DE2106193A1 - Pressure cell for determining forces, in particular the external support forces in mining - Google Patents
Pressure cell for determining forces, in particular the external support forces in miningInfo
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G. M. η. H.
VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNGGM η. H.
EXPERIMENTAL COMPANIES OF MINING RESEARCH
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Druckdose zum Ermitteln von Kräften, insbesondere der Ausbaustützkräfte im BergbauPressure cell for determining forces, especially the support forces in mining
Die Erfindung betrifft ieine Druckdose zum Ermitteln von Kräften, insbesondere der Ausbaustützkräfte im Bergbau.The invention relates to i a pressure cell for detecting forces, in particular the expansion supporting forces in mining.
Die in einem Grubenausbau auftretenden Kräfte können bekanntlich durch zwischen Ausbau und Gebirge oder zwischen kraftschlüssig untereinander verbundenen Ausbauteilen angeordnete sogenannte Druekmeßdosen ermittelt werden. Diese sind Stahlbehälter, die einen mit Flüssigkeit gefüllten Raum enthalten, der von einer Membran abgeschlossen wird, die sich bei äußerer Druckeinwirkung auf den Behälter verformt. Der angezeigte Flüssigkeitsdruck ist bei zentriscljem Kraftangriff ein unmittelbares Maß für die Ausbaustützkräfte an der Meßstelle. Bei diesen stählernen Druckmeßüosen ist vor allem nachteilig, daß sie bei exzentrischer Belastung keine genaue Anzeige geben und in diesen Fällen zudem häufig sogar beschädigt oder zerstört v/erden, wodurch verfälschte Meßwerte verursacht werden bzw. gar keine Meßergebnisse zu erhalten sind. Ein weiterer Nachteil ist, daßAs is well known, the forces occurring in a mine support can be caused by between the support and the mountains or between force-fit so-called pressure gauges arranged among interconnected expansion parts are determined. These are steel tanks that contain a space filled with liquid, which is closed off by a membrane, which opens up when exposed to external pressure deformed on the container. The indicated fluid pressure is a direct measure with centric force application for the support forces at the measuring point. With these steely ones Druckmeßüosen is particularly disadvantageous that they are eccentric Load do not give an exact indication and in these cases moreover often even damaged or destroyed v / ground, whereby falsified measured values are caused or no measurement results are obtained at all. Another disadvantage is that
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diese Druckmeßdosen wegen ihres komplizierten Aufbaus vergleichsweise teuer sind, was ihre Anwendung weiter einschränkt. Schließlich sind diese stählernen Druckmeßdosen, soweit sie bisher im Bergbau unter Tage verwendet werden, meist vergleichsweise groß und unhandlich sowie außerdem korrosionsanfällig. this pressure load cell comparatively because of their complicated structure are expensive, which further limits their application. After all, these steel pressure cells are, as far as they are concerned previously used in underground mining, mostly comparatively large and unwieldy and also prone to corrosion.
