CN111328364A - 具有颗粒涂层的紧固元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧固元件、特别是膨胀锚，所述紧固元件具有螺栓和设置在所述螺栓上的保持元件，所述保持元件用于将拉力导入到所述螺栓中，所述螺栓具有金属的第一摩擦面，并且所述保持元件具有配设给所述第一摩擦面的金属的第二摩擦面。根据本发明规定：在两个摩擦面中的至少一个摩擦面上设置有涂层，在所述涂层中置入优选硬的颗粒。

Description

具有颗粒涂层的紧固元件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的紧固元件、优选膨胀锚。这样的紧固元件配备有螺栓和设置在所述螺栓上的保持元件，所述保持元件用于将拉力导入到螺栓中，所述螺栓具有金属的第一摩擦面，并且所述保持元件具有配设给所述第一摩擦面的金属的第二摩擦面。
背景技术
EP3104025A1和欧洲专利申请第16179695.8号描述了膨胀锚，其中，在螺栓与膨胀体之间设置有涂层。EP1900945A1和JP57083710A2公开了在螺纹区域中被涂层的螺纹连接器。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种可以特别简单地制造的特别有效且可靠的紧固元件。
根据本发明，所述任务通过一种具有权利要求1所述特征的紧固元件得以解决。优选实施例在从属权利要求中给出。
根据本发明的紧固元件的特征在于，在两个摩擦面中的至少一个摩擦面上设置有涂层，在所述涂层中置入优选硬的颗粒。
本发明的基本构思可以被视为：在两个相邻的金属的摩擦面之间设置有涂层，该涂层包含优选硬的颗粒。由此可以改变两个摩擦面上的摩擦性能，这又可以有利于紧固元件的效率、特别是承载能力。因此，例如可以以特别简单的方式抵抗不希望的卡住和/或磨损、可以改进耐磨性和/或可以有针对性地改变、特别是增大摩擦系数，这都可以在静态或动态的状态下导致改进的效率、特别是承载能力。特别是也可以以特别简单的方式规定可变的摩擦性能。例如可以规定：摩擦性能首先特别是在小压紧力时由涂层的基质确定并且接着特别是在大压紧力时由颗粒确定，所述颗粒可以在对应地加载所述涂层时被工艺主导。
螺栓可以以本领域常规的方式理解为细长的杆状的构件。所述螺栓可以具有螺纹，但这不是必须的。保持元件适用于将拉力、即沿轴向指向的力导入到所述螺栓中，所述拉力也可以是能够将螺栓保持在适当位置中的约束力，特别是当保持元件如在下面进一步解释的那样是由螺栓压紧到孔壁上的膨胀体时是所述情况。螺栓可以是一体式的或者由多个分开的部件构成。
两个摩擦面由金属构造、亦即它们分别构造在金属体上。因此，螺栓和保持元件至少在其相应的摩擦面的区域中、优选也完全由金属材料构成。在固定元件的常规安装中，螺栓在两个摩擦面上相互摩擦。因此，两个摩擦面构成摩擦面对。
在所述摩擦面中的至少一个摩擦面上或在两个摩擦面上，除了所述涂层之外可以分别还设置有至少一个附加涂层、例如防腐蚀层。特别是可以规定：所述涂层覆盖所述附加涂层，亦即这种附加涂层在所述涂层下面设置在相应的摩擦面上。除了所提及的颗粒之外，涂层也还可以包含具有其他性能的附加颗粒。
紧固元件优选可以是膨胀锚。
特别优选的是：所述保持元件是膨胀体，并且所述螺栓具有用于所述膨胀体的膨胀区域。因此，根据本发明的具有颗粒的涂层则设置在膨胀锚的膨胀机构上。在这个区域中的应用特别是可以在被周期性地加载的膨胀锚中是有利的。膨胀区域特别是可以构成楔，当螺栓沿拉出方向相对于膨胀体错开时径向向外挤压膨胀体。膨胀体特别是可以是膨胀套和/或膨胀区域可以是膨胀锥。
