专利名称：用有机和/或无机砂浆料固定的锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用有机和/或无机砂浆料固定的锚杆。
除传统的固定技术外，在那里固定点借助于在钻孔内力和/或形封闭地锚固的扩张暗销或倒截系统形成，由先有技术还已知一些化学的固定技术，其中将锚杆置入一充填砂浆料的孔内，并在砂浆料硬化后固定。这种复合锚固系统的优点是，它们基本上无压力扩张并因此允许小的轴向和边缘距离。已知一些复合锚固系统用于重载固定装置，其中在预制的孔中充填多种成分的有机和/或无机砂浆料，砂浆料的成分起先仍彼此分离地存在于玻璃或塑料容器内。例如由EP-B-0356425已知的锚杆绕其纵轴线旋转地插入孔中。插入的锚杆破坏了其中装有砂浆料成分的容器。通过旋转锚杆使砂浆料或多或少地紧密混合并进一步捣碎已破碎的容器。
还已知一些复合锚固系统，其中，砂浆料在孔的外部预混合，只有在预混合后才置入准备好的孔中。这种例如也由本申请人经销的复合锚固系统主要使用于在砖砌体尤其空心砖内固定。通常包括两种反应成分的砂浆料借助于灌浆机从各个用于反应成分的容器压出，在位于灌浆机出口前的搅拌器内混合以及灌入砖砌体内预制的孔中。为了改善已预混合的砂浆料的分布以及防止砂浆料流入制有孔的砖的腔内，孔事先大多配备一个制有通孔的套管。为保证完全充满设有套管的孔，砂浆料按上述充填过程从钻孔的最深处起灌到钻孔的孔口。然后将一根锚杆插入已灌满浆的孔内。在灌浆硬化后锚杆被固定在孔中。最近灌浆技术越来越多地还应用于在实心材料中锚固，例如混凝土、岩石，以及包括在木材中应用。
在有裂缝的地基、在潮湿的或没有彻底清除钻屑的孔中，用有机和/或无机的复合砂浆或通过灌浆固定锚杆可能有不良的载荷/位移特性。由EP-B-0356425已知用于锚杆的装在玻璃套管内的有机复合砂浆的例子中，在锚固区有多个连续排列的从锚杆的杆成形出来的圆锥体。这些连续排列的圆锥体在锚杆受拉力轴向位移时应导致孔内再扩张。在这种已知的有多重锥体的锚杆中，负载传入地基通过扩张压力实现，在受拉力时圆锥体通过砂浆料在所锚固的地基上施加扩张压力。在有裂缝的混凝土中可能发生载荷非常不均匀地传入的情况，因为在近表面的圆锥体所施加的扩张压力比锚杆上位于较深处的圆锥体施加的扩张压力大。在这种情况下当拉力较大时由于存在表面附近区域内混凝土破碎的危险，所以不可能充分利用混凝土的承载能力。
因此本发明的目的是克服先有技术锚杆的缺点。应当创造一种锚杆，它可以将载荷均匀地传入所锚固的地基中，以便能更充分地利用混凝土的承载能力。与此同时，锚杆应能简便和经济地制造。
达到此目的采取的措施包含在具有权利要求1特征部分所述特征的锚杆中。锚杆优选的实施方案和/或有利的进一步发展是从属权利要求的内容。按本发明设计的用有机和/或无机的砂浆料固定的锚杆有一根包括连接区和锚固区的杆。锚固区有至少两个沿轴向连续排列的锥形扩张件，它们的直径总是朝锚固区前自由端方向增大。毗邻前自由端的那个锥形扩张件由闭锁锥构成，它沿轴向不能动地与杆连接。第二个锥形扩张件设计为单独的锥形元件，它可套在锚固区上并可沿锚固区有限地轴向移动。
按本发明设计的锚杆可以更好地传入负载。在先有技术的锚杆中，通过一定数量从杆成形出来的沿轴向连续排列的锥形扩张件，负载分布通常从近表面的区域到钻孔最深处地进行，而在按本发明设计的锚杆中情况恰好相反。沿轴向固定的最前部的那个闭锁锥再加上至少一个优选地多个其他的设置成可沿轴向移动的锥形元件保证负载的传入始终从钻孔最深处开始进行。取决于其轴向的可移动性，负载也分布在其余的锥形元件上。以此方式总体上获得一种可控制的比较均匀的从锥形元件经砂浆到所锚固的地基内的负载传入。
