DE3137226A1

DE3137226A1 - Spreizanker

Info

Publication number: DE3137226A1
Application number: DE19813137226
Authority: DE
Inventors: Roland 8081 Grunertshofen Mächtle
Original assignee: Werkzeugfabrik Fritz Maechtle & Co KG GmbH; MAECHTLE WERKZEUGFAB FRITZ; Werkzeugfabrik Fritz Maechtle & Co Kg 7015 Korntal GmbH
Current assignee: Maechtle GmbH
Priority date: 1980-07-08
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1983-04-14
Also published as: US4519735A; JPS5857512A; FR2513331B1; GB2106209B; GB2106209A; JPH0250324B2; NL8104685A; CH656192A5; BE890756A; DE3025816A1; FR2513331A1

Description

Spreizanker

Herkömmliche Spreizanker umfassen eine Spreizhülse, einen durch die Spreizhülse hindurchtretenden Gewindeanker, der die zu befestigende Last hält sowie einen auf den Gewindeanker aufgeschraubten Spreizkonus, der die Spreizhülse radial aufweitet und deren Spreizlappen gegen die Wand des zylindrischen Bohrlochs preßt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in vielen Änwendungsfällen^ insbesondere im Reaktorbau, die mit derartigen Spreizankern erzielbaren Haltekräfte nicht ausreichen.

Aus der DE-OS 28 19 289 ist ein Spreizanker bekannt, der zusätzlich zu einer durch den Spreiskonus aufweitbaren Spreizhülse einen ringförmigen Riegelträger für drei radial abklappbare Siegel aufweist, die mittels eines zusätzlichen Spreizkonus beim Spannen des Spreizankers mittels eines durch die Spreizhülse_p die beiden Spreizkonen und den Riegelträger hindurchtretenden Gewindeankers abgeklappt werden können. Das ansonsten zylindrische Bohrloch ist mit einer durchmessergrößeren, ebenfalls zylindrischen Erweiterung versehen. Die abgeklappten Riegel hintergreifen die bohr-

lochmündungsseitige Schulter der Erweiterung. Der Kegelwinkel des die Riegel aufspreizenden Spreizkonus ist größer als der Kegelwinkel der Spreizhülse, so daß beim Spannen des Spreizankers zunächst die Spreizhülse aufgespreizt und dann erst die Riegel abgeklappt werden. Die mit ihren freien Enden zur Eohrlochmündung weisenden Riegel sind einzeln durch Gelenke mit dem Riegelträger verbunden. Da die aufgeklappten Riegel des bekannten Spreizankers jedoch lediglich entlang ihrer Kanten an den Wänden der Er-Weiterung des Bohrlochs anliegen, können sie, insbesondere bei ungleichmäßig gebohrten und erweiterten Bohrlöchern aus dem Riegelträger ausbrechen, womit der Spreizanker aus dem Bohrloch gezogen werden könnte.

Ein anderer Spreizanker ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 31 467 bekannt. Er weist einen hülsenförmigen Riegelträger auf, von dem zum Bohrlochgrund hin Spreizlappen abstehen. Ein mittels eines Gewindebolzens zwischen die Spreizlappen eingezogener Spreizkonus drückt die Spreizlappen in flächige Anlage einer konusförmigen Erweiterung des Bohrlochs. Um zu. verhindern, daß der Spreizkonus durch den Riegelträger hindurch ausgezogen wird, wenn im Untergrund durch das Bohrloch laufende Risse entstehen sollten, ist der Riegelträger als einstückige Hülse ausgebildet und der Spreizkonus einstückig bis an die Bohrlochmündung reichenden Verlängerungshülse versehen. Derartige Maßnahmen sind konstruktiv aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen konstruktiv einfachen Spreizanker anzugeben, bei welchem der Spreizkonus auch bei nachträglich im Bohrlochuntergrund sich ergebenden Rissen nicht durch den Riegelträger hindurchgezogen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Spreizanker der vorstehenden Art dadurch gelöst, daß an dem zur Bohrlochmündung sich verjüngenden Spr.eizkonus eine zur Mündung des Bohrlochs

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weisende Änschlagfläche und an dem Riegelträger oder seinen Riegeln eine in den Auszugsweg des Spreizkonus ragende? entgegengesetzt gerichtete Anschlagfläche vorgesehen ist« Derartige Anschlagflächen lassen sich problemlos anbringen, Der Spreizkonus stützt sich selbst dann noch sicher an den Riegeln bzw. dem Riegelträger ab? wenn Risse zu einer radialen Erweiterung des Bohrlochs geführt haben»

