EP0391119A1 - Connecting element for a threaded joint of self-drilling injection anchors - Google Patents

Connecting element for a threaded joint of self-drilling injection anchors Download PDF

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EP0391119A1
EP0391119A1 EP90105130A EP90105130A EP0391119A1 EP 0391119 A1 EP0391119 A1 EP 0391119A1 EP 90105130 A EP90105130 A EP 90105130A EP 90105130 A EP90105130 A EP 90105130A EP 0391119 A1 EP0391119 A1 EP 0391119A1
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EP
European Patent Office
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thread
connecting element
internal thread
base surface
cylindrical
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EP90105130A
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EP0391119B1 (en
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Ernst F. Ischebeck
Jochen Isenberg
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Friedr Ischebeck GmbH
Original Assignee
Friedr Ischebeck GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • E21B17/0426—Threaded with a threaded cylindrical portion, e.g. for percussion rods

Definitions

  • the invention relates to a connecting element, in particular a coupling sleeve, for a screw connection of self-drilling injection anchors or associated parts.
  • the connecting element has an internal thread formed on a cylindrical base surface, the injection anchor or the associated part having a corresponding external thread formed on a cylindrical base surface.
  • the assigned part can in particular be a drill bit for an anchor part.
  • Injection anchors of this type are used in construction for a wide variety of purposes. For example in tunnel construction to ensure vaulting. The injection anchors are driven approximately radially to the vault into the surrounding rock and anchored there by flushed-in concrete. There are also a number of different other possible uses.
  • an injection anchor is composed of several anchor elements during the driving into the ground or a rock layer, which then remain in the rock or the like.
  • the anchor elements are connected to each other by coupling sleeves.
  • the coupling sleeves have a cylindrical internal thread, so that one end of the anchor element can be screwed into both end regions of the coupling sleeve.
  • the internal threads run out approximately in the middle of the coupling sleeve.
  • the coupling sleeve forms a circumferential shoulder in the end region of the internal thread, against which the end faces of the screwed-in ends of the anchor elements abut.
  • connection point in the area of the end face of the anchor end, which Surface meets the mentioned circumferential shoulder in the socket, relative movements occur when drilling. This can result in heating at the connection point, which leads to a reduction in strength and can trigger a permanent fracture in the coupling sleeve.
  • injection anchors in particular, and they are the connecting coupling sleeves are lost parts which, as mentioned, remain in the rock or the like. It is therefore also sought to design these elements as inexpensively as possible.
  • the object of the invention is to provide a connecting element, in particular a coupling sleeve, for self-drilling injection anchors, for example, which has an increased utility value while being inexpensive to produce.
  • a conically tapering base surface adjoins the cylindrical base surface of the internal thread, on which surface the internal thread continues. If the element to be screwed in remains unchanged, for example the end of an injection anchor, it is thereby achieved that jamming first occurs when the screw is screwed in when the thread runout of the injection anchor reaches the transition to the conically tapering region in the internal thread of the connecting element. During the subsequent impact drilling, an end region of the screwed-in element is driven into the conical region to a certain extent, specifically by adapting to the conical region by cold deformation.
  • the cone angle in the conical area is larger than the critical angle for self-locking of the material pairing at the connection point.
  • the critical angle for steel is approximately 6 °. It is preferred to select the cone angle well above this angle for self-locking in the conical area.
  • the material pairing steel on steel it is preferred to choose a cone angle of approximately 10 °. If the connecting element is designed as a coupling sleeve, this is designed symmetrically with respect to an approximately central cross section.
  • a conically widening region with an internal thread connects accordingly in both directions and then a cylindrical region with an internal thread, the thread profile in the cylindrical and the conical region being the same on both sides.
  • the internal thread is a so-called cord thread, as can be seen in detail from the attached drawing, which will be discussed further below.
  • the cord thread is like a tra pez thread with rounded flanks.
  • the cylindrical region is preferably formed with a length that corresponds approximately to one and a half times the outer thread diameter of the internal thread in this region.
  • the conical region is preferably formed with a length which corresponds to approximately 1/3 of the outer thread diameter in the cylindrical region.
  • FIG. 1 Shown and described is a coupling sleeve 1 (FIG. 1), which is connected to an end region of an injection anchor 2, not shown in detail, and a unit transition sleeve 3 (FIG. 3), which is described in detail below.
  • Injection anchors in which coupling sleeves according to FIG. 1 or unit transition sleeves according to FIG. 3 are preferably used, are known for example from DE-OS 34 00 182.
  • the coupling sleeve 1 shown in Fig. 1 has two inner cylindrical regions a, to each of which one conical area b connects.
  • a thread profile is formed on a cylindrical base surface and in the conical region b, the thread profile is formed on a conical base surface.
  • the thread profiling is the same in both areas with regard to the geometric dimensions such as thread depth, thread pitch and cross-sectional area of a thread rib.
  • the thread profiles differ only in that the thread profile is formed on the conical surface in the conical area b.
  • a cone angle alpha of the conical area b is larger than the critical angle for self-locking in the underlying material pairing.
  • the coupling sleeve, the unit transition sleeve and also the anchor parts each consist of cast steel, for which a critical angle for self-friction of approximately 6 ° is assumed.
  • the angle alpha of the conical area is preferably significantly larger, in the exemplary embodiment approximately 10 °.
  • the coupling sleeve 1 is symmetrical.
  • the internal thread 8 of the coupling sleeve 1 is preferably a cord thread, as is shown in detail in FIG. 2. It is essentially a trapezoidal thread with rounded transitions 4 of the flanks 5 into the cylindrical section 6.
  • the transition sleeve 3 shown in FIG. 3 is used to connect an anchor part 2 (not shown) with, for example, the output of a hammer drill (also not shown).
  • the anchor part 2 is screwed in on the left side in FIG. 3, while the drive part of the rotary hammer is screwed into the transition sleeve on the right side in FIG. 3.
  • the internal thread 8 on the left side of the transition sleeve 3 is also divided into a cylindrical region a and a conical region b in the object according to FIG. 3.
  • 1 corresponds approximately to 1 1/2 times the outer thread diameter c, this length is chosen somewhat larger for the object according to FIG. 3. It corresponds to approximately 1.8 times.
  • the length of the area b corresponds to approximately one third to half of the length of an outer diameter of the internal thread 8 in the area of the section a.
  • the length of this section is of less importance, as will be explained in more detail below, since it is not fully used. However, it is important that it at least exceed the length of a thread.
  • connection element is also to be understood as an end element, for example as a drill bit, in the context of this application.
  • the connecting element When the connecting element is screwed onto the end of an injection anchor 2 or the like, the connecting element can easily be screwed on until the screwed-in end of the injection anchor hits the transition to the conical area. A punctiform jamming occurs in this area.
  • the injection anchor 2 and the connecting element are subsequently subjected to a rotating impact by the hammer drill to be connected. This leads to a forming process in the front area of the injection anchor end.
  • the end of the injection anchor 2 adapts to the conical region b of the internal thread 8 by means of cold deformation.
  • the injection anchors are designed with an inner channel 7 for the passage of flushing liquid or a concrete mass.
  • rinsing liquid or concrete mass can escape at undesired locations. At the same time, this is reliably prevented by the training described here.
  • the threaded connection can also be loosened well.
  • the large cone angle of preferably approximately 10 ° mentioned is of importance. Thread seizure can be prevented by greasing the rod ends well.
  • the consolidation at the end region of the injection anchor 2 also has an advantageous effect, due to the cold deformation and also a certain consolidation of the corresponding region of the internal thread 8 of the coupling sleeve 1 or the transition sleeve 3.

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Abstract

The invention relates to a connecting element, in particular a coupling sleeve (1), for a threaded joint of self-drilling injection anchors (2) or allocated parts, with an internal thread (8) formed on a cylindrical base surface (cylindrical area a), the injection anchor (2) or the allocated part having a corresponding external thread (9) formed on a cylindrical base surface, and, to achieve cost-effective producibility and an increased utility value, proposes that a conically tapering base surface (b) adjoin the cylindrical base surface (area a) of the internal thread (8), on which base surface (b) the internal thread (8) continues. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, insbesondere eine Kupplungsmuffe, für eine Schraubverbindung von selbst­bohrenden Injektionsankern bzw. zugeordneten Teilen. Das Verbindungselement weist auf einer zylindrischen Grundfläche ausgebildet ein Innengewinde auf, wobei der Injektionsanker bzw. das zugeordnete Teil ein entsprechendes, auf einer zylindrischen Grundfläche ausgebildetes Außengewinde aufweist. Das zugeordnete Teil kann insbesondere eine Bohr­krone für ein Ankerteil sein.The invention relates to a connecting element, in particular a coupling sleeve, for a screw connection of self-drilling injection anchors or associated parts. The connecting element has an internal thread formed on a cylindrical base surface, the injection anchor or the associated part having a corresponding external thread formed on a cylindrical base surface. The assigned part can in particular be a drill bit for an anchor part.

