РАСПОРНЫЙ АНКЕР
EXPANSION ANCHOR

Настоящее изобретение касается распорного анкера согласно ограничительной части пункта 1. Такой распорный анкер оснащен болтом, который имеет участок шейки и примыкающий к участку шейки распорный участок, на котором болт утончается в направлении участка шейки, причем болт на участке шейки имеет паз, который простирается вдоль болта, а также оснащен разжимной втулкой, которая по меньшей мере частично охватывает болт, и которая на своей внутренней стороне имеет ребро, причем ребро по меньшей мере участками заходит в паз на участке шейки, и причем благодаря ребру толщина стенки разжимной втулки локально увеличена, причем разжимная втулка выполнена с возможностью смещения вдоль болта из участка шейки на распорный участок с расширением разжимной втулки в радиальном направлении.
Распорные анкеры известны, например, из DE 10108844 А1. Их вставляют в скважину в основе, например, в стене или в потолке строительной детали. Благодаря вхождению распорного участка болта в разжимную втулку последняя расширяется в радиальном направлении, и распорный анкер закрепляется (заякоривается) в основе. Болты таких распорных анкеров обычно отличаются по существу круглым сечением.
Из ЕР 2309138 А2 известен распорный анкер, у распорного участка которого имеются канты (кромки), проходящие параллельно продольной оси. В ЕР 0515916 А2 и DE 2256812 А1 описаны распорные анкеры, у которых с помощью пазовой направляющей сформировано предохранение разжимной втулки от проворачивания на болте.
Задача изобретения состоит в том, чтобы представить распорный анкер, который при низких затратах на производство и высокой надежности позволяет достичь особо благоприятных показателей нагрузки.
Эту задачу согласно изобретению решает распорный анкер, обладающий признаками, описанными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные формы исполнения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Распорный анкер согласно изобретению отличается тем, что при сдвиге разжимной втулки из участка шейки на распорный участок ребро по меньшей мере участками попадает на распорный участок и оттесняется радиально наружу от распорного участка.
Исходная точка изобретения - это дилемма, способная ограничить значения нагрузки у обычных распорных анкеров с круглым сечением болта. Так, с одной стороны, для хорошего закрепления на стенке сверленого отверстия часто желательна максимально большая толщина втулки, так как с увеличением толщины втулки можно нарастить максимальную протяженность разжатой втулки в радиальном направлении, и таким образом можно улучшить закрепление на стенке сверленого отверстия. С другой стороны, однако, в том состоянии, когда она не разжата, втулка должна помещаться в участок шейки. Так, если с расчетом на хорошее заякоривание выбрать большую толщину втулки, то диаметр болта на участке шейки необходимо соответствующим образом уменьшить, чтобы иметь возможность разместить втулку, чему может сопутствовать соответствующее снижение предельной нагрузки на болт. Таким образом, хотя для улучшения показателей извлечения (вытягивания) было бы целесообразно увеличить толщину втулки, в случае анкеров настоящего уровня техники это невозможно без того, чтобы ослабить болт, так что несущую способность системы в целом нельзя произвольно наращивать путем увеличения толщины втулки.
Здесь и используется изобретение, которое предлагает предусмотреть на втулке по меньшей мере один выступающее внутрь втулки и формирующее локальное увеличение толщины стенки ребро, а на участке шейки болта - соответствующий ему паз, который по меньшей мере частично принимает в себя ребро в неразжатом состоянии. В противоположность анкерам из ЕР 0515916 А2 и из DE 2256812 А1, у которых ребра служат только предохранителями от проворачивания, согласно изоберетению ребро расположено так, что при использовании анкера по назначению он попадает на скошенную плоскость на распорном участке и оттесняется наружу в радиальном направлении. Поскольку согласно изобретению толщина стенки у ребра локально увеличена, при этом можно добиться особо значительной максимальной радиальной протяженности разжатой гильзы(втулки) и, соответственно, особо хорошего закрепления. Одновременно, однако, согласно изобретению болт на участке своей шейки не слишком сильно ослабляется, поскольку увеличение толщины стенки согласно изобретению ограничено ребром, так что для размещения утолщения стенки согласно изобретению достаточно узкого паза на участке шейки. В противоположность нынешнему уровню техники, упомянутому выше, можно таким образом добиться особо широкого распирания (разжатия) без существенного ослабления болта. Соответственно, согласно изобретению можно достичь особо благоприятных показателей нагрузки. Кажущуюся дилемму, описанную выше, удается решить.
