DE2318776A1

DE2318776A1 - Spreizduebel

Info

Publication number: DE2318776A1
Application number: DE19732318776
Authority: DE
Inventors: Karl Birger Sikstroem
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-13
Filing date: 1973-04-13
Publication date: 1973-10-25
Also published as: FR2180366A5; IT980832B; BR7302688D0; NO132737C; JPS5717206B2; FI59468C; NO132737B; FI59468B; ES413657A1; JPS4914855A; GB1365467A; US3884099A; SE361339B; AU5441873A; CA977591A; DE2318776C2

Description

DR.-ING. EUGEN MAIER

PATENTANWALT 2 3 I 9 ' ' 6

DRESDNER BANK AQ TELEFON! (0711)0*2761/2 STUTTGART NR. 38O8BO

Mentor

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7 STUTTGART 1, PISCHEKSTR. 19 Postscheck STQT. aeaoo

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11. April 1973

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Karl Birger SIKSTSÖM LiUa Gränsgatan 2, Malaberget/Schweden

Spreizdübel

Die Erfindung betrifft einen mit eine» Schraubenbolzen zusammenwirkenden Spreizdübel mit eines im wesentlichen konisch sich verjüngenden, eine Spreizung der Klemmbacken bewirkenden Glied - im folgenden "Spreizglied¹* genannt -mit einer mit dem Schraubenbolzen zusammenwirkenden Ge-

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windeb-ohrung und Bindest ens einer äußeren Schrägf lache, sowie nit einer Mehrzahl von das Spreizglied umgebenden Klemmbacken, deren innere Sohrägflache mit der äußeren Schrägfläche bzw. den äußeren Schrägflächen des Spreizglieds zusammenwirkt, wobei die Klemmbacken unter der Wirkung mindestens eines elastischen Organs gegen das Spreizglied und mit ihrem einen Ende gegen einen auf dem Schraubenbolzen angeordneten Anschlag anliegen, wenn das Spreizglied infolge Drehung des Schraubenbolzens axial in Richtung auf den Anschlag verschoben und gleichzeitig die an einer Drehung gehinderten Klemmbacken radial nach außen bewegt werden.

Solche Spreizdübelsohrauben finden beispielsweise in Grubenanlagen Verwendung, wo sie in in das Gestein gebohrten Löchern verankert werden. Die löcher werden hierbei üblicherweise im wesentlichen senkrecht in das Gestein gebohrt. Wenn die Backen des Dübels gespreizt werden und sich gegen die Wandung des Bohrlochs anlegen, so ist der Schraubenbolzen im allgemeinen sicher verankert. Eine zuverlässige Verankerung ist jedoch bei weichem Gestein nicht mehr gewährleistet« In einem solchen Pail gibt die Wandung bei seitlicher Belastung des Schraubenbolzens nach, so daß die Spreizwir-

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kung keinen ausreichenden Reibungssehluß ergibt bzw. der Schraubenbolzen sich in dem Dübel lockert und bei einer entsprechenden Belastung aus dem Dübel herausgezogen wird·

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spreizdübelsohraube der vorgenannten Art so auszubilden, daß eine zuverlässige Verankerung des Schraubenbolzens auch dann gewährleistet ist, wenn insbesondere in weichem Gestein die Wandung des Bohrloches nachgibt. Hierbei soll eine feste Verankerung auch dann gewährleistet sein, wenn das Bohrloch ein Hehrfaches der Länge der Klemmbacken aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Spreizdübelschraube der vorgenannten Art dadurch gelöst, daß an einer der Schrägflächen eines Paares miteinander zusammenwirkender äußerer und innerer Schrägflächen ein im wesentlichen radial über die Fläche überstehender, in einer Längsaussparung der anderen Sohrägflache geführter Vorsprung, ein Nokken, eine Schulter od.dgl., und an der anderen Sohrägflache eine ebenfalls über diese Fläche in im wesentlichen radialer Sichtung überstehende, die Längsaussparung etirnseitig begrenzende, dem über die erstere Fläche überstehenden Vor-» sprung als Anschlag dienende Fläche vorgesehen ist, der-

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art» daß zwischen dem Torsprung und der Begrenzungsfläche ein vorbestimmter axialer Abstand besteht, wenn das Spreizglied mit seiner Stirnfläche gegen den an dem Schraubenbolzen befestigten Anschlag anliegt.

