CN107975523A

CN107975523A - 膨胀锚固件

Info

Publication number: CN107975523A
Application number: CN201711001540.1A
Authority: CN
Inventors: 朱锋
Original assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-05-01
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: ES2748231T3; DK3315795T3; DE102017121232A1; CN107975523B

Abstract

本发明涉及一种由金属构成的膨胀锚固件。这种膨胀锚固件迄今为止具有滑动涂层，以确保尤其是在被撕裂的混凝土中的再膨胀。为了省去相应的制造费用，本发明提出的是：不设置滑动涂层。令人惊讶地发现了：在遵循特定的几何参数的情况下还是会实现可靠的再膨胀。

Description

膨胀锚固件

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的膨胀锚固件。

背景技术

由金属构成的用于锚固在钻孔中的膨胀锚固件对于尤其是针对较重的物件的紧固来说长期以来是公知的。除了很多特殊类型以外，螺栓型锚固件（Bolzenanker）和套筒型锚固件（Hülsenanker）是该膨胀锚固件的最常见的基本类型。两者的共同点是，锥形的膨胀体被拉入（einziehen）到膨胀套筒中。在一些情况下，膨胀套筒也移动到膨胀体上。如果紧固在建筑物的受拉区中、例如紧固在由钢筋混凝土构成的天花板（Geschossdecke）的下侧上，那么必须考虑锚固基底中的延伸通过钻孔的裂缝。在交替负载的情况下，裂缝打开和关闭，或钻孔扩大和变窄。为了使膨胀锚固件在这些条件下、尤其是在钻孔扩大时不会从钻孔中滑出，这样的膨胀锚固件以如下方式设计：其在受负载的情况下可以再膨胀。如果钻孔扩大，那么膨胀体进一步拉入到膨胀套筒中，并且使该膨胀套筒进一步膨胀。为了使这一点也还可以在几年后发生，滑动涂层必须布置在膨胀套筒的内侧和/或膨胀锥形件的外侧。典型地，这种膨胀锚固件因此具有有机漆作为滑动涂层，像这一点例如在文献EP0514342 A1中所描述的那样。所述漆除了滑动功能以外还可以用作腐蚀保护件，其中必要时，附加地施加无机涂层作为腐蚀保护件。替选地，例如由文献EP0874166 A1还公开了：用软管、尤其是收缩软管包绕膨胀体。在下文中，“滑动涂层”也指的是这种软管。施加滑动涂层需要单独的制造步骤，并且在使用几年后也确保足够的层厚需要高的费用用于质量保证。

发明内容

本发明的任务因此是，以减少的制造费用提供一种膨胀锚固件，该膨胀锚固件还是可用在受拉区中。

该任务根据本发明通过权利要求1的特征解决。本发明提出了一种由金属构成的膨胀锚固件，用于锚固在锚固基底中的钻孔中，以便可以将物件紧固在锚固基底上。“膨胀锚固件”在此尤其并且优选地理解为套筒型锚固件和螺栓型锚固件。锚固基底尤其是实心建筑材料（Vollbaustoff）并且尤其是由混凝土构成。

膨胀锚固件具有带有负载作用器件的杆部（Schaft）。负载作用器件尤其是外螺纹，但是例如也可以是内螺纹或钉子形的头部。

此外，膨胀锚固件具有膨胀体。该膨胀体可以是与杆部一体式的（如在螺栓型锚固件中就是这样的情况），或者是单独的部件（如在套筒型锚固件中形式为带有内螺纹的锥形螺母就是这样的情况）。膨胀体锥形地以第一锥形角W_S沿着引入方向扩大直至最大的直径D。“引入方向”表示如下方向，膨胀锚固件利用该方向按计划地引入到钻孔中。“锥形地”在此不仅表示严格地在数学上为截锥体形的造型，而是还包括非圆形的横截面和非线性的扩大部。所述角度相应地可以相对于沿着膨胀体的纵轴线变化。“第一锥形角”在此在角度变化时表示锥形的外表面相对于膨胀锚固件的纵轴线的平均的角度。与之相应地，在截锥体形的膨胀体中，所包围出的锥角是第一锥形角的两倍大。