Предпочтительно, чтобы на участке шейки сечение болта по мере местами(на некоторых учасках) было постоянным. На распорном участке болт расширяется в направлении конца, то есть с увеличением расстояния от участка шейки. В частности, это может означать, что диаметр окружности, описанной вокруг сечения болта, диаметр окружности, вписанной в сечение болта и/или площадь его сечения увеличивается с увеличением расстояния от участка шейки. Предпочтительно, чтобы паз и/или ребро проходили параллельно продольной оси болта и/или распорного анкера. Постольку, поскольку в настоящем тексте идет речь о радиальном направлении и продольном направлении, это касается, в частности, продольной оси болта и/или анкера, которая, в частности, может представлять собой ось симметрии и/или центральную ось болта либо же, соответственно, анкера. Под локальным утолщением стенки можно предпочтительно подразумевать, что толщина стенки у ребра больше, чем в его окружении.
Разжимная втулка и болт предпочтительно состоят из металлического материала. Предпочтительно, чтобы на концевом участке, противоположном распорному участку, болт имел наружную резьба для гайки. На болте может быть, в частности, сформирован упор, например, кольцевидный заплечик, ограничивающий сдвиг втулки с распорного участка. Разжимная втулка, которую также можно изготовить из нескольких частей, может, однако, простираться и до наружной резьбы болта. Согласно изобретению распорный участок предусмотрен для разжима разжимной втулки, то есть для расширения разжимной втулки в радиальном направлении.
Ребро, входящее в паз на болте, может также формировать предохранитель от проворачивания, который тормозит поворот разжимной втулки относительно болта вокруг продольной оси болта. В принципе ребро может иметь разрывы. Предпочтительно, однако, чтобы ребро было сплошным.
Для надежной активации ребра, то есть сдавливания его окружающей стенкой отверстия(скважины) с переносом нагрузки, ребро должно простираться по возможности максимально далеко в направлении передней торцевой стороны разжимной втулки, то есть той торцевой стороны, которая обращена к распорному участку. Поэтому особо предпочтительно, чтобы расстояние от ребра до торцевой стороны разжимной втулки, которая обращена к распорному участку, было меньше, чем дяситикратная, пятикратная, двукратная, однократная высота или половина высоты ребра. В качестве альтернативы или дополнения можно по той же самой причине предусмотреть, чтобы расстояние от ребра до торцевой стороны разжимной втулки, которая обращена к распорному участку, была меньше, чем длина самого короткого разжимного шлица разжимной втулки, измеренная в продольном направлении, и чтобы расстояние в частности было меньше, чем половина (0,5), четверть (0,25) или одна десятая (0,1) этой длины. В качестве альтернативы или дополнения можно по той же самой причине предусмотреть, чтобы ребро достигало передней трети или передней четверти разжимной втулки. Под высотой ребра, в частности, подразумевают максимальную разность в толщине стенки разжимной втулки между ребром и его окружением.
Еще один предпочтительный вариант исполнения изобретения состоит в том, чтобы паз, предусмотренный на участке шейки болта, простирался до распорного участка болта. При этом исполнении относительно жесткое ребро не приходится преждевременно разгибать, а разжимная втулка в начале процесса посадки анкера может особо надежно входить в зацепление с окружающей стенкой отверстия. Паз, предусмотренный на участке шейки болта, может также простираться до распорного участка болта, что может дополнительно улучшить поведение при разжиме, особенно в начале процесса посадки анкера.
