DE3743240C2

DE3743240C2 - Expansion dowel with expansion segment

Info

Publication number: DE3743240C2
Application number: DE19873743240
Authority: DE
Inventors: Armin Herb
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1987-12-19
Filing date: 1987-12-19
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2007-12-20
Also published as: DE3743240A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spreizdübel mit einem Anker bolzen, der sich an seinem in Setzrichtung vorderen Endbe reich zum vorderen Ende hin im Querschnitt erweitert und einem schalenförmigen Spreizsegment, das bei Zugbelastung an Angriffsmitteln des Ankerbolzens unter Verspreizen in einem Bohrloch auf die Querschnittserweiterung des Ankerbolzens aufgeschoben wird.The invention relates to an expansion anchor with an anchor bolt which is at its front end in the setting direction extended to the front end in cross section and a bowl-shaped spreading segment, which under tensile load Attacking means of the anchor bolt with spreading in one Drill hole on the cross-sectional expansion of the anchor bolt is postponed.

Spreizdübel der genannten, beispielsweise aus der DE 28 16 553 A1 bekannten Art weisen ein Nachspreizverhalten auf, welches dadurch erreicht wird, daß beim Aufbringen einer Zugbelastung an Angriffsmitteln des Ankerbolzens eine Relativverschiebung des Ankerbolzens gegenüber dem Spreiz segment erfolgt. Diese Relativverschiebung bewirkt eine ge genseitige Verspreizung des Ankerbolzens und des Spreizseg mentes an der Bohrlochwandung. Somit wird ein Teil der Ver ankerungskraft direkt vom Ankerbolzen auf die Bohrlochwan dung und ein weiterer Teil vom Ankerbolzen über das Spreiz segment auf die Bohrlochwandung übertragen. Das den Anker bolzen über weniger als die Hälfte des Umfanges umgebende Spreizsegment bedarf besonderer, lösbarer Haltemittel, um den Ankerbolzen und das Spreizsegment bis zum Einführen des Spreizdübels in das Bohrloch zu einer Einheit zu verbinden. Diese beispielsweise als aufgesteckte Scheibe oder einge legter Stift ausgebildeten Haltemittel können das Einführen des Spreizdübels oder die Einleitung des Spreizvorganges behindern.Expansion dowel of the above, for example from the Known from DE 28 16 553 A1 have a spreading behavior on, which is achieved in that when applying a tensile load on anchoring means of the anchor bolt Relative displacement of the anchor bolt in relation to the spread segment takes place. This relative shift causes a ge mutual expansion of the anchor bolt and the spreading leg mentes on the borehole wall. Thus part of the ver anchor force directly from the anchor bolt onto the borehole wall dung and another part of the anchor bolt over the expansion Transfer segment to the borehole wall. That the anchor bolts surrounding less than half the circumference Spreading segment requires special, releasable holding means to the anchor bolt and the expansion segment until the insertion of the Connect expansion anchors in the drill hole to form a unit. This, for example, as an attached disc or turned on The holder can be inserted the expansion anchor or the initiation of the expansion process hinder.

Bei einem weiteren, aus der DE-PS 17 50 663 bekannten Spreiz dübel ist das Spreizsegment hülsenförmig ausgebildet und umgibt den Ankerbolzen über dessen gesamten Umfang. Bei die sem Spreizdübel erfolgt die Übertragung der Verankerungs kraft nur über das Spreizsegment. Der Ankerbolzen steht im Spreizbereich nicht im Kontakt mit der Bohrlochwandung. Da die Reibung zwischen dem Ankerbolzen und dem Spreizsegment wesentlich geringer ist als die Reibung zwischen dem Spreiz segment und der Bohrlochwandung, erfolgt bei diesem Spreiz dübel ein derart starkes Nachspreizen, daß es zu Überbe lastungen des Untergrundes kommen kann.In another, known from DE-PS 17 50 663 spread dowel, the expansion segment is sleeve-shaped and surrounds the anchor bolt over its entire circumference. At the This expansion anchor is used to transfer the anchoring force only over the spreading segment. The anchor bolt is in the Spreading area not in contact with the borehole wall. There the friction between the anchor bolt and the expansion segment is much less than the friction between the spread segment and the borehole wall, takes place with this spread dowel such a strong spread that it is too heavy loads of the underground can come.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spreizdübel zu schaffen, der ein ausreichendes Nachspreizverhalten auf weist und Überbeanspruchungen des Untergrundes verhindert.The invention has for its object a expansion dowel to create a sufficient spreading behavior points and prevents excessive stress on the surface.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Spreizsegment entlang seiner gesamten Längserstreckung den Ankerbolzen an dessen Umfang über einen konstanten Winkel von 200° bis 300° umgibt und die Querschnitts erweiterung des Ankerbolzens im wesentlichen den gleichen Winkel überstreicht.According to the invention, this is achieved in that the Spreading segment along its entire longitudinal extent the anchor bolt on its circumference over a constant Angle from 200 ° to 300 ° surrounds and the cross section extension of the anchor bolt essentially the same Angle sweeps.

