DE2733007C2

DE2733007C2 - Klebeanker

Info

Publication number: DE2733007C2
Application number: DE2733007A
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl.-Ing. Dr. 8000 München Lang; Erwin Schiefer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1987-03-19
Also published as: AU520015B2; GB1588690A; DE2733007A1; US4193246A; FR2398209A1; CH626956A5; JPS5422911A; SE7806148L; FR2398209B1; AT356860B; AU3801178A; ATA416478A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ankerstange mit am rückwärtigen Ende angeordneten Lastangriffsmitteln, zum Verankern in Ausnehmungen mittels aushärtbaren Kleberkomponenten, wobei die Ankerstange in dem der Verankerung dienenden Bereich als Wälzkörper ausgebildete und mit Federelementen zusammenwirkende Klemmittel für eine Vorverankerung der Ankerstange in der Ausnehmung vor dem Aushärten der Kleberkomponenten aufweist und die Wälzkörper auf sich zum vorderen Ende der Ankerstange deren Umfangskontur nähernden Klemmflächen von Aussparungen abrollbar sind.
Klebeanker weden wegen ihrer Vorteile wie hohe Belastbarkeit, sichere Verankerung auch bei Vibrationsbeanspruchung, spannungsfreie Befestigung (kein hoher Spreizdruck), kleiner Bohrlochdurchmesser und geringe Abbindezeit gegenüber eingegossenen Elemenen in zunehmendem Maße angewendet. Die Lastangriffsmittel am rückwärtigen Ende der Ankerstange können dabei je nach Anwendungszweck als Gewinde, gegenüber der Ankerstange im Querschnitt vergrößerter Kopf, Flansch, Öse oder dgl. ausgebildet werden. Infolge der zwar geringen aber doch vorhandenen Abbindezeit ergaben sich jedoch bisher Grenzfälle, bei denen ein Klebeanker nicht oder nur mit größeren Schwierigkeiten angewendet werden konnte. Der Nachteil besteht darin, daß die bisher üblichen Klebeanker nicht sofort belastbar sind und beispielsweise bei Deckenmontage durch ihr Eigengewicht wieder aus dem Bohrloch herausgezogen werden.
Um dies zu verhindern, ist aus der DE-OS 22 05 289 ein Klebeanker bekannt, der eine Kunststoff-Hülse mit von ihrer Außenfläche wegragenden, elastisch verformbaren Teilen aufweist, welche auf die Ankerstange aufgesteckt wird. Eine solche Hülse erfordert jedoch einen vergrößerten Bohrlochdurchmesser. Außerdem ergibt sich dadurch eine zweite Klebefläche, an der die Verankerungskraft übertragen werden muß. Bei einem nachträglichen Erweichen der Kleberkomponenten, beispielsweise infolge von erhöhter Temperatur durch einen Brand, ergeben die elastischen Klemmittel keinerlei zusätzliche Sicherung.
Weiterhin ist es bekannt, die Hülse beispielsweise mittels eines Spreizkonus an der Ankerstange von innen aufzuweiten und im Bohrloch zu verklemmen. Ein solcher Spreizvorgang erfordert jedoch erhebliche Kräfte beim Setzen des Dübels, wodurch dessen Vorteile gegenüber einem Spreizdübel zu einem wesentlichen Teil aufgehoben werden.
Bei einem aus der DK-PS 81 638 bekannten, mittels einer aushärtenden Masse verankerbaren Dübel weist die Ankerstange an ihrem vorderen Ende der Vorverankerung dienende, auf einer Klemmfläche abrollbare Wälzkörper auf. Die Wälzkörper werden durch eine elastische Schnur zusammengehalten und somit radial nach innen gegen die Klemmfläche gezogen. Die für die Einleitung einer Verspreizung erforderliche Berührung der Wälzkörper mit der Bohrlochwandung ist somit nicht gewährleistet.
Ein aus der DE-OS 19 19 463 bekanntes, nietähnliches Befestigungselement zur lösbaren Verbindung von Platten weist einen gefederten Stift auf, der beim Durchstecken eingedrückt wird und anschließend die Platten hintergreift. Eine Verankerung des Elementes in einem Bohrloch ist nicht vorgesehen.
Aus der US-PS 34 27 919 ist ein Spreizdübel bekannt, der auf geneigten Klemmflächen auflaufende Wälzkörper aufweist. Die Wälzkörper in eine die Umfangskontur der Ankerstange überragende Lage treibende Federelemente sind nicht vorhanden. Der Dübel ist daher nicht geeignet zum Einsatz in nach oben gerichteten Bohrlöchern.
