CN1213047A - 锚固螺栓 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于冲击式推进和锚固在一个预制钻孔内的锚固螺栓,它有一个受力区(2)和一个基本上圆柱形的锚固区(3)。在锚固区(3)的外表面(4)上设有沿径向突起和螺旋状布置的刀刃(5)。刀刃有非对称的轮廓形状。其中,刀刃(5)沿锚固区(3)的推进方向(S)走在前面的那个侧面(6),与相对于锚固区(3)轴线(A)的垂直线(V)相交成一个坡口角,这一角度比后部侧面(7)的坡口角小并为约20°至约45°。
Description
本发明涉及一种按专利权利要求1前序部分所述用于打入并锚固在预制钻孔内的带内螺纹套管或外螺纹套管的锚固螺栓。
除了许多用于固定在混凝土中的冲击式胀销外，还已知带内或外螺纹套管的锚固螺栓，它们通过锤击打入预制在底基内的钻孔中。锚固螺栓在锚固区设有螺旋状布置的刀刃，它们在推进时在钻孔壁上凿刻并制成螺纹。为了开始置入过程，由先有技术已知的锚固螺栓必须使用多种专用工具，它们在推进锚固螺栓的同时迫使作旋转运动。只有这样才能保证沿整个锚固区在钻孔壁内制成螺纹。已知锚固螺栓的螺旋状刀刃设计为对称的。因此可达到的拔出值不可能大于在将锚固螺栓打入钻孔中时必须克服的力。在打入过程中在钻孔壁内开螺纹槽大多通过在钻孔壁上刮削加工底基材料和/或通过在钻孔壁上压缩底基材料实现。因此，采用已知的锚固螺栓只能获得浅的螺纹深度。业已证明这尤其在有钻孔公差的情况下是非常不利的。因此已知锚固螺栓的承载特性与钻孔精度密切相关。
因此本发明的目的是对锚固螺栓作如下改进，使得为实施置入过程只需要例如用锤子轴向打击。在钻孔壁内开螺纹槽应借助于尽可能低的能耗实现。与此同时应能获得足够大的螺纹深度，以使钻孔的不圆度或钻孔公差对锚固螺栓的承载特性和承载能力的影响尽可能小。采用本发明应创造成功一种锚固螺栓，这种锚固螺栓能在所需要的打入能量比较小的情况下有尽可能高的拔出值。
按本发明通过一种有专利权利要求1特征部分所述特征的锚固螺栓来达到这些部分互相矛盾的目的。具体而言，创造一种用于冲击式地锚固在预制钻孔中的锚固螺栓，它有一个受力区和一个圆柱形锚固区。在锚固区的外表面上设有沿径向突起和螺旋状布置的刀刃。刀刃有非对称的轮廓形状。其中，刀刃沿锚固区推进方向走在前面的那个侧面，与相对于锚固区轴线的垂直线相交成一坡口角，这一角度比后部侧面的坡口角小并为约20°至约45°。
通过螺旋状延伸的刀刃前侧面相对于轴线的垂直线有一个比背对的后侧面小的坡口角，使在锚固螺栓推进时可利用的送进力尽可能大，并且减小了用于置入锚固螺栓所消耗的能量。虽然从几何学考虑乍一看在前面的侧面的坡口角为0°或仅略大于0°对于提高可利用的送进力似乎是有利的。但是，在一个基本上垂直于钻孔壁直立着的前部侧面情况下有剪切底基的危险。采用所选择的坡口角排除了这种危险。而且这些坡口角还保证，轴向冲击，例如锤击，按照螺旋状布置的刀刃的螺旋角转变为锚固螺栓的旋转运动。因此创造了前提条件，使此锚固螺栓可简单地用一把锤子来送进，无需借助于引起旋转运动的安置工具。后侧面的坡口角较大。由此在锚固螺栓受拉伸荷载时提高了刀刃后侧面的支撑作用和增大了阻止拔出的摩擦力。因为推进锚固螺栓的能量消耗减少，所以可以这样修改刀刃的几何尺寸，即，使之在钻孔壁内切出更深的螺旋线。
