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Nachgiebige Verbindung für ineinanderliegende Profile, insbesondere
für den Streckenausbau im Grubenbetrieb Die Erfindung betrifft eine nachgiebige
Verbindung für ineinanderliegende Profile, vorzugsweise geflanschte Rinnenprofile,
insbesondere für den Streckenausbau im Grubenbetrieb, bei welcher die Profile im
überlappungsbereich durch mindestens ein Spannschloß aneinandergepreßt sind. Derartige
Verbindungen haben in erster Linie den Zweck, die Profilstahlabschnitte derart nachgiebig
miteinander zu verbinden, daß sie bei Überschreitung eines bestimmten Gebirgsdruckes
aneinander vorbeigleiten können und dem Ausbaurahmen auf diese Weise die Möglichkeit
geben, einem zu hohen Gebirgsdruck durch Verringerung seiner Umfangslänge auszuweichen.
Im Rahmen dieser allgemeinen Zweckbestimmung kommt der Verbindung die besondere
Aufgabe zu, die Nachgiebigkeit so zu steuern, daß einerseits eine vorzeitige Zerstörung
des Streckenbogens unter dem Gebirgsdruck verhindert, andererseits aber seine Tragfähigkeit
voll ausgenutzt wird. Darüber hinaus soll die Verbindung möglichst einfach ausgebildet
und so gestaltet sein, daß sie schnell eingebaut und zum Zwecke des Wiedergewinners
des Ausbaus auch leicht gelöst werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind als Verbindungsmittel bereits Spannschlösser
bekannt, die aus einem mit dem inneren Profil im Sinne der Mitnahme gekuppelten
U-förmigen Bügel bestehen, welcher an der offenen Seite durch ein die Bügelschenkel
quer durchsetzendes Widerlager geschlossen ist und die ferner einen in diesem in
Längsrichtung der Binnenprofile geführten Spannkeil aufweisen, der einerseits am
Boden des äußeren Profils und andererseits am Widerlager des Bügels anliegt. Da
bei diesem bekannten Spannschloß das Widerlager durch zwei gegensinnig angeordnete
Querkeile gebildet wird und der Längskeil die Funktion eines Servoelementes besitzt,
hängt die Wirksamkeit dieser Verbindung außer von der jeweiligen Oberflächenbeschaffenheit
der Reibungsflächen hauptsächlich von der durch die Querkeile erzeugten Normalspannung
auf die Reibungsflächen ab. Diese bekannte Verbindung hat daher den Nachteil, daß
die durch sie bestimmte Nachgiebigkeit der Profile weitgehend von äußeren Einflüssen
sowie insbesondere von der Sorgfalt und dem Einfühlungsvermögen der Bedienungsleute
abhängt. Dieser Gründe wegen ist es hierbei nicht möglich, eine gleichmäßige Nachgiebigkeit
sämtlicher Verbindungen sowohl eines einzelnen Ausbaurahmens als auch mehrerer benachbarter
Ausbaurahmen zu gewährleisten.
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Diese Nachteile werden teilweise bei einer anderen bekannten Verbindung
vermieden, bei welcher zwischen die Böden der ineinanderliegenden Profile gegensinnig
zueinander angeordnete Flachkeile eingelegt sind, deren jeweils dünneres Ende derart
umgebogen ist, daß sie den stirnseitigen Rand der Profilböden hakenförmig umgreifen.
Auf diese Weise wird die von der Servowirkung herrührende Unsicherheit hinsichtlich
der Mitnahme der Keile ausgeschaltet und eine Zwangsmitnahme bewirkt, bis die Haken
bei Überschreitung einer vorbestimmte Höchstspannung umbiegen und die Keile dadurch
freigeben. Trotzdem gewährleistet auch diese Verbindung noch keine Gleichmäßigkeit
in der Nachgiebigkeit, sondern ist weitgehend von der Sorgfalt der Bedienungsleute
abhängig. Dieses beruht darauf, daß die gegensinnig zueinander angeordneten Flachkeile
wegen ihrer funktionsbedingt notwendigen Einschaltung zwischen die Böden der Profile
diese bei der Einschubbewegung auseinanderzuspreizen trachten und diese Spreizkräfte
dem notwendigen Reibungsschluß der Profile im Bereich der Flansche entgegenwirken.
Auch hierbei hängt die Nachgiebigkeit der Verbindung demnach weitgehend davon ab,
mit welchen Kräften die Bedienungsleute den als Widerlager dienenden Querkeil eintreiben.