Bei einem weiteren, aus der US-PS 39 67 525 bekannten Spreizdübel weist der Ankerbolzen hintereinander angeordnete Konen auf, auf denen geschlitzte, radial federnde Ringe axial verschiebbar sind. Auch bei diesem Dübel ist nicht sichergestellt, daß die Ringe mit der Bohrlochwandung in Berührung kommen, wie es für die Spreizung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klebeanker zu schaffen, welcher bei allenfalls geringfügigen, zusätzlich aufzubringenden Kräften beim Setzvorgang ein Verklemmen der Ankerstange im Bohrloch vor dem Aushärten der Kleberkomponenten ermöglicht und bei einem allfälligen Erweichen der Kleberkomponenten einen Mindestverankerungswert sichert.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Wälzkörper gegen Federelemente abgestützt sind derart, daß in ungespanntem Zustand der Federelemente die Wälzkörper die Umfangskontur der Ankerstange überragen.
Durch die Abstützung der Wälzkörper gegen Federelemente wird erreicht, daß die Wälzkörper auch bei vom Nennmaß abweichendem Bohrlochdurchmesser sofort mit der Bohrlochwandung in Berührung kommen und die Verspreizung ohne Verzögerung eingeleitet wird. Die Kraft der Federelemente kann relativ gering sein, da diese auf den Verankerungswert keinen Einfluß hat. Die Kraft soll jedoch so groß sein, daß die Wälzkörper in jeder Gebrauchslage der Ankerstange durch die Federelemente in eine die Umfangskontur der Ankerstange überragende Stellung gebracht werden.
Für eine einfache Herstellung der Ankerstange ist es zweckmäßig, daß die Klemmflächen als Mantelflächen mehrerer einander benachbarter, sich in Setzrichtung erweiternder Kegelstümpfe ausgebildet sind. Die Ankerstange weist somit eine rotationssymmetrische Form auf, was sich auch bei der Kontrolle günstig auswirkt. Bei entsprechend großem Ausrundungsradius im Grund der erforderlichen Andrehung ist die dadurch entstehende Kerbwirkung auf die Ankerstange gering. Durch die Anordnung mehrerer, einander benachbarter Kegelstümpfe wird ein Schiefstellen der Ankerstange verhindert.
Eine weitere zweckmäßige Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Klemmflächen als Mantelflächen von am Umfang der Ankerstange austretenden, geneigten Bohrungen ausgebildet sind. Für eine gute Zentrierung der Ankerstange im Bohrloch und eine gleichmäßige Verteilung der Spreizkräfte ist es dabei vorteilhaft, auf dem Umfang der Ankerstange jeweils drei Bohrungen anzuordnen. Zur Verbesserung der Verankerung können ebenfalls mehrere Bohrungen in axialer Richtung hintereinander angeordnet werden, wobei diese in einer Längsebene liegend oder gegeneinander um einen bestimmten Winkel versetzt sein können.
Um eine optimale Anpassung der Wälzkörper an die Bohrlochgeometrie zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, daß die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet sind. Kugelförmige Wälzkörper werden für viele Zwecke in großen Serien hergestellt und sind daher besonders preisgünstig. Die Anforderung an die Wälzkörper bezüglich Maßhaltigkeit und Oberflächengüte sind relativ gering.
Für eine möglichst einfache Ausbildung der Federelemente ist es zweckmäßig, daß die Kugeln von einer Elastomer-Umhüllung umgeben sind. Die einzelnen Kugeln werden dabei vorteilhafterweise durch einen endlosen Elastomer-Schlauch zu einem Ring zusammengehalten. Die Kugeln können auch direkt in einem Elastomer-Ring eingebettet werden. Unter Belastung ist es möglich, daß die Umhüllung verdrängt wird und die Kugeln mit der Klemmfläche, bzw. mit der Bohrlochwandung direkt in Kontakt kommen. Bei einem Elastomer-Ring ergibt sich dessen Federung im wesentlichen durch seinen Innendurchmesser im Zusammenwirken mit dem entsprechenden Außendurchmesser der Klemmfläche.
Bei Verwendung einer geringen Zahl von Wälzkörpern ist es zweckmäßig, daß diese einzeln abgefedert werden, was dadurch erfolgen kann, daß die Federelemente als Schraubenfedern ausgebildet sind. Die Kraft der Schraubenfedern wirkt dabei im wesentlichen in Eintreibrichtung der Ankerstange auf die Wälzkörper. Die als Schraubenfedern ausgebildeten Federelemente ergeben ein sofortiges Verklemmen beim Belasten der Ankerstange.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ankerstange mit kegelstumpfförmigen Klemmflächen und von Elastomer-Ringen umhüllten Kugeln, vor Belastung der Ankerstange,
