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Die
Erfindung betrifft ein elektrisch isolierendes Befestigungselement
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Befestigungselemente
zur Befestigung von Bauteilen an einem Untergrund sind bekannt.
Derartige Befestigungselemente sind beispielsweise Hülsen-
und Bolzenanker sowie chemische Befestigungssysteme, bei denen das
Befestigungselement in einem in den Untergrund eingebrachten Bohrloch verankert
wird. Neben den üblichen Anforderungen, die an die Befestigungselemente
gestellt werden, wie beispielsweise die Leistungsfähigkeit
und die Montagefreundlichkeit, ist es für bestimmte Anwendungen notwendig,
dass das Befestigungselement das Bauteil und den Untergrund voneinander
elektrisch isolierend trennt, so dass keine elektrischen Ströme
durch das Befestigungselement von dem Untergrund auf das Anbauteil
oder in umgekehrter Richtung übertragen werden können.
Beispiele für derartige Befestigungselemente und deren
Anwendung zeigen die Druckschriften
DE 79 20 483 U1 und
DE 33 20 429 A1 , in denen
chemische Befestigungssysteme dargestellt sind, bei denen herkömmliche
Gewindestangen mit einer elektrisch isolierenden Hüllschicht überzogen
sind.
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Aus
der Patentschrift
US 2,075,714 ist
dagegen ein Befestigungselement in Form eines Hülsenankers
bekannt. Das in
12 dieser Patentschrift
dargestellte, elektrisch isolierende Befestigungselement weist einen
Schaft aus einem metallischen Grundkörper auf, in den eine
Schraube zur Befestigung eines Bauteils eingreift, und der an seinem in
Einbringrichtung in einen Untergrund vorderen Ende mit einem Schraubengewinde
in eine Mutter eingreift und durch einen hohlzylindrischen Körper aus
einem elektrisch isolierenden Material umhüllt ist. An
dem Schaft ist zudem ein sich an den hohlzylindrischen Körper
anschließender Spreizbereich mit Spreizelementen angeordnet,
die aus einem gummiartigen Material bestehen und nach dem Verspreizen des
Ankers den Spreizbereich als Isolationsschicht umhüllen.
Um eine möglichst gute Isolationswirkung zu erzielen, sind
auch weitere Teile des Befestigungselements mit einem elektrisch
isolierenden Material überzogen.
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Aufgabe
der Erfindung ist, ein Befestigungselement mit einer verbesserten
elektrischen Isolation zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Befestigungselement
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen
Befestigungselement handelt es sich um ein elektrisch isolierendes
Befestigungselement zur Befestigung eines Gegenstandes an einem
Untergrund. Das Befestigungselement umfasst einen Schaft, an dem
ein Spreizbereich mit mindestens einem Spreizelement angeordnet
ist. Durch Spreizen des Spreizelements ist das Befestigungselement
in einem Bohrloch in einem Untergrund verankerbar. Der Schaft umfasst
einen ersten hohlzylindrischen Körper, der aus einem elektrisch
isolierenden Material besteht, und der an seinem in Einsteckrichtung
vorderen Ende geschlossen ist. „Geschlossen” bedeutet
insbesondere, dass der erste hohlzylindrische Körper im
gesetzten Zustand in einem Untergrund das Befestigungselement gegen
den Untergrund isolierend abschließt. Der hohlzylindrische
Körper dient zur elektrisch isolierenden Trennung des Gegenstandes
von dem Untergrund, an dem er befestigt ist. Der erste hohlzylindrische
Körper bildet insbesondere das in Einbringrichtung vordere
Ende des Befestigungselements.
