本发明涉及一种具有可膨胀套筒的紧固件，更具体地说，涉及一种膨胀型锚栓。
背景技术：
膨胀型锚栓是设计成用在砌体基础材料中的紧固件，其通过膨胀提供保持力。这种膨胀型锚栓特别用于必须将重物固定到支撑物(例如混凝土)的应用。这包括安装重的应用设施等。与其他紧固应用(例如通过使用螺钉或螺栓和螺母将两块金属紧固在一起)相比，紧固到混凝土是独特的。混凝土锚栓的安装和使用更加困难。
一般来说，膨胀型锚栓基于相同的基本原理工作——钻出特定尺寸的孔、插入锚栓并使锚栓膨胀得大于孔，以使锚栓难以从孔中拉出。混凝土锚栓设计成用于插入混凝土中的孔中而不会出来。
通常，膨胀型锚栓包括螺栓、间隔套筒、套环、可膨胀套筒和作为膨胀构件的锥体。螺栓依次插入间隔套筒、套环和可膨胀套筒中，并且在其前端处与锥体螺纹连接，从而将锥体(膨胀构件)拉入套筒中并使套筒径向膨胀。
套环起到可塌缩部分的作用，用以防止自旋并且可以在一定的预张力下断开，以允许夹紧力等于预张力。此外，可塌缩部分还与锚栓的装配力(settingforce)有关。
在锚栓的头部处施加扭矩导致锥体被拉入可膨胀套筒中。这又使套筒抵靠钻孔的壁膨胀。套环上的肋或突起在施加扭矩期间防止套筒和锥体旋转。施加规定的安装扭矩在螺栓中产生张力，该张力由混凝土中通过被紧固的部件作用的预压缩力平衡。在间隔套筒与垫圈接触并允许工作表面和被紧固的部件之间的间隙闭合的情况下，套环的变形防止在锚栓的套筒中形成预压缩。
如今，重型套筒锚栓始终具有可塌缩部分以防止自旋并且可以在一定的预张力下断裂，以允许夹紧力等于预张力。此外，可塌缩部分还与锚栓的装配能量有关。世界上有相当多用于套筒锚栓的可塌缩部分，但是它们中的大多数仅使用一种材料来实现上述三种功能，这对于理想地平衡这三种功能是相当有限的。
如gb2094919中所述，间隔套筒2和可膨胀套筒3之间的环形构件4具有与两个套筒2和3相同的外径。该环状或环形部分4由相对柔软、可变形、坚韧和防破裂材料构成。该环由相对柔软的可变形材料制成，例如塑料材料，然而其同时又是坚韧且防破裂的。在可膨胀套筒3的套环7和间隔套筒2的套环2”之间的该环4(根据图1处于膨胀型锚栓已经组装好的状态下)，允许任何时候重新张紧高负荷膨胀型锚栓，用于借助于膨胀型锚栓将待固定物体齐平安装至例如墙壁(如下文将详细描述的那样)。
而且，如gb20190164中所述，优选地，垫圈或套环是弹性的弹性体材料(例如e.p.d.m.)模制的中空体，但可以是任何形式和任何非腐蚀性和耐腐蚀性材料(例如橡胶、氯丁橡胶)形成，以便弹性地或以其他方式充分压缩或压碎。例如，套环可以是螺旋金属弹簧或金属网环。如图2中显而易见的，套环5(其也是由非腐蚀性的合适材料制成，所述材料例如e.p.d.m.)夹在套筒4和锚栓6之间并且是轴向压缩状态。
如今，现有的套环或可塌缩部分仅由一种材料制成以实现这三种功能。然而，由于其有限的性能，仅一种材料具有其缺点。因为这三个功能涉及材料的不同性能或相同性能的不同范围。例如，可塌缩功能需要该部分在一定压力下断裂并且该压力不是小的压力，因此如果使用较软的材料，则在一定载荷下该部分不能断裂或者需要改变该部分的几何形状以应对更高的载荷，但几何形状受限于锚栓结合孔的刺穿空间。因此，需要更硬的材料来实现该功能。但同时较硬的材料也会影响自旋功能和装配功能。关于自旋功能，大多数设计是在该部分周围有一些肋或凸起，所述肋或凸起的直径大于钻孔并且与钻孔有更多的接触面，因此肋或凸起可以防止在施加扭矩过程中锚栓自旋。当使用较硬的材料时，需要非常仔细地设计接触面和直径，因为如果直径太大而且接触面太多，人们难以将锚栓预组装到钻孔内；如果直径太小而且接触面太少，那么在装配或组装期间，钻孔的基础材料可以容易地刮削肋或突起并且不具有防自旋功能，因为更硬的材料也意味着更脆。因此，较柔软和延展性的材料更适合抗自旋功能和装配功能。
