УСТАНОВОЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И СПОСОБ УСТАНОВКИ АНКЕРНОГО СТЕРЖНЯ
ADJUSTMENT TOOL AND METHOD OF ANCHOR ROD INSTALLATION

Изобретение относится к установочному инструменту для установки анкерного стержня в шпуре, с корпусом, который имеет зажимное устройство для анкерного стержня, в который анкерный стержень может быть введен в продольном направлении и в котором может быть зафиксирован. Далее изобретение относится к способу установки анкерного стержня с помощью такого установочного инструмента.
Установочные инструменты применяются для того, чтобы устанавливать анкерные стержни в шпур, в котором они закрепляются с помощью, например, способной к отверждению массы, как патроны с химическим раствором. Эти анкерные стержни обычно не имеют точек приложения для инструмента такого, как, например, шестигранный гаечный ключ. Таким образом, установочный инструмент должен воздействовать непосредственно на анкерный стержень.
Из уровня техники известны, например, установочные инструменты, которые навинчиваются на резьбу такого анкерного стержня. Но с помощью этих инструментов анкерный стержень может устанавливаться, вращаясь, только соответственно в одном направлении, так как при вращении в противоположном направлении установочный инструмент свинчивался бы с анкерного стержня, соответственно с резьбы анкерного стержня.
Решение этой проблемы возможно посредством установочного инструмента, который крепится на резьбе, например, с помощью двух гаек, которые затягиваются относительно друг друга. Но при использовании такого инструмента появляется проблема, состоящая в том, что гайки должны навинчиваться и затягиваться на отдельном этапе работы и что ослабление этой затяжки возможно только после отверждения способной к отверждению массы, так как анкерный стержень для отсоединения инструмента должен быть зафиксирован. Работа с таким инструментом, таким образом, очень трудоемка, так как продолжать работы можно только после отверждения способной к отверждению массы.
К тому же, установочные инструменты, которые удерживают анкерный стержень на резьбе, рассчитаны принципиально только на один размер резьбы, так что для различных диаметров анкерных стержней потребуется соответственно свой инструмент.
Далее известны установочные инструменты, которые требуют специальной геометрии (также называемая геометрия для захвата) анкерного стержня, например шестигранное соединение. Эти анкерные стержни значительно дороже и заметно ограничивают гибкость всей анкерной системы в части гибкости в отношении глубины крепления анкерами и толщины подлежащего креплению конструктивного элемента.
Задачей изобретения является предоставление универсального установочного инструмента, с помощью которого могут быть установлены различные анкерные стержни, соответственно также анкерные стержни без резьбы. При этом анкерному стержню не требуются какие-либо специальные захваты, а также не требуется геометрия для захвата. Также не требуется какого-либо дополнительного усилия в части временного монтажа вспомогательных инструментов, например, гаек или тому подобного.
Задача решается с помощью того, что в установочном инструменте названного выше типа предусмотрен по меньшей мере один зажимной элемент, который установлен в зажимном устройстве, который наклонен под установочным углом к продольной оси зажимного устройства и который установлен в направляющей зажимного устройства таким образом, что зажимной элемент с помощью поворота корпуса относительно анкерного стержня из положения приема, при котором анкерный стержень в продольном направлении может быть введен в зажимное устройство, может перемещаться в положении зажима, в котором анкерный стержень зафиксирован в направлении окружности в зажимном устройстве, и с помощью того, что анкерный стержень следует за перемещением установочного инструмента.
В основе изобретения лежит идея зажима анкерного стержня по его наружной окружности с фрикционным замыканием и в направлении введения с геометрическим замыканием.
Благодаря этому, возможна фиксация анкерного стержня независимо от резьбы, соответственно от навинчиваемого на резьбу инструмента. После введения анкерного стержня по меньшей мере один зажимной элемент из положения приема перекатывается радиально внутрь до тех пор, пока он не будет прилегать к анкерному стержню. Благодаря наклонному положению по меньшей мере одного зажимного элемента в корпусе установочного инструмента, которое достигается благодаря установочному углу, он скользит, соответственно перекатывается по наружной окружности анкерного стержня тянет анкерный стержень в установочный инструмент, так что он зажимается с ним. В зависимости от радиального расстояния исходного положения и положения зажима, таким образом возможно приспособление к различному диаметру анкерного стержня.
