РАСПОРНЫЙ АНКЕР
SPACER ANCHOR

Изобретение относится к распорному анкеру согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из европейского патента ЕР 1892424 А2 известны, например, распорные анкеры, которые имеют распорный болт и распорную гильзу. Они служат для крепления элемента конструкции на основе. Для закрепления распорного анкера распорная гильза вводится, в частности забивается, в основу с помощью анкерного болта в подготовленное сверленое отверстие. Потом анкерный болт чуть дальше вытягивается из просверленного отверстия, причем распорная гильза благодаря своему взаимодействию с окружающей просверленное отверстие стенкой в основном остается неподвижной. Вследствие этого происходит осевое смещение анкерного болта относительно распорной гильзы и распорная область анкерного болта по оси втягивается в распорную гильзу. Втягивание опять же имеет следствием, что распорная гильза радиально расширяется и таким образом анкер закрепляется в просверленном отверстии. Это принцип также лежит в основе изобретения.
Вытягивание анкерного болта для распора распорной гильзы согласно европейскому патенту ЕР 1892424 А2 осуществляться, например, с помощью завинчивания расположенной на анкерном болте гайки. Для особенно устойчивого и надежного результата к гайке при этом должен быть приложен определенный крутящий момент, например, с помощью динамометрического ключа, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточный распор распорной гильзы, а с другой стороны, избежать потенциально имеющего недостатки чрезмерного напряжения в механизме распора.
Другой распорный анкер известен из немецкого патента DE 10106844 A1. В этом распорном анкере вытягивание анкерного болта для распора распорной гильзы осуществляется с помощью пружинного элемента. Известный распорный анкер вставляется с предварительно напряженным пружинным элементом в просверленное отверстие. Затем удерживающий механизм отсоединяется и пружинный элемент высвобождается.
Имеющий родовые признаки распорный анкер приведен в международной заявке на патент WO 97/32631 A1. Этот документ представляет распорный анкер для спортивного скалолазания с пружинным элементом, который при установке анкера крепится в просверленном отверстии и который потом приводит в действие распорный механизм.
Немецкий патент DE33 31097 С2, патент США US 1583849 и немецкий патент DE 3022011 A1 представляют распорные анкеры с пружинным элементом, которые могут поддерживать предварительное натяжение в анкере, даже если после процесса установки в основе должны произойти структурные изменения. Другие распорные анкеры с пружинными элементами известны из европейского патента ЕР 0461790 В1 и немецкого патента DE 7334026 U.
Задачей изобретения является предложить распорный анкер, который при особенно низких затратах и небольшой стоимости может устанавливаться особенно просто, но одновременно надежно.
Согласно изобретению задача решается с помощью распорного анкера с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению в распорном анкере с анкерным болтом с распорной областью, распорной гильзой, которая охватывает анкерный болт и которая может распираться с помощью втягивания распорной области, и с расположенным на анкерном болте пружинным элементом, который может натягиваться при введении анкерного болта в просверленное отверстие и который при последующей разгрузке может втягивать распорную область анкерного болта в распорную гильзу, предусмотрен индикаторный элемент, который показывает достижение заданного натяжения пружинного элемента.
Первая идея состоит в том, чтобы снабдить распорный анкер пружинным элементом, который при забивании анкера в просверленное отверстие упруго прогнется и при этом поглотит энергию, причем эта поглощенная энергия при последующей разгрузке пружинного элемента приведет в действие распорный механизм распорного анкера и закрепит анкер в просверленном отверстии. В соответствии с этим согласно изобретению как забивание анкера, так и приведение в действие распорного механизма достигается только благодаря осевым усилиям. Для установки анкера таким образом нужен только один единственный инструмент, например молоток, тогда как гаечный ключ может не понадобиться. Таким образом, процесс установки существенно упрощен по сравнению с процессом установки с контролируемым крутящим моментом, приложенным к гайке.