因此，使具有可膨胀套筒的改进紧固件在平衡上述这些功能的情况下良好地工作将是有利的。
技术实现要素：
因此，本发明的主要目的是提供一种用于锚固在钻孔中的膨胀型锚栓，该膨胀型锚栓也可以用于重载，其可以理想地平衡可塌缩功能、防自旋功能和装配(setting)功能这三个功能。
在一个实施例中，本发明提供一种膨胀型锚栓，该膨胀型锚栓包括：
螺栓、间隔套筒、可膨胀套筒、膨胀构件；
套环，设置在间隔套筒和可膨胀套筒之间，并具有环状体的形式，
螺栓依次插入间隔套筒、套环和可膨胀套筒，并在其前端螺纹连接到膨胀构件，从而将膨胀构件拉入可膨胀套筒并使其径向膨胀；
所述套环由两种不同硬度的第一材料和第二材料构成。
优选地，第一材料的拉伸强度为40mpa至100mpa，第二材料的肖氏a硬度为40至120。优选地，第一材料的拉伸强度为60mpa至70mpa，并且第二种材料的肖氏a的硬度为从70到90。
在另一个实施例中，本发明提供一种膨胀型锚栓，第一材料形成套环的内部部分，第二材料形成套环的外部部分。第一材料和第二材料通过双射成型(doubleshotmolding)模制在一起。
在再一个实施例中，第一材料模制为内环体，第二材料模制为位于内环体外表面上的肋或凸起。
在又一个实施例中，本发明提供一种膨胀型锚栓，其中第一材料形成内环体，第二材料形成在外表面上的具有凸起的外环体，外环体的内径基本上等于内环体的外径，并且外环体通过压配合或通过粘合剂组装到内环体。
优选地，外表面上的肋或凸起具有楔形形状。
有利地，根据本发明的膨胀型锚栓由两种具有不同硬度的材料形成，内部部分具有较硬的材料以承担可塌缩功能，而外部部分具有较软的材料以承担抗自旋功能和装配功能。由较硬材料形成的内部部分在达到某种足够高的扭矩之前不会破裂。外部部分的较软材料在插入钻孔并在钻孔的内表面上接触时具有更好的弹性和挠性以进行变形。因此，较软的肋或突起可以在施加扭矩期间很好地防止锚栓自旋。而且，由于较软的外部部分或多个凸起，人们可以容易地将锚栓装配到钻孔中，并且降低钻孔的基底材料刮削凸起以及没有防自旋功能的风险。
附图说明
通过参考以下优选实施例的描述以及附图，可以最好地理解本发明及其目的和优点，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的具有可膨胀套筒的膨胀型锚栓的示意性透视图。
图2a是根据本发明的一个实施例的膨胀型锚栓的套环的示意图。
图2b是根据本发明的一个实施例的图2a的膨胀型锚栓的套环的剖视图。
图3a是根据本发明另一个实施例的膨胀型锚栓的套环的示意图。
图3b是根据本发明另一个实施例的图3a的膨胀型锚栓的套环的剖视图。
图4a是根据本发明的再一个实施例的膨胀型锚栓的套环的示意图。
图4b是根据本发明再一个实施例的图4a的膨胀型锚栓的套环的剖视图。
图5a是根据本发明又一个实施例的膨胀型锚栓的套环的示意图。