Особенно предпочтительно, чтобы на участке шейки болт имел множество пазов, простирающихся вдоль болта, и чтобы разжимная втулка на внутренней стороне имела множество ребер, благодаря которым толщина стенки разжимной втулки в каждом случае локально увеличивается, и которые в каждом случае по меньшей мере участками завходят в пазы на участке шейки. Предпочтительно, чтобы при сдвиге разжимной втулки из участка шейки на распорный участок некоторые из ребер, а в частности все ребра по меньшей мере местами попадали на распорный участок и оттеснялись распорным участком наружу в радиальном направлении. Таким образом, в этой форме исполнения несколько ребер могут действовать указанным выше образом, так что максимальное расширение втулки в радиальном направлении удается дополнительно улучшить без существенного ослабления участка шейки болта. Количество пазов на участке шейки надлежащим образом соответствует количеству ребер на втулке.
Постольку, поскольку имеются несколько пазов согласно изобретению, описанные в настоящей заявке признаки можно реализовать в случае одного единственного паза, в случае нескольких из этих пазов или в случае всех этих пазов. В качестве альтернативы или дополнения, постольку, поскольку имеются несколько ребер согласно изобретению, описанные в настоящей заявке признаки можно реализовать в случае одного единственного ребра, в случае нескольких из этих реьер или в случае всех этих ребер.
Особо предпочтительно, чтобы сечение болта на распорном участке по меньшей мере местами было некруглым, то есть в частности имело сечение, которое отклоняется от формы окружности. В этом варианте исполнения можно предусмотреть, чтобы из-за ребер разжимная втулка со своей внутренней стороны также имела некруглое сечениео. Благодаря некруглому сечению на распорном участке можно целенаправленно влиять на поведение при разжиме разжимной втулки с некруглым сечением изнутри, и улучшить его.
Например, можно предусмотреть, чтобы на распорном участке болта в продлении паза наклон по меньшей мере на некоторых участках был больше, чем в стороне от паза (со сдвигом относительно паза), в частности в положении, смещенном относительно паза по образующей. То есть, предпочтительно, чтобы распорный участок на продлении паза участка шейки поднимался в радиальном направлении круче, чем сбоку от паза, то есть, угол раскрытия, если смотреть от участка шейки, на продлении паза по меньшей мере на некоторых участках больше, чем в положении, смещенном относительно паза по образующей. В соответствии с этим вариантом исполнения образованное ребром увеличение толщины стенки также распирается особенно сильно, так что можно получить особо высокую степень распора. В сдвинутом относительно паза положении подъем (наклон) боковой поверхности болта может также быть отрицательным, что может упростить изготовление. Постольку, поскольку в настоящем тексте идет речь о подъеме, это может относиться, в частности, к продольной оси болта в качестве оси абсцисс и к проходящей перпендикулярно продольной оси через участок шейки, в частности, через паз, оси в качестве оси ординат, то есть при положительном наклоне расстояние от наружной поверхности болта до продольной оси возрастает с увеличением расстояния от участка шейки, а при отрицательном наклоне расстояние от боковой поверхности болта до продольной оси с увеличением расстояния от участка шейки уменьшается.
В качестве альтернативы или дополнения на распорном участке болта в продлении паза наклон у болта может по меньшей мере на некоторых участках быть меньше, чем в положении, смещенном относительно паза. Благодаря этому можно, например, замедлить разжатие относительно жесткого ребра, а разжимная втулка в начале процесса посадки анкера может особо надежно входить в зацепление с окружающей стенкой отверстия.
Еще одно предпочтительное усовершенствование изобретения состоит в том, что на участке шейки, в частности, на участке по меньшей мере одного паза и/или на распорном участке, болт по меньшей мере местами имеет сечение с симметрией вращения. Под симметрией вращения (вращательной симметрией), в частности, подразумевают, что вращение болта вокруг своей оси на некоторый определенный угол снова приводит к перекрыванию болта самим собой. Сечение разжимной втулки также может обладать симметрией вращения, от которого, однако, имеются отклонения из-за присутствующих при необходимости разжимных шлицев (прорезей). В случае вращательно-симметричного сечения болт может особо равномерным образом принять на себя тяговые усилия, так что при особо низком расходе материала удается добиться особо высоких показателей нагрузки.
