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Wandernder Grubenausbau Die Erfindung bezieht sich auf einen wandernden
Grubenausbau mit volumenveränderlichen Abstützelementen, die durch übereinanderliegende
elastische Rollkörper gebildet werden.
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Es sind verschiebbare Grubenausbauten bekannt, die sich mehrerer,
auch übereinanderliegender Rollkörper bedienen. Diese Rollkörper sind einzeln in
entsprechenden Gestellen gelagert, so daß ihre Lagerungen sowie das Traggestell
die gesamte Belastung de: Grubenausbaus tragen müssen. Hierzu sind sehr stabile
Rahmenkonstruktionen erforderlich, und die Lebensdauer der Lagerungen für die Rollkörper
ist gering.
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Zur Fortbewegung dieser bekannten Einrichtungen sind zusätzliche Abstützeinrichtungen,
verbunden mit Hydraulikanlagen, erforderlich.
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Es sind auch verfahrhare Grubenausbauten bekanntgeworden, bei denen
ein bereifter Rollkörper mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei der Flüssigkeitsdruck
belastungsabhängig veränderlich ist. Der Hubbereich derartiger Einrichtungen ist
relativ klein.
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Die angedeuteten Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung dadurch,
daß Rollkörper mindestens zu zweit übereinandergelagert sind und in rollender Berührung
miteinander und mit dem langenden und mit dem Liegenden stehen.
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Dadurch wird erreicht, daß die Druckkraft direkt durch die beispielsweise
zwei übereinander in entgegengesetzter Drehrichtung abrollenden Rollkörper geleitet
wird und die Lager dieser Rollkörper nur zur Stützung derselben in horizontaler
Richtung dienen. Demgemäß sind die aufzunehmenden Lagerkräfte sehr gering, so daß
sowohl Lagerung als auch Stützgerüst relativ leicht ausgeführt werden können.
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Unter Belastung deformieren sich die Rollkörper in einem gewissen
Maß, so daß sie eine der Belastung angepaßte Berührungsfläche mit dem Hangenden
und dem Liegenden sowie miteinander bilden.
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Da die Rollkörper aufeinander und auf dem Hangenden und dem Boden
der Abbaustelle rollen können, kann die Abstützungseinrichtung im belasteten Zustand
unter Aufwendung verhältnismäßig geringer Kräfte horizontal verschoben werden. Dabei
sind vorzugsweise aber die Rollkörper derart angeordnet, daß die Abstützungseinrichtung
entlastet oder die Belastung in beträchtlichem -Maß vermindert werden kann, wodurch
die Bewegung der Abstützungseinrichtung entsprechend dem Fortschreiten des Abbaues
von einer Stelle zu einer anderen erleichtert wird.
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Zu diesem Zweck werden die Rollkörper vorzugsweise als hohle Schalen
aus nachgiebigem, aber im wesentlichen nicht dehnungsfähigem Werkstoff ausgebildet
und mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, gefüllt, wobei Mittel vorgesehen sind.
den Druck der Flüssigkeit zu verändern oder zu regeln. Jeder Rollkörper kann z.
B. in Form eines Gummi-oder Gewebereifens auf einer hohlen Nabe oder Welle angeordnet
werden, die in einem Gestell drehbar ist, in welchem sie zur begrenzten Vertikalbewegung
geführt ist. Der Reifen kann durch in den Wänden und der Lauffläche eingelegte Stahldrähte
verstärkt sein.
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Erfindungsgemäß können übereiiiandergelagerte Hohlzylinder oder Reifen,
die derart zueinander angeordnet sind, daß sie sich drehen und auch vertikal bewegen
können, durch umlaufende Verbindungen und biegsame Rohrleitungen od. dgl. mit -Mitteln
zum Regeln des Volumens und Druckes der Flüssigkeit in den Zylindern oder Reifen
verbunden sein.
