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Die
Erfindung betrifft einen Verankerungsdübel zur Befestigung in einem
Element aus Beton.
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Verankerungsdübel oder
-hülsen
zur Befestigung einer Schraube in einem Element einer Betonkonstruktion
sind wohlbekannt, insbesondere in ihrer Anwendung zur Befestigung
von Schienen an Querträgern
aus Beton.
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Ein
solcher Dübel
hat die Form einer im Wesentlichen zylindrischen Hülse, deren
innere Aussparung ein Blindloch bildet und mit einem Gewinde versehen
ist, um eine Schraube aufzunehmen, während ihre Außenfläche mit
Erhebungen versehen ist, die zu ihrer Verankerung in dem Beton beitragen
(sei es bei der Fertigung des Konstruktionselementes oder beim nachträglichen
Einmauern oder Einkleben in eine Aufnahme oder eine Abdeckung dieser
Konstruktion), damit sie Beanspruchungen widersteht, die ein axiales
Herausreissen oder eine Drehung bewirken.
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Solche
Vorrichtungen werden mit einer Verschlusskappe am offenen Ende der
Blindbohrung geliefert, die das Eindringen von Wasser oder eines Fremdkörpers, die
einen Widerstand gegen das Einschrauben einer Ankerschraube bilden,
in den Dübel verhindern.
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Jedoch
sind solche Verschlusskappen nicht ausreichend dicht, um eine Ansammlung
von Wasser am Boden des Blindlochs zu verhindern. Dieses Wasser
kann, wenn es gefriert, einen Fremdkörper bilden, der sich exakt
wie Splitt verhält,
der durch die Ankerschraube komprimiert zu einer Qualitätsminderung
des Dübels
und damit zu einer Verschlechterung der Verankerungsqualität führt. Zudem
verhindert das am Boden des Dübels
angesammelte Wasser nicht das Anbringen der Ankerschraube. So rinnt das
von der Ankerschraube komprimierte Wasser am Ende des Einschraubvorgangs
längs der
Gewindegänge,
ohne jedoch vollständig
abgeführt
zu werden. So verbleibt immer eine Restmenge an Wasser am Boden
des Dübels,
das sich, wenn es gefriert, ausdehnt und den Dübel rissig werden lässt.
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Es
wurden schon Lösungen
zur Beseitigung dieses Problems vorgeschlagen. Eine dieser Lösungen besteht
darin, den Boden des Blindlochs teilweise mit einem (insbesondere
durch Auflösen)
zerstörbaren
Material zu füllen,
das ein Überschussvolumen für einen
Fremdkörper
bereitstellt. Dieses Volumen befindet sich unterhalb des Endes einer
Ankerschraube, wenn diese auf den Boden des Dübels geschraubt ist. Diese
Anordnung ist jedoch nicht zufriedenstellend, da es unmöglich ist,
das besagte Material zu zerstören,
wenn ein Pfropfen aus Eis es bedeckt. Es wurden auch Dübel vorgeschlagen,
die mehr oder weniger vollständig
mit Fett oder einem zähflüssigen,
inkompressiblen Material gefüllt
sind (zum Beispiel EP-A-0 462 436), um die Ansammlung von Wasser
sicher zu vermeiden. Der Nachteil einer solchen Befüllung liegt
darin, dass beim Einbringen der Ankerschraube das Fett in großem Ausmaß über deren
Kopf hinweg austritt, sich auf die Montageelemente verteilt und
das Arbeitsumfeld des Monteurs verschmutzt, was für diesen
unangenehm ist.
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Eine
andere in dem Dokument DE-U-9 003 797 angegebene Lösung besteht
darin, den Dübel mit
einer Kappe zu versehen, die von außen in der Verlängerung
desselben aufgesetzt wird, wobei die Kappe zwischen ihrem Boden
und dem des Dübels eine
Kammer zur Aufnahme eines Fremdkörpers
begrenzt, der sich in dem Dübel
befindet und durch das Einschrauben der Ankerschraube durch den
Boden hindurchgedrückt
wird. Dieser Vorgang kann zu einer Beschädigung des Dübels führen.