überdies hat es sich in der Praxis als unmöglich erwiesen, lediglich durch Aufbiegen
der hakenartig umgebogenen Keilenden eine bei sämtlichen Verbindungen ausreichend
gleichmäßige Höchstbelastung festzulegen, bei welcher die Keile im Zuge der Einschubbewegung
der Profile freigegeben werden. Schließlich setzt diese Verbindung
eine
für den Grubenbetrieb zu große Anzahl loser und daher leicht verlierbarer Teile
voraus, die ihre Handhabung bei der Montage sowie im Einsatz umständlich macht und
zudem die Kosten für die Anschaffung und Unterhaltung erhöht.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Verbindung derart
auszubilden, daß sie praktisch unabhängig von äußeren Einflüssen sowie von der Sorgfalt
der Bedienungsleute ist und dadurch eine weitgehend gleichmäßige Nachgiebigkeit
sämtlicher Ausbaurahmen sicherstellt. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung
von den beiden zuvor beschriebenen bekannten Bauarten aus und kennzeichnet sich
durch die Vereinigung nachstehender Merkmale: a) Das Spannschloß besteht aus einem
mit dem inneren Profil im Sinne der Mitnahme gekuppelten, an sich bekannten U-förmigen
Bügel, welcher an der offenen Seite durch ein die Bügelschenkel quer durchsetzendes
Widerlager geschlossen ist und einem in diesem in Längsrichtung der Rinnenprofile
geführten, einerseits am Boden des äußeren Profils und andererseits am Widerlager
des Bügels anliegenden Spannkeil; b) der Spannkeil ist mit dem Rand des äußeren
Profils im Sinne der begrenzten Mitnahme unter Verwendung einer Bruchsicherung mittels
eines bis zu einer vorbestimmten Höchstspannung belastbaren Widerstandselementes
derart verbunden, daß das Widerstandselement bei Oberschreitung der vorbestimmten
Höchstspannung bricht und den Spannkeil freigibt.
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Bei der Bauart gemäß der Erfindung ist der Spannkeil zwar entsprechend
der an zweiter Stelle behandelten bekannten Bauart mit dem ihm anliegenden Profil
zwangsgekuppelt, derart, daß er bei überschreitung einer vorbestimmten Höchstspannung
selbsttätig freigegeben wird, wodurch die aus der Servowirkung herrührenden Unsicherheiten
in bezug auf eine zuverlässige Mitnahme des Spannelementes ausgeschaltet werden,
doch ist der Spannkeil hierbei durch die Verwendung eines von dem Innenprofil mitgenommenen
U-förmigen Bügels gemäß der an erster Stelle behandelten bekannten Bauart in Form
eines Einzelkeils auf der Außenseite des Bodens des äußeren Profils angeordnet.
Auf diese Weise wirken die Keilkräfte dem Reibungsschluß der Profile nicht entgegen,
sondern unterstützen diese. Diese Wirkung tritt zwar auch bei der auf Servorwirkung
beruhenden, an erster Stelle behandelten bekannten Bauart ein, im Gegensatz zu dieser
erfordert aber die Verbindung gemäß der Erfindung infolge der Zwangskupplung des
Spannkeils mit dem äußeren Profil für seine zuverlässige Mitnahme bei der Einschubbewegung
keine von der Willkür der Bedienungsleute abhängige Vorspannung, die im Falle der
bekannten Bauarten durch mehr oder weniger weites Eintreiben des als Widerlager
dienenden Querkeils erzeugt werden muß. Daher braucht das Widerlager bei der Bauart
Cremäß der Erfindung nicht als Querkeil ausgebildet zu s.-in, sondern kann die Gestalt
eines einfachen Querriegels aufweisen.
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Schließlich wird gegenüber der an zweiter Stelle behandelten bekannten
Bauart ein wesentlicher Vorteil dadurch erzielt, daß die Einschaltung einer besonderen
Bruchsicherung zwischen dem Längskeil und dem mit diesem gekuppelten Profil die
Sicherheit in bezug auf ein zuverlässiges Ansprechen der Verbindung bei Erreichen
der vorbestimmten Höchstbelastungsgrenze erheblich vergrößert und dadurch eine sehr
genaue Einhaltung der vorbestimmten Höchstbelastungsgrenze bei sämtlichen Verbindungen
sicherstellt. Dieses Ziel läßt sich bei der bekannten Bauart deswegen nicht erreichen,
weil der hierzu benötigte größere Querschnitt an den Enden der Flachkeile in dem
begrenzten Raum zwischen den Böden der ineinanderliegenden Profile nicht zur Verfügung
steht und sich die Keile überdies längs ihrer gegensinnig zueinander geneigten Berührungsflächen
verschieben müssen.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination an sich bekannter Bauelemente
wird eine nachgiebige Verbindung geschaffen, die die Nachteile der bekannten Verbindungen
vermeidet und sich neben ihrer Einfacheit hinsichtlich der Herstellung und der Handhabung
vor allem durch eine zuverlässige und von willkürlichen Einflüssen weitgehend unabhängige
Betriebsweise auszeichnet.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Widerlager zweckmäßig
als Stufenriegel ausgebildet. Die Abstufung des Querriegels ermöglicht einerseits
ein stufenweises Lösen der Verbindung und andererseits eine stufenweise Einstellung
des Oberlappungsmaßes zwischen den benachbarten Profilen beim Setzen des Ausbaurahmens.
Bei einer von der Erfindung gattungsmäßig verschiedenen Verbindung ist es zwar bereits
bekannt, das auf der Ausnutzung einer Servowirkung beruhende Spannelement als schwenkbaren
Querkeil auszubilden und diesen mit in bezug auf die beiden Schenkel des U-Bügels
abgesetzten Keilkanten zu versehen. Abgesehen davon, daß die Absetzung der Keilkanten
hierbei einem ganz anderen Zweck dient, handelt es sich bei dem Stufenriegel gemäß
der vorliegenden Erfindung nicht um einen Keil, da die für die Verriegelung wirksamen,
stufenweise abgesetzten Kanten zueinander parallel verlaufen.
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Zweckmäßig ist der U-förmige Bügel der Verbindung mit dem inneren
Profil mittels einer in eine Vertiefung des Profils eingreifenden Wulst im Sinne
der Mitnahme gekuppelt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Spannkeil mit dem
Ende des äußeren Profils durch ein dieses hakenartig umgreifendes Kupplungsstück
verbunden ist. wobei die gabelartig ineinandergreifenden Enden des Spannkeiles und
des Kupplungsstückes ihrerseits durch einen zugleich als Gelenkbolzen dienenden
Abscherstift gekuppelt sind.
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Weiterhin kann es sich in manchen Fällen empfehlen, dem Spannschloß
im Endbereich des äußeren Profils in an sich bekannter Weise zusätzlich einen Führungsring
zuzuordnen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigt F i g. 1 den Oberlappungsbereich von zwei ineinanderliegenden geflanschten
Rinnenprofilen mit der Ansicht auf den Boden, F i g. 2 einen Längsschnitt durch
die Verbindung senkrecht zur F i g. 1 und F i g. 3 einen Querschnitt durch die Verbindung.
In der Zeichnung sind die Profilstahlabschnitte mit 1 und 2 und der diese im überlappungsbereich
umgreifende U-förmige Bügel mit 3 bezeichnet. Der Bügel 3 hat im Endbereich seiner
beiden Seitenschenkel Ausnehmungen, die von einem Stufenriegel
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quer durchsetzt sind. Am Steg weist der Bügel 3 eine Wulst 5 auf, die sich in .eine
entsprechende Vertiefung in den Flanschrändern des Innenprofils einlegt und dadurch
die Mitnahme des Bügels 3 durch das Innenprofil 1 bewirkt. Der Stufenriegel 4 dient
als Widerlager für einen in Längsrichtung an der Bodenaußenseite des Außenprofils
2 geführten Spannkeil 6, dessen dünnes Ende mittels eines als Abscherstift dienenden
Gelenkbolzens 7 mit einem Kupplungsstück 9 verbunden ist, welches das Stirnende
des Außenprofils 2 hakenartig umgreift. In diesem Bereich sind die Profile zusätzlich
durch einen Führungsring 8 umschlossen, der mit dem Kupplungsstück 9 fest verbunden
ist.
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Die Wirkungsweise der Verbindung ist folgende: Beim Einsetzen der
Gebirgsbewegung findet zwischen den Profilen 1 und 2 eine relative Einschubbewegung
statt, wobei sich das Innenprofil l in der in der Zeichnung veranschaulichten Lage
relativ nach unten und das Außenprofil 2 relativ nach oben bewegt. Da der U-förmige
Bügel 3 über die Wulst 5 mit dem Innenprofil und der Spannkeil 6 über das hakenförmige
Kupplungsstück 9 mit dem Außenprofil 2 zwangsgekuppelt sind, werden die Profile
bei der Einschubbewegung mit zunehmender Spannung gegeneinandergepreßt.
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Hat sich die Verbindung auf diese Weise bis zu einer vorbestimmten
Höchstspannung festgezogen, bricht der auf diese Höchstlast abgestimmte Abscherstift
7 durch Abscheren und gibt den Spannkeil 6 frei. Von diesem Augenblick an können
die Profile 1 und 2 durch Relativverschiebung weiter nachgeben, ohne daß sich hierbei
die Verspannung zwischen den Profilen erhöht.
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Beim Lösen der Verbindung wird der Stufenriegel s zunächst nur über
die erste Abstufung zurückgeschlagen. Auf diese Weise wird die Verbindung lose,
ohne daß die Profile hierdurch jedoch auseinanderfallen. Erst anschließend wird
der lose Stufenriegel von einer gesicherten Stelle aus entfernt und dadurch die
Verbindung ganz aufgehoben.