Da das Spreizsegment den Ankerbolzen um mehr als die Hälfte des Umfanges umgibt, sind keine gesonderten und aufwendigen Haltemittel zum Verbinden des Spreizsegmentes mit dem An kerbolzen erforderlich. In jedem Fall bleibt jedoch ein Teil des Umfanges des Ankerbolzens frei vom Spreizsegment und kommt somit bei der Verspreizung in Kontakt mit der Bohr lochwandung. Somit ist gewährleistet, daß ein Teil der Ver ankerungskraft direkt vom Ankerbolzen auf die Bohrlochwan dung übertragen wird. Da die Reibung zwischen dem Ankerbol zen und der Bohrlochwandung relativ groß ist, findet dadurch die Relativbewegung des Ankerbolzens gegenüber dem Spreizseg ment und somit die entstehende Nachspreizung auf einem er höhten Zuglastniveau statt.Because the expansion segment the anchor bolt by more than half surrounding the scope are not separate and complex Holding means for connecting the expansion segment to the An notch bolt required. In any case, part remains the circumference of the anchor bolt free from the expansion segment and thus comes into contact with the drill during expansion perforated wall. This ensures that part of the ver anchor force directly from the anchor bolt onto the borehole wall is transmitted. Since the friction between the anchor bolt zen and the borehole wall is relatively large the relative movement of the anchor bolt in relation to the spreading segment ment and thus the resulting spread on a he high tensile load level instead.

Zweckmäßigerweise umgibt das Spreizsegment den Ankerbolzen an dessen Umfang über einen Winkel von 240° bis 270°. Somit bleibt ein Drittel bis ein Viertel des Umfanges des Anker bolzens frei vom Spreizsegment.The expansion segment expediently surrounds the anchor bolt on its circumference over an angle of 240 ° to 270 °. Consequently remains a third to a quarter of the circumference of the anchor bolt free of the expanding segment.

Um eine gute Anlage des Spreizsegmentes an der Bohrloch wandung zu erreichen, weist das Spreizsegment vorteilhafter weise vom vorderen Ende ausgehende, sich über einen Teil seiner Länge erstreckende Längsschlitze auf. Durch die Längs schlitze wird das Spreizsegment in einzelne, unabhängig von einander gegen die Bohrlochwandung pressbare Finger unter teilt. Das Spreizsegment kann beispielsweise aus einer Hülse hergestellt werden, von der nachträglich ein Drittel bis ein Viertel des Umfanges entfernt wird. Dabei können die Längs schlitze die Herstellung des Spreizsegmentes erleichtern, indem bei einer Hülse zunächst sich über einen Teil der Län ge erstreckende Längsschlitze angebracht werden und an schließend durch vollständiges Durchtrennen bei zwei Längs schlitzen ein sich nur über einen Teil des Umfanges er streckendes Spreizsegment entsteht.To ensure that the expansion segment is in good contact with the borehole To achieve wall, the expansion segment has more advantageous wise starting from the front end, over a part its length extending longitudinal slots. Through the longitudinal the spreading segment is split into individual, regardless of fingers pressed against each other against the borehole wall Splits. The spreading segment can for example consist of a sleeve are produced, of which one third to one subsequently Quarter of the circumference is removed. The longitudinal slots facilitate the production of the expansion segment, by initially covering part of the length of a sleeve ge extending longitudinal slots are attached and closing by completely cutting two longitudinal slit only over part of the circumference stretching spreading segment arises.

Beim Spreizvorgang wird das sich über mehr als die Hälfte des Umfanges des Ankerbolzens erstreckende Spreizsegment aufgeweitet. Das dabei auftretende Biegemoment ist im mitt leren Bereich des Spreizsegmentes am größten und in Umfangs richtung zu den freien Längskanten hin abnehmend. Für eine gleichbleibende Biegebeanspruchung des Spreizsegmentes nimmt da her die Wandstärke des Spreizsegmentes zweckmäßigerweise in Umfangsrichtung zu den freien Längskanten hin ab. Diese Ab nahme der Wandstärke kann beispielsweise durch exzentrische Anordnung des Innenradius gegenüber dem Außenradius des Spreizsegmentes erfolgen.In the spreading process, this will be more than half spreading segment extending around the circumference of the anchor bolt expanded. The bending moment that occurs is in the middle area of the spreading segment is largest and in scope decreasing towards the free longitudinal edges. For one constant bending stress of the expansion segment increases forth the wall thickness of the expansion segment expediently in Circumferential direction from the free longitudinal edges. This Ab Wall thickness can be increased, for example, by eccentric Arrangement of the inner radius in relation to the outer radius of the Spread segment take place.

Für eine gleichmäßige Verteilung des Spreizdruckes in Längs richtung des Spreizdübels nimmt die Wandstärke des Spreiz segmentes in Setzrichtung vorteilhafterweise zu dessen vor deren Ende hin ab. Durch Abstimmung dieser Abnahme der Wand stärke des Spreizsegmentes mit der Erweiterung des Ankerbol zens kann beim Setzvorgang eine Parallelspreizung des Spreiz segmentes erreicht werden. Durch eine gleichmäßige Druckver teilung im Spreizbereich können Überbelastungen des Unter grundes und daraus entstehende Ausfälle von Befestigungen verhindert werden.For an even distribution of the spreading pressure in the longitudinal direction direction of the expansion anchor takes the wall thickness of the expansion segment in the setting direction advantageously to the front their end down. By tuning this decrease in the wall strength of the expansion segment with the expansion of the anchor bolt zens can be a parallel spread of the spread during the setting process segment can be achieved. Thanks to an even pressure Division in the spreading area can overload the sub basic and resulting failures of fortifications be prevented.

Zur Einleitung der Verspreizung ist es vorteilhaft, am Spreizsegment Mittel zur Erleichterung der Anlage gegenüber dem Bohrloch vorzusehen. Solche Mittel können in an sich bekannter Weise durch Vorsprünge am Spreizsegment gebildet sein. Eine zweckmäßige Ausführung besteht jedoch darin, daß das Spreizsegment im unverformten Ausgangszustand eine unrunde Querschnittsform aufweist. Eine solche unrunde Quer schnittsform kann beispielsweise hufeisenförmig sein. Wenn ein solches Spreizsegment auf einen Ankerbolzen aufgesetzt wird, überragt der mittlere Bereich des Spreizsegmentes die Außenkontur des Ankerbolzens. Beim Eintreiben des Spreiz dübels in ein Bohrloch wird der überstehende Bereich des Spreizsegmentes gegen den Ankerbolzen gedrückt, wobei die freien Längskanten des Spreizsegmentes über entsprechende Auflaufkanten radial nach außen gegen die Bohrlochwandung gedrückt werden können. Somit besteht an mindestens drei Punkten eine Anlage des Spreizsegmentes an der Bohrlochwan dung. Mit zunehmender Aufweitung des Spreizsegmentes weitet sich dieses dann über seinen ganzen Umfangsbereich auf und legt sich an die Bohrlochwandung an. Infolge der ursprüng lich unrunden Querschnittsform bleibt das Spreizsegment auch dann in Kontakt mit der Bohrlochwandung, wenn sich der Durchmesser des Bohrloches infolge eines durch das Bohrloch verlaufenden Risses etwas vergrößert.To initiate the spread, it is advantageous on Spreading segment means to facilitate the investment compared to provide the borehole. Such means can in themselves known manner formed by projections on the expansion segment be. However, an expedient implementation is that the spreading segment in the undeformed initial state has non-circular cross-sectional shape. Such a non-circular cross Sectional shape can be horseshoe-shaped, for example. If such an expansion segment placed on an anchor bolt the middle area of the spreading segment overhangs the Outer contour of the anchor bolt. When driving the spread The protruding area of the Spreading segment pressed against the anchor bolt, the free longitudinal edges of the expansion segment over corresponding Run-up edges radially outwards against the borehole wall can be pressed. So there is at least three Score an investment of the expansion segment on the borehole wall dung. As the spreading segment widens, it expands this then extends over its entire circumferential area bears against the borehole wall. As a result of the original The expansion segment remains a non-circular cross-sectional shape also in contact with the borehole wall if the Diameter of the borehole due to a through the borehole extending crack somewhat enlarged.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be used below for example reproducing drawings are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Einen erfindungsgemäßen Spreizdübel, teilweise im Schnitt dargestellt, Fig. 1 a straddling dowel according to the invention, partially shown in section,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Spreizdübel, entlang der Linie II-II, Fig. 2 is a cross-sectional view of the illustrated in Fig. 1 expansible plug, taken along the line II-II,

Fig. 3 einen Querschnitt eines weiteren, erfin dungsgemäßen Spreizdübels entsprechend Fig. 2, Fig. 3 shows a cross section of a further OF INVENTION to the invention the expansible plug according to Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Ausführung eines erfindungs gemäßen Spreizdübels in Ansicht, Fig. 4 shows a further embodiment of a fiction, modern expansion anchor into view,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den in Fig. 4 dargestellten Spreizdübel, entlang der Linie V-V. Fig. 5 shows a cross section through the expansion plug shown in Fig. 4, along the line VV.

Der aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Spreizdübel besteht aus einem Ankerbolzen 1 und einem Spreizsegment 2. Der Anker bolzen 1 weist ein in Setzrichtung vorderes Ende 1a und ein rückwärtiges Ende 1b auf. Der an das rückwärtige Ende 1b angrenzende Bereich ist mit einem Gewinde 1c als Angriffs mittel zur Lastaufnahme versehen. Der an das vordere Ende 1a angrenzende Bereich besteht aus einem annähernd zylindrischen Bereich 1d und einer daran angrenzenden, sich zum vorderen Ende 1a erweiternden Querschnittserweiterung 1e. Der zylin drische Bereich 1d und die Querschnittserweiterung 1e er streckt sich jedoch nur über einen Teil des Umfanges des An kerbolzens 1.The expansion dowel shown in FIGS . 1 and 2 consists of an anchor bolt 1 and an expansion segment 2 . The anchor bolt 1 has a front end 1 a in the setting direction and a rear end 1 b. The area adjacent to the rear end 1 b is provided with a thread 1 c as an attack medium for load bearing. The area adjacent to the front end 1 a consists of an approximately cylindrical area 1 d and an adjacent cross-sectional widening 1 e that widens towards the front end 1 a. The cylin drical area 1 d and the cross-sectional expansion 1 e, however, it only extends over part of the circumference of the pin bolt 1 .

Wie Fig. 2 zeigt, umgibt das Spreizsegment 2 den Ankerbolzen 1 schalenförmig. Das Spreizsegment 2 ist mit einem der ra dialen Aufweitbarkeit dienenden Längsschlitz 2a versehen. Der Längsschlitz 2a erstreckt sich vom vorderen Ende 2b her über einen Teil der Länge des Spreizsegmentes 2. Der Winkel A, um den das Spreizsegment 2 den Ankerbolzen 1 umgibt, beträgt etwa 270°. Beim Spreizvorgang kommt der Spreizdübel einer seits mit dem Ankerbolzen 1 und andererseits mit dem Spreiz segment 2 an der Bohrlochwandung zur Anlage.As shown in FIG. 2, the expansion segment 2 surrounds the anchor bolt 1 in a shell shape. The spreading segment 2 is provided with a longitudinal slit 2 a serving for radial expansion. The longitudinal slot 2 a extends from the front end 2 b over part of the length of the expansion segment 2 . The angle A by which the spacer segment 2 surrounds the anchor bolt 1, is about 270 °. During the expansion process, the expansion anchor comes on the one hand with the anchor bolt 1 and on the other hand with the expansion segment 2 on the borehole wall.

Der aus Fig. 3 ersichtliche Querschnitt durch einen weiteren Spreizdübel zeigt einen Ankerbolzen 4 und ein den Ankerbol zen 4 umgebendes Spreizsegment 5. Das Spreizsegment 5 weist im Unterschied zu der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh rung eine unrunde Querschnittsform auf. Diese Querschnitts form ist etwa hufeisenförmig ausgebildet. Das Spreizsegment 5 überragt somit den Ankerbolzen 4 in radialer Richtung. Beim Einführen dieses Spreizdübels in ein Bohrloch wird das Spreiz segment 5 in dem den Ankerbolzen 4 überragenden Bereich ge gen den Ankerbolzen gepreßt und dadurch radial aufgeweitet. The apparent from Fig. 3 cross section through a further expansion dowel shows an anchor bolt 4 and an anchor bolt zen 4 surrounding expansion segment 5th The spacer segment 5, in contrast to that in Fig. 1 and 2 shown exporting tion a non-circular cross-sectional shape. This cross-sectional shape is approximately horseshoe-shaped. The expansion segment 5 thus projects beyond the anchor bolt 4 in the radial direction. When this expansion anchor is inserted into a borehole, the expansion segment 5 is pressed in the region protruding beyond the anchor bolt 4 and thus radially expanded.