Sie sind nach allem nicht dazu geeignet, die im Interesse vor allem der Grubensicherheit in zunehmendem Maße geforderten Untersuchungen über Höhe und Verteilung der Ausbaustützkräfte im Grubenausbau nachhaltig zu verwirklichen. Dazu werden gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung Druckmeßdosen benötigt, die die aufgezeigten Nachteile der bisher unter Tage verwendeten Druekmeßdosen vermeiden, vielmehr vergleichsweise billig und einfach herzustellen und wenig oder gar nicht korrosionsanfällig sind und deren Abmessungen klein gehalten werden können.After all, they are not suitable for what is increasingly required in the interest of mine safety in particular To carry out studies on the level and distribution of the support staff in the mine construction on a sustainable basis. To do this, according to The object of the present invention requires pressure cells that have the disadvantages of previously underground Avoid the pressure doses used, rather comparatively cheap and easy to manufacture and are little or not susceptible to corrosion and their dimensions are kept small can be.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen zwei einander zugewandten, parallel angeordneten Flächen zweier Druckplatten aus einem höchst-druckfesten Material ein aus einem homogenen Material mit hoher Druck- und Zugfestigkeit sowie niedrigem Elastizitätsmodul gebildeter Druckkörper angejsordnet ist mit einem im Verhältnis zur Größe des Druckkörpers kleinen Innenraum, der ein Gas oder eine Flüssigkeit enthält und an einen Meßwertanzeiger anschließbar ist. Derartige Druckdosen lassen sich nämlich in vergleichsweise kleiner Ausführung herstellen, was neben technischen vor allem auch wirtschaftliche Vorteile zeitigt. Sie können in größerer Zahl zu vertratbaren Kosten verwendet werden und sie lassen sich überall dort anbringen, wo es gewünscht wird., um genauere Aussagen als bisher über die Höhe und insbesondere die Verteilung der Ausbaustützkräfte zu gewinnen, was in hohemThis problem is solved according to the invention in that between two mutually facing, parallel surfaces, two Pressure plates made from a highly pressure-resistant material and from a homogeneous material with high compressive and tensile strength as well as a low modulus of elasticity formed pressure body has an interior space that is small in relation to the size of the pressure hull and contains a gas or a liquid and can be connected to a measured value indicator. Such pressurized cans can be compared in produce a smaller version, which not only has technical but also economic advantages. You can in larger numbers can be used at a reasonable cost and they can be attached wherever it is desired., in order to obtain more precise statements than before about the height and in particular the distribution of the expansion support forces, which in high
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Maße der Sicherheit der Bergleute zugute kommt. Bei der erfindungsgemäßen Druckdose entfällt weiterhin die bei den bekannten Druekdosen vorhandene Membran, so daß sie in der Herstellung einfacher und zudem weniger anfällig gegen Beschädigungen ist.Measure of the safety of miners benefits. In the inventive The pressure cell does not have the membrane present in the known pressure cells, so that it is used in production is simpler and also less prone to damage.
Die Kräfte werden nicht unmittelbar auf den Druckkörper übertragen, sondern unter Zwischenschaltung der beiden näherungsweise als starr anzunehmenden Druckplatten aus einem höchstdruckfesten Material, die fest mit dem mehr- elastischen Druckkörper verbunden, beispielsweise an diesen angeklebt sein können,. Die mit dem Druckkörper in Berührung kommenden Druckflächen der Druckplatten können auch geglättet oder konkav, gerundet sein, urc Beschädigungen der Druckkörper weitgehend zu vermeiden. 'The forces are not transferred directly to the pressure hull, but with the interposition of the two approximately as rigid pressure plates made of an extremely pressure-resistant material, which are firmly attached to the multi-elastic pressure body connected, for example can be glued to this. The pressure surfaces that come into contact with the pressure body the printing plates can also be smoothed or concave, rounded, and damage to the printing hulls to a large extent to avoid. '
Der Druckkörper wird vorzugsweise aus Polyamiden, wie z.B. Polycaprolaetam oder Polyeondensationsprodukte aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin oder aus gummielastischen Stoffen, z.B. Butadienpolymerisate, Butadienmischpolymerisate, synthetischer Kautschuk auf Butadien-Acrylnitrilbasis oder Chlorkautschuk gebildet. Bei der Fertigung kann somit der Druckkörper bezüglich seiner Eigenschaften in vielfacher Hinsicht variiert und seiner Abmessungen auf einfache Weise vielfältig abgewandelt werden. Trotzdem sind die Druckkörper vergleichsweise billig herzustellen. Die erfordernehen hohen- Druck- und Zugfestigkeiten sind bei diesen Materialien leicht in bekannter Weise, z. B. durch Zugabe von verstärkenden Fasern, zu erreichen. Derartige Druckkörper sind auch gegen Staub und Korrosion weitestgehend -unempfindlich, was für Untertagemessungen von besonderer Wichtigkeit ist.The pressure body is preferably made of polyamides, e.g. Polycaprolaetam or polyeondensation products from adipic acid and hexamethylenediamine or from rubber-elastic materials, e.g. Butadiene polymers, butadiene copolymers, synthetic rubber based on butadiene-acrylonitrile or chlorinated rubber educated. The properties of the pressure body can thus be varied in many respects during manufacture and its dimensions can be varied in a simple manner. Nevertheless, the pressure hulls are comparative cheap to manufacture. They require high compressive and tensile strengths are easy with these materials in a known manner, e.g. B. by adding reinforcing fibers to achieve. Such pressure bodies are also largely resistant to dust and corrosion -insensitive, which is of particular importance for underground measurements.
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Als Meßwertanzeiger dient vorzugsweise ein an den Innenraum angeschlossener hydraulischer (bei Plüssigkeitsfüllung) oder pneumatischer Druckmesser (bei Gasfüllung) vorbekannter Ausbildung.A hydraulic system connected to the interior (with liquid filling) is preferably used as the measured value indicator. or pneumatic pressure gauge (with gas filling) of previously known design.
Der Meßwertanzeiger kann auch aus einem L-förmig gebogenen, mit Meßmarken versehenen Meßrohr bestehen, das an einem Ende an den mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum angeschlossen ist und dessen anderes Ende verschlossen ist, und das an dem verschlossenen Ende teilweise mit Luft gefüllt ist. Im Meßteil des Meßrohrs kann statt einer Luftblase ein Vakuum vorgesehen sein. Außerdem kann der Meßteil des Meßrohrs als Kapillarrohr mit offenem Ende ausgebildet sein. Solche Anzeiger sind verhältnismäßig einfach und billig und können an jeder einzelnen Druckdose von vornherein vorgesehen werden, insbesondere bei solchen Messungen, die Druckmeßdosen in größerer Zahl erfordern. The measured value indicator can also consist of an L-shaped bent measuring tube provided with measuring marks, which at one end is connected to the liquid-filled interior and the other end is closed, and that at the closed The end is partially filled with air. Instead of an air bubble, a vacuum can be provided in the measuring part of the measuring tube be. In addition, the measuring part of the measuring tube can be designed as a capillary tube with an open end. Such indicators are proportionate simple and cheap and can be provided for in advance on each individual pressurized can, especially for those measurements that require a large number of pressure cells.
Bei höheren Genauigkeitsanforderungen kann die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Meßrohr auch mit Hilfe einer Eintauchspindel ermittelt werden, wie sie bei Präzisionsschlauchwaagen gebräuchlich sind.With higher accuracy requirements, the height of the liquid level can also be determined in the measuring tube with the aid of an immersion spindle, as is common with precision hose scales are.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gedankens werden der Druckkörper und dessen Innenraum kugelförmig ausgebildet und die Druckplatten mit entsprechenden Ausnehmungen versehen, um auf diese Weise zu gewährleisten, daß auch bei exzentrischer Krafteinleitung möglichst genaue Meßergebnisse erhalten werden. Bei dieser Ausbildung wird auch weitgehend eine Zerstörung oder Beschädigung der Druckkörper ausgeschlossen, wenn solche exzentrischen Belastungen auftreten. Und gerade im Bergbau sind die am Ausbau angreifenden Kräfte nach Größe und Richtung nur in den seltenstenAccording to an advantageous development of the inventive concept, the pressure body and its interior are spherical formed and provided the pressure plates with appropriate recesses in order to ensure in this way, that even with eccentric application of force, the most accurate measurement results possible. This training will destruction or damage to the pressure hull is also largely excluded if such eccentric loads appear. And especially in mining, the forces acting on expansion are very rare in terms of size and direction
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Fällen voraussehbar, so daß der exzentrischen Belastbarkeit eine besondere Bedeutung zukommt.Cases are foreseeable, so that the eccentric load capacity is of particular importance.
Es ist nicht immer erforderlich, besondere Druckplatten vorzusehen, vielmehr genügt es häufig, daß die Aufgabe der Druckplatten von ebene Flächen oder Ausnehmungen aufweisenden Ausbauteilen oder einer glatten Fläche des Gebirges unmittelbar wahrgenommen werden kann.It is not always necessary to use special printing plates, rather, it is often sufficient that the task of the printing plates from expansion parts having flat surfaces or recesses or a smooth surface of the mountains can be perceived directly.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Druckdose in Seitenansicht mit längsgeschnittejiem Druckkörper;1 shows the pressurized can according to the invention in a side view with a longitudinal section of the pressure body;
Fig. 2 bis 4 den Gegenstand der Fig. 1 mit besonders ausgebildeten Meßwertanzeigern;FIGS. 2 to 4 show the object of FIG. 1 with specially designed ones Measurement indicators;
Fig. 5 einen kugelförmig ausgebildeten Druckkörper gemäß einer Weiterbildung des Gegenstandes der Fig. 1.5 shows a spherical pressure body according to a further development of the object of FIG. 1.
In Fig. 1 ist ein Druckkörper 1, der beispielsweise aus einem Polyamid oder einem gummielastischen Stoff gebildet sein kann, dargestellt, der zwischen zwei Druckplatten 2 angeordnet ist. Der Druckkörper 1 weist einen Innenraum 3 auf, der mit Flüssigkeit oder einem gasförmigen Stoff gefüllt ist. Der Innenraum j5 ist über ein Meßrohr 4 mit einem Meßwertanaeiger 5 verbunden, der Je nach Füllung des Innenraums j5 hydraulisch oder pneumatisch arbeitet und die von außen auf den Druckkörper 1 über die Druckplatten 2 einwirkende Druckkraft anzeigt, die dem1 shows a pressure body 1, which can be formed from a polyamide or a rubber-elastic material, for example, which is arranged between two pressure plates 2. The pressure body 1 has an interior 3 which is filled with liquid or a gaseous substance. The interior j5 is connected via a measuring tube 4 with a Meßwertanaeiger 5, which works hydraulically or pneumatically depending on the filling of the interior j5 and the pressure force acting from the outside on the pressure body 1 via the pressure plates 2 indicates the
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Druckanstieg im Innenraum 3 entspricht» Welche Druckkraft welchem Druckanstieg entspricht, wird vor dem Einsatz der Druckmeßdose auf dem Prüfstand ermittelt.The increase in pressure in the interior 3 corresponds to »Which compressive force the pressure increase is determined on the test bench before the pressure cell is used.
Die aus dem Druckkörper 1 und den beiden Druckplatten 2 gebildete Druckdose kann zwischen Ausbau und Gebirge oder zwischen zwei Ausbauteilen angeordnet werden, um die Ausbaustutzkräfte zu ermitteln. In bestimmten Fällen kann es sich empfehlen, die Druckplatten an den Ausbauteilen, etwa durch Anschrauben oder Anklemmen ,oder am Gebirge, z.B. durch Ankern, zu befestigen. Häufig reicht es aus, die Aufgabe einer oder beider Druckplatten 2 durch ebene Flächen 11, 12 aufweisende Ausbauteile oder eine glatte Fläche des Gebirges wahrnehmen zu lassen.The pressure cell formed from the pressure body 1 and the two pressure plates 2 can be between expansion and mountains or between two expansion parts are arranged to support the expansion team to investigate. In certain cases it may be advisable to attach the pressure plates to the expansion parts, for example by screwing or Clamp on or fasten to the mountain, e.g. by anchoring. Often it is sufficient to give up one or both printing plates 2 to be perceived by expansion parts having flat surfaces 11, 12 or a smooth surface of the mountain range.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausbildung der Druckmeßdose ist der Innenraum 3 mit einer Flüssigkeit 6 gefüllt. Als einfacher Meßwertanzeiger 5 ist ein mit dem Innenraum 3 verbundenes L-fÖrmiges Meßrohr 4 vorgesehen, das an einem Ende verschlossen ist. Am verschlossenen Ende befindet sich eine Gasblase 7* während das übrige Meßrohr 4 wie der Innenraum 3 mit Flüssigkeit 6 gefüllt ist. Anstelle der Gasblase 7 kann auch ein Vakuum vorgesehen werden. Bei Belastung steigt der Flüssigkeitsspiegel im Meßteil des Meßrohrs 4 an und an Meßmarken eines Meßstabes 8 kann der Füllstand abgelesen v/erden, der jeweils einem bestimmten Druckwert entspricht.In the embodiment of the pressure cell shown in FIG. 2, the interior 3 is filled with a liquid 6. Than easier The measured value indicator 5 is connected to the interior 3 L-shaped measuring tube 4 is provided, which is closed at one end. There is a gas bubble at the closed end 7 * while the rest of the measuring tube 4 as the interior 3 with Liquid 6 is filled. Instead of the gas bubble 7, a vacuum can also be provided. The level of fluids rises when the body is exerted In the measuring part of the measuring tube 4 on and at measuring marks of a measuring stick 8, the level can be read off, the respective corresponds to a certain pressure value.
Nach der in Fig. 3 dargestellten ebenfalls einfachen Ausbildung des Meßwertanzeigers 5 der Druckmeßdose ist der Meßteil des mit dem Innenraum 3 verbundenen L-förmigen Meßrohrs 4 als bei 9"S offene Kapillare 9 ausgebildet. Wie im Beispiel der Fig. 2 steigt der Flüssigkeitsspiegel im Meßrohr 4 bei Belastung an und der Füllstand kann an den Meßmarken des Meßstabs 8 abge-According to the likewise simple training shown in FIG. 3 of the measured value indicator 5 of the pressure cell is the measuring part of the L-shaped measuring tube 4 connected to the interior 3 as at 9 "S open capillary 9 formed. As in the example in FIG. 2, the liquid level in the measuring tube 4 rises under load and the level can be read from the measuring marks on the dipstick 8.
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lesen werden.will read.
In Fig. 4 ist eine Druckmeßdose mit Meßwertanzeiger 5 dargestellt, "bei dem der Meßteil des L-förmigen Meßrohrs 4 von einer Eintauchspindel 51 gebildet ist. Bei Belastung steigt der Flüssigkeitsspiegel im Meßteil des Meßrohrs 4 an. Der genaue Flüssigkeitsstand wird nach Senkrechtstellen der Eintaudispindel 51 mittels Ausrichtlibelle 52 an einer Mikrometerschraube 55 abgelesen, die jeweils mit der Meßspitze 54 verbunden ist, welche die Flüssigkeitsoberfläche berührt. Mit einem solchen Meßwertanzeiger 5 sind sehr genaue Messungen von Kräften möglich.In Fig. 4, a pressure cell with measured value indicator 5 is shown, "in which the measuring part of the L-shaped measuring tube 4 of an immersion spindle 51 is formed. Increases with load the liquid level in the measuring part of the measuring tube 4. The exact liquid level is obtained after setting the immersion spindle vertically 51 is read off by means of an alignment vial 52 on a micrometer screw 55, each of which is connected to the measuring tip 54 which touches the liquid surface. With such a measured value indicator 5, very precise measurements are possible possible by forces.
In Fig. 5 ist eine Druckmeßdose mit einem kugelförmigen Druckkörper 1 abgebildet, der einen ebenfalls kugelförmigen Innenraum 5 umschließt, von dem aus gleichfalls ein Meßrohr zu einem Meßwertanzeiger 5 führt. Die Druckplatten 21 sind mit der Kugelform des Druckkörpers 1 angepaßten Vertiefungen ausgestattet. Diese Ausbildung des Druckkörpers 1 und der Druckplatten 21 stellt sicher, daß auch bei exzentrischem Kraftangriff die Funktionsfähigkeit der Druckmeßdosen jederzeit gewährleistet bleibt.In Fig. 5, a pressure cell is shown with a spherical pressure body 1, which is also spherical Enclosing interior space 5, from which a measuring tube also leads to a measured value indicator 5. The pressure plates 21 are equipped with the spherical shape of the pressure body 1 adapted wells. This training of the pressure hull 1 and the Pressure plates 21 ensure that the function of the pressure cells at all times, even in the event of an eccentric application of force remains guaranteed.
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- 1971-02-10 DE DE19712106193 patent/DE2106193A1/en active Pending
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1972
- 1972-01-06 FR FR7200288A patent/FR2126695A5/fr not_active Expired
- 1972-01-19 GB GB255672A patent/GB1374316A/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1374316A (en) | 1974-11-20 |
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