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Kennzeichnend
für das erfindungsgemäße Befestigungselement
ist, dass am Schaft ein zweiter hohlzylindrischer Körper
aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, und dass
die beiden hohlzylindrischen Körper teleskopartig gegeneinander
verschiebbar sind. Die beiden hohlzylindrischen Körper
sind vorzugsweise derart gestaltet, dass durch ein Zusammenschieben
der beiden Körper das Spreizelement spreizbar ist. Die
beiden hohlzylindrischen Körper bestehen beide aus elektrisch
isolierendem Material, insbesondere aus einem Kunststoff, beispielsweise
aus einem verstärkten Kunststoff, wobei beide Körper
aus dem gleichen Material hergestellt sein können. Die
beiden hohlzylindrischen Körper bilden gemeinsam oder mit
weiteren Bauteilen den Schaft des Befestigungselements, wobei sie ineinander
eingreifen können. Am Schaft kann ein Lastübertragungsmittel
angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Innengewindes, mit
dem ein Gegenstand an dem Befestigungselement befestigt werden kann,
der durch die beiden Körper vom Untergrund elektrisch isoliert
ist. Der Schaft des Befestigungselements bildet eine elektrisch
isolierende Hüllschicht, an der und/oder um die herum das
Spreizelement angeordnet ist. Die isolierende Hüllschicht ist
somit nicht als eine das gesamte Befestigungselement umhüllende
Schicht außen am bzw. um das Befestigungselement herum
angeordnet. Das Spreizelement selbst kann eine zweite elektrisch
isolierende Trennschicht zwischen dem Untergrund und dem Schaft
des Befestigungselements darstellen. Zur Funktion des Befestigungselements
als elektrischer Isolator ist dies aber nicht zwingend notwendig.
Um zu verhindern, dass der Gegenstand direkt auf dem Untergrund
aufliegt, kann einstückig am Schaft ein Bund als Trennelement
angeordnet sein. Alternativ ist die Verwendung eines zusätzlichen
Trennelements, beispielsweise einer Unterlegscheibe aus Kunststoff,
möglich. Idealerweise wird der Gegenstand mit dem erfindungsgemäßen
Befestigungselement mit Trennelement auf Abstand vom Untergrund montiert,
so dass ein direkter Kontakt zwischen Untergrund und Körper
auch bei unebenem Untergrund ausgeschlossen ist.
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Die
erfindungsgemäße Ausführung des Befestigungselements
hat den Vorteil, dass mit dem Befestigungselement auch dann eine
elektrisch isolierende Trennung vorhanden ist, wenn das Spreizelement
eine Trennung nicht oder nicht mehr verwirklichen kann. Dies ist
beispielsweise dann der Fall, wenn das Spreizelement aus relativ
weichem, gummiartigen Material hergestellt ist. Wird das gummiartige
Material beispielsweise bei der Anlage an eine im Untergrund angeordnete
Bewährung von dieser durchstoßen, so bildet der
Schaft des Befestigungselements weiterhin eine elektrisch isolierende
Trennung. Dies ist auch dann der Fall, wenn das Spreizelement durch
Alterung bei wiederholter Montage und Demontage brüchig
wird und somit unfähig ist, eine den Spreizbereich des
Befestigungselements vollständig umhüllende Trennschicht
zu bilden. Von Vorteil ist zudem, dass das Spreizelement selbst
nicht mehr zwingend die elektrisch isolierende Hüllschicht bilden
muss. Das Spreizelement kann somit hinsichtlich der für
ein Befestigungselement typischen Anforderungen an die Leistungsfähigkeit
und die Montagefreundlichkeit optimiert werden. So kann die Geometrie
und das Material des Spreizelements frei gewählt werden.
Insbesondere kann das Spreizelement als metallischer Spreizclip
oder als metallische Spreizhülse ausgeführt werden,
wie dies von Bolzen- und Hülsenankern bekannt ist.
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Neben
der Funktion einer elektrischen Isolierung kann das erfindungsgemäße
Befestigungselement auch eine Isolierung hinsichtlich des Wärmetransports
zwischen einem Untergrund und einem Bauteil bilden. Weitere Anwendungen
hinsichtlich Schwingungs- und Schalldämmung sind bei geeigneter
Wahl des isolierenden Materials ebenfalls möglich.