Der aus Fig. 4 und 5 ersichtliche Spreizdübel besteht aus einem Ankerbolzen 7 und einem diesen über einen Teil seines Umfanges umgebenden Spreizsegment 8. Der Ankerbolzen 7 weist ein in Setzrichtung vorderes Ende 7a, einen Bereich 7d mit konstantem Querschnitt und eine sich zum vorderen Ende 7a im Querschnitt vergrößernde Querschnittserweiterung 7e auf. Das Spreizsegment 8 umfaßt den Ankerbolzen 7 mit einem Winkel B von etwa 270°. Das Spreizsegment 8 wird dadurch ohne weitere Hilfsmittel mit dem Ankerbolzen 7 verbunden. Das Spreizseg ment 8 weist zwei vom vorderen Ende 8b ausgehende Längsschlit ze 8a auf. Die Längsschlitze 8a dienen der Aufweitbarkeit des Spreizsegmentes 8. Die Wandstärke S des Spreizsegmentes 8 nimmt zu den freien Längskanten 8b hin ab. Durch diese abnehmende Wandstärke S wird die unterschiedliche Biegebean spruchung des Spreizsegmentes 8 über den Umfang berücksich tigt und eine gleichmäßige Aufspreizung über den gesamten Umfang des Spreizsegmentes 8 erreicht. In axialer Richtung nimmt die Wandstärke S zum vorderen Ende 8b hin ebenfalls ab. Durch diese in axialer Richtung abnehmende Wandstärke wird beim Spreizvorgang eine Parallelspreizung und somit eine gleichmäßige Verteilung des Spreizdruckes im gesamten Spreizbereich erreicht.The expansion anchor shown in FIGS . 4 and 5 consists of an anchor bolt 7 and an expansion segment 8 surrounding it over part of its circumference. The anchor bolt 7 has a front end 7 a in the setting direction, a region 7 d with a constant cross-section and a cross-sectional widening 7 e that increases in cross-section with the front end 7 a. The expansion segment 8 comprises the anchor bolt 7 with an angle B of approximately 270 °. The spreading segment 8 is thereby connected to the anchor bolt 7 without further aids. The Spreizseg element 8 has two longitudinal slits 8 a starting from the front end 8 b. The longitudinal slots 8 a serve to expand the expansion segment 8 . The wall thickness S of the expansion segment 8 decreases towards the free longitudinal edges 8 b. Due to this decreasing wall thickness S, the different bending stress of the expansion segment 8 over the circumference is taken into account and a uniform expansion over the entire circumference of the expansion segment 8 is achieved. In the axial direction, the wall thickness S increases toward the front end 8 b toward also decreases. Due to this wall thickness, which decreases in the axial direction, a parallel spreading and thus a uniform distribution of the spreading pressure in the entire spreading area is achieved during the spreading process.

Claims

1. An expansible plug with an anchor bolt, which widens at its front in the fitting direction end portion toward the front end in section and a bowl-shaped spacer segment, which is pushed under tensile loading to engaging means of the anchor bolt by caulking in a wellbore on the cross-sectional extension of the anchor bolt on, labeled in characterized records that the expansion segment ( 2 , 5 , 8 ) along its entire longitudinal extent surrounds the anchor bolt ( 1 , 4 , 7 ) on its circumference over a constant angle (A, B) from 200 ° to 300 ° and the cross-sectional extension ( 1 e, 7 e) of the anchor bolt essentially sweeps over the same angle.

2. Expansible plug according to claim 1, characterized in that the expansion segment ( 2 , 5 , 8 ) surrounds the anchor bolt ( 1 , 4 , 7 ) on its circumference over an angle (A, B) of 240 ° to 270 °.

3. Expansible plug according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion segment ( 2 , 8 ) from the front end ( 2 b, 8 b) extending over a part of its length extending longitudinal slots ( 2 a, 8 a).

4. Expansible plug according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wall thickness (S) of the Spreizseg element ( 8 ) decreases in the circumferential direction towards the free longitudinal edges ( 8 c).

5. Expansible plug according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wall thickness (S) of the Spreizseg element ( 2 , 8 ) decreases in the setting direction to its front end ( 2 b, 8 b).

6. Expansible plug according to one of claims 1 to 5, characterized in that the expansion segment ( 5 ) has a non-circular cross-sectional shape in the undeformed initial state.