РАСПОРНЫЙ АНКЕР С ЗАЩИТОЙ ОТ ПРОВОРАЧИВАНИЯ
EXPANDING ANCHOR WITH PROTECTION AGAINST TURNING

Изобретение касается распорного анкера согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Распорный анкер такого типа снабжен болтом и разжимной втулкой, которая охватывает болт, причем болт в области своего переднего конца имеет разжимной конус, который при введении в разжимную втулку раздвигает ее в радиальном направлении, причем болт, в частности в области своего заднего конца, имеет резьбовой участок для введения растягивающей силы в болт, причем болт имеет бортик, который ограничивает смещение, в частности, по оси, разжимной втулки по направлению от разжимного конуса, и причем болт имеет по меньшей мере один выступ для защиты от проворачивания для препятствия вращению разжимной втулки относительно болта, в частности вокруг продольной оси болта, причем выступ для защиты от проворачивания выходит из бортика и выступает радиально наружу из болта.
Из DE 4116149 A1 известен, например, распорный анкер. Этот анкер используют для закрепления монтажных деталей в отверстии твердой основы, такой как бетонная основа. Известные распорные анкеры имеют продолговатый болт, который в области своего переднего конца снабжен разжимным конусом, и который имеет резьбу в области своего заднего конца, на которой находится гайка. Разжимной конус расширяется в направлении переднего конца, что означает в направлении противоположном направлению извлечения. Со сдвигом в направлении извлечения от разжимного конуса на болте расположена разжимная втулка. Эта разжимная втулка размещена на болте с возможностью смещения на разжимной конус по направлению к переднему концу болта. Смещение разжимной втулки относительно болта по направлению к заднему концу болта ограничено с помощью упора выполненного в виде кольцевого выступа.
При посадке анкера болт вбивают в отверстие в основе первым концом вперед противоположно направлению извлечения. Разжимная втулка, при этом, приводится в движение кольцевым буртиком и, следовательно, также размещается в отверстии. Затем завинчивают гайку до тех пор, пока она не достигнет основы или, в отдельных случаях, имеющейся монтажной детали, и после этого затягивают дальше, пока не будет достигнут заданный момент. За счет этого затягивания гайки, болт снова немного выдвигается в направлении извлечения из отверстия. После вбивания распорного анкера, разжимная втулка зацепляется на внутренней стенке отверстия, и поэтому удерживается в отверстии при извлечении болта. Вследствие этого разжимной конус болта втягивается в разжимную втулку, а разжимная втулка разжимается из-за увеличения диаметра разжимного конуса. При этом, распорный анкер с разжимной втулкой заклинивается в основе, таким образом, что растягивающие силы могут передаваться в основу. Этот основополагающий принцип, предпочтительно, также может быть использован в анкере согласно настоящему изобретению.
При применении распорных анкеров в реальных условиях окружающей среды, при определенных обстоятельствах, на резьбу болта может попадать песок или буровая мелочь, что может привести к нежелательному увеличению трения между гайкой и болтом. В экстремальном случае трение гайки на резьбе может превысить трение болта в разжимной втулке. В таком случае это может привести к нежелательному заклиниванию между гайкой и болтом. Тогда болт проворачивается во втулке так, что гайку невозможно навернуть, и анкер невозможно посадить без дополнительных затруднений.
Для предотвращения такого проворачивания, то есть такого нежелательного вращения болта относительно втулки, US 3855896 А предлагает предусмотреть накатку на боковой поверхности болта, которая действует изнутри на разжимную втулку, и при этом увеличивает трение между болтом и втулкой.
DE 2256822 A1 также касается защиты от проворачивания разжимной втулки на болте. В отличие от US 3855896 A, в котором защита от проворачивания реализована посредством увеличенного трения, DE 2256822 A1 предлагает защиту от проворачивания при помощи соответствующей геометрической формы, то есть защиты от проворачивания с геометрическим замыканием.
