底角錨杆的製作方法

2023-05-02 09:26:41 3

專利名稱：底角錨杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種底角錨杆(floor anchor)，其由鋼管制成，該底角錨杆包括至少部分地具有外螺紋的中空軸部，該底角錨杆還包括連接到軸部的頭部，其中頭部在底角錨杆被錨固到地裡時朝下指向。
背景技術：
呈所謂的底角錨杆的形狀的螺釘樁基(screw foundation)用於將類似柱或支撐架等物品錨固到地面。通常利用這樣的底角錨杆、螺釘樁基或地錨在室外將太陽能收集器安裝到地面。底角錨杆、螺釘樁基或地錨還用於安裝錨固承載有路標等的豎直地配置的管。可以獲得大量不同實施方式和尺寸的這樣的底角錨杆。通常，底角錨杆由在一定長度上具有恆定直徑的管狀部製成。底角錨杆的下部圓錐狀地逐漸變細，使得底角錨杆可以被擰入地面。通過土壤的移位將底角錨杆牢固地固定到地面。為了鑽入地裡，底角錨杆包括外螺紋。該外螺紋可以例如由焊接到底角錨杆的外表面的金屬帶形成。通常，錐狀部和筒狀部被焊接在一起。錐狀部通常由冷成型工藝生產。特別地，錐狀部可以通過捏制(knead)或錘擊筒狀管部而由該筒狀管部生產。下尖端可以例如由焊接和/或由鍛造工藝形成。外螺紋通常覆蓋筒狀部的下部以及錐狀部。外螺紋通常幾乎到達下尖端。支撐柱等可以被導入到管狀部的內部並且固定於管狀部的內部。可以通過將螺釘夾在底角錨杆的上開口端而進行該固定，由此上開口端的至少短端在地面上突出。在DE 198 36 370 Al中說明了具有通過錘擊生產的錐狀部的底角錨杆以及生產這樣的底角錨杆的方法。該底角錨杆的本體具有錐形的基本形狀和部分錐狀部。本體由筒狀管通過錘擊製成。在DE 299 23 796 Ul中說明了類似的具有錘擊錨固部的底角錨杆。當這樣的底角錨杆被擰入鬆軟的土壤時不會發生問題。當底角錨杆被鑽入土壤時，通過土壤的移位而獲得剛性錨固，其中土壤的移位通過底角錨杆的螺紋產生。因此，底角錨杆甚至在相對鬆軟的土壤中也允許穩定不動的並且重載的錨固。如果將這些底角錨杆用於石質或者堅固的土壤，這些底角錨杆經常遇到它們的強度極限並且容易失效，特別是由於斷裂而失效。在此，筒狀管部和捏制的錐狀部之間的部分特別容易斷裂。當使用大約50mm至IOOmrn的典型管徑時，鋼管通常具有1. 5mm至2. 5mm範圍的壁厚。通常，使用相同的原材料來生產下捏制錐狀部或下錘擊錐狀部。因此，壁厚沿尖端方向急劇增大。而壁厚在接近筒狀部和錐狀部之間的焊接處的上部中僅為大約1. 5mm至 2.5mm。因此，由於該錐狀部特別抗扭轉，所以不能承受高應力。當將底角錨杆鑽入非常硬的土壤時，非常高的扭轉應力被施加到錐狀部。該應力被大大地引入底角錨杆的上部和焊接部。因此，底角錨杆在高應力狀況下趨於在焊接處撕裂(rip)。

發明內容
本發明的一個任務是提供一種非常抗高應力並且能夠特別地用於硬質土壤的底角錨杆。本發明的另一個任務是提供一種能夠以合理價格生產的非常有效的底角錨杆。本發明涉及一種呈底角錨杆形式的螺釘樁基，該底角錨杆由鋼管制成或由例如塑料管等另外的適當材料製成的管生產。底角錨杆包括中空軸部，中空軸部至少部分地包括外螺紋。底角錨杆還包括連接到軸部的頭部，其中頭部在底角錨杆被錨固到地裡時朝下指向。頭部被設計為鑽頭並且包括土壤移除元件。根據本發明的底角錨杆的優選實施方式， 頭部的土壤移除元件被設計為翼狀立筋(Wing-shaped stud)。這些立筋的縱向延伸部幾乎平行於軸部的縱向軸線或與軸部的縱向軸線成銳角。