-
-
VORRICHTUNG ZUR GELENKIGEN VERBINDUNG UND VORSPANNUNG VON GRUBENAUSBAU-KAPPEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die für das gelenkartige Verbinden und
Vorspannen von Kappen geeignet ist.
-
Wie bekannt wird in vielen Grubenabbauen die Firste offener Grubenräume
mit Metallstempeln und Grubenkappen
abgestUtztt Diese Kappen haben
entsprechend den auftretenden Belastungen entweder I - oder Kastenprofil. Im allgemeinen
werden die Kappen normal zum hbbaustoß eingebaut, u.zw. einzeln, oder mit Hilfe
eines Bolzens so miteinander verbunden, daß sie sich aus der Horizontallage um einen
geringen Winkelwert nach oben oder unten, sowie nach der Seite hin bewegen können.
Dieses Abwinkeln ist zwecks Anpassung an die jeweilige Pirste erforderlich.
-
Um dieses zu verwirklichen sind verschiedene - slb3tändig jedoch
nicht zu behandelnde - Vorrichtungen bekannt. So werden in großer Verbreitung jene
mit Zunge und Gabel als Gelenk hergestellten Verbinder in vielen Lösungsvarianten
angewendet, bei welchen - im Falle stempelfreien Abbaustoßes - die Erteilung der
Vorspannung mit einem Keil erfolgt.
-
Ferner sind auch solche Kappenverbindungen bekannt, die zwar mit
einem Gelenk hergestellt werden, wobei aber das Vorspannen der Kappe mit einer besonderen
7orrichtung, dem soge Vorspannschuh erfolgt, Dieser Kappenschuh ist nur in der Vorspanupsriode
der Kappen beansprucht und einer Belastung ausgesetzt. Sowie die Vorspannung aufhört
- indem die vorgepfändete Kappe mit einem Stempel unterfangen wird -so ist auch
der Rappenschuh entlastet, und die Kontinuität des Kappenzuges wird nurmehr durch
ein gelenk gesichert.
-
Die bekannten Terbinderkonstruktionen haben den Nachteil, daß die
Konstruktionselemente keine selbständigen Einheiten sind. Es kann mit ihnen nur
eine einzige gelenkige Verbindung hergestellt werden, ferner sind die auch - auf
die Kappenmitte bezogen - zweifach unsymmetrisch. Wegen letzterer Eigenschaft können
sie jeweils nur in einer Richtung vorgebaut werden.
-
Die überwiegende Anzahl der Kappen werden aus Stahl hergestellt.
Ihr Transport und Einbau ist wegen des großen Stückgewichtes sehr schwierig. Zwar
sind auch Leichtmetallkappen bekannt, doch ist deren Verwendung im Abbau,
da
die nötige Verbindung nur mit einem Gelenk erfolgen kann, mit gewissen Nachteilen
verknüpft.
-
Eine Gelenkverbindung ergibt sowohl bei den Stahlwie auch bei den
leichtmetallkappen eine starre Kappenbaukette, welche der Konvergenzwirkung nicht
zu folgen vermag, sodaß in den Verbindungselementen schädliche Spannungen erweckt
werden. Die schädlichen Spannungen führen zu bleibenden Formänderungen und zur vorzeitigen
Zerstörung der Kappen.
-
Das Ziel der Erfindung ist die Ausgestaltung einer solchen Verbindung,
die mit Eliminierung der bei den bekannten Konstruktionen bestehenden Mängel sowohl
in bergbautechnischer, wie auch in fabrikationstechnologischer Beziehung einen technischen
Fortschritt bedeutet.
-
Dieses gesteckte Ziel kann mit dem Verbindungsschuh gemaß der Erfindung
und mit einer entsprechender Ausbildung der durch den Schuh verbundenen Ausbaukappen
verwirklicht werden. Der Kappenschuh ist völlig unabhångig vom Kappenbalken, und
kann deswegen beim Transport und dem Einbau als selbständige Einheit behandelt werden.
Außerdem ist der Verbindungsschuh nicht nur in der Vorspannperiode, sondern auch
während der entspannten Periode, lasttragend, da er durch die Aufrechterhaltung
der beiden Gelenksverbindungen auch weiterhin als ein aktives lasttragendes Element
des Kappenzuges wirkt. Mittels der beiden Gelenkszapfen arbeitet der Kappenzug als
eine gelenkige Reihe 'von Kappen.
-
Durch eine derartiges nachgiebige ^Abstützung der Firste wird die
Möglichkeit für das Zustandekommen gefährlicher Spannungsspitzen betrEchtlich vermindert.
Die Zweigelenksverbindung schafft eine sich der Firste gut anschmiegende Kappenreihe
und bewirkt dadurch eine gleichmässigere Verteilung der last auf den Strebeausbau.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese gelenkige Baukette die dynamischen
Wirkungen dämpft und dadurch günstige gebirgamechanische Verhältnisse schafft. Der
zweigelenkige Kappenschuh wurde von uns als einfachsymmetrisches Verbindungsstück
ausgebildet.
-
Deswegen kann es in gleicher Weise am vorderen, wie am rückwertigen
Ende der Kappe eingebaut werden* Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Kappenform
und ihre Ausführungsart. Diese Kappe wird mit angenähert quadratischem Querschnitt,
als Hohlprofil - zweckessig aus Seichtmetall gepreßt - hergestellt. Das Profil besitzt
an den Kanten hervorspringende Rippen; diese sind an den Kappenenden zum Teil durch
Abschneiden beseitigt, um die Enden in den Kappenschuh einschieben zu können; die
Mitte der Kappenfläche ist konkav ausgebildet, Ein weiteres Kennzeichen der Kappe
besteht darin, daß sie, auf jede der drei Schwerpunktachsen bezogen, symmetrisch
ist und deshalb ihr Einbau in jeder beliebigen Richtung erfolgen kann. Das geschlossen
hergestellte Profil kann in beliebiger Zwänge an den oben erwähnten Zweigelenkskappenschuh
angeschlossen werden. Die Kappe wird in der erwünschten Länge zurechtgeschnitten
und an der für die Verbindung vorgesehenen Stelle mit einer dem Durchmesser des
Gelenksbolzens entsprechenden Bohrung versehen.
-
Der Vorteil der Ausbaukappen gemäß der Erfindung besteht im Vergleich
zu den herkömmlichen Grubenkappen darin, daß am Kappenende kein geschmiedeter Bestandteil
(z.B. durch Schweißen) dauernd befestigt werden muß, bzw.
-
bei einer Vollausechmiedung die konventionelle Lösung der Zunge-Gabelverbindung
gänzlich wegbleibt. Die bekannten Zunge-Gabelverbindungen können nur in einer Richtung
miteinander verbunden werden; hierdurch aber wird das Auf-und Abmontieren dieser
Ausbauelemente sehr erschwert.
-
Zum Zusammenbau der Gelenkskappe mit dem zweigelenkigen Kappenschuh
gemäß der Erfindung sind in einem Kappenzug drei Abbaukappen, zwei Stück Zweigelenkechuhe
und ein Stück Vorspannkeil erforderlich.
-
Die Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung soll weiterhin als
Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung erörtert werden, wobei
Fig.
1 die Seitenansicht und einen Teilschnitt der mit dem Zweigelenk-Kappenschuh gekoppelten
Kappen, Fig. 2 aber den Schnitt entlang der A-B-C Ebene in Fig. 1 darstellt.
-
Die Verbindung des hintereinander angeordneten, aus den Ausbaukappen
1 und 2 bestehenden Kappenzuges wird mit dem Kappenschuh 3 und den Verbindungsbolzen
4 und 5 bewerkstelligt.
-
Der Kappenschuh 3 ist ein bügelartig ausgebildetes Konstrùktionselement,
bei welchem die mit parallelen ebenen Platten begrenzten Seitenwände 6 und 7 sich
von einander in solchem Abstand befinden, daß sie den Balken der Kappe 1 und 2 umfassen
An dem oberen und unteren Ende der Seitenwände 6 und 7 wurden Verstarkungsränder
angebracht. Ein Teil des Kappenschuhs 3 wird unten von der Bodenplatte 8 abgeschlossen
und besitzt oben eine Auflageleiste 9 für die Kappe 2. Der andere Teil des Verbindungsschuhs
3 besitzt in der Ebene der Seitenwände 6 und 7 einen verbreiterten Ansatz 10, der
unten und oben offen ist. Die Bodenplatte 8 ist im Mittelteil des Kappenschuhs hochgebogen,
und damit wird die Distanz zwischen den Seitenwänden sowie die Dauerverbindung gesichert.
-
Die Verbindung des Kappenschuhs 3 mit den Ausbaukappen 1 und 2 erfolgt
in der Weise, daß durch die Bohrungen 11 bzw. 12 in den Seitenwänden 6 und 7 des
Kappenschuhs, bzw. durch die an den Enden der Kappen 1 und 2 vorgesehenen Bohrungen
13 die Gelenksbolzen 4 und 5 hindurchgesteckt werden. Die Gelenksbolzen sind wegen
Verdrehen durch die an den Seitenwänden 6 und 7 angebrachten, ans ich bekannten
Fixierbolzen 14 und 15 gesichert, während sie gegen Herausfallen durch einen Stoßflansch,
bzw. durch das Fixierelement 16 gesichert sind. Die Bohrung 13 wird so hergestellt,
da3 sich die Ausbaukappen 1 und 2 um die Gelenksbolzen leicht verdrehen können,
und sie außerdem auch in seitlicher Richtung eine gewisse flexible Bewegungsfreiheit
haben.
Das Koppeln der beiden Ausbaukappen 1 und 2 erfolgt demnach-mit zwei Gelenken, im
Gegensatz zu den konventionellen Lösungen, bei denen nur ein Gelenk angewendet-wirdw
Ein weiteres Konstruktionselement der Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung
ist der im Ansatz 10 des Kappenschuhs 3 hergestellte Keilsitz bzw. der im Keilsitz
17 eingesetzte Spannkeil 18. Der Spannkeil 18 hat die Aufgabe, die gelenkig verbundenen
Abbaukappen 1 und 2 nötigenfalls zu versteifen, was bei vorgepfändeter Kappe eintreten
kann. Der Keilsitz 17 ist in den verstärkten Seitenwänden 6 und 7 des Kappenschuhs
in der Weise ausgebildet, daß der in Querrichtung angebrachte Spannkeil 18 darin
mit Selbsteinstellung aufliegt. Der Spannkeil 18 besteht seiner Form nach aus einem
halbzylinderförmigen Unterteil des Halbmessers R und aus dem prismatisch geformten
Oberteil.
-
Der Krünmungqhalbmesser des zu Ke Keilsitzes ist zweckmäßig größer
als der des Spannkeiles 18, wodurch dann jederzeit das selbsttätige Einstellen des
Spannkeiles 18 gesichert ist.
-
Der Spannke 71 >8 wird in den Keilsitz 17 so eingesetzt, daß die
Längsachse des Spannkeils 18 mit der Ebeneder Unterlagsplatte, die zwischen die
Sohle 26 der Kappen 1 und 2 einerseits und den Spannkeil 18 andererseits eingesetzt
ist, einen Winkel Alpha einschließt (Siehe: Fig.2). Beim Eintreiben des Spannkeils
18 verspannt sich dieser mit seiner Abplattung an der, sich an die Sohle 26 der
Kappen 1 und 2 anschmiegenden Unterlagsplatte 21, bzw. an dem in den Seitenwänden
6 und 7 ausgebildeten konkaven Keilsitz 17. Die Längslage des Spannkeiles 18 bestimmt
in vertikaler Ebene die Stellung der vorgepfändeten Kappe. Je nach dem Entspannen
oder dem Setzen des Spannkeils 18 kann sich die Kappe 1 oder 2 - je nachdem, welche
der mappen abgestützt wurde - um den Gelenksbolzen 4 im Bereich von + 15° bis -80
verdrehen. Ferner können sich die Kappen 1 und 2 in der Horizontalebene um + 60
abwinkeln. Diese Werte entsprechen den Anforderungen der Praxis.
-
Den eigentlichen Teil der aus Leichtmetall hergestellten Kappen 1
und 2 bilden die viereckig ausgebildeten Kappenbalken 22. Ihr Inneres umschließt
in der Längsrichtung den langgestreckten Hohlraum 23. Im Ausführungsbeispiel besitzt
dieser Hohlraum 23 einen Kreinquerschnitt. An den vier Kanten des Kappenbalkens
22 befinden sich die aus dem Kappenkörper hervorstehenden Rippen 24. An den beiden
Kappenenden sind diese Rippen weggeschnitten5 um die beiden, aufeinander folgenden
Kappen koppeln zu können. Diese entlanggeführten vier Rippen 24 sind, um ein Abgleiten
des Stempelkopfes zu verhindern, maßgerecht nit nockenartigem Außenrand ausgebildet.
Der Einfachheit halber wurden die Stempel in den Abbildungen nicht eingezeichnet.
-
Die Deckplatte 25 und die Sohlenplatte 26 der Kappe 1 bzw. 2 ist
an den Profilkanten eben, in der F1henmitte aber konkav ausgebildet. Infolgedessen
kann die Kappe im Stempelkopf flexibel an mehreren Punkten aufliegen, im Gegensatz
zu den herkömmlichen Lösungen, bei denen dieses Allfliegen prinzipiell nur in einem
Punkt erfolgt. Kappe 1 und 2 sind ein durch Pressen hergestelltes Profils das zu
den drei Schwerpunkt sachsen gleichermassen symmetrisch istn Der Vorteil dieser
Ausführung äußert sich auch darin, daß die Kappen auf ein beliebiges Längenmaß zupeschnitten
werden können.
-
Strebkappen 1 und 2 sowie die drei Stück Zweigelenk-Kappenschuhe
werden in Einheiten zerlegt zur Einbad stelle befördert. Zuerst wird die erste Kappe
eingebaut, darnach aber das mit dem Keil versehene Ende oder das Ende ohne Keil
des Kappenschuhs in der Weise mit der Kappe verbunden, daß der Gelenksbolzen durch
die Bohrung, welche sich an dvm, zwischen die Seitenwände des Verbindungs schuhs
3 eingeschobenen Kappenende befindet, sowie durch die in den Seitenwänden des Kappenschuhs
vorgesehene Bohrungen durchgesteckt werden kann. Hiernach wird auch die zweite Kappen
in der vorhin beschriebenen Weise in das
andere Ende des Kappenschuhs
3 eingeschoben, und auch hier der Gelenkbolzen durch die vorgesehenen Bohrungen
gesteckt.
-
Sind die Strebkappen auf diese Weise miteinander verbunden, so folgt
nun die Vorspannung der vorgepfändeten Kappe. Diese Operation wird durch das Eintreiben
des hiefür zweckmSßig ausgebildeten Spannkeiles 18 besorgt.
-
In vorgespannter Stellung, bei welcher sich die beiden Strebkappen
in gekoppeltem und vorgespanntem Zustand befinden, wird die Verbindungsvorrichtung
durch das Anliegen des im Verbindungsschuh 3 befindlichen Spannkeiles 18 an der
Bodenplatte 8 zu einer starren Konstruktion.
-
Das eiterwandern des Strebstosses macht es erforderlich, fallweise
die konsolenartige Verbindung der vorgepfändeten Kappe zu unterbrechen. Hierbei
kann unter die vorgepfändete Kappe auch ein Stempel gesetzt werden. Die starre Gelenksverbindung
wird in der Weise beseitigt, daß der Spannkeil aus dem Kappenschuh 3 herausgezogen
wird.
-
Hierdurch können sich die Strebkappen 1 und 2, jeweils der Pirste-
und Sohlenbeschaffenheit gemäß, um die Gelenksbolzen 4 und 5 - in beiden Gelenken
- verdrehen. Es entsteht also unter der Firste eine gelenkige Baukette, bzw. ein
nachgiebiger Kappenzug. Die beiden Gelenke sichern die unterbrochene Verbindung
der beiden Kappen, gleichzeitig aber auch ihre gelenkige Bewegungsfreiheit. Der
Kappenschuh 3 ist auch in dieser Stellung zur Ubertragung des Lastmomentee geeignet,
er wirkt also als lasttragendes Element.
-
Das Rauben der Kappen erfolgt nach der bekannten Technologie. Wird
der dem Bruch zugekehrte letzte Stempel unter der Kappe ausgebaut, so klappt der
Kappenschuh, und mit ihm die Strebkappe durch eine Drehung um den im Keilsitz geführten
Gelenkbolzen herunter. Nach dem Herausschlagen, bzw dem Hinausschieben der Gelenksbolzen,
kann die Kappe aus dem Kappenschuh herausgezogen, bzw. der Kappenschuh von der Kappe
entfernt werden. Ein weiterer Einbau der ausgebauten Kappe erfolgt dann in der oben
beschriebe nen Weiser