Дальнейшие распорные анкеры с защитой от проворачивания между разжимными втулками и болтами известны из DE 29501182 U1, DE 3411285 A1, GB 1414562 А, СА 953958 A1, DE 2161224 A1, US 3750526 А, ЕР 0874167 B1 и DE 6610690 U.
Согласно ЕР 0893610 A1 защита от проворачивания болта реализована посредством выступающих из болта в радиальном направлении ребер, которые действуют непосредственно на стенку сверленого отверстия.
В DE 102008057584 A1 описан распорный анкер, в области шейки которого расположены по меньшей мере три ребра жесткости, которые простираются до заплечика и которые служат для отвода напряжения, в частности поперечного напряжения.
В соответствии с DE 3508015 A1, перпендикулярная продольной оси и образованная на выступе опорная поверхность для втулки переходит через вогнутое закругление в боковую поверхность области шейки болта, благодаря чему предотвращается появление острого края приводящего к разрушению.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить надежный, в частности надежный в установке, распорный анкер с особенно хорошими показателями нагрузки, который также особенно прост в изготовлении.
Согласно изобретению задача решается посредством распорного анкера с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные формы выполнения распорного анкера приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Распорный анкер, согласно настоящему изобретению, отличается тем, что осевая длина 1 выступа для защиты от проворачивания меньше, чем двойной шаг резьбы p резьбового участка болта. Предпочтительно, осевая длина 1 выступа для защиты от проворачивания меньше, чем шаг резьбы p резьбового участка болта. Соответственно справедливо, по крайней мере:
1<2×р
а предпочтительно:
1<р.
Сущность изобретения состоит в том, что выступ для защиты от проворачивания разжимной втулки, воздействующий на разжимную втулку в ее задней концевой области, например изнутри, трением, выполнен очень коротким, так что выступ для защиты от проворачивания уже непосредственно после начала вытягивания болта из отверстия при посадке анкера теряет активный контакт с разжимной втулкой. Изобретение, с одной стороны показывает, что после начала процесса разжимания разжимной втулки защита от проворачивания часто более не требуется. Поскольку как только разжимная втулка раздвигается радиально разжимным конусом и вжимается в стенку отверстия, прижимное усилие и, следовательно, трение между разжимной втулкой и болтом очень сильно возрастает, так что с этого момента, как правило, защита от проворачивания между болтом и разжимной втулкой более не требуется. Далее, изобретение раскрывает, что защита от проворачивания в процессе разжимания при посадке анкера, а также вслед за этим, в нагруженном состоянии анкера при известных обстоятельствах может быть даже невыгодна. Так, например, простая, основанная на трении защита от проворачивания, может увеличивать трение не только в окружном направлении, но также и в осевом. С одной стороны это может препятствовать процессу разжимания. С другой стороны это может благоприятным образом помешать последующему разжиманию втулки уже установленного анкера и/или вскальзыванию или выскальзыванию разжимного конуса в гильзе уже установленного анкера, например в случае цикличных нисходящих и восходящих трещин в бетоне. Исходя из этого простая защита от проворачивания может также привести к нежелательным точечным или линейным нагрузкам гильзы. Основываясь на этих выводах, изобретение предлагает особенную защиту от проворачивания, которая действует лишь в начале процесса разжимания и быстро отключается, как только начался разжим гильзы. С учетом вышесказанного, защита от проворачивания действует только тогда, когда она действительно требуется, в то время как в положении анкера, в котором она потенциально может быть нежелательна - не проявляет каких-либо воздействий.
Такое лишь временное воздействие защиты от проворачивания с одной стороны достигается за счет того, что выступ для защиты от проворачивания выходит из бортика, это означает, что выступ для защиты от проворачивания непосредственно примыкает к бортику, а с другой стороны за счет того, что осевая протяженность выступа для защиты от проворачивания очень мала, причем величина осевой протяженности, в частности, одного порядка с величиной шага резьбы. Благодаря такому выбору размеров, выступ для защиты от проворачивания действует на втулку только в начале процесса разжимания. Как только гайка закручивается примерно на один оборот, выступ для защиты от проворачивания отцепляется от разжимной гильзы и более не может препятствовать дальнейшему процессу разжимания. Таким образом, можно достичь преимущества защиты от проворачивания без необходимости принимать во внимание ее потенциальные недостатки. Этого преимущества согласно изобретению также можно достичь при особенно низких издержках производства. Далее, ввиду того, что согласно изобретению выступ для защиты от проворачивания примыкает непосредственно к бортику, технологически он может быть выполнен особенно простым образом вместе с бортиком, например в процессе обжатия.
