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Kunststoffnagel Die Erfindung betrifft einen Kunststoffnagel zum Einschlagen
oder Einpressen in ein vorgebohrtes Bohrloch, dessen Durchmesser geringfügig kleiner
ist als der größte Aussendurchmesser des mii' mehreren Längs verlaufenden, rippenartigen
Erhöhungen llntl/oder nutenartigen Vertiefungen versehenen Nageschaftes, der an
seinem einen Ende einen Nagelkopf größeren Durchmessers aufweist und dessen anderes
Ende konisch zugespitzt. ist.
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Als Handelsware ist bereits ein Dämmstoffplattenbefestiger aus Kunststoff
bekannt, der aus einem teilweise hohlzylindrischen Nagel schaft und einem daran
angeformten, an radialen Zungen befestigten Flanschring besteht und dessen Nagelschaft
über einen Teilabschnitt seiner Länge einen insgesamt verjüngten Kerndurchmesser
und auf dessen Umfangfläche mehrere schmAl Längsrippen aufweist, die zur Verankerung
des Nagelschaftes in einem vorgebohrten Bohrloch dienen. Diese Rippen sind zwar
nn dem dem Nagelkopf gegenüberliegenden Ende des Nagelschaftes
kegelstumpfartig
konisch ausgebildet, so daß der Nagelschaft in ein vorgebohrtes Bohr@och das einen
kleineren Durchmesser aufweist, als die Längsrippen, angesetzt werden kann. Beim
Eintreiben des mit den Längsrippen versehenen Nagelschaftes In das Bohrloch beispielsweise
einer Betonwand, läßt es sich nicht vermeiden, daß diese Längsrippen zumindest teilweise
abgeschabt werden, wodurch die fiir einen festen Verankerungssitz erforderliche
Klemmspannung bis zu einem gewissen Grade verloren geht bzw. erst gar nicht zustande
kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoffnagel der
eingangs genannten Art mit einem Quersehnittsprofil zu schaffen, das beim Eintreiben
des Nagelschaftes in ein vorgehohrtes Bohrloch kleineren Durchmessers einem minimalen
Materialabrieb unterworfen ist, hingegen eine iiberwiegend durch Verformung und
weniger durch Stauchung erzeugte Querschnittsveränderung in Anpassung nn den kleineren
Bohrlochdurchmesser und durch diese Querschnittsveränderung eine erhöhte und andauernde
radiale Klemmspannung und somit eine maximale Verankeruna des Nagelschaftes in dem
vorgebohrten Bohrloch gewährleistet.
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Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß
das
sich wenigstens über den größten Teil seiner Länge erstreckende Querschnittsprofil
des Nagelschaftes ausgehend von einem vollen Kreisquerschnitt, dessen Durchmesser
um etwa den Faktor 1, 13 bis 1,2 größer ist als der Nenndurchmesser des zugehörigen
Bohrloches, wenigstens drei fischschwanzartige Profilsektoren mit Profillippen aufweist,
welche von in gleichen Winkelabständen voneinander angeordneten, im wesentlichen
U-förmigen Radialnuten und von dazwischen symmetrisch zu den Winkelhalbierenden
der Winkel abstände der Radialnuten angeordneten, kreisbogenförmigen oder wenigstens
annähernd dreieckförmigen Umfangsa@sschnitten gebildet sind.
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Durch derartige Querschnittsprofile ds Nageischaftes lassen sich in
weitgehender Unabhängigkeit von der Beschaffenheit der jeweiligen Bohrlochwandung
feste Sitzverbindungen zwischen dem betreffenden Kunststoffnagel und der Bohrlochwand
erzielen, wobei niich bezüglich des wirklichen Bohrlochdurchmessers, der möglicherweise
vom Nenndurchmesser nach oben oder nach unten Abweicht, verhältnismäßig große Toleranzen
obne weiteres überbrücken lassen. Auch die Beschaffenheit der Bohrlochwand bzw.
der Bohrlochinnenfläche ist welttrehend ohne nachteiligen Einfluß auf die axiale
Zugfestigkeit, welche aus den Klemm- und Reibungskräften zwischen dem NaLrelschaft
und der Hohrlochwnndlrnji ng bestehen, resultiert.
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Durch die Biegsamkeit der Profillippen in Umfangsrichtung wird auch
bei scharfkantigen inneren nnhrlocherweitertangen oder Ausbrtiehen ein materialabtragender
Schabeffekt weitgehend vermieden, so daß die volle Materialelastizität des Nagelschaftes
ausgenutzt werden kann und sich die Profillippen wenigstens teilweise in den radialen
Bohrlochausbrüchen in radialer Richtung wieder aufrichten und somit zur Erhöhung
der Verankerungsfestigkeit beitragen können.