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Eine Einheit wird gewöhnlich aus zwei im Abstand befindlichen Paaren
von überlagerten Reifen bestehen, die in einem gemeinsamen Gestell angeordnet sind,
das auch einen hydraulischen Akkumulator und einen Behälter aufnimmt, an welchen
die Reifen durch Regelventile angeschlossen sind.
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Beim Gebrauch steht der obere Zylinder oder Reifen mit dem Hangenden
in Berührung und der untere mit dem Boden, und der Flüssigkeitsdruck ist in bezug
auf die Berührungsflächen im Zylinder so groß, daß die erforderliche Abstützung
des Hangenden gewährleistet ist. jegliche Annäherung von Hangendern und Boden unter
einer Belastung, welche die maximale Normalbelastung der Abstützungseinrichtung
überschreitet, wird eine Deformation der Zylinder oder Reifen bewirken und die Flüssigkeit
veranlassen, in den Hydraulikakkumulator zu strömen und auf diese Weise Energie
zu speichern.
Zum Wegnehmen und Z'G% iedersetzen der Abstützung
kann der Akkumulator durch ein handbetätigtes Ventil abgetrennt und eine Pumpe betätigt
werden, um Flüssigkeit von den Zylindern oder Reifen zum Akkumulator zu fördern
und die auf der Abstützungseinrichtung ruhende Belastung zu verringern, die dann
vorwärts in ihre neue Stellung gerollt werden kann. Das Ventil ist dann geöffnet,
und der Akkumulator baut den Druck in den Zylindern oder Reifen zur Aufnahme der
Belastung wieder auf.
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Da die Reifen im wesentlichen nicht ausdehnungsfähig sind, so ist
die zum Belasten und Entlasten der Abstützungseinrichtung zu verschiebende Flüssigkeitsmenge
verhältnismäßig klein. Weiter ist, da das Entlasten progressiv geschieht und unter
der Kontrolle der Bedienungsperson steht, Sicherheit gewährleistet für ein darauffolgendes
Hangendes.
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Da die Abstützung während ihrer Verschiebung entlastet ist, kann sie
mit verhältnismäßig geringer Kraftaufwendung bewegt werden, wobei die Reifen aufeinander
und auf dem Boden und dem Hangenden rollen. Weiter werden Unebenheiten des Hangenden
oder des Bodens keine übermäßigen Verdrehbeanspruchungen auf die Lager der \,Taben
oder Wellen, auf denen die Reifen angeordnet sind, hervorrufen, und die Oberflächen
der Reifen können nicht zerschnitten oder anderweitig beschädigt werden.
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Jede geeignete Art der Bewegung der Abstützungseinrichtung kann angewandt
werden, und in einer zwei Paare von überlagerten Zylindern oder Reifen umfassenden
Einheit kann ein unabhängiges Laufgetriebe für jedes Zylinder- oder Reifenpaar zur
Steuerung vorgesehen sein, wenn die Richtung, in welcher die Einheit bewegt werden
soll, nicht genau im rechten Winkel zu den Zylinder- oder Reifenachsen liegt.
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Eine praktische Ausführung der Erfindung ist an einem Beispiel in
den Zeichnungen dargestellt.
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Fig.1 ist eine Seitenansicht einer Abstützungseinrichtung, die aus
zwei Paaren von überlagerten, in einem starren Gestell angeordneten Zylindern besteht,
wobei in dem Gestell noch Mittel zur Steuerung des Druckes in den Zylindern vorgesehen
sind; es ist dies eine Ansicht in Richtung der Pfeile 1-1 in Fig. 2; Fig.2 zeigt
eine Vorderansicht der Abstützungseinrichtung im Teilschnitt ; Fig. 3 zeigt einen
Horizontalschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 ist eine schematische Darstellung,
welche die funktionsmäßige Verbindung der Reifen, des hydraulischen Akkumulators,
des Behälters und der Regelorgane zeigt.
