CN115698523A - 具有缓冲区的混合螺钉 - Google Patents

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CN115698523A CN202180040774.5A CN202180040774A CN115698523A CN 115698523 A CN115698523 A CN 115698523A CN 202180040774 A CN202180040774 A CN 202180040774A CN 115698523 A CN115698523 A CN 115698523A
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Abstract

本发明涉及一种螺钉，其具有：柄部(10)，其中所述柄部具有尖端(11)和后端(18)；以及螺纹(30)，其连接到所述柄部，并且其缠绕在所述柄部周围，其中楔形凹槽(40)设置于所述柄部中，所述楔形凹槽缠绕在所述柄部周围并在所述螺纹的至少一区段旁边延伸，其中所述楔形凹槽由向后逐渐变窄的楔形侧面(44)界定以用于楔入包围所述柄部的灌浆壳，其特征在于，所述柄部具有缓冲区(49)，所述缓冲区在所述楔形侧面旁边且在所述螺纹旁边延伸，并且所述缓冲区邻接所述楔形侧面且邻接所述螺纹，其中所述楔形侧面的向后锥度大于所述缓冲区的向后锥度。

Description

具有缓冲区的混合螺钉
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的螺钉。
背景技术
最近的DE 10311471 A1以及EP 2138728 A2、EP 2354567 A1、US 5885041A1和DE19820671 A1各自描述了旨在安装于填充有化学物质的钻孔中的螺钉状元件。
US 9464524 B公开一种用于化学锚定的锚杆。
发明内容
此目的通过根据权利要求1所述的螺钉实现。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
可认为本发明的一目的是提供一种具有额外灌浆楔形机构的螺钉，所述螺钉在特别少的工作量下具有特别好的性能。
本发明涉及具备额外锚定机构的螺钉，即具有楔形机构的螺钉。此楔形机构包括包围螺钉柄部的灌浆壳以及楔形侧面，所述楔形侧面位于螺钉柄部内的螺旋形楔形凹槽处且意图在柄部在拉出方向上被轴向加载时(即，在柄部被向后加载时)径向向外楔入灌浆壳。关于此类型的螺钉，本文提出提供缓冲区，所述缓冲区在螺纹与向后逐渐变窄的楔形侧面之间提供向后偏移(在轴向方向上)，且因此在位于楔形凹槽内的灌浆片段与向前邻近的螺纹之间提供向前偏移。当柄部相对于灌浆壳向后移位时，此偏移可防止楔形灌浆片段与螺纹的碰撞。因此，所述片段可与螺钉柄部和周围(混凝土)衬底两者保持接触，且可因此继续传送径向负载。相比之下，在向后螺纹侧面连续转变到楔形侧面的情况下，灌浆楔形件的滑动和径向位移可能会受到限制，有可能导致柄部与衬底之间的摩擦力的传送中断。因此，所提出的锚定件可在较少工作量下提供特别好的性能。
柄部是细长构件并且尤其可为大体上圆柱形，更优选地为环状圆柱形。尖端和后端分别构成柄部的相对端。柄部包括纵向轴线，所述纵向轴线延伸穿过柄部的后端并穿过所述柄部的尖端。尖端是在安装螺钉时旨在首先插入钻孔中的柄部的所述端。柄部可能在尖端是尖的，但优选地在所述尖端是钝的或截头圆锥形的，特别是在螺钉是混凝土螺钉的情况下。螺钉还将包括用于在柄部上施加扭矩的驱动部。例如在驱动部是头部的情况下，驱动部可位于柄部的后端，但例如在螺钉是无头螺钉的情况下，所述驱动部也可位于柄部内。