頭部的翼狀立筋通過收縮部或凹進部彼此分開，其中收縮部或凹進部指向軸部的縱向中心軸線。當在當下語境中使用術語「收縮部或凹進部」時，還應當考慮到類似內折部(infolding)的幾何結構。在當下語境中，必要的是，收縮部或凹進部或內折部均指向縱向中心軸線，並且收縮部或凹進部或內折部均通過翼狀立筋與頭部的外表面分開。可選地，軸部可以具有橫截面連續恆定的中空筒狀形狀。可選地，軸部還可以具有輕微錐狀的形狀，其中軸部的結構優選地朝向頭部逐漸變細。也可以使用其他形狀的橫截面。適當的橫截面形狀例如是四邊形、五邊形、六邊形或直角矩形或任意其他適當的形狀。 這樣的非圓形橫截面可以有利於提高底角錨杆被鑽入地裡之後的穩定性。底角錨杆用作支撐樁基以用於支撐杆狀物品或支撐柱，例如太陽能收集器、交通標誌等。為了將底角錨杆錨固到地裡，頭部的下前部被放置在地上。然後利用機械驅動將底角錨杆鑽到地裡，其中施加了指向地面的壓力。用作鑽頭的頭部清除土壤。由此利用外螺紋，平穩地穿透土壤。優選地，收縮部或凹進部或內折部從軸部朝向頭部逐漸變窄和/或收縮部或凹進部或內折部朝向軸部逐漸轉入(融入)軸部的筒狀外表面。特別有用的是，收縮部或凹進部或內折部以大約5°至15°的銳角逐漸變窄地傾斜地逐漸轉入。大約10°的朝向底角錨杆的縱向中心軸線的角是特別有用的。以此方式，形成具有典型長度的頭部，其中頭部的長度與筒狀軸部的直徑的1.5倍相關。頭部也可以更長，其中收縮部或凹進部的沿上部的軸部的方向逐漸轉入的銳角可能小於10°。根據期望的設計，具有較短的頭部的實施方式也是可以的。因此，收縮部或凹進部的沿上部的軸部的方向逐漸轉入的角可能大於10°。頭部可以包括至少三個規則地和/或對稱地配置的翼狀立筋。而且，頭部包括與立筋互補的收縮部或凹進部或內折部，其中立筋與收縮部交替布置。優選地，立筋與收縮部以兩者之間距離規則的方式交替布置。可選地，頭部可以包括四個規則地和/或對稱地配置的翼狀立筋和收縮部或凹進部。底角錨杆的另一個可選實施方式的特徵在於頭部包括至少五個或六個規則地和/或對稱地配置的翼狀立筋和與之互補的收縮部或凹進部。可選地，立筋和收縮部或凹進部可以以銳角朝向縱向中心軸線傾斜。而且，立筋和收縮部或凹進部可以具有螺旋狀路線。因為立筋和收縮部或凹進部的傾斜提供了類似螺紋的效果，所以該傾斜合理地以下述方式布置能夠更容易地實現將底角錨杆鑽入地裡。這樣的可選實施方式通過使支撐樁基容易地鑽入地裡而特別有利於粘重和非常硬的土壤。頭部的收縮的或凹進的壁部優選地彼此間隔開並且不完全壓在一起或擠在一起。 因此，在頭部的間隔開的和收縮的或凹進的壁部之間形成前開口。當底角錨杆鑽入地裡時， 土壤被清理到側面並且被頭部的鑽狀設計而輕微壓縮。當底角錨杆鑽入土壤時，這導致作用於軸部的外表面區域的側向土壤壓力的增大。這保證了底角錨杆特別穩定地裝配在地裡。實驗已經表明，前開口不會導致土壤更多地進入管的內部。當底角錨杆已經被鑽入地裡時，最多頭部和偶爾軸部的非常小的部分填充有土壤。形成於凹進部的間隔開的壁之間的狹縫可以例如與鋼管的壁厚相關，特別地是鋼管的厚度的兩倍或三倍。這樣的開口可以有利地被作用底角錨杆的電鍍鋅用的鋅出口。因此，不需要在底角錨杆中鑽單獨的鋅出口。可選地，頭部的被壓在一起的壁部或前部邊緣可以至少部分地被焊接在一起。這增大了底角錨杆的穩定性，特別是當底角錨杆被用在非常硬的地面上時。翼狀立筋的側緣被修理(trim)或設置有倒角，由此，當從側視圖看時，翼狀立筋形成一種尖端時，這是更加有利的。當上部的軸部和下部的頭部由鋼管的單個連續部形成一個單件時是特別理想的。 優選地，底角錨杆在上部的筒狀軸部和下部的頭部具有幾乎恆定的壁厚。