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Eine
andere Art von Lösung,
die beispielsweise in dem Dokument US-A-5 740 651 beschrieben ist, besteht darin,
den Boden des Dübels
zu durchstechen, um das Wasser durchzulassen, wobei der Boden durch
Bohren oder durch Zersetzen durchstochen werden kann. Dieses Vorgehen
ist nicht sehr praktisch, da es einen zusätzlichen Operationsschritt
erfordert, der Zeit und Ausrüstung
erfordert. Zudem setzt die Installation des Dübels voraus, in dem den Dübel aufnehmenden
Betonelement einen Kanal für
den Durchtritt des so abgeleiteten Wassers vorzusehen.
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Um
die den Hintergrund für
die Erfindung bildende Technik zu vervollständigen, wird auf die Dokumente
FR-A-2 425 014, FR-A-2 332 368 oder auch DD-A-228 846 verwiesen.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine andere Lösung dieses Problems.
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Nach
der Erfindung ist das geschlossene Ende des Blindlochs mit einem
elastischen Element versehen, das mit dem Boden des Blindlochs ein Überschussvolumen
begrenzt und dem Eindringen eines Fremdkörpers in dieses Volumen entgegenwirkt.
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Befindet
sich ein solcher Fremdkörper
(Splitt, eingedrungenes verfestigtes Wasser ...) in dem Dübel, so
wird dieser durch das elastische Element außerhalb des Vorratsvolumens
gehalten. Durch die Druckkraft, die eine in den Dübel geschraubte
Ankerschraube ausübt,
belastet der Fremdkörper
das elastische Element, das allmählich
nachgibt und so zulässt,
dass der Fremdkörper
zumindest zum Teil in das Vorratsvolumen eindringt. So kann die
Entstehung starker, auf die Wände
oder den Boden des Dübels
wirkender Beanspruchungen vermieden werden, die zu einer Beschädigung des
Dübels
führen könnten.
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Ist
der Fremdkörper
eine Flüssigkeit,
so wirkt das elastische Element in der Weise, dass zumindest ein
Teil dieser Flüssigkeit
längs der
Gewindegänge hinaufbefördert wird.
Der am Boden des Dübels
verbleibende Teil der Flüssigkeit
könnte
gefrieren und sein Volumen entgegen dem elastischen Mittel vergrößern, ohne
große
Beanspruchungen der Wände oder
des Bodens des Dübels
zu verursachen.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist das elastische Element ein aus einem biegsamen
und elastischen Material bestehender Doppelboden, der mit dem Boden
eine abgedichtete Kammer begrenzt.
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Die
abgedichtete Kammer bildet das Überschussvolumen,
das erforderlich ist, den gesamten Fremdkörper aufzunehmen, der sich
oberhalb der oberen Wand dieser Kammer befinden könnte. Dieser
Körper
wird, ohne dass er große
Beanspruchungen erzeugt, unter Verformung dieser oberen elastischen
Wand in das Überschussvolumen
gedrückt. Die
Dichtheit dieser Kammer bildet die Gewähr dafür, dass sich die Kammer nicht
in unerwünschter
Weise mit dem eingedrungenen Wasser füllt.
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Um
diese Dichtheit zu gewährleisten,
hat der in das Loch eingesetzt Doppelboden vorzugsweise die Form
einer Verschlusskappe mit einer quer verlaufenden Wand und einer
Randschürze,
die eng anliegend in einer ringförmigen
Randkehle des Bodens aufgenommen ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist das geschlossene Ende des Blindlochs bis zu einer axialen Höhe, die
ausreicht, um der Streuung der axialen Abmessungen der Ankerschrauben,
die sich aus deren Fertigungstoleranzen ergeben, Rechnung zu tragen, mit
einem zelligen Material angefüllt,
dessen Zellen zu mindestens 90 % geschlossen sind.
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Ein
zelliges Material dieser Art wird von der Gesellschaft RACLOT und
Cie unter der Referenz C.6 gefertigt und angeboten.