Derartige Injektionsanker bzw. allgemein Ankerelemente wer­den im Baubereich zu verschiedensten Zwecken eingesetzt. Bei­spielsweise im Tunnelbau zur Sicherung einer Gewölbeausbil­dung. Die Injektionsanker werden etwa radial zu dem Gewölbe in das umgebende Gestein eingetrieben und dort durch einge­spülten Beton verankert. Es sind darüber hinaus noch eine Reihe verschiedener anderer Anwendungsmöglichkeiten gegeben.Injection anchors of this type, or generally anchor elements, are used in construction for a wide variety of purposes. For example in tunnel construction to ensure vaulting. The injection anchors are driven approximately radially to the vault into the surrounding rock and anchored there by flushed-in concrete. There are also a number of different other possible uses.

Wesentlich ist, daß ein derartiger Injektionsanker im Zuge des Eintreibens in den Boden bzw. eine Gesteinsschicht aus mehreren Ankerelementen zusammengesetzt wird, die dann im Gestein oder dergleichen verbleiben. Die Ankerelemente wer­den durch Kupplungsmuffen miteinander verbunden. Die Kupp­lungsmuffen besitzen ausgehend von beiden Enden ein zylindri­sches Innengewinde, so daß in beide Endbereiche der Kupp­lungsmuffe ein Ende des Ankerelementes eingeschraubt werden kann. Die Innengewinde laufen etwa mittig in der Kupplungs­muffe aus. Die Kupplungsmuffe bildet im Endbereich der Innen­gewinde eine umlaufende Schulter aus, gegen welche die Stirn­flächen der eingeschraubten Enden der Ankerelemente stoßen.It is essential that such an injection anchor is composed of several anchor elements during the driving into the ground or a rock layer, which then remain in the rock or the like. The anchor elements are connected to each other by coupling sleeves. Starting from both ends, the coupling sleeves have a cylindrical internal thread, so that one end of the anchor element can be screwed into both end regions of the coupling sleeve. The internal threads run out approximately in the middle of the coupling sleeve. The coupling sleeve forms a circumferential shoulder in the end region of the internal thread, against which the end faces of the screwed-in ends of the anchor elements abut.

Zur Verbindung von Bohrstangen und Bohrkronen ist es darüber hinaus bekannt, das Ende der Bohrstange und die Aufnahme der Bohrkrone jeweils aneinander angepaßt konisch auszubilden, mit einem Konuswinkel von 3°.To connect boring bars and drill bits, it is also known the end of the boring bar and the inclusion of the Make the drill bit conical to each other, with a cone angle of 3 °.

Hinsichtlich der erwähnten Verbindungselemente mit Innenge­winde ist es auch bekannt, für eine Verbindung zwischen einer Bohrstange und einer Bohrkrone das Gewinde mit einem Freistich am Ende auszubilden, so daß die Stirnflächen des Bohrstangenendes und der Bohrkrone an planen Flächen aufein­ander schlagen, um die Stoßenergie bei einem Bohrvorgang zu übertragen.With regard to the mentioned connecting elements with internal thread, it is also known to form the thread for a connection between a drill rod and a drill bit with an undercut at the end, so that the end faces of the drill rod end and the drill bit hit one another on flat surfaces in order to absorb the impact energy during a drilling operation transferred to.

Allgemein ist es auch noch bekannt, bei Bewehrungsanschlüs­sen zur Übertragung überwiegend ruhender Kräfte Kupplungsmuf­fen mit kegligem Feingewinde auf der gesamten Muffenlänge auszubilden.In general, it is also known to design coupling sleeves with a tapered fine thread along the entire sleeve length in the case of reinforcement connections for transmitting predominantly static forces.

Letztgenannte Bewehrungsanschlüsse lassen sich zwar sehr schnell verschrauben, sind auch relativ gut zu lösen, müssen jedoch innerhalb sehr enger Toleranzen mit hohem Aufwand gefertigt werden.The latter reinforcement connections can be screwed on very quickly, but they are also relatively easy to loosen, but they have to be manufactured with great effort within very tight tolerances.

Bei einer rein kraftschlüssigen Verbindung über die erwähnte Konusausgestaltung kann ein Fressen zwischen den Konusflä­chen auftreten, so daß sich die Elemente nicht oder nur sehr schwer voneinander lösen lassen. Andererseits sind die über­tragbaren Kräfte begrenzt. Es kann zu einem Durchdrehen kommen. Auch ist ein unbeabsichtigtes Lösen nicht ausge­schlossen.In the case of a purely frictional connection via the cone configuration mentioned, seizure can occur between the cone surfaces, so that the elements cannot be detached from one another, or only with difficulty. On the other hand, the transferable forces are limited. You may go crazy. Unintentional loosening is also not excluded.

