DE2452478A1 - Sleeve for anchoring screw in tiled wall, concrete or stone - requiring less material and providing increased retaining force - Google Patents
Sleeve for anchoring screw in tiled wall, concrete or stone - requiring less material and providing increased retaining forceInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Verankern einer Schraube Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verankern einer Kopfschraube in einem Loch in Ziegelmauerwerk, Beton oder Stein, mit einer Hülse, die in das Loch eingesetzt werden kann, und einer Kopfschraube. Device for anchoring a screw The invention relates to a Device for anchoring a head screw in a hole in brickwork, concrete or stone, with a sleeve that can be inserted into the hole and a cap screw.
Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß man mit einer Hülse, die einfacher ist und weniger Material erfordert als die für diesen Zweck bekannten Hülsen, eine Vorrichtung der vorstehend angegebenen Art erhalten kann, die eine viel stärkere Haltekraft (zum Herausziehen erforderliche Kraft) besitzt als die bisherigen Vorrichtungen dieser Art, und daß in verschiedenen praktischen Fällen eine Vorrichtung mit der gewünschten Haltekraft dadurch erhalten werden kann, daß bestimmte Eigenschaften von Bestandteilen der Vorrichtung optimiert werden. The invention is based on the fact that with a sleeve that is simpler and requires less material than those known for this purpose Sleeves, a device of the type specified above can be obtained, which has a has a much stronger holding force (force required to pull it out) than the previous devices of this type, and that in various practical cases a device with the desired holding force can be obtained in that certain properties of components of the device are optimized.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Loches nicht größer ist als das 1,1-fache des Durchmessers der Schraube, daß die Dicke der Hülse 3-7 %0 und vorzugsweise etwa 5 ffi des Durchmessers der Schraube beträgt und daß das Material der Hülse bei einer über seine Pließgrenze hinausgehenden Beanspruchung sehr duktil ist. Beim Anziehen der Schraube wird das Material der Hülse plastisch verformt, und es füllt danach mindestens die Hälfte des Volumens aus, das zwischen dem Gewinde der Schraube und der Lochwandung vorhanden ist. The device according to the invention is essentially characterized in that that the diameter of the hole is not greater than 1.1 times the diameter of the screw that the thickness of the sleeve is 3-7% 0 and preferably about 5 ffi of the diameter of the screw is and that the material of the sleeve at an over its positive limit is very ductile. When tightening the Screw, the material of the sleeve is plastically deformed, and it then fills at least half of the volume between the thread of the screw and the wall of the hole is available.
Da das Material der Hülse beim Einschrauben der Schraube plastisch verformt wird und nach dem Pestziehen der Schraube bis zu seiner Fließgrenze druckbeansprucht ist, hängt die Haltekraft von der Reibungskraft ab, die an der ganzen Lochwandung zwischen dieser und der Hülse wirksam ist. Diese Reibungskraft ist theoretisch gleich dem Produkt aus dem Reibungskoeffizienten, der Fließgrenze des Materials der Hülse und der Fläche der Lochwandung. Infolge der plastischen Verformung des Materials der Hülse ist der Zwischenraum zwischen dem Gewinde und der Lochwandung in dem vorgenannten Ausmaß gut ausgefüllt. Dies ist eine Voraussetzung für die Erzielung der gewünschten, starken Haltekraft. Because the material of the sleeve is plastic when the screw is screwed in is deformed and after the plague the screw is subjected to pressure up to its yield point is, the holding force depends on the frictional force on the entire wall of the hole is effective between this and the sleeve. This frictional force is theoretically the same the product of the coefficient of friction, the yield point of the material of the sleeve and the area of the hole wall. As a result of the plastic deformation of the material the sleeve is the space between the thread and the hole wall in the aforementioned Extent well filled. This is a prerequisite for achieving the desired, strong holding power.
Vorzugsweise werden das Material der Hülse und der Durchmesser der Schraube so gewählt, daß die erzielte Haltekraft im Bereich des Drehmoments liegt, das in der Praxis zum Festziehen der Schraube ausgeübt werden kann. Preferably, the material of the sleeve and the diameter of the Screw selected so that the holding force achieved is in the range of the torque, which can be practiced to tighten the screw in practice.
Dieses Pestziehmoment ist u.a. von der Fließgrenze des Materials, der Tiefe und dem Steigungswinkel des Gewindes und in gewissem Maße auch von der Reibung zwischen der Schraube und der Hülse abhängig. This pest pulling torque depends, among other things, on the yield point of the material, the depth and the helix angle of the thread and, to a certain extent, of the Friction between the screw and the sleeve is dependent.