Далее при разработке изобретения выяснилось, что с помощью контроля предложенного в соответствии с изобретением пружинного элемента можно особенно простым и одновременно надежным способом удостовериться, корректно ли был приведен в действие распорный механизм, то есть был ли установлен анкер в соответствии с правилами. По причине того что центральный элемент распорного механизма, а именно распорная область и распорная гильза после установки анкера, по меньшей мере частично, будут скрыты в просверленном отверстии, они будут более не доступны для контроля установки. С одной стороны, с предложенным в соответствии с изобретением пружинным элементом в распоряжении находится другой конструктивный элемент, который является участником процесса установки и, таким образом, позволяет делать заключение о процессе установки, и, с другой стороны, к тому же оказалось, что пружинный элемент при установке, по меньшей мере частично, может оставаться снаружи просверленного отверстия, так что он особенно хорошо доступен для контроля установки. На основании этого изобретение предлагает индикаторный элемент, который контролирует пружинный элемент и который, в частности, показывает, было ли в пружинном элементе достигнуто заданное натяжение. Так как согласно изобретению распорный механизм приводится в действие, по меньшей мере частично, с помощью аккумулируемой в пружинном элементе энергии, максимальное натяжение в пружинном элементе является особо надежным индикатором того, до какой степени был задействован распорный механизм. Так как натяжение пружины, кроме того, как правило, связано с ходом пружины, контроль установки может осуществляться особенно простым способом с помощью контроля деформации пружинного элемента. Индикаторный элемент, связанный с предложенным в соответствии с изобретением пружинным элементом, обеспечивает, таким образом, особенно надежный контроль установки с применением особенно простых средств.
Согласно изобретению предусмотрен индикаторный элемент, который показывает заданное натяжение пружинного элемента. Так как натяжение пружины, как правило, связано непосредственно с ходом пружины, в альтернативном описании может быть предусмотрен индикаторный элемент, который показывает достижение заданного хода пружины.
Предпочтительно индикаторный элемент является составной частью распорного анкера. Таким образом, каждый анкер имеет свой собственный индикаторный элемент, что существенно упрощает использование, и поэтому, в частности, может быть предусмотрено, чтобы индикаторный элемент был механически соединен с анкерным болтом.
Особенно предпочтительным является расположение индикаторного элемента на пружинном элементе. Это может обеспечить возможность получения особенно простой и компактной конструкции при одновременно высокой надежности.
Далее является предпочтительным, чтобы пружинный элемент имел по меньшей мере одну дисковую пружину. Дисковые пружины могут иметь характеристики пружины, которые особенно пригодны для надежной работы распорного механизма, состоящего из распорной области и распорной гильзы. Кроме того, при использовании дисковых пружин может быть особенно просто удостовериться в достижении заданного натяжения.
Например, может быть предусмотрено, чтобы индикаторный элемент имел индикаторное кольцо, которое соединено с дисковой пружиной и которое при достижении заданного натяжения, по меньшей мере частично, отсоединяется от дисковой пружины. К примеру, индикаторное кольцо может быть склеено с дисковой пружиной. При натяжении дисковой пружины происходит деформация дисковой пружины и, таким образом, нагружение соединения между индикаторным кольцом и дисковой пружиной. При достижении заданного натяжения ослабляется основанное на связи материала соединение между индикаторным кольцом и дисковой пружиной и индикаторное кольцо, по меньшей мере частично, высвобождается, что показывает корректный процесс установки. Но индикаторный элемент может приводиться в действие с помощью того, что элемент, связанный с анкерным болтом, например гайка, при достижении заданного хода пружины бьет по индикаторному элементу, вследствие чего часть индикаторного элемента может отделяться или может разрушаться патрон с краской. Таким образом, согласно изобретению индикаторный элемент может приводиться в действие, например, с помощью деформации пружинного элемента или с помощью удара по элементу, связанному с анкерным болтом, в частности по расположенной на анкерном болте гайке.
Особенно предпочтительным является, чтобы дисковая пружина и/или индикаторное кольцо охватывали анкерный болт. Таким образом получается особенно компактная конструкция.
В частности, дисковая пружина может иметь такую конфигурацию, что она при достижении заданного натяжения становится полностью плоской. Таким образом, можно особенно простым образом удостовериться в достижении заданного натяжения.
Чтобы пружинный элемент при введении анкерного болта в просверленное отверстие мог натягиваться и чтобы он при последующей разгрузке мог втягивать распорную область анкерного болта в распорную гильзу, анкерный болт согласно изобретению имеет осевую опору для пружинного элемента. Предпочтительно предусмотрено, чтобы пружинный элемент своей обращенной от опоры стороной прилегал к подлежащему креплению элементу конструкции или также прилегал непосредственно к устью просверленного отверстия, так что пружинный элемент может крепиться между опорой анкерного болта и элементом конструкции или соответственно устьем просверленного отверстия.
Опора образована преимущественно гайкой, расположенной на анкерном болте. Соответственно расположенная для натяжения пружинного элемента на анкерном болте гайка оказывает воздействие на пружинный элемент. Предпочтительно та же самая гайка может приводить в действие также и индикаторный элемент. Но в принципе в качестве опоры могут служить и другие элементы. Между опорой и пружинным элементом могут быть предусмотрены также дополнительные элементы, как, например, кольцевые шайбы.