Bei der zunächst erwähnten Verbindungsart über zylindrisches Innen- und Außengewinde ist zwar ein formschlüssiger Zusam­menhalt gegeben, der ein unbeabsichtigtes Lösen nicht zuläßt und darüber hinaus die Übertragung hoher Kräfte ermöglicht. Es ist jedoch nicht auszuschließen, daß an der Verbindungs­stelle, im Bereich der Stirnfläche des Ankerendes, welche Fläche auf die erwähnte umlaufende Schulter in der Muffe trifft, Relativbewegungen beim schlagenden Bohren auftreten. Hierdurch kann eine Erwärmung an der Verbindungsstelle ein­treten, die zu einer Festigkeitsminderung führt und in der Kupplungsmuffe einen Dauerbruch auslösen kann. Es ist daher anzustreben, eine vorgespannte Verbindung zwischen bspw. dem Ankerteil und der Kupplungsmuffe zu haben. Andererseits sind insbesondere Injektionsanker und sie die verbindenden Kupp­lungsmuffen verlorene Teile, die, wie erwähnt, in den Ge­stein oder dergleichen verbleiben. Es wird daher auch ange­strebt, diese Elemente möglichst preisgünstig auszubilden.With the initially mentioned type of connection via cylindrical internal and external threads, there is a form-fitting cohesion which does not permit unintentional loosening and, moreover, enables the transfer of high forces. However, it cannot be ruled out that at the connection point, in the area of the end face of the anchor end, which Surface meets the mentioned circumferential shoulder in the socket, relative movements occur when drilling. This can result in heating at the connection point, which leads to a reduction in strength and can trigger a permanent fracture in the coupling sleeve. It is therefore desirable to have a prestressed connection between, for example, the anchor part and the coupling sleeve. On the other hand, injection anchors in particular, and they are the connecting coupling sleeves, are lost parts which, as mentioned, remain in the rock or the like. It is therefore also sought to design these elements as inexpensively as possible.

