专利名称：底角锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种底角锚杆(floor anchor)，其由钢管制成，该底角锚杆包括至少部分地具有外螺纹的中空轴部，该底角锚杆还包括连接到轴部的头部，其中头部在底角锚杆被锚固到地里时朝下指向。
背景技术：
呈所谓的底角锚杆的形状的螺钉桩基(screw foundation)用于将类似柱或支撑架等物品锚固到地面。通常利用这样的底角锚杆、螺钉桩基或地锚在室外将太阳能收集器安装到地面。底角锚杆、螺钉桩基或地锚还用于安装锚固承载有路标等的竖直地配置的管。可以获得大量不同实施方式和尺寸的这样的底角锚杆。通常，底角锚杆由在一定长度上具有恒定直径的管状部制成。底角锚杆的下部圆锥状地逐渐变细，使得底角锚杆可以被拧入地面。通过土壤的移位将底角锚杆牢固地固定到地面。为了钻入地里，底角锚杆包括外螺纹。该外螺纹可以例如由焊接到底角锚杆的外表面的金属带形成。通常，锥状部和筒状部被焊接在一起。锥状部通常由冷成型工艺生产。特别地，锥状部可以通过捏制(knead)或锤击筒状管部而由该筒状管部生产。下尖端可以例如由焊接和/或由锻造工艺形成。外螺纹通常覆盖筒状部的下部以及锥状部。外螺纹通常几乎到达下尖端。支撑柱等可以被导入到管状部的内部并且固定于管状部的内部。可以通过将螺钉夹在底角锚杆的上开口端而进行该固定，由此上开口端的至少短端在地面上突出。在DE 198 36 370 Al中说明了具有通过锤击生产的锥状部的底角锚杆以及生产这样的底角锚杆的方法。该底角锚杆的本体具有锥形的基本形状和部分锥状部。本体由筒状管通过锤击制成。在DE 299 23 796 Ul中说明了类似的具有锤击锚固部的底角锚杆。当这样的底角锚杆被拧入松软的土壤时不会发生问题。当底角锚杆被钻入土壤时，通过土壤的移位而获得刚性锚固，其中土壤的移位通过底角锚杆的螺纹产生。因此，底角锚杆甚至在相对松软的土壤中也允许稳定不动的并且重载的锚固。如果将这些底角锚杆用于石质或者坚固的土壤，这些底角锚杆经常遇到它们的强度极限并且容易失效，特别是由于断裂而失效。在此，筒状管部和捏制的锥状部之间的部分特别容易断裂。当使用大约50mm至IOOmrn的典型管径时，钢管通常具有1. 5mm至2. 5mm范围的壁厚。通常，使用相同的原材料来生产下捏制锥状部或下锤击锥状部。因此，壁厚沿尖端方向急剧增大。而壁厚在接近筒状部和锥状部之间的焊接处的上部中仅为大约1. 5mm至 2.5mm。因此，由于该锥状部特别抗扭转，所以不能承受高应力。当将底角锚杆钻入非常硬的土壤时，非常高的扭转应力被施加到锥状部。该应力被大大地引入底角锚杆的上部和焊接部。因此，底角锚杆在高应力状况下趋于在焊接处撕裂(rip)。
发明内容
本发明的一个任务是提供一种非常抗高应力并且能够特别地用于硬质土壤的底角锚杆。本发明的另一个任务是提供一种能够以合理价格生产的非常有效的底角锚杆。本发明涉及一种呈底角锚杆形式的螺钉桩基，该底角锚杆由钢管制成或由例如塑料管等另外的适当材料制成的管生产。底角锚杆包括中空轴部，中空轴部至少部分地包括外螺纹。底角锚杆还包括连接到轴部的头部，其中头部在底角锚杆被锚固到地里时朝下指向。头部被设计为钻头并且包括土壤移除元件。根据本发明的底角锚杆的优选实施方式， 头部的土壤移除元件被设计为翼状立筋(Wing-shaped stud)。这些立筋的纵向延伸部几乎平行于轴部的纵向轴线或与轴部的纵向轴线成锐角。头部的翼状立筋通过收缩部或凹进部彼此分开，其中收缩部或凹进部指向轴部的纵向中心轴线。当在当下语境中使用术语“收缩部或凹进部”时，还应当考虑到类似内折部(infolding)的几何结构。在当下语境中，必要的是，收缩部或凹进部或内折部均指向纵向中心轴线，并且收缩部或凹进部或内折部均通过翼状立筋与头部的外表面分开。可选地，轴部可以具有横截面连续恒定的中空筒状形状。可选地，轴部还可以具有轻微锥状的形状，其中轴部的结构优选地朝向头部逐渐变细。也可以使用其他形状的横截面。适当的横截面形状例如是四边形、五边形、六边形或直角矩形或任意其他适当的形状。 这样的非圆形横截面可以有利于提高底角锚杆被钻入地里之后的稳定性。底角锚杆用作支撑桩基以用于支撑杆状物品或支撑柱，例如太阳能收集器、交通标志等。