有时可能要求带有锥形元件的锚杆按一个可预先规定的方向装入钻孔内。为了在锚固状态仍保持此方向，应防止锥形元件相对于锚固区转动。在这里防旋转保险恰当的是通过锚杆与锥形元件之间的形封闭来保证。为此，按本发明的一种有利的方案，锚固区有不同于圆形的横截面，优选地有一种多边形的横截面。
为了使钻孔直径与锚杆的外径相比不必加工得过大，锚固区带有锥形扩张件的区段的直径比位于连接区前面的过渡段的直径小。位于直径缩小区与连接区之间的过渡区有锚杆毛坯的原始直径。在这里，过渡段的外径与缩小的锚固区外径之比优选地为约1.2至约1.35。
毗邻锚固区前自由端的闭锁锥可以如轴向可移动的锥形元件那样是一个单独的零件，它可以套在锚杆上或用螺纹旋在锚杆上并与之轴向不能动地连接。闭锁锥可例如通过形封闭(铆接、镦粗、螺纹连接)或通过接缝技术(熔焊、钎焊、粘结…)与杆连接。按本发明在加工技术方面有利的方案是，闭锁锥与锚固区设计为一体。为此，在套上其余可沿轴向移动的锥形元件后，它通过镦粗、径向冲铆等成形在杆的前自由端上。
采用可套装在锚杆锚固区上的单独锥形元件还提供了这样的可能性，即，这些锥形元件可以用与杆的材料不同的材料制造。这就有可能对杆和锥形元件使用不同的加工方法。由于杆和锥形元件选用不同的材料，还可以满足对锚杆提出的特殊要求，例如在拉伸负载大的情况下允许锥形元件恰当流动。杆例如可以用不锈钢制造，而圆锥体则用一种容易变形的钢加工。在这里，锥形元件并不一定全都用同样的材料制造。锚杆在其锚固区可以有不同材料的锥形元件，以便在钻孔深度不同的区域承受不同大小的载荷并因而使负载的传入与例如沿深度质地非常不均匀的所锚固的地基相匹配。
在与所锚固的地基相适配地实施负载传入方面还有利的是，锚杆在锚固区配备有不同外径和/或锥角的锥形元件。
在拉伸负载下产生的力沿轴向从一个锥形元件向下一个的继续传递可借助于轴向有弹力的亦即轴向弹性的中间元件加以影响，它们可套在锚杆的锚固区上锥形元件之间。通过将力恰当地分布，可例如给设在钻孔最深处的锥形元件公配较大的负荷，以便更充分地利用混凝土的承载能力。中间元件可以是形式上为盘片或弹簧例如盘形弹簧的金属元件。按本发明的一种有利的实施方案，中间元件是弹性的塑料片。通过选择塑料片的塑料、弹性模量及厚度可以控制力的继续传递。弹性模量选得越小以及塑料片的厚度选得越大，则负载的继续传递越小和越晚。取代用厚度不同的塑料片，也可以改变装在锥形元件之间的塑料片的数量。
沿锚固区安装的沿轴向可移动的锥形元件的数量取决于锚固区的长度。业已证实恰当的是沿锚杆锚固区长度的约1/2至约2/3布置锥形元件。沿锚固区所设锥形元件的数量原则上没有上限。但出自于加工技术方面的考虑，业已证实有利的是包括闭锁锥在内锥形元件的数量不超过10个。
为保证在连接和固定构件时锚杆不会在钻孔中转动，至少个别锥形元件在其圆周上制有一个或多个削平区。这种削平区也使锚杆在插入已充填有砂浆料的钻孔中时更加容易。砂浆料可上升到削平区旁以及锚杆被更好地埋入砂浆料内。
下面借助于附图表示的实施例进一步说明本发明。附图按不同的尺寸比例在局部示意图中表示