螺纹通常是大体上螺旋形的，但可偏离严格的数学螺旋，例如以便提供额外功能性。螺纹围绕柄部和柄部的纵向轴线缠绕，即其围绕柄部螺旋形地旋转，特别是旋转了一匝或多匝，更优选地旋转了至少两匝或三匝。螺纹是外螺纹。其从柄部径向突出，并且可接合匹配的内螺纹。螺纹连接到柄部以便传送向后导向的拉出负载。螺纹相对于柄部可为整体的，或者其可由一个或多个单独部分组成，这些部分非整体地连接到柄部。
螺纹优选地是连续的，但也可具有中断。举例来说，其可至少在一些区域中，特别是在螺纹起点内具有锯齿结构。螺钉还可具备嵌入于螺纹中，特别是嵌入于螺纹起点中的切割主体。对于特别简单的设计，螺钉可仅包括单个螺纹。然而，也可能提供额外螺纹，例如用于额外功能性。
楔形凹槽通常是大体上螺旋形的，但可偏离严格的数学螺旋，例如以便提供额外功能性。楔形凹槽围绕柄部和柄部的纵向轴线缠绕，即其围绕柄部螺旋形地旋转，特别是旋转了一匝或多匝，更优选地旋转了至少两匝或三匝。楔形凹槽切入柄部中，即其横向表面。楔形凹槽在螺纹的至少一区段旁边延伸，即螺纹和楔形凹槽在柄部的至少一区段中彼此相邻地缠绕在柄部周围。楔形凹槽尤其由向后逐渐变窄的楔形侧面界定。面朝后(即，面向柄部的后端)的此楔形侧面朝向尖端界定楔形凹槽。此外，可朝向柄部的后端由面朝前的侧面来界定楔形凹槽，并且任选地在凹槽底部由底部表面来界定所述楔形凹槽。楔形侧面、面朝前的侧面和/或底部表面缠绕在柄部周围。通常，这些侧面是大体上螺旋形的，但可偏离严格的数学螺旋，例如以便提供额外功能性。楔形侧面向后逐渐变窄，即其朝向柄部的后端逐渐变窄。因此，楔形侧面距纵向轴线的距离可随着其在轴向方向上接近柄部的后端而减小。因此，楔形侧面形成楔形件，当柄部被轴向向后加载时，所述楔形件可径向向外地楔入包围柄部的灌浆壳。
灌浆壳是布置在钻孔内的硬化块壳。灌浆可例如为砂浆或合成树脂。
在整个此文件中，无论在何处使用术语“轴向”、“纵向”、“径向”和“周向”，此可尤其是指柄部的纵向轴线，其通常与螺钉的纵向轴线重合。
特别地，缓冲区的向后锥度通常为零。因此，缓冲区的母线大体上平行于柄部的纵向轴线延伸。换句话说，缓冲区可为圆柱形表面的区段，特别是环状圆柱形表面的区段。从性能和/或制造的观点来看，这可为有利的。
如上文已经提及的，螺钉优选地为混凝土螺钉，即螺钉，特别是其螺纹，能够至少部分地攻丝其在混凝土衬底中的配合内螺纹凹槽。特别地，至少在螺纹的一些区域中，更优选地至少在位于尖端附近的螺纹的一些区域中，最优选地在整个螺纹中，螺纹的最大外螺纹直径与螺纹的螺距的比率可在1与2之间，尤其在1.2与1.6之间。这些是混凝土螺钉的典型尺寸。
附图说明
下面参考在附图中示意性地描绘的优选的示例性实施例更详细地解释本发明。在本发明的范围内，以下呈现的示例性实施例的各个特征可单独地或以任何组合来实现。
图1是根据第一实施例的螺钉的等距视图。
图2是根据第一实施例的螺钉的侧视图。
图3是根据第一实施例的螺钉的纵向截面，其根据图2中的A-A并且包含螺钉柄部的纵向轴线。
图4是根据第一实施例的螺钉的垂直于螺钉柄部的纵向轴线的根据图2中的E-E的横截面视图。
图5展示根据第一实施例的布置在钻孔中且嵌入于灌浆壳中的螺钉，
图6是根据第一实施例的螺钉的细节，呈包含螺钉柄部的纵向轴线的纵向截面。
图7是根据第一实施例的螺钉的另一细节，呈包含螺钉柄部的纵向轴线的纵向截面。
图8是根据第二实施例的螺钉的等距视图。
具体实施方式