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Damit
das Befestigungselement auch dann elektrisch isolierend ist, wenn
es in einem feuchten Untergrund eingesetzt wird, weist eine bevorzugte Ausgestaltungsform
des erfindungsgemäßen Befestigungselements an
seinem Schaft ein Dichtelement auf, das das Eindringen von Feuchtigkeit
in den Schaft verhindert. Das Dichtelement kann beispielsweise ein
zwischen dem ersten und dem zweiten Körper angeordneter
Dichtring aus gummiartigem Material sein. Alternativ kann das Spreizelement
das Dichtelement sein, wodurch ein zusätzliches Bauteil gespart
wird. Durch das Dichtelement wird verhindert, dass durch in das
Befestigungselement eindringendes Wasser eine elektrische leitende
Verbindung zwischen dem Untergrund und dem Anbauteil herstellt.
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Bevorzugt
ist, dass der Verschiebeweg des ersten hohlzylindrischen Körpers
bei einer Verschiebung gegen den zweiten hohlzylindrischen Körper durch
ein Anschlagelement begrenzt ist. Durch die Begrenzung des Verschiebewegs
wird verhindert, dass das Spreizelement zu sehr deformiert wird,
was insbesondere bei einem Spreizelement aus einem gummiartigen
Material zum Bruch des Spreizelementes führen könnte.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass am Schaft des Befestigungselements eine Verdrehsicherungseinrichtung
angeordnet ist, die verhindert, dass das Befestigungselement bei
der Montage im Bohrloch mitgedreht werden kann. Vorzugsweise weist
die Verdrehsicherungseinrichtung eine nutartige Kerbe auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes
Befestigungselement 1 dargestellt, das zur elektrisch isolierenden
Befestigung eines nicht dargestellten Gegenstandes an einem ebenfalls
nicht dargestellten Untergrund dient. Das Befestigungselement 1 ist
in einem Halbschnitt dargestellt, und zwar in einem unverspreizten
Zustand vor der Montage. Das erfindungsgemäße
Befestigungselement 1 weist einen Schaft 2 auf,
der aus einem ersten, in Einsteckrichtung E vorderen hohlzylindrischen
Körper 3 und einem zweiten, hinteren hohlzylindrischen
Körper 4 besteht. Am Schaft 2 ist ein
Spreizbereich 5 mit zwei ersten gummiartigen und hülsenförmigen
Spreizelementen 6a, 6b, zwei zweiten gummiartigen
und hülsenförmigen Spreizelementen 7 und
einem Stauchelement 8 angeordnet. Das erfindungsgemäße Befestigungselement 1 weist
zudem eine Schraube 9 auf, die in den Schaft 2 eingreift
und mit der ein nicht dargestellter Gegenstand am Befestigungselement 1 befestigt
werden kann.
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Die
beiden hohlzylindrischen Körper 3, 4 sind aus
einem elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt, der für
eine verbesserte Tragfähigkeit durch Glasfasern verstärkt
ist. Die beiden Körper 3, 4 sind derart
gestaltet, dass sie ineinander greifen und teleskopartig gegeneinander
verschiebbar sind. Zudem ist der erste hohlzylindrische Körper 3 an
seinem in Einsteckrichtung E vorderen Ende 10 geschlossen. Die
beiden Körper 3, 4 bilden gemeinsam den
Schaft 2, der als elektrisch isolierende Hüllschicht
die Schraube 9 zumindest in einem Verankerungsabschnitt 11 vom
Untergrund trennt. Der Verankerungsabschnitt 11 umfasst
den Spreizbereich 5 und ist der Abschnitt des Befestigungselements 1,
der nach dem Einstecken des Befestigungselements 1 in ein
Bohrloch am Untergrund anliegt. Die aus den beiden Körpern 3, 4 gebildete
Hüllschicht gewährleistet somit, dass zwischen
der Schraube 9 und dem Untergrund kein Strom fließen
kann.
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Der
erste hohlzylindrische Körper 3 besteht aus einem
zylindrischen Grundkörper, wobei an seinem in Einsteckrichtung
E hinteren Ende ein Sackloch 12 mit einem als Innengewinde 13 ausgebildeten
Lastangriffsmittel vorhanden ist, in das die Schraube 9 eingreift.