图1按本发明的锚杆第一种实施例透视图；图2锚杆的杆的实施例；图3锥形元件的实施例；图4部分剖切表示经改型的锚杆放大的局部图；以及图5和6锚杆的杆的两种改型的方案。
图1所示的锚杆实施例其总体用标号1表示。锚杆1有杆2，杆包括一个例如制有外螺纹的锚固区3和一个沿轴向与之连接的锚固区4，锚固区4可插入一个充填有机和/或无机砂浆料的钻孔内。大约锚固区纵向长度的一半设有锥形扩张件，它们的直径朝锚固区4前自由端5的方向增大。锥形扩张件包括一个设在锚固区4前自由端5处的闭锁锥6和沿轴向前后连续排列的锥形元件7。最前部的闭锁锥6与锚杆1的杆2固定连接和沿轴向不能移动。例如，闭锁锥6通过铆或镦粗或螺纹连接形封闭地与杆2连接。闭锁锥6与锚杆1的杆2固定连接也可以通过接缝技术例如通过熔焊、钎焊、粘结等实现。闭锁锥6还可以与杆2设计成一体。与闭锁锥6相连的锥形元件7松套在杆2上。锥形元件7相对于杆沿轴向有一种形封闭和/或摩擦力封闭式的连接并可相对于锚固区4沿轴向移动。在个别锥形元件7及在闭锁锥6圆周上的削平区8起锚杆1防转保险装置的作用和起砂浆流动辅助装置的作用。
图2表示图1所示锚杆的杆2。制有外螺纹的连接区用标号3表示，锚固区用标号4表示。由图2可以看出，锚固区4在一个锥形元件可套在其上的区段41内设计为直径被缩小。在这里，位于连接区3前面的过渡段42的外径与缩小的区段41外径之比为约1.2至约1.35。锚固区4缩小的区段41有一种不同于圆形的横截面。例如制有一个沿轴向延伸的削平面9，它沿整个直径缩小的区段41延伸直至锚固区4的前自由端5。锚固区4横截面缩小区段41的轴向削平面9用作套上的锥形元件形封闭的防转装置以及充填在钻孔中的砂浆料的上升辅助装置。
图3表示锥形元件的实施例并用标号7表示。此锥形元件7有带有孔10的空心圆锥体的形状，它对应于锚固区内的轴向削平面9(图2)有一削平区。由此沿周向形封闭地固定此套在锚固区上的锥形元件7。锥形元件7沿锚固区的轴向可移动性并不因此而受到影响。在锥形元件7圆周上的削平区8起防止锚杆在充填砂浆料的孔内转动的作用。在这里，锥形元件7圆周上的削平区8的布局是任意的。
表示在图4中的按本发明的锚杆的一种改型方案用标号11表示。与图1相对应的锚杆11的杆用标号12表示。用标号14表示锚杆11局部剖切表示的锚固区，包括一个毗邻前自由端15的闭锁锥16和轴向可移动的锥形元件17。锥形元件17圆周上的削平区18起防止锚杆11旋转的作用。锥形元件17和闭锁锥16通过形封闭防止相对于锚固区14旋转。为此，锚固区14仍有一削平面19，它与锥形元件17和闭锁锥16对应的孔20配合作用。在锥形元件17之间安装弹性的中间元件40，它们例如设计为套筒状塑料件。中间元件40限制和控制锥形元件17沿轴向的移动量。
图5表示一种略有修改的杆22的视图。制有外螺纹的连接区用标号23表示。用标号24表示的锚固区在其装有锥形元件的区段241有一个减小了的外径。处于缩小的区段241与连接区23之间的过渡段用标号242表示。缩小的区段241的横截面与圆形不同并例如是椭圆形的。不言而喻，相应地锥形元件和必要时闭锁锥的孔同样有椭圆的形状。
图6中表示的按本发明的锚杆另一种改型方案的杆32仍包括一个制有外螺纹的连接区33和一个轴向与之相连的锚固区34。锚固区34再分为过渡段342和带锥形元件的缩小的区段341。锚固区34缩小的区段341设计为六边形。锥形元件和必要时还有闭锁锥的孔在这种情况下同样有六边形的横截面，以便能在锚固区34上套装锥形元件和闭锁锥。防止旋转借助于锚固区34六边形横截面与锥形元件或闭锁锥内孔的内六边形的形封闭连接实现。