Фиксация анкерного стержня в инструменте, соответственно в зажимном устройстве, осуществляется без использования инструментов с помощью того, что весь установочный инструмент поворачивается относительно анкерного стержня. По меньшей мере один зажимной элемент после введения анкерного стержня в зажимное устройство уже неплотно прилегает к анкерному стержню, так что он при вращении зажимного устройства благодаря трению между зажимным элементом и анкерным стержнем перемещается в зажимном устройстве таким образом, что он перекатывается в положение зажима. Но зажимной элемент может также перемещаться из исходного положения в положение зажима благодаря силам инерции.
Предпочтительно, зажимной элемент прилегает к анкерному стержню максимально возможной зажимной поверхностью, чтобы, например, предотвратить при зажиме повреждение резьбы, которая предусмотрена на анкерном стержне. Соответственно угол установки выбирается таким образом, чтобы образовывались возможно большая зажимная поверхность и надежное заклинивание.
Корпус, предпочтительно, выполнен, в основном, в форме цилиндра с нижней пластиной, которая имеет отверстие для введения анкерного стержня, и верхней пластиной, расположенной напротив нижней пластины, которые с помощью одного или нескольких соединительных средств присоединены друг к другу. При этом соединительные средства не имеют ограничений. Пластины могут быть соединены друг с другом, например, с помощью полностью или частично закрытой боковой поверхности или с помощью других соединительных средств таких, как болты, прутки, распорки и тому подобное. В качестве альтернативы верхняя или нижняя пластина может быть выполнена также в форме чаши, так что специальные соединительные средства могут в значительной степени отпадать. Анкерный стержень может быть введен в направлении продольной оси цилиндра через отверстие нижней пластины, пока анкерный стержень не будет прилегать к верхней пластине. С помощью верхней пластины может также осуществляться фиксация в продольном направлении анкерного стержня. Но анкерный стержень не должен прилегать к верхней пластине в начале монтажа, то есть при прикреплении анкерного стержня.
По меньшей мере для одного зажимного элемента направляющая образована, например, посредством прорези в верхней и верхней пластине корпуса. Это позволяет простую установку зажимного элемента без дополнительных конструктивных элементов.
Прорезь, в зависимости от желательного эффекта зажима, определяет прямолинейную или дугообразную траекторию, по которой зажимной элемент направляется из положения приема в положении зажима к анкерному стержню. Посредством формы прорези может быть оказано воздействие на то, как быстро зажимной элемент направляется к анкерному стержню, или соответственно как высока будет зажимная сила. Предпочтительно, эта траектория определена в форме спирали, подводящей к центру зажимного устройства, причем пологий ход спирали способствует очень медленному подведению зажимного элемента к анкерному стержню, но благодаря этому на анкерный стержень может оказываться действие более высокой зажимной силой. С другой стороны, с помощью соответственно более крутого хода возможно быстрое подведение зажимного элемента, то есть зажим возможен при совсем небольшом скручивании корпуса относительно анкерного стержня. Чтобы приложить высокие зажимные силы, требуется соответственно более высокое усилие вращения.
Таким образом, по меньшей мере один зажимной элемент или, соответственно, зажимные элементы располагаются под установочным углом оси установочного элемента, или, соответственно, анкерного стержня, а прорези в верхней пластине и нижней пластине расположены со смещением в направлении окружности. Это способствует тому, что установочный инструмент при вращении корпуса относительно анкерного стержня затягивается, так что головка анкерного стержня прижимается к верхней пластине и опирается на нее. Смещение прорезей, то есть установочный угол зажимного элемента, должен определяться в зависимости от желаемого направления вращения, так как инструмент может применяться только в одном направлении вращения. Таким образом, может быть определено может ли анкерный стержень быть установлен при правом или при левом ходе машины для установки (буровой молоток, гайковерт). Это имеет то преимущество, что в зависимости от (наружной) структуры части анкерного стержня, которая вставляется в шпур, причем структура при необходимости может иметь структуру архимедова винта, направление вращения может выбираться таким образом, что находящаяся в шпуре способная к отверждению масса во время или после процесса установки не выдавливается из шпура.
