一种背栓和连接结构.pdf

本发明提供了一种背栓和连接结构，包括锚杆、扩张元件，扩张元件具有筒状主体、处在筒状主体一端的多个扩张部位，扩张部位外径与筒状主体外径为一致，扩张部位还设有凸出部位，所述凸出部位作为在扩张部位扩张后与板材扩底孔的锥体部位相配合的受力部位；所述筒状主体一端的多个扩张部位围成的扩张段内侧形成可供轻松扩张和弯曲的减薄部位。本发明背栓与扩底孔的吻合度好，防转限位措施既不影响背栓和扩底孔的配合，又能始终保持这种吻合度好的配合状态，实现整体式的永久式连接，可将扩张部位的应力降至最小甚至无应力；本发明实现了永不松动的连接结构，能抗强地震、地铁启停冲击，无需再用焊接加固。

1.  一种背栓，包括带有锥体头的锚杆、扩张元件，扩张元件具有筒状主体、处在筒状主体一端的多个扩张部位，扩张部位的内侧具有与所述锥体头配合的受力部位，所述扩张元件套在所述锚杆外，所述锚杆的锥体头被所述扩张部位所卡而无法穿过所述扩张元件；其特征在于：
所述扩张部位外径与筒状主体外径为一致，所述扩张部位还设有凸出部位，所述凸出部位作为在扩张部位扩张后与板材扩底孔的锥体部位相配合的受力部位；
所述筒状主体一端的多个扩张部位围成的扩张段内侧形成可供轻松扩张和弯曲的减薄部位。

2.  如权利要求1所述的一种背栓，其特征在于，所述筒状主体的另一端设置有定位部位，所述定位部位具有可被手持工具破坏的薄弱部位，所述薄弱部位用于在被手持工具破坏后与锚杆形成防止锚杆相对扩张元件转动的连接配合，使锚杆和扩张元件形成不会相对旋转的整体。

3.  如权利要求1所述的一种背栓，其特征在于，所述带有锥体头的锚杆上设有限位段；或者带有锥体头的锚杆上设有限位段，限位段与锥体头之间留有可卡住向内弯曲的扩张部位内侧端部的凹段。

4.  如权利要求2所述的一种背栓，其特征在于，所述定位部位具有能被被固定件所套并与其配合而防止其转动的防转面，所述被固定件为需要固定在基体上的部件，所述基体为设置所述扩底孔的物体。

5.  如权利要求1所述的一种背栓，其特征在于，所述薄弱部位为壁厚小于筒状主体且外侧具有防转面的薄壁，或者，还设有以下结构的一种或两种：
1）、从薄壁顶部向着筒状主体方向开有内外侧相通的通槽；
2）、薄弱部位内壁设有凸起。

6.  如权利要求1所述的一种限位式背栓，其特征在于，所述凸出部位外侧具有进行受力配合的圆锥面，扩张部位在未扩张时，所述圆锥面的最大外径不大于所述套筒主体的外径。

7.  如权利要求1所述的一种背栓，其特征在于，所述背栓的螺母采用压固螺母，所述压固螺母设有压固变形段，所述压固变形段可被手持工具破坏，而嵌入锚杆上的螺纹部位，和/或破坏锚杆上的螺纹部位，而形成永不松动的连接结构；或者，所述压固变形段的外形还和所述定位部位的外形一致。

8.  如权利要求1所述的一种背栓，其特征在于，所述定位部位采用对筒状主体的端部进行平行切割而成的两个互相面对的部位作为基础。

9.  如权利要求1所述的一种背栓，其特征在于，所述手持工具为具有扳手功能或钳子功能的工具。

10.  一种连接结构，包括设置所述扩底孔的物体、与所述物体连接的背栓、被固定件，其特征在于：所述背栓采用权利要求1所述的背栓，所述筒状主体的另一端设置有定位部位，所述定位部位暴露在所述扩底孔孔口处；被固定件也具有与定位部位配合的防转面，被固定件和扩张元件防转配合连接。