权利要求
1．用有机和/或无机砂浆料固定的锚杆有杆(2；12；22；32)，杆包括连接区(3；13；23；33)和带有沿轴向前后连续排列的锥形扩张件(6、7；16；17)的锚固区(4；14；24；34)，锥形扩张件的外径总是朝锚固区前自由端(5；15)的方向增大，其特征为设至少两个锥形扩张件，其中毗邻前自由端(5；15)的锥形扩张件由闭锁锥(6；16)构成，它沿轴向不能动地与杆(2；12)连接，而其他的锥形扩张件设计为单独的锥形元件(7；17)，它可套在锚固区(4；14)上并可沿锚固区(4；14)有限地轴向移动。
2．按照权利要求1所述的锚杆，其特征为装在锚固区(4；14)内的锥形扩张件(6、7；16、17)的数量在两个以上。
3．按照权利要求1或2所述的锚杆，其特征为锥形元件(7；17)不能相对于杆(2；12)转动。
4．按照权利要求3所述的锚杆，其特征为防止转动通过杆(2；12)与锥形元件(7；17)之间的形封闭来保证。
5．按照权利要求4所述的锚杆，其特征为锚固区(4；14；24；34)至少分段地有不同于圆形的横截面，优选地有一种多边形的横截面。
6．按照前列诸权利要求之一所述的锚杆，其特征为锚固区(4；24；34)有锥形扩张件的区段(41、241；341)的直径比过渡到连接区(3；23；33)去的圆柱形过渡段(42；242；342)的直径小，在这里，圆柱形区段(42；242；342)与缩小的区段(41；241；341)它们的直径比为约1.2至约1.35。
7．按照权利要求6所述的锚杆，其特征为毗邻前自由端的闭锁锥与锚固区设计成一体并例如通过镦粗、径向冲铆等由锚固区成形出来。
8．按照前列诸权利要求之一所述的锚杆，其特征为锥形元件(7；17)用一种与杆的材料不同的材料制造。
9．按照前列诸权利要求之一所述的锚杆，其特征为这些锥形元件有不同的外径和/或锥角。
10．按照前列诸权利要求之一所述的锚杆，其特征为锥形元件(17)通过轴向有弹力的亦即轴向弹性的中间元件(40)互相隔开。
11．按照权利要求10所述的锚杆，其特征为中间元件(40)是弹性塑料片，它们优选地有不同的厚度和/或在锥形元件(17)之间装不同的数量。
12．按照前列诸权利要求之一所述的锚杆，其特征为锥形元件(7；17)沿锚固区(4；14)长度的约1/2至约2/3布置。
13．按照权利要求12所述的锚杆，其特征为锥形元件(7；17)加上闭锁锥(6；16)的数量不超过10个。
14．按照前列诸权利要求之一所述的锚杆，其特征为至少个别锥形元件(7；17)在其圆周上制有削平区(8；18)。
全文摘要
本发明涉及一种用有机和/或无机砂浆料固定的锚杆,它有一包括连接区(3)和锚固区(4)的杆(2)。锚固区有至少两个沿轴向连续排列的锥形扩张件,它们的直径总是朝锚固区(4)前自由端(5)的方向增大。毗邻前自由端(5)的锥形扩张件设计为闭锁锥(6),它沿轴向不能动地与杆(2)连接。第二个锥形扩张件由单独的锥形元件(7)构成,它可套在锚固区(4)上并可沿锚固区(4)有限地轴向移动。
文档编号F16B13/00GK1305065SQ00132969
公开日2001年7月25日 申请日期2000年11月14日 优先权日1999年11月19日
发明者艾里·托马斯 申请人:希尔蒂股份公司