Der erste hohlzylindrische Körper 3 weist in Einsteckrichtung
E vorne einen ersten Abschnitt 14 auf, an dem eine Verdrehsicherungseinrichtung 15 in
Form nutartiger Kerben 16 angeordnet ist. Die Kerben 16 sind
gewindeartig und über den Umfang des ersten hohlzylindrischen
Körpers 3 verteilt angeordnet, wobei die Tiefe
der Kerben 16 in Einsteckrichtung zunimmt. Beim Anziehen
der Schraube 9 verhindern die Kerben 16 ein Mitdrehen
des Befestigungselements 1 im Bohrloch. An den ersten vorderen
Abschnitt 14 des Körpers 3 schließt
sich entgegen der Einsteckrichtung E ein zweiter Abschnitt 17 an,
der gegenüber dem ersten Abschnitt 14 in seinem Außendurchmesser
reduziert ist, wodurch eine Anschlagschulter 18 gebildet
wird, die als Lagerelement 19 für das in Einsteckrichtung
E vordere erste gummiartige und hülsenförmige
Spreizelement 6a wirkt.
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Der
zweite hohlzylindrische Körper 4 weist eine zylindrische
Durchgangsbohrung 20 auf, durch die die Schraube 9 in
den Schaft 2 eingeführt wird. Der zweite hohlzylindrische
Körper 4 umfasst einen vorderen Abschnitt 21,
dessen Außendurchmesser dem des ersten Abschnitts 14 des
ersten hohlzylindrischen Körpers 3 entspricht.
An den vorderen Abschnitt 21 schließt sich ein
kegelstumpfförmiger mittlerer Abschnitt 22 an,
der in einen gegenüber dem vorderen Abschnitt 21 im
Außendurchmesser reduzierten hinteren Abschnitt 23 übergeht,
an dessen hinterem Ende 24 ein kreisringförmiger
Bund 25 angeordnet ist. Der Bund 25 dient als
Auflage für einen Gegenstand (nicht dargestellt), der mit
dem Kopf 26 der Schraube 9 gegen den Bund 25 verspannt
werden und somit in einem Abstand zum Untergrund befestigt werden
kann. Die Durchgangsbohrung 20 weist im hinteren Abschnitt 23 und
im kegelstumpfförmigen Abschnitt 22 einen Durchmesser
auf, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Schraubenschafts 27 der
Schraube 9 entspricht. Die Durchgangsbohrung 20 weitet
sich beim Übergang vom kegelstumpfförmigen Abschnitt 22 zum
vorderen Abschnitt 21 des zweiten Körpers 4 sprunghaft,
so dass eine Schulter 28 entsteht. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 20 entspricht
im vorderen Abschnitt 21 im Wesentlichen dem Außendurchmesser des
zweiten Abschnitts 17 des ersten hohlzylindrischen Körpers 3.
Der zweite Abschnitt 17 des ersten Körpers 3 greift
in den vorderen Abschnitt 21 des zweiten hohlzylindrischen
Körpers 4 ein und kann teleskopartig so weit in
den zweiten hohlzylindrischen Körper 4 geschoben
werden, bis sein hinteres Ende 29 an der Schulter 28 ansteht,
die somit ein Anschlagelement 30 für den ersten
hohlzylindrischen Körper 3 bildet. Das Anschlagelement 30 begrenzt
den Verschiebeweg V, um den der erste hohlzylindrische Körper 3 gegen
den zweiten hohlzylindrischen Körper 4 verschoben
werden kann.
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Da
der Schaft 2 des Befestigungselements 1 mit dem
kegelstumpfförmigen Abschnitt 22 und dem hinteren
Abschnitt 23 des zweiten hohlzylindrischen Körpers 4 nach
dem Einstecken des Befestigungselements 1 planmäßig
nicht im Bohrloch liegt sondern über den Untergrund übersteht,
dienen diese Abschnitte 22, 23 und der Bund 25 zur
Montage des zu befestigenden Gegenstands in einem Abstand vom Untergrund.