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IJm diese vorteilhaften Effekte optimal zur Wirkung bringen zu können,
ist es zweckmäßig, wenn die Radialnuten eine radiale Tiefe aufweisen, die wenigstens
einem Drittel des Kreisquerschnittdurchmessers entspricht.
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Insbesondere wird dadurch ein optimales Verhältnis zwischen Querschnittsvolumen
und Formelastizität des Querschnittsprofils erzielt, so daß die Stabilität des Nagelschaftes
an sich nicht nachteilig beeinflußt wird.
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Dadurch, da3 in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Radialnuten
in ihrem radialen Mittelbereich jeweils beidseitig bauchig erweitert und nach aussen
konvergierend ausgebildet sind, wird die beim Eintreiben des Nagelschaftes in ein
Bohrloch zwangsläufig entstehende Profilverformung in der Weise beeinflußt, daß
sich die beiden durch eine Radialnut voneinander getrennten Profillippen
aufeinander
zu bewegen, was zur Folge hat, daß der Staucheffekt in radialer Richtung stnrk vermindert
wird und sich somit der Nagelsehaft leichter in das Bohrloch eintreiben läßt, ohne
jedoch die spätere Verankerungsfestigkeit zu vermindern.
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Wichtig dabei ist auch, daß sämtliche Profilecken abgerundet sind,
weil dadurch Verletzungen der Oberflächenhaut insbesondere Einrisse und Schabeffekte
weitgehend vermieden werden.
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Ein weiteres- wichtiges Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung besteht
darin, daß die sich bis zum Nagelkopf erstreckenden Profilsektoren des Nageischaftes
im Bereich ihrer jeweils durch eine Radialnut getrennten Profillippen am Nagelkopf
insbesondere durch Nagelkopf ausschnitte freigeschnitten sind. Diese Ausgestaltung
ist besonders dann wichtig, wenn der Kunststoffnagel zum Befestigen irgendwelcher
Kunststoffteile an Wandflächen benutzt wird und der Nagelkopf mit der Aussenfläche
des betreffenden Kunststoffteiles unmittelbar in Berührung kommt. Durch den Freischnitt
der Profillippen im Bereich des Nagelkopfes ist den Profillippen die Mögliehkeit
gegeben auch im Bereich der Bohrung des zu befestigenden Kunststoffteiles sich ähnlich
wie im Bohrloch der Wand zu verformen und dadiircll zu starkes Stauchen, das zu
einem Bruch des zii befestigenden Kunststoffteiles
führen kann,
zu vermeiden. Die Gefahr des Bruches ist insbesondere bei dünnwandigen Kunststoffteilen,
die mit Kunststoffnä'geln befestigt werden sollen, verhältnismäßig groß, wenn nicht
die Profillippen am Nagelkopf freigeschnitten sind.
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Die Wirkung, daß sich die Profillippen beim Eintreiben des Nagelschaftes
in ein vorgebohrtes Bohrloch während ihrer Profilverformung aufeinanderzubewegen,
kann noch dadurch begünstigt werden, daß die Profillippen an dem dem Nagelkopf gegenüberliegenden
Nagelschaftende kegel-oder kegelstumpfartig konisch zugespitzt sind.
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Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden die Erfindung näher erläutert.
F.s zeigt: Fig. i einen Kunststoffnagel mit einem sich nur über einen Teil des Nageischaftes
erstreckenden Verankerungsprofil Fig. 2 einen Kunststoffnagel mit einem sich über
die ganze länge des Nagelschaftes erstreckenden Verankerungsprofi 1 i¢'ig. 3 einen
flämmstoffplattenbefestiger, dessen Schaft als Kunststoffnagel ausgebildet und teilweise
mit einem Verankerungsprofil versehen ist Fig. 4 ein Verankerungsprofil im Qllerschnitt
Fig. 5 ein anderes Verankerungsprofil im Querschnitt
Fig. 6 ein
weiteres Verankerungsprofil im Querschnitt Fig. 7 einen Nagelkopf in Draufsicht
mit freigeschnittenen Profillippen Fig. 8 einen Schnitt VIII - VIII aus Fig. 7 Fig.