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, ein Verbindungselement, insbeson­dere eine Kupplungsmuffe, für beispielsweise selbstbohrende Injektionsanker anzugeben, das bei kostengünstiger Herstell­barkeit einen erhöhten Gebrauchswert aufweist.On the basis of the prior art shown, the object of the invention is to provide a connecting element, in particular a coupling sleeve, for self-drilling injection anchors, for example, which has an increased utility value while being inexpensive to produce.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin­dung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß sich an die zylindrische Grundfläche des Innengewindes eine konisch zulaufende Grund­fläche anschließt, auf welcher sich das Innengewinde fort­setzt. Bei unveränderter Ausbildung des einzuschraubenden Elementes, beispielsweise des Endes eines Injektionsankers, wird hierdurch erreicht, daß beim Einschrauben zunächst ein Verklemmen auftritt, wenn der Gewindeauslauf des Injektions­ankers den Übergang zu dem konisch zulaufenden Bereich in dem Innengewinde des Verbindungselementes erreicht. Beim nachfolgenden schlagenden Bohren wird ein Endbereich des eingeschraubten Elementes um ein gewisses Maß in den koni­schen Bereich eingetrieben, und zwar unter Anpassung an den konischen Bereich durch eine Kaltverformung. Überraschender­weise hat sich herausgestellt, daß trotz einer sicheren, spielfreien Verbindung gleichwohl ein Trennen der Elemente durch Abschrauben nach einem Bohrvorgang, soweit erforder­lich, möglich ist. Aufgrund der Verformungsvorgänge stellt sich eine Vorspannung in der Gewindeverbindung ein, verbun­den mit einem sehr dichten Anliegen aneinander in den Gewin­degängen. Es entsteht eine metallische Dichtung, welche insbesondere bei den erwähnten Injektionsankern vorteilhaft ist, die bekanntlich röhrenartig ausgebildet sind, zur Durch­leitung von etwa Spülflüssigkeit oder Betonmasse. In weite­rer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Gewindetiefe und die Gewindesteigung in dem zylindrischen Bereich und in dem konischen Bereich gleich sind. Es wird in dem konischen Bereich die Gewindeprofilierung praktisch in gleicher Weise wie in dem zylindrischen Bereich fortgeführt. Aufgrund der Ausbildung des Gewindeprofils auf einer konischen Fläche ergibt sich jedoch eine gewisse Profilverzerrung. Es ist auch vorteilhaft, daß der Konuswinkel in dem konischen Be­reich größer ist als der Grenzwinkel für Selbsthemmung der Werkstoffpaarung an der Verbindungsstelle. Bei Stahl beträgt der Grenzwinkel bekanntlich etwa 6°. Es ist bevorzugt, in den konischen Bereich den Konuswinkel deutlich über diesem Winkel für Selbsthemmung zu wählen. Für die Werkstoffpaarung Stahl auf Stahl ist bevorzugt, einen Konuswinkel von etwa 10° zu wählen. Bei einer Ausbildung des Verbindungselementes als Kupplungsmuffe ist diese symmetrisch bezüglich eines etwa mittigen Querschnittes ausgebildet. Ausgehend von die­sem mittigen Querschnitt schließt sich in beiden Richtungen entsprechend zunächst ein sich konisch erweiternder Bereich mit Innengewinde an und sodann ein zylindrischer Bereich mit Innengewinde, wobei das Gewindeprofil in dem zylindrischen und dem konischen Bereich jeweils dasselbe ist, und zwar auf beiden Seiten. Weiter bevorzugt ist, daß das Innengewinde ein sogenanntes Kordelgewinde ist, wie es im einzelnen aus der beigefügten Zeichnung hervorgeht, auf welche noch weiter unten eingegangen ist. Das Kordelgewinde gleicht einem Tra­ pezgewinde mit abgerundeten Flanken. Im einzelnen ist der zylindrische Bereich bevorzugt mit einer Länge ausgebildet, die etwa dem eineinhalbfachen des Gewindeaußendurchmessers des Innengewindes in diesem Bereich entspricht. Der konische Bereich ist bevorzugt mit einer Länge ausgebildet, die etwa 1/3 des Gewindeaußendurchmessers im zylindrischen Bereich entspricht.It is provided according to the invention that a conically tapering base surface adjoins the cylindrical base surface of the internal thread, on which surface the internal thread continues. If the element to be screwed in remains unchanged, for example the end of an injection anchor, it is thereby achieved that jamming first occurs when the screw is screwed in when the thread runout of the injection anchor reaches the transition to the conically tapering region in the internal thread of the connecting element. During the subsequent impact drilling, an end region of the screwed-in element is driven into the conical region to a certain extent, specifically by adapting to the conical region by cold deformation. Surprisingly, it has been found that despite a safe, play-free connection, however, a separation of the elements by unscrewing after a drilling process is possible, if necessary. Due to the deformation processes, there is a preload in the threaded connection, combined with a very close contact with one another in the threads. A metallic seal is created, which is particularly advantageous in the case of the injection anchors mentioned, which are known to be tubular, for the passage of, for example, rinsing liquid or concrete mass. In a further embodiment it is provided that the thread depth and the thread pitch in the cylindrical region and in the conical region are the same. The thread profiling is continued in the conical area practically in the same way as in the cylindrical area. Due to the formation of the thread profile on a conical surface, however, there is a certain profile distortion. It is also advantageous that the cone angle in the conical area is larger than the critical angle for self-locking of the material pairing at the connection point. As is known, the critical angle for steel is approximately 6 °. It is preferred to select the cone angle well above this angle for self-locking in the conical area. For the material pairing steel on steel, it is preferred to choose a cone angle of approximately 10 °. If the connecting element is designed as a coupling sleeve, this is designed symmetrically with respect to an approximately central cross section. Starting from this central cross section, a conically widening region with an internal thread connects accordingly in both directions and then a cylindrical region with an internal thread, the thread profile in the cylindrical and the conical region being the same on both sides. It is further preferred that the internal thread is a so-called cord thread, as can be seen in detail from the attached drawing, which will be discussed further below. The cord thread is like a tra pez thread with rounded flanks. Specifically, the cylindrical region is preferably formed with a length that corresponds approximately to one and a half times the outer thread diameter of the internal thread in this region. The conical region is preferably formed with a length which corresponds to approximately 1/3 of the outer thread diameter in the cylindrical region.

Nachstehend ist die Erfindung noch weiter im einzelnen an­hand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausfüh­rungsbeispiele darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

  • Fig. 1 eine Kupplungsmuffe mit einseitig eingeschraubtem Ankerteil;
  • Fig. 2 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Innen­gewindes bei dem Gegenstand gemäß Fig. 1;
  • Fig. 3 ein weiteres alternatives Verbindungselement, mit einseitig ausgebildetem zylindrischen und koni­schem Gewindebereich.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which, however, only shows exemplary embodiments. Here shows:
  • 1 shows a coupling sleeve with an anchor part screwed in on one side;
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the internal thread in the object according to FIG. 1;
  • Fig. 3 shows a further alternative connecting element, with a cylindrical and conical thread area formed on one side.

