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"Spannverbindung für ineinander liegende senden bodenabge-
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stütz ter Rinnenprofile von Grubenausbaurahmen" Die Erfindung betrifft
eine Spannverbindung für dite ineinander liegenden Enden bodenabgestützter Rinnenprofile
von Grubenausbaurahmen mit Halbschellen, die von außen nur an den Flanschen des
Ausbauprofiles anliegen und denen Hakenschrauben mit Spanmuttern zugeordnet sind,
die sich auf Flanschen der Halbschellen abstützen, denen Mitnehmer zugeorclnet sind,
von denen der eine einem Außenprofil und der andere er dem Gebirge näher liegenden
Innenprofil anliegt.
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In solchen Spannverbindungen liegen die Köpfe der Hakenschrauben auf
dem innenprofil Sie verspannen die Rinnenprofilsegmente deshalb mit einer vorgegebenen
Kraft, ohne daß es durch VerS.ormung von eingeschalteten Kraftübertragungselementen
zu Spannungsverlusten in den Schrauben kommen kann. Das ist z.B.
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der Fall, wenn anstelle von Hakenschrauben Maschinenschrauben und
Halbschellen benutzt serdell, die sich um das Innenprofil legen und mit Flanschen
versehen sind. Denn beim Verspannen der Schrauben verwölben sich die Halbschellen,
die Flanschen verbiegen sich und die Verspannung der Schrauben &eht vcrloren.
Da andererseits der Reibungswiderstand im wesentlichen von der Verspannung hervorgerufen
vjird, erzielt man mit den Hakenschrauben ein weitgehend vorausbestimmbares Nachgeben
der Ausbaurabmen. Es muß jedoch dafür gesorgt sein, daß sich die Enden der Profile
nicht voneinander entfernen können. Das wird überlicherweise als "Spießen" der Verbindung
bezeichnet. Diese Erscheinung wird verhindert, wenn die Halbschellen und die ihnen
zugeordneten Hakensehrauben von den Profilen bei der Relativbewegung mitgenommen
werden.
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Auch soll Vorsorge dafür getroffen sein, daß ggf. die dem Innenprofil
zugeordneten Verbindungsmittel unter den Verzug gleiten können.
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Eine Spannverbindung mit den eingar«gn wiedergegebenen Merkmalen ist
bekannt (DT-PS 1 237 967). An der dem Ende des innenprofiles zugeordneten lIalbschelle
sind bei dieser Spannverbindung die Mitnehmer als prismatische
Körper
auBgebildet, Sie sind entweder aus dem Material der Halbschelle herausgeschmiedet
oder an der Stirnseite der Halbschelle angeschweißt. Die Form dieser Mitnehmer ist
jedoch relativ kompliziert, -und deswegen ist ihr Schmieden schwierig. Das Anschweißen
von zwei Mitnehmern wäre ziemlich aufwendig.
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Daher ist bei einer ebenfalls vorbeea-nnten, ab;eänderten Ausführungsform
der Spannverbind.ung ein Bügel an die Stirnseite der betreffenden Halbschelle angeschweißt.
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Er stützt sich auf der Stirnseite des Innenprofils ab.
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Dadurch nimmt er bei Relativbewegung des Innenprofiles die Halbschelle
mit und sorgt auch dafür, daß die Verbindungsmittel unter den Verzug gleIten können.
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Im allgemeinen haben sich solche Spannverbindungen gut bewährt, sofern
sie nach Vorschrift eingebaut werden.
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Dazu gehört insbesondere, daß die profile im Überlap pungsbereich
parallel miteinander verspannt werden, daß die vorgeschriebenen Mindesttiber'iappungen
eingehalten sind, daß die Hakenkopfschrauben mit der vorgeschriebenen Vorspannung
angezogen werden und daß der betreffende Bau insbesondere auch in Bereich der Verbindungen
so weit hinterfüllt ist, daß zwischen dem Ausbruch des Gebirges und der Außen nute
der Profile keine Hohlräume vorhanden sind. Allerdings ist es in der Praxis schwierig,
die Einhaltung dieser Einbauvorschriften durchzusetzen. Häufig zeigen die Baue deshalb
eine zu geringe Überlappung, und außerdem werden Hohlräume im Bereich der Spannverbindung
angetroffen.
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Bei derartigen Einbaufehlern kann
zu Schäden an den Verbindungen und
an sich vermeidbaren Verformungen des Ausbaus kommen Denn unter entsprechender Belastung
wandert der Überlappu.ngsbereich in einen dahinter liegenden Hohlraum aus.
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Dann werden die Hakenl,opfschrauben infolge der Biegebelastung der
Profile hoch be&nsprucht und
die Profilflansche nach außen ziehen, d.h.
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die Profilenden aufweiten. Hiervon sind insbesondere die der Stirnseite
des Innenprofils zugeordneten Verbindungsmittel betroffen, weil die Stirnkante des
Außenprofiles als Drehgelenk wirkt und die bezeichneten Verbindungsmittel über den
größeren Hebelarm belastet werden.
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Außer den eingangs erwähnten bodenabgestützten Rinnenprofilen sind
auch flanschabgestützte Rinnenprofile bkeannt. Hakenkofschrauben lassen sich zusammen
mit solchen Profilen nicht einsetzen. Für die bodenabgestützten Rinnenprofilen benutzt
man deswegen die eingangs bezeichneten Spannverbindungen mit sich um das Außenprofil
legenden Halbschellen und Halbechellen, die sich um das Innenprofil legen und mit
Flanschen versehen sind; diese Halbschellen werden durch die Schrauben zusammengehalten,
und welche mit ihren Köpfen aren Muttern der Halbschellenflanschen aufliegen.
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Eine dieser bekannten Spannverbindungen (DT-PS 1 201 285) weist ebenfalls
dem Ende des Innenprofiles zugeordnete Verbindungsmittel mit einem Bügel auf, dessen
Breite die Lange des Flansches so weit übersteigt, daß der Bügel weber das Innenprofil
hinausreicht. An dieser Stete hat seine Stirnseite einen Vorsprung, dessen. Vorderkante
in Richtung auf das Außenprofil abgewInkelt ist und als Mitnehmer sowie als Verzugsabweiser
dient.
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Für diese und mit ihr vergleichbare: Spannverbindungen gelten im Prinzip
auch die obem angegebenen Einbauvorschriften, jedoch führt deren Nichtbeachtung
zu vergleichsweise größerem Nachteilen.
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Befinden sich nämlich hinter der Ü.rlappung Hohlräume, in die der
Ausbau bei Belastung ausweichen kann, so versagt die Verbindung sehr schnell, weil
die die Bügel und Halbschellenflansche durchdringenden Schrauben praktisch nicht
nachgeben können und daher einfach abplatzen. können Dagegen können die Enden der
Hakenkopfschrauben so ausgebildet rden, daß sie eine gewisse Schwenkbewegung der
Hakensairaube quer zur Symmetrieebene der bodenabgestützten Rinnenprofile ermöglichen.
Elastische Formänderungen der Halbschellen können bei diesen Schrauben ohne Beeinträchtigung
der satten Anlage der Hakenschraube ausgeglichen werden.
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Gemäß einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden älteren Vorschlag
(Patentanmeldung P 24 37 988.2) ist die Aufgabe darin gesehen worden, bei einer
entgegen der Einbauvorschrift der eingangs bezeichneten Spannverbindung für bodenabgestützte
Rinnenprofile zu geringen Überlappung der Profile und/oder Belastung von Hohlräumen
hinter der Überlappung einen Widerstand der Profile gegen Aufweiten unter dem Einfluß
ihrer Belastung durch die Hakenkopfechrauben zu erzeugen. Gemäß dem älteren Vorschlag
ist deswegen der Bügel so ausgebildet, daß er dem Innenprofil vor den Köpfen der
Hakenschrauben der betreffenden Halbschelle anliegt und hinter der Stirnseite des
Rinnenprofiles angeordnet werden kann, wobei ein über das Innenproftl vorstehender
und in Richtung auf das Außenprofil abgewinkelter Vorsprung des Bügels als Mitnehmer
und als Verzugsabweiser dient.
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Bei einer solchen der eingangs bezeichneten Gattung dusurqechnenden
Spannverbindung wird das Innenprofil von dem Bügel umfaßt, wobei die von dem Bügel
umgriffene Breite lediglich um das Maß größer als die Querabmessungen als die überlappten
Profile ist, das sich aus dem Walz- und Fertigungstoleranzen der Profile ergibt.
Es muß dann aber nach dem Auftreten der häufig nicht zu vermeidenden Verformungen
mit Schwierigkeiten beim Rauben gerechnet werden, weil der Bügel und die ihm zugeordnete
Halbschelle sich verklemmen und die Profil segmente dann nicht mehr gelöst werden
können.
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Gemäß einem weiteren, noch nicht zum Stande der Technik gehörenden
älteren Vorschlag (P 25 19 166.0) soll bei den oben bezeichneten Verstößen gegen
die Einbauvorschrift der gattungsgemäßen Spannverblndungen das Ausweichen der Hakenköpfe
auch außen unterbunden und ein Umfassen der miteinander verspannten Profilsegmente
mit nicht lösbaren Teilen der Spannverbindung vermieden werden. Dazu a.st der Halbschelle
mit dem Bügel eine quer zum Ausbauprofil orientierte Lasche zugeordnet, welche für
die Köpfe der beiden der Halbschelle zugