件和倾斜面之间的摩擦的摩擦系数是与方向有关的。
本发明的基本构思可以在于，在扩张元件和倾斜面之间设定各向异性的、亦即与方向有关的摩擦。根据倾斜面相对于扩张元件沿哪个方向运动，以此在其它条件相同的情况下在倾斜面和扩张元件之间产生不同的摩擦力。
本发明已意识到，在设计膨胀型锚定件时可能出现如下情况，在该情况下，锚定件的构造方式的改变虽然在一个部位上导致锚定件性能的改善，但是这也伴随着在其它部位上的损失。因此一方面例如可值得期待的是，在倾斜面和扩张元件之间设置高的摩擦系数，以避免倾斜面穿过扩张元件、亦即特别是穿过膨胀套，并且因此避免在过度的静态牵拉载荷情况下锚定件提前失效。另一方面，高的摩擦系数可以为此提高如下可能性：锚定件在置入过程开始时不被抓持并且不被以不希望的方式从钻孔中拉出，而没有撑开。此外，过高的摩擦系数关于在裂开的混凝土中的动态的裂纹可能是不利的。亦即如果在倾斜面和膨胀套之间的摩擦系数大，那么当锚定件所在的裂纹扩展时倾斜面甚至更深地嵌入膨胀套中。然而当裂纹随后又闭合时该过程在大的摩擦系数时不可逆，并且倾斜面深地保持在膨胀套中，这可能导致损坏周围的混凝土。因此，在裂开的混凝土的情况下，低的摩擦系数能够有利于确保“泵吸”、亦即在裂纹打开并且随后裂纹闭合时倾斜面在膨胀套中的前引和回引。
因此，在设计常规的锚定件时必须决定，是否关于在具有可运动的裂纹的裂开的混凝土中好的特性来选择在扩张元件和倾斜面之间的低的摩擦系数，但是这与更低的静拉出载荷相关联，或者是否选择高的摩擦系数，高的摩擦系数虽然引起高的静拉出载荷，但是导致在裂开的混凝土中的更差的特性。
因此本发明由此出发并且规定扩张元件和倾斜面之间的与方向有关的摩擦系数。因此，通过本发明提供一个附加的自由度，利用该自由度可以控制扩张元件的膨胀过程。由此特别是可以解决前述的在裂开的混凝土中的好的特性和高的静拉出载荷之间的矛盾。因此可以特别简单地提供特别可靠的并且可广泛使用的锚定件。
与方向有关的摩擦系数例如可以通过倾斜面的和/或扩张元件的相对应的内表面的不对称的设计结构来实现。设计结构例如可以通过激光或电子束处理而产生。与本发明相关地，摩擦系数特别是可以理解为静摩擦系数。扩张元件和/或栓优选由金属材料制成，该金属材料也可以被涂层用以针对性地影响摩擦。
按照本发明，扩张元件可沿着栓移动地设置在栓上、特别是固定在栓上。在此只要提到“径向”和“轴向”，这特别是涉及栓和/或膨胀型锚定件的纵轴线，该纵轴线尤其可以是栓或膨胀型锚定件的对称轴线和/或中轴线。膨胀型锚定件尤其可以是力控制地膨胀的膨胀型锚定件。
按照本发明，当栓连同倾斜面一起沿栓的拉出方向相对于扩张元件轴向移动时，扩张元件被倾斜面径向向外挤压并且在此压靠到基底中的钻孔壁上。由此将膨胀型锚定件锚固在钻孔中。优选的是，拉出方向平行于栓纵轴线延伸和/或从钻孔中出来地指向。优选的是，在倾斜面上，与栓纵轴线的距离逆着拉出方向增加。
特别是可以规定，在倾斜面沿拉出方向相对于扩张元件运动的情况下的摩擦系数大于在倾斜面逆着拉出方向相对于扩张元件运动、亦即朝向钻孔底方向运动的情况下的摩擦系数。因此，在其他条件相同的情况下，摩擦力在扩张元件沿着倾斜面径向向外挤压时比其沿着倾斜面径向向内回引时大。通过该构造方式可以如上面已经提到的那样不仅在裂开的混凝土中实现好的特性而且实现高的静拉出载荷。
特别有利的是，在倾斜面沿拉出方向相对于扩张元件运动的情况下的摩擦系数以1.3至1.7倍、特别是1.5倍大于在倾斜面逆着拉出方向相对于扩张元件运动的情况下的摩擦系数。由此可以在常见尺寸的情况下获得特别可靠的锚定件，该锚定件不仅在具有动态裂纹的裂开的混凝土中具有好的特性而且在没裂开的混凝土中也具有高的静拉出载荷。
本发明的一种优选的构造方式在于，在倾斜面逆着栓拉出方向相对于扩张元件运动的情况下的摩擦系数小于倾斜面与栓纵轴线所形成的角的正切：μ<tan(α)。
在该构造方式中，平行于倾斜面的力分量(该力分量在朝向栓指向的向扩张元件的压力的情况下产生)可以大于在扩张元件和倾斜面之间的静摩擦。由此又可以特别可靠地确保，倾斜面在扩张元件上的回引在先前在周围的混凝土中打开的裂纹闭合期间不被摩擦妨碍。因此，倾斜面又被更深地压入钻孔中，从而避免对栓的膨胀区域中的混凝土的损坏。