Особенно пригодно изобретение для распорных анкеров, которые образованы в виде так называемых анкер-шпилек (Stud-Anchors). У таких анкер-шпилек распорная гильза относительно коротка и после надлежащего процесса установки не выступает из просверленного отверстия. Осевая фиксация распорной гильзы, необходимая для распора распорной гильзы, в просверленном отверстии при использовании анкер-шпилек осуществляется, как правило, в основном при взаимодействии, в частности трении, между стенкой просверленного отверстия и гильзой. Так как у таких анкер-шпилек распорная гильза после установки, как правило, полностью находится в просверленном отверстии, контроль установки на самой распорной гильзе при этом типе анкера особенно труден. Предложенный в соответствии с изобретением контроль установки с помощью индикаторного элемента на лежащем снаружи пружинном элементе обеспечивает возможность осуществления простого контроля установки.
Анкер-шпильки отличаются, как правило, тем, что на анкерном болте, в частности на стороне распорной гильзы, обращенной от распорной области, предусмотрен, в частности, сформирован упор, который ограничивает смещение распорной гильзы от распорной области. Это обеспечивает введение относительно короткой распорной гильзы вместе с анкерным болтом глубоко в просверленное отверстие. Этот признак предпочтительно может быть предусмотрен также в предложенном в соответствии с изобретением анкере. Упор целесообразно образован кольцевым и может быть образован, например, с помощью кольцевого уступа или кольцевого утолщения.
Дальше предпочтительно, чтобы пружинный элемент имел нисходящую характеристику пружины. Так как при нисходящей характеристике пружины может в течение длинного хода пружины поддерживаться большое усилие, таким образом обеспечивается, что распорный механизм приводится в действие надежно и в том случае, если распорная гильза при установке чуть дальше сползает назад в направлении устья просверленного отверстия. В частности, также на этом фоне может быть предпочтительно, чтобы пружинный элемент имел по меньшей мере одну дисковую пружину, так как с дисковой пружиной особенно простым способом может предоставляться нисходящая характеристика пружины.
Предпочтительно анкерный болт может иметь средство приложения нагрузки, например резьбу, а также головку, которая служит для приложения осевых растягивающих усилий к анкерному болту. Предпочтительно средство для приложения нагрузки может быть расположено на концевой области анкерного болта противоположной распорной области. Приложение осевых усилий в виде удара к анкерному болту для установки анкера, в частности, для забивания анкерного болта с распорной гильзой в просверленное отверстии и/или для натяжения пружинного устройства, может осуществляться на торцевой стороне анкерного болта, например, с помощью ударов молотком по торцевой стороне анкерного болта.
В распорной области анкерный болт предпочтительно сужается по направлению к распорной гильзе или соответственно к средству приложения нагрузки. В распорной области анкерный болт может быть образован, в частности, конусно. Чтобы распорная область могла деформировать распорную гильзу, анкерный болт имеет в распорной области местами наружное поперечное сечение, которое больше внутреннего поперечного сечения недеформированной распорной гильзы.
Поскольку в данной заявке речь идет об «осевом» и «радиальном», это может относиться в привычном техническом смысле, в частности, к продольной оси анкерного болта.
Изобретение касается также системы, состоящей из основы, в частности основы из бетона, в которой образовано просверленное отверстие, и предложенного в соответствии с изобретением распорного анкера, который установлен в просверленном отверстии. При этом распорный анкер в просверленном отверстии предпочтительно закрепляет распорная гильза.
Дальше изобретение относится к способу установки предложенного в соответствии с изобретением распорного анкера, при котором в основе подготавливается сверленое отверстие, распорная гильза распорного анкера с помощью приложения осевых усилий к анкерному болту забивается в просверленное отверстие, пружинный элемент распорного анкера с помощью приложения осевых усилий к анкерному болту натягивается до заданного натяжения, причем достижение заданного натяжения отображается при помощи индикаторного элемента, распорная область анкерного болта втягивается в распорную гильзу посредством аккумулированной в пружинном элементе энергии, так что распорная гильза радиально распирается и закрепляет распорный анкер в просверленном отверстии.
Изобретение более подробно поясняется с помощью предпочтительных примеров осуществления, которые схематически изображены на прилагающихся фигурах. На фигурах схематически показано: фигуры 1-3: форма осуществления предложенного в соответствии с изобретением распорного анкера в следующих друг за другом стадиях процесса установки.
На фигурах 1-3 представлен пример осуществления предложенного в соответствии с изобретением распорного анкера 1. Распорный анкер 1 имеет продолговатый анкерный болт 10, на его боковой поверхности расположено средство для приложения нагрузки, выполненное в виде наружной резьбы 11. На эту резьбу 11 анкерного болта навинчена корреспондирующая гайка 20.