In der Praxis besteht die Hülse vorzugsweise aus einem tiefziehbaren Metall oder Kunststoff, beispielsweise aus Stahl, Messing, einer Tombakdegierung oder Delrin (PolyoxAmethylen). Bei einer gegebenen Haltekraft kann man ein niedrigeres FestzQihmoment der Schraube erzielen, wenn man anstelle einer im I)urchmesser großen Hülse aus einem weichen Material eine im Durchmesser kleine Hülse aus einem verhältnismäßig harten Material verwendet. In practice, the sleeve preferably consists of a deep-drawable one Metal or plastic, for example made of steel, brass, a tombac alloy or Delrin (PolyoxAmethylene). For a given holding force, you can achieve a lower tightening torque for the screw if you use a in the large diameter sleeve made of a soft material a small diameter sleeve Sleeve made of a relatively hard material used.
Wenn man für die Hülse ein nicht zu stark kaltgehärtetes Metall verwendet, beispielsweise Reinaluminium oder Tiefziehstahl, oder einen Kunststoff, wie Delrin, kann man auch bei einem sehr mäßigen Festziehmoment eine starke Haltekraft erzielen. If a metal that is not too cold-hardened is used for the sleeve, for example pure aluminum or deep-drawing steel, or a plastic such as Delrin, a strong holding force can be achieved even with a very moderate tightening torque.
In der Praxis soll die Hülse so ausgebildet sein, daß sie leicht in das Loch eingesetzt werden kann, indem man ihren Außendurchmesser verkleinert und die Hülse danach zurückfedern läßt, und daß ferner das Schraubengewinde relativ bald nach dem Einsetzen der Schraube greift, ohne daß sich die Hülse in dem Loch dreht. Im einfachsten Pall kann die Hülse daher aus einem Zylinder mit einem schrägen Schlitz bestehen. Diese Hülse wird beim Einsetzen etwas zusammengedrückt und dabei infolge des schrägen Schlitzes asymmetrisch verformt. Nach dem Einsetzen in das Loch soll die Hülse im wesentlichen die Form eines geometrischen Zylinders haben und ferner vorzugsweise noch eine gewisse Restelastizität besitzen, so daß sie einen Druck auf die Wände des Loches ausübt. Der Zylinder soll am einen Ende innen etwas verjüngt sein, damit das Schraubengewinde leicht greifen kann. In practice, the sleeve should be designed so that it is light can be inserted into the hole by reducing its outside diameter and then allows the sleeve to spring back, and that further the screw thread is relative soon after inserting the screw engages without the sleeve in the hole turns. In the simplest Pall, the sleeve can therefore consist of a cylinder with an oblique Slot exist. This sleeve is slightly compressed when it is inserted and thereby asymmetrically deformed due to the inclined slot. After inserting into the Hole, the sleeve should essentially have the shape of a geometric cylinder and also preferably still have a certain residual elasticity, so that they have a Put pressure on the walls of the hole. The cylinder should have something on the inside at one end be tapered so that the screw thread can easily grip.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt Fig. 1 schaubildlich die auseinandergesogenen Teile der Vorrichtung und Fig. 2 im Querschnitt einen Teil der Torrichtung bei festgezogener Schraube. An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing shown. In this shows Fig. 1 diagrammatically shows the pulled apart Parts of the device and Fig. 2 in cross section a part of the gate direction when tightened Screw.
Die in Fig. 1 gezeigte Schraube t kann beispielsweise ein der IS0-Norm M6 entsprechendes Gewinde haben. In die Wand 4 wird ein Loch 2 mit einem Durchmesser von 6,1 mm gebohrt, wozu man in der Praxis einen 6 mm-Bohrer verwenden kann. Die Hülse 3 der Vorrichtung kann beispielsweise aus Messing bestehen und hat eine Wandstärke von 0,3 mm. Bei festgezogener Schraube (Fig.Z) füllt die Hülse etwa 70-80 % des Raums zwischen dem Schraubengewinde und der Lochwandung. The screw t shown in Fig. 1 can, for example, one of the ISO standard M6 have a corresponding thread. A hole 2 with a diameter is made in the wall 4 6.1 mm, for which a 6 mm drill can be used in practice. the Sleeve 3 of the device can for example consist of brass and has a wall thickness of 0.3 mm. When the screw is tightened (Fig. Z), the sleeve fills about 70-80% of the Space between the screw thread and the hole wall.