膨胀锚固件的膨胀套筒可以利用膨胀体通过相对移动而膨胀。“相对移动”尤其是表示将膨胀体拉入到膨胀套筒中，其中膨胀套筒按计划基本上相对于周围的钻孔保持位置固定。但膨胀套筒移动到膨胀体上也是可能的，其中膨胀套筒相对于周围的钻孔运动。拉入和移动的组合根据本发明也是可能的。膨胀套筒具有基本上为柱形的基体，并且在其沿着引入方向处于前面的端部上具有凸起（Fortsatz）。凸起尤其是基本上在膨胀套筒的整个周缘上延伸。膨胀套筒在此不需要在整个周缘上是闭合的，而是也可以具有缝隙，所述缝隙在部分或整个长度上延伸，并且因此能够实现作为冲压弯曲件来制造，并且/或者用于构造多个膨胀舌形件。优选的是：膨胀套筒通过多个平行于膨胀锚固件的纵轴线的缝隙被划分为部段（Segmente），其中缝隙基本上没有沿着引入方向扩大。基体尤其是具有近似圆形的横截面。

在基体的区域中膨胀套筒具有第一壁厚t_G，并且在凸起的区域中具有更小的第二壁厚t_F。在基体的壁厚变化时，第一壁厚t_G表示在该区域中的平均的壁厚。在凸起的壁厚变化时，第二壁厚t_F同样表示在该区域中的平均的壁厚。凸起的平行于膨胀锚固件的纵轴线而测量的长度相对于基体较小。所述长度尤其是最大为直径D的20%。凸起在膨胀套筒膨胀期间作为一种滑板件起作用。

优选地，凸起的内侧相对于膨胀锚固件的纵轴线倾斜，即锥形地以第二锥形角W_F扩大，其中在此“锥形地”又不表示严格地在数学上是截锥体形的。凸起的第二锥形角W_F尤其是基本上相应于膨胀体的第一锥形角W_S。

凸起优选具有基本上平行于内侧的外侧。

通过凸起的上面所提到的优选的特征并且尤其是通过其组合，膨胀套筒可以以凸起作为一种滑板件特别好地在膨胀体上滑动。

从基体到凸起的过渡部根据本发明通过在外侧上的直径梯度（Durchmesserstufe）形成。也就是说，直径梯度限定了从基体到凸起的过渡部。通过所述直径梯度一方面得到了基体和凸起之间的功能分离，通过所述基体的平面的贴靠导致了膨胀力的均匀分布，在膨胀时所述凸起促进在膨胀体上的滑动。另一方面，凸起可以通过板材在相应的部位上的挤压而制成。由于厚度减小，板材在凸起的区域中被加固，随之出现硬度的提高。由此，凸起可以特别好地伸入到钻孔壁中，这对于膨胀过程来说是有利的。直径梯度尤其未被倒角，并且形成棱边，所述棱边基本上垂直于膨胀锚固件的纵轴线。但直径梯度也可以在沿着膨胀套筒的纵向延伸的区域上延伸。如果多个阶梯部沿着膨胀套筒的纵向延伸布置在外侧，并且凸起的内侧相对于膨胀锚固件的纵轴线倾斜，那么“直径梯度”在此表示如下阶梯部：该阶梯部最接近在柱形的基体和锥形的内侧之间的过渡部部。否则，“直径梯度”在此表示最前面的阶梯部。

根据本发明的膨胀锚固件的特征在于，其不具有滑动涂层。“滑动涂层”在此表示基于有机的涂层，尤其是漆或者像已经提到的那样是包绕的软管。不反对“滑动涂层”是无机涂层，尤其是热镀锌件或电镀锌件。这种无机涂层尤其是在根据本发明的由非不锈钢构成的膨胀锚固件中作为腐蚀保护件来设置。在由不锈钢构成的膨胀锚固件中，膨胀套筒和/或膨胀体优选由不锈钢制成，并且表面被硬化，更确切地说尤其是通过在温度低于300摄氏度时碳和/或氮在表面中的积聚被硬化。碳的这种积聚也被称为“科尔斯特林技术（Kolsterisieren）”。

根据本发明，锚固件此外具有如下几何关系：

对于基体的第一壁厚（t_G）适用的是：

0.08*D+0.20mm≤t_G≤0.13*D+0.25mm，

并且对于凸起的第二壁厚（t_F）适用的是：

0.26* t_G +0.03mm≤t_F≤0.60* t_G +0.30mm，

并且对于膨胀体的第一锥形角（W_S）适用的是：

0.11º*D/mm+8.83º≤W_S≤0.17º*D/mm+11.50º。

令人惊讶地发现了：在遵循这些几何参数的情况下，这种膨胀锚固件也在没有滑动涂层的情况下可靠地再膨胀。由此可以避免用于涂层的巨大的费用并且此外避免可能的故障源。

基体优选在直径梯度的区域中基本上具有第一壁厚t_G，并且凸起基本上具有第二壁厚t_F。基体的壁厚和凸起的壁厚尤其是分别基本上是恒定的。“基本上”在此包括沿两个方向各10%的偏差。

