TWI565882B - 具有防止轉動手段的脹開錨 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種如申請專利範圍第1項之前言所述的脹開錨。此種脹開錨配設有螺栓及包圍該螺栓的脹開匣，其中，該螺栓在其前端之區域內具有脹開錐體，其在被拉入該脹開匣的情況下將該脹開匣徑向擴展，其中該螺栓特別是在其後端之區域內具有用於將拉力引入該螺栓的螺紋區段，其中該螺栓具有肩部，其對該脹開匣之脫離該脹開錐體的(特別是)軸向定向之移動進行限制，且其中，該螺栓具有至少一防止轉動突出部，用於阻止該脹開匣特別是圍繞該螺栓縱軸相對於該螺栓進行轉動，其中該防止轉動突出部自該肩部出發且在該螺栓上徑向朝外突出。
例如DE 4116149 A1公開過一種脹開錨。其用於將附件錨定在堅固基板(如混凝土)中的鑽孔上。此種習知脹開錨具有長條形螺栓，該螺栓在其前端之區域內具有脹開錐體且在其後端之區域內具有螺紋，該螺紋上設有螺母。該脹開錐體朝該前端，即在反向於拔出方向的方向上逐漸變寬。在螺栓上以沿拔出方向相對脹開錐體有所偏移的方式佈置有脹開匣。該脹開匣以可朝螺栓前端對著脹開錐體移動的方式支承在螺栓上。脹開匣朝螺栓後端相對於該螺栓的移動受到一實施為環形肩之止動件的限制。
打入錨件時，在反向於拔出方向的方向上將螺栓的第一末端釘入位於基板中之鑽孔。在此過程中，脹開匣在環形肩的帶動下同樣進入鑽孔。隨後將螺母擰緊一定程度，直至其抵靠該基板或者一視需要設置之用作止推軸承的附件，再進一步擰緊直至達到預設之轉矩。透過將螺母擰緊而使得螺栓沿拔出方向自鑽孔被拉出一段距離。將脹開錨釘入後，脹開匣卡在鑽孔的內壁上，從而阻止鑽孔中的螺栓被拔出。透過上述方案將螺栓之脹開錐體拉入脹開匣，其中脹開匣因脹開錐體之直徑的增大而被擴展。在此過程中，脹開錨藉其脹開匣夾緊在基板中，從而將拉力傳遞至基板。此種基本原理較佳地亦可應用於本發明之錨件。
在現實環境條件下使用脹開錨時，可能會有沙子或鑽屑附著於螺栓之螺紋上，此種情況可能會增強不被預期的螺母與螺栓間的摩擦，從而增大擰緊螺母所需的轉矩。在極端情況下，螺母在螺紋上的摩擦可能超過螺栓在脹開匣中的摩擦。此時，螺母與螺栓間可能出現阻塞。造成螺栓在脹開匣中打滑，於是無法擰緊螺母且難以打入錨件。
為防止出現此種打滑現象，即防止螺栓相對於脹開匣發生此種非期望之旋轉，最接近本發明之US 3855896 A提出，在螺栓之周邊上自環形肩出發設置一滾花，其自內向外地作用於脹開匣並增強螺栓與脹開匣間的摩擦。
DE 2256822 A1同樣致力於螺栓上之脹開匣的防止轉動件。US3855896A係透過增強摩擦來實現防止轉動，而DE 2256822 A1提出，透過對應之幾何形狀，即透過形狀匹配的防止轉動來實現防止轉動。
DE 29501182 U1、DE 3411285 A1、GB 1414562 A、CA 953958
A1、DE 2161224 A1、US 3750526 A、EP 0 874 167 B1及DE 6610690 U所提出之脹開錨中，在脹開匣與螺栓間設置防止轉動件。
根據EP 0893610 A1，螺栓之防止轉動係透過若干徑向突出於螺栓的板片而實現，此等板片直接作用於鑽孔壁。