因為不需要連接性焊接，所以可以快速地並且相當廉價地生產這樣的底角錨杆。一方面，連接性焊接導致較高的生產工時。另一方面，連接性焊接可能導致材料結構的弱化。這特別地導致當底角錨杆被用在非常硬的地面時材料失效的高風險。根據本發明的底角錨杆的另一個實施方式具有下部的定心尖端(centering point)。該定心尖端大體上與縱向中心軸線對準。該定心尖端可以特別地被配置於收縮部或凹進部之間，和/或定心尖端可以特別地被焊接到收縮部或凹進部。該中線點有利於將底角錨杆安裝在地面上並且防止底角錨杆在鑽入地裡之前移離期望的安裝點。底角錨杆或螺釘樁基的外螺紋可以例如通過金屬帶形成，其中金屬帶的窄側面以螺旋狀方式圍繞中空筒狀軸部行進和/或其中金屬帶的窄側面以螺旋狀方式圍繞下部的頭部的至少一部分行進。金屬帶至少在選定的點和/或部分中被焊接到底角錨杆的外表面。優選地，外螺紋在筒狀部的下部到頭部的下前部之間以連續方式並且以幾乎恆定的傾斜角延伸。通常，螺紋僅沿著軸部的適當部分延伸並且不影響頭部的凹進的部分。如果需要，該螺紋可以在整個軸部上伸展或該螺紋可以僅在軸部的一部分上伸展。根據本發明的底角錨杆非常穩定和耐用。其可以用在非常結實的地面而沒有材料斷裂的風險。由於上部的軸部和下部的頭部之間沒有焊接，所以在該部分沒有失效或材料斷裂的風險。底角錨杆甚至在被設計為鑽頭的下部的頭部中具有幾乎恆定的壁厚。由此， 底角錨杆的所有部分具有扭轉彈性。因此，當底角錨杆鑽入結實的並且非常硬的土壤和/ 或特別硬的地面時，底角錨杆能夠承受高的扭轉應力。因此，根據本發明的底角錨杆比傳統的底角錨杆能更好地承受扭轉應力。由於傳統底角錨杆的硬度，傳統底角錨杆不能充分地妥協於扭轉應力。當發生超載時，傳統的底角錨杆趨於特別地由於開裂而突然失效。根據本發明的底角錨杆的鑽孔實驗已經表明，穿透過程基本上包括兩個階段。在第一階段，特別當底角錨杆被用在非常硬的地面或當底角錨杆應當穿透類似於由礫石等構成的層的實土壤層時，底角錨杆需要受壓並且在較高的軸向壓力下旋轉。頭部用作鑽頭，其中翼狀立筋通過移除土壤而清理鑽孔。在硬層被穿透之後，底角錨杆可以在較小的軸向壓力下旋轉。底角錨杆的作用可以相當於鑽釘，其中外螺紋有助於鑽入土壤。所有的實驗已經表明，鑽孔的預鑽或其他的預穿透既非必要也沒有用。鋼管用作生產根據本發明的底角錨杆的原材料特別地有用。外螺紋焊接到鋼管。 底角錨杆還可以由其他任何適當的材料製成，例如可以使用注射成型塑料，其中該塑料可以額外地通過纖維來加強。這樣的塑料樁可選地可以被生產為實心的塑料樁。在這些實施方式中，錨固裝置不能被插入樁中。因此，這樣的錨固裝置的安裝優選地由螺紋型凸緣或其他適當的連接件來完成。如果當下語境中使用的術語是「底角錨杆」，則其被用作也可以使用的術語「螺釘樁基」、「地錨」等的同義詞。可以使用不同的術語，但它們通常指代相同物品。本發明的其他特徵、目的和優點從下面的本發明的優選實施方式的詳細說明顯現。這些實施方式用作非限制性示例並且參照附圖。相同的部分基本上由相同的附圖標記指代，所以不再重複說明。


圖1示出根據本發明的底角錨杆的實施方式的示意性立體圖。圖2示出根據圖1的被設計為鑽頭的底角錨桿頭部的細節性立體圖。圖3示出根據圖2的頭部的縱向剖視圖。圖4示出根據本發明的具有被配置於頭部前方的定心尖端的底角錨杆的可選實施方式的示意性立體圖。圖5示出根據圖4的底角錨杆的具有定心尖端的頭部的細節性立體圖。圖6示出頭部的可選實施方式的細節性立體圖。圖7示出根據圖6的從頭部觀察的俯視圖。圖8示出頭部的另一可選實施方式的細節性立體圖。圖9示出根據圖8的頭部的側視圖。圖10示出根據圖8和圖9的頭部的俯視圖。