业已证实特别有利的是，刀刃走在前面的那个侧面的坡口角为约20°至约45°。
刀刃后侧面的坡口角选得尽可能大并最好达80°，以便在锚固螺栓受拉荷载时从后侧面作用在钻孔壁上的支撑力和由此而造成的摩擦力尽可能大。
螺旋状布置的刀刃有一个最好为约45°至约80°的螺旋角。在螺旋状刀刃有这样的螺旋角时需要比较少的推进能量。与此同时还保证锚固螺栓通过自锁作用锚固在钻孔中。
刀刃沿推进方向在前面的螺旋进口与外表面相交成一个达30°的夹角，其中，此角度朝锚固区的前端张开。因此在锚固螺栓送进时底基材料不会被刀刃刮掉或排挤，而是凿切式地加工。
通过刀刃相对于锚固区外表面的径向高度为约1.5mm至约锚固螺栓圆柱形锚固区的1/4，可以使刀刃在钻孔壁内达到足够大的啮合深度。因此按本发明设计的锚固螺栓的承载特性对钻孔不规则性和钻孔公差不那么敏感。
在锚固区设至少三个螺旋状延伸的刀刃，可以在锚固螺栓需要的推进能量和可获得的承载能力之间得到特别好的协调。出自于对称性的考虑，有利的是这三个螺旋状延伸的刀刃沿锚固区的圆周均匀分布。
螺旋状布置的刀刃彼此最好有一个约为刀刃径向高度3倍至30倍尤其5倍的轴向间距。采用按本发明选择的距离可以优化刀刃的数量并使底基尽可能均匀受载。过大的拉伸荷载并不是表现为突然损坏。确切地说，钻孔壁在后侧面处由于加压引起过载的概率与螺旋线之间剪切的概率同样地低。
通过在锚固区沿推进方向的前端成形一个沿轴向伸出的定心区，使锚固螺栓的安装和沿轴向定心地推进变得更加容易。
在按本发明的锚固螺栓方案中，锚固区由一个内螺纹套管的外壳构成。按本发明的锚固螺栓在不受载状态没有支撑力作用在底基上。因此它也可使用于较薄的底基层中。对于承载能力较低的材料存在这种可能性，即，将按本发明的锚固螺栓置入较大的深度。在底基为分层结构时它可以一直打入到承载能力最强的层中。通过一根或长或短的螺杆进行深度补偿，螺杆可以旋入锚固在此深度的内螺纹套管内。
在按本发明的锚固螺栓的一种方案中，锚固区构成一根锚杆沿推进方向的前段。在这种情况下，一个构件直接连接在设有连接螺纹的锚杆上。
下面借助于示意附图中表示的实施例和表明几何关系的图详细说明本发明。其中：
图1按本发明的锚固螺栓局部轴向剖面；
图2图1所示锚固螺栓的横截面；以及
图3和图4两个用于说明螺旋状刀刃几何关系的图。
按本发明的锚固螺栓举一种内螺纹套管为实施例说明，在图1和2中其总体用符号1表示。内螺纹套管1的轴线用符号A表示。具有一个孔的内螺纹套管1有一个受力区2，它由内螺纹构成。内螺纹套管1的锚固区3沿其全长延伸。在锚固区3中设有螺旋状布置的刀刃5，它们从内螺纹套管1的外表面4沿径向突起。刀刃5以一个相对于推进方向S走在前面的侧面6和一个后侧面7为界。按照图2中的截面图设有三个刀刃5，它们螺旋状沿内螺纹套管纵向延伸，并最好沿圆周均匀分布。从内螺纹套管1按推进方向S的前端沿轴向伸出一个定心区9。定心区9用于将内螺纹套管1更好地导入预制的钻孔中。定心区9可以是一个圆柱形环，它成形在内螺纹套管1的前端。它最好由一些唇状的突起构成，它们最好沿圆周均匀分布。刀刃5设在内螺纹套管1前端的螺旋进口用符号8表示。它相对于外表面4成一个达30°的角度倾斜并朝内螺纹套管1的前端张开。