DE 10 2008 057 584 A1描述一種脹開錨，其頸部區域內佈置有至少三個延伸至止動肩的加固筋，此等加固筋用於對橫向受力時的應力進行傳遞。
根據DE 3508015 A1，垂直於螺栓縱軸且構建於肩部上之針對脹開匣的止動面透過一凹形槽過渡為螺栓之圓柱形頸部區域的側面，從而防止出現銳棱斷裂現象。
本發明之目的在於，提供一種特別可靠、安裝起來特別可靠且具有極佳負荷值的脹開錨，其製造起來同樣非常簡單。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種具有申請專利範圍第1項之特徵的脹開錨。該脹開錨的較佳實施方式參閱附屬項。
根據本發明之脹開錨的特徵在於，該防止轉動突出部之軸向長度l小於佈置在該螺栓上之該螺紋區段之螺距p的兩倍。較佳地，該防止轉動突出部之軸向長度l小於佈置在該螺栓上之該螺紋區段之螺距p。故至少得出以下：l<2 x p以及較佳地：l<p。
本發明之基本理念在於，在脹開匣之後端區域上例如自內向外地摩擦式作用於脹開匣的防止轉動突出部採用極短的實施方案，使得在錨件打入後，該防止轉動突出部在開始將螺栓自鑽孔拉出後便會立即脫離與脹開匣的作用性接觸。本發明認識到，在脹開匣之脹開過程開始後通常就不再需要防止轉動手段。因為一旦脹開匣被脹開錐體徑向擴展並壓緊在鑽孔壁上，徑向壓緊力以及脹開匣與螺栓間的摩擦就會大幅增強，故自此時間點起，通常就不再需要在螺栓與脹開匣間採用防止轉動手段。本發明還認識到，在錨件打入時的脹開過程中以及在隨後之錨件受力狀態下，防止轉動手段甚至可能是有害的。舉例而言，簡單的摩擦式防止轉動手段既會增強周向上的摩擦，又會增強軸向上的摩擦。此點可能妨礙脹開過程。此外例如在圓柱形開閉式的混凝土裂紋中，此點可能還會妨礙安裝完畢後之錨件的脹開匣進行有利的後續脹開以及/或者脹開錐體在安裝完畢後之錨件的脹開匣中前後滑動。此外，簡單的摩擦式防止轉動手段還可能造成脹開匣非期望之點狀或線狀受力的後果。基於上述認識，本發明提出一種特別的防止轉動手段，其僅在打入過程開始時發揮作用，一旦脹開匣開始脹開，該防止轉動手段就會迅速分離。因此，該防止轉動手段唯有在對其有實際需要的情況下方發揮作用，而在其可能造成潛在負面影響的錨件狀態中，該防止轉動手段不再起作用。
該防止轉動手段的此種臨時性作用透過以下方式達成：防止轉動突出部以該肩部為出發點，即緊挨該肩部，以及，該防止轉動突出部的軸向延伸度極小，其中，該軸向延伸度特別是處於該螺紋之螺距的數量級。基於此種定尺寸，該防止轉動突出部僅在打入過程最開始時作用於脹
開匣。一旦螺母被擰緊一圈，該防止轉動突出部與脹開匣分離並無法再阻礙進一步之脹開過程。如此便能實現防止轉動手段的優點，而不必承受其潛在缺點。根據本發明，亦可用極低的製造成本實現該項優點。本發明之防止轉動突出部緊挨該肩部，故可透過非常簡單的製造技術將該防止轉動突出部連同該肩部一起成形，例如藉由頂鍛實現此點。
螺距在專業術語中尤指沿螺栓縱軸之同一螺紋線的兩個螺紋分級的間距，亦即，因該螺紋區段轉動一圈或該螺紋區段上的螺母轉動一圈而產生之軸向距離。該螺栓亦可具有特別是相對該螺紋區段軸向偏移的附加螺紋區段。在設有附加螺紋區段的情況下，該螺紋區段尤指佈置有該螺母的螺紋區段，該螺紋區段之螺距在此係相關。