Распорный анкер 1 далее имеет распорную гильзу 30, которая наподобие кольца охватывает анкерный болт 10. Распорная гильза на своей стороне, обращенной от резьбы 11, снабжена несколькими разделенными с помощью шлицев распорными выступами 31, причем распорные выступы 31 для закрепления распорного анкера 1 могут выдаваться радиально наружу.
На своей противоположной резьбе 11 концевой области анкерный болт 10 имеет распорную область 13. В распорной области 13 поперечное сечение анкерного болта 10 возрастает, например, конусно с увеличивающимся расстоянием от распорной гильзы 30, так что распорная область 13 может радиально распирать распорную гильзу 30, в частности ее распорные выступы 31, когда она в осевом направлении втягивается в распорную гильзу 30.
На стороне распорной гильзы 30, обращенной от распорной области 13, анкерный болт 10 на своей боковой поверхности имеет образованный, например, в виде кольцевого уступа упор 12 для распорной гильзы 30. Этот упор 12 ограничивает осевое перемещение распорной гильзы 30 к средству приложения нагрузки анкерного болта 10, то есть, например, к резьбе 11.
Также распорный анкер 1 имеет пружинный элемент 50 с дисковой пружиной 51, причем анкерный болт 10 пропущен через дисковую пружину 51. Гайка 20 образует при этом осевую опору для дисковой пружины 51, причем дисковая пружина 51 в представленном примере осуществления расположена непосредственно вблизи гайки 20. В принципе, между дисковой пружиной 51 и гайкой 20 могут быть расположены и другие элементы как, к примеру, кольцевые шайбы. В частности, дисковая пружина 51 может быть расположена на уровне резьбы 11 на анкерном болте 10. В представленном примере осуществления дисковая пружина 51 выполнена с большим количеством проходящих радиально внутрь пружинных выступов 55 (фигура 3).
Далее распорный анкер 1 имеет индикаторный элемент 60 с индикаторным кольцом 61, который в состоянии поставки анкера (фигура 1) расположен на стороне дисковой пружины 51, обращенной к гайке 20. Как только дисковая пружина 51 будет натянута до ее заданного натяжения, индикаторное кольцо 61 отсоединится от дисковой пружины 51 (фигура 2).
Последовательность фигур 1-3 иллюстрирует схематически процесс установки распорного анкера 1 в рамках предложенного в соответствии с изобретением способа установки.
Сначала в основе 3 предусматривается сверленое отверстие 4. Анкерный болт 10 распорного анкера 1 пропускается через отверстие в подлежащем закреплению элементе 7 конструкции. После этого анкерный болт 10, например, с помощью ударов молотком по торцевой стороне забивается в просверленное отверстие 4. При этом в просверленное отверстие 4 забивается также распорная гильза 30, так как относительное перемещение распорной гильзы 30 в направлении резьбы 11 блокировано упором 12. Гайка 20, которая образует первую опору для пружинного элемента 50, при забивании приближается все больше к основе 3, пока, наконец, основа 3 через элемент 7 конструкции не образует противоположную опору для пружинного элемента 50. Это состояние изображено на фигуре 1.
Если теперь, к примеру, с помощью схематически изображенного на фигуре 2 молотка 9 производится другой удар по торцевому концу анкерного болта 10, то при получающимся в результате этого более глубоком проникновении анкерного болта 10 в просверленное отверстие 4 пружинный элемент сжимается между гайкой 20 и основой 3, то есть в пружинном элементе 50 аккумулируется энергия от удара молотком. Если при этом в пружинном элементе 50 достигается заданное натяжение, то, как показано на фигуре 2, индикаторное кольцо 61 отсоединяется от пружинного элемента 50. Срабатывание индикаторного элемента 60 является, таким образом, доказательством того, что было достигнуто заданное натяжение.
В конце удара молотком, как показано на фигуре 3, пружинный элемент 50 может снова разгрузиться. При этом он движет гайку 20 чуть дальше прочь от основы 3 и при этом вытягивает анкерный болт 10 чуть дальше опять из просверленного отверстия 4. Во время этого процесса распорная гильза 30 благодаря своему взаимодействию со стенкой просверленного отверстия 4 остается, однако, в просверленном отверстии 4. Вследствие этого происходит осевое относительное перемещение между анкерным болтом 10 и распорной гильзой 30, при котором распорная область 13 втягивается в распорную гильзу 30. Таким образом, распорная гильза 30 радиально расширяется и распорный анкер 1 закрепляется в основе 3.
Энергия для радиального расширения распорной гильзы 30 исходит от пружинного элемента. При этом состояние индикаторного элемента 60, который контролирует пружинный элемент 50, позволяет сделать выводы о завершении процесса установки.