图5b是根据本发明又一个实施例的图5a的膨胀型锚栓的套环的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的当前优选实施例的描述，而不旨在表示可实践本发明的仅有的形式。应当理解，相同或等同的功能可以通过旨在包含在本发明的精神和范围内的不同实施例来实现。在附图中，相同的附图标记用于表示相同的构件。此外，术语“包括”，“包含”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括构件或步骤列表的模块、电路、设备部件、结构和方法步骤不仅仅包括那些构件或步骤，而是可以包括未明确列出的其他构件或步骤或者这些模块、电路、设备部件或步骤的固有的构件或步骤。在没有更多约束的情况下，由“包括......一个”限定的构件或步骤不排除存在包括该构件或步骤的附加的相同构件或步骤。
参考图1，示出了根据本发明的实施例的膨胀型锚栓10的示意性组装透视图。膨胀型锚栓包括螺栓1、垫圈2、间隔套筒3、套环4、可膨胀套筒5和膨胀构件6。螺栓1、间隔套筒3和可膨胀套筒5均沿轴向延伸。除了套环4之外的膨胀型锚栓的所有部分均由金属制成，优选地由钢制成。
螺栓1依次插入间隔套筒3、套环4和可膨胀套筒5，并在其前端11处与膨胀构件6螺纹连接。该前端11设有外阳螺纹，该外阳螺纹可以与设置在膨胀构件6的通道孔中的内阴螺纹(未示出)螺纹连接。螺栓1在其后端12上具有六角形头部8和垫圈2，所述后端12与用于对构件进行紧固的装配端或前端11相对。在本领域中使用各种类型的膨胀型锚栓。图2示出了几种可选择的膨胀型锚栓形式，其中抵接装置(abutmentmeans)设置在锚杆上，并成形为能够对其施加扭矩(例如六角形头或沉头)，以用于不同的应用。当然，这里可以使用用于施加扭矩的任何类型的用于螺纹杆的抵接部，不受特殊术语或用词选择的限制。与其相关的各个特征、方法或功能或其组合可以是具有专利创造性的。
如图1所示，当物体30将通过使用膨胀型锚栓固定在混凝土上时，通常人们使用正确直径的公制钻头并首先将钻孔20钻至最小所需的钻孔深度，然后利用吹气装置或利用压缩空气去除钻屑。接下来，使用锤子敲击锚栓通过正被紧固的物体30并进入钻孔中，直到垫圈2与被紧固的物体30接触。最后，使用扭矩扳手施加规定的安装扭矩。一些轻载膨胀型锚栓不需要使用扭矩扳手。
具有锥形渐缩构造的膨胀构件6设置有内孔，该内孔具有内螺纹，使得螺栓1的前部部分11的螺纹可与该内螺纹啮合。例如，膨胀构件6可以形成为锥形。显然，当螺栓旋转时，膨胀构件6将从前端11在朝向尾端12的方向上被更深地拉入可膨胀套筒5中。这导致可膨胀套筒5径向膨胀成与形成有钻孔的壁的周围材料接合，其中可膨胀套筒5布置在所述钻孔中。为了促进这种径向膨胀，可膨胀套筒5可设有分布在其圆周上的纵向槽7。
图2a和2b示出了根据本发明的套环4。套环4设计成由至少两种合适的材料构成的环状体，并且被夹在间隔套筒3和可膨胀套筒5之间且被轴向压缩。如下文将详细描述的那样，用于形成套环4的也无腐蚀性的材料应包括一种第一坚韧且防破裂的材料，例如pom树脂、abs、pa、pc，然而，同时包括第二相对柔软的可变形材料，例如弹性塑料材料、tpe或橡胶。套环4相对于螺杆1的直径的相对尺寸被认为是特别有利的。优选地，间隔套筒2和可膨胀套筒3之间的环形套环4具有与两个套筒2和3相同的外径。
在本发明的一个优选实施例中，套环4设计成环状体。如图2a和图2b所示，套环4的环状体包括由第一硬质材料形成的内部部分41和由第二软质材料的形式形成的外部部分42。第一材料的拉伸强度为40mpa至100mpa，第二材料的肖氏a硬度为40至120。优选地，第一材料的拉伸强度为60mpa至70mpa，第二材料的肖氏a硬度为从70到90。