Наружная поверхность болта на распорном участке выгодным образом плавно (непрерывно) примыкает к боковой поверхности болта на участке шейки. В соответствии с этим вариантом исполнения между участком шейки и распорным участком имеется бесступенчатый переход. Это может еще дополнительно улучшить показатели разжима, особенно в начале процесса посадки анкера.
Еще одно редпочтительное исполнение изобретения состоит в том, что у ребра на конце, обращенном к распорному участку, имеется фаска. Благодаря этому относительно жесткое ребро удается, в числе прочего, сделать более гибким со стороны входа, а разжимная втулка в начале процесса посадки анкера может особо надежно входить в зацепление с окружающей стенкой скважины.
Далее можно предусмотреть, чтобы в углублении, в частности, в пазе, болт имел покрытие из клеящего вещества, выполненное с возможностью активации разжимной втулкой, в частности ребром. Например, предусмотренное в углублении клеящее вещество может быть заключено в микрокапсулы, так что его активацию осуществляют посредством давления, оказываемого разжимной втулкой. В качестве альтернативы на разжимной втулке также можно предусмотреть вещество, которое активирует клеящее вещество химическим путем. Клеящее вещество может фиксировать втулку в разжатом (раскрытом) состоянии на болте, так что возможно соединение с особо высокой несущей способностью. Сверх того, ввиду размещения в углублении клеящее вещество особо хорошо защищено от преждевременной активации или от истирания, так что обеспечивается особо высокая надежность. Углубление с клеящим веществом, в принципе, можно предусмотреть как на участке шейки, так и в области головки. Особо предпочтительно, однако, чтобы указанное углубление было сформировано пазом на участке шейки, который принимает в себя ребро. Поскольку в этом случае паз выполняет несколько функций, затраты на изготовление особо низки.
Дополнительно или в качестве альтернативы можно предусмотреть наличие в углублении на втулке покрытия из клеящего вещества, выполненное с возможностью активации посредством болта.
Изобретение касается также способа изготовления, при реализации которого изготавливают распорный анкер согласно изобретению, причем при реализации из первой заготовки формируют болт распорного анкера, а из второй заготовки -разжимную втулку распорного анкера. Первая заготовка может представлять собой фрагмент прутка, на котором посредством, например, сжатия или вальцовки формируют распорный участок. Вторая заготовка может представлять собой металлический лист, который сгибают с формированием втулки.
Особо предпочтительно, чтобы ребро на внутренней стороне разжимной втулки формировали способом вальцовки, Способом (в процессе) вальцовки можно также формировать и другие функциональные элементы втулки, как, например: наружные выступы или приближенные к концу уступы. Предпочтительно, чтобы ось вращения по меньшей мере одного формовочного валика, применяемого в процессе вальцовки, проходила параллельно, а по меньшей мере под углом меньше 45° к ребру.
Далее, можно предусмотреть, чтобы на первую заготовку после формирования паза наносили жидкость для покрытия, а затем первую заготовку приводили бы во вращение вокруг ее продольной оси, так чтобы жидкость для покрытия накапливалась вне паза и затвердевала бы там при локально повышенной толщине слоя. В соответствии с этой формой исполнения специальное сечение болта согласно изобретению применяют в связи с ротационным методом нанесения покрытия для того, чтобы целенаправленно создать неравномерное покрытие, благодаря чему можно получить дополнительные функции.
Настоящее изобретение касается также сборки, состоящей из основы с отверстием и распорного анкера согласно изобретению, который расположен в отверстии, причем распорный участок болта прижимает разжимную втулку ребром к стенке отверстия. Соответственно, распорный анкер закреплен в отверстии, причем разжимная втулка активирована на ребре, то есть, непосредственно на ребре (в области ребра) разжимная втулка прижата к стенке отверстия. Основа может представлять собой, в частности, бетонную основу.