但是也可以规定：所述保持元件与螺栓螺纹连接的螺母。在这种情况下，两个摩擦面设置在螺母的螺纹连接处。因此可以进一步改进对预紧的有针对性的调节。如果紧固元件是膨胀锚，则可以在膨胀机构上或在膨胀锚的可选地存在的螺母上或者也可以在膨胀机构上以及在螺母上设置有根据本发明的包含颗粒的涂层。
特别优选的是：置入有颗粒的所述涂层至少设置在所述第一摩擦面上、即设置在螺栓上。这可以进一步简化制造。
在两个摩擦面中的恰好一个摩擦面上设置有置入有颗粒的涂层就可以是足够的，这在生产成本方面也可以是有利的。两个摩擦面中的这个恰好一个摩擦面特别是可以是第一摩擦面、即螺栓的摩擦面。
所述涂层的硬度特别是可以小于所述颗粒的硬度。因此可以以特别简单的方式获得多级摩擦性能，其中，摩擦性能首先由涂层决定，并且在载荷增大、特别是压力和/或磨损增大时由颗粒决定。
所述涂层优选可以包含聚合物、特别是水基聚合物。聚合物例如可以具有醇酸树脂、聚酯树脂和/或环氧树脂。
特别优选的是：所述颗粒的莫氏硬度大于或等于6。特别是当涂层设置在膨胀体或所属的膨胀区域上时，在这种情况下可以实现对摩擦的确定的增大，这可以特别有效地抵抗不希望地过早地从膨胀体中拉出膨胀区域。颗粒的莫氏硬度可以小于10，这主要可以在制造耗费方面是有利的。
颗粒例如可以具有7的莫氏硬度，25的埃因莱纳(Einlehner)研磨度和/或2.2g/cm3至2.7g/cm3之间的密度。颗粒特别是硬的颗粒、优选硬的矿物颗粒。以本领域常规的方式，硬的颗粒可以理解为具有6以上的莫氏硬度的颗粒。
本发明的另一个优选实施方案在于：所有颗粒的至少一部分量、特别是所有颗粒的至少30％或50％的一部分量被所述涂层完全包围。因此，所有颗粒的至少一部分量被完全埋没在涂层中并且不出现在涂层的表面上。因此可以实现特别选择性良好的多级摩擦性能。
特别优选的是：所述颗粒具有0.1μm至10μm之间、优选0.7μm至3.0μm之间、特别是1.5μm的粒度D50，和/或所述颗粒具有0.6μm至60μm之间、优选3.0μm至12μm之间、特别是6.0μm的粒度D97。以本领域常规的方式，D值DXX说明颗粒的XX％未达到的大小，因为它们小于所述大小。因此，在6μm的D97中，97％的颗粒小于6μm。
此外，已经证明特别有利的是：所述涂层具有0.2μm至100μm之间、优选0.5μm至25μm之间的层厚度。
附图说明
下面借助在附图中示意性示出的优选实施例详细地解释本发明，其中，下面示出的实施例的各个特征可以在本发明的范围内原则上单独地或以任何组合实现。在附图中示意地示出：
图1示出根据第一实施例的紧固元件的部分纵向剖切的视图，该紧固元件置于在混凝土基质中并且构造为膨胀锚；
图2示出图1中的紧固元件在膨胀体与螺栓之间的接触区域处的在图1中用圆圈标记的部位处的详细视图；
图3示出图1中的紧固元件的螺栓的侧视图；
图4示出根据另一个实施例的紧固元件的部分纵向剖切的视图，该紧固元件置于混凝土基质中并且构造为膨胀锚；
图5示出图4中的紧固元件在膨胀体与螺栓之间的接触区域处的在图4中用圆圈标记的部位处的详细视图；
图6示出根据第三实施例的紧固元件的部分纵向剖切的视图，该紧固元件置于混凝土基质中并且构造为膨胀锚；
图7示出图6中的紧固元件在膨胀体与螺栓之间的接触区域处的在图6中用圆圈标记的部位处的详细视图；并且
图8和图9示出上述实施例的两个摩擦面之间的间隙的示意图，在图8中在摩擦过程之前示出并且在图9中在摩擦过程期间示出。
具体实施方式
图1至图3示出了根据本发明的紧固元件的第一实施例。如特别是在图1中示出的那样，紧固元件构造为膨胀锚并且具有螺栓10和构造为膨胀套的膨胀体20，该膨胀体围绕螺栓10。螺栓10具有横截面恒定的颈部区域11和紧接着颈部区域11在螺栓10的前端部区域中具有用于膨胀体20的膨胀区域12，在该膨胀区域上，螺栓的表面向后面、优选锥形地会聚。膨胀区域12构成楔，该楔可以在轴向牵拉时在螺栓中径向向外挤压膨胀体20。螺栓10在颈部区域11的背离膨胀区域12的那侧上具有用于膨胀体20的止挡17，该止挡例如构造为环形肩部。螺栓10在其与膨胀区域12反向的后端部区域处设有外螺纹18，在该外螺纹处螺栓10与螺母70螺纹连接。