在图3和4的示意图中说明了按本发明设计的锚固螺栓的刀刃5的几何关系。刀刃5相对于外表面4有一个径向高度t为约1.5mm至约圆柱形锚固区3的1/4。螺旋状刀刃5的螺旋角用符号α表示并为约45°至约80°。图3主要示意表示刀刃5的非对称形状。其中，前侧面6与相对于内螺纹套管1轴线A的垂直线相交成一个坡口角β，它小于后侧面7的坡口角δ。具体而言，前侧面6的坡口角β为约20°至约45°。刀刃5后侧面7的坡口角δ达80°。螺旋状延伸的刀刃5彼此的轴向距离h约为刀刃5相对于内螺纹套管1外表面4的径向高度t的3倍至30倍，最好5倍。
按本发明设计的锚固螺栓举一个内螺纹套管为例作了说明，它通常沿其整个长度锚固在一个预制的钻孔内。一个构件或可直接通过螺纹固定在内螺纹上，或将一根螺杆旋在此内螺纹套管内，然后此构件再连接在螺杆上。不言而喻，此锚固螺栓也可以由一个较长的暗销套管构成。在这种情况下，出自于经济性的考虑，只是套管埋入底基中的前段构成锚固区，锚固区设有按本发明的刀刃。在另一种可供选择的实施方案中，锚固螺栓由锚杆组成，它的设有刀刃的前段构成锚固在钻孔内的锚固区。锚杆从钻孔伸出的后段设有外螺纹，一个构件可连接在此外螺纹上。
Claims (10)
1．一种锚固螺栓，用于冲击式地推进和锚固在一个预制钻孔内，它有一个受力区(2)和一个基本上圆柱形的锚固区(3)，在锚固区的外表面(4)上配备有沿径向突起和螺旋状布置的刀刃(5)，其特征为：刀刃(5)有非对称的轮廓形状，其中刀刃(5)沿锚固区(3)推进方向(S)走在前面的那个侧面(6)，与相对于锚固区(3)轴线(A)的垂直线(V)相交成一个坡口角(β)，它比后部侧面(7)的坡口角(δ)小并等于约20°至约45°。
2．按照权利要求1所述的锚固螺栓，其特征为：刀刃(5)后侧面(7)的坡口角(δ)达80°。
3．按照权利要求1或2所述的锚固螺栓，其特征为：螺旋状布置的刀刃(5)有一个约45°至约80°的螺旋角(α)。
4．按照前列诸权利要求之一所述的锚固螺栓，其特征为：刀刃(5)沿推进方向(S)在前面的螺旋进口(8)与外表面(4)相交成一个达30°的夹角，此角度朝锚固区(3)的前端张开。
5．按照前列诸权利要求之一所述的锚固螺栓，其特征为：刀刃(5)相对于锚固区(3)的外表面(4)有一个径向高度(t)，它约为1.5mm至约为圆柱形锚固区(3)的1/4。
6．按照前列诸权利要求之一所述的锚固螺栓，其特征为：在锚固区(3)沿推进方向(S)的前端成形有一个沿轴向伸出的定心区(9)。
7．按照前列诸权利要求之一所述的锚固螺栓，其特征为：锚固区(3)有至少三个螺旋状延伸的刀刃(5)，它们最好沿圆周均匀分布。
8．按照权利要求5和7所述的锚固螺栓，其特征为：螺旋状布置的刀刃彼此有一个轴向距离(h)，它约为刀刃(5)径向高度(t)的3倍至30倍，最好5倍。
9．按照前列诸权利要求之一所述的锚固螺栓，其特征为：锚固区(3)由一个内螺纹套管的外壳构成。
10．按照权利要求1至8之一所述的锚固螺栓，其特征为：锚固区(3)构成一根锚杆沿推进方向(S)的前段。
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