膨胀套筒可以具有凸耳（Nasen），这尤其是在螺栓型锚固件的情况下是有利的，以便膨胀套筒在膨胀开始时保持在钻孔壁上。“凸耳”在此表示局部受限制的凸出部。然而，凸耳可以负面地影响负载分布，因此，所述凸耳优选与膨胀套筒的沿着引入方向处于前面的端部具有最少0.5*D、尤其是最少1.0*D的间距。凸耳尤其是布置在膨胀套筒的沿着引入方向处于后面的端部上。此外，其径向突出（Überstand）最大为0.5*t_G、尤其是最大为0.25*t_G。

“套筒型锚固件”在此理解为带有作为杆部的螺纹杆的锚固件，作为膨胀体的锥形螺母、膨胀套筒、间距套筒和螺母拧到或移动到所述螺纹杆上。“螺栓型锚固件”在此理解为如下锚固件，其中膨胀体一体式地或者在无论如何都不运动地与杆部连接。在颈部（Hals）的与膨胀体邻接的区域中，杆部被可纵向运动的膨胀套筒包围。

附图说明

本发明随后借助实施例示出。其中：

图1以透视的截面图示出了根据本发明的、作为紧固装置的一部分的膨胀锚固件；

图2以侧视图示出了相同的膨胀锚固件的膨胀套筒；

图3以截面图示出了根据来自图2的圆圈III的细节；并且

图4以截面图示出了相同的膨胀锚固件的膨胀体。

具体实施方式

在图中示出的根据本发明的膨胀锚固件1被实施为套筒型锚固件并且是紧固装置2的一部分，其中物件3、在此是法兰板4紧固在由混凝土构成的锚固基底5上。为此首先物件3放置到锚固基底5上，并且穿过在物件3中存在的孔6地在锚固基底5中建立钻孔7。膨胀锚固件1穿过孔6地插入到钻孔7中。该状态在图1中示出。随后，膨胀锚固件1被拉紧（anziehen），在下面还将对此进行讨论。

膨胀锚固件1具有形式为螺纹杆9的杆部8，该螺纹杆在膨胀锚固件1的整个长度上延伸。螺纹杆9的螺纹用作负载作用器件32。沿着膨胀锚固件1的引入方向E完全在前面，锥形螺母10作为膨胀体11被拧上。为此，锥形螺母10具有内螺纹12，像在图4中可看到的那样。与引入方向E相反地，膨胀套筒13在后面地连接到所述锥形螺母10上。“在前面”和“在后面”在此始终与引入方向E有关。“轴向”在此表示平行于膨胀锚固件的纵轴线L，“径向”与之垂直。在下面还将对膨胀套筒13和锥形螺母10进行更为详细的讨论。补偿套筒（Ausgleichshülse）14在后面地连接到膨胀套筒13上，与膨胀锚固件1的所有其他构件不同的是，所述补偿套筒不是由钢制成，而是由塑料制成。补偿套筒14以本身公知的方式在锚固的最后阶段中沿着膨胀锚固件1的纵轴线L的方向被镦锻（stauchen），而物件3被拖到锚固基底5上。补偿套筒14具有伸向前的舌形件15，所述舌形件嵌入到膨胀套筒13的互补的凹部16中，并且因此避免膨胀套筒13相对于补偿套筒14扭转。此外，补偿套筒14具有在径向上伸向外的纵向肋17，所述纵向肋贴靠在钻孔7的钻孔内壁18上，并且由此避免膨胀套筒13在钻孔7中扭转。管形的间距套筒19在后面地连接到补偿套筒14上，并且垫圈20以及螺母21连接到所述间距套筒上。螺母21通过垫圈20支撑在物件3的外侧22上。膨胀套筒13、补偿套筒14和间距套筒19在内部均是柱形的，带有例如大于螺纹杆9的外直径的内直径，从而这些元件可平行于膨胀锚固件1的纵轴线L地相对于杆部8移动。

拉紧（Anziehen）膨胀锚固件1通过转动螺母21实现。这导致朝螺纹杆9与引入方向E相反的拉运动（Zugbewegung），所述拉运动被传递到膨胀体11上。由此，膨胀体11被向后朝膨胀套筒13的方向拉。因为膨胀套筒13轴向地通过补偿套筒14和间距套筒15支撑在垫圈20上，并且因此支撑在螺母21上，所以膨胀体11被拉入到膨胀套筒13中，并且膨胀套筒13在径向上膨胀。所述拉入也可以理解为在膨胀套筒13和膨胀体11之间的相对移动。所述膨胀套筒在此基本上位置固定地保持在钻孔7中，并且引起主要是基于摩擦的锚固。在钻孔7的区域中形成裂缝时导致钻孔7的扩大。如果膨胀锚固件1例如通过作用到法兰板4上的有效负载而被加载拉力，那么膨胀体11进一步被拉入到膨胀套筒13中，并且膨胀套筒13还更多地膨胀。这被称为“再膨胀”。