根據本發明，該脹開匣以可沿該螺栓移動的方式佈置，特別是固定在該螺栓上。只要是本文所提及之“徑向”、“軸向”及“周向”皆針對螺栓之縱軸，特別是對稱軸及/或中軸線而言。該脹開錨特別是可為一力控式脹開之脹開錨。該脹開匣及/或該螺栓較佳地由一金屬材料構成，其亦可經塗佈處理以便對摩擦力針對性地產生影響。
根據本發明，可藉由該螺栓與該脹開錐體之相對該脹開匣的同一軸向運動來將該脹開錐體拉入該脹開匣。為此，該脹開錐體較佳地至少沿軸向固定佈置在該螺栓上。該脹開錐體較佳地與該螺栓一體成形。本發明之脹開錨較佳地亦可稱作螺栓錨。
根據本發明，當該脹開錐體沿該螺栓之拔出方向相對該脹開匣進行軸向移動時，該脹開錐體之傾斜表面將該脹開匣徑向朝外壓迫並壓緊在基板中的鑽孔壁上。從而將該脹開錨錨定在該鑽孔中。該拔出方向較
佳地平行於該螺栓之縱軸以及/或者自該鑽孔出發指向外部。該脹開錐體之表面與該螺栓之縱軸的距離較佳地在反向於拔出方向的方向上逐漸增大，即隨著與該螺紋區段之距離的增大而逐漸增大。該脹開錐體之表面可呈嚴格意義上的錐形。但就脹開錐體之專業定義而言，此點非必要之舉。舉例而言，該脹開錐體之表面的縱向剖面圖亦可有所凸出或凹下。
該肩部構成針對該脹開匣的後部止動件，其對該脹開匣脫離該脹開錐體之移動(即該脹開匣沿拔出方向之移動)進行限制。該肩部較佳地具有環形的或至少有所中斷之環形的針對該脹開匣的止動面，其中該止動面較佳地可垂直於該螺栓之縱軸。該肩部較佳地可軸向佈置在該脹開錐體與該螺紋區段之間以及/或者軸向佈置在該脹開匣與該螺紋區段之間。該螺栓較佳地具有環繞該螺栓的環形帶捲，該帶捲特別是可與該螺栓一體成形以及/或者該帶捲構成該螺栓上的一至少局部最大橫截面，其中該脹開匣所抵靠之該肩部係構建於該帶捲的正面上。
該防止轉動突出部較佳地與該螺栓一體成形，此點在製造技術方面較為有利。根據本發明，該防止轉動突出部以該肩部，特別是以構建於該肩部上之針對該脹開匣的止動面，為出發點，此點特別是可包含以下情形：該防止轉動突出部軸向突出於該肩部及/或該止動面以及/或者直接過渡為該肩部及/或該止動面。
根據尤佳方案，該防止轉動突出部之軸向長度小於該脹開匣之最大軸向延伸度的0.1倍，該防止轉動突出部之軸向長度小於該脹開匣之最大厚度，以及/或者該防止轉動突出部之軸向長度小於該螺栓之最大直徑的0.1倍。基於上述方案便能獲得在脹開過程開始時特別可靠地與脹開匣分
離的防止轉動突出部。較佳地在垂直於螺栓縱軸的方向上測量該螺栓之直徑。
根據另一尤佳方案，該防止轉動突出部特別是至少部分摩擦式地作用於該脹開匣之朝向、特別是徑向朝向該螺栓的內側。根據該實施方式，特別是在錨件釘入後以及/或者在脹開過程開始時，該脹開匣將該防止轉動突出部至少部分徑向朝外地覆蓋。在製造技術方面可特別簡單地實現此點，例如可為此而用金屬帶材對螺栓進行簡單捆紮。在此情況下。該防止轉動突出部亦可用來對脹開匣進行初始定心。為實現純粹的形狀匹配或者形狀匹配與摩擦連接組合在一起的效果，可在該脹開匣之內側設有一徑向定向之模壓部，用於容置該防止轉動突出部。該脹開匣之內側較佳地亦可在該防止轉動突出部之區域內呈平滑狀。被該防止轉動突出部所作用之脹開匣之內側特別是呈套管狀及/或至少大致上呈圓柱形及/或朝向該螺栓之頸部區域。採用該防止轉動突出部後，在脹開匣與螺栓間較佳地實現一至少部分基於摩擦的防止轉動。此點特別是可包含以下情形：該防止轉動突出部徑向自內向外地壓緊脹開匣，在此情況下，脹開匣環繞螺栓之縱軸相對於防止轉動突出部進行的旋轉運動會引起防止轉動突出部之表面與脹開匣之內表面間產生摩擦。