图1至图7示出螺钉的第一实施例。螺钉包括细长柄部10，所述细长柄部具有尖端11。尖端11是柄部10的前端，并且在安装螺钉时，柄部10意图在尖端11首先插入钻孔90中的情况下插入。柄部10还具有后端18，所述后端与尖端11相对地定位。特别地，柄部10可为大体上环状圆柱形的。螺钉另外具有连接到柄部10的螺钉驱动部19，在当前情况下例如整体地连接，以用于向柄部10施加扭矩。在所展示的实施例中，螺钉驱动部19是位于后端18处的六角头，但这仅是实例。可使用任何其它类型的螺钉驱动部19，例如外部型，例如六角、线(ALH)、方形，或内六角头，例如Bristol、离合器、双六角、内六角、内梅花、线(ALR)、多驱动、Robertson、花键、TP3等。螺钉驱动部19也可位于柄部10内和/或远离后端18，特别是在螺钉是无头的和/或内螺纹的情况下。
细长柄部10包括纵向轴线99，所述纵向轴线在柄部10的纵向方向上延伸并穿过尖端11和后端18两者。
螺钉另外包括螺纹30，所述螺纹位于柄部10上、围绕柄部10和/或纵向轴线99缠绕并且相对于纵向轴线99从柄部10径向突出。特别地，螺纹30相对于纵向轴线99同轴地布置。螺纹30是外螺纹。螺纹30是大体上螺旋形的。然而，其也可能偏离严格的数学螺旋，例如用于额外功能性。在本实施例中，柄部10和螺纹30是整体的。然而，替代地，螺纹30的至少一区段或所有螺纹30可能与柄部10分离。然而在本实施例中，螺纹30被展示为整体部件，其也可由单独元件组成。特别地，柄部10和/或螺纹30由金属材料组成，优选地由钢材组成，最优选地由不锈钢组成。柄部10和/或螺纹30还可具备包括一个或多个层的相应涂层。
在本实施例中，螺纹30被展示为连续的。然而，其也可为不连续的，例如以便提供锯齿。
然而在所展示的实施例中，没有展示额外螺纹，螺钉也可能具有相对于柄部10整体地或非整体地形成的额外螺纹。
楔形凹槽40设置于柄部10中，其中楔形凹槽40相对于纵向轴线99径向地突出到柄部10中。楔形凹槽40在螺纹30旁边延伸并且位于螺纹30的侧面，位于其至少一区段的侧面。像螺纹30一样，楔形凹槽40因此围绕柄部10和/或纵向轴线99缠绕，并且楔形凹槽40是大体上螺旋形的(同样可能与严格的数学螺旋有偏差)。螺旋形楔形凹槽40相对于纵向轴线99同轴地布置。特别地，楔形凹槽40在螺纹30旁边平行地延伸。特别地，楔形凹槽40和螺纹30具有相同的螺距。
楔形凹槽40由面朝前的侧面41和面朝后的侧面44界定。尽管在所展示的实施例中，面朝前的侧面41合并到面朝后的侧面44中，但也可能提供与侧面41和侧面44两者邻接并且位于侧面41与侧面44之间的底部表面，所述底部表面界定楔形凹槽40的底部。由于楔形凹槽40是大体上螺旋形的，因此面朝前的侧面41、面朝后的侧面44和/或底部表面也是如此。
面朝后的侧面44是向后逐渐变窄的，即当在包含纵向轴线99的纵向截面中观察时，其距纵向轴线99的距离朝向柄部10的后端18减小。换句话说，面朝后的侧面44朝向柄部10的后端18会聚，其中会聚的焦点优选地可为柄部10的纵向轴线99。
面朝后的侧面44形成螺旋楔形件，其在柄部10被向后加载时能够径向向外地楔入包围柄部10的灌浆壳91(向后可被认为是指向平行于纵向轴线99的方向，从柄部10的尖端11到后端18，即图7中粗箭头所指示的方向。向后方向也是拉出方向)。侧面44因此可形成用于将柄部10锚定在灌浆钻孔90中的额外锚定机构，除了螺纹30与钻孔90的壁的互锁之外，这也是有效的。侧面44因此是楔形侧面44，以用于楔入围绕柄部10的灌浆壳91。
在柄部10在衬底中轴向移位的情况下，灌浆壳91的楔形薄层可径向移位，这例如发生在拉伸负载期间且尤其是在开裂混凝土条件下。结果，在柄部10与钻孔壁之间会出现摩擦和/或死锁反应，这可在螺钉与衬底之间提供额外的负载传送机构。