一种背栓和连接结构
技术领域
本发明涉及一种背栓，用于各类建筑物干挂板材装饰，其通过板材背面锚固连接，故称“背栓”，适合抗震动要求较高的建筑外围护结构和抗制动冲击地铁车站等干挂幕墙使用，尤其适用于瓷板、微晶玻璃等使用，也亦可用于其它建筑结构连接领域。本发明还涉及利用这种背栓的连接结构。
背景技术
目前，建筑外围护结构幕墙中使用的锥体螺杆承力背栓，主要由“连体圆筒扩张圈、圆片状扩张元件、圆片状设置点受力扩张元件”三个种类。
第一种类采用连体圆筒扩张式，虽然市场占有率排行首位，具有柔性层对四个撑开扩张元件均衡受力作用的作用，但是对其切片解剖研究，发现其缺陷体现于撑开的四个扩张元件突出弧面圈与板材扩底孔锥面吻合度只有40-50%；并且由于扩张段外径小于连体圆筒外径，会造成四个扩张元件突出弧面圈在承载正负风压抗拉和悬挂抗拉较大时，其扩张段外径小于连体圆筒外径的侧凹处向孔壁处弯曲，使突出弧面圈拉滑出板材扩底孔锥面的可能；还有连体圆筒扩张件制造成本非常高工艺复杂，它需釆用高于不锈钢线材1.6倍昂贵价格的不锈钢无缝管，经复杂的切削加工完成，材料浪费也相当严重，还有较大可以进一步改进之处。
第二种类采用圆片状扩张元件，采用不锈钢板冲压而成，其扩张后由于是片状无法与板材扩底孔锥面吻合，再加上其金属扩张元件的断面口与脆性石材、瓷板直接承力，尤其是高脆类瓷板、微晶玻璃、玻璃等更加显露出不足。
第三种类采用圆片状设置点受力扩张元件，其金属扩张元件的断面口与脆性石材、瓷板直接承力这是有违力学原理，尤其是高脆类瓷板、微晶玻璃、玻璃等更加显露出不足，主要原因是应力过于集中在扩张片上设置的小突点上。
发明内容
本发明第一个目的在于提供一种改进的背栓，改善背栓的受力状况以及安装性能。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种限位式背栓，包括带有锥体头的锚杆、扩张元件，扩张元件具有筒状主体、处在筒状主体一端的多个扩张部位，扩张部位的内侧具有与所述锥体头配合的受力部位，所述扩张元件套在所述锚杆外，所述锚杆的锥体头被所述扩张部位所卡而无法穿过所述扩张元件；其特征在于：
所述扩张部位外径与筒状主体外径为一致，所述扩张部位还设有凸出部位，所述凸出部位作为在扩张部位扩张后与板材扩底孔的锥体部位相配合的受力部位；
所述筒状主体一端的多个扩张部位围成的扩张段内侧形成可供轻松扩张和弯曲的减薄部位。
当设有凸出部位在承载承载正负风压抗拉和悬挂抗拉力时，扩张部位减薄段在紧贴板材扩底孔壁作用下和扩张部位与筒状主体的作用下，确保凸出部位与板材扩底孔的锥体部位相配合的承力达到最佳载荷力。
在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：
所述筒状主体的另一端设置有定位部位，所述定位部位具有可被手持工具破坏的薄弱部位，所述薄弱部位用于在被手持工具破坏后与锚杆形成防止锚杆相对扩张元件转动的连接配合，使锚杆和扩张元件形成不会相对旋转的整体。
所述定位部位具有能被被固定件所套并与其配合而防止其转动的防转面，所述被固定件为需要固定在基体上的部件，所述基体为设置所述扩底孔的物体。
所述薄弱部位为壁厚小于筒状主体且外侧具有防转面的薄壁，或者，还设有以下结构的一种或两种：
1）、从薄壁顶部向着筒状主体方向开有内外侧相通的通槽；
2）、薄弱部位内壁设有凸起。
所述扩张部位在未扩张时向内弯曲。
所述凸出部位外侧具有进行受力配合的圆锥面，扩张部位在未扩张时，所述圆锥面的最大外径不大于所述套筒主体的外径。
为了减少为防止背栓部件散落而拧上螺母，在安装时再卸掉螺母的重复劳动，在所述带有锥体头的锚杆上靠近锥体头部处设有大于锚杆直径的滚齿段，其和扩张元件的内孔孔壁过盈配合，通过部件压装后，扩张部位还可和滚齿段形成限位配合，使锚杆和扩张元件被预装在一起，无需拧上螺母，可直接进行安装，并且过盈配合后有防转动功能。