优选地，第一材料和第二材料通过双注射成型模制在一起，第一材料模制成内部部分41作为阶梯环，第二材料模制成在内部部分41的外表面上的肋或突起43。内部部分41的上阶梯部分的外径略小于下阶梯部分的外径。套环4的内部部分41可以是具有较高硬度的环，而外部部分42可以是位于具有环形形状的内部部分41的圆周外表面上的多个肋或凸起43。突起43可以设计成楔形，如图2a所示。
可替代地，外部部分42也可以设计成带有一些肋或保护装置43的环。例如，如图3a和图3b所示，突起43可以设计成具有三角形形状。这可以在装配能量和抗自旋之间取得更多的平衡，在下部部分具有小的外径和较少的接触面以获得容易的装配能力，通过不断增加的外径和接触面，最后人们仍然得到防自旋功能。
在另一个实施例中，如图4a和4b所示，外部部分可以设计成沿着环状内部部分41轴向延伸的肋44，其具有最大的接触面以具有最稳定的防自旋功能。
在再一个实施例中，外部部分42可以具有螺旋形状。与形成为肋或突出部的外部部分相比，外部部分的螺旋形状需要更少的装配能量和更多的接触面。
在又一个实施例中，外环体的内径基本上等于内环体的外径，并且外环体通过压配合或通过粘合剂组装到内部部分41。
如果现在，例如借助于螺丝刀，膨胀型锚栓10在其延伸到制备好的钻孔20内的阶段中转动，则锥形膨胀构件6被拉入可膨胀套筒5中。结果，可膨胀套筒5抵靠在接收钻孔20的圆柱形表面上起作用，以将膨胀型锚栓10保持在混凝土中。然后可以继续借助于螺丝刀转动膨胀型锚栓10，直到达到膨胀型锚栓10在钻孔20内的牢固就位。当锥形膨胀构件6(只要被钻孔20的直径允许)已经被拉入可膨胀套筒5中时，则到达该牢固就位。然后，可膨胀套筒3的区段9借助锥形膨胀构件6将其大部分外表面牢固地施加到钻孔20的壁。待固定到混凝土(例如墙壁、天花板或地板)的物体30仍松散地在杆1上滑动，或者处于在钻孔20中牢固就位的膨胀型锚栓的位置。
在如图1所示的将膨胀型锚栓安装在钻孔20内这个安装阶段中，尚未在套环4上施加压力。然而，当膨胀型锚栓插入钻孔中时，如果钻孔的直径不是非常完美，例如，直径稍微小一些，那么如果肋或凸起不足够弹性或挠性，则存在刮削套环的肋或凸起43的风险。形成套环4的外部部分42的柔软材料将极大有利地改善装配功能并易于预组装。
参见图1至5，在安装过程中，通过拧紧螺纹头8，套环4在可膨胀套筒3和间隔套筒2之间被压缩，并且在此过程中，变形到套环4的外周抵靠钻孔20的壁的程度，从而除了可膨胀套筒3在钻孔20内牢固就位之外，膨胀型锚栓仍然在变形的套环4的位置处被支撑在钻孔20内。这样，柔软的外部部分42可以接触钻孔20的圆柱形表面，突起43抵靠在钻孔的内表面上起作用，因为外部部分的材料是弹性的或可延展的，套环4和钻孔2的内表面之间的摩擦将增加，因此，它可以防止膨胀型锚栓的自旋。防止膨胀型锚栓在钻孔20内部的牢固就位的位置(锥形膨胀构件5和可膨胀套筒3的区段9)周围倾斜，否则从长远来看所述倾斜可能导致钻孔20内的牢固就位变得松散。
如果在达到预定的锚固值之后对螺纹杆1施加进一步的扭矩，则套环4在克服初始变形力之后可能在其轴向长度上变形，甚至塌缩。继续施加作用在头部8上的扭矩，在超过初始变形力时，套环4的内部部分41断裂，使得套环可沿轴向缩短。因此，进一步拧紧膨胀型锚栓10引起套环4的轴向压缩，使得杆在锚栓朝向头部的运动没有或最小化的情况下张紧，从而对混凝土的损坏最小化。