Dargestellt und beschrieben ist eine Kupplungsmuffe 1 (Fig. 1), die mit einem Endbereich eines im einzelnen nicht dargestellten Injektionsankers 2 verbunden ist, sowie eine Einheitsübergangsmuffe 3 (Fig. 3), die weiter unten im ein­zelnen beschrieben ist.Shown and described is a coupling sleeve 1 (FIG. 1), which is connected to an end region of an injection anchor 2, not shown in detail, and a unit transition sleeve 3 (FIG. 3), which is described in detail below.

Injektionsanker, bei welchen Kupplungsmuffen gemäß Fig. 1 bzw. Einheitsübergangsmuffen gemäß Fig. 3 bevorzugt zum Einsatz kommen, sind beispielsweise aus der DE-OS 34 00 182 bekannt.Injection anchors, in which coupling sleeves according to FIG. 1 or unit transition sleeves according to FIG. 3 are preferably used, are known for example from DE-OS 34 00 182.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplungsmuffe 1 besitzt zwei innere zylindrische Bereiche a, an welche sich jeweils ein konischer Bereich b anschließt. In dem zylindrischen Bereich a ist eine Gewindeprofilierung auf einer zylindrischen Grund­fläche ausgebildet und in dem konichen Bereich b ist die Gewindeprofilierung auf einer konischen Grundfläche ausgebil­det. Die Gewindeprofilierung ist in beiden Bereichen hin­sichtlich der geometrischen Abmessungen, wie Gewindetiefe, Gewindesteigung und Querschnittsfläche einer Gewinderippe gleich. Die Gewindeprofilierungen unterscheiden sich nur dadurch, daß eben in dem konischen Bereich b die Gewindepro­filierung auf der konischen Fläche ausgebildet ist.The coupling sleeve 1 shown in Fig. 1 has two inner cylindrical regions a, to each of which one conical area b connects. In the cylindrical region a, a thread profile is formed on a cylindrical base surface and in the conical region b, the thread profile is formed on a conical base surface. The thread profiling is the same in both areas with regard to the geometric dimensions such as thread depth, thread pitch and cross-sectional area of a thread rib. The thread profiles differ only in that the thread profile is formed on the conical surface in the conical area b.

Ein Konuswinkel alpha des konischen Bereiches b ist größer als der Grenzwinkel für Selbsthemmung bei der zugrundeliegen­den Werkstoffpaarung. Bei den Ausführungsbeispielen bestehen die Kupplungsmuffe, die Einheitsübergangsmuffe und auch die Ankerteile jeweils aus Stahlguß, für welche von einem Grenz­winkel für Selbstreibung von etwa 6° ausgegangen wird. Bevor­zugt ist der Winkel alpha des konischen Bereiches deutlich größer, beim Ausführungsbeispiel etwa 10°. Bezüglich eines mittleren Querschnittes Q ist die Kupplungsmuffe 1 symme­trisch ausgebildet. Das Innengewinde 8 der Kupplungsmuffe 1 ist bevorzugt ein Kordelgewinde, wie es im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist. Es handelt sich im wesentlichen um ein Trapezgewinde mit abgerundeten übergängen 4 der Flanken 5 in den zylindrischen Abschnitt 6.A cone angle alpha of the conical area b is larger than the critical angle for self-locking in the underlying material pairing. In the exemplary embodiments, the coupling sleeve, the unit transition sleeve and also the anchor parts each consist of cast steel, for which a critical angle for self-friction of approximately 6 ° is assumed. The angle alpha of the conical area is preferably significantly larger, in the exemplary embodiment approximately 10 °. With regard to an average cross section Q, the coupling sleeve 1 is symmetrical. The internal thread 8 of the coupling sleeve 1 is preferably a cord thread, as is shown in detail in FIG. 2. It is essentially a trapezoidal thread with rounded transitions 4 of the flanks 5 into the cylindrical section 6.

Die in Fig. 3 dargestellte Übergangsmuffe 3 dient zur Verbin­dung eines (nicht dargestellten) Ankerteiles 2 mit beispiels­weise dem Abtrieb eines - gleichfalls nicht dargestellten - Bohrhammers. Hierbei wird das Ankerteil 2 auf der in Fig. 3 linken Seite eingeschraubt, während das Antriebsteil des Bohrhammers auf der in Fig. 3 rechten Seite in die Übergangs­muffe eingeschraubt wird.The transition sleeve 3 shown in FIG. 3 is used to connect an anchor part 2 (not shown) with, for example, the output of a hammer drill (also not shown). The anchor part 2 is screwed in on the left side in FIG. 3, while the drive part of the rotary hammer is screwed into the transition sleeve on the right side in FIG. 3.