为了将底角锚杆锚固到地里，头部的下前部被放置在地上。然后利用机械驱动将底角锚杆钻到地里，其中施加了指向地面的压力。用作钻头的头部清除土壤。由此利用外螺纹，平稳地穿透土壤。优选地，收缩部或凹进部或内折部从轴部朝向头部逐渐变窄和/或收缩部或凹进部或内折部朝向轴部逐渐转入(融入)轴部的筒状外表面。特别有用的是，收缩部或凹进部或内折部以大约5°至15°的锐角逐渐变窄地倾斜地逐渐转入。大约10°的朝向底角锚杆的纵向中心轴线的角是特别有用的。以此方式，形成具有典型长度的头部，其中头部的长度与筒状轴部的直径的1.5倍相关。头部也可以更长，其中收缩部或凹进部的沿上部的轴部的方向逐渐转入的锐角可能小于10°。根据期望的设计，具有较短的头部的实施方式也是可以的。因此，收缩部或凹进部的沿上部的轴部的方向逐渐转入的角可能大于10°。头部可以包括至少三个规则地和/或对称地配置的翼状立筋。而且，头部包括与立筋互补的收缩部或凹进部或内折部，其中立筋与收缩部交替布置。优选地，立筋与收缩部以两者之间距离规则的方式交替布置。可选地，头部可以包括四个规则地和/或对称地配置的翼状立筋和收缩部或凹进部。底角锚杆的另一个可选实施方式的特征在于头部包括至少五个或六个规则地和/或对称地配置的翼状立筋和与之互补的收缩部或凹进部。可选地，立筋和收缩部或凹进部可以以锐角朝向纵向中心轴线倾斜。而且，立筋和收缩部或凹进部可以具有螺旋状路线。因为立筋和收缩部或凹进部的倾斜提供了类似螺纹的效果，所以该倾斜合理地以下述方式布置能够更容易地实现将底角锚杆钻入地里。这样的可选实施方式通过使支撑桩基容易地钻入地里而特别有利于粘重和非常硬的土壤。头部的收缩的或凹进的壁部优选地彼此间隔开并且不完全压在一起或挤在一起。 因此，在头部的间隔开的和收缩的或凹进的壁部之间形成前开口。当底角锚杆钻入地里时， 土壤被清理到侧面并且被头部的钻状设计而轻微压缩。当底角锚杆钻入土壤时，这导致作用于轴部的外表面区域的侧向土壤压力的增大。这保证了底角锚杆特别稳定地装配在地里。实验已经表明，前开口不会导致土壤更多地进入管的内部。当底角锚杆已经被钻入地里时，最多头部和偶尔轴部的非常小的部分填充有土壤。形成于凹进部的间隔开的壁之间的狭缝可以例如与钢管的壁厚相关，特别地是钢管的厚度的两倍或三倍。这样的开口可以有利地被作用底角锚杆的电镀锌用的锌出口。因此，不需要在底角锚杆中钻单独的锌出口。可选地，头部的被压在一起的壁部或前部边缘可以至少部分地被焊接在一起。这增大了底角锚杆的稳定性，特别是当底角锚杆被用在非常硬的地面上时。翼状立筋的侧缘被修理(trim)或设置有倒角，由此，当从侧视图看时，翼状立筋形成一种尖端时，这是更加有利的。当上部的轴部和下部的头部由钢管的单个连续部形成一个单件时是特别理想的。 优选地，底角锚杆在上部的筒状轴部和下部的头部具有几乎恒定的壁厚。因为不需要连接性焊接，所以可以快速地并且相当廉价地生产这样的底角锚杆。一方面，连接性焊接导致较高的生产工时。另一方面，连接性焊接可能导致材料结构的弱化。这特别地导致当底角锚杆被用在非常硬的地面时材料失效的高风险。根据本发明的底角锚杆的另一个实施方式具有下部的定心尖端(centering point)。该定心尖端大体上与纵向中心轴线对准。该定心尖端可以特别地被配置于收缩部或凹进部之间，和/或定心尖端可以特别地被焊接到收缩部或凹进部。该中线点有利于将底角锚杆安装在地面上并且防止底角锚杆在钻入地里之前移离期望的安装点。底角锚杆或螺钉桩基的外螺纹可以例如通过金属带形成，其中金属带的窄侧面以螺旋状方式围绕中空筒状轴部行进和/或其中金属带的窄侧面以螺旋状方式围绕下部的头部的至少一部分行进。金属带至少在选定的点和/或部分中被焊接到底角锚杆的外表面。优选地，外螺纹在筒状部的下部到头部的下前部之间以连续方式并且以几乎恒定的倾斜角延伸。通常，螺纹仅沿着轴部的适当部分延伸并且不影响头部的凹进的部分。如果需要，该螺纹可以在整个轴部上伸展或该螺纹可以仅在轴部的一部分上伸展。根据本发明的底角锚杆非常稳定和耐用。其可以用在非常结实的地面而没有材料断裂的风险。由于上部的轴部和下部的头部之间没有焊接，所以在该部分没有失效或材料断裂的风险。底角锚杆甚至在被设计为钻头的下部的头部中具有几乎恒定的壁厚。