In den nachstehenden Tabellen sind die Werte für die Haltekraft angegeben, die mit verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit verschiedenen Schraubendurchmessern und Hülsen aus verschiedenen Materialien erzielt werden kann. Dabei ist mit 1 eine Bezugshaltekraft von etwa 1250 kp bezeichnet, die in einem Versuch mit einer 1/4 Zoll-Schraube und einer Hülse aus einem Tiefziehkohlenstoffstahl mit einer Fließgrenze von 25 kp/mm2 erhalten wurde. In the following tables the values for the holding force are given, those with different embodiments of the device according to the invention with different Screw diameters and sleeves from different materials can be achieved. In this case, 1 denotes a reference holding force of about 1250 kp, which in one Experiment with a 1/4 inch screw and a sleeve made of deep-drawn carbon steel with a yield point of 25 kp / mm2.
Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß die Haltekraft bei Verwendung einer Hülse aus weicherem Material in der Vorrichtung abnimmt. It can be seen from Table 1 that the holding force when using a sleeve of softer material in the device.
Tabelle 1 : Relativwerte der Haltekraft bei verschiedenen Hülsenmaterialien und Schraub engrößen Schrau- Material be 1 2 3 4 Fließgrenze kp/mm2 25 15 10 7 1/4 Zoll 1 0,6 0,4 0,3 M10 2,5 1,5 1 0,7 M12 3,5 2 1,5 1 M16 6 3,5 2,5 1,7 M20 10 6 4 2,9 Tabelle 2 : Relativwerte des Festziehmoments bei verschiedenen Hülsenmaterialien und Schraubengrößen Schrau- Material be 1 2 3 4 Fließgrenze kp/mm2 25 15 10 7 1/4 Zoll 1 0,6 0,4 0,3 M10 4 2,4 1,6 1,1 M12 7 4,2 2,8 2 M16 17 10 7 4,7 M20 33 20 13 9 Dabei ist mit 1 ein Bezugs-Festziehmoment von 0,75 mkp bezeichnet, das mit einer geschmierten Schraube von 1/4 Zoll und einer Hülse aus dem Material 1 erzielt wurde.Table 1: Relative values of the holding force for different sleeve materials and screw sizes Screw material be 1 2 3 4 Yield point kp / mm2 25 15 10 7 1/4 Inch 1 0.6 0.4 0.3 M10 2.5 1.5 1 0.7 M12 3.5 2 1.5 1 M16 6 3.5 2.5 1.7 M20 10 6 4 2.9 Table 2: Relative values of the tightening torque for different sleeve materials and screw sizes screw material be 1 2 3 4 yield point kp / mm2 25 15 10 7 1/4 Inch 1 0.6 0.4 0.3 M10 4 2.4 1.6 1.1 M12 7 4.2 2.8 2 M16 17 10 7 4.7 M20 33 20 13 9 With 1, a reference tightening torque of 0.75 mkp is designated, with a 1/4 inch lubricated screw and a sleeve made of material 1.
Beispiele für die Materialien der Tabellen 1 und 2 : Material 1: Tiefzieh-Kohlenstoffstahl, Fließgrenze 25 kp/mm2; Material 3: Tiefziehmessing 70-72% Cu Fließgrenze 10 kp/mm²; Material 4: Reinaluminium, Fließgrenze 7 kp/mm². Examples of the materials in Tables 1 and 2: Material 1: Deep-drawn carbon steel, yield point 25 kp / mm2; Material 3: deep-drawn brass 70-72% Cu yield point 10 kp / mm²; Material 4: pure aluminum, yield point 7 kp / mm².
In der Tabelle 2 sind Werte fur das Bestziehmoment angegebene Der mit einer Schraube von 1/4 Zoll und dem Material 1 mit der Fließgrenze von 25 kp/zm2 erhaltene Bezugswert 1 beträgt 125 mkp, bei geschmierter Schraube 0,75 mkp. Table 2 shows the values for the torque setting with a 1/4 inch screw and material 1 with the yield point of 25 kp / zm2 The reference value 1 obtained is 125 mkp, with a lubricated screw 0.75 mkp.