具體實施例方式下面參照圖1至圖10說明根據本發明的底角錨杆10的多種實施方式。如果在當下語境中一般使用術語「底角錨杆」，則該術語被用作術語「地錨」、「螺釘樁基」等的同義詞。 圖ι示出根據本發明的底角錨杆10的第一實施方式的示意性立體圖。圖2示出根據圖1 的底角錨杆10的頭部12的細節性立體圖，其中頭部12被設計為鑽頭。圖3的縱剖視圖再次示出根據圖2的頭部12。根據所示的實施方式的底角錨杆10包括中空筒狀軸14。軸14的下部設置有外螺紋16。底角錨杆10還包括結合到軸14的頭部12，其中頭部12在底角錨杆10被錨固到地面時朝下指向。頭部12被設計為鑽頭並且包括土壤移除元件。頭部12的這些土壤移除元件通過翼狀立筋18形成。在根據圖1至圖7的實施方式中，這些立筋18的縱向延伸部總是幾乎平行於軸部14或整個底角錨杆10的縱向軸線地行進。頭部12的翼狀立筋18通過收縮部或凹進部20而彼此分開，其中收縮部或凹進部20指向軸部14或頭部12的縱向中心軸線。底角錨杆10可以被用作螺釘樁基以用於支撐杆狀物或支撐柱，例如太陽能收集器、交通標誌等。為了將底角錨杆10錨固到地裡，頭部12的下前部22被放置於地面，然後利用機械驅動將底角錨杆10鑽入地裡。因此，施加了指向地面的壓力。用作鑽頭的頭部12 清除土壤。利用外螺紋16，平穩地穿透土壤。底角錨杆10通常包括位於與頭部12相反的上端M處的連接凸緣沈。上端M通常從地面突出。連接凸緣沈用於將物品(未示出)連接到底角錨杆10，使得物品被可靠地錨固到地面。如實施方式所示，收縮部或凹進部20從頭部12朝向軸部14逐漸變窄並且逐漸轉入到軸部14的筒狀外表面中。通常，該傾斜以大約10°的銳角朝向底角錨杆10的縱向延伸部逐漸轉入。以此方式，頭部12具有典型長度，其中頭部12的長度通常對應於軸部14 的管徑的大約1.5倍。可選地，底角錨杆10的頭部12可以包括至少三個如根據圖6和圖7的實施方式所示規則地和/或對稱地配置的翼狀立筋18和收縮部或凹進部20。可選地，底角錨杆10 的頭部12可以包括四個如根據圖1至圖5的實施方式所示規則地和/或對稱地配置的翼狀立筋18和收縮部或凹進部20。底角錨杆10的這裡未示出的另一個實施方式可以包括至少五個或六個規則地和/或對稱地配置的翼狀立筋18和收縮部或凹進部20。可選地，立筋18和收縮部或凹進部20可以具有如根據圖8至圖10的實施方式所示的螺旋狀路線。立筋18以及與立筋18互補的凹進部20的傾斜和曲線優選地以有利於將底角錨杆10鑽入地裡的方式排列。由此，傾斜具有類似螺紋的效果。因為利用根據本發明的底角錨杆10，可以更容易地將螺釘樁基鑽入地裡，所以這樣的變化可能特別有利於用在結實的和非常硬的土壤。正如從所有的附圖容易地看出的，頭部12的收縮的或凹進的壁部觀彼此間隔開。 壁部觀沒有被完全壓在一起或擠在一起。在頭部12的間隔開的收縮的或凹進的壁部觀之間形成前開口 30。根據凹進部20的數目，前開口 30類似於具有三臂或四臂(參見圖7和圖10)的翼。當底角錨杆10被鑽入地裡時，土壤被清理到側面並且被頭部12的鑽狀設計輕微地壓縮。這導致作用於軸部14的外表面區域的側向土壤壓力增大。這保證了底角錨杆10在地裡的特別穩定的裝配。形成於凹進部的間隔開的壁觀之間的狹縫32的寬度可以例如與鋼管的壁厚相關。特別地，狹縫32的寬度等於鋼管的壁厚的大約兩倍到三倍。這樣的開口 30可以有利地被用作底角錨杆10的終結生產工藝的電鍍鋅用的鋅出口。因此， 不需要在底角錨杆10中鑽單獨的鋅出口。