DE69108457T2 - Spreizdübel. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf einen Spreizdübel, der innerhalb eines Loches gespreizt werden kann, das in ein starres Material, wie bspw. einen Stein oder Beton, gebohrt wurde, wobei ein Verschlußstöpsel in das Innere des Dübels gestoßen wird, um daran etwas anderes zu befestigen oder um das starre Material zu verstärken.
• Es gibt bis jetzt eine Vielzahl von Spreizdübeln, die an einem starren Material, wie bspw. Beton, befestigt werden können. Ein bis jetzt weithin verwendeter Spreizdübel ist beispielhaft in Fig. 1 gezeigt. Der Dübel dieser Art besteht prinzipiell aus einem zylindrischen Dübelkörper 1, einem keilförmigen Stöpsel 2, der in das Innere des Dübelkörpers 1 gedrückt wird, und einem Gewindebolzen 3 mit einer Klemmmutter 7 an einem Endabschnitt davon, welcher mit dem keilförmigen Stöpsel 5 an dem anderen Endabschnitt in eine verschraubte Verbindung gebracht ist. Nach dem Einsetzen des Spreizdübels 1 in ein Paßloch, welches in ein Betonmaterial oder in andere starre Materialien gebohrt ist, wird der keilförmige Stöpsel 5 in den Dübelkörper 1 hineingedrückt durch ein Drehen des Gewindebolzens 3, wodurch der Dübelkörper aufgeweitet wird. Der Dübel wird so innerhalb des Betonmaterials in dem nicht zurückbringbaren Zustand fest gesichert.
• Der Dübelkörper dieses Spreizdübels ist generell aus einem relativ weichen Material hergestellt und hat in Längsrichtung spreizende Schlitze an seinem vorlaufenden Endabschnitt, um das Aufweiten des Dübelkörpers durch ein kraftvolles Einschieben des keilförmigen Stöpsels 5 in den Dübelkörper 1 zu erleichtern. Der so innerhalb des Lochs in dem Betonmaterial aufgeweitete Dübelkörper erhält eine Reibungsberührung mit der Innenfläche des Betonlochs und wird dadurch in seinem nicht zurückbringbaren Zustand gehalten. Um die nicht zurückbringbare Wirkung des Dübels zu vergrößern, ist der Dübelkörper an seiner äußeren Umfangsfläche mit Bremsstufen 9 wie dargestellt versehen. Um die nicht zurückbringbare Wirkung des aufgeweiteten Dübels innerhalb des Betonlochs weiterhin zu verbessern, muß das Ausmaß, in welchem das Aufweiten des Dübelkörpers erlaubt wird, genügend groß vergrößert werden.
• Der Dübel, der ein genügend großes Aufweiten ermöglicht, erfordert jedoch eine ausgeprägt starke Schubkraft, die auf den keilförmigen Stöpsel 5 ausgeübt wird. Dieser Dübel ist darüberhinaus darin nachteilig, daß die Reibungsklemmkraft, die durch die in der äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Bremsstufen 9 aufgebracht wird, nicht ausreicht, um den Dübel an dem Betonmaterial ständig sicher zu halten. Die Klemmkraft hängt auch von dem Durchmesser des in dem Betonmaterial od.dgl. gebohrten Lochs relativ zu dem Außendurchmesser des Dübelkörpers ab, und es ist schwierig, das Loch mit einem geeigneten Durchmesser auszubilden.
• Die CH-A-506 720 beschreibt einen Spreizdübel mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 2.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines ausgezeichneten und verläßlichen Spreizdübels, der ausreichend aufgeweitet werden kann und eine große Klemmkraft nur durch ein Einschieben eines Verschlußstöpsels mit einer relativ kleinen Kraft erzeugt.
• Die Erfindung schafft einen Spreizdübel in Übereinstimmung mit dem Patentanspruch 1.
• Nach dem Einfügen des Spreizdübels in ein Paßloch, das in einen starren Körper, wie bspw. einen Stein oder eine Betonbasis, gebohrt ist, wird der innerhalb des Dübelkörpers enthaltene Sicherungsstöpsel in den verengten Abschnitt hineingeschoben, um dadurch den verengten Abschnitt aufzuweiten. Der so aufgeweitete verengte Abschnitt bewirkt ein Spreizen im Durchmesser des in die umfangsseitige Haltenut eingepaßten Klemmkörpers und ein Einbeißen in die Innenfläche des Lochs in dem starren Gegenstand. Als Folge der scharfen Winkelkanten an dem Umfangsabschnitt des Klemmkörpers kann der in dem Loch aufgeweitete Dübel nicht länger aus dem Loch gelöst werden und ist an dem starren Gegenstand zuverlässig befestigt.
• Die Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, bei welchen