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In der dargestellten Abstützungseinrichtung sind zwei Paare von überlagerten
Zylindern 10 in einem starren rechtwinkligen Gestell 11 angeordnet, das aus Stahlwinkeln
und Profilquerschnittsgliedern besteht, die miteinander vernietet oder verschweißt
sind.
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Der Boden des Gestelles wird von einer Gleitschiene 12 gebildet, die
Öffnungen besitzt, durch welche die unteren Zylinder vorstehen und weist einen nach
oben gerichteten Umfangsflansch 13 auf.
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Jeder der Zylinder 10 besitzt die Form eines Gummi- oder Gewebereifens
mit dem in Fig.2 gezeigten Querschnitt, wobei die Wand des Reifens mit Stahldrähten
verstärkt und im wesentlichen nicht dehnungsfähig ist. Jeder Reifen ist auf einer
gebördelten Felge 14 angeordnet, und bei dem oberen Reifen jedes Paares ist die
Felge an einen Flansch auf einer Büchse 15 angenietet, die auf einer hohlen, für
beide oberen Reifen gemeinsamen Welle 16 verkeilt ist. Die Enden der Welle sind
für eine Vertikalbewegung zwischen Paaren von parallelen Vertikalquerschnittsgliedern
17 des Gestelles geführt, und die äußeren Enden der Welle tragen Schneckenräder
18, die mit Schnecken 19 im Eingriff sind. Die Schnecken 19 können mittels Handgriffen,
die an den Vierkantenden 20 der Schneckenwelle16 und der Reifen 10 angreifen, gedreht
werden.
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Das untere Rad 10 jedes Paares ist auf einer Felge 21 montiert, die
von einem Einbau 22 getragen wird, welcher auf Kugellagern 23 auf einer für beide
unteren Reifen gemeinsamen Welle 24 vorgesehen ist. Die Enden der Welle sind zur
Vertikalbewegung zwischen den unteren Teilen der Glieder 17 geführt.
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Die hohlen Wellen stehen in Verbindung mit dem Inneren der Reifen,
und die Wellen sind durch laufende Verbindungen an einen Behälter und einen hydraulischen
Akkumulator angeschlossen, welche in dem Gestell zwischen den Reifenpaaren angeordnet
sind.
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Die Auslegung des hydraulischen Systems ist schematisch in Fig. 4
gezeigt.
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Alle vier Reifen sind miteinander durch eine Leitung 30 verbunden,
die über ein federbelastetes Ventil 31
an einen hydraulischen Akkumulator
32 angeschlossen ist, welcher über einem Kolben 33 eine Flüssigkeit, vorzugsweise
Wasser, enthält. Die Kapazität des Akkumulators ist dabei mindestens gleich der
gesamten Verminderung des Flüssigkeitsvolumens in den Reifen bei voller Zusammendrückung.
Der Raum 34 unter dem Kolben enthält komprimierte Luft, welche durch ein Ventil
35 von jeder geeigneten Quelle her eingeströmt ist.
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Der Akkumulator ist ebenfalls über ein Drucksicherheitsventil 36 an
eine Rohrleitung 37 angeschlossen, deren eines Ende mit dem Behälter 38 in Verbindung
steht und deren anderes Ende über ein Ventil 39 an eine Rohrleitung 40 angeschlossen
ist, welche auch direkt über ein Ventil 41 an den Akkumulator angeschlossen ist.
Die Rohrleitung 40 ist an das kleinere oder Hochdruckende eines Differentialkolbens
und einer Zylinderanordnung42 angeschlossen und über ein Ventil 43 an die Hauptleitung
30. Das größere oder Niederdruckende des Differentialkolbens und der Zylinderanordnung
42 ist über ein Rückschlagventil46 an den Behälter und über ein Ventil 44 an die
Hauptleitung 30 angeschlossen, die wiederum über ein Ventil 45 mit dem Behälter
verbunden ist. Der Druck in den Reifen wird bei jeder gegebenen Bedingung durch
ein Druckmeßgerät 47 in der Leitung 30 angezeigt.