上部的軸部14和下部的頭部12由鋼管的單個連續部生產為單件。底角錨杆10 在上部的筒狀軸部14和下部的至少部分變形的頭部12具有幾乎恆定的壁厚。不需要連接性焊接。圖4和圖5的示意性立體圖示出根據本發明的底角錨杆10的具有位於頭部12前方的定心尖端34的另一個實施方式。定心尖端34與底角錨杆10的縱向中心軸線對齊。定心尖端34的形狀和尺寸以下述方式計算定心尖端34可以被配置於收縮部或凹進部20之間並且定心尖端34可以被焊接到收縮部或凹進部20。定心尖端34有利於將底角錨杆10 安裝到特別是硬的地面並且防止底角錨杆10在鑽入地裡之前移離期望安裝點。為了將定心尖端34焊接到開口 30的前部22，定心尖端34由可焊接材料製成，特別由構造鋼製成。底角錨杆10或螺釘樁基的外螺紋16由金屬帶36製成。金屬帶36的窄側面圍繞中空筒狀軸部14螺旋地行進和/或金屬帶36的窄側面圍繞下部的頭部12的至少一部分螺旋地行進。金屬帶36的窄側面在選定的點和/或部分中被焊接到底角錨杆10的外表面。根據圖1，外螺紋16僅沿著軸部14的一部分延伸，並且不影響頭部12的凹進的部分 20。如果需要，螺紋16可以在整個軸部14上伸展，或者螺紋16可以僅在軸部14的一部分上伸展。
已經參照優選實施方式說明了本發明。本領域技術人員可以理解，可以對本發明的優選實施方式進行大量的改變和變型，並且這樣的改變和變型可以在不脫離本發明的精神的情況下做出的。因此，所附的權利要求書意欲覆蓋所有的落入本發明的實質精神和範圍內的這樣的等同變化。附圖標記說明
10底角錨杆
12頭部
14軸部
16外螺紋
18立筋
20凹進部
22下前部
24上端
26連接凸緣
28凹進的壁部
30開口
32狹縫
34定心尖端
36金屬帶
權利要求
1.一種底角錨杆(10)，其由鋼管制成，所述底角錨杆包括至少部分地具有外螺紋(16) 的中空軸部(14)，所述底角錨杆還包括連接到所述軸部(14)的頭部(12)，其中所述頭部 (12)在所述底角錨杆(10)被錨固到地裡時朝下指向，所述底角錨杆的特徵在於，所述頭部 (12)被設計為鑽頭並且包括土壤移除元件。
2.根據權利要求1所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述頭部(1 的所述土壤移除元件形成為翼狀立筋(18)，其中所述翼狀立筋(18)的縱向延伸部與所述軸部(14)的縱向軸線幾乎平行或與所述軸部(14)的縱向軸線成銳角地延伸。
3.根據權利要求2所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述頭部(12)的所述翼狀立筋 (18)通過指向所述軸部(14)的縱向中心軸線的收縮部或凹進部00)而彼此分開。
4.根據權利要求3所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述收縮部或凹進部00)均從所述頭部(1 朝向所述軸部(14)逐漸變窄，和/或所述收縮部或凹進部00)朝向所述軸部(14)逐漸轉入所述軸部(14)的筒狀外表面。
5.根據權利要求2-4中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述頭部(1 包括至少三個翼狀立筋(18)和與所述翼狀立筋(18)互補的收縮部或凹進部(20)，所述翼狀立筋(18)和所述互補的收縮部或凹進部00)被規則地和/或對稱地配置。