如在图7中可特别清楚地看出，缓冲区49设置在楔形侧面44与定位成邻近于楔形侧面44的螺纹30之间，特别是轴向位于其之间。缓冲区49邻接楔形侧面44，即在其后边缘处，并且进一步邻接螺纹30，即在其前边缘处，特别是螺纹30的面朝后的侧面。缓冲区49因此包夹在楔形侧面44与螺纹30之间。在缓冲区49中，与楔形侧面44相比，柄部10具有较小的向后锥度。因此，相对于柄部10的纵向轴线所测量的锥角在缓冲区49中小于在楔形侧面44处的锥角。特别地，锥度和/或锥角在缓冲区49中可能为零，这在本实施例中展示。在此情况下，缓冲区49可具有大体上环状圆柱形的横向表面，如本实施例中所展示。
缓冲区49在楔形侧面44与螺纹30之间在纵向方向上提供偏移。当柄部10被向后加载时，即在图7中展示的粗实线箭头所示出的拉出方向上加载时，此偏移可抵消由楔形侧面44楔入的灌浆壳薄层与螺纹30的大表面碰撞。结果，薄层可与柄部10和周围衬底两者保持接触，并继续传送径向负载。
螺纹30的向后侧面的向后锥度大于缓冲区49的向后锥度。
螺钉是混凝土螺钉，即螺纹30能够攻丝，尤其是切割出混凝土衬底中的对应配合螺纹。特别地，螺钉可被配置成使得其能够仅借助于螺纹30的接合(即，无需灌浆)而锚定在混凝土钻孔内。可提供灌浆壳91，即硬化块壳，以便借助于上文所描述的机构提供额外锚定。
螺纹30具有外螺纹直径dtr。螺纹30的最大外螺纹直径dtr与螺纹30的螺距ptr的比率优选地在1与2之间，尤其在1.2与1.6之间。螺纹30可优选地采用以下螺纹参数中的至少一者：
·dtr/db＝1.1至1.3(外螺纹直径与钻孔直径之比)；
·ptr/db＝0.7至1.1(螺纹螺距与钻孔直径之比)；
·螺纹30的侧面角＝30°至60°，其中螺纹30可具有非对称的螺纹横截面，如所展示，或者在替代性实施例中具有对称的横截面。
螺纹30具有多匝，即在所展示的实施例中大致为六匝。优选地，其具有至少两匝。在本实施例中，螺纹30纵向地(即在平行于纵向轴线99的方向上)跨越柄部10的长度ls的大致80％。螺纹30因此形成螺钉的主螺纹。
另一方面，楔形凹槽40的匝数比螺纹30的匝数少(在本实施例中，楔形凹槽40具有大致三匝)，并且楔形凹槽40跨越柄部10的长度ls的大致40％。特别地，螺纹30相比于楔形凹槽40(和/或楔形侧面44)而更靠近柄部10的后端18延伸。特别地，螺纹30相比于楔形凹槽40(和/或楔形侧面44)而更靠近柄部10的后端18延伸了螺纹30的至少一匝(在本实施例中，延伸了大致两匝)。因此，螺纹30具有至少一匝(在本实施例中，两匝)，其轴向位于柄部10的后端18与楔形凹槽40之间，和/或螺纹30具有至少一匝，其轴向位于柄部10的后端18与楔形侧面44之间。换句话说，螺纹30相比于楔形凹槽40和/或楔形侧面44而更靠近柄部10的后端18延伸了螺纹30的至少一倍螺距ptr。由于此偏移，由楔形侧面44提供的楔入机构集中在钻孔90的深处，在此处衬底的载重通常最高，和/或在此处衬底通常可特别好地吸收径向负载。
如上文已提及，螺纹30可能是数学上严格的螺旋形，但也可能偏离螺旋形式，这可例如提供额外功能性。同样地，楔形凹槽40和/或楔形侧面44可能是数学上严格的螺旋形，但也可能偏离螺旋形式，这可例如提供额外功能性。
螺钉包括多个轴向延伸的脊46，所述脊至少部分地位于楔形凹槽40内且将楔形凹槽40分成螺旋形的连续隔室或分隔间。在图1至图7中所展示的第一实施例的情况下，脊46并未完全覆盖楔形凹槽40的纵向横截面，并且所述脊略微陷入楔形凹槽40中，例如可从图2和图3所得。相比之下，在图8中所展示的第二实施例中，脊46完全覆盖楔形凹槽40的纵向横截面，并且与其在柄部10周围的区域齐平，至少与缓冲区49齐平。此外，在第二实施例的情况下，脊46与第一实施例相比更宽。