Зажимной элемент имеет, например, болт или винт, который в основном простирается в продольном направлении через корпус и, в частности, установлен в нижней и верхней пластинах.
На болте или винте установлено, например, зажимное приспособление, посредством которого зажимной элемент может воздействовать на анкерный стержень. Это зажимное приспособление обеспечивает достаточно большую поверхность прилегания, чтобы образовать на анкерном стержне распределенную по большой площади поверхность прижима или перекатывания. Преимущественно длина установочного инструмента, который охватывает анкерный стержень, составляет максимально 80% длины части анкерного стержня, которая после установки выступает из основания. Благодаря этому обеспечено, что корпус установочного инструмента при ввертывании анкерного стержня не опирается на основание. В противном случае инструмент или основании могли бы быть повреждены. К тому же таким образом из шпура, в который устанавливается анкерный стержень, может выходить предполагаемый излишек материала способной к отверждению массы, которая вытесняется анкерным стержнем, не загрязняя при этом инструмента.
Зажимное приспособление, предпочтительно, представлено валиком, который установлен с возможностью вращения вокруг болта или винта и который, в частности, состоит из более мягкого и износостойкого материала, например, синтетического материала или резиноподобного материала. Благодаря вращению зажимного приспособления при смещении зажимного элемента из положения приема в положении зажима обеспечено, что как на анкерному стержне, так и на зажимном элементе не возникает какого-либо чрезмерного истирания вследствие трения, так как валик известным образом перекатывается по анкерному стержню. Так как валик изготовлен из более мягкого материала, он может лучше адаптироваться к анкерному стержню. К тому же материал мягче, чем анкерный стержень, который обычно изготовлен из металла, например из стали. Благодаря этому повреждение анкерного стержня надежно предотвращено.
Болт или винт установлены, в частности, в прорези, например, с направляющими элементами в направляющей, причем направляющие элементы устанавливают угол наклона, под которым зажимной элемент наклонен к продольной оси зажимного устройства. Наклон устанавливается с помощью расположенных со смещением в направлении окружности направляющих. Направляющие элементы имеют опорные поверхности, которые расположены перпендикулярно продольной оси зажимных элементов, так что несмотря на угол установки имеется ровная опорная поверхность для зажимных элементов. Кроме того, с помощью направляющих элементов обеспечено простое скольжение болта или винта в прорези или, соответственно, направляющей.
Чтобы добиться предварительной фиксации анкерного стержня в зажимном устройстве, чтобы анкерный стержень перед перемещением зажимных элементов в положение зажима не мог выйти из него, отверстие нижней пластины для предварительной фиксации анкерного стержня выполнено эластичным. Благодаря этому, во-первых, анкерный стержень центрируется соосно с зажимным устройством. Во-вторых, анкерный стержень не может выскользнуть из зажимного устройства. Эластичное отверстие предотвращает, к тому же, попадание грязи в зажимное устройство, так что обеспечено надежное функционирование зажимных элементов. Предпочтительно, отверстие выполнено в виде резиновой пластины.
Чтобы получить по возможности равномерно распределенное усилие зажима, предпочтительно предусмотрено три зажимных элемента, которые в направлении окружности расположены равномерно вокруг анкерного стержня.
Инструмент имеет преимущественно крепежное устройство для установочной машины, например бурильной машины, чтобы иметь возможность вращения установочного инструмента и с ним анкерного стержня соответственно перемещения в направлении шпура.
Согласно изобретению дальше предусмотрен способ установки анкерного стержня с помощью предложенного в соответствие с изобретением установочного инструмента, при котором сначала анкерный стержень в продольном направлении вводится в зажимное устройство установочного инструмента. Затем анкерный стержень с помощью установочного инструмента вводится в шпур и начинается процесс установки. При этом установочный инструмент поворачивается относительно анкерного стержня в направлении вращения, причем по меньшей мере один зажимной элемент подводится к анкерному стержню, перекатывается по нему и благодаря этому установочный инструмент зажимается с анкерным стержнем. В этом состоянии зажима анкерный стержень далее ввертывается в шпур, заполненный химическим раствором, до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое положение. Затем установочный инструмент просто извлекается с помощью поворота установочного инструмента навстречу направлению вращения при установке анкерного стержня.