按照本发明，栓可以具有载荷承接装置，该载荷承接装置特别是可以构成为外螺纹或构成为内螺纹。载荷承接装置用于将沿拉出方向指向的牵拉力引入锚定件中。符合目的的是，倾斜面设置在栓的第一端部区域中，并且载荷承接装置设置在栓的对置的第二端部区域中。拉出方向的方向向量特别是可以从倾斜面向载荷承接装置指向。在倾斜面上，与栓纵轴线的距离随着与载荷承接装置的距离增加而增加。
特别优选的是，扩张元件是膨胀套，该膨胀套至少局部地包围栓；和/或在栓上设有膨胀锥体，其中，倾斜面由膨胀锥体形成。由此实现特别均匀的沿周向方向的力引入。优选地，膨胀套围绕栓的纵轴线的角度至少270°、特别是至少315°或340°。按照该实施方式能以特别简单的方式确保，栓不直接在钻孔壁上摩擦、而是至少最大程度地仅间接地经由膨胀套在钻孔壁上摩擦。这又可以特别简单得确保，按照本发明的与方向有关的摩擦不被栓和钻孔壁之间的直接的摩擦分量掩盖。膨胀锥体按照本发明设置用于撑开膨胀套、亦即用于径向扩展膨胀套。可以设有一个扩张元件或者也可以设有多个扩张元件和对应数量的倾斜面。膨胀锥体可以具有在数学上严格锥形的表面，但这也不是必须这样。
在所谓的栓式锚定件的情况下，膨胀锥体可以轴向固定地设置在栓上。在这种情况下，将具有倾斜面的膨胀锥体在安设膨胀型锚定件时通过栓和膨胀锥体相对于膨胀套共同的轴向运动来进入膨胀套中。膨胀锥体在此优选与栓一件式地构成。在所谓的套筒式锚定件的情况下，备选的是，膨胀锥体可以是与栓分开的部件并且优选通过相对应的螺纹与栓连接。膨胀锥体向膨胀套中的进入于是优选可以至少部分地通过栓相对于膨胀锥体的旋转来实现，该旋转被由相对应的各螺纹形成的螺杆传动转化成膨胀锥体相对于栓的轴向运动。
特别是可以在栓上构成有止挡部、例如环形凸肩，该止挡部限制扩张元件从倾斜面移动。这特别是在栓式锚定件的情况下是有利的。但是也可以多件式地实施的扩张元件也可以延伸至钻孔口(特别是在套筒式锚定件的情况下)。
附图说明
接下来借助优选实施例详细阐述本发明，这些优选实施例在附图中示意性示出，其中，接下来示出的实施例的各个特征在本发明的范围内原则上可以单独地或以组合的方式实现。在附图中示意性示出：
图1为按照本发明的根据第一实施方式的置入混凝土基底中的膨胀型锚定件的局部纵向剖视图；
图2为图1中的锚定件的栓的在膨胀锥体上的外侧的展开图；
图3为图1中的锚定件的构成为膨胀套的扩张元件的内侧的展开图；以及
图4为按照本发明的根据第二实施方式的置入混凝土基底中的膨胀型锚定件的局部纵向剖视图。
具体实施方式
图1至3示出按照本发明的膨胀型锚定件1的一个实施例。特别是如在图1中所示，该膨胀型锚定件1具有栓10和构成为膨胀套的扩张元件20，其中，所述膨胀套包围所述栓10。栓10具有横截面恒定的颈部区域11和邻接于该颈部区域11在栓10的前端部区域中具有用于膨胀套20的膨胀锥体12，在该膨胀锥体上，表面构成为倾斜面13。该倾斜面13在此旋转对称地实施。基于该倾斜面13，栓10在膨胀锥体12上从颈部区域11出发朝向该栓的前端部扩展。在颈部区域11的背向膨胀锥体12的一侧，栓10具有例如构成为环形凸肩的用于膨胀套20的止挡部17。栓10在其与膨胀锥体12对置的后端部区域上设有用于螺母8的外螺纹18。
特别是如在图3中可见，膨胀套20具有膨胀缝隙24，这些膨胀缝隙从膨胀套20的前端侧21出发。所述膨胀缝隙24便于通过栓10的膨胀锥体12使膨胀套20径向扩展。膨胀套20可以通过卷曲金属板坯来制造。
在安设膨胀型锚定件1时，带有膨胀锥体12的栓10逆着平行于栓10纵轴线100的拉出方向101向前推到图1中的基底5中的钻孔中。基于止挡部17，在此也将构成为膨胀套的扩张元件20引入到钻孔中。然后栓10例如通过螺母8的拧紧又沿平行于纵轴线100延伸的拉出方向101从钻孔中拉出一段。构成为膨胀套的扩张元件20基于其与钻孔壁的摩擦在此停留在后面并且导致栓10相对于扩张元件20的移动。在该移动时，栓10的膨胀锥体12的倾斜面13越来越深地如此挤入扩张元件20中，使得扩张元件20被倾斜面13径向扩展并且与钻孔的壁挤压。通过这种机制，将膨胀型锚定件1固定在基底5中。图1示出膨胀型锚定件1的安设状态，在该安设状态下，该膨胀型锚定件固定在基底5中。借助于螺母8可以将安装件6固定在基底5上。