• Fig. 1 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht ist zur Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines herkömmlichen Spreizdübels;
• Fig. 2 eine Perspektivansicht ist, die eine Ausführungsform eines Spreizdübels gemäß dieser Erfindung zeigt;
• Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht des Spreizdübels der Fig. 2 ist;
• Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht der Fig. 2 ist;
• Fig. 5 eine Vorderansicht eines Klemmkörpers bei dem Dübel der Fig. 2 ist;
• Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht des Spreizdübels der Fig. 2 ist in dem Zustand, in welchem ein Sicherungsstöpsel innerhalb eines Lochs in einem starren Material bewirkt wird;
• Fig. 7 eine Vorderansicht eines Klemmkörpers ist, der bei einer anderen Ausführungsform verwendet wird;
• Fig. 8 eine Seitenansicht im Schnitt zur Darstellung des hauptsächlichen Abschnittes noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ist;
• Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt zur Darstellung des hauptsächlichen Abschnittes der Fig. 9 ist; und
• Fig. 11 ein Schaubild zur Darstellung des Ergebnisses des Vergleichsversuchs ist, der zum Nachweis des Verhaltens des Dübels gemäß dieser Erfindung durchgeführt wurde.
• Fig. 2 bis 5 stellen eine bevorzugte Ausführungsform in Übereinstimmung mit dieser Erfindung dar. Der dargestellte Spreizdübel dieser Erfindung besteht aus einem zylindrischen Dübelkörper 10 mit einem verengten Abschnitt 11, der in der umfangsseitigen Außenfläche davon vorgesehen ist und eine Haltenut 12 aufweist, wobei in die in dem verengten Abschnitt 11 ausgebildete Haltenut 12 ein Klemmkörper 20 eingepaßt ist und ein Verschluß- oder Verriegelungsstopfen 30 innerhalb des Dübelkörpers 10 enthalten ist.
• Der verengte Abschnitt 11 kann durch eine Verringerung des vorlaufenden Endabschnitts des Dübelkörpers 10 ausgebildet sein, sodaß der Dübelkörper aus einem Abschnitt großen Durchmessers (Schaftabschnitt 13) und einem Abschnitt kleinen Durchmessers (verengter Abschnitt 11) besteht. Der Verschluß- bzw. Verriegelungsstopfen 30 hat einen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des vorerwähnten Schaftabschnittes 13 des Dübelkörpers 10 und größer als der Innendurchmesser des verengten Abschnitts 11 und ist innerhalb des Dübelkörpers 10 verschiebbar in der Längsrichtung angeordnet.
• Der Dübelkörper 10 kann aus einem nicht nur starken Material wie bspw. rostfreiem Stahl oder anderen metallischen Materialien verschiedener Arten bestehen, sondern auch aus Kunststoffmaterialien mit einer mäßigen Flexibilität zusammen mit einer Steifheit und Festigkeit. Der Schaftabschnitt 13 des Dübelkörpers 10 ist an seinem hinteren Ende mit einem Flansch 14 versehen und ist im Durchmesser von dem Flansch 14 gegen den verengten Abschnitt 11 allmählich verringert. In dem Schaftabschnitt 13 sind Seitenöffnungen 15 ausgebildet, um ein Fluid, wie bspw. ein Abdichtungsmittel, wie nachfolgend beschrieben, hindurchfließen zu lassen, wobei diese Öffnungen keine nicht vermeidbaren Bestandteile dieser Erfindung sind.
• Der in die Haltenut 12 in dem verengten Abschnitt 11 eingepaßte Klemmkörper 20 ist mit einer generell U- oder C-Form ausgebildet, wie in Fig. 5 gezeigt. Der Klemmkörper 20 hat einen Innendurchmesser nahezu gleich dem Durchmesser der Haltenut 12, die in dem verengten Abschnitt 11 ausgebildet ist, und einen Außendurchmesser gleich mit dem oder etwas kleiner als der Schaftabschnitt 13 mit Ausnahme des Flansches 14. In dem Fall, daß der Außendurchmesser des Klemmkörpers 20 kleiner gemacht wird als der Außendurchmesser des Schaftabschnittes 13 sollte der Unterschied im Außenradius zwischen dem Schaftabschnitt 13 und dem Klemmkörper 20 genügend größer gemacht werden als die Dicke des verengten Abschnittes 11.
• Der Klemmkörper 20 kann bspw. durch ein Ausstanzen einer Metallplatte oder ein Biegen eines Stabmaterials zu einer generellen U-Form hergestellt werden. Es ist jedoch erforderlich, scharfe Winkelkanten 24 an dem umlaufenden Umfang des Klemmkörpers auszubilden. Der Klemmkörper 20 kann vorzugsweise in der Haltenut 12 durch ein Verstemmen gesichert werden, wie es durch die imaginäre Linie in Fig. 5 angedeutet ist. Andererseits kann der Klemmkörper aus einem Federring bestehen, der in die Haltenut 12 kräftig eingepaßt ist.