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Man
geht davon aus, dass ein halbschwammiger Schaumstoff im Vergleich
mit einem Material, das zu 100 % geschlossene Zellen hat, den Vorteil hat,
auf mindestens 50 % seines Volumens komprimierbar zu sein und dabei
die Fähigkeit
zu behalten, 95 % seines Anfangsvolumens wiederzuerlangen, während Schaumstoffe
mit geschlossenen Zellen ihre elastische Qualität verlieren, nachdem sie eine Kompression
von 20 bis 30 % erfahren haben.
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Die
Funktion einer solchen Befüllung
liegt zunächst
darin, das in dem Dübel
vorhandene Wasser in ein Volumen einzusperren, das beim Einbringen der
Ankerschraube vollständig
von letzterer eingenommen wird. Mit dem Einbringen der Ankerschraube
wird das auf dem Schaumstoff stehende Wasser durch die Ankerschraube
in Richtung des Schaumstoffs gedrückt und komprimiert diesen.
Letzterer wirkt wie ein der Kompression nachgebender Kolben, während er
das Wasser zwingt, in dem Dübel
längs der
Gewindegänge
aufzusteigen. Zwischen der Rückflanke
des Gewindes der Ankerschraube und der entsprechenden Flanke des
Gewindes des Dübels
ist nämlich
ein schraubenförmiges
Spiel vorhanden, durch das unter der Schubwirkung des Schaumstoffs,
durch die letzterer wieder seine Form annimmt, das Wasser ausgetrieben
wird.
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Allmählich vollzieht
sich so eine Freimachung des Bodens des Dübels in dem Maße, wie
der Schaumstoff sein Anfangsvolumen wieder erlangt.
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Dadurch
erreicht man den Ausstoß des
größten Teils
des in dem Dübel
gegebenenfalls enthaltenen Wassers, so dass bei Frost das wenige
noch am Boden des Dübels
(in den 5 bis 10 % offenen Zellen des Schaumstoffs) und längs der
Gewinde vorhandene restliche Wasser, das zu Eis wird, keine Beschädigung des
Dübels
verursacht.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der
folgenden Beschreibung, in der besondere, die Erfindung nicht beschränkende Ausfüh rungsformen
angegeben sind und die Bezug nimmt auf folgende Zeichnungen und Figuren,
unter denen
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1 einen
Halblängsschnitt
durch einen Dübel
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
einer Variante der Ausführungsform
des vorhergehenden Dübels ist;
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3 eine
Teilschnittansicht eines Dübels gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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4 eine
der 3 ähnliche
Ansicht eines mit einer Ankerschraube versehenen Dübels ist,
wobei zum Zeitpunkt der Anbringung der Ankerschraube Wasser in dem
Dübel vorhanden
ist;
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5 eine
der 4 ähnliche
Ansicht im betriebsbereiten Zustand der Verbindung ist.
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Der
in den 1 und 2 gezeigte Dübel hat herkömmlicherweise
eine Hülse 1 aus
Kunststoffmaterial, die ein Blindloch 2 mit einem Innengewinde 3 sowie
auf ihrer Außenseite
ringförmige
Erhebungen 4 sowie Verdrehschutzerhebungen 4.1 hat.
Das Blindende 5 des Lochs 2 ist glatt und mit
einer Wand 6 verschlossen.
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Über der
Wand 6 erhebt sich ein elastisches Element, in dieser Ausführungsform
ein Doppelboden 7, der eine Verschlusskappe aus Kautschuk
oder synthetischem Elastomer bildet. Dieser Doppelboden 7 umfasst
in der tatsächlichen
Ausführung
eine quer verlaufende Wand 8 und eine Randschürze 9,
deren Kontakt mit der Innenfläche
der glatten Wandung des Endes 5 des Lochs 2 die
Dichtheit einer Kammer 10 sicherstellt, die von der Wand 8 und
der Wand 6 des Dübels 1 begrenzt
ist.