Fig. 2 die Ankerstange gemäß Fig. 1 mit festgezogener, im Bohrloch verklemmter Ankerstange,
Fig. 3 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Ankerstange mit einzeln abgefederten Wälzkörpern,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Ankerstange gemäß Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.
Fig. 1 zeigt eine in einem Bohrloch 1 eingesetzte, insgesamt mit 2 bezeichnete Ankerstange. Das rückwärtige, freie Ende der Ankerstange 2 ist mit einem Gewinde 2 a als Lastangriffsmittel versehen. Der vordere Teil der Ankerstange 2 weist aneinandergereihte Kegelstümpfe 2 b auf. Diese erweitern sich gegen das vordere Ende. Die Mantelfläche der Kegelstümpfe 2 b bildet unter einem spitzen Winkel zur Ankerstangenachse gegen deren rückwärtiges Ende geneigte Klemmflächen 2 c. Der Raum zwischen der Bohrlochwandung und der Ankerstange 2 ist mit aushärtenden Kleberkomponenten 3 gefüllt. In dem sich jeweils konisch erweiternden Zwischenraum sind außerdem Kugeln 4 angeordnet. Die Kugeln 4 dienen als Wälzkörper und bewirken ein Verklemmen der Ankerstange 2 im Bohrloch 1. Die Kugeln 4 sind von einer Elastomer-Umhüllung 5 umgeben. Die Elastomer-Umhüllung 5 dient als Federelement, welches bewirkt, daß die Kugeln 4 ständig in Kontakt mit der Bohrlochwandung bleiben. Fig. 1 zeigt den unbelasteten Zustand der Ankerstange 2.
Fig. 2 zeigt die Ankerstange 2 gemäß Fig. 1 in festgespanntem Zustand. Als Beispiel ist dabei ein Balken 6 gezeigt, welcher mit Hilfe einer Unterlagsscheibe 7 und einer Mutter 8 gegen das Aufnahmematerial 9 gespannt wird. Durch das Festspannen ist die Ankerstange 2 etwas aus dem Bohrloch 1 herausgezogen worden. Die Kugeln 4 bleiben dabei im wesentlichen stehen, wodurch eine Verklemmung zwischen den Kegelstümpfen 2 b und der Bohrlochwandung zustande kommt. Die Verklemmung ist proportional zur Belastung der Ankerstange 2. Die die Kugeln 4 umgebende Elastomer-Umhüllung 5 wird durch die Verklemmung verformt. Diese dient dadurch gleichzeitig als Dichtelement und verhindert ein Herausfließen der noch nicht erhärteten Kleberkomponenten 3 aus dem Bohrloch 1. Die Verformung der Elastomer-Umhüllung 5 kann je nach Belastung so groß sein, daß die Kugeln 4 in direkten Kontakt mit den Klemmflächen 2 c, bzw. der Bohrlochwandung kommen. Nach dem Aushärten der Kleberkomponenten 3 wird durch diese der Hauptanteil des Verankerungswertes aufgebracht. Bei einem allfälligen nachträglichen Erweichen der Kleberkomponenten 3 ergeben die Kugeln 4 zusammen mit den Klemmflächen 2 c einen bestimmten Minimalverankerungswert.
Aus Fig. 3 ist eine insgesamt mit 12 bezeichnete Ankerstange ersichtlich, deren rückwärtiges Ende als Lastangriffsmittel ebenfalls ein Gewinde 12 a aufweist. Der im Bohrloch befindliche Teil der Ankerstange 12 ist mit am Umfang austretenden, zur Ankerstangenachse geneigten Bohrungen 12 b versehen. In dem die Ankerstange 12 umgebenden Raum des Bohrloches 11 befinden sich die aushärtbaren Kleberkomponenen 13. In den Bohrungen 12 b sind als Wälzkörper dienende Kugeln 14 angeordnet und gegen Schraubenfedern 15 abgestützt. Die Wandung der Bohrungen 12 b dient dabei als Klemmfläche 12 c. Beim Einschieben der Ankerstange 12 in das Bohrloch 11 werden die Kugeln 14 gegen die Kraft der Schraubenfedern 15 in die Bohrungen 12 b hineingedrückt. Bei Belastung der Ankerstange 12 verklemmen sich die Kugeln 14 dann zwischen den Klemmflächen 12 c und der Wandung des Bohrloches 11. Die Ankerstange 12 wird somit vor dem Aushärten der Kleberkomponenten 13 mechanisch im Bohrloch 11 verklemmt.
Wie aus dem in Fig. 4 gezeigten Schnitt durch die Ankerstange 12 entlang der Linie IV-IV hervorgeht, sind auf dem Umfang der Ankerstange 12 jeweils drei Klemmflächen 12 c und entsprechend drei Kugeln 14 angeordnet. Es ergibt sich somit im Bohrloch 11 eine Dreipunkt-Auflage, wodurch die Ankerstange 12 im Bohrloch zentriert wird. Werden über die Länge der Ankerstange 12 mehrere Bohrungen 12 b verteilt, so können diese jeweils in einer gemeinsamen Längsebene liegen oder gegeneinander um einen bestimmten Winkel versetzt sein. In letzterem Fall können die Kugeln 14 in kleinerem axialem Abstand voneinander angeordnet werden.