由此， 底角锚杆的所有部分具有扭转弹性。因此，当底角锚杆钻入结实的并且非常硬的土壤和/ 或特别硬的地面时，底角锚杆能够承受高的扭转应力。因此，根据本发明的底角锚杆比传统的底角锚杆能更好地承受扭转应力。由于传统底角锚杆的硬度，传统底角锚杆不能充分地妥协于扭转应力。当发生超载时，传统的底角锚杆趋于特别地由于开裂而突然失效。根据本发明的底角锚杆的钻孔实验已经表明，穿透过程基本上包括两个阶段。在第一阶段，特别当底角锚杆被用在非常硬的地面或当底角锚杆应当穿透类似于由砾石等构成的层的实土壤层时，底角锚杆需要受压并且在较高的轴向压力下旋转。头部用作钻头，其中翼状立筋通过移除土壤而清理钻孔。在硬层被穿透之后，底角锚杆可以在较小的轴向压力下旋转。底角锚杆的作用可以相当于钻钉，其中外螺纹有助于钻入土壤。所有的实验已经表明，钻孔的预钻或其他的预穿透既非必要也没有用。钢管用作生产根据本发明的底角锚杆的原材料特别地有用。外螺纹焊接到钢管。 底角锚杆还可以由其他任何适当的材料制成，例如可以使用注射成型塑料，其中该塑料可以额外地通过纤维来加强。这样的塑料桩可选地可以被生产为实心的塑料桩。在这些实施方式中，锚固装置不能被插入桩中。因此，这样的锚固装置的安装优选地由螺纹型凸缘或其他适当的连接件来完成。如果当下语境中使用的术语是“底角锚杆”，则其被用作也可以使用的术语“螺钉桩基”、“地锚”等的同义词。可以使用不同的术语，但它们通常指代相同物品。本发明的其他特征、目的和优点从下面的本发明的优选实施方式的详细说明显现。这些实施方式用作非限制性示例并且参照附图。相同的部分基本上由相同的附图标记指代，所以不再重复说明。
图1示出根据本发明的底角锚杆的实施方式的示意性立体图。图2示出根据图1的被设计为钻头的底角锚杆头部的细节性立体图。图3示出根据图2的头部的纵向剖视图。图4示出根据本发明的具有被配置于头部前方的定心尖端的底角锚杆的可选实施方式的示意性立体图。图5示出根据图4的底角锚杆的具有定心尖端的头部的细节性立体图。图6示出头部的可选实施方式的细节性立体图。图7示出根据图6的从头部观察的俯视图。图8示出头部的另一可选实施方式的细节性立体图。图9示出根据图8的头部的侧视图。图10示出根据图8和图9的头部的俯视图。
具体实施例方式下面参照图1至图10说明根据本发明的底角锚杆10的多种实施方式。如果在当下语境中一般使用术语“底角锚杆”，则该术语被用作术语“地锚”、“螺钉桩基”等的同义词。 图ι示出根据本发明的底角锚杆10的第一实施方式的示意性立体图。图2示出根据图1 的底角锚杆10的头部12的细节性立体图，其中头部12被设计为钻头。图3的纵剖视图再次示出根据图2的头部12。根据所示的实施方式的底角锚杆10包括中空筒状轴14。轴14的下部设置有外螺纹16。底角锚杆10还包括结合到轴14的头部12，其中头部12在底角锚杆10被锚固到地面时朝下指向。头部12被设计为钻头并且包括土壤移除元件。头部12的这些土壤移除元件通过翼状立筋18形成。在根据图1至图7的实施方式中，这些立筋18的纵向延伸部总是几乎平行于轴部14或整个底角锚杆10的纵向轴线地行进。头部12的翼状立筋18通过收缩部或凹进部20而彼此分开，其中收缩部或凹进部20指向轴部14或头部12的纵向中心轴线。底角锚杆10可以被用作螺钉桩基以用于支撑杆状物或支撑柱，例如太阳能收集器、交通标志等。为了将底角锚杆10锚固到地里，头部12的下前部22被放置于地面，然后利用机械驱动将底角锚杆10钻入地里。因此，施加了指向地面的压力。用作钻头的头部12 清除土壤。利用外螺纹16，平稳地穿透土壤。底角锚杆10通常包括位于与头部12相反的上端M处的连接凸缘沈。上端M通常从地面突出。连接凸缘沈用于将物品(未示出)连接到底角锚杆10，使得物品被可靠地锚固到地面。如实施方式所示，收缩部或凹进部20从头部12朝向轴部14逐渐变窄并且逐渐转入到轴部14的筒状外表面中。通常，该倾斜以大约10°的锐角朝向底角锚杆10的纵向延伸部逐渐转入。以此方式，头部12具有典型长度，其中头部12的长度通常对应于轴部14 的管径的大约1.5倍。可选地，底角锚杆10的头部12可以包括至少三个如根据图6和图7的实施方式所示规则地和/或对称地配置的翼状立筋18和收缩部或凹进部20。