6.根據權利要求2-4中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述頭部(1 包括至少四個翼狀立筋(18)和收縮部或凹進部(20)，所述翼狀立筋(18)和所述收縮部或凹進部00)被規則地和/或對稱地配置。
7.根據權利要求2-4中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述頭部(1 包括至少五個或六個翼狀立筋(18)和收縮部或凹進部(20)，所述翼狀立筋(18)和所述收縮部或凹進部00)被規則地和/或對稱地配置。
8.根據權利要求2-7中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述翼狀立筋(18) 和所述收縮部或凹進部00)均以銳角朝向所述縱向中心軸線傾斜。
9.根據權利要求2-7中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述翼狀立筋(18) 和所述收縮部或凹進部00)均具有螺旋狀路線。
10.根據權利要求2-9中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述頭部(12)的收縮的或凹進的壁部08)彼此間隔開。
11.根據權利要求10所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，在所述頭部(12)的間隔開的所述收縮的或凹進的壁部08)之間形成前開口(30)。
12.根據權利要求1-11中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，上部的所述軸部 (14)和下部的所述頭部(1 由單根連續鋼管形成為單件。
13.根據權利要求1-11中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述底角錨杆 (10)包括下部的定心尖端(34)。
14.根據權利要求13所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述下部的定心尖端(34)大體上與所述縱向中心軸線對準，並且所述下部的定心尖端(34)被配置在所述收縮部或凹進部00)之間，和/或所述下部的定心尖端(34)被焊接到所述收縮部或凹進部00)。
15.根據權利要求1-14中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，上部的筒狀的所述軸部(14)和下部的所述頭部(1 均具有基本上均一的壁厚。
16.根據權利要求1-15中任一項所述的底角錨杆(10)，其特徵在於，所述外螺紋(16)由金屬帶(36)形成，所述金屬帶(36)的窄側面圍繞筒狀的所述軸部(14)螺旋狀地行進， 和/或所述金屬帶(36)的窄側面圍繞下部的所述頭部(1 的至少一部分螺旋狀地行進， 所述金屬帶(36)的窄側面至少在選定的點和/或部分被焊接到所述底角錨杆(10)的筒狀的所述軸部(14)的外表面和/或焊接到下部的所述頭部(1 的外表面。
全文摘要
本發明涉及一種由鋼管制成的底角錨杆(10)。該底角錨杆包括至少部分地具有外螺紋(16)的中空軸部(14)，和與軸部(14)鄰接的頭部(12)，其中頭部(12)在底角錨杆(10)被錨固到地裡時朝下指向。頭部(12)被設計為鑽頭並且包括土壤移除元件。
文檔編號E04H12/22GK102317557SQ200980156652
公開日2012年1月11日 申請日期2009年7月9日 優先權日2009年2月13日
發明者S·雷納 申請人:克裡納創新責任有限公司