在两个实施例中，脊46形成用于包围柄部10的灌浆壳91的预定断裂位置(特别是预定断裂线)或分隔件位置(特别是分隔件线)，这可使灌浆壳91在柄部10被向后加载时分成个别片段，从而启动楔入机构。
在两个实施例中，脊46纵向延伸，特别是其大体上平行于纵向轴线99延伸。在两个实施例中，其从楔形侧面44和/或从楔形凹槽40的面朝前的侧面41径向向外突出。
除了相应脊46的不同设计之外，所展示的两个实施例大体上是相同的。因此，关于图8的实施例的细节，参考图1至图7的实施例的描述，此可在加以必要修正的情况下适用。
两个实施例的螺钉可以旋拧方式插入到混凝土衬底中的未灌浆钻孔90中，并且螺纹30可提供足够的锚定作用。替代地，也可将相应螺钉与填充柄部10与钻孔壁之间的间隙的灌浆(即可硬化的化学块)一起安装。在此情况下，灌浆也填充个别圆锥形隔室，以使得形成由脊46分开的楔形灌浆片段。特别是，选择灌浆以使得其不会胶合或结合到柄部10的(钢)表面。与柄部10的任何结合作用通常必须最小化(任选地使用表面处理或涂层，例如有机蜡涂层)。相比之下，灌浆应通过化学结合和/或通过由例如粗糙度、局部破裂、褶皱等任何较小几何“缺陷”提供的机械互锁而结合到钻孔壁。当柄部10在轴向方向上被向后加载时，负载经由螺纹30与钻孔壁之间的机械互锁并且经由作用于(硬化的)灌浆的楔形侧面44所提供的楔入机构而被传送到衬底中。
在两个实施例中，楔形凹槽40可优选地采用以下螺纹参数中的至少一者：
·wgroove/ptr＝0.5至0.95(楔形凹槽40在轴向方向上的宽度与螺纹30的螺距之比)
·woffset/ptr＝0.1至0.5(缓冲区49在轴向方向上的宽度与螺纹30的螺距之比)
·楔形侧面44的锥角α＝5°至30°
·dr/dc＝0.6至1.1(脊46的直径与螺纹30的芯部直径之比)
·楔形凹槽40的每匝的脊46的数目：每匝至少一个，优选地每匝两个脊46或更多。

Claims (3)

1.一种螺钉，其具有：
-柄部(10)，其中所述柄部(10)具有尖端(11)、后端(18)以及延伸穿过所述尖端(11)并穿过所述后端(18)的纵向轴线(99)，其中所述尖端(11)和所述后端(18)是所述柄部(10)的相对端；以及
-螺纹(30)，其连接到所述柄部(10)，并且其缠绕在所述柄部(10)周围，
-其中楔形凹槽(40)设置于所述柄部(10)中，所述楔形凹槽(40)缠绕在所述柄部(10)周围并在所述螺纹(30)的至少一区段旁边延伸，其中所述楔形凹槽(40)由向后逐渐变窄的楔形侧面(44)界定以用于楔入包围所述柄部(10)的灌浆壳，
其特征在于，
所述柄部(10)具有缓冲区(49)，所述缓冲区在所述楔形侧面(44)旁边且在所述螺纹(30)旁边延伸，并且所述缓冲区邻接所述楔形侧面(44)且邻接所述螺纹(30)，其中所述楔形侧面(44)的向后锥度大于所述缓冲区(49)的向后锥度。
2.根据权利要求1所述的螺钉，
其特征在于，
所述缓冲区(49)的所述向后锥度通常为零。
3.根据前述权利要求中任一项所述的螺钉，
其特征在于，
所述螺钉是混凝土螺钉，和/或
至少在所述螺纹(30)的一些区域中，所述螺纹(30)的最大外螺纹直径(dtr)与所述螺纹(30)的螺距(ptr)的比率在1与2之间，尤其在1.2与1.6之间。
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