所述带有锥体头的锚杆上设有滚齿段，滚齿段与锥体头之间留有凹段，可卡住扩张部位未扩张时向内弯曲的内径边缘线，使得装配效果更好。
所述的锚杆上靠近锥体头部处设有大于锚杆直径的限位段，限位段与锥体头之间设有凹段，正好将弯曲扩张部位未扩张时向内弯曲的尺寸量收于凹段，确保此时，凸出部位处外形尺寸与筒状主体一致，当安装扩张时，向内弯曲的多个扩张部位顺着锥体头扩张。限位段可以是和扩张元件内孔孔壁过盈配合，限位段可以是上述的滚齿段，在预装时，与减薄部位段的内侧端部以及减薄部位段与筒状主体内孔之间的台阶配合形成卡接配合，过盈配合后有防止锚杆转动功能。
所述的筒状主体除切扩张槽外，本发明中以其圆型外径带凸出部位，扩张部位内侧的减薄使得扩张元件具有分节内孔形状，形成顺型内外模，扩张元件可采用一次性镦造成形完成，大大节省原料和加工工艺的制造成本。
所述背栓的螺母采用压固螺母，所述压固螺母设有压固变形段，所述压固变形段可被手持工具破坏，而嵌入锚杆上的螺纹部位，和/或破坏锚杆上的螺纹部位，而形成永不松动的连接结构；或者，所述压固变形段的外形还和所述定位部位的外形一致。
所述定位部位采用对筒状主体的端部进行平行切割而成的两个互相面对的部位作为基础。
所述手持工具为具有扳手功能或钳子功能的工具。
本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种利用上述背栓的连接结构。为此，本发明采用以下技术方案：
一种连接结构，包括设置所述扩底孔的物体、与所述物体连接的背栓，其特征在于：所述背栓采用以上所述的背栓，所述定位部位暴露在所述扩底孔孔口处；被固定件也具有与定位部位配合的防转面，被固定件和扩张元件防转配合连接。
进一步地，所述扩底孔口为沉孔结构，在沉孔结构中放入有柔性垫，使正风压时物体背部对于所述背栓整体承力，防止锚杆碰着扩底孔底部，从而可使所述物体减薄而无需计算正风压的影响。
由于采用本发明的技术方案，本发明所提供的背栓与扩底孔的吻合度好，且无需再在锥体头上设置定防转的限位凸起，防转限位措施既不影响背栓和扩底孔的配合，又能始终保持这种吻合度好的配合状态，实现整体式的永久式连接，可将扩张部位的应力降至最小甚至无应力；本发明实现了永不松动的连接结构，能抗强地震、地铁启停冲击，无需再用焊接加固。
附图说明
图1为本发明所提供的连接结构的示意图。
图2为图1中在还未放上被固定件时的示意图。
图3为对图2中背栓采用剖视方式的示意图。
图4为扩张元件在未扩张时的示意图。
图5为压固螺母的示意图。
图6为锚杆另一种实施方式的示意图。
图7为锚杆的限位段的剖视图。
图8为本发明所提供的连接结构的安装流程示意图。
具体实施方式
参照附图1-5。本发明所提供的无应力限位式背栓，包括带有锥体头10的锚杆1、扩张元件2，扩张元件具有筒状主体21、处在筒状主体一端的多个扩张部位22。
扩张部位22可采用圆弧片状。扩张部位的内侧具有与锥体头10配合的受力部位221，受力部位221可采用与锥体头10相配的内圆锥面。所述扩张元件2套在所述锚杆1外，锚杆的锥体头10被所述扩张部位22所卡而无法穿过所述扩张元件2。
所述扩张部位22外径与筒状主体21外径为一致，也即，在被扩张后，扩张部位22被充分向外扩张，与筒状主体21外径为一致，以致所述多个扩张部位22的外径和筒状主体的外径接近，不会出现扩张部位明显向内安全的情况，所述扩张部位22设有凸出部位222，所述凸出部位222作为在扩张部位22扩张后与扩底孔101的锥体部位102相配合的受力部位。
所述筒状主体一端的多个扩张部位22围成的扩张段内侧形成可供轻松扩张和弯曲的减薄部位224，所述减薄部位224的内径大于筒状主体内孔212直径而产生凹段