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Das die Reifen, den Behälter und den Akkumulator umfassende System
wird zuerst auf irgendeine geeignete Weise mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit
gefüllt, und der Akkumulator wird mit Luft oder einem anderen gebräuchlichen Gas
unter Druck über das Ventil 35 beaufschlagt.
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Um die Abstützungseinrichtung, nachdem sie in Stellung gebracht ist,
in Betrieb zu setzen, werden die Ventile 41 und 44 geöffnet, wobei die Ventile 39,
43 und 45 geschlossen sind. Vom Akkumulator wird Flüssigkeit in -das kleinere oder
Hochdruckende des Differentialkolbens und der Zylinderanordnung gefördert, um den
Kolben zu heben und Flüssigkeit bei niederem Druck von dem größeren Ende der Anordnung
durch das Ventil 44 in die Reifen zu fördern. um diese bei Niederdruck zu beaufschlagen.
Das Ventil 44 ist dann geschlossen und das Ventil 43 geöffnet, um den vollen Akkumulatordruck
auf die Reifen anzuwenden. Die Ventile 41 und 43 sind dann geschlossen.
Bei
normaler Standbedingung der Abstützungseinrichtung unter Belastung sind die Ventile
41, 43, 44 und 45 geschlossen, und das Ventil 39 ist geöffnet. Die Reifen stehen
über das federbelastete Ventil 31 mit dem Akkumulator in Verbindung, der ebenfalls
über das Sicherheitsventil 36 mit dem Behälter verbunden ist. Der Behälter ist an
beide Enden des Differentialkolbens und der Zylinderanordnung angeschlossen, die
voll mit Flüssigkeit gehalten werden.
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Um den Druck in den Reifen zu entlasten, ist es nur notwendig, das
Ventil 45 zu öffnen, das die Reifen mit dem Behälter verbindet.
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Die Abstützungseinrichtung ist auf diese Weise entlastet und kann
bequem unter geringem Kraftaufwand in eine neue Stellung gebracht werden.
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Um die Abstützungseinrichtung in ihrer neuen Stellung wieder umzustellen,
werden die Ventile 39 und 45 geschlossen und die Ventile 41 und 44 geöffnet, um
Flüssigkeit vom Akkumulator am kleinen Ende in den Differentialkolben und die Zylinderanordnung
eintreten zu lassen und den Kolben zu heben, wodurch Flüssigkeit vom großen Ende
des Zylinders in die Reifen gelangt.
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Um die Abstützungseinrichtung wieder zu belasten. wird Ventil 44 geschlossen
und Ventil 43 geöffnet, um Flüssigkeit bei Akkumulatordruck in die Reifen eintreten
zu lassen.
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Wenn infolge gegenseitiger Annäherung von Hangendem und Boden der
Druck in den Reifen über einen bestimmten '.Maximalwert ansteigt, so öffnet das
Sicherheitsventil 31, und Flüssigkeit wird von den Reifen in den Akkumulator gedrückt.
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Wenn der in dem Akkumulator erzeugte Druck über einen bestimmten,
durch die Belastung des Sicherheitsventils 36 gesteuerten Maximalwert hinausgeht,
so öffnet dieses Ventil 36 und ermöglicht den Übergang eines Teiles der Flüssigkeit
vom Akkumulator in den Behälter.
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Die vorbeschriebene Auslegung der Hydraulik ist vollkommen automatisch,
da sie es dem Reifen freiläßt,wenn nötig, während ihrer Bewegung Flüssigkeit in
den Behälter abzugeben, und die Einheit wird auf dieBelastung umgestellt, die dieKapazität
entsprechend dem Akkumulatordruck aufrechterhält.