Wie beim Gegenstand gemäß Fig. 2 ist auch beim Gegenstand gemäß Fig. 3 das Innengewinde 8 auf der linken Seite der Übergangsmuffe 3 in einen zylindrischen Bereich a und einen konischen Bereich b aufgeteilt.As with the object according to FIG. 2, the internal thread 8 on the left side of the transition sleeve 3 is also divided into a cylindrical region a and a conical region b in the object according to FIG. 3.

Während die Länge des Abschnittes a beim Gegenstand gemäß Fig. 1 etwa dem 1 1/2-fachen des Gewindeaußendurchmessers c entspricht, ist diese Länge beim Gegenstand gemäß Fig. 3 etwas größer gewählt. Sie entspricht etwa dem 1,8-fachen. Die Länge des Bereiches b entspricht etwa einem Drittel bis der Hälfte der Länge eines Außendurchmessers des Innengewin­des 8 im Bereich des Abschnittes a. Die Länge dieses Ab­schnittes ist aber weniger von Bedeutung, wie weiter unten noch im einzelnen ausgeführt ist, da sie nicht voll ausge­nutzt ist. Es ist jedoch von Bedeutung, daß sie mindestens die Länge eines Gewindeganges übertrifft.1 corresponds approximately to 1 1/2 times the outer thread diameter c, this length is chosen somewhat larger for the object according to FIG. 3. It corresponds to approximately 1.8 times. The length of the area b corresponds to approximately one third to half of the length of an outer diameter of the internal thread 8 in the area of the section a. The length of this section is of less importance, as will be explained in more detail below, since it is not fully used. However, it is important that it at least exceed the length of a thread.

Die beschriebene Gewindeausbildung kann auch bei einer Bohr­krone ausgebildet sein, die als vorderstes Element auf einen Injektionsanker ausgeschraubt wird. Insofern ist im Rahmen dieser Anmeldung die Bezeichnung Verbindungselement auch als Endelement, bspw. als Bohrkrone zu verstehen.The thread formation described can also be formed in the case of a drill bit which is screwed onto an injection anchor as the foremost element. In this respect, the term connection element is also to be understood as an end element, for example as a drill bit, in the context of this application.

Beim Aufschrauben des Verbindungselementes auf das Ende eines Injektionsankers 2 oder dergleichen kann das Verbin­dungselement ohne weiteres soweit aufgeschraubt werden, bis das eingeschraubte Ende des Injektionsankers an den Übergang zu dem konischen Bereich stößt. Es stellt sich dann zunächst ein punktförmges Verklemmen in diesen Bereich ein. Durch den dann anzuschließenden Bohrhammer wird der Injektionsanker 2 und das Verbindungselement im folgenden drehend schlagendbe­ansprucht. Dies führt zu einem Umformvorgang im vorderen Bereich des Injektionsankerendes. Im Wege einer Kaltverfor­mung paßt sich das Ende des Injektionsankers 2 an den koni­schen Bereich b des Innengewindes 8 an.When the connecting element is screwed onto the end of an injection anchor 2 or the like, the connecting element can easily be screwed on until the screwed-in end of the injection anchor hits the transition to the conical area. A punctiform jamming occurs in this area. The injection anchor 2 and the connecting element are subsequently subjected to a rotating impact by the hammer drill to be connected. This leads to a forming process in the front area of the injection anchor end. The end of the injection anchor 2 adapts to the conical region b of the internal thread 8 by means of cold deformation.

In Fig. 1 ist dies dadurch angedeutet, daß der letzte Gewin­degang 10 des Injektionsankers 2 sich in dem konischen Be­reich b befindet. Dies stimmt überein mit dem in der Praxis gefundenen Ergebnis, daß dieser Umformvorgang etwa auf der Länge eines Gewindeganges auftritt.In Fig. 1 this is indicated by the fact that the last thread 10 of the injection anchor 2 is located in the conical area b. This agrees with the result found in practice that this forming process occurs approximately on the length of a thread.

Nachdem eine feste Kupplung vorliegt, wird die Schlagenergie ausschließlich über den Kontakt in den Gewindegängen, durch die spielfrei verspannten Flanken erreicht. Wesentlich ist hierbei, daß zwangsläufig auch eine metallische Dichtung entsteht. Die Injektionsanker sind, wie sich bspw. aus Fig. 1 ergibt, mit einem inneren Kanal 7 ausgebildet, zur Durchleitung von Spülflüssigkeit oder einer Betonmasse. Bei Undichtigkeiten im Bereich der Kupplungsmuffe 1 oder auch der Übergangsmuffe 3 kann Spülflüssigkeit oder Betonmasse an unerwünschten Stellen austreten. Dies ist durch die hier beschriebene Ausbildung gleichzeitig zuverlässig verhindert.After a fixed coupling is present, the impact energy is only achieved through the contact in the threads, through the play-free tensioned flanks. It is essential here that a metallic seal is also inevitable. The injection anchors, as can be seen, for example, from FIG. 1, are designed with an inner channel 7 for the passage of flushing liquid or a concrete mass. In the event of leaks in the area of the coupling sleeve 1 or also the transition sleeve 3, rinsing liquid or concrete mass can escape at undesired locations. At the same time, this is reliably prevented by the training described here.