In einer ersten"Ausführungsform weist der Spreizkonus an seiner durchmessergrößeren"Stirnseite einen radial nach außen vorspringenden, flansehförmigens Rand auf, der die freien Enden der .Riegel"im .aufgespreizten Zustand hintergreift. Sin derartiger Spreizkonus kann? insbesondere bei geteilten Riegelträgern bzw. Spreizhülsen nicht zwischen TS den Riegeln hindurch ausgezogen werden"-.

In einer zweiten Ausführungsform kann an dem Riegelträger odsr seinen Riegeln wenigstens eine nach radial innen einspringendey vor die durchmesserkleinere Stirnseite des Spreizkonus greifende Schulter vorgesehen sein» Auch diese Äusführungsformen sind insbesondere bei geteilten,, aus mehreren Schalen aufgebauten Riegelträgern von Bedeutung, da solche Riegelträger durch Kaltschlagen auf einfache Weise mit der Anschlagschulter versehen werden können.

Die Riegel sind bevorzugt als Spreizlappen ausgebildet, die über eine als Klappgelenk wirkende Umfangsnut mit einer Hülse verbunden sind. Ein derartiger Spreizanker kann nicht ohne Zerstörung der Bohrlochwände aus dem Bohrloch ausge-

"30 zogen werden. Zusätzlich können die Riegel durch bohrlochgrundseitige, abklappbare Verlängerungen von Spreizlappen einer Spreizhülse gebildet sein, so daß der Spreizanker zusätzlich zur Haltekraft der Riegel noch durch die Spreizkräfte der beim Abklappen der Riegel im zylindrischen Bohrlochteil aufgespreizten Spreizlappen erhöht wird»

Der Klappwinkel der Riegel sollte möglichst groß sein= Die

Riegel sollten deshalb im Axiallängsschnitt gesehen kon-: , stante Wandstärke haben. Neben der Wandstärkegestaltung der Riegel wird der Klappwinkel durch den Kegelwinkel des Spreijzkonus beeinflußt. Der Kegelwinkel ist bevorzugt größer als j 5° und beträgt zweckmäßigerweise etwa 8° bis 10°, insbe- " sondere 9°, jeweils gemessen zwischen der Kegelachse und dem Kegelmantel.

Um die vollständig abgespreizten Riegel ganzflächig unter- \ stützen zu können, ist der Kegelwinkel des Spreizkonus · vorzugsweise etwa gleich dem Kegelwinkel der konusförmigen Erweiterung gewählt. Ebenso ist die Länge der Riegel etwa gleich der Mantellänge des Spreizkonus bemessen.

Um die Spreizwirkung des Spreizkonus möglichst gut ausnutzen zu können, soll die radiale Dicke der Riegel dem radialen Spreizvermögen des Spreizkonus möglichst gut angepaßt sein.; Optimale Verhältnisse erhält man, wenn im nichtgespreizten : . Zustand der größte Durchmesser"des Spreizkonus etwa gleich:

dem Durchmesser des Außenumfangs der um den Spreizkonus ; herum angeordneten Riegel ist und der Durchmesser der durchmesserkleineren Stirnseite des Spreizkonus etwa gleich dem ; Durchmesser des Innenumfangs der dem Spreizkonus zugewandten Stirnseite der Riegel ist. Der größte Durchmesser des Spreizkonus soll so groß gewählt sein, daß er gerade noch zusammen mit dem Riegelträger in den zylindrischen Teil des Bohrlochs eingeführt werden kann. Die größtmögliche Aufweitung ergibt sich, wenn im wesentlichen die gesamte Konushöhe für den Spreizvorgang der Riegel zur Verfügung steht, also keine über beträchtliche axiale Längen der Riegel sich erstreckende Innenkonusflächen an den Riegeln vorgesehen sind. Die Riegel haben bevorzugt über ihre gesamte Länge gleiche Dicke.