該防止轉動突出部之沿徑向測得之最大高度較佳地小於佈置在該螺栓上之螺紋區段的螺距。此點在製造技術方面較為有利，因為所需之變形度相對較小。
根據本發明的另一較佳實施方式，該螺栓具有至少另一防止轉動突出部。如此便能進一步提高防止轉動的可靠性。設置多個防止轉動
突出部後，還能以非常簡單的方式相對螺栓對脹開匣進行定心，以便在脹開過程開始時獲得極易定義的作用力對比。較佳地可總共設置至少三個防止轉動突出部。採用該設計方案後，可在脹開過程開始時非常簡單地將摩擦集中至該等防止轉動突出部，從而進一步提高可靠性。設有多個防止轉動突出部時，上述在對一防止轉動突出部進行描述時所提及的特徵同樣適用於單獨一個防止轉動突出部、該等防止轉動突出部中的一部分或者所有防止轉動突出部。設有多個防止轉動突出部時，該等防止轉動突出部尤佳可等距地佈置在該螺栓的周邊上。
根據另一方案，該脹開匣具有至少一特別是軸向延伸的縫隙。該縫隙有助於該脹開過程。該縫隙可將兩個相鄰之脹開區段隔開。設有一縫隙時，該螺栓可具有一卡入該縫隙的阻斷突出部。此時可設有另一形狀匹配地起作用的防止轉動手段。該縫隙較佳地延伸至該脹開匣的前端及/或後端。
根據本發明，該螺紋區段尤指外螺紋區段。此點在可操作性方面具有優勢。該螺紋區段較佳地用於將沿拔出方向定向的拉力引入該螺栓。特別是，該拔出方向的方向向量可自該脹開錐體出發指向該螺紋區段。
根據本發明的另一較佳設計方案，該螺紋區段上佈置有螺母，其包含對應於該螺紋區段的螺紋，特別是內螺紋。該螺母可用於對該附件進行固定及將該具有該脹開錐體的螺栓拉入該脹開匣。該螺母以特別是可圍繞該螺栓之縱軸旋轉的方式佈置在該螺紋區段上。該螺紋區段特別是可位於該螺母內部，該螺紋區段之螺距根據本發明係相關。
1‧‧‧脹開錨
5‧‧‧基板
6‧‧‧附件
8‧‧‧螺母
10‧‧‧螺栓
11‧‧‧頸部區域
12‧‧‧脹開錐體
13‧‧‧斜面
17‧‧‧肩部
18‧‧‧螺紋區段
20‧‧‧脹開匣
21‧‧‧內側
22、22'‧‧‧縫隙
51‧‧‧前端，第一末端
52‧‧‧後端
80、80'、80"‧‧‧防止轉動突出部
90‧‧‧突出部
91‧‧‧突出部
98‧‧‧壁部，鑽孔壁
99‧‧‧鑽孔
100‧‧‧縱軸
101‧‧‧拔出方向
dmax‧‧‧最大直徑
l‧‧‧長度
ls,max‧‧‧最大軸向延伸度
p‧‧‧螺距
ts,max‧‧‧最大厚度
圖1為一釘入混凝土基板的本發明之脹開錨的第一實施方式之局部縱向剖面圖；圖2為圖1所示錨件之螺栓之設有脹開匣時的透視圖；圖3為圖1所示錨件之螺栓之未設脹開匣時的透視圖；圖4為圖1所示錨件之螺栓的縱向剖面圖；圖5為圖1所示錨件之螺栓在圖4所示局部X的側視圖；及圖6為圖1所示錨件之螺栓連同脹開匣沿圖5中之截線A-A的橫截面圖。