Diese Bedingung ist somit erfüllt, wenn die in Richtung auf den Kopf des Schraubenkörpers weisende Stirnfläche des Spreizgliedes von dem Vorsprung des Spreizgliedes einen größeren Abstand aufweist als die in Richtung auf den Kopf des Schraubenkörpers weisende Stirnfläche des Klemmbackenkörpers von dessen die Aussparung in dem Klemmbackenkörper stirnseitig begrenzender Gegenfläche„

Der Gewindewalzen der Klemmschraube kann eine Länge von mehreren Metern aufweisen, wobei das auf das Ende des Schraubenbolzens aufgeschraubte Spreizglied zusammen mit den

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Klemmbacken in eine Bohrung eingeführt wird, die ebenfalls eiceliefe von mehreren Metern aufweist. Die Anordnung des Spreizgliedes und der Klemmbacken am Ende eines so langen Schraubenbolzens wird hierbei dadurch ermöglicht, daß der Schraubenbolzen einen Anschlag für das eine Ende der Klemmbacken aufweist. Wird der Schraubenbolzen gegenüber den Klemmbacken gedreht, so verschiebt sich das Spreizglied axial von seiner Ausgangsstellung, in der der durch die Klemmbacken gebildete zylindrische Körper seinen kleinsten Durchmesser aufweist, bis zu einer entgegengesetzten Endstellung, in der das Spreizglied gegen den an des Schraubenbolzen angeordneten Begrenzungsanschlag anliegt und die Klemmbacken sich in einer Spreizstellung befinden, die gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedoch nicht der maximal erreichbaren Spreizstellung entspricht. Infolge des vorbestimmten axialen Abstandes zwischen der an dem Spreizglied vorgesehenen, radial sich erstreckenden Anschlagschulter und dem entsprechenden, die Längsverschiebung des Spreizgliedes begrenzenden, an den Klemmbacken vorgesehenen Anschlag kann das Spreizglied zusammen mit dem Schraubenbolzen gegenüber den Klemmbacken so weit axial verschoben werden, bis die beiden vorgenannten Anschläge aneinander anliegen<, Während dieser zusätzlichen Relativverschiebung werden die

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Klemmbacken noch weiter nach außen gespreizt, wobei das Maß dieser Spreizung von dem Keilwinkel der Schrägfläohen und der Größe des Abstandes abhängt, den die beiden vorgenannten Anschläge dann voneinander aufweisen, wenn die Stirnfläche des Spreizgliedes gegen den an dem Schraubenbolzen angeordneten Anschlag anliegt. Liegen die beiden vorgenannten Anschläge gegeneinander an, so weist der Klenmhaokenkörper seinen größten, bei einer solchen Anordnung erreichbaren Durchmesser auf« Bine weitere Verschiebung des Schraubenbolzens gegenüber dem Klemmbackenkörper ist nicht möglich, da die beiden gegeneinander anliegenden Anschläge eine Verriegelung bilden, die verhindert, daß der Schraubenbolzen zusammen mit dem Spreizglied aus dem Klemmbackenkörper herausgezogen wird» Wenn somit eine Klemmschraube gemäß der Erfindung in einem Bohrloch dadurch verankert wird, daß die Klemmbacken so weit auseinander gespreizt werden, bis das Spreizglied mit seiner Stirnfläche gegen den an dem Schraubenbolzen angeordneten Begrenzungsanschlag anliegt, wobei die Klemmbacken unter einem ausreichenden Reibungsschluß gegen die Wandung des Bohrloches anliegen, so ist darüberhinaus für eine zuverlässige Verankerung eine weitere Sicherheit auch dann gegeben, wenn die Wandung des Bohrloches unter dem Druck der Klemmbacken nachgibt.

