DE2142547C

DE2142547C - Hakenkopfschraube zur Verbindung der sich überlappenden Enden von rinnenförmigen Ausbauprofilen, insbesondere des Streckenausbaus unter Tage

Info

Publication number: DE2142547C
Application number: DE19712142547
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner vom Dipl.-Volksw. Dr. 5800 Hagen. E21d 15-44 Felde
Original assignee: Bergbaustahl Gmbh & Co, 5800 Hagen
Filing date: 1971-08-25
Publication date: 1973-02-08

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hakenkopfschraube 7ur Verbindung der sich überlappenden Enden von rinnenförmigen Ausbauprofilen, insbesondere des Strek· kenausbaus 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.

Die meisten Verbindungen dieser Art verwenden zwei Laschen, von denen eine am Ende des einschiebenden und die andere am Ende des überschiebenden Ausbauprpfusegimarilg.il, der Überlappung angeordnet ist WähVaiä^^a^pkofi&chraiiben-'der Lasche am Ende des einsghiebfsden, 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 aufeinandergleitcn. Hinsichtlich dieser Verhältnisse unterscheiden sich die Belastungen der Hakenkopfschrauben beider La-.. sehen, yoneinaxideS

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 Profilflanschen gleitende Verzug staut sich vor den Hakenköpfen, weil diese über die Profilflansche hinausstehen. Der bei modernem Streckenausbau stark in seiner Festigkeit verbesseile Veizug, insbesondere die Festigkeit der Längs stäbe von Drahtverzugmatten und von Ver/ugsblechen 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 in; 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 Glci ten der Verbindung noch weiter. Ein Versagen der Hakenkopfschrauben würde zum Verlust der Auflage der Profile in der Überlappung 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 Hakenkopf schrauben 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. dem Gebirge des Ausbaupirofils bei gleicher Materialmenge oder geringfügiger Vermehrung des Materials des Kopfes, dessen Höhe zwischen seiner gewölbten Oberseite und seiner Unterseite vermindert ist, und

jaß zur Konzentralion des durch die reduzierte Kopfhöhe im Bereich über dem Ausbaupiofilflansch verdrängten Materials in der Nähe des Schaftes der Kopf ^am Übergang in den Schaft breiter als am Ha-

Bei der erfindungsgemäßen Hakenkopfschraube führt die durch die Reduktion der Kopfhöhe erhielte Abflachung iss Kopfes im Betrieb der Verbindung dazu, daß die Köpfe unter den Verzug bzw. einen Gebircsvorsprung gleiten und sich nicht mehr an solchen Hindernissen festfahren. Dadurch werden die auf die Hakenknpfe bremsend einwirkenden Kräfte stark vermindert. Das hat ein besseres Arbeiten der Verbindung und eine entsprechende Entlastung der Schrauben zur Folge. »5

Überraschend hat sich herausgestellt, daß entgegen allen Erwartungen, die sich aus fachgerechlen Überlcüi.nüen auf Grund der Festigkeitslehre ergeben, das du· h die reduzierte Kopfhöhe verdrängte Material niöii /ti einer Verbesserung der Festigkeit des Kopfes sjc" i. Aufbiegen führt, wenn es hakenseitig konzentrji ί wird. Es zeigt sich dann nämlich, daß zwar der H · en nicht mehr aufbiegt, als bei der bekannten K· fausführung aufgebogen, der Kopf aber am ij^;. -fiiang in den Schaft der Schraube einreißt und de· relativ gleich große Aufbiegewinkel zwischen K.·,hinterkante und Schraubenschaft, »>ie bei der beka.r.ien Ausführung festzustellen ist. Wenn dagegen cni Sprechend der Erfindungslehre das durch die re-,Ji . rte Kopfhöhe im Bereich über dem Ausbauprofi'iV'i.nsch verdrängte Material in der Nähe des Schafte" 1 mzentriert wird, ergibt sich eine erhebliche Stei- <v,._;n« der Hakenfestigkeit gegenüber dem bisher bei ί iMiTgen Hakenkopfschrauben zu erzielenden Wert Iv bleich ho'.ien Belastungen, die zu einem Aufbieücn des hakenartigen Schraubenkopfes führen, ist bei di. erfindungsgemäß ausgeführten Kopfform das Α;"maß der Aufbiegung gegenüber der bekannten Fo-η bedeutend geringer. Infolgedessen ergibt sich du:ch die Erfindungslehre nicht nur eine Verbesserune der Gleiteigenschaften der Verbindung, sondern auch eine Steigerung ihrer Festigkeit gegen Verlust des Rcibungsschlusscs 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 Hcrstellunc der Hakenköpfe durch Warmverformung von Slangematcrial. Die Verbreiterung des Hakenkopfes führt nämlich zur Ausbildung eines ebenen Mittel-Stückes an der Unterseite des Kopfes, an das sich zwei kürzere Endflächen anschließen, die nut der Außenseite des Mittelslückes einen stumpfen Winkel einschließen. Bei den Hakenköpfeu, die längs der Flansche des Ausbauprofils beim Einschieben der Verbindung gleiten müssen, ergeben sich dann gun-Miiicrc Verhältnisse.

Auf dem vergrößerten Mitlelstück 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 fcrfindungslehrc darin, daß die rückwärtige, am, Schaft, gelegene BegrQnzungskante des Kopfes und'(Jessen daran anschließenden. Begrenzungstkanten im,wesentlichen kontinuierlich gekrümmt sind, während die dem Haken zugeordnete Begrenzungskante nach einem demgegenüber wesentlich größeren Radius gekrümmt ist, und daß die parallel zum -Proßlflansch verlaufende Länge der Unterseite vergrößert ist

Bei einer Hakenkopfschraube M 27, die in Vcrbin_T düngen zur Anwendung gelangt, welche Rinnenprofile mit einem Metergewicht zwischen 26 und 34 kg/m miteinander verbinden, Rann, die Reduktion der Kopfhöhe von 24 mm um etwa 2O^e/o auf 20 mm bei gleichzeitiger Verbreiterung des Kopfes, von 40 mm um etwa 45 °/o auf 58 mm erfolgen... ,

Bei der üblichen Warmverformung der Haken? kopfschrauben 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 Erfindungsichre.

Beide Hakenkopfschrauben weisen übereinstimmend einen mit Gewinde versehenen Schaft 1 auf, dessen Gewindeteil mit 2 bezeichnet ist. Auf den Gewindeteil 2 gehört eine M itter 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 α bezeichnet.

Sie beträgt bei der zum Stande der Technik gehörigen Schraube 86 mm; bei der erfindungsgemäßen Schraube ist die Länge vermindert und beträgt 75 mm.

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 auf 20 mm vermindert.

Dagegen ist die Kopf breite c, welche bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Hakenkopfschraube bekannter Ausführung 40 mm beträgt, um etwa !." % bei der erfindungsgemäßen Schraube nach F i g. 2 auf 5& mm vergrößert. Diese Maße verstehen sich bei einer '.'cringfügigcn Vermehrung des Materials des Kopfes bei der erfindungsgeniäßen Hakenkopfschraube nach Fig. 2 gegenüber der bekannten Hakenkopfschraube nach F i g. 1 um nicht mehr als 3 °/o bzw. bei gleicher Materialmenge.

Das derart durch die Verminderung der Kopfhöhe im Bereich über dem nicht dargestellten Ausbauprofilflansch verdrängle Material ist, soweit es nicht im verbreiterten Kopf unterzubringen ist, bei der erfindungsgcmäßcn Hakenkopfschraube in der Nähe des Schaftes untergebracht. Dazu dient ein vcrhältnismä-

ßig kurzer, mit 7 in F i g. 2 bezeichntcr Teil des Schaftes, der den Übergang in den Kopf darstellt. An diesen Teil schließt sich ein Schaflbereich 8 an, dessen Ende mit dem Ende des zylindrischen Teiles 1 zusammenfällt.

Dagegen hat die zum Stande der Technik gehörige Schraube nur einen Übergangsleil 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 Hakenkopfes ist bei der erfindungsgemäßen 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 Hakenkopfschraubc gegenüber der vorbekannten Hakenkopfschraube erheblich verlängert.

ίο 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 Endflä-

»5 chen mit der Länge Λ an, die bei 22 bzw. 23 in dei oberen rechten Darstellung der Fig. 2 wiedergegeben sind. Diese Endflächen 22 bzw. 23 schließen mil der Außenseite des Mittelstückes und damit mit dci Ebene der Fläche 5 einen stumpfen Winkel ein.

so Bei der zum Stande der Technik gehörigen Haken kopfschraube fehlen diese Flächen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 142^7 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 Hatcri das Ausbauprofil hintergreift.-wo·». J bei die Oberseite des Kopfes gewölbt ist; ^rd£- · durch 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 Kupfhöhe (b) im Bereich über dem Ausbauprofilflansch verdrängten Materials in der Nähe des Schaftes der Kopf am Übergang (7, 8) in den Schaft (1) breiter als am Haken (19) ist. _a5

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 konlinuierlieh gekrümmt sind, während die dem Haken (19) zugeordnete Begrenzungskante (20) nach einem demgegenüber wesentlich größeren Radius (c) gekrümmt ist, und daß die parallel zum Profilflansch verlaufende Länge (/) der Unterseite vergrößer! ist

3. Hakenkopfschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Hakenkopfschraube M 27 die Reduktion der Kopfhöhe von 24 mm um etwa 20% auf 20 mm bei gleichzeitiger Verbreiterung des Kopfes von 40 mm um etwa 45 °/o auf 58 mm erfolgt.

4. Hakenkopfschraube nach Anspruch I, 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 Mitfelstückes (5) einen stumpfen Winkel einschließen.