Под шагом резьбы обычно в области техники понимают, в частности расстояние между двумя выступами резьбы, в частности той же самой резьбы вдоль продольной оси болта, это означает осевой путь, проходимый путем поворота резьбового участка и/или поворот гайки на резьбовом участке. Болт может также содержать дополнительные резьбовые участки, в частности, смещенные в осевом направлении относительно резьбового участка. В случае если дополнительные резьбовые участки присутствуют, то резьбовым участком, шаг которого здесь описывается, может быть тот, на котором размещена гайка.
Разжимная втулка, согласно настоящему изобретению, размещена с возможностью смещения вдоль болта, в частном случае закреплена. Если речь в данном тексте идет о "радиальном", "осевом" или "окружном" направлении, то это может быть, в частности, применимо к продольной оси болта, которая в частности может являться осью симметрии и/или центральной осью болта. Распорный анкер, в частности, может являться распорным анкером с контролируемым усилием разжатия. Разжимная втулка и/или болт, подходящим образом, состоят из металлического материала, который, например, для целенаправленного воздействия трения, также может обладать покрытием.
В соответствии с изобретением, разжимной конус может втягиваться в разжимную втулку посредством совместного осевого смещения болта и разжимного конуса относительно разжимной втулки. Для этого разжимной конус подходящим образом по меньшей мере в осевом направлении неподвижно размещен на болте. Предпочтительно, чтобы разжимной конус был выполнен монолитно с болтом. Распорный анкер, согласно изобретению, предпочтительно может быть представлен как анкерный болт.
Согласно настоящему изобретению разжимная втулка отжимается радиально наружу наклонной поверхностью разжимного конуса и, при этом, вдавливается в стенку выполненного в основе отверстия, если разжимной конус смещается относительно разжимной втулки по оси в направлении извлечения болта. Таким образом анкер закрепляется в этом отверстии. Предпочтительно, направление извлечение проходит параллельно продольной оси болта и/или направлено из отверстия наружу. Целесообразно, чтобы отступ наружной поверхности разжимного конуса от продольной оси болта увеличивался в направлении противоположном направлению извлечения, т.е. с увеличение расстояния от резьбового участка. Наружная поверхность разжимного конуса может быть строго конической. Согласно обычному для области техники определению разжимного конуса это не обязательно. Например, наружная поверхность разжимного конуса может быть выпуклой или вогнутой.
Бортик образует задний упор для разжимной втулки, который ограничивает смещение разжимной втулки в направлении от разжимного конуса, т.е. смещение разжимной втулки в направлении извлечения. Бортик, предпочтительно, имеет упорную поверхность кольцевидной формы для разжимной втулки или по меньшей мере кольцевидной формы с разрывом, причем упорная поверхность проходит, предпочтительно, перпендикулярно к продольной оси болта. Целесообразно, если бортик расположен по оси между разжимным конусом и резьбовым участком, и/или по оси между разжимной втулкой и резьбовым участком. Предпочтительно, болт имеет заплечик кольцевидной формы, который окружает болт, и который в частности может быть выполнен заодно с болтом, и/или который образует по меньшей мере локальный максимум в поперечном сечении болта, причем бортик, в который упирается разжимная втулка, выполнен на передней стороне заплечика.
Выступ для защиты от проворачивания, предпочтительно, выполнен монолитно (заодно) с болтом, что может быть предпочтительно с точки зрения технологии производства. Согласно настоящему изобретению, выступ для защиты от проворачивания выходит из бортика, в частности, из образованной на бортике упорной поверхности для разжимной втулки, что может означать, что он выдается в осевом направлении из бортика и/или упорной поверхности и/или непосредственно переходит в бортик и/или упорную поверхность.