膨胀和再膨胀通过膨胀套筒13和锥形螺母10的详细几何形状来促进。像在图2和3中示出的那样，膨胀套筒13具有柱形的基体23并且沿着引入方向向前从基体23凸出地具有凸起24。基体23和凸起24都在整个周缘上延伸，仅仅通过四个在周缘上均匀分布的缝隙25中断，所述缝隙从膨胀套筒13的前端部26在膨胀套筒13的长度L_S的大约70%上平行于膨胀锚固件1的纵轴线L地延伸，并且分别在圆形的开口27中结束。缝隙25将膨胀套筒13划分为各个部段并且由此使径向的膨胀变得容易。基体23的壁厚在周缘和长度上是恒定的，并且因此同时是平均的第一壁厚t_G。凸起24的壁厚在周缘和长度上同样是恒定的，并且因此同时是平均的第二壁厚t_F。凸起的内侧28因此平行于凸起24的外侧34。凸起24倾斜向前地、即以轴向和径向分量、以凸起24在内侧28上的第二锥形角W_F伸出，从而凸起24整体上形成锥形的内侧28。凸起24基于如下厚度通过变形形成，该厚度相应于基体23的平均的第一壁厚t_G。因为凸起的平均的第二壁厚t_F明显更小，所以在变形时导致坚固性和硬度的明显提高。膨胀套筒13的前端部26可以由此特别好地插入到钻孔内壁18中。这虽然仅在很小的程度上实现并且对于完成膨胀的膨胀锚固件1来说不太重要，但却在膨胀开始时导致膨胀套筒13不会无意地沿着钻孔内壁18移动。从基体23到凸起24的过渡部通过在膨胀套筒13的外侧33上的直径梯度29形成。直径梯度29与基体23包围出90º角并且由此形成端面30，其垂直于膨胀锚固件1的纵轴线L。凸起24形成一种“滑板件”，膨胀套筒13利用该滑板件在膨胀体11上滑动。

像已经提到的那样，形成膨胀体11的锥形螺母10具有内螺纹12，该内螺纹穿过锥形螺母10。在前面，锥形螺母基本上是柱形的并且形成膨胀体11的最大直径D。最大直径D同时形成膨胀锚固件1的公称直径。直径锥形地以截锥体的形式向后减小。这样形成的膨胀面31与膨胀锚固件1的纵轴线L包围出膨胀体11的第一锥形角W_S，该第一锥形角相应于凸起24的第二锥形角W_F。

下面的表格给出了用于实施例的不同参量的尺寸。关于所述尺寸分别说明了尺寸公差。然而，凸起24的第二壁厚t_F和基体23的第一壁厚t_G以及膨胀体11的第一锥形角W_S不能够任意地选择，而是必须附加地注意在两个下方的行中说明的比例关系。

D	[mm]	10	12	15	16
						t_G	[mm]	1.30±0.28	1.50±0.33	1.80±0.40	1.90±0.43
t_F	[mm]	1.10±0.81	1.45±1.06	2.06±1.51	2.29±1.67
						W_F=W_S	[º]	11.57±1.64	11.85±1.70	12.27±1.79	12.41±1.82
L_S	[mm]	25.20±0.20	30.10±0.30	35.80±0.40	37.40±0.40
						t_G /D	[-]	0.13±0.03	0.12±0.03	0.12±0.03	0.12±0.03
t_F /t_G	[-]	0.76±0.47	0.86±0.53	1.01±0.61	1.06±0.64

D	[mm]	18	20	24
					t_G	[mm]	2.10±0.48	2.30±0.53	2.70±0.63
t_F	[mm]	2.78±2.03	3.31±2.42	4.53±3.30
					W_F	[º]	12.69±1.88	12.97±1.94	13.53±2.06
L_S	[mm]	41.10±0.40	42.10±0.40	46.25±0.25
					t_G /D	[-]	0.12±0.03	0.12±0.03	0.11±0.03
t_F /t_G	[-]	1.16±0.70	1.25±0.76	1.45±0.87