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Wie
man in 2 erkennt, greift die Schürze 9 des elastomeren
Einsatzes 7 in das Innere einer Kehle 11, die
in der Wand 6 des Dübels 1 ausgespart ist,
wobei diese Kehle zu einem besseren Halt der dort mit geringer Kraft
untergebrachten Schürze
und zu einer besseren Dichtheit der Kammer 10 gegenüber dem
Rest des Lochs 2 beiträgt.
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Befindet
sich Splitt im Inneren des Lochs 2, wenn eine Ankerschraube
auf das Gewinde 3 geschraubt wird, so lagert sich der Splitt
am Grund der Verschraubung auf der Wand 8 ab und verformt
diese dabei, was dank der Kammer 10 möglich ist, die das Überschussvolumen
nach der Erfindung bildet. Befindet sich Restwasser oberhalb des
Doppelbodens 7 und wird der Dübel mit einer Ankerschraube
versehen, so verformt das eingeschlossene Restwasser in gleicher
Weise die Wand 8 unter der Wirkung der Ankerschraube. Gefriert
dieses Wasser, so kann sich die Wand 8 darüber hinaus
noch weiter in die Schraubkammer einschieben, um der Volumenvergrößerung des
Wassers Rechnung zu tragen.
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Die 3, 4 und 5 beziehen
sich auf eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. Der Dübel
hat in herkömmlicher
Weise eine Hülse
aus Kunststoffmaterial, die ein Blindloch 102 mit einem Innengewinde 103 sowie
auf ihrer Außenseite
ringförmige
Erhebungen 104 und Drehsicherungserhebungen 104.1 hat.
Das Blindende 105 des Lochs 102 ist glatt und
mit einer Wand 106 verschlossen.
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Auf
der Wand 106 erhebt sich ein Puffer 107 aus halbschwammigem
Schaumstoff, der mit Kraft in dem Loch 102 untergebracht
ist, wobei das von dem Puffer eingenommene Volumen das Überschussvolumen
nach der Erfindung bildet. Im freien Zustand ist die Hülse h, bis
zu der der Puffer das Loch von der unteren Wand 106 an
füllt,
so festgelegt, dass eine Ankerschraube (deren Fertigungstoleranzen
zu einer beträchtlichen
Streuung der auf die Länge
bezogenen Abmessungen führen),
welche Länge
sie auch haben mag, in Kontakt mit dem Schaumstoff kommt, wenn sie
einmal in den Dübel
eingesetzt ist.
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Dieser
Schaumstoff ist eine halbschwammige Stoffart mit einer überwiegenden
Mehrzahl an geschlossenen Zellen. Er absorbiert nicht mehr als etwa 5
bis 10 % seines Volumens an Wasser. Er ist elastisch und erlangt
selbst nach einer beträchtlichen (mehr
als 50 %) und lang anhaltenden Kompression sein Anfangsvolumen wieder.
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Seine
Anbringung in dem Dübel
ist mechanischer Art (Einsetzen eines Puffers), und er sitzt am Boden
des Lochs in Folge seiner elastischen Verankerung an dessen Wänden, insbesondere
indem er in das Gewinde 103 eindringt.
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Beim
Einbringen einer Ankerschraube kann es zu einer Ansammlung von Wasser
oberhalb des Schaumstoffs kommen. Das Ende der Ankerschraube 108 verdrängt diese
Wassermenge gegen Ende des Einschraubvorgangs nach unten, indem
es den Schaumstoff 107 zusammendrückt, wie in 4 gezeigt
ist. Die elastische Kraft dieses Schaumstoffs übt auf die Wasseransammlung
eine Kraft aus, die diese dazu zwingt, längs des schraubenförmigen Spiels
zu rinnen, das am hinteren Teil der Gewindegänge einer Ankerschraube zwischen
diesen und denen des Dübels
vorhanden ist. So ist der durch die Verbindung erreichte Endzustand
der in 5 gezeigte, in dem kein Wasser mehr vorhanden
ist, das bei Frost den Dübel
oder den umgebenden Beton beschädigen könnte.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern
umfasst sämtliche
Abwandlungen, welche die durch die Ansprüche abgegrenzte Erfindung wiederspiegeln.