Ниже дано подробное описание изобретения на основании предпочтительных примеров исполнения, которые схематически представлены на прилагаемых фигурах, причем отдельные признаки показанных ниже примеров исполнения можно в рамках изобретения, в принципе, реализовывать по отдельности или в произвольных комбинациях. На фигурах схематически показаны:
Фигура 1: схематически упрощенное изображение распорного анкера согласно изобретению, посаженного в бетонную основу, в частичном продольном разрезе;
Фигура 2: вид сбоку болта распорного анкера с фигуры 1;
Фигура 3: изображение согласно фигуре 2 в сечении по линии А-А через болт распорного анкера с разжимной втулкой с фигуры 7 в разжатом состоянии;
Фигура 4: изображение согласно фигуре 2 в сечении по линии В-В через болт распорного анкера с разжимной втулкой с фигуры 7 в разжатом состоянии;
Фигура 5: изображение согласно фигуре 2 в сечении по линии С-С через болт распорного анкера с разжимной втулкой с фигуры 7 в разжатом состоянии;
Фигура 6: изображение концевого участка болта с фигуры 2 в аксонометрической проекции (в перспективе);
Фигура 7: изображение в аксонометрической проекции разжимной втулки распорного анкера с фигуры 1, соответствующей болту с фигуры 2;
Фигура 8: изображение разжимной втулки с фигуры 7 при виде спереди;
Фигура 9: изображение разжимной втулки с фигуры 7 при виде сбоку;
Фигура 10: изображение разжимной втулки с фигуры 7 при виде сзади;
Фигура 11: изображение в продольном разрезе А-А согласно фигуре 8 через разжимную втулку.
На фигурах показан пример исполнения распорного анкера 1 согласно изобретению. Как демонстрирует, в частности, фигура 1, распорный анкер 1 содержит болт 10 и разжимную втулку 20, которая охватывает болт 10. Болт 10 включает участок шейки 11 по существу с постоянным сечением, а следом за участком шейки 11 - в области переднего конца болта 10 - распорный участок 12 для разжимной втулки 20, на котором болт 10 от участка шейки 11 расширяется к своему переднему концу. На стороне участка шейки 11, обращенной от распорного участка 12, у болта 10 имеется выступ 17 для разжимной втулки 20, выполненный, например, как кольцевидный заплечик. На концевом участке, противоположном распорному участку 12, болт 10 снабжен наружной резьбой 18 для гайки 8.
При посадке распорного анкера 1 болт 10 продвигают распорным участком 12 вперед в направлении продольной оси 100 болта 10 в скважину (сверленое отверстие) в основе 5 с фигуры 1. При этом благодаря выступу 17 в отверстие вводится также и разжимная втулка 20. Затем болт 10, например, путем затягивания гайки 8, снова извлекают из скважины на некоторую длину. При этом разжимная втулка 20 в силу трения о стенку отверстия остается (в отверстии), и возникает сдвиг болта 10 относительно разжимной втулки 20, при котором распорный участок 12 болта 10 все глубже проникает в разжимную втулку 20 таким образом, что распорный участок 12 болта 10 расширяет разжимную втулку 20 в радиальном направлении и вдавливает ее в стенку отверстия. Благодаря этому механизму распорный анкер 1 фиксируют в основе 5. Распорный анкер 1 в посаженном положении, когда он зафиксирован в основе 5, показан на фигуре 1, а также и на фигурах 3 - 5. С помощью гайки 8 можно закрепить на основе 5 навесную деталь 6.
Как видно, в частности, на фигурах 2, 3 и 6, болт 10 на участке шейки 11 имеет множество пазов 15, в представленном примере исполнения шесть пазов 15. Эти пазы 15 простираются параллельно друг другу и параллельно продольной оси 100 болта 10, предпочтительно начиная от выступа 17 вплоть до распорного участка 12. В сечении (фигура 3) форма болта 10 на участке шейки 11 отличается от круглой, предпочтительно это волнистая форма, причем впадины между гребнями волн образованы пазами 15. Предпочтительно, чтобы в сечении болта 10 бока (борта, фланги) пазов 15 были плавными. В принципе, однако, бока пазов 15 могут иметь и ступенчатую форму.