在另一个实施例中，优选地，套环的内部部分41是阶梯状环状体，如图4的剖视图所示。内部部分41由单独的直径区域或部段43和44组成。上部部段43小于下部部段44，并且外部部分42覆盖或包围上部部段43。外部部分的外径可以略大于内部部分41的下部部段44的外径。优选地，外部部分可以通过直接在内部部分上进行双射成型来模制，因此，由两种材料制成一件式套环。这将有利于制造。或者，内部部分41和外部部分可以单独地制成并通过粘合连接或通过压配合连接。
套环4由具有某些极限的可变形或可塌缩的材料构成，获得了最佳膨胀量，直到达到高负荷膨胀型锚栓在制备好的钻孔20内的牢固就位。通过当待固定的物体30受到载荷作用时在变形的套环4与钻孔的壁接触的位置处提供额外的支撑，避免了由膨胀型锚栓在钻孔20内的滑动可能引起的任何倾斜力矩。
套环4的功能是提供足够的抗压缩力以基本上保持其轴向长度，并在可膨胀套筒的初始展开期间限制锚栓转动，直到可膨胀套筒被推靠在孔的圆柱形表面上；然后在需要时屈服，因为螺纹杆被张紧，压缩力增加。因此，可以采用各种其他形式的套环和套环状结构来代替套环4。例如，套环4包括形成为大致圆柱形的穿孔金属或硬塑料的内部部分41，或者包括在内部部分41上的较软或更具柔性的金属或塑料的外部部分。
已经出于说明和描述的目的给出了对本发明的优选实施例的描述，但是并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的形式。本领域技术人员将理解，在不脱离其广泛的发明构思的情况下，可以对上述实施例进行改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是涵盖由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的修改。
1.一种膨胀型锚栓，包括：
螺栓、间隔套筒、可膨胀套筒、膨胀构件；和
套环，所述套环布置在可膨胀套筒和间隔套筒之间并且具有环状体的形式，
所述螺栓依次插入所述间隔套筒、套环和可膨胀套筒中，并在其前端通过螺纹连接到锥体，从而将膨胀构件拉入可膨胀套筒中并使所述可膨胀套筒径向膨胀，
其特征在于，所述套环由两种不同硬度的第一材料和第二材料构成。
2.根据权利要求1所述的膨胀型锚栓，其中，第一材料形成为套环的内部部分，第二材料形成为套环的外部部分。
3.根据权利要求2所述的膨胀型锚栓，其中所述第一材料的硬度大于所述第二材料的硬度。
4.根据权利要求3所述的膨胀型锚栓，其中，所述套环的内部部分是环状体，所述外部部分围绕所述内部部分形成。
5.根据权利要求3所述的膨胀型锚栓，其中，所述内部部分和所述外部部分通过双射模制而模制在一起。
6.根据权利要求3所述的膨胀型锚栓，其中，所述内部部分和所述外部部分通过压配合或者通过粘合剂组装在一起。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的膨胀型锚栓，其中，所述外部部分是布置在所述内部部分的外表面上的具有楔形形状的突起。
8.根据权利要求2-6中任一项所述的膨胀型锚栓，其中，所述外部部分是布置在所述内部部分的外表面上的具有三角形形状的突起。
9.根据权利要求2-6中任一项所述的膨胀型锚栓，其中，所述外部部分是在所述内部部分的外表面上沿轴向延伸的肋。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的膨胀型锚栓，其中，所述第一材料是pom、pvc或abs，所述第二材料是tpe、tpu或橡胶。
技术总结