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Es wird jedoch zu beachten sein, daß einfachere Mittel zum Steuern
des Druckes in den Reifen verwendet werden können, wenn dies, um die Kosten der
Anlage zu verringern, wünschenswert ist.
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Bei der einfachsten Ausführungsform verbindet ein Abblasventil die
Reifen mit einem Tank oder Behälter, der im Gestell angeordnet und auf oder riur
wenig über Atmosphärendruck gehalten ist. Um die Einheit zum Bewegen zu entlasten,
läßt ein handgesteuertes Ventil Flüssigkeit von den Reifen in den Behälter strömen.
Um die Einheit nach der Bewegung wieder umzustellen, wird Flüssigkeit mittels einer
Handpumpe aus dem Behälter in die Reifen gepumpt.
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Diese Anordnung ist einfach und wirtschaftlich, aber sie erfordert
zur Betätigung Zeit- und Kraftaufwand mit der Hand und besitzt den Nachteil, daß
der Endsetzdruck für die Reifen von der Bedienungsperson gesteuert wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind die Reifen über ein Abblasventil
an einen hydraulischen Akkumulator angeschlossen, der einen gerade noch unter dem
kleinsten Reifendruck bei Belastung liegenden maximalen Arbeitsdruck aufweist.
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Zur Entlastung wird Flüssigkeit von den Reifen in den Akkumulator
gepumpt, und zum Umstellen der Einheit nach der Bewegung wird der Akkumulator über
ein handbetätigtes Ventil, welches das Abblasv entil entlastet, mit den Reifen verbunden.
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Diese Anordnung besitzt den Vorteil, daß die Einheit auf einen vorbestimmten
Druck gebracht wird, aber sie erfordert zum Entlasten Zeit und die Aufwendung von
Handkraft. Weiter kann, wenn abgebrochener Boden oder Hangendes beim Vorwärtsbewegen
der Einheit überwunden werden muß, ein weiteres Pumpen zum Entlasten notwendig werden,
da ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen während der Bewegung in den Reifen zurückgehalten
wird.
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Die Bewegung der dargestellten Abstützungseinrichtung wird durch Drehung
der oberen Reifen mittels der Schnecken 19 bewirkt. Wenn es wünschenswert ist, die
Abstützungseinrichtung bei ihrer Bewegung zu steuern, so können die zwei oberen
Reifen auf getrennten Wellen angeordnet werden, wodurch die Abstützungseinrichtung
durch verschiedene Drehung der Wellen und Reifen in jede gewünschte Richtung gesteuert
werden kann.
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Es können auch verschiedene andere Arten, die Abstützungseinrichtung
zu bewegen, angewandt werden. Die Abstützung kann z. B. ganz einfach nach dem Entlasten
in ihre neue Stellung geschoben oder gezogen werden. Sie kann abwechselnd durch
Aufwendung einer Tangentialkraft auf den Umfang eines oder mehrerer Reifen, um diese
zu drehen, bewegt werden. Zu diesem Zweck kann ein biegsames Band zwischen einem
Paar der Reifen durchgezogen werden, die durch Ziehen an einem Ende des Bandes gedreht
werden, oder es können drehbare Rollen zum reibenden Eingriff mit einem oder mehreren
Reifen in dem Gestell angeordnet werden.
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Die Abstützungseinrichtung kann in eine Anzahl leicht und einfach
zu handhabende Bestandteile zerlegt werden, was ihren Transport an den Arbeitsplatz
in einer Grube erleichtert, und die einzelnen Bestandteile können rasch und leicht
wieder zusammengesetzt werden.
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Durch die Deformation der Reifen unter Belastung wird geringeren Abweichungen
in der Flözhöhe Rechnung getragen, und die Abstützungen können mit Reifen verschiedener
Durchmesser ausgestattet sein.
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Es ist jedoch nicht wesentlich, daß beide überlagerten Reifen in einer
Abstützungsvorrichtung den gleichen Durchmesser besitzen.