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Diese zusätzliche Sicherheit wird erreicht, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Schraubenbolzen zusammen mit dem Spreizglied aus dem Klemmbackenkörper herausgezogen wird« Diese Sicherheit gegenüber der Gefahr eines Herausziehens des Schraubenbolzen aus dem Klemmbackenkörper ist auch dann gegeben, wenn das Spreizglied nur bis zu einer Hittelstellung gegenüber dem Schraubenbolzen axial verschoben wird, in der das Spreizglied nicht gegen den an dem Schraubenbolzen angeordneten Begrenzungsansohlag anliegt. Auch ±m !teile einer solchen Zwischenverankerungsstellung ist dieselbe Sicherheit aufgrund einer Spreizreserve gegeben, wenn das Bohrloch sich aufgrund einer vergrößerten oder überhöhten Belastung oder auch aufgrund von !Erschütterungen erweitert, die ia Bergbau durch Sprengungen hervorgerufen werden. Auch ohne weitere Umdrehungen des Schraubenbolzens kann durch Herausziehen des Schraubenbolzens zusammen mit dem Spreizglied eine weitere Spreizung der Klemmbacken bewirkt werden, die der Stellung entspricht, in der die an dem Spreizglied einerseits und den Klemmbacken andererseits vorgesehenen Anschläge gegeneinander anliegen«

In der Zeichnung ist ein Aueführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemmschraube in schematischer Weise dargestellt«,

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Pig β 1 einen Seil-Längsschnitt durch die Klemmschraube in ihrer Ausgangsstellung,

Pig. 2 eine Stirnseitenansicht der Klemmschraube,

Fig. 3 einenSohnitt senkrecht zur Achse der Klemmschraube nach der Schnittlinie 3-3 der Pig, 1,

Pig. 4 einen entsprechenden Schnitt nach der Schnittlinie 4-4 der Pig. 1,

Pig. 5 einen der Pig. 1 entsprechenden Teil-Längsschnitt in einer Stellung der Klemmschraube, in der die Stirnfläche des Spreizgliedes gegen den an dem Schraubenbolzen angeordneten Begrenzungsanschlag anliegt,

Pig. 6 eine Stirnseitenansicht der in Pig. 5 gezeichneten Klemmschraube,

Pig. 7 einen senkrechten Schnitt durch die Klemmschraube nach der Schnittlinie 7-7 der Pig«, 5«.

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Der Schraubenkörper 10 weist einen Schraubenbolzen 11 und ein als öse ausgebildetes Kopfstück 12 auf. Die Länge des Schraubenkörpers beträgt üblicherweise etwa einen halben Meter, sie kann aber auch ein Vielfaches dieses Wertes betragen« Auf das Gewinde des Schraubenbolzens 11 ist ein Spreizglied 13 aufgeschraubt, das zwei in wesentlichen konisch sich verjüngende Seilstücke 14 und 15 aufweist. Diese Teilstücke weisen einen achteckigen Querschnitt und insgesamt je acht SchrägfLächen 16 bzw. 17 auf. Sie azimutal miteinander korrespondierenden einzelnen Schrägflächen 16 und 17 liegen gegen entsprechend geneigte, axial gesehen jeweils hintereinander angeordnete innere Schrägflächen und 19 des Klemmbackenkörpers 20 an„ Wie aus Pig· 3 und 4 ersichtlich ist, werden auf diese Weise insgesamt acht um das Spreizglied 13 bzw. 15 angeordnete Klemmbacken gebildet. Diese Klemmbacken werden mittels zweier elastischer Binge 21 und 22 zusammengehalten und an das Spreizglied 13, 15 angepresst.

In jeder zweiten Schrägfläche 19 der insgesamt acht mit dem feil 15 zusammenwirkenden Schrägflächen ist eine axial sich erstreckende Aussparung 23 vorgesehen, die durch eine radiale Endfläche 24 begrenzt wird, die einem schulterartigen

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Vorsprung 25 als Anschlg dient, der an jeder zweiten Schrägfläche 17 am breiteren Ende des konisch sich verjüngenden Teiles 15 des Spreizgliedes 13 vorgesehen ist· Der Vorsprung 25 weist eine in einer Radialebene gelegene Begrenzungsfläche 25a auf, die bei entsprechender Verschiebung des Spreizgliedes 13 gegen die die Aussparung 23 begrenzen» de Fläche 24 anliegt»

An dem Schraubenkörper 10 ist mittels aufgesprengter oder aufgeschraubter Ringe 27 und 28 ein Anschlag für die Längsbewegung der einzelnen Seile der Klemmschraube gebildet« Sie einzelnen Backen des Klemmbackenkörpers 20 bestehen vorteilhafterweise aus in gewissem Umfang elastischem Kunststoff, so daß sich diese an der Wandung des Bohrloches befindlichen Unebenheiten anpassen, wenn sie gegen diese angepresst werden.