Aus den Tabellen geht deutlich hervor9 daß bei verschieden großen Schrauben eine Korrelation Zwischen Kennwerten des Hülsenmaterials und der Haltekraft sowie dem Festziehmoment vorhanden ist. Theoretisch errechnete Zahlenwerte stimmen mit den in der Praxis erzielten Wer ten sehr gut überein Beim Einschrauben der Schraube wird die Hülse mit einer so starken Kraft zusammengedrückt , daß die erzeugte Spannung die Fließgrenze des Materials der Hülse übersteigt, so daß dieses Material plastisch verformt wird. Bei festgezogener Schraube ist der größte Teil des Zwischenraums zwischen dem Schraubengewinde und der Lochwandung mit dem Hülsenmaterial ausgefüllt. Die Haltekraft ist dann von der elastischen Restspannung in der Hülse, d.h. der Fließgrenze des Materials der Hülse abhängig sowie von dem Reibungskoeffizienten zwischen der Hülse und der Lochwandung. Das Festziehmoment ist von der Fläche des Schraubengewindes, dem Reibungskoeffizienten zvischen der Hülse und der Schraube, der Fließgrenze des Materials und dem mittleren Radius der Schraube abhängig. Aus den vorstehenden Tahellen geht hervor, daß man starke Haltekräfte ohne ein zu hohes Festziehmoment erzielen kann, wenn man die genannten Kennwerte des Materials optimiert. The tables clearly show9 that with different sizes Screws a correlation between the characteristic values of the sleeve material and the holding force and the tightening torque is available. Theoretically calculated numerical values are correct with the values achieved in practice very well when screwing in the screw the sleeve is compressed with such a strong force that the tension generated the yield point of the material of the sleeve exceeds, so that this material is plastic is deformed. When the screw is tightened, there is most of the gap between the screw thread and the hole wall filled with the sleeve material. The holding force is then from the elastic residual tension in the sleeve, i.e. the Yield limit of the material of the sleeve as well as the coefficient of friction between the sleeve and the wall of the hole. The tightening torque is the area of the Screw thread, the coefficient of friction between the sleeve and the screw, the yield point of the material and the mean radius of the screw. the end the The above tables show that you have strong holding forces can achieve a tightening torque that is too high, provided that the parameters mentioned optimized of the material.
Vorzugsweise verwendet man für die Hülse ein Material, das sich bei einer Beanspruchung bis zu einer bestimmten Fließgrenze nur elastisch und darüber plastisch verformt, beispielsweise ein Metall oder eine Tombaklegierung. Sicht so gut sind Materialien mit einem viskoelastischen Verhalten geeignet, beispielsweise Kunststoffe, weil die durch das Festziehen der Schraube erzielte Elastizität zurückgeht, so daß die auf die lochwandung ausgeübte Kraft und damit auch die Haltekraft stark abnimmt. A material is preferably used for the sleeve that is at a load up to a certain yield point only elastic and above plastically deformed, for example a metal or a tombac alloy. View like this materials with a viscoelastic behavior are well suited, for example Plastics, because the elasticity achieved by tightening the screw decreases, so that the force exerted on the wall of the hole and thus also the holding force is strong decreases.
Derartige Materialien neigen ferner zum Kriechen, wenn sie längere Zeit hindurch mit einer Kraft beansprucht werden, die beträchtlich schwächer ist als die bei kurzzeitiger Beanspruchung erhaltene, stärkste Haltekraft. Bei viskoelastischen Materialien (Kunststoffen) sind beide genannten Erscheinungen, (Relaxation und Kriechen) stark temperaturabhängig und ist bei Temperaturen beispielsweise von 500 C die Geschwindigkeit dieser Vorgänge mehr als doppelt so groß als bei Zimmertemperatur. infolge des Verhaltens der viskoelastischen Eigenschaften müssen bei deren Verwendung große bicherheitsfaktoren angewendet werden, die bei Hülsen aus Materialien mit gut definierter Fließgrenze, beispielsweise bei Metallen, nicht erforderlich sind. Es sind jedoch auch mit Hülsen aus Delrin (Polyoxymethylen) gute Ergebnisse erzielt worden.Such materials also tend to creep if they are longer Be exercised over time with a force which is considerably weaker than the strongest holding force obtained after short-term use. With viscoelastic Materials (plastics) are both mentioned phenomena, (relaxation and creep) strongly dependent on temperature and is the speed at temperatures of 500 C, for example these processes are more than twice as large as at room temperature. as a result of behavior the viscoelastic properties must have great safety factors when they are used are used, which are used for sleeves made of materials with a well-defined yield point, for example with metals, are not required. However, there are also sleeves good results have been obtained from Delrin (polyoxymethylene).
Claims (3)
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ID=25637785
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0072400A1 (en) * | 1981-08-17 | 1983-02-23 | Fischerwerke Arthur Fischer GmbH & Co. KG | Expanding dowel |
| DE4224572A1 (en) * | 1992-07-24 | 1994-01-27 | Sfs Stadler Holding Ag Heerbru | Fastener |
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1974
- 1974-11-04 AU AU75018/74A patent/AU494854B2/en not_active Expired
- 1974-11-05 DE DE19742452478 patent/DE2452478A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0072400A1 (en) * | 1981-08-17 | 1983-02-23 | Fischerwerke Arthur Fischer GmbH & Co. KG | Expanding dowel |
| DE4224572A1 (en) * | 1992-07-24 | 1994-01-27 | Sfs Stadler Holding Ag Heerbru | Fastener |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| AU7501874A (en) | 1976-05-06 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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