Der Riegelträger stützt sich bevorzugt unmittelbar oder über eine Distanzhülse an dem zu befestigenden Bauteil oder einem außerhalb des Bohrlochs gelegenen Kopf des Gewindeankers ab. Für den Distanzausgleich beim Spannen des Spreizankers kann zwischen dem Riegelträger und einer bohrlochmünduhgsseitigen

Distanzhülse eine zusätzliche Konushülse angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform durchsetzt der Gewindeanker ein zwischen dem Spreizkonus und der Bohrlochmündung angeordnetes, mit einer ümfangsnut versehenes Hülsenteil?

dessen Wandstärke im Bereich der Ümfangsnut soweit verringert ist, daß es sich nach dem anfänglichen Greifen des Spreizankers im Bohrloch axial verformt. Das insbesondere aus Metall bestehende Hülsenteil nimmt axiale Kräfte beim Eintreiben des Spreizankers in das Bohrloch problemlos auf.

Die Ümfangsnut ist vorzugsweise am Innenmantel des Hülsenteils vorgesehen, da sich dann der beim Spannen des Spreiz-

^: ankers deformierende Boden der ümfangsnut nicht bis zum Gewindeanker hin verformen und die Spannbewegung des Gewindeankers behindern kann. Eine derartige ümfangsnut ist nicht nur bei dem vorstehend erläuterten Spreizanker von Bedeutung, sondern kann auch bei anderen Ausführungsformen von Spreizankern und Dübeln vorgesehen werden» Die ümfangsnut kann an einer gesonderten, beispielsweise als Distanzhülse dienenden Hülse vorgesehen sein. Der Ausdruck Hülsenteil soll aber auch aus mehreren Schalen zusammengesetzte Hülsen umfassen. Die Ümfangsnut hat vorzugsweise etwa Rechteckquerschnitt, wobei der Nutboden etwa parallel zur gegenüberliegenden Hülsenwand ist.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform eines in ein Bohrloch eingesetzten Spreizankers und

Fig. 2 eine Teildarstellung einer anderen Ausführungsform eines Spreizankers.

zur Befestigung eines Bauteils 1 ist in Fig. 1 in Durchsteckmontage ein Spreizanker 3 in ein zylindrisches Bohrloch 5 eingesetzt, welches im Bereich seines Bohrlochgrunds 7 eine zur Bohrlochmündung hin konisch sich verjüngende Erweiterung 9 aufweist. Die konische Erweiterung 9 ist mittels

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eines aufspreizbaren Fräs- oder Schleifwerkzeugs nachträglich in die Wand des zylindrischen Bohrlochs 5 eingearbeitet worden. .

Auf einer Gewindespindel 11 sitzen der Reihe nach eine Sechs ■kantmutter 13, eine Beilagscheibe 15, eine Distanzhülse 17, eine Spreizhülse 21 und eine Konusmutter 23, Die Spreizhülse 21 besteht aus mehreren, in Umfangsrichtung voneinander getrennten Schalen, die mittels eines Federrings 25 im Bereich; des bohrlochmündungsseitigen Endes zusammengehalten werden. ■ Im Bereich des durchmesserkleineren Übergangs zwischen zylindrischer Bohrung 5 und konischer Erweiterung 9 sind die Schalen der Spreizhülse 21 mit einer am Außenmantel um- .-laufenden Ringnut 29 versehen. Die von der ümfangsnut 29 zum Bohrlochgrund 7 hin abstehenden Abschnitte der Schalen ^: bilden Riegel 31, die mittels der Konusmutter 23 in die ι konische Erweiterung 9 hinein abgeklappt werden, wenn der Spreizanker 3 gespannt wird. Die Riegel 31 hintergreifen somit den bohrlochmündungsseitigen Teil des zylindrischen Bohrlochs 5, so daß der Spreizanker 3 nur unter Zerstörung der Bohrlochwand ausgezogen werden kann. '

Die Konusmutter 23 verjüngt sich zur Bohrlochmündung hin. : Ihr Konuswirikel beträgt etwa 8° bis 10° und ist etwa gleich ,-dem Konuswinkel der Erweiterung 9. Die Riegel 31 haben in axialer Richtung gleichbleibende Wandstärke, um einen möglichst großen Spreizwinkel zu erzielen. An. .der durchmessergrößeren Stirnseite der Konusmutter 23 .ist ein radial nach .; außen vorspringender Ringflansch 33 vorgesehen", der den bohi-0 lochgrundseitigen freien Rand 32 der Riegel 31 hintergreift-. Selbst bei mit Übermaß gebohrtem Bohrloch kann die Konusmutter 23 nicht durch die Spreizhülse 21 hindurch ausgezogen werden. Der Außendurchmesser des Ringflansches 33 entspricht etwa dem Außendurchmesser der Riegel 31 bzw. der Spreizhülse 5 21 im nichtgespannten Zustand. Der Durchmesser der durchmesserkleineren Stirnseite der Konusmutter 23 1st etwa gleich dem Innendurchmesser der Riegel 31 im Bereich ihrer freien