9 einen in einem Bohrloch einer Betonwand sitzenden Dämmstoffplattenbefestiger der
in Fig 7 roestellten Art Fig. 10 zwei in Bohrlöchern einer Betonwand sitzende Kunststoffnägel
der in Fig. 2 dargestellten Art, die einen Kunststoffbiigel halten Fig. 11 einen
in einem Bohrloch einer Betonwand sitzenden Kunststoffnagel, der in Fig. " dargestellten
Art, der eine Kunststoff-Rohrschelle hält Fig.12 eine mit einem Kunststoffnagel
zu befestigende Rohrschelle in perspektivischer Ansicht.
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Der in Fig. 1 dargestellte Kunststoffnagel 1 besteht aus einem Nagelschaft
2, der seinerseits einen oberen zylindrischen Schaftabschnitt ; und ein unteres
längeres Verankerungsprofil 4 sowie einen zylindrischen Nagelkopf 5 aufweist. Der
Durchmesser des Nagelkopfes ist etwa doppelt so groß wie der Durchmesser des zylindrischen
Schaftabschnittes 3.
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Der in Fig. 2 dargestellte kunststoffnagel 6 weist ein sich über die
gesamte Länge seines Nagelschaftes 7 erstreckendes Verankerungsprofil 8 auf und
besitzt. einen kreisrunden
zylindrischen Nagelkopf 9, der in den
Figuren 7 und 8 in vergrößertem Maßstab in Draufsicht und im Schnitt dargestellt
ist und jeweils durchgehende kreisrunde Durchbrüche 10 aufweist.
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In den Fig. 4, 5 und 6 sind drei verschiedene Verankerungsprofilquerschnitte
dargestellt, mit denen die Kunststoffnägel 1 und 6 bzw. der in Fig. 3 in perspektivischer
Ansicht dargestellte Dämmstoffplattenbefestiger 11 versehen sein können. So zeigt
beispielsweise die Fig. 4 das Verankerungsprofil 4 des Kunststoffnagels 1, die Fig.
5 ds Verankerungsprofil 8 des Kunststoffnagels 6 und die Fig. 6 das Verankerungsprofil
12 des Dämmstoffplattenbefestigers 11. Allen Verankerungsprofilen 4, 8 und 12 ist
gemeinsam, daß sie jeweils ausgehend von einem vollen Kreisquerschnitt, dessen Durchmesser
D2 etwa um den Faktor 1,13 bis 1,2 größer ist als der Nenndurchmesser Dl des zugehörigen
Bohrloches 13, 14 oder 15 (Fig. 9,t() und 11), wenigstens drei fischschwanzartige
Profilsektoren 16 bzw. 17 bzw. 18 mit Profillippen 16' bzw. 17' bzw. 18' aufweisen,
welche von in gleichen Winkelabständen voneinander angeordneten, im wesentlichen
U-förmigen Radialnuten 19 bzw. 20 bzw. 21 und von dazwischen symmetrisch zu den
Winkelhalbierenden 22 bzw. 23 der Winkelabstände der Radialnuten 19 bzw. 20 bzw.
21 angeordneten, kreisbogenförmigen oder wenigstens annähernd dreieckförmigen Umfangsausschnitten
24 bzw. 25 bzw. 26 gebildet sind. wo Während die beiden Verankerungsprofile 4 und
8 der Fig. 4 und 5 jeweils mit vier
Profilsektoren 16 bzw. 17 iin(i
Radialnuten 19 bzw. 20 versehen sind, weist das Verankerungsprofil 12 der Fig. 6
lediglich drei Profilsektoren 18 und Radialnuten 21 auf. Dabei ist aus der Zeichnung
erkennbar, daß die Längskanten der Profillippen 16' bzw. 17' bzw. 18' jeweils abgerundet
sind, wns den Zweck hat, die Gefahr, daß beim Eintreiben eines solchen Verankerungsprofils
in ein Bohrloch kleineren Durchmessers die Kanten abgeschabt oder eingerissen werden,
vermindert wird. Während die Radialnuten 19 si<h in radialer Richtung nach aussen
V-förmig erweitern, sind die Redialnuten 20 in ihrem radialen Mittelbereich jeweils
nach beiden Seiten symmetrisch bauchig erweitert, so daß ihre inneren Begrenzungsflächen
nach aussen hin konvergierend aufeinander zulaufen. Durch diese bauchige und nach
aussen hin konvergierende Querschnittsform der Radialnuten 20 verstärkt die Tendenz
der Profillippen 17' sich während des Einschiebens in ein Bohrloch 14 in der in
strichpunktierten Linien dargestellten Weise aufeinander zuzubewegen und dadurch
eine der Innenfläche des Bohrloches optimal angepaßte Querschnittsverformung zu
vollziehen.