Wenn der zylindrische Klemmbackenkörper 20 sich in der in Pig. 1 dargestellten Ausgangsstellung befindet, wird die Klemmschraube als Ganzes in ein entsprechend dimensioniertes Loch eingeführt. Die liefe dieses Loches kann ein Mehr» faches der Länge der Klemmbacken betragen. Befindet sich die Klemmschraube als Ganzes in einer gewünschten Tiefe des

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Bohrloches, so wird der zylindrische Klemmbackenkörper, soweit wie möglich, etwas hin- und hergeschwenkt, so daß die einzelnen Klemmbacken an der Wandung des Bohrloches anliegen. Darauf wird der Schraubenkörper 10 gedreht, so daß sich die Klemmfracken an die Wandung des Bohrloches anlegen und durch EeibungsschluS an einer Umdrehung gehindert werden,, Damit ist auch eine Umdrehung des Spreizgliedes 13 gegenüber dem Kleaiabaekenkörper 20 unmöglich gemacht, da die ebenen Schrägflächen 16 und 17 des Spreizgliedes 13 gegen die entsprechenden Schrägflächen 18 und 19 des Klemmbackenkörpers 20 anliegen. Wird nun der Schraubenkörper 10 in Umdrehung versetzt, so wird das Spreizglied 13 in Richtung auf den Begrenzungsanschlag 27, 28 verschoben und übt dabei einen radialen Druck auf die Klemmbacken aus. Der Klemmbackenkörper 20 kann sich axial nicht verschieben, da seine Stirnfläche gegen den Anschlag 27, 28 anliegt· Unter der Wirkung des radialen Drucks werden die einzelnen Klemmbacken nach außen gespreizt und legen sich gegen die Wandung des Bohrloches an.

Wird durch Umdrehung des Schraubenkörpers 10 der Klemmbak» kenkörper gespreizt -und befindet sich dieser in einer Bohrung, deren Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der in Fig« 1 dargestellten Klemmschraube oder die

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sich in verhältnismäßig weichem Gestein befindet, so kann die in Fig. 5 dargestellte Stellung erreicht werden, in der das Spreizglied 13 mit seiner Stirnfläche gegen den Anschlag 27, 28 anliegt. Liegt der Klemmbackenkörper hierbei verhältnismäßig tief in der Bohrung, so ist auch in einem solchen Pail eine zuverlässige Verankerung der Klemmschraube gewährleistet.

Gibt jedoch die Wandung der Bohrung unter der Wirkung der angreifenden Kraft oder unter der Wirkung von Erschütterungen weiter nach, so verbleiben die Klemmbacken an derselben Stelle des Bohrlochs, während der Schraubenkörper 10 zusammen mit dem Spreizglied 13 nach außen gezogen wird und dabei eine Relativbewegung gegenüber dem Klemmbackenkörper ausführt <■ Biese Bewegung wird dadurch ermöglicht, daß zwischen der Anschlagfläche 25a des Spreizgliedes 13 und der als Anschlag wirkenden radialen Begrenzungsfläche 24 der Aussparung 23, wie in Figo 5 dargestellt, ein Abstand A besteht,, Durch das Herausziehen des Schraubenkörpers werden die Klemmbacken zusätzlich nach außen gespreizt, wodurch der Reibungsschluß mit der Vandung des Bohrloches erhöht wird. Befindet sich die Schulterfläche 25a im Anschlag an der Fläche 24, so kann der Schraubenkörper 10 gegenüber dem Klemmbackenkörper

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20 nicht nehr axial verschoben werden. In dieser Stellung wirken die Vorsprungβ 25 als Verriegelungsnocken und verhindern somit das Herausziehen des Schraubenkörpers 10 aus dem Klemmbackenkörper 20. Befindet sich somit der Klemmbakkenkörper an einer Stelle des Bohrloches, an der sich dieses etwas erweitert hat, so gewährleistet die erfindungsgemäße Klemmschraube auch in einem solchen Pail noch eine zuverlässige Yerankerung der Klemmschraube selbst in verhältnismäßig weichem Gestein.