• Ein gestauchter bzw. erhabener Abschnitt 16, der entlang der Haltenut 12 ausgebildet ist, hat die Wirkung zur Verhinderung eines Abweichens des Klemmkörpers 20 von der Haltenut. In dem verengten Abschnitt 11 sind sich spreizende bzw. aufweitende Schlitze 17 ausgebildet, die in der Längsrichtung des Dübelkörpers verlaufen.
• Der Verschluß bzw. Verriegelungsstopfen 30 besteht bei dieser Ausführungsform aus einem hinteren Halbteil 30a mit einem größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des verengten Abschnitts 11 und einem vorderen Halbteil 30b mit einem stromlinienförmigen Querschnitt wie ein Keil oder ein Geschoß. Der Verriegelungsstopfen 30 sollte mehr speziell derart notwendigerweise gestaltet sein, daß der gesamte Radius des hinteren Halbteils 30a, die Dicke des verengten Abschnitts 11 an der Haltenut 12 und die radiale Breite des Klemmkörpers 20 (Unterschied zwischen den äußeren und inneren Radien des Klemmkörpers) größer wird als der Radius des maximalen Durchmessers des Dübelkörpers 10 mit Ausnahme des Flansches 14.
• Die Art und Weise, wie der wie vorstehend ausgebildete Dübel innerhalb eines Paßloches Hc in einer Betonbasis c, dargestellt in Fig. 6, gesichert wird, wird nun nachfolgend beschrieben.
• Zu Beginn wird der Dübel von dem vorlaufenden Ende des verengten Abschnitts 11 in das Loch Hc eingefügt, dessen Innendurchmesser nahezu gleich dem Außendurchmesser des Dübelkörpers 10 ist, bis der Flansch 14 des Dübels in Berührung kommt oder nur geringfügig übersteht über die Oberfläche Sc der Betonbasis C. Es wird dann der Verriegelungstopfen 30 in dem Dübelkörper 10 gegen den verengten Abschnitt 11 vorgeschoben durch Verwendung eines Stoßstabes oder eines ähnlichen Werkzeuges, um den verengten Abschnitt 11, wie gezeigt in Fig. 6, zu erweitern und den Klemmkörper 20 radial zu spreizen. Der so gespreizte Klemmkörper 20 verursacht ein Einbeißen der Winkelkanten 24 in die innere Wandfläche des Lochs Hc in der Betonbasis C wie dargestellt.
• Der Verschluß oder Verriegelungsstopfen 30 wird einfach in den verengten Abschnitt 11 mit einer relativ kleinen Kraft bewegt, um den verengten Abschnitt 11 als Folge der sich aufweitenden Schlitze 11 aufzuweiten. Der verengte Abschnitt 11 kann daneben ohne die Auferlegung einer großen Schubkraft auf den Verriegelungsstopfen 30 aufgeweitet werden, weil nur der Klemmkörper 20 wesentlich gespreizt wird. Der Klemmkörper mit den scharfen Winkelkanten beißt sich fest in die innere Wandfläche des Loches Hc, sodaß der Dübel an der Betonbasis ständig positionell gesichert wird. Der so gesicherte Dübel wird aus dem Betonloch nicht mehr gelöst, selbst wenn er einer starken Zugkraft unterworfen wird.
• Das ausgezeichnete Verhalten des Spreizdübels gemäß dieser Erfindung mit der vorstehend angegebenen Ausbildung konnte experimentell bestätigt werden. Eei dem Experiment, welches tatsächlich durchgeführt wurde, wurde ein Spreizdübel aus rostfreiem Stahl mit einer Länge von 70 mm, einem Außendurchmesser von 6 mm und einer Dicke von 0.5 mm verwendet zusammen mit einem Klemmkörper, der aus einer rostfreien Stahlplatte mit einer Dicke von 1 mm hergestellt war und deren Dicke um etwa 0.25 mm schwankte. Dieser Dübel zeigte eine Zugfestigkeit von 300 kg. Aus den Ergebnissen des Experiments wurde gefunden, daß es wünschenswert ist, eine Spreizveränderung von 0.15 mm bis 0.3 mm bei demselben Klemmkörper anzustreben.
• Der Spreizdübel, der an seinem verengten Abschnitt 11 mit der Haltenut 12 versehen ist, um eine ausreichende Spreizveränderung des Klemmkörpers zu erhalten, wurde bei dem vorstehenden Experiment verwendet. Der Dübel mit keinem verengten Abschnitt wurde jedoch nahezu mit derselben Fähigkeit befunden wie der vorerwähnte Dübel mit dem verengten Abschnitt.
