[发明专利]膨胀式止动螺栓

说明书

本发明涉及设在混凝土或其它同类材料中的止动螺栓

本发明涉及的内容为在美国专利3，915，053号、2，531，048号和4，472，096号中所叙述过的那种双构件挤压式紧固件或锁定螺栓。

将工件紧固在混凝土上的螺栓往往采用一个芯子和一个膨胀套筒，套筒随着芯子的相对移动而膨胀，结果使紧固螺栓与混凝土中的预先贴好的孔形成静配合。这种静配合是这样形成的，即在芯杆跟套筒之间加上一个相对的轴向力。在混凝土孔过大或者当套筒被膨胀时孔中局部区域的混凝土块被过多地挤碎的情况下，在套筒的膨胀部位与混凝土孔之间的封闭式连接就会遭到破坏。而事实上在许多场合，芯子可能挤入到套筒中的哪个位置上是无法预料的;而在极端的情况下，芯杆将最终到达一种几乎穿过套筒的位置。

在以前的结构中，是采用将芯杆变粗的部分拉入套筒的方法使套筒膨胀的。当套筒被膨胀后，一旦跟混凝土孔接合时，这时出现的夹紧力是初步的，不牢靠的。而且，当芯杆继续挤入套筒时，该夹紧力的有效性并没有明显的提高。而在本发明中，芯杆本身带有一个延长的膨胀部分，用它使套筒径向向外膨胀，以便提供一级的膨胀夹紧力或者将套筒跟混凝土孔锁定。在优选的实施例中，止动螺栓膨胀部分的一端是一个加粗的销杆头，该粗销杆头具有一个平面配合面，该配合面与套筒的膨胀端的末端配合。一级膨胀的结果，能跟混凝土孔形成具有足够强度的封闭的螺栓头连接。这种接合所起的作用，就象在螺栓和套筒之间放上一个挡块一样，它将螺栓定位在相对于套筒另一端的一个所需的位置上。与此同时，如果一级膨胀夹紧力仍然不够大，那么若将加粗的销杆头部分挤入套筒的一端，使套筒产生轴向膨胀或径向外鼓（呈柱状弯曲），加粗的销杆头的这种接合可以为套筒内侧端提供更进一步的径向膨胀。然而，万一在混凝土孔径过大或局部粉碎过多的场合，为了增强套筒跟混凝土孔之间的锁定，销杆头还能进一步膨胀套筒并提供二级膨胀夹紧力。这时，螺栓的进一步位移是不大的，最终定位在一个预定的、可接受的范围之内。

为了使套筒能跟混凝土孔壁咬住或啮合得更牢，套筒的膨胀端可以做成细齿面或粗糙面。紧靠着混凝土或工件的外表面设有一个法兰环，它提供了一个为承受反作用力加宽了的支承面。另一种结构是采用一种带有平垫的直环来做反作用力的支承面。

螺栓的锁定螺扣最好采用阳螺纹。而环上带有与之配合的阴螺纹，阴螺纹的范围是预选限定的，它正好可将套筒、螺栓及锁定环预装配起来。环内阴螺纹的强度是根据轴向锁定力来选择的，在锁定力达到某一程度即环发生变形或挤入螺栓的锁定螺纹槽之前，环内阴螺纹就会发生剪切或变形，这时，环就不再承受安装荷载了，就跟那些不带阴螺纹的环一样。

在有些申请中，希望紧固件具有高强度，即根据在将止动螺栓从混凝土孔拔出来的方向上，对挤压环施加预定的轴向拉伸最高设计荷载来设计，其结果是要么混凝土被拉坏，要么因承受拉力过大使螺栓的锁定螺旋槽径向切断。同样，要做到螺栓的螺旋槽不被破坏，那么应使锁定螺旋槽在所承受的挤压荷载下不会变形或者变弱。为此，锁定螺旋槽应具有独特的结构，使其能够获得抗变形的高强度。

本发明的一种优选结构是，锁定螺旋槽是非常浅的，具有一个流线形的根部。这种锁定螺旋槽就规定了所需要的螺纹的结构，螺旋槽根部呈浅的流线形，就使它具有了有效的抗拉强度、抗变形能力（当锁定环挤入时）和使用寿命。与相当的螺栓紧固件或以前的锁定螺旋槽相比，这种结构的寿命最长。另外，环应具有预定的壁厚和体积，这样，不仅当螺栓挤入时可以有裕量填充锁定螺旋槽，而且还使环具有足够的环向韧性，以防止环材料从螺栓的浅螺旋槽中弹跳出来。后一要求使螺栓与套筒、环之间保持夹紧，该夹紧力占安装荷载和螺栓上过锁定螺旋槽的横截面的应力的屈服强度的很大百分比。

本发明的一个方案是，加在螺栓上的有效初荷载要比螺栓锁定螺纹槽的允许荷载略低。为了承受这一初荷载，螺栓和环上应有一定数量的螺纹牙顶相啮合，这就要求环有一定的长度，而按本方案做的环要做得更长一些。这样，在拉伸荷载下，紧固件的破坏发生在螺栓锁定螺纹槽的径向断裂上。正如已指出的那样，这一破坏性拉伸荷载跟紧固连接部位的最大设计拉伸荷载是相等的（最好再大一些），这样，破坏就会发生在混凝土孔或锁定螺纹槽等处。