Der Klemmbackenkörper kann auch aus zwei axial getrennten Gruppen von Klemmbacken bestehen, die Schrägflächen 18 einesteils und Schrägflächen 19 mit Aussparungen 23 anderenteils aufweisen= Bei einer solchen axialen Trennung dieser beiden Gruppen können diese unterschiedlich geneigte Schrägflächen und unterschiedliche Ausgangsstellungen aufweisen, so daß der Klemmbackenkörper als Ganzes an seinen beiden Enden eine unterschiedlich große Spreizung aufweist.

Wird die Klemmschraube in ein in hartes Gestein gebohrtes !Joch eingesetzt, dessen Wandung dem durch die Klemmbacken ausgeübten Druck nicht nachgibt, so bewirkt eine Vergrößerung der auf die Klemmschraube in axialer Richtung wirkenden

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Last eine Vergrößerung des Anpressdruckes der Klemmbacken und damit auch eine Erhöhung des Reibungsschluesee. Diese Wirkung tritt insbesondere dann auf, wenn die Klemmbacken aus einen Material bestehen, das eine gewisse elastische Verformbarkeit aufweist.

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Claims

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Ansprüche

1.) Hit einem Schraubenbolzen zusammenwirkender Spreizdübel mit einem im wesentlichen konisch sich verjüngenden Spreizglied mit einer mit dem Schraubenbolzen zusammenwirkenden Gewindebohrung und mindestens einer äußeren Schrägfläche, sowie mit einer Hehrzahl von das Spreizglied umgebenden Klemmbacken, deren innere Schrägfläche mit der äußeren Schrägfläche bzw» den äußeren Schrägflächen des Spreizgliedes zusammenwirkt, wobei die Klemmbacken unter· der Wirkung mindestens eines elastischen Organs gegen das Spreizglied und mit ihrem einen Ende gegen einen auf dem Schraubenbolzen angeordneten Anschlag anliegen, wenn das Spreizglied infolge Drehung des Schraubenbolzens axial in Richtung auf den Anschlag verschoben und gleichzeitig die an einer Drehung gehinderten Klemmbacken radial nach außen bewegt werden, dadurch gekennzeichnet , daß an einer der Schräg-

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flächen (17, 19) eines Paares miteinander zusammenwirkender äußerer und innerer Schrägflächen ein im wesentlichen radial über die Fläche überstehender, in einer Iiängsaussparung (23) der anderen Sehrägflache geführter Vorsprung, ein Hocken, eine Schulter od.dgl«, (25) und an der anderen Schrägfläche eine ebenfalls über diese Fläche in im wesentlichen radialer Richtung überstehende, die Längsaussparung (23) stirnseitig begrenzende, dem über die erstere Fläche überstehenden Vorsprung (25) als,Anschlag dienende Fläche (24) vorgesehen ist, derart, daß zwischen dem Vorsprung (25) und der Begrenzungsfläche (24) ein vorbestimmter axialer Abstand (A) besteht, wenn das Spreizglied (13) mit seiner Stirnfläche gegen den an dem Schraubenbolzen (11) befestigten Anschlag (27, 28) anliegt O

2. Spreizdübel naeh Anspruch 1 mit zv/ei Gruppen koaxialer äußerer und innerer Sehrägfläehen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an den Schrägflächen einer Gruppe schulterartige Vorsprunge (24, 25) vorgesehen sind«

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3· Spreizdübel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrägflächen (16 bis 19) als eoene, mit der Achse des Schraubenbolzens (11) einen spitzen Winkel bi dende Flächen ausgebildet sind.

4. Spreizdübel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Spreizglied (1¹* ; zwei axial gegeneinander versetzte, Schrägflachen (¹^, 17) aufweiöende Teilkörper (14, 1¹^) umfasst.

5. Spreizdübel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrägflächen (16, 17} der axial gegeneinander versetzten Teilkörper (14, 13) gegenüber der Längsachse des Schraubenkörpers (10) unterschiedlich große Keigungswinkel aufweisen.

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