• Um den innerhalb des Lochs in der Betonbasis aufgeweiteten Dübel beständiger zu sichern, kann der innere Hohlraum des Dübelkörpers 10 mit einem Abdichtungsmittel gefüllt werden, wie bspw. Epoxyharz, und zwar in dem gespreizten Zustand des Dübelkörpers, wie gezeigt in Fig. 6. Das in den inneren Hohlraum des Dübelkörpers eingefüllte Abdichtungsmittel fließt durch die seitlichen Öffnungen 15 hindurch, die in dem Dübelkörper 10 gebohrt sind, und durchdringt die gesamte Innenfläche des Betonlochs Hc. Wenn das in das Betonloch eingefüllte Abdichtungsmittel und der innere Hohlraum des Dübelkörpers verfestigt sind, ist der Dübel innerhalb des Lochs der Betonbasis in einem nicht wieder zurückbringbaren Zustand fest befestigt, als ob der Dübel und die Betonbasis einstückig miteinander vereinigt wären.
• In Fig. 7 ist ein Klemmkörper 40 gezeigt, der an seinem Umfangsabschnitt mit Kerben 42 versehen ist, um die Wirkung des Einbeißens in eine Betonbasis weiter zu erhöhen.
• Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann die Haltenut 12 in dem verengten Abschnitt 11 an dem vorlaufenden Endabschnitt des Dübelkörpers 10 tief ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausführungsform kann der gestauchte oder erhabene Abschnitt 16, der bei der vorstehenden Ausführungsform verwendet ist, von dem verengten Abschnitt 11 des Dübelkörpers ausgeschlossen werden. Obwohl die sich aufweitenden Schlitze 17 in dem verengten Abschnitt 11 bei der vorstehenden ersten Ausführungsform bei dieser Ausführungsform nicht vorhanden sind, kann der verengte Abschnitt 11 weiterhin mit einer kleinen Kraft aufgeweitet werden, wenn der Dübelkörper 10 aus einem flexiblen Material besteht. In Fig. 8 haben die Elemente, die mit gleichen Bezugsziffern wie bei der ersten Ausführungsform angegeben sind, analoge Strukturen und Funktionen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
• Eine weitere Ausführungsform, die in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, schafft einen Spreizdübel, der aus einem Dübelkörper 60 mit einem verengten Abschnitt 61 mit einer Vielzahl von Haltenuten 92 besteht. Eine Vielzahl von Klemmkörpern 63 ist in die Haltenuten 62 eingepaßt. Ähnlich wie die vorerwähnten Ausführungsformen ist der verengte Abschnitt 61 mit länglichen, sich aufweitenden Schlitzen 67 versehen, und ein Verschluß bzw. Verriegelungsstopfen 68 ist innerhalb des Dübelkörpers 60 eingefügt, sodaß er in den verengten Abschnitt 61 verschoben werden kann, um die Klemmkörper 63 zu spreizen. Dieser Dübel hat die Wirkung der Bereitstellung des Eingriffs mit einem starren Gegenstand, wie bspw. einer Betonbasis, mit einer großen Festigkeit.
• Die Festigkeit des Spreizdübels der Fig. 9 in Bezug auf die darauf ausgeübte Ausziehkraft, die experimentell erhalten wurde, ist in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt. Das Experiment wurde durch Verwendung einer Amsler-Zugtestmaschine durchgeführt. Bei dem Experiment wurde eine Betonbasis von 240 kg/mm² verwendet, welche gewöhnlich als Baumaterial verwendet wird, und ein Dübel gemäß dieser Erfindung mit einem Außendurchmesser von 6 mm, einer Dicke von 0.8 mm und einer Länge von 55 mm wurde verwendet. TABELLE 1 Dübel No. Maximallast (kg) Ausziehrate (mm/min) Resultierender Zustand Beton gebrochen Dübel gebrochen
• Fig. 11 zeigt das Zugverhalten des in Fig. 10 gezeigten Spreizdübels (M) dieser Erfindung im Vergleich im einem herkömmlichen Spreizdübel (N) mit einem Außendurchmesser von 6 mm, einer Dicke von 0.7 mm und einer Länge von 45 mm. Wie aus der dargestellten Kurve ersichtlich ist, hat der Spreizdübel (M) gemäß dieser Erfindung die Wirkung einer kräftigen Beibehaltung des Zustandes der Befestigung an der Betonbasis für eine relativ lange Zeit als Folge der Klemmkörper erzielt, im Vergleich zu dem herkömmlichen Dübel (N), der von der Betonbasis schon früh weggebrochen war.
• Wie vorstehend beschrieben, kann der Spreizdübel gemäß der vorliegenden Erfindung genügend aufgeweitet werden und eine große Klemmkraft aus einer relativ kleinen Schubkraft des Verschluß- oder Verriegelungsstopfens in den verengten Abschnitt hinein mittels des Klemmkörpers erzeugen, er scharfe Winkelkanten aufweist.