Claims

1. Ankerstange mit am rückwärtigen Ende angeordneten Lastangriffsmitteln, zum Verankern in Ausnehmungen mittels aushärtbaren Kleberkomponenten, wobei die Ankerstange in dem der Verankerung dienenden Bereich als Wälzkörper ausgebildete und mit Federelementen zusammenwirkende Klemmittel für eine Vorverankerung der Ankerstange in der Ausnehmung vor dem Aushärten der Kleberkomponenten aufweist und die Wälzkörper auf sich zum vorderen Ende der Ankerstange deren Umfangskontur nähernden Klemmflächen von Aussparungen abrollbar sind, dadurch gekennzeichent, daß die Wälzkörper gegen die Federelemente abgestützt sind derart, daß in ungespanntem Zustand der Federelemente die Wälzkörper die Umfangskontur der Ankerstange (2) überragen.

2. Ankerstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen (2 c) als Mantelflächen mehrerer einander benachbarter, sich in Setzrichtung erweiternder Kegelstümpfe (2 b) ausgebildet sind.

3. Ankerstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen (12 c) als Mantelflächen von am Umfang der Ankerstange (12) austretenden, geneigten Bohrungen (12 b) ausgebildet sind.

4. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper als Kugeln (4, 14) ausgebildet sind.

5. Ankerstange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (4) von einer Elastomer-Umhüllung (5) umgeben sind.

6. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichent, daß die Federelemente als Schraubenfedern (15) ausgebildet sind.