按照本发明，在扩张元件20和栓10的膨胀锥体12上的倾斜面13之间的静摩擦系数μ是与方向有关的。特别是，在栓10相对于扩张元件20沿拉出方向101运动时的静摩擦系数μ大于在逆着拉出方向101运动时的静摩擦系数。基于在栓10沿拉出方向101运动时的比较高的静摩擦系数μ，在静载荷的情况下，特别是非开裂混凝土中，达到高的拉出载荷。基于在栓10逆着拉出方向101运动时的比较低的静摩擦系数μ，可以确保，当在锚定件1旁的混凝土裂缝略微打开并且随后又闭合时，栓10相对于扩张元件20又返回到其初始位置中。这于是特别是可以在如下情况下得以确保，即，在栓10逆着拉出方向101运动时产生的静摩擦系数μ小于倾斜面13与栓纵轴线100所形成的角α的正切：
μ<tan(α)。
如在图2和3中表示的那样，扩张元件20在其面向栓10的内表面上和/或栓10在其面向扩张元件20的周面上可具有微结构、特别是非对称的微结构，该微结构导致在扩张元件20和倾斜面13之间的静摩擦系数μ的方向有关性。
对于图1的实施例来说，膨胀型锚定件1实施为所谓的栓式锚定件。图4示出另一个实施例，在该实施例中，膨胀型锚定件1实施为所谓的套筒式锚定件。与图1中的栓式锚定件不同(在栓式锚定件的情况下，具有倾斜面13的膨胀锥体12轴向固定设置在栓10上并且特别是与栓10一件式地构成)，具有倾斜面13的膨胀锥体12在图4的套筒式锚定件的情况下是与栓10分开的部件。它具有内螺纹，该内螺纹与栓10上的外螺纹相对应。另外，在图4的套筒式锚定件的情况下，构成为膨胀套的也可以是多件式的扩张元件20延伸至钻孔口，并且在栓10的后端部上，加宽的头部88不可相对转动地设置在栓10上。
为了安设图4的套筒式锚定件，栓10经由头部88围绕纵轴线100转动。相对应的各螺纹将栓10的该转动运动转变为膨胀锥体12相对于栓10并且因此相对于膨胀套20的轴向运动，这导致膨胀锥体12以倾斜面13进入膨胀套20中。
即使在图4的套筒式锚定件的情况下也给定按照本发明的与方向有关的在构成为膨胀套的扩张元件20和倾斜面13之间的摩擦系数，其中，静摩擦系数μ可以如上述结合第一实施例讨论的那样来选择。
Claims (5)
1.膨胀型锚定件(1)，具有：
-栓(10)，
-至少一个扩张元件(20)，和
-至少一个设置在所述栓(10)上的倾斜面(13)，当栓(10)沿拉出方向(101)相对于扩张元件(20)移动时，该倾斜面径向向外挤压扩张元件(20)，其特征在于，
在扩张元件(20)和倾斜面(13)之间的摩擦的摩擦系数是与方向有关的，在倾斜面(13)沿拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数大于在倾斜面(13)逆着拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数。
2.按照权利要求1所述的膨胀型锚定件(1)，
其特征在于，
在倾斜面(13)沿拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数以1.3至1.7倍大于在倾斜面(13)逆着拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数。
3.按照权利要求1或2所述的膨胀型锚定件(1)，
其特征在于，
在倾斜面(13)逆着拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数小于倾斜面(13)与栓(10)的纵轴线(100)所形成的角(α)的正切。
4.按照权利要求1或2所述的膨胀型锚定件(1)，
其特征在于，
扩张元件(20)是膨胀套，该膨胀套至少局部地包围栓(10)；并且
在栓(10)上设有膨胀锥体(12)，其中，倾斜面(13)由膨胀锥体(12)形成。
5.按照权利要求2所述的膨胀型锚定件(1)，其特征在于，在倾斜面(13)沿拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数以1.5倍大于在倾斜面(13)逆着拉出方向(101)相对于扩张元件(20)运动的情况下的摩擦系数。
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