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Dabei wird auch die Materialelastizität in optimaler Weise zur Erzeugung
höchster radialer Verankerungskräfte, die einen gen axiale Ziigkräfte maximalen
Verankerungssitz im betreffenden Bohrloch 14 ergeben, ausgenutzt und erhalten. Die
Materialstauchung in radialer Richtung
ist. bei dem in Fig. 5 dargestellten
Verankerungsprofil 8 geringer als bei dem in Fig. 4 dargestellten Verankerungsprofil
4. Dementsprechend ist es auch möglich, für das Verankerungsprofil 8 der Fig. 5
einen größeren Durchmesser D2 des Kreisquerschnittes im bezug auf den Nenndurchmesser
D1 des Bohrloches vorzusehen, als dies bei dem Verankerungsprofil 4 der Fig. 4 möglich
ist. Beim Verankerungsprofil 4 werden zwar die Profillippen 16' beim Eintreiben
in ein Bohrloch kleineren Durchmessers auch in der in gestrichelten Linien dargestellten
Weise in die Hohlräume der Radialnuten 19 gedriickt. Dabei entstcht jedoch eine
größere radiale Materialstauung bzw.
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Materialverdichtung, als dies bei dem Verankerungsprofil 8 der Fig.
5 der Fall 1 ist. Es läßt sich zwar mit dem Verankerungsprofil 4 der Fig. 4 zumindest
annähernd die gleiche Sitzfestigkeit wie beim Verankerungsprofil 8 erreicheu. Es
ist aber zu berücksichtigenm, daß der Unterschied zlsisehen dem Durchmesser D2 des
Profilkreisquerschnittes einerseits und dem Nenndurchmesser D1 bzw. dem Bohr@ochdurchmesser
1)1 nicht. so groß sein darf wie beim Verankerungsprofil 8, wenn nicht die axialen
Eintreibkräfte zu groß werden sollen. Während der Faktor, um den der Durchmesser
D2 größer sein kann als der Durchmesser nl beim Verankerungsprofil 4 der Fig. 4
etwa den Wert 1, 13 bis 1, 15 annehmen kann, beträgt dieser
Faktor,
bei dem Verankerungsprofil S der Fig. 5 maximal etwa 1,2. Bei dem mit nur drei Radialnllten
21 und Profilsektoren 18 versehenen Verankerungsprofil 12 der Fig. 6 liegt dieser
Faktor etwa bei 1,16 bi.s 1,18. Das bedeutet, daß beispielsweise bei einem Bohrlochdurchmesser
Di von 10 mm der Durchmesser D2 des Kreisquerschnittes beim Verankerungsprofil 4
11,3 bis it,5 mm, beim Verankerungsprofil 8 12 mm und beim Verankerungsprofil 12
etwa 11,6 bis 11,8 mm beträgt. Die hier angegebenen Toleranzwerte können sich selbstverständlich
überschneiden. Aus Fig. 6 ist übrigens auch eindeutig erkennbar, dai3 die dort vorgesehenen
Radialnuten 21 jeweils eine baiichig symmetrische nach aussen konvergierende Form
aufweisen, durch welche auch bei den Profillippen 18' die Tendenz verstärkt wird,
während des Eintreibens dieses Verankerungsprofiles 12 in ein Bohrloch 13, 14 oder
15 sich in die durch strichpunktierte Linien angedeutete Form zu verformen.
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Wichtig dabei ist auch die radiale Tiefe der Radialnuten 19, 20 und
21, die in allen Fällen wenigstens einem Drittel des Kreisquerschnittdurchmessers
D2 entspricht.
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Höchstens aber etwa zweifiinftel des Kreisquerschnittdurchmessers
D2 beträgt. Dadurch ist einerseits eine ausreichende Formelastizität bzw. Verformungsmögli<hkeit
des Querschnittprofiles bei genügend großer Verankerungsklemmkraft gewährleistet
und andererseits ein genügend großer Kern-
Restquerschnitt bewahrt,
der dem Nagelschaft die erforderliche Stabilität insbesondere Steifheit verleiht.