Überraschenderweise läßt sich die Gewindeverbindung auch gut lösen. Hierbei ist der erwähnte große Konuswinkel von vor­zugsweise ca. 10° mit von Bedeutung. Ein Fressen des Gewin­des kann durch ein gutes Fetten der Stangenenden verhindert werden. Gleichzeitig wirkt sich in dieser Beziehung aber auch die Verfestigung an dem Endbereich des Injektionsankers 2 vorteilhaft aus, durch die Kaltverformung und auch eine gewisse Verfestigung des entsprechenden Bereiches des Innen­gewindes 8 der Kupplungsmuffe 1 oder der Übergangsmuffe 3.Surprisingly, the threaded connection can also be loosened well. Here, the large cone angle of preferably approximately 10 ° mentioned is of importance. Thread seizure can be prevented by greasing the rod ends well. At the same time, however, the consolidation at the end region of the injection anchor 2 also has an advantageous effect, due to the cold deformation and also a certain consolidation of the corresponding region of the internal thread 8 of the coupling sleeve 1 or the transition sleeve 3.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmalen der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli­chung der Erfindung von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the above description, the drawing and the claims can be of importance both individually and in any combination for realizing the invention.

Claims (7)

1. Verbindungselement, insbesondere Kupplungsmuffe (1), für eine Schraubverbindung von selbstbohrenden Injektionsankern (2) bzw. zugeordneten Teilen, mit einem auf einer zylindri­schen Grundfläche (zylindrischer Bereich a) ausgebildeten Innengewinde (8), wobei der Injektionsanker (2) bzw. der zugeordnete Teil ein entsprechendes, auf einer zylindrischen Grundfläche ausgebildetes Außengewinde (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an die zylindrische Grundfläche (Bereich a) des Innengewindes (8) eine konisch zulaufende Grundfläche (b) anschließt, auf welcher sich das Innengewinde (8) fort­setzt.1.Connection element, in particular coupling sleeve (1), for a screw connection of self-drilling injection anchors (2) or associated parts, with an internal thread (8) formed on a cylindrical base surface (cylindrical region a), the injection anchor (2) or the assigned part has a corresponding external thread (9) formed on a cylindrical base surface, characterized in that a conical base surface (b) adjoins the cylindrical base surface (region a) of the internal thread (8), on which the internal thread (8) continues. 2. Verbindungselement, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gewindetiefe und Gewindesteigung in dem zylindrischen Bereich (a) und dem konischen Bereich (b) gleich sind.2. Connecting element, in particular according to claim 1, characterized in that the thread depth and thread pitch in the cylindrical region (a) and the conical region (b) are the same. 3. Verbindungselement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Konuswinkel (alpha) größer ist als der Grenzwinkel für Selbsthemmung der Verbindungs-Werkstoffpaarung.3. Connecting element, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that a cone angle (alpha) is greater than the critical angle for self-locking of the connection material pairing. 4. Verbindungselement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei Ausbildung einer Kupplungs­muffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (1) bezüglich eines etwa mittigen Querschnitts (Q) symmetrisch ausgebildet ist.4. Connecting element, in particular according to one or more of the preceding claims, when forming a coupling sleeve, characterized in that the coupling sleeve (1) is symmetrical with respect to an approximately central cross section (Q). 5. Verbindungselement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (8) ein Kordelgewinde ist.5. Connecting element, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the internal thread (8) is a cord thread. 6. Verbindungselement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (a) mit mindestens einer etwa dem 1 1/2-fachen des Gewindeaußendurchmesser (c) des Innengewin­des (8) entsprechenden Länge ausgebildet ist.6. Connecting element, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cylindrical region (a) is formed with at least one length corresponding to approximately 1 1/2 times the outer thread diameter (c) of the internal thread (8). 7. Verbindungselement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Bereich (b) mit einer etwa einem Drittel des Gewindeaußendurchmessers entsprechenden Länge ausgebildet ist.7. Connecting element, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the conical region (b) is formed with a length corresponding to approximately one third of the outer thread diameter.
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