Da nicht nur der Bund 25 sondern auch die Abschnitte 22, 23 den
Abstand vorgeben, in denen der Gegenstand vom Untergrund befestigt
wird, wird auch bei einem unebenen Untergrund verhindert, dass der
Gegenstand am Untergrund anliegt und ein elektrischer Strom zwischen
Untergrund und Gegenstand übertragen werden kann.
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Die
am Spreizbereich 5 angeordneten Spreizelemente 6a, 6b, 7 dienen
zum Verankern des Befestigungselements 1 in einem Untergrund.
Bei den Spreizelementen 6a, 6b, 7 handelt
es sich um hülsenförmige Körper aus einem
elastischen Gummi. Werden die beiden hohlzylindrischen Körper 3, 4 durch
das Eindrehen der Schraube 9 in das Innengewinde 13 gegen-
bzw. ineinander verschoben, so werden die Spreizelemente 6a, 6b, 7 in
Richtung der Verschiebung gestaucht, und dadurch radial gedehnt,
wodurch die Spreizelemente 6a, 6b, 7 gegen die
Bohrlochwand eines in einem Untergrund eingebrachten Bohrlochs gepresst
werden und das Befestigungselement 1 dadurch verankern
(nicht dargestellt).
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Am
Spreizbereich sind zwei erste gummiartige und hülsenförmige
Spreizelemente 6a, 6b angeordnet, die im Wesentlichen
als Hohlzylinder ausgebildet sind. Das in Einsteckrichtung E vordere
erste Spreizelement 6a liegt an dem Lagerelement 19 des ersten
hohlzylindrischen Körpers 3 an, während
das hintere erste Spreizelement 6b am vorderen Abschnitt 21 des
zweiten hohlzylindrischen Körpers 4 anliegt. An
die beiden ersten Spreizelemente 6a, 6b schließen
sich die beiden zweiten Spreizelemente 7 an, die zwischen
den beiden ersten Spreizelementen 6a, 6b angeordnet
und durch das Stauchelement 8 getrennt sind. Das Stauchelement 8 ist
wie die Spreizelemente 6a, 6b als Hohlzylinder
aus einem gummiartigem Material ausgebildet. Die zweiten Spreizelemente 7 weisen
an ihren den ersten Spreizelementen 6a, 6b zugewandten
Enden 31 einen konischen Abschnitt 32 in Form
eines Kegelstumpfs auf. Werden die beiden Körper 3, 4 gegeneinander
bewegt, so wird durch das Lagerelement 19 der konische
Abschnitt 32 der zweiten Spreizelemente 7 zwischen den
ersten hohlzylindrischen Körper 3 und die ersten Spreizelemente 6a, 6b geschoben,
wodurch die ersten Spreizelemente 6a, 6b gespreizt
werden. Die zweiten Spreizelemente 7 weisen zudem eine
Durchgangsöffnung 33 auf, die am zweiten, dem
Stauchelement 8 zugewandten Ende 34 des Spreizelements 7 konisch
erweitert ist. Die beiden zweiten Spreizelemente 7 sind
entgegengesetzt orientiert am Schaft 2 angeordnet, so dass
beim Zusammenschieben der beiden Körper 3, 4 das
Lagerelement 19 die Spreizelemente 6a, 6b, 7 so
gegen den zweiten Körper 4 bewegt, dass nicht
nur die ersten Spreizelemente 6a, 6b durch die
zweiten Spreizelemente 7 gespreizt werden, sondern dass
auch die zweiten Enden 34 der zweiten Spreizelemente 7 durch
das Stauchelement 8 nach außen geschoben und aufgespreizt
werden. Auf Grund der zylindrischen Ausbildung des Stauchelements 8 kommt
es auch schon bei einem kleinen Verschiebeweg V zu einer starken
Verspreizung der zweiten Spreizelemente 7. Auf Grund der speziellen
Ausgestaltung der zweiten Spreizelemente 7 mit dem konischen
Abschnitt 32 und der konisch erweiterten Durchgangsöffnung 33,
ist zum Spreizen der Spreizelemente nur ein geringes Drehmoment erforderlich.