Stirnseite gewählt. Damit steht die fast gesamte Konushöhc der Konusmutter 23 für den Auslenkvorgang der Riegel 31 zur Verfügung. Die radiale Höhe des Ringflansches 33 ist kleiner als die halbe radiale Dicke der Riegel 31. Die aus Metall bestehende Distanzhülse 17 ist an ihrem Innenmantel mit einer rechteckförinigen,umlauf enden Ringnut 34 versehen, die ein Distanzaus-

: gleichselement bildet. Der Spreizanker kann ohne Deformation ^: des durch die Ringnut 34 geschwächten Wandabschnitts der Distanzhülse 17 stramm sitzend in das Bohrloch 7 eingetrieben werden. Die verbleibende Wandstärke der Distanzhülse im Bereich der ümfangsnut 34 ist so gewählt, daß die Distanzhülse 17 beim Spannen des Spreizankers erst dann deformiert wird, wenn die Riegel 31 zumindest teilweise bereits in die Erweiterung 9 hinein ausgeklappt worden sind. Die Umfangsnut 34 kann auch, was nicht näher dargestellt ist, in den .; Schalen der Spreizhülse 21 vorgesehen sein.

Anstelle der ümfangsnut 34 kann auch ein anderes axial nachgiebiges Distanzelement, beispielsweise ein elastischer Ring oder dergleichen zwischen der Distanzhülse 17 und der Spreizhülse 21 angeordnet werden. Ebenso kann anstelle einer aus mehreren Schalen gebildeten Spreizhülse eine einstückige, durch axiale Längsschlitze im Spreizlappen unterteilte Spreizhülse vorgesehen sein·. Die Riegel 31 können darüber hinaus durch getrennte Bauteile gebildet sein, die durch Klappgelenke oder Steckorgane mit einem hülsen- oder ringförmigen Riegelträger verbunden sind/

Zusätzlich oder anstelle der das Klappgelenk der Riegel 31 bildenden Nut 29 können in die Schalen der Spreizhülse 21 in ümfangsrichtung verlaufende Schlitze eingearbeitet sein, wie sie in Figur 1 bei 35 gestrichelt eingezeichnet sind. Die Schlitze 35 verlaufen vorzugsweise von den Längskanten der Schalen symmetrisch zur Mitte der Schale hin und be-•35 lassen in der Mittellängsebene der Schale einen als Klapp- ; gelenk wirkenden Steg, mit dem der Riegel 31 einstückig an der Schale gehalten ist. Ein solcher Steg ist in Figur 1

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bei 37 angedeutet. Die letztgenannte Ausführungsform er- ; laubt in Umfangsrichtung relativ breite Riegel, die aufgrund ihrer Wölbung in definierter Lage in die konische Erweiterung 9 des Bohrlochs hineingeklappt werden können»

' \ Fig. 2 zeigt eine andere Aus führungs form eines Spreizankers;, die sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 lediglich durch die Anordnung der Anschläge unterscheidet, die das Herausziehen der in Fig. 2 mit 39 bezeichneten Konusmutter aus der mit 41 bezeichneten Spreizhülse verhindert. Die' wiederum aus mehreren axial geteilten Schalen aufgebaute Spreizhülse trägt an ihrem Innenmantel· einen radial nach innen vorspringenden Ringbund 43, der in den Auszugsweg der durchmesserkleineren Stirnfläche 45 der Konusmütter ragt. Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß die gesamte axiale Länge der Konusmutter zum Aufspreizen der Riegel zur Verfügung steht, womit sich besonders gute Sp^eizwerte ergeben.