在安装固定元件时，螺栓10以膨胀区域12在前面逆着拉出方向101平行于螺栓10的纵向轴线100地推入到图1中的基质5中的钻孔中。由于止挡17，构造为膨胀套的膨胀体20也插入到钻孔中。然后，例如通过拧紧螺母70，沿平行于纵向轴线100延伸的拉出方向101从钻孔稍微拉出螺栓10。构造为膨胀套的膨胀体20由于其与钻孔壁的摩擦此时留下，并且引起螺栓10相对于膨胀体20的移动。在这种移动时，螺栓10的膨胀区域12越来越深地如此进入到膨胀体20中，使得膨胀体20由膨胀区域12径向地扩宽并且压到钻孔的壁上，由此将紧固元件锚固在基质5中。于是，经由膨胀体20可以将拉力导入到螺栓10中，该拉力作为约束力将螺栓10轴向地保持在钻孔中。因此，膨胀体20构成保持元件。在图1中示出了紧固元件的安装状态，其中，所述膨胀体锚固在基质5中。借助于螺母70，附件6可以固定在基质5上。
要注意的是：止挡17是可选的，并且例如也可以设置有较长的膨胀体20，它直至达到钻孔口为止并且从那里例如由螺母70压入到钻孔中。
螺栓10在其膨胀区域12中具有第一摩擦面19，并且膨胀体20具有第二摩擦面29，其中，在安装紧固元件时、特别是在膨胀体12缩回到膨胀体20中时，膨胀体20和螺栓10在两个摩擦面19和29上彼此摩擦。
如特别是在图2和图3中可看出的那样，第一摩擦面19、即属于螺栓10的摩擦面19具有涂层60，在该涂层中置入颗粒61，并且下面结合图8和图9详细解释所述涂层的作用。如图3示出的那样，涂层60(在图3中用虚线示意性地强烈放大地示出)也可以延伸超过第一摩擦面19进入到颈部区域11中，或者(未示出地)延伸到整个螺栓10上，这可以简化制造。
紧固元件的另一个实施例在图4和图5中示出。不同于图1至图3中的紧固元件(其中，螺栓一件式地构造并且特别是其膨胀区域12固定地与螺栓10的其余部分连接)，图4和图5的实施例的螺栓10具有锚杆15和与锚杆15分开的楔体16，其中，用于膨胀体20的膨胀区域12在楔体16上构成。具有膨胀区域12的楔体16具有内螺纹，该内螺纹与螺栓10的锚杆15上的外螺纹相对应。此外，在图4和图5的紧固元件中，构造为膨胀套并且也可以是多体式的膨胀体20延伸直至钻孔口为止，并且在螺栓10的后端部区域处，优选具有外多边形结构的加宽的头部88无相对转动地设置在锚杆15上。
为了设置图4和图5的紧固元件，锚杆15优选经由头部88绕纵轴线100置于转动。相对应的螺纹将锚杆15的这种转动运动转换成具有膨胀区域12的楔体16相对于锚杆15并且因此相对于膨胀体20的轴向运动，这导致膨胀区域12缩回到膨胀体20中并且导致对紧固元件的锚固。因此，膨胀体又构成保持元件，借助该保持元件能够将构造为拉力的约束力导入到螺栓中。
在图4和图5的紧固元件中，螺栓10也在设置在其膨胀区域12中的第一摩擦面19处具有带有颗粒61的涂层60，该涂层在膨胀体20上构造的第二摩擦面29相对置，其中，在安装紧固元件时、特别是在膨胀区域12缩回到膨胀体20中时，膨胀体20和螺栓10在两个摩擦面19和29上彼此摩擦。下面结合图8和图9解释涂层的作用。
图6和图7示出了紧固元件的另一个实施例。图6和图7的紧固元件基本上对应于图1至图3的紧固元件，使得可以参考所属的描述。不同于图1至图3的实施例，在图6和图7的实施例中，第二摩擦面79处于螺母70上并且与第二摩擦面79相对应的第一摩擦面19处于属于螺母70的螺栓的外螺纹18上。因此，根据本发明的具有颗粒61的涂层60设置在螺母70上或/和螺栓10的外螺纹18上。因此，螺母70可以构成用于将拉力导入到螺栓10中的保持元件。在下面结合图8和图9又进一步详细解释置入有颗粒61的涂层60的作用。
