АНКЕР С ВОЛНИСТОЙ ГИЛЬЗОЙ
ANCHOR WITH CORRUGATED SLEEVE

Изобретение относится к анкеру согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Подобный анкер снабжен гильзой, болтом, проходящим через гильзу, и по меньшей мере одним распорным элементом, который аксиально расположен перед гильзой и аксиально подпирается гильзой, причем болт имеет распорную зону для распорного элемента.
В немецком патенте DE 202009013641 U1 описан анкер с внутренним пазом для крепления фасадных плит из естественного тесаного камня к фундаменту. Подобный анкер в качестве распорного элемента имеет волнистое сплошное распорное кольцо.
Из немецкого патента DE 102007060956 А1 известен распорный анкер для внутреннего соединения каменной плиты с бетонной плитой, причем распорный анкер имеет разжимной элемент, который является разжимным благодаря натягиванию на распорную деталь. Кроме того, распорный анкер снабжен элементом, способным передавать усилие для натягивания раздвижного элемента на распорную деталь, причем передающий усилие элемент в направлении передачи усилия обладает более высокой жесткостью, чем в поперечном направлении. Передающим усилие элементом может являться, например, гильза с цилиндрическим центральным отверстием и волнистым по окружности наружным периметром.
В немецком патенте DE 8416683 U1 описан распорный дюбель, который в качестве зоны обжатия имеет полимерную гильзу, снабженную с наружной стороны продольными ребрами в качестве защиты от проворачивания. Другие пластичные гильзы с внешними ребрами известны из немецкого патента DE 102006053226 А1.
В немецком патенте DE 102004010727 А1 описан распорный анкер с предусмотренными в качестве распорных элементов распорными лапками, которые разделены прорезями. У краев распорных лапок, которые образованы в местах прорезей, распорные элементы проходят тангенциально относительно продольной оси анкера, то есть выступают наружу.
Согласно европейскому патенту ЕР 2848825 А1 у выполненных в виде распорных лапок распорных элементов следует предусматривать по меньшей мере одно выступающее внутрь гильзы и образующее локальное утолщение стенки ребро, а у соответствующего болта паз, который по меньшей мере частично вмещает ребро перед разжиманием распорных лапок. Поскольку толщина стенки ребра локально увеличена, при разжимании распорных лапок можно достигать особенно значительного максимального радиального расширения распорных элементов, а, следовательно, особенно эффективного закрепления (анкерования).
Из немецкого патента DE 19538898 С2 известен анкер с ударным распором, снабженный дополнительной распорной гильзой. Подобная распорная гильза имеет ребро, которое проходит через тело дюбеля в радиальном направлении. При закреплении анкера с ударным распором монтажный инструмент надевают на ребро, и благодаря действию монтажного инструмента на ребро распорную гильзу смещают аксиально вперед. Расположенное внутри тела дюбеля ребро для стабилизации может быть выполнено волнистым.
В немецком патенте DE 3336168 С2 описан зажимной дюбель, на наружной поверхности области зажима которого может быть предусмотрено рифление, которое позволяет предотвращать слишком легкое извлечение зажимного дюбеля из кирпичной кладки, поскольку благодаря рифлению возрастает коэффициент трения. В качестве альтернативы вместо рифления может быть предусмотрена также волнистая форма с волнистыми структурами, кольцеобразно огибающими дюбель.
В патенте США US 4753559 А описана двусферная распорная гильза для анкерного крепления, обладающая волнистой формой с волнистыми структурами, кольцеобразно окружающими распорную гильзу.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить анкер, который при высокой надежности и простоте применения особенно удобен в отношении изготовления и при этом воспринимает особенно высокие нагрузки, в том числе предпочтительно поперечные нагрузки.
Указанная задача согласно изобретению решается с помощью анкера, отличительные признаки которого приведены в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагаемый в изобретении анкер отличается тем, что гильза обладает волнистой формой с аксиально проходящими гребнями волн, в которых как наружный радиус гильзы, так и ее внутренний радиус соответственно имеют максимум, а также с аксиально проходящими впадинами волн, в которых как наружный радиус гильзы, так и ее внутренний радиус соответственно имеют минимум.