所述筒状主体21的另一端设置有定位部位23，所述定位部位23具有可被手持工具破坏的薄弱部位，所述薄弱部位用于在被手持工具破坏后与锚杆1形成防止锚杆相对扩张元件转动的连接配合，比如薄弱部位因被破坏而变形嵌入锚杆上的螺纹部位，和/或，因该变形而同时破坏锚杆上的螺纹部位，而在它们之间形成形成永不松动的连接结构，使锚杆1和扩张元件2形成不会相对旋转的整体。所述手持工具为具有扳手功能或钳子功能的工具，比如，其就是钳子或扳手，或者其也可为具有油压、气动、电动等动力助动的工具。
所述薄弱部位为壁厚小于筒状主体且外侧具有防转面233的薄壁231以及还有从薄壁顶部向着筒状主体方向所开的内外侧相通的通槽232。所述定位部位23采用对筒状主体的端部进行平行切割而成的两个互相面对的部位作为基础，这两个相互面对的部位即为具有所述防转面的薄壁231。该防转面也能作为能被被固定件300所套并与其配合而防止其转动的防转面，所述被固定件300为需要固定在基体上的部件，所述基体为设置所述扩底孔101的物体100。
所述扩张部位22在未扩张时向内弯曲。所述凸出部位222外侧具有进行受力配合的圆锥面223，扩张部位未扩张时，所述圆锥面223的最大外径不大于所述套筒主体21的外径。
所述背栓的螺母采用压固螺母4，所述压固螺母设有压固变形段41，所述压固变形段可被手持工具破坏，而嵌入锚杆上的螺纹部位，和/或破坏锚杆上的螺纹部位，而形成永不松动的连接结构，所述压固变形段41的外形和所述定位部位23的外形一致，也即能被对定位部位23操作的手持工具相同的工具所操作。
本发明所提供的连接结构，包括设置所述扩底孔101的物体100（比如幕墙板）、与所述物体100连接的上述背栓，所述定位部位22暴露在所述扩底孔101孔口处。当通过上拉锚杆1扩张扩张部位22后，可以用手持工具破坏定位部位23，使定位元件2与锚杆1形成永不松动的整体。所述扩底孔口为沉孔结构103，在沉孔结构中放入有柔性垫500，使正风压时物体背部对于所述背栓整体承力，防止锚杆碰着扩底孔底部，从而可使所述物体减薄而无需计算正风压的影响。
然后再在定位部位23处套入被固定件300（比如挂件），耳挂件的孔中也有与定位部位23配合的平面，从而形成被固定件和扩张元件的防转配合连接。
然后在将背栓的螺母41套入锚杆，紧固，用手持工具破会压固变形段，使螺母4与锚杆1形成永不松动的整体。
此外，在所述扩张元件外还可设有柔性套600，柔性套在扩张元件的相邻扩张部位处设有撕断口，可随扩张片张开而断开，从而在扩张元件与板材孔壁形成无应力柔性连接。
参照附图6、7、8，所述的锚杆上靠近锥体头部处设有大于锚杆直径的限位段11，锥体头10的上端可形成台阶101，能够提高限位段与锥体头10之间凹段12的功能，不仅正好将扩张元件扩张部位在扩张前的向内弯曲尺寸量收于凹段12，确保此时，凸出部位222处外形尺寸与筒状主体一致，当安装扩张时，向内弯曲的多个扩张部位顺着锥体头扩张，提高扩张效果，而且，台阶101和扩张部位内侧的减薄部位段和筒状主体内孔孔壁之间的台阶24之间的台阶形成限位配合，能够规范扩张部位的扩张程度与孔形吻合，避免过度扩张产生的胀应力造成板材开裂。
所述限位段可以在预装时，经安装挤压，与扩张部位内侧的减薄部位段和筒状主体内孔孔壁之间的台阶24形成限位配合，所述限位段被卡在台阶24和扩张部位的内侧端部225之间，这样，锚杆和扩张元件被预装在一起，可以避免为了防止背栓部件散落而拧上螺母，在安装时再卸掉螺母的重复劳动。
还可以利用限位段11和扩张元件内孔孔壁224过盈配合，过盈配合有防止锚杆转动功能，同时使扩张元件紧贴板材孔壁，有效防止扩张元件上凸出部位牢牢与扩底孔壁承力时的抗弯曲强度。限位段可以是滚齿段。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。