这样的构造方案也是可设想，其中，根据本发明的具有颗粒的涂层不仅位于螺母与螺栓之间而且位于膨胀元件之间，即特别是图1至图3的构造方案与图6和图7的构造方案的组合。
图8和图9示意性地示出了在上述实施例的摩擦面19和29或79上起作用的机构。在这里，涂层60示例性地是具有低摩擦系数的相对软的聚合物基体，与此相对，颗粒61具有明显更高的硬度。在摩擦面19与29之间的在开始安装紧固元件时存在的压紧压力低的情况下，摩擦由聚合物涂层60的相对低的摩擦确定。在逐步安装紧固元件时或在特别地加载、特别是周期地加载紧固元件时可能存在的高压和/或较长的摩擦路径的情况下，相对较差的承载涂层60被去除、破坏或分层。但是，相对硬且耐磨的颗粒61保留在摩擦面19与29或79之间，并且此后可以确定摩擦性能。颗粒61特别是可以有效地抵抗摩擦面19与29或79的卡住和/或冷焊和/或实现在高载荷时有针对性地摩擦提高，特别是如果颗粒61相对硬的话。
通过根据本发明将硬的颗粒61导入到涂层60中特别是可以提供胶态的分散膜。随着载荷增大，基体构成的聚合物涂层60可能塌陷，硬的颗粒61留在金属的摩擦面19与29或79之间，并且在所述摩擦面之间构成硬的分离层。

Claims (10)

1.紧固元件，所述紧固元件具有
-螺栓(10)和
-设置在所述螺栓(10)上的保持元件，所述保持元件用于将拉力导入到所述螺栓(10)中，
-所述螺栓(10)具有金属的第一摩擦面(19)并且所述保持元件具有配设给所述第一摩擦面(19)的金属的第二摩擦面(29、79)，
其特征在于，
在两个摩擦面(19；29、79)中的至少一个摩擦面上设置有涂层(60)，在所述涂层中置入颗粒(61)。
2.根据权利要求1所述的紧固元件，
其特征在于，
所述保持元件是膨胀体(20)，并且
所述螺栓(10)具有用于所述膨胀体(20)的膨胀区域(12)。
3.根据权利要求1所述的紧固元件，
其特征在于，
所述保持元件是与所述螺栓(10)螺纹连接的螺母(70)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
置入有颗粒(61)的所述涂层(60)设置在所述第一摩擦面(19)上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
所述涂层(60)的硬度小于所述颗粒(61)的硬度。
6.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
所述涂层(60)具有聚合物。
7.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
所述颗粒(61)的莫氏硬度大于或等于6。
8.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
所有颗粒(61)的至少一部分量完全被所述涂层(60)包围。
9.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
所述颗粒(61)具有0.1μm至10μm之间、优选0.7μm至3.0μm之间、特别是1.5μm的粒度D50，和/或
所述颗粒(61)具有0.6μm至60μm之间、优选3.0μm至12μm之间、特别是6.0μm的粒径D97。
10.根据上述权利要求中任一项所述的紧固元件，
其特征在于，
所述涂层(60)具有0.5μm至25μm之间的层厚度。
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