Особенно предпочтительно, если осевая длина выступа для защиты от проворачивания меньше чем 0,1-кратное максимальной осевой протяженности разжимной втулки, если осевая длина выступа для защиты от проворачивания меньше, чем максимальная толщина разжимной втулки, или/и если осевая длина выступа для защиты от проворачивания меньше чем 0,1-кратное максимального диаметра болта. В соответствии с этим вариантом можно получить выступы для защиты от проворачивания, которые особенно надежно отцепляются от разжимной втулки к началу процесса разжимания.
Кроме того, особенно целесообразно, если выступ для защиты от проворачивания, в частности по меньшей мере частично воздействует трением на внутреннюю стенку разжимной втулки, обращенную к болту, в частности обращенную к болту в радиальном направлении. Согласно этой форме выполнения разжимная втулка покрывает (охватывает) выступ для защиты от проворачивания, в частности после вбивания анкера в сверленное отверстие, и/или в начале процесса разжимания, по меньшей мере частично радиально снаружи. Это можно особенно просто осуществить с точки зрения технологии производства, например, путем простого оборачивания болта металлической лентой. Кроме того, в данном случае можно использовать выступ для защиты от проворачивания также для начального центрирования разжимной втулки. Для получения чисто геометрического замыкания или комбинированного фрикционного и геометрического замыкания во внутренней стороне разжимной втулки может быть предусмотрено радиальное углубление, которое принимает в себя выступ для защиты от проворачивания. Внутренняя сторона разжимной втулки, однако, также, предпочтительно, может быть выполнена ровной в области выступа для защиты от проворачивания. Внутренняя сторона разжимной втулки, на которую воздействует выступ для защиты от проворачивания, может быть выполнена, в частности, в форме гильзы, и/или по меньшей мере приблизительно цилиндрической, и/или соответствующей области шейки болта. Предпочтительно, посредством выступа для защиты от проворачивания обеспечена по меньшей мере частичная защита от проворачивания основанная на трении. Это, в частности, может означать, что выступ для защиты от проворачивания давит радиально изнутри на разжимную втулку таким образом, что вращательное движение втулки по отношению к выступу для защиты от проворачивания вокруг продольной оси болта, вызывает трение между наружной поверхностью выступа для защиты от проворачивания и внутренней поверхностью разжимной втулки.
Предпочтительно, максимальная высота выступа для защиты от проворачивания, измеренная в радиальном направлении, меньше шага резьбы расположенного на болте резьбового участка. Это может быть предпочтительно с точки зрения технологии производства, поскольку требуемая степень деформации относительно мала.
Еще в одной предпочтительной форме исполнения изобретения болт имеет по меньшей мере один дополнительный выступ для защиты от проворачивания. Таким образом, надежность защиты от проворачивания может быть дополнительно повышена. Кроме того, за счет нескольких выступов для защиты от проворачивания разжимная втулка вполне простым образом может быть центрирована по отношению к болту, так что к началу процесса разжимания имеют место особенно хорошо заданные соотношения сил. Предпочтительно могут быть предусмотрены в общей сложности по меньшей мере три выступа для защиты от проворачивания. При этой форме исполнения к началу процесса разжимания трение может быть сосредоточено на выступах для защиты от проворачивания, что дополнительно повышает надежность. Если предусмотрены несколько выступов для защиты от проворачивания, то признаки, указанные в данном описании в отношении одного выступа для защиты от проворачивания справедливы для единственного выступа для защиты от проворачивания, для части выступов для защиты от проворачивания или для всех выступов для защиты от проворачивания. Если предусмотрены несколько выступов для защиты от проворачивания, то они могут быть расположены, в частности, равномерно по боковой поверхности болта.
Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы разжимная втулка имела по меньшей мере один паз, в частности проходящий в осевом направлении. Этот паз может облегчить разжимную втулку. Паз может разделять два соседних разжимных сегмента. Если предусмотрен паз, то болт может иметь запорный выступ, который вступает в зацепление с пазом. В таком случае может быть предоставлена дополнительная защита от проворачивания, которая действует с геометрическим замыканием. Предпочтительно, паз проходит до переднего и/или заднего конца разжимной втулки.
Согласно изобретению, резьбовой участок может быть, в частности, резьбовым участком с наружной резьбой. Это может быть предпочтительным, принимая во внимание удобство использования. Резьбовой участок, предпочтительно, служит для снабжения болта растягивающими силами, направленными в направлении извлечения. В частности, направляющий вектор направления извлечения может быть направлен от разжимного конуса к резьбовому участку.
Еще один предпочтительный вариант осуществления состоит в том, что на резьбовом участке расположена гайка с соответствующей резьбовому участку резьбой, в частности, внутренней резьбой. Эта гайка может служить для закрепления монтажной детали и для втягивания болта с разжимным конусом в разжимную втулку. Гайка, в частности, расположена на резьбовом участке с возможность вращения вокруг продольной оси болта. Резьбовой участок, чей шаг резьбы характерен для настоящего изобретения, может, в частности лежать, внутри гайки.
Далее изобретение раскрывается более подробно на основе предпочтительных форм исполнения, которые схематично представлены на приложенных чертежах, причем отдельные признаки представленных далее примеров осуществления в рамках настоящего изобретения могут быть реализованы по отдельности или в любой комбинации. На чертежах схематически показано:
Фиг. 1: вид частичного продольного разреза распорного анкера посаженного в бетонную основу, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2: вид в перспективе болта анкера с разжимной втулкой с Фиг. 1;
Фиг. 3: вид в перспективе болта анкера без разжимной втулки по Фиг. 1;
Фиг. 4: вид в продольном разрезе болта 5 анкера с Фиг. 1;
Фиг. 5: вид сбоку болта с Фиг. 1 в области X с Фиг. 4;
Фиг.6: вид в сечении А-А согласно Фиг. 5 болта анкера с Фиг. 1, включая разжимную втулку.
На чертежах представлен пример выполнения распорного анкера 1 согласно изобретению. Распорный анкер 1 содержит болт 10 и разжимную втулку 20, причем разжимная втулка 20 охватывает болт 10 в форме кольца. В области своего переднего конца 51 болт 10 имеет разжимной конус 12 для разжимной втулки 20, к обратной стороне которого плавно примыкает область шейки 11. Разжимной конус 12 неподвижно размещен на болте 10, а предпочтительно выполнен с болтом 10 монолитно.
В области шейки 11 болт 10 имеет по существу постоянное, предпочтительно цилиндрическое поперечное сечение. На примыкающем к ней разжимном конусе 12 наружная поверхность болта 10 выполнена как наклонная поверхность, и диаметр болта 10 увеличивается по направлению к первому концу 51, т.е. болт 10 расширяется на разжимном конусе 12 от области шейки 11 по направлению к своему переднему первому концу 51. Наклонная поверхность 13 на разжимном конусе может быть конической в строго математическом смысле, но не обязательна.
На удаленной от разжимного конуса 12 стороне области шейки 11, болт 10 имеет упор для разжимной втулки 20, выполненный в виде бортика 17 кольцевидной формы. В области своего заднего конца 52 болт имеет резьбовой участок 18, выполненный как резьбовой участок с наружной резьбой, для придания болту 10 растягивающей силы. На этом резьбовом участке 18 расположена гайка 8.
Как, в частности, показано на Фиг. 2 и 6, разжимная втулка 20 имеет проходящие в осевом направлении прорези 20 и 20', которые облегчают расширение разжимной втулки 20.