可选地，底角锚杆10 的头部12可以包括四个如根据图1至图5的实施方式所示规则地和/或对称地配置的翼状立筋18和收缩部或凹进部20。底角锚杆10的这里未示出的另一个实施方式可以包括至少五个或六个规则地和/或对称地配置的翼状立筋18和收缩部或凹进部20。可选地，立筋18和收缩部或凹进部20可以具有如根据图8至图10的实施方式所示的螺旋状路线。立筋18以及与立筋18互补的凹进部20的倾斜和曲线优选地以有利于将底角锚杆10钻入地里的方式排列。由此，倾斜具有类似螺纹的效果。因为利用根据本发明的底角锚杆10，可以更容易地将螺钉桩基钻入地里，所以这样的变化可能特别有利于用在结实的和非常硬的土壤。正如从所有的附图容易地看出的，头部12的收缩的或凹进的壁部观彼此间隔开。 壁部观没有被完全压在一起或挤在一起。在头部12的间隔开的收缩的或凹进的壁部观之间形成前开口 30。根据凹进部20的数目，前开口 30类似于具有三臂或四臂(参见图7和图10)的翼。当底角锚杆10被钻入地里时，土壤被清理到侧面并且被头部12的钻状设计轻微地压缩。这导致作用于轴部14的外表面区域的侧向土壤压力增大。这保证了底角锚杆10在地里的特别稳定的装配。形成于凹进部的间隔开的壁观之间的狭缝32的宽度可以例如与钢管的壁厚相关。特别地，狭缝32的宽度等于钢管的壁厚的大约两倍到三倍。这样的开口 30可以有利地被用作底角锚杆10的终结生产工艺的电镀锌用的锌出口。因此， 不需要在底角锚杆10中钻单独的锌出口。上部的轴部14和下部的头部12由钢管的单个连续部生产为单件。底角锚杆10 在上部的筒状轴部14和下部的至少部分变形的头部12具有几乎恒定的壁厚。不需要连接性焊接。图4和图5的示意性立体图示出根据本发明的底角锚杆10的具有位于头部12前方的定心尖端34的另一个实施方式。定心尖端34与底角锚杆10的纵向中心轴线对齐。定心尖端34的形状和尺寸以下述方式计算定心尖端34可以被配置于收缩部或凹进部20之间并且定心尖端34可以被焊接到收缩部或凹进部20。定心尖端34有利于将底角锚杆10 安装到特别是硬的地面并且防止底角锚杆10在钻入地里之前移离期望安装点。为了将定心尖端34焊接到开口 30的前部22，定心尖端34由可焊接材料制成，特别由构造钢制成。底角锚杆10或螺钉桩基的外螺纹16由金属带36制成。金属带36的窄侧面围绕中空筒状轴部14螺旋地行进和/或金属带36的窄侧面围绕下部的头部12的至少一部分螺旋地行进。金属带36的窄侧面在选定的点和/或部分中被焊接到底角锚杆10的外表面。根据图1，外螺纹16仅沿着轴部14的一部分延伸，并且不影响头部12的凹进的部分 20。如果需要，螺纹16可以在整个轴部14上伸展，或者螺纹16可以仅在轴部14的一部分上伸展。
已经参照优选实施方式说明了本发明。本领域技术人员可以理解，可以对本发明的优选实施方式进行大量的改变和变型，并且这样的改变和变型可以在不脱离本发明的精神的情况下做出的。因此，所附的权利要求书意欲覆盖所有的落入本发明的实质精神和范围内的这样的等同变化。附图标记说明
10底角锚杆
12头部
14轴部
16外螺纹
18立筋
20凹进部
22下前部
24上端
26连接凸缘
28凹进的壁部
30开口
32狭缝
34定心尖端
36金属带
权利要求
1.一种底角锚杆(10)，其由钢管制成，所述底角锚杆包括至少部分地具有外螺纹(16) 的中空轴部(14)，所述底角锚杆还包括连接到所述轴部(14)的头部(12)，其中所述头部 (12)在所述底角锚杆(10)被锚固到地里时朝下指向，所述底角锚杆的特征在于，所述头部 (12)被设计为钻头并且包括土壤移除元件。
2.根据权利要求1所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述头部(1 的所述土壤移除元件形成为翼状立筋(18)，其中所述翼状立筋(18)的纵向延伸部与所述轴部(14)的纵向轴线几乎平行或与所述轴部(14)的纵向轴线成锐角地延伸。
3.根据权利要求2所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述头部(12)的所述翼状立筋 (18)通过指向所述轴部(14)的纵向中心轴线的收缩部或凹进部00)而彼此分开。