通过这些尺寸确保了可靠的再膨胀。尤其是满足了对于膨胀锚固件1的欧洲许可来说所必要的标准，平衡值在0.5mm-裂缝时相对于0.3mm-裂缝不会下降超过30%。此外，对于可靠的锚固来说必要的转矩保持很小，从而一方面，所述拉紧保持对于操作人员友好，并且另一方面，在锚固件中的预应力不会变得过大，这在附加的负载时可能导致锚固件内的故障。

锥形螺母10由带有材料编号1.0718（11SMnPb30；标准：EN 10277-3-2008）的钢通过冲压弯曲制成，而膨胀套筒23由带有材料编号1.0347（DC03；标准：EN 10130-2006）或1.0037（St37-2；标准：EN 10027-2）的钢制成。

替选地，该钢可以通过不锈钢代替，其中膨胀套筒23和/或膨胀体11通过科尔斯特林技术硬化。

附图标记列表：

1 膨胀锚固件

2 紧固装置

3 物件

4 法兰板

5 锚固基底

6 物件3中的孔

7 锚固基底5中的钻孔

8 杆部

9 螺纹杆

10 锥形螺母

11 膨胀体

12 锥形螺母10的内螺纹

13 膨胀套筒

14 补偿套筒

15 补偿套筒14的舌形件

16 膨胀套筒13的凹部

17 补偿套筒14的纵向肋

18 钻孔内壁

19 间距套筒

20 垫圈

21 螺母

22 物件3的外侧

23 膨胀套筒13的基体

24 膨胀套筒13的凸起

25 缝隙

26 膨胀套筒13的前端部

27 开口

28 凸起24的内侧

29 直径梯度

30 直径梯度29的端面

31 膨胀体11的膨胀面

32 负载作用器件

33 膨胀套筒13的外侧

34 凸起24的外侧

D 膨胀体11的最大直径

E 膨胀锚固件1的引入方向

L 膨胀锚固件1的纵轴线

L_S 膨胀套筒13的长度

t_F 凸起24的平均的第二壁厚

t_G 基体23的平均的第一壁厚

W_F 凸起24在内侧上的第二锥形角

W_S 膨胀体11的第一锥形角。

Claims

1.一种由金属构成的膨胀锚固件（1），用于锚固在尤其是由混凝土构成的锚固基底（5）中的钻孔（7）中用于紧固物件（3），所述膨胀锚固件具有：

-带有负载作用器件（32）的杆部（8），

-膨胀体（11），所述膨胀体锥形地以第一锥形角（W_S）沿着引入方向（E）扩大直至最大的直径（D），和

-膨胀套筒（13），所述膨胀套筒能通过膨胀体（11）的相对移动膨胀，并且所述膨胀套筒

-具有基本上柱形的带有第一壁厚（t_G）的基体（23），并且

-在其沿着引入方向（E）处于前面的端部（26）上具有带有更小的第二壁厚（t_F）的凸起（24），

-其中从基体（23）到凸起（24）的过渡部通过在外侧（33）上的直径梯度（29）形成，

其特征在于，

-膨胀体（11）和膨胀套筒（13）都不具有滑动涂层，

-并且对于基体的第一壁厚（t_G）适用的是：

0.08*D+0.20mm≤t_G≤0.13*D+0.25mm，

-并且对于凸起的第二壁厚（t_F）适用的是：

0.26* t_G +0.03mm≤t_F≤0.60* t_G +0.30mm，

-并且对于膨胀体的第一锥形角（W_S）适用的是：

0.11º*D/mm+8.83º≤W_S≤0.17º*D/mm+11.50º。

2.根据权利要求1所述的膨胀锚固件，其特征在于，在直径梯度（29）的区域中，所述基体（23）具有第一壁厚（t_G），并且所述凸起（24）具有第二壁厚（t_F）。

3.根据权利要求1或2所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述凸起（24）具有内侧（28），所述内侧锥形地以第二锥形角（W_F）沿着引入方向（E）扩大。

4.根据权利要求3所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述凸起（24）的第二锥形角（W_F）基本上相应于所述膨胀体（11）的第一锥形角（W_S）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述凸起（24）具有基本上平行于内侧（28）的外侧（34）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述膨胀套筒（13）通过多个平行于膨胀锚固件（1）的纵轴线（L）的缝隙（25）被划分为部段，其中所述缝隙（25）基本上没有沿着引入方向（E）扩大。

7.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述膨胀锚固件（1）是套筒型锚固件。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述膨胀锚固件是螺栓型锚固件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀锚固件，其特征在于，所述膨胀套筒（13）和/或所述膨胀体（11）由不锈钢构成并且表面被硬化，尤其是通过在温度低于300摄氏度时碳和/或氮在表面中的积聚被硬化。