Claims (9)

1. Spreizdübel, bestehend aus:

einem zylindrischen Zylinderkörper (10, 60) mit einem Schaftabschnitt (13), wobei der Dübelkörper mit wenigstens einer umlaufenden Haltenut (12, 62) mit einem Innendurchmesser kleiner als derjenige des Schaftabschnittes (13) versehen ist; wenigstens einem Klemmkörper (20, 40, 63), der in die Haltenut (12, 62) in dem vorlaufenden Endabschnitt des Dübelkörpers (10, 60) eingepaßt ist, wobei der Klemmkörper einen Innendurchmesser nahezu gleich dem Durchmesser der Haltenut in dem Dübelkörper und einen Außendurchmesser im wesentlichen gleich oder kleiner als der Außendurchmesser des Schaftabschnittes (13) aufweist; und einem Verriegelungsstopfen (30, 68) mit einem Durchmesser größer als derjenige des Innendurchmessers des vorlaufenden Endabschnitts des Dübelkörpers (10, 60) und verschiebbar aufgenommen in dem Dübelkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper (20, 40, 63) aus einer im wesentlichen U- oder C- förmigen Platte mit umfangsseitigen Winkelkanten (24) hergestellt ist.

2. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelkörper einen verengten Endabschnitt (11) aufweist und die Nut (12) in dem verengten Abschnitt (11) ausgebildet ist.

3. Spreizdübel nach Anspruch 1 und Anspruch 2, bei welchem der Außendurchmesser des Klemmkörpers (20, 40, 53, 63) kleiner ist als der Außendurchmesser des Schaftabschnittes (13), wobei der Unterschied im Außenradius zwischen dem Schaftabschnitt und dem Klemmkörper genügend größer ist als die Dicke des verengten Abschnitts.

4. Spreizdübel nach den Ansprüchen 2 und 3, bei welchem der Schaftabschnitt (13) an seinem hinteren Ende mit einem Flansch (14) versehen und im Durchmesser von dem Flansch in Richtung des verengten Abschnitts (11, 51, 61) allmählich verkleinert ist.

5. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Schaftabschnitt (13) wenigstens eine Seitenöffnung (15) hat.

6. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem der verengte Abschnitt (11, 51, 61) wenigstens einen in Längsrichtung verlaufenden Spreizschlitz (17, 67) hat.

7. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem der Verrieglungsstopfen (30, 68) einen hinteren Hälfteteil mit einem größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des verengten Abschnitts (11, 51, 61) und einen vorderen Hälfteteil mit einem stromlinienförmigen Querschnitt aufweist.

8. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welchem der Verriegelungsstopfen (30, 68) den Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Schaftabschnittes (13) und größer als der Innendurchmesser des verengten Abschnittes (11, 51, 61) hat.

9. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der Klemmkörper (40) an seinem äußeren Umfangsbereich Kerben hat.