下面結合附圖所示之較佳實施例對本發明進行詳細說明，其中在本發明之範圍內，下文中之實施例的個別特徵原則上可單獨或以任意組合的形式實現。
圖1為本發明之脹開錨1的一實施例。脹開錨1具有螺栓10及脹開匣20，其中該脹開匣20環形包圍該螺栓10。螺栓10在其前端51之區域內具有脹開錐體12，其後部連續式連接頸部區域11。脹開錐體12固定佈置在螺栓10上且較佳地與螺栓10一體成形。
螺栓10在其頸部區域11內具有大體上恆定之圓柱形橫截面。在連接該頸部區域的脹開錐體12上，螺栓10之表面構建為斜面13，螺栓10之直徑自此處出發朝第一末端51逐漸增大，亦即，螺栓10在脹開錐體12上自頸部區域11出發朝其前面之第一末端51有所增寬。脹開錐體12上的該斜面13可呈嚴格數學意義上的錐形，但非必要之舉。
在頸部區域11之遠離脹開錐體12的一側，螺栓10具有例如構建為環形肩部17之用於脹開匣20的止動件。該螺栓在其後端52之區域內具有用於將拉力引入螺栓10之構建為外螺紋區段的螺紋區段18。該螺紋區段18上設有螺母8。
特別是如圖2及6所示，脹開匣20具有若干軸向延伸之縫隙22及22'，其助於脹開匣20之脹開。
將脹開錨1打入時，沿螺栓10之縱軸100方向將螺栓10之前端51穿過一附件6朝前推入圖1所示基板5中的鑽孔99。由於肩部17對脹開匣20脫離脹開錐體12之移動進行限制，故該脹開匣20亦被送入鑽孔99。隨後，透過擰緊位於附件6上的螺母8來沿平行於縱軸100之拔出方向101將螺栓10自鑽孔99拉出一段距離。由於與鑽孔99之大體上呈圓柱形的壁部98存在摩擦力，該脹開匣20滯留在鑽孔99中且螺栓10相對脹開匣20發生移動。在此移動過程中，螺栓10之脹開錐體12的斜面13愈來愈深地侵入脹開匣20，使得脹開匣20在其前端之區域內被斜面13徑向擴展且與鑽孔99之壁部98擠壓在一起。利用此種機制將脹開錨1固設在基板5中。脹開錨1之固設在基板5中的釘入狀態參閱圖1。
特別是如圖3、5及6所示，螺栓10具有三個防止轉動突出部80、80'及80"。該等防止轉動突出部80、80'及80"佈置在螺栓10之頸部區域11內且以肩部17為出發點，即緊挨肩部17。特別是如圖6所示，在螺栓10之橫截面圖中視之，該等防止轉動突出部80、80'及80"以等距地環繞螺栓10之周邊的方式佈置。同樣如圖6所示，該等防止轉動突出部80、80'及80"徑向自內向外地壓緊脹開匣20之圓柱形內側21。故該等防止轉動
突出部能夠增強脹開匣20與螺栓10之摩擦，從而防止螺栓10在錨件打入過程中在脹開匣20中打滑。該等防止轉動突出部80、80'及80"可僅進行表面作用，亦可以某種深度被壓入脹開匣20，以達到將形狀匹配與摩擦連接組合在一起之旋轉耦合的效果，視具體設計方案而定。
特別是如圖5所示，防止轉動突出部80之軸向長度l，即其沿縱軸100之最大延伸度，小於螺紋區段18之螺距p，亦即l<p。
因此，防止轉動突出部80僅在打入過程最開始時發揮作用，一旦該打入過程延續且脹開匣20朝脹開錐體12脫離該肩部17一定距離，該等防止轉動突出部與該脹開匣20分離。如此便能防止轉動突出部80對脹開匣20與脹開錐體12在錨件打入後之相互作用造成影響。