4.根据权利要求3所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述收缩部或凹进部00)均从所述头部(1 朝向所述轴部(14)逐渐变窄，和/或所述收缩部或凹进部00)朝向所述轴部(14)逐渐转入所述轴部(14)的筒状外表面。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述头部(1 包括至少三个翼状立筋(18)和与所述翼状立筋(18)互补的收缩部或凹进部(20)，所述翼状立筋(18)和所述互补的收缩部或凹进部00)被规则地和/或对称地配置。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述头部(1 包括至少四个翼状立筋(18)和收缩部或凹进部(20)，所述翼状立筋(18)和所述收缩部或凹进部00)被规则地和/或对称地配置。
7.根据权利要求2-4中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述头部(1 包括至少五个或六个翼状立筋(18)和收缩部或凹进部(20)，所述翼状立筋(18)和所述收缩部或凹进部00)被规则地和/或对称地配置。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述翼状立筋(18) 和所述收缩部或凹进部00)均以锐角朝向所述纵向中心轴线倾斜。
9.根据权利要求2-7中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述翼状立筋(18) 和所述收缩部或凹进部00)均具有螺旋状路线。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述头部(12)的收缩的或凹进的壁部08)彼此间隔开。
11.根据权利要求10所述的底角锚杆(10)，其特征在于，在所述头部(12)的间隔开的所述收缩的或凹进的壁部08)之间形成前开口(30)。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，上部的所述轴部 (14)和下部的所述头部(1 由单根连续钢管形成为单件。
13.根据权利要求1-11中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述底角锚杆 (10)包括下部的定心尖端(34)。
14.根据权利要求13所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述下部的定心尖端(34)大体上与所述纵向中心轴线对准，并且所述下部的定心尖端(34)被配置在所述收缩部或凹进部00)之间，和/或所述下部的定心尖端(34)被焊接到所述收缩部或凹进部00)。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，上部的筒状的所述轴部(14)和下部的所述头部(1 均具有基本上均一的壁厚。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的底角锚杆(10)，其特征在于，所述外螺纹(16)由金属带(36)形成，所述金属带(36)的窄侧面围绕筒状的所述轴部(14)螺旋状地行进， 和/或所述金属带(36)的窄侧面围绕下部的所述头部(1 的至少一部分螺旋状地行进， 所述金属带(36)的窄侧面至少在选定的点和/或部分被焊接到所述底角锚杆(10)的筒状的所述轴部(14)的外表面和/或焊接到下部的所述头部(1 的外表面。
全文摘要
本发明涉及一种由钢管制成的底角锚杆(10)。该底角锚杆包括至少部分地具有外螺纹(16)的中空轴部(14)，和与轴部(14)邻接的头部(12)，其中头部(12)在底角锚杆(10)被锚固到地里时朝下指向。头部(12)被设计为钻头并且包括土壤移除元件。
文档编号E04H12/22GK102317557SQ200980156652
公开日2012年1月11日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年2月13日
发明者S·雷纳 申请人:克里纳创新责任有限公司