Основная идея настоящего изобретения заключается в том, что гильза обладает волнистой формой, при которой гребни и впадины волн чередуются в направлении окружности гильзы. При этом волнистая форма, в частности, является синфазной как на внутренней стороне гильзы, так и на ее наружной стороне, то есть на гребне волны как внутренний радиус гильзы, так и ее наружный радиус являются максимальными, в частности локально максимальными, в то время как на впадине волны как внутренний радиус гильзы, так и ее наружный радиус являются минимальными, в частности, локально минимальными.
Благодаря подобной волнистой форме предлагаемая в изобретении гильза может перекрывать такое же кольцевое пространство, как и гильза из цельного материала, однако по сравнению с гильзой из цельного материала расход сырья и материалов оказывается гораздо меньшим. В частности, в случае предлагаемой в изобретении гильзы у впадин волн могут образоваться точки соприкосновения для опирания болта на гильзу, а у гребней волн точки соприкосновения для опирания гильзы на стенки сверленого отверстия. Таким образом, согласно изобретению оказывается возможным особенно благоприятное в экономическом отношении изготовление гильзы без существенного ущерба для ее функциональной способности. Подобная гильза предпочтительно может быть выполнена, например, посредством обработки листового металла давлением, что способствует дополнительному сокращению производственных издержек.
Кроме того, согласно изобретению благодаря волнистой форме гильзы могут быть увеличены нагрузки на анкер, в частности, поперечные нагрузки, которые могут возникать, например, в случае землетрясения. Предлагаемая в изобретении волнистая форма, как подробно рассмотрено на приведенных ниже чертежах, может способствовать целенаправленной деформации гильзы в поперечном направлении, что может быть предпочтительным в отношении восприятия поперечных нагрузок, прежде всего поскольку вместо сил сдвига могут генерироваться компоненты осевого усилия.
Согласно изобретению впадины и гребни волн проходят в аксиальном направлении, причем, в частности, может подразумеваться, что в аксиально отстоящих плоскостях сечения гильзы гребни и впадины волн соответственно располагаются друг над другом. В частности, гильза по меньшей мере местами может обладать остающимся постоянным вдоль гильзы поперечным сечением, то есть радиальная протяженность гребней и впадин волн вдоль продольной оси не изменяется. В частности, впадины и/или гребни волн могут проходить параллельно продольной оси.
В случае если при этом речь идет об осевом направлении, радиальном направлении и/или окружном направлении, оно должно относиться, в частности, к продольной оси болта, продольной оси гильзы и/или продольной оси анкера, причем указанные оси предпочтительно совпадают. Наружный радиус и внутренний радиус также измеряются от продольной оси.
Волнистая форма предпочтительно является периодичной, причем прежде всего имеется в виду, что гребни и впадины волн повторяются через регулярные интервалы. Благодаря этому можно достичь особенно высокой степени симметрии, что может быть предпочтительным в отношении передачи усилия.
Гильза окружает болт прежде всего кольцеобразно. Распорная зона, в частности, может быть предусмотрена в области переднего конца болта. Гильза предпочтительно расположена относительно распорной зоны болта со смещением по болту вниз, по меньшей мере местами. Болт в области заднего конца предпочтительно имеет зону приложения нагрузки, предназначенную для передачи болту растягивающих усилий. Зона приложения нагрузки может быть выполнена, например, в виде наружной резьбы. Зона приложения нагрузки может быть выполнена также в виде байонетного механизма или простой головки с расширяющимся поперечным сечением.
В распорной зоне болта между болтом и распорным элементом образуется клиновой механизм, способный при осевых растягивающих усилиях в болте отжимать распорный элемент в радиальном направлении наружу, а следовательно, закреплять анкер в сверленом отверстии. В частности, в распорной зоне может быть предусмотрена скошенная поверхность болта, то есть в указанной зоне радиус болта уменьшается в направлении его задней стороны, а следовательно болт расширяется в направлении его переднего конца. Распорной зоной предпочтительно является распорный конус. Анкером, в частности, может являться анкер с подрезкой, закрепляемый в поднутренном сверленом отверстии. В этом случае распорный элемент при анкеровании входит во внутренний паз сверленого отверстия. Предлагаемый в изобретении анкер предпочтительно может служить для крепления фасадных плит к фундаменту.
Распорный элемент в осевом направлении подпирается гильзой. Таким образом, гильза может образовывать контропору для распорного элемента, которая предотвращает перемещение распорного элемента вниз, если распорная зона болта при осевом растягивающем усилии в болте действует против распорного элемента. Гильза, в свою очередь, может опираться тыльной стороной, например, на накладную деталь. Гильза, в частности, для отличия от распорной гильзы, может называться также распорной втулкой.
Болт предпочтительно обладает неразъемной, в частности, монолитной конструкцией. Он может состоять также из нескольких частей, причем зона приложения нагрузки и распорная зона, в частности, могут располагаться в разных частях болта. Гильза и/или болт предпочтительно выполнены из металлического материала, в частности из стали.
Высота гильзы, в частности, может быть по меньшей мере 0,5-кратна, предпочтительно по меньшей мере однократна диаметру ее окружности. В случае высоких гильз, достигаемый согласно изобретению эффект экономии материала оказывается особенно заметным.
Для особенно высокой эффективности волнистой формы разность между внутренним радиусом гильзы у гребня волны и внутренним радиусом у соседней впадины волны по меньшей мере местами предпочтительно по меньшей мере 0,5-кратна, в частности, по меньшей мере однократна толщине стенки гильзы в данной области. По аналогичным причинам разность между наружным радиусом гильзы у гребня волны и наружным радиусом гильзы у соседней впадины волны по меньшей мере местами предпочтительно по меньшей мере 0,5-кратна, в частности, по меньшей мере однократна толщине стенки гильзы в данной области. Таким образом, интервал между гребнем и впадиной по меньшей мере 0,5-кратен толщине стенки гильзы.
В особенно предпочтительном варианте гильза обладает постоянной толщиной стенки, что, в частности, относится по меньшей мере к 75%, предпочтительно по меньшей мере к 90% площади ее поверхности. Это может быть предпочтительным с учетом специфической технологии ее изготовления, поскольку в качестве исходного материала используют листовой металл, а также с учетом специфической передачи усилия. Отклонения толщины стенки от постоянного значения могут иметь место, например, у локальных крючковых элементов, которые служат для жесткого крепления гильзы к стенкам сверленого отверстия. Отклонения толщины стенки от постоянного значения обычно составляют до ±3%.
Кроме того, волнистая форма гильзы предпочтительно достигает самого низа, то есть тыльной стороны гильзы, находящейся на ее противоположной распорному элементу стороне. В частности, благодаря этому волнистая форма закрепленного анкера может особенно близко достигать устья сверленого отверстия, что может быть предпочтительным в отношении восприятия нагрузки. В особенно предпочтительном варианте волнистая форма перекрывает всю гильзу, то есть гребни и впадины волн продолжаются вдоль всей гильзы от ее передней до ее задней стороны. Подобная гильза может отличаться особой простотой изготовления, а также пригодностью для особенно точного центрирования в сверленом отверстии.
По меньшей мере одним распорным элементом могло бы являться, например, кольцо из проволоки, которое окружает болт. Однако в особенно предпочтительном варианте по меньшей мере одним распорным элементом является распорная лапка. Под распорной лапкой, в частности, может подразумеваться элемент, плоскостно протяженный как вдоль окружности, так и в осевом направлении. Распорная лапка предпочтительно перекрывает максимум четверть окружности болта, то есть измеренная на продольной оси протяженность распорной лапки по углу предпочтительно составляет менее 90°. Благодаря этому оказываются возможными особенно надежный распор и особенно равномерное распределение силы, в особенности если предусмотрены несколько подобных распорных лапок. Распорная лапка может быть снабжена одной или несколькими радиально проходящими выемками, предпочтительно сквозными отверстиями, предназначенными, например, для целенаправленного воздействия на характер изгиба.
Распорная лапка особенно предпочтительно располагается аксиально перед гребнем волны. Речь при этом, в частности, может идти о том, что распорная лапка и гребень волны, с одной стороны, перекрывают на продольной оси общий угловой диапазон (то есть распорная лапка и гребень волны при взгляде в направлении продольной оси по меньшей мере местами соединены внахлест), а, с другой стороны, распорная лапка в осевом направлении по меньшей мере местами расположена впереди дальше, чем гребень волны. Таким образом, распорная лапка по меньшей мере местами образует продолжение гребня волны и/или по меньшей мере местами находится на одной прямой с гребнем волны. Поскольку гребни волн располагаются в радиальном направлении сравнительно далеко снаружи, распорная лапка в соответствии с данным вариантом конструктивного исполнения находится также сравнительно далеко в радиальном направлении снаружи, а, следовательно, уже при незначительном угле изгиба, обусловленном распорной зоной, может особенно эффективно воздействовать на стенку сверленого отверстия. Следовательно, при незначительных производственных издержках оказывается возможным особенно надежное жесткое анкерование.
В частности, может быть предусмотрен анкер, снабженный множеством сформированных в виде распорных лапок распорных элементов, причем каждому гребню волны в аксиальном направлении предшествует соответствующая распорная лапка. Это позволяет дополнительно обеспечить особенно равномерную передачу усилия. В случае если предусматривается несколько распорных лапок, по меньшей мере одна из них, предпочтительно все распорные лапки, могут обладать описанным выше конструктивным исполнением. Распорные лапки совместно могут образовать распорную гильзу, однако это обычно не требуется.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один распорный элемент выполнен неразъемно с гильзой. Благодаря объединению распорного элемента с гильзой можно изготавливать особенно удобный для применения анкер. В частности, может быть предусмотрена монолитная конструкция по меньшей мере одного распорного элемента с гильзой, причем под монолитной конструкцией прежде всего имеется в виду бесстыковое соединение распорного элемента с гильзой. Благодаря этому при простоте изготовления можно дополнительно повысить надежность жесткого крепления анкера, что, в частности, достигается, поскольку может быть обеспечено особенно надежное позиционирование распорного элемента.
Кроме того, особенно предпочтительным является, если в гильзе предусмотрена проходящей в осевом направлении прорезь, которая разделяет гильзу. Прорезь делит гильзу, то есть проходит от ее передней до ее обратной стороны. В соответствии с этим гильза охватывает болт С-образно. Данный вариант конструктивного исполнения способствует особенно простому изготовлению гильзы из полосового листового металла.
В предпочтительном варианте прорезь расположена во впадине волны. Благодаря этому дополнительно упрощается изготовление гильзы и дополнительно повышается однородность распределения силы, в частности, если всем гребням волн предшествуют аксиально расположенные распорные элементы.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения болт снабжен по меньшей мере одним выступом, который входит в зацепление с гребнем волны в гильзе, с образованием защиты от проворачивания гильзы. При этом выступ входит в зацепление с гребнем волны на внутренней стороне гильзы и с геометрическим замыканием предотвращает ее вращение вокруг продольной оси относительно болта. Таким образом, волнистая форма может также особенно просто выполнять функцию защиты от проворачивания. Выступом предпочтительно является проходящее в осевом направлении ребро. Благодаря этому может быть обеспечено аксиальное геометрическое замыкание, а, следовательно, особенно надежное стопорение гильзы. В предпочтительном варианте на окружности болта предусматривается несколько отстоящих друг от друга выступов, в частности, аксиально проходящих ребер, которые в гильзе входят в зацепление с соответствующими гребнями волны, обеспечивая защиту от проворачивания.
В частности, можно предусмотреть, чтобы выступ был расположен на болте по меньшей мере местами с аксиальным смещением вниз относительно распорной зоны. Благодаря этому распорная зона может оставаться свободной от возвышений, которые при неправильной установке гильзы могли бы потенциально негативно влиять на характер распора вследствие защиты от проворачивания вокруг оси, а, следовательно, данный вариант конструктивного исполнения позволяет особенно простым образом дополнительно повысить надежность анкерования.
Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает сужение гильзы в направлении к ее передней стороне. Сужение, в частности, может быть предусмотрено у гребней волн, то есть гребни волн сужаются вдоль продольной оси в направлении передней стороны. Посредством подобным образом выполненной гильзы можно особенно просто компенсировать отклонения диаметра сверленого отверстия и обеспечить особенно благоприятную посадку гильзы в сверленом отверстии. Гильза предпочтительно может сужаться в направлении передней стороны конически. При этом, в частности, гребни волн могут определять образующую конуса.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, причем отдельные отличительные признаки в соответствии с изобретением в принципе могут быть реализованы индивидуально или в любой комбинации. На чертежах показано:
на фиг. 1 - перспективное изображение предлагаемого в изобретении анкера,
на фиг. 2 - другое перспективное изображение показанного на фиг. 1 анкера, причем анкер помещен в выполненное в основе сверленое отверстие,
на фиг. 3 - вид гильзы показанного на фиг. 1 и 2 анкера сверху,
на фиг. 4 - продольное сечение показанного на фиг. 1 и 2 анкера,
на фиг. 5 и 6 - показанный на фиг. 1 и 2 анкер при поперечной нагрузке (на фиг. 5 - поперечное сечение на уровне гильзы, на фиг.6 - продольное сечение),
на фиг. 7 и 8 - вариант конструктивного исполнения показанного на фиг. 1 и 2 анкера (на фиг. 7 - поперечное сечение на уровне гильзы, на фиг. 8 - вид сбоку).
Элементы с одинаковым действием обозначены на чертежах одинаковыми позициями.
На фиг. 1-6 представлен вариант конструктивного исполнения предлагаемого в изобретении анкера. Анкер имеет продолговатый болт 10, который в области его заднего конца снабжен зоной приложения нагрузки 19, выполненной в виде наружной резьбы, а в области его переднего конца снабжен по меньшей мере примерно конической распорной зоной 15, в которой поперечное сечение болта 10 увеличивается по мере приближения к его переднему концу.
Кроме того, анкер имеет гильзу 20, которая кольцеобразно окружает болт 10. На передней стороне гильзы 20 расположено несколько распорных элементов 30, например, шесть распорных элементов 30. Распорные элементы 30 обладают конструкцией распорных лапок, подобных отдельным частям цилиндрической оболочки, и выполнены неразъемно и монолитно с гильзой 20. Распорные элементы 30 расположены вокруг болта 10 по меньшей мере примерно на одинаковом удалении. В частности, как показано на фиг. 1, распорные элементы 30 в местах их перехода к гильзе 20 имеют соответствующие, выполненные в виде сквозных отверстий 31 углубления, посредством которых можно устанавливать характер изгиба.
В случае показанного на фиг. 2 применения анкера в соответствии с его назначением анкер передней стороной вводят в выполненное в основе 9 сверленое отверстие. При возникновении растягивающего усилия в болте 10 распорная зона 15 болта 10 аксиально втягивается в распорные элементы 30. Поскольку в распорной зоне 15 ширина болта 10 возрастает в направлении его переднего конца, растягивающее усилие в болте 10 преобразуется на распорных элементах 30 в радиальную составляющую силы, что прижимает распорные элементы 30 к стенке 98 сверленого отверстия и закрепляет анкер в основе 9. Гильза 20 образует осевую контр опору для распорных элементов 30, что предотвращает возвращение распорных элементов 30 назад. Обратная сторона 71 гильзы 20, в свою очередь, опирается на накладную деталь 8, показанную только на фиг. 6.
i
а
i
а
Гильза 20 обладает волнистостью с множеством гребней волн 21 и впадин волн 22, которые чередуются по окружности гильзы 20. Гребни волн 21 и впадины волн 22, соответственно, проходят вдоль гильзы 20 аксиально, то есть в направлении продольной оси 99. При этом гребни волн 21 и впадины волн 22 полностью перекрывают гильзу 20 и, в частности, доходят до задней стороны 71 гильзы 20. В частности, как показано на фиг. 3, у гребня волны 21 как измеренный от продольной оси 99 внутренний радиус r гильзы 20, так и измеренный от продольной оси 99 наружный радиус r гильзы 20 соответственно имеют локальный максимум. У впадины волны 22 как внутренний радиус r гильзы 20, так и ее наружный радиус r, напротив, соответственно имеют локальный минимум. Толщина стенки d гильзы 20 в волнистой форме в основном постоянна.
i
а
Распорные элементы 30 расположены перед соответствующими гребнями волн 21, находясь на одной прямой с соответствующим гребнем волны 21. Таким образом, внутренний радиус r и наружный радиус r каждого распорного элемента 30, в частности, примыкает к соответствующему соседнему гребню волны 21. Это прежде всего следует из рассмотрения фиг. 3.
Гильза 20 снабжена прорезью 28, которая проходит в осевом направлении через всю гильзу 20 и разделяет ее. Таким образом, гильза 20 обладает охватывающей болт 10 С-конфигурацией. Прорезь 28 расположена во впадине волны 22, а следовательно, смещена по окружности к распорным элементам 30.
Показанная на фиг. 4 гильза 20, в частности, немного сужается в переднем направлении, то есть в направлении к распорной зоне 15 болта 10. Сужение, которое, в частности, может являться коническим, прежде всего передается гребням волн 21, то есть гребни волн 21 смещаются к продольной оси 99. Благодаря сужающейся форме и волнистости гильзы 20 она способна самоцентрироваться, в частности, находясь также в сверленом отверстии, которое не обладает идеально круглой формой. Угловой раствор α сужения предпочтительно составляет менее 10°, в частности, менее 5°.
i
а
Как, в частности, показано на фиг. 3, интервал между гребнем и впадиной, то есть разность внутреннего радиуса r гильзы 20 и/или наружного радиуса r гильзы 20 между гребнями волн 21 и соседними впадинами волн 22, превышает толщину стенки d. В связи с волнистой формой гильза 20 может опираться как на стенки 98 сверленого отверстия, а именно у гребней волн 21, так и на болт 10, а именно у впадин волн 22, несмотря на то что кольцевой зазор между болтом 10 и стенками 98 сверленого отверстия превышает толщину стенки d гильзы 20.
Кроме того, благодаря волнистости могут быть обеспечены особые параметры нагружения при воздействии поперечной нагрузки, например, обусловленной землетрясением. Данный эффект, в частности, представлен на фиг. 5 и 6. На этих чертежах показан случай, при котором поперечная нагрузка воздействует на болт 10 через накладную деталь 8. В этом случае область волнистости, находящаяся перед болтом 10 в направлении поперечной нагрузки (внизу на фиг. 5), может сдавливаться болтом 10. Таким образом, при сейсмической нагрузке оказывается допустимым определенный характер деформирования, что может обусловливать улучшение параметров нагружения по сравнению с жесткой, непружинящей гильзой.
В частности, вследствие показанного на фиг. 6 деформирования гильзы 20 болт 10 может иметь небольшой наклон (влево на фиг. 6), что тянет распорную зону 15 вдоль оси гильзы 20 в сторону, обратную направлению поперечной нагрузки (справа на фиг. 6), а следовательно, нагружает анкер в направлении основной нагрузки. Вследствие подобного механизма поперечная нагрузка, действующая поперек направления основной нагрузки, может трансформироваться в компонент направления основной нагрузки.
На фиг. 7 и 8 представлена модификация показанного на фиг. 1-6 анкера. Как показано на фиг. 7 и 8, болт 10 снабжен выступающими радиально наружу выступами 11, выполненными в виде аксиально и параллельно друг к другу проходящих ребер. Выступы 11 внутри соответствующих гребней волн 21 входят в зацепление с последними, а следовательно, соединяют гильзу 20 и болт 10 без возможности их вращения относительно друг друга, то есть возникает защита от проворачивания гильзы 20 относительно болта 10. Как, в частности, показано на фиг. 8, выступы 11 аксиально смещены вниз относительно распорной зоны 15, то есть к зоне приложения нагрузки 19, в связи с чем они не оказывают негативного влияния на выполняемую распорными элемента 30 функцию.