Die für eine optimale Verankerung des Befestigungselements 1 gewünschte
maximale Spreizung der Spreizelemente 6a, 6b, 7 ist
dann gewährleistet, wenn nach einer Verschiebung des ersten
Körpers 3 gegen den zweiten Körper 4 das
hintere Ende 29 des ersten Körpers 3 am
Anschlagelement 30 anliegt. Eine zu große und
zerstörerische Dehnung der Spreizkörper 6a, 6b, 7 ist
somit ausgeschlossen.
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Da
die Spreizelemente 6a, 6b, 7 und das Stauchelement 8 aus
Gummi sind, dichten sie im verspreizten Zustand, wenn die Elemente 6a, 6b, 7, 8 gegeneinander
gepresst werden, den Schaft 2 des Befestigungselements 1 gegen
eindringendes Wasser ab. Sie wirken als erstes Dichtelement 35,
das den Schaft 2 gegen Wasser abdichtet, das eine leitende
Verbindung zwischen Untergrund und der Schraube 9, und
somit mit dem befestigten Gegenstand, herstellen könnte.
Um sicherzustellen, dass auch dann, wenn die am Spreizbereich 5 angeordneten
Elemente nicht als Dichtung wirken können, beispielsweise
wenn durch einen Bewährungsstab die gewünschte
Spreizung eines der Spreizelemente 6a, 6b, 7 gestört
ist, kein Wasser durch den Schaft 2 zur Schraube 9 vordringen
kann, ist zwischen den beiden hohlzylindrischen Körpern 3, 4 ein
O-Ring 36 als zweites Dichtelement angeordnet. Der O-Ring 36 dichtet
beim Anliegen des hinteren Endes 29 des ersten hohlzylindrischen
Körpers 3 am Anschlagelement 30 die Durchgangsbohrung 20 beziehungsweise
das Sackloch 12 gegen den Schaft ab.
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- 1
- Befestigungselement
- 2
- Schaft
- 3
- erster
hohlzylindrischer Körper
- 4
- zweiter
hohlzylindrischer Körper
- 5
- Spreizbereich
- 6a,
6b
- erstes
gummiartiges und hülsenförmiges Spreizelement
- 7
- zweites
gummiartiges und hülsenförmiges Spreizelement
- 8
- Stauchelement
- 9
- Schraube
- 10
- in
Einsteckrichtung vorderes Ende des Körpers 3
- 11
- Verankerungsabschnitt
- 12
- Sackloch
- 13
- Innengewinde
- 14
- erster
Abschnitt des ersten hohlzylindrischen Körpers 3
- 15
- Verdrehsicherungseinrichtung
- 16
- nutartige
Kerbe
- 17
- zweiter
Abschnitt des Körpers 3
- 18
- Anschlagschulter
- 19
- Lagerelement
- 20
- zylindrische
Durchgangsbohrung im zweiten hohlzylindrischen Körper 4
- 21
- vorderer
Abschnitt des zweiten hohlzylindrischen Körpers 4
- 22
- mittlerer
Abschnitt des zweiten hohlzylindrischen Körpers 4
- 23
- hinterer
Abschnitt des zweiten hohlzylindrischen Körpers 4
- 24
- hinteres
Ende des Abschnitts 23
- 25
- Bund
- 26
- Kopf
der Schraube 9
- 27
- Schraubenschaft
der Schraube 9
- 28
- Schulter
- 29
- hinteres
Ende des ersten hohlzylindrischen Körpers 3
- 30
- Anschlagelement
- 31
- erstes
Ende des zweiten Spreizelements 7
- 32
- konischer
Abschnitt des zweiten Spreizelements 7
- 33
- Durchgangsöffnung
des zweiten Spreizelements 7
- 34
- zweites
Ende des zweiten Spreizelements 7
- 35
- erstes
Dichtelement
- 36
- O-Ring
- E
- Einsteckrichtung
- V
- Verschiebeweg
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 7920483
U1 [0002]
- - DE 3320429 A1 [0002]
- - US 2075714 [0003]