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Eine weitere wichtige Eigenschaft wird durch die bereits erwähnten
Durchbrüche 10 im Nagelkopf 9 des Kunststoffnagels 6 erzielt, bei dem das Verankerungsprofil
8 sich bis in dle untere Begrenzungsebene des Nagelkopfes 9 erstreckt. Durch diese
Durchbrüche 10 sind nämlich die Profillippen 17' über die ganze radiale Tiefe der
Radialnuten 20 freigeschnitten, also nicht mit dem Nagelkopf 9 verbunden, so daß
sie auch nn ihrem oberen in der unteren Begrenzungsebene des Nagelkopfes 9 liegenden
Ende ebenso frei verformbar sind wie im iibrigen Längsbereich des gesamten Nagelschaftes
7. Es ist insbesondere dann wichtig, wenn, wie beispielsweise in den Fig. 10 und
11 dargestellt, Kunststoffnägel 6 zur Befestigung von Kunststoffteilen an Betonwänden
27 oder anderem Mauerwerk befestigt werden sollen, deren Befestigungsbohrungen etwa
den gleichen Durchmesser haben wie das Bohrloch in der betreffenden Wand. In Fig.
10 ist beispielsweise dargestellt, wie ein verhältnismäßig dünnwandiger Kunststoffbügel
28 an einer Betonwand 27 mittels zweier Kunststoffnagel 6, die in Bohrlöcher 111
eingetrieben sind, befestigt wird. Dabei ist orkennhar, daß die in den Durchsteckbohrungen
29 des Kunststoffbügels 28 steckenden oberen Endabschnitte der Nagelsehifte 7 etwa
auf den gleichen Aussendurchmesser verformt werden wie im Bohrloch lel. In Fig.
11 ist dargestellt,
wie mittels eines Kunststoffnagels 6 eine in
Fig. 12 als Einzelteil dargestellte Rohrschelle 30 aus Kunststoff an einer Betonwand
27, in welcher sich ein Bohrloch 15 befindet, befestigt ist. Auch hierbei ist die
Durchsteckbohrung 29 in ihrem Durchmesser etwa reich groß wie das Bohrloch 15, so
daß auch hier der obere Endbereich des Verankerun«sprofiles 8 die Möglichkeit haben
muß, sich auf den kleineren Durchmesser zu verformen.
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Wären bei diesen Verwendungsarten die dip oberen Enden der Profillippen
17' freischneidenden Durchbrüche 10 im Nagelkopf 9 nicht vorhanden, so bestiinde
die Gefahr, daß die Kunststoffteile, wenn die Klinstst.offnägel vollständig in ihre
Durchsteckbohrungen 29 eingetrieben werden, an dieser Stelle brechen bzw. daß sich
die Kunststoffnägel nicht vollständig durch diese Einsteckbohrungen 29 hindurchtrelben
ließen, bis der Nagel kopf jeweils an der vorgesehenen Anlagefläche anliegt.
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Der Dämmstoffplattenbefestiger 11, der in Fig. 3 als Einzlteil dargestellt
ist, besitzt einen Nagelsehaft. 11', einer dessen halbe Länge sich das Verankerungsprofil
12 erstreckt, während am oberen Teil des Nagelschaftes rechtwinklig zueinander angeordnete
dreieckförmige Stützelemente 31 angeformt sind, die schneidend in die zu befestigende
Dämmstoffplatte 32, wie in Fig. 9 dargestellt,
eindringen können,
wenn der Dämmstoffplattenbefestiger 11 in größerer Zahl zur Befestigung von Dämmstoffplatten
32 an einer mit einer entsprechenden Anzahl von Bohrlöchern 17 versehenen Betonwand
27 benutzt wird. Der Kopf dieses Dämmstoffplattenbefestigers 11 besteht aus einem
Flanschring 33, der mittels Radialzungen 34 einstückig am oberen Schaftende angeformt
ist.
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Ergänzend ist, noch zu erwähnen, daß die Profillippen 16', 17' und
1R' jeweIls an dem dem Nagelkopf 5 bzw. 9 gegenüberliegenden Nagelschaftende kegel-
oder kegelstumpfartig konisch zugespitzt sind, so daß sich an diesen Enden schräge
Leitflächen ergeben, welche die in den Fig. 4, 5 iind 6 in stri'chpiinktierten linien
dargestellten Verformungen der Profillippen 16' bzw. 17' bzw. 18' begünstigen, wenn
der betreffende Kunststoffnagel in ein Bohrloch 13, 14 oder 15 eingetrieben wird.
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Es versteht sich, daß Frei schnitte in Form von Durchbrüchen 10 otier
ähnlichen Offnungen im Nagelkopf auch bei den Verankerijngsprofilen 4 und 12 anwendbar
bzw. empfehlenswert sind.
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