Как видно, в частности, на фигурах 7, 8, 10 и 11, на внутренней стороне разжимной втулки 20 имеется множество ребер 25, в представленном примере исполнения шесть ребер 25. Количество ребер 25 на внутренней стороне разжимной втулки 20 предпочтительно соответствует количеству пазов 15 на участке шейки 11 болта 10 или меньше, чем количество пазов 15. Ребра 25 простираются параллельно друг другу и параллельно продольной оси 100 болта. Предпочтительно, чтобы в сечении (фигуры 3-5 и 8) разжимная втулка имела со внутренней стороны волнообразную поверхность, причем гребни волн образуются ребрами 25. Предпочтительно, чтобы в сечении разжимной втулки 20 бока ребер 25 имели бесступенчатую (плавную) форму. В принципе, однако, бока ребер 25 могут иметь и ступенчатую форму. На ребрах 25 толщина стенки разжимной втулки 20 больше, чем в положении со сдвигом относительно ребер 25 в направлении образующей, как это видно, например, на фигурах 3 и 8.
Как, в частности, видно на изображении в сечении на фигуре 3, ребра 25 разжимной втулки 20 входят в пазы 15 на участке шейки 11 болта 10. Ребра 25 достигают передней торцевой стороны 21 разжимной втулки 20, то есть той торцевой стороны, которая обращена к распорному участку 12 болта 10 и обращена от выступа 17.
На распорном участке 12 болта 10 окружность болта 10 вокруг продольной оси 100 с увеличением расстояния от участка шейки 11 увеличивается (см. фигуры 2 - 5). Угол раскрытия болта 10 на распорном участке 12, однако, в направлении образующей болта 10 варьирует, как это, в частности, видно на фигурах 2 и 6. В форме исполнения фигур 2 и 6 наклон болта 10 на распорном участке 12 в продлении пазов 15 больше, чем в положении, смещенном относительно пазов 15. В принципе, однако, возможны также и варианты исполнения, в которых наклон болта 10 на распорном участке 12 в продлении пазов 15 меньше, чем в положении, смещенном относительно пазов 15.
Точно так же, как и участок шейки 11, распорный участок 12 болта 10 в сечении (например, фигура 5) также характеризуется формой, отличной от круглой, предпочтительно волнообразной формой. Поскольку, однако, распорный участок 12 плавно примыкает к участку шейки 11, и поскольку наклон в продлении пазов 15 больше, чем в положении, смещенном относительно них, болт 10 в предпочтительной плоскости сечения распорного участка 12, показанной на фигуре 4, характеризуется сечением в форме окружности.
В неразжатом состоянии разжимной втулки 20, имеющем место при введении болта 10 в основу 5, локальные увеличения толщины стенки разжимной втулки 20, которые образованы ребрами 25, по меньшей мере частично помещаются в пазах 15 в болте 10, так что утолщения стенки разжимной втулки 20, которые образованы ребрами 25, не выступают наружу в радиальном направлении или максимум выступают наружу лишь частично. При раскрытии разжимной втулки 20, то есть если разжимная втулка 20 попадает на распорный участок 12 и под его воздействием расширяется в радиальном направлении, ребра 25 активируются и выступают с наружной стороны разжимной втулки 20, как это видно, например, на фигуре 4.
Как, в частности, показано на фигурах 7 и 11, ребра 25 в области передней торцевой стороны 21 разжимной втулки 20 имеют в каждом случае по фаске 26. На этой фаске 26 толщина стенки разжимной втулки 20 уменьшается в направлении передней торцевой стороны, предпочтительно непрерывно.
Как, в частности, видно на фигуре 7, на разжимной втулке 20 имеются прорези для разжима 24, которые идут от передней торцевой стороны 21 разжимной втулки 20. Эти прорези для разжима 23 и 24 облегчают расширение разжимной втулки 20 в радиальном направлении под воздействием распорного участка 12 болта 10. Разжимную втулку 20 можно изготавливать путем накатки (закручивания) металлической пластины.
Как показано на фигуре 6, по меньшей мере один из пазов 15 болта 10, предпочтительно на переходе к распорному участку 12, может обладать покрытием из клеящего вещества 19, которое активируется под воздействием соответствующего ребра 25 разжимной втулки 20 при посадке анкера и которое может фиксировать разжимную втулку 20 на болте 10.