LeerseJie

Claims

Patentansprüche

(1 . 'Spreizanker zur Befestigung in einem etwa zylindrischen Bohrloch (7) , welches im Abstand von seiner Mündung eine zu seinem Bohrlochgrund sich verbreiternde, konusförmige Erweiterung (9) aufweist, mit einem in das Bohrloch (7) einsteckbaren hülsen- oder ringförmigen Riegelträger (21; 41), an dem wenigstens zwei zum Bohrlochgrund hin abstehende, in die Erweiterung (9) ausschwenkbare Riegel (31; 47) am Umfang verteilt gehalten sind, mit einem den Riegelträger (21; 41) durchsetzenden Gewindeanker (11) und mit einem auf den Gewindeanker (11) aufgeschraubten, zur Mündung des Bohrlochs (7) sich verjüngenden Spreizkonus (23; 39), mittels dem die Riegel (31; 47) in flächige Anlage mit der konusförmigen Erweiterung des Bohrlochs (7) bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spreizkonus (23; 39) eine zur Mündung des Bohrlochs (7) weisende Anschlagfläche und an dem Riegelträger (41) oder seinen

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Riegeln (31)--eine in den Auszugsweg des Spreizkonus (23; 39) ragende, entgegengesetzt gerichtete Anschlagfläche (32) vorgesehen ist.
2. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Spreizkonus (23) an seiner durchmessergrößeren Stirnseite einen radial nach außen vorspringenden, flanschförmigen Rand (33) aufweist, der die freien Enden der Riegel (31) im aufgespreizten Zustand hintergreift.
3. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Riegelträger (41) oder seine Riegel wenigstens eine nach radial innen einspringende, vor die durchmesserkleinere Stirnseite des Spreizkonus

(39) greifende Schulter (43) aufweisen. - :
4. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegel (31) als Spreizlappen ausgebildet sind, die über eine als Klappgelenk wirkende Umfangsnut (29) mit einer Hülse (21) verbunden sind.
5. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Riegel (31) als Spreizlappen ausgebildet sind, die jeweils über wenigstens einen als Klappgelenk wirkenden, durch Umfangsschlitze in der Hülsenwand gebildeten Steg mit einer Hülse (21) verbunden sind.
6. Spreizanker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege in der Längsmittelebene der Spreizlappen verlaufen.
7. Spreizanker nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e kennzeichnet, daß die Riegel (31) durch bohrlochgrundseitige, abklappbare Verlängerungen von Spreizlappen einer Spreizhülse (21) gebildet sind. ·

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8. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Riegel (31) im Axiallängsschnitt gesehen konstante Wandstärke haben.
9, Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Spreizkonus (23) etwa 7° bis 11° beträgt.
10. Spreiz anker nach Anspruch 9_r dadurch g.-e k e η η zeichnet, daß der Kegelwinkel des Spreizkonus

(23) etwa 9° beträgt.
11. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kegelwinkel des Spreizkonus

(23) etwa gleich dem Kegelwinkel der konusförmigen Erweiterung (9) ist.
12. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -■ ζ eichnet ,daß die Länge der Riegel (31) etwa gleich der Mantellänge des Spreizkonus (23) ist.
13. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im nicht gespreizten Zustand der größte Durchmesser des Spreizkonus (23? 39) etwa gleich dem Durchmesser des Außenumfangs der um den Spreizkonus (23; 39} herum angeordneten Riegel (31; 47) und der Durchmesser der durchmesserkleineren Stirnseite des Spreizkonus (23; 39) etwa gleich dem Durchmesser des Innenumfangs der dem Spreizkonus (23; 39) zugewandten Stirnseite der Riegel (31; 47) ist.
14. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Gewindeanker (11). eine zwischen dem Spreizkonus (23) und der Bohrlochmündung angeordnetes, mit einer Umfangsnut (34) versehenes

■ Hülsenteil (17) durchsetzt, dessen Wandstärke im Bereich der Umfangsnut (34) soweit verringert ist, daß

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es sich nach dem anfänglichen Greifen des Spreizankers im Bohrloch axial verformt.
15. Spreizanker nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die Umfangsnut (34) am Innenmantel des Hülsenteils (17) vorgesehen ist.
16. Spreizanker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (34) an einer zwischen dem Riegelträger und der Bohrlochmündung angeordneten Distanzhülse (17) vorgesehen ist.
17. Spreizanker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Umfangsnut an dem Riegelträger vorgesehen ist.
18. Spreizanker nach Anspruch 1_r dadurch g e k e η η zeichnet,daß der Riegelträger (21) aus mehreren, in Umfangsrichtung von einander getrennten Schalen besteht, die durch einen elastischen Ring (25) zusammengehalten sind. "-..-■