DE2142547B1 - Hakenkopfschraube zur Verbindung der sich überlappenden Enden von rinnenförmigen Ausbauprofilen, insbesondere des Streckenausbaus unter Tage - Google Patents

Description

• dem Gebirge des Ausbauprofils bei gleicher Materialmenge oder geringfügiger Vermehrung des Materials des Kopfes, dessen Höhe zwischen seiner gewölbten Oberseite und seiner Unterseite vermindert ist, und daß zur Konzentration des durch die reduzierte Kopfhöhe im Bereich über dem Ausbauprofilflansch verdrängten Materials in der Nähe des Schaftes der Kopf am Übergang in den Schaft breiter als am Haken ist.
• Bei der erfindungsgemäßen Hakenkopfschraube führt die durch die Reduktion der Kopfhöhe erzielte Abflachung des Kopfes im Betrieb der Verbindung dazu, daß die Köpfe unter den Verzug bzw. einen Gebirgsvorsprung gleiten und sich nicht mehr an solchen Hindernissen festfahren. Dadurch werden die auf die Hakenköpfe bremsend einwirkenden Kräfte stark vermindert. Das hat ein besseres Arbeiten der Verbindung und eine entsprechende Entlastung der Schrauben zur Folge.
• Überraschend hat sich herausgestellt, daß entgegen allen Erwartungen, die sich aus fachgerechten Überlegungen auf Grund der Festigkeitslehre ergeben, das durch die reduzierte Kopfhöhe verdrängte Material nicht zu einer Verbesserung der Festigkeit des Kopfes gegen Aufbiegen führt, wenn es hakenseitig konzentriert wird. Es zeigt sich dann nämlich, daß zwar der Haken nicht mehr aufbiegt, als bei der bekannten Kopfausführung aufgebogen, der Kopf aber am Übergang in den Schaft der Schraube einreißt und der relativ gleich große Aufbiegewinkel zwischen Kopfunterkante und Schraubenschaft, wie bei der bekannten Ausführung festzustellen ist. Wenn dagegen entsprechend der Erfindungslehre das durch die reduzierte Kopfhöhe im Bereich über dem Ausbauprofilflansch verdrängte Material in der Nähe des Schaftes konzentriert wird, ergibt sich eine erhebliche Steigerung der Hakenfestigkeit gegenüber dem bisher bei derartigen Hakenkopfschrauben zu erzielenden Wert bei gleich hohen Belastungen, die zu einem Aufbiegen des hakenartigen Schraubenkopfes führen, ist bei der erfindungsgemäß ausgeführten Kopfform das Ausmaß der Aufbiegung gegenüber der bekannten Form bedeutend geringer. Infolgedessen ergibt sich durch die Erfindungslehre nicht nur eine Verbesserung der Gleiteigenschaften der Verbindung, sondern auch eine Steigerung ihrer Festigkeit gegen Verlust des Reibungsschlusses oder des Zusammenhaltens der Profilsegmente in der Überlappung bei starken Beanspruchungen des Ausbaus.
• Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindungslehre ergibt sich aus der eingangs erwähnten Herstellung der Hakenköpfe durch Warmverformung von Stangematerial. Die Verbreiterung des Hakenkopfes führt nämlich zur Ausbildung eines ebenen Mittelstückes an der Unterseite des Kopfes, an das sich zwei kürzere Endflächen anschließen, die mit der Außenseite des Mittelstückes einen stumpfen Winkel einschließen. Bei den Hakenköpfen, die längs der Flansche des Ausbauprofils beim Einschieben der Verbindung gleiten müssen, ergeben sich dann günstigere Verhältnisse.
• Auf dem vergrößerten Mittelstück sind die spezifischen Belastungen geringer. Folglich sind die Gleitwerte günstiger. Bei der häufig eintretenden, praktisch nicht zu verhindernden Tendenz, den Hakenkopf auf den Profilflansch zu verkippen, vermeiden die kurzen Endflächen, daß die Querkanten des Hakenkopfes in den Profilflansch einschneiden. Dadurch gleitet der Hakenkopf ruhiger, und die aufgebrachte Schraubenspannung wird in geringen Schwankungsbereichen beibehalten.
• Insbesondere besteht die Formgebung nach der Er- findungslehre darin, daß die rückwärtige, am Schaft gelegene Begrenzungskante des Kopfes und dessen daran anschließenden Begrenzungskanten im wesentlichen kontinuierlich gekrümmt sind, während die dem Haken zugeordnete Begrenzungskante nach einem demgegenüber wesentlich größeren Radius gekrümmt ist, und daß die parallel zum Profilflansch verlaufende Länge der Unterseite vergrößert ist.
• Bei einer Hakenkopfschraube M 27, die in Verbindungen zur Anwendung gelangt, welche Rinnenprofile mit einem Metergewicht zwischen 26 und 34kg/m miteinander verbinden, kann die Reduktion der Kopfhöhe von 24 mm um etwa 20 ovo auf 20 mm bei gleichzeitiger Verbreiterung des Kopfes von 40 mm um etwa 450/0 auf 58 mm erfolgen.
• Bei der üblichen Warmverformung der Hakenkopfschrauben aus Stangenmaterial ergibt sich, daß die Unterseite des Kopfes ein annähernd ebenes Mittelstück aufweist, an das sich in der Dimension der Profilflansche gesehen an beiden Enden die oben beschriebenen vorteilhaften kürzeren Endflächen anschließen, die mit der Außenseite des Mittelstückes einen stumpfen Winkel einschließen.
• Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. 1 in Draufsicht, Stirnansicht und Seitenansicht eine Hakenkopfschraube, die zum Stande der Technik gehört und Fig 2 in der Fig 1 entsprechender Darstellung eine Hakenkopfschraube nach Verwirklichung der Erfindungslehre.
• Beide Hakenkopfschrauben weisen übereinstimmend einen mit Gewinde versehenen Schaftl auf, dessen Gewindeteil mit 2 bezeichnet ist. Auf den Gewindeteil 2 gehört eine Mutter 3, die sich auf einer nicht dargestellten Lasche abstützt. Es handelt sich um Schrauben M 27 in den beiden dargestellten Fällen.
• Die Länge des zylindrischen Teiles des Schaftes ist mit a bezeichnet Sie beträgt bei der zum Stande der Technik gehörigen Schraube 86 mm; bei der erfindungsgemäßen Schraube ist die Länge vermindert und beträgt 75mm.
• Die Oberseite des Hakenkopfes ist mit 4 bezeichnet und in beiden Fällen gekrümmt. Die Kopfhöhe b zwischen der gewölbten Oberseite 4 und der Unterseite 5 des Kopfes beträgt bei der zum Stande der Technik gehörigen und in Fig. 1 wiedergegebenen Schraube 24 mm. Dieses Maß ist bei der erfindungsgemäßen Schraube, die in F i g. 2 wiedergegeben ist, um etwa 20 O/o auf 20 mm vermindert.
• Dagegen ist die Kopfbreitec, welche bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Hakenkopfschraube bekannter Ausführung 40 mm beträgt, um etwa 45 ovo bei der erfindungsgemäßen Schraube nach F i g. 2 auf 58 mm vergrößert. Diese Maße verstehen sich bei einer geringfügigen Vermehrung des Materials des Kopfes bei der erfindungsgemäßen Hakenkopfschraube nach F i g. 2 gegenüber der bekannten Hakenkopfschraube nach F i g. 1 um nicht mehr als 3 O/o bzw. bei gleicher Materialmenge.
• Das derart durch die Verminderung der Kopfhöhe im Bereich über dem nicht dargestellten Ausbauprofilflansch verdrängte Material ist, soweit es nicht im verbreiterten Kopf unterzubringen ist, bei der erfindungsgemäßen Hakenkopfschraube in der Nähe des Schaftes untergebracht. Dazu dient ein verhältnismäßig kurzer, mit 7 in F i g. 2 bezeichnter Teil des Schaftes, der den Übergang in den Kopf darstellt. An diesen Teil schließt sich ein Schaftbereich 8 an, dessen Ende mit dem Ende des zylindrischen Teiles 1 zusammenfällt.
• Dagegen hat die zum Stande der Technik gehörige Schraube nur einen Übergangsteil 10.
• Die Länge des Schaftes bis zur Oberseite des Kopfes ist mit d bezeichnet. Sie ist in beiden Fällen etwa gleich und beträgt bei der zum Stande der Technik gehörigen Hakenkopfschraube 140 mm, bei der erfindungsgemäßen dagegen 135 mm.
• Die rückwärtige, am Schaft 1 gelegene Begrenzungskante des Hakenkopf es ist bei der erfindungsgemaßen Schraube mit 16 bezeichnet, während die daran anschließenden Begrenzungskanten bei 17 und 18 in der oberen rechten Darstellung der F i g. 2 wiedergegeben sind. Wie ersichtlich, sind die Begrenzungskanten im wesentlichen kontinuierlich gekrümmt. Die dem Haken 19 zugeordnete Begrenzungskante 20 ist, wie der Radius e erkennen läßt, nach einem demgegenüber wesentlich größeren Radius gekrümmt. Der Radius e entspricht im übrigen dem Radius e' bei der vorbekannten Hakenkopfschraube; in beiden Fällen beträgt der Radius 70 mm.
• Die parallel zum Profilflansch verlaufende Länge der Unterseite 5 ist bei der erfindungsgemäßen Hakenkopfschraube gegenüber der vorbekannten Hakenkopfschraube erheblich verlängert.
• Die Unterseite des Kopfes, die mit 5 in F i g. 2 bezeichnet ist, wird von einem annähernd ebenen Mittelstück mit der Länge g gebildet, die sich in der Dimension des Profilflansches erstreckt. An dieses Mittelstück schließen sich jeweils zwei kürzere Endflächen mit der Länge h an, die bei 22 bzw. 23 in der oberen rechten Darstellung der Fig.2 wiedergegeben sind. Diese Endflächen 22 bzw. 23 schließen mit der Außenseite des Mittelstückes und damit mit der Ebene der Fläche 5 einen stumpfen Winkel ein.
• Bei der zum Stande der Technik gehörigen Hakenkopfschraube fehlen diese Flächen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Hakenkopfschraube zur Verbindung der sich überlappenden Enden von rinnenförmigen Ausbauprofilen, insbesondere des Streckenausbaus unter Tage, die einen mit Gewinde versehenen Schaft für eine Lasche der Verbindung und einen Hakenkopf aufweist, dessen Unterseite dem Flansch des Ausbauprofils aufliegt und der mit seinem Haken das Ausbauprofil hintergreift, wobei die Oberseite des Kopfes gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Gleiteigenschaften des Hakenkopfes der Schraube unter dem Verzug bzw. dem Gebirge des Ausbauprofils bei gleicher Materialmenge oder geringfügiger Erhöhung des Materials des Kopfes, dessen Höhe (b) zwischen seiner gewölbten Oberseite (4) und seiner Unterseite (5) vermindert ist, und daß zur Konzentration des durch die reduzierte Kopfhöhe (b) im Bereich über dem Ausbauprofifflanseh verdrängten Materials in der Nähe des Schaftes der Kopf am Übergang (7, 8) in den Schaft (1) breiter als am Haken (19) ist.
2. 2. Hakenkopfschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige, am Schaft gelegene Begrenzungskante (16) des Kopfes und dessen daran anschließenden Begrenzungskanten (17, 18) im wesentlichen kontinuierlich gekrümmt sind, während die dem Haken (19) zugeordnete Begrenzungskante (20) nach einem demgegenüber wesentlich größeren Radius (e) gekrümmt ist, und daß die parallel zum Profilflansch verlaufende Länge (f) der Unterseite vergrößert ist.
3. 3. Hakenkopfschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Hakenkopfschraube M 27 die Reduktion der Kopfhöhe von 24 mm um etwa 20 O/o auf 20 mm bei gleichzeitiger Verbreiterung des Kopfes von 40 mm um etwa 45 O/o auf 58 mm erfolgt.
4. 4. Hakenkopfschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (5) des Kopfes ein annähernd ebenes Mittelstück (g) aufweist, an das sich in der Dimension der Profilflansche gesehen an beiden Enden kürzere Endflächen (22, 23) anschließen, die mit der Außenseite des Mittelstückes (5) einen stumpfen Winkel einschließen.

   Die Erfindung betrifft eine Hakenkopfschraube zur Verbindung der sich überlappenden Enden von rinnenförmigen Ausbauprofilen, insbesondere des Strekkenausbaus unter Tage, die einen mit Gewinde versehenen Schaft für eine Lasche der Verbindung und einen Hakenkopf aufweist, dessen Unterseite dem mansch des Ausbauprofils aufliegt und der mit seinem Haken das Ausbauprofil hintergreift, wobei die Oberseite des Kopfes gewölbt ist.

   Die meisten Verbindungen dieser Art verwenden zwei Laschen, von denen eine am Ende des einschiebenden und die andere am Ende des überschiebenden Ausbauprofilsegmentes in der Überlappung angeordnet ist. Während die Hakenkopfschrauben der Lasche am Ende des einschiebenden, d. h. dem Gebirge zugekehrten Profilsegmentes nicht zu gleiten brauchen, müssen die Hakenköpfe der anderen Lasche auf den Flanschen des einschiebenden Profilsegmentes gleiten, wenn die Profile bei Überschreiten des Reibungsschlusses in der Überlappung aufeinandergleiten.

   Hinsichtlich dieser Verhältnisse unterscheiden sich die Belastungen der Hakenkopfschrauben beider Laschen voneinander.

   Wenn die Verbindungen unter dem Einfluß des Gebirgsdruckes einschieben, kommt es zu einer Verkürzung des Umfanges des betreffenden Streckenrahmens. Dadurch wird der außen auf dem Rahmen in der Regel aufliegende Verzug zusammengeschoben.

   Der normalerweise auf den Profiftlansehen gleitende Verzug staut sich vor den Hakenköpfen, weil diese über die Profilflansche hinausstehen. Der bei modernem Streckenausbau stark in seiner Festigkeit verbesserte Verzug, insbesondere die Festigkeit der Längsstäbe von Drahtverzugmatten und von Verzugsblechen führt zum Abbremsen der auf den Flanschen gleitenden Hakenköpfe und sucht die nicht gleitenden Hakenköpfe zu verschieben. Die Folge ist eine unerwünschte zusätzliche Belastung der Hakenkopfschrauben. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn Vorsprünge des Gebirges oder Hinter-Füllmaterial mit den Hakenköpfen kollidieren.

   Die Haken der Schrauben werden außerdem durch die- an den Muttern aufgebrachten Zugkräfte im Schaft der Schrauben auf Biegen beansprucht. Die Festigkeit der Schrauben muß daher am Haken, der den Flansch des Ausbauprofils hintergreift, sehr hoch sein, weil die im Schaft aufgebrachten Zugkräfte den Reibungsschluß der Ausbauprofile in der Überlappung und deren Festigkeit gegen Trennen der sich überlappenden Teile der Profilsegmente bestimmen.

   Insgesamt gesehen sind die Beanspruchungen der Hakenköpfe bereits beim Einbringen der Verbindung sehr hoch, steigern sich aber im Betrieb nach Einsetzen des Gebirgsdruckes und insbesondere beim Gleiten der Verbindung noch weiter. Ein Versagen der Hakenkopfschrauben würde zum Verlust der Auflage der Profile in der Oberlappung führen und muß schließlich den Zusammenbruch des Streckenrahmens zur Folge haben. Die Hakenkopfschrauben werden daher sorgfältig aus Stangenmaterial aus Sonderstählen warmverformt und anschließend vergütet.

   Außerdem werden bei den Verbindungen Arretierungsmittel verwendet, welche die Hakenkopfschrauben bzw. die Laschen der Verbindung mit der Stirnseite des betreffenden Profils verbinden und dadurch die Belastungen der gleitenden Teile herabsetzen.

   Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Hakenkopfschrauben durch Formgebungsmaßnahmen besser gegen die zusätzlichen Belastungen durch den Verzug bzw. vorspringende Teile des Gebirges zu schützen und dabei die Festigkeit der Schrauben gegen Aufbiegungen am Kopf unter der Belastung durch die Zugkräfte im Schaft zu verbessern.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Verbesserung der Gleiteigenschaften des Hakenkopfes der Schrauben unter dem Verzug bzw.