根據另一視點，防止轉動突出部80之軸向長度l可小於螺栓10之最大直徑dmax的0.1倍，如圖4所示，該最大直徑尤其可位於肩部17上。根據又一視點，防止轉動突出部80之軸向長度l可小於脹開匣20之如圖1所示之最大軸向延伸度ls,max的0.1倍。根據又一視點，防止轉動突出部80之軸向長度l可小於脹開匣20之如圖6所示之垂直於縱軸100的最大厚度ts,max。
特別是如圖2及6所示，脹開匣20可為增強在鑽孔壁98上的錨定效果而具有若干外側之突出部90及91。該等突出部例如可構建為徑向模壓部，故如圖6所示，在脹開匣20之內側21上可形成相應之凹槽。
1‧‧‧脹開錨
5‧‧‧基板
6‧‧‧附件
8‧‧‧螺母
10‧‧‧螺栓
11‧‧‧頸部區域
12‧‧‧脹開錐體
13‧‧‧斜面
17‧‧‧肩部
18‧‧‧螺紋區段
20‧‧‧脹開匣
21‧‧‧內側
51‧‧‧前端，第一末端
52‧‧‧後端
98‧‧‧壁部，鑽孔壁
99‧‧‧鑽孔
100‧‧‧縱軸
101‧‧‧拔出方向
ls,max‧‧‧最大軸向延伸度
Claims (7)
- 一種脹開錨(1)，包含螺栓(10)及包圍該螺栓(10)的脹開匣(20)，其中該螺栓(10)在其前端(51)之區域內具有脹開錐體(12)，其在被拉入該脹開匣(20)的情況下將該脹開匣(20)徑向擴展，其中該螺栓(10)具有用於將拉力引入該螺栓(10)的螺紋區段(18)，其中該螺栓(10)具有肩部(17)，其對該脹開匣(20)之脫離該脹開錐體(12)的移動進行限制，且其中，該螺栓(10)具有至少一防止轉動突出部(80)，用於阻止該脹開匣(20)相對於該螺栓(10)進行轉動，該至少一防止轉動突出部自該肩部(17)出發且在該螺栓(10)上徑向朝外突出，其特徵在於，該防止轉動突出部(80)之軸向長度(l)小於佈置在該螺栓上之該螺紋區段(18)之螺距(p)的兩倍。
- 如申請專利範圍第1項之脹開錨(1)，其特徵在於，該防止轉動突出部(80)之軸向長度(l)小於佈置在該螺栓上之該螺紋區段(18)之螺距(p)，該防止轉動突出部(80)之軸向長度(l)小於該脹開匣(20)之最大軸向延伸度(ls,max)的0.1倍，該防止轉動突出部(80)之軸向長度(l)小於該脹開匣(20)之最大 厚度(ts,max)，以及/或者該防止轉動突出部(80)之軸向長度(l)小於該螺栓(10)之最大直徑(dmax)的0.1倍。
- 如申請專利範圍第1或2項之脹開錨(1)，其特徵在於，該防止轉動突出部(80)作用於該脹開匣(20)之朝向該螺栓(10)的內側(21)。
- 如申請專利範圍第1或2項之脹開錨(1)，其特徵在於，該螺栓(10)具有至少另一防止轉動突出部(80'，80")。
- 如申請專利範圍第1或2項之脹開錨(1)，其特徵在於，該脹開匣(20)具有至少一縫隙(22)，以及，該螺栓具有一卡入該縫隙(22)的阻斷突出部。
- 如申請專利範圍第1或2項之脹開錨，其特徵在於，該螺紋區段(18)為外螺紋區段。
- 如申請專利範圍第1或2項之脹開錨，其特徵在於，該螺紋區段(18)上佈置有螺母(8)，其包含對應於該螺紋區段(18)的螺紋。
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