При посадке распорного анкера 1 болт 10 своим передним концом 51 вдвигается вперед через монтажную деталь 6 в направлении продольной оси 100 болта 10 в отверстие 99 в основе 5 с Фиг. 1. За счет бортика 17, который ограничивает смещение разжимной втулки 20 по направлению от разжимного конуса 12, разжимная втулка 20 также вводится в отверстие 99. Затем болт 10 снова немного выдвигается из отверстия 99 в направлении извлечения 101, параллельном продольной оси 100 за счет наворачивания расположенной на монтажной детали 6 гайки 8. За счет ее трения с по существу цилиндрической стенкой 98 отверстия 99, разжимная втулка 20 остается в отверстии 99, в следствие этого происходит смещение болта 10 относительно разжимной втулки 20. При этом смещении наклонная поверхность 13 разжимного конуса 12 болта 10 проникает все глубже в разжимную втулку 20 на столько, что разжимная втулка 20 за счет наклонной поверхности 13 радиально расширяется в области ее переднего конца и вдавливается в стенку 98 отверстия 99. Посредством этого механизма распорный анкер 1 фиксируется в основе 5. Посаженное положение анкера 1, в котором он зафиксирован в основе 5, представлено на Фиг. 1.
Как, в частности, показано на Фиг. 3, 5 и 6 болт 10 имеет три выступа для защиты от проворачивания 80, 80' и 80''. Выступы для защиты от проворачивания 80, 80' и 80'' расположены в области шейки 11 болта 10 и выходят из бортика 17, т.е. примыкают непосредственно к бортику 17. Как, в частности, показано на Фиг. 6 выступы для защиты от проворачивания 80, 80' и 80'', при взгляде на поперечное сечение, расположены равномерно вокруг боковой поверхности болта 10. Как далее показано на Фиг. 6, выступы для защиты от проворачивания 80, 80' и 80'' давят радиально изнутри на приблизительно цилиндрическую внутреннюю поверхность 21 разжимной втулки 20. Таким образом, они отвечают за повышенное трение между разжимной втулкой 20 и болтом 10 и, следовательно, препятствуют нежелательному проворачиванию болта 10 в разжимной втулке 20 при посадке анкера. В зависимости от варианта осуществления изобретения выступы для защиты от проворачивания 80, 80' и 80'' могут воздействовать исключительно поверхностно, или также более или менее глубоко вдавлены в разжимную втулку 20 для достижения комбинированного геометрического и фрикционного поворотного соединения.
Как в частности показано на Фиг. 5, осевая длина 1 выступов для защиты от проворачивания 80, т.е., в частности, их протяженность в направлении продольной оси 100, меньше, чем шаг резьбы ρ резьбового участка 18, т.е.
1<p.
При этом выступы для защиты от проворачивания 80 действуют только в самом начале процесса разжимания и отцепляются от разжимной втулки 20, как только процесс разжимания продолжается и разжимная втулка 20 немного смещается от бортика 17 в направлении разжимного конуса. В частности, таким образом можно гарантировать, что выступы для защиты от проворачивания 80 не будут оказывать отрицательного влияния на взаимосвязь между разжимной втулкой 20 и разжимным конусом 12 при посаженном анкере.
max
s,max
s,max
При другом варианте решения задачи осевая длина 1 выступов для защиты от проворачивания 80 может быть меньше, чем 0,1-кратное максимального диаметра d болта 10, которые, в частности, могут быть расположены на бортике 17, как показано на Фиг. 4. В другом варианте решения задачи, осевая длина 1 выступов для защиты от проворачивания 80 может быть меньше, чем 0,1-кратное максимальной протяженности l разжимной втулки 20, как обозначено на Фиг. 1. Еще в одном варианте решения задачи, осевая длина 1 выступов для защиты от проворачивания 80 может быть меньше, чем максимальная толщина t разжимной втулки 20, измеренная перпендикулярно продольной оси 100, как показано на Фиг. 6.
Разжимная втулка 20, как в частности показано на Фиг. 2 и 6, для лучшего закрепления в стенке отверстия 98, может иметь наружные выступы 90 и 91. Они, например, могут быть выполнены как радиальные углубления, так что, как показано на Фиг. 6, на внутренней стороне 21 разжимной втулки 20 могут быть выполнены соответствующие выемки.