Другие преимущества и признаки следуют из следующего ниже описания в сочетании с приложенными чертежами, где показано:
фиг. 1 - вид в разрезе предложенного в соответствии с изобретением установочного инструмента и
фиг. 2 - вид сверху верхней пластины установочного инструмента на фиг. 1.
На фиг.1 изображен установочный инструмент 10 для установки анкерного стержня 12. Анкерный стержень 12 устанавливается в не показанный здесь шпур в основании и фиксируется в нем, например, с помощью способной к отверждению массы. Такая способная к отверждению масса состоит по меньшей мере из двух химических компонентов, которыми заполняется шпур в смешанном или не смешанном виде, и в котором они вступают в реакцию и отверждаются, причем создается связанное материалом и/или обеспеченное геометрическим замыканием соединение между основанием, отвержденной массой и анкерным стержнем. Благодаря ввертыванию анкерного стержня в шпур, заполненный способной к отверждению массой, химические компоненты смешиваются друг с другом и становятся твердыми. Анкерный стержень 12 может иметь, например, резьбу. Но также возможно, что на анкерном стержне 12 предусмотрены средства для передачи нагрузки, например, ребра или выступы, или, что анкерный стержень 12 с наружной стороны выполнен гладким.
Установочный инструмент 10 имеет корпус 14 с верхней пластиной 16, нижней пластиной 18, а также соединительными элементами 20. Верхняя пластина 16 и соединительные элементы 20 могут также вместе представлять изделие в форме стакана или банки. Корпус 14, следовательно, выполнен в форме цилиндра и определяет в своей внутренней части зажимное устройство 22 для анкерного стержня 12. В нижней пластине 18 предусмотрено отверстие 24, через которое анкерный стержень 12 может быть введен в продольном направлении L в зажимное устройство 22. На верхней пластине 16 расположено крепежное устройство 26 для установочной машины, например бурильной машины. Установочный инструмент имеет три расположенных равномерно вокруг зажимного устройства 22 зажимных элемента 28 (см., в частности, фиг.2), из которых из соображений наглядности изображен только один зажимной элемент 28.
Для установки зажимных элементов 28 в установочном инструменте предусмотрены прорези 30. Как можно видеть на фиг.2, прорези 30 выполнены дугообразно, причем расстояние до центра 42 зажимного устройства 22 уменьшается навстречу направлению вращения D. На фиг.2 показаны три расположенных с равномерным распределением прорези 30, причем для каждого зажимного элемента 28 предусмотрена прорезь 30. Прорези 32 нижней пластины 18 выполнены аналогичным образом, причем прорези 32 нижней пластины 18 расположены со смещением навстречу направлению вращения D, так что зажимной элемент 28 наклонен под установочным углом α.
Зажимной элемент 28 имеет винт 31, который на верхней пластине 16 и нижней пластине 18 установлен соответственно в прорезях 30, 32, которые образуют соответственно направляющую для зажимного элемента 28, и с помощью гайки 34 зафиксирован на нижней пластине 18. Как можно видеть на фиг.1, винт 31 под установочным углом αа наклонен к продольной оси корпуса 14. В каждой из прорезей 30, 32 предусмотрен направляющий элемент 36, 38. Эти направляющие элементы 36, 38 служат для того, чтобы несмотря на установочный угол α винта 31 для головки 39 винта и гайки 34 имелась ровная опорная поверхность. На винте 31 предусмотрена зажимное приспособление 40, которое представлено установленным на винте 31 с возможностью вращения валиком.
Во время установки анкерного стержня 12, он в продольном направлении L вводится в зажимное устройство 22 до тех пор, пока головка 44 анкерного стержня 12 не будет прилегать к верхней пластине 16 (см. фиг.1). Зажимные элементы 28 находятся в исходном положении, которое соответствует максимально возможному расстоянию от центра 42 зажимного устройства 22. В показанной здесь форме осуществления это соответствует переднему концу прорезей 30, 32 в направлении вращения. Зажимные элементы могут также уже неплотно прилегать к анкерному стержню и благодаря трению между анкерным стержнем 12 и зажимными элементами 28 перемещаться в корпусе, как это, в частности, происходит в случае анкерных стержней с большим диаметром.
Теперь анкерный стержень 12 со смонтированным установочным инструментом 10 вводится в частично заполненный способной отверждаться массой шпур. С помощью установочной машины (бурильной машины, гайковерта) через крепежное устройство 26 установочный инструмент получает ускорение в направлении вращения D. При этом корпус 14 поворачивается в направлении вращения D к анкерному стержню 12. Зажимные элементы 28 подвижно установлены в прорезях 30 соответственно 32, так что они при вращении установочного инструмента 10 в направлении вращения D благодаря силам инерции перемещаются в прорезях 30, 32 навстречу направлению вращения D из исходного положения внутрь в положение зажима к анкерному стержню, на котором зажимаются и благодаря наклонному положению зажимных элементов перекатываются по ней в направлении установки анкерного стержня. С помощью подходящего исполнения прорезей 30, 32 может достигаться самоторможение.
Если желаемое положение анкерного стержня в шпуре достигнуто, стопорится вращательное движение D. Установочный инструмент 10 отсоединяется от анкерного стержня 12 с помощью того, что он поворачивается навстречу направлению вращения D по отношению к анкерному стержню 12, так что зажимные элементы 28 в прорезях 30 соответственно 32 перемещаются в направлении вращения D из положения зажима назад в исходное положение, в котором они больше не фиксируют анкерный стержень 12. Зажим анкерного стержня 12, соответственно, отсоединение этой анкерного стержня осуществляется таким образом без дополнительного инструмента, так что при таком установочном инструменте возможна быстрая и простая работа. Вращение корпуса может осуществляться, например, с помощью установочной машины (бурильный молоток, гайковерт).
Благодаря углу установки α зажимных элементов 28 анкерный стержень 12 при фиксации установочного инструмента, то есть вращении в направлении вращения D, подтягивается в направлении к верхней пластине 16, так что анкерный стержень 12 в установочном инструменте 10 соединяется с геометрическим замыканием.
На нижней пластине 18 предусмотрено дополнительно упругая пластинка 46, которая служит для предварительной фиксации анкерного стержня 12. Отверстие 48 пластинки 46 выбрано таким образом, что оно меньше диаметра самого малого подлежащего установке анкерного стержня. При введении анкерного стержня 12 это отверстие 48 может упруго раздаваться, так что оно прилегает к окружности анкерного стержня. Благодаря этому осуществляется предварительная фиксация, а также центрирование анкерного стержня 12 в зажимном устройстве 22. К тому же упругая пластинка 46 служит в качестве брызговика относительно загрязнений, так что пыль, раствор или другие загрязнения не попадают в зажимное устройство 22 и зажимные приспособления соответственно зажимные элементы 28 не загрязняются, и это таким образом не сказывается отрицательно на функционировании установочного инструмента.
Длина части установочного инструмента 10, который охватывает анкерный стержень 12, выбрана таким образом, что она соответствует максимально 80% длины участка анкерного стержня 12, который после установки выступает из основания. Благодаря этому обеспечено, что установочный инструмент 10 при установке анкерного стержня не может прилегать к основанию, а удерживается на расстоянии от него. Это обеспечивает, что при ввертывании анкерного стержня 12 не повреждается ни основание, ни установочный инструмент 10. К тому же это расстояние необходимо, так как при установке анкерного стержня 12 предполагаемый излишек раствора, который вытесняется из шпура, может стекать и при этом не загрязняет установочный инструмент 10.
Здесь материал зажимного приспособления 40 выбран так, что возникает хорошее, с силовым замыканием, соединение для анкерного стержня 12. С другой стороны должно быть обеспечено, чтобы при наличии у анкерного стержня 12 резьбу, она не повреждалась при зажиме анкерного стержня 12. По этой причине применяются преимущественно резиноподобные материалы или синтетические материалы. Во всяком случае материалы должны быть мягче материала анкерного стержня 12, таким образом надежно предотвращается повреждение анкерного стержня 12.
В показанном примере осуществления установочный инструмент 10 пригоден только для ввертывания анкерного стержня 12 в направлении вращения D. Если желательно другое направление вращения D, нужен другой установочный инструмент с противоположными направляющими соответственно прорезями 30, 32, соответственно противоположным установочным углом α. Но также возможно, что зажимные элементы 28 выполнены так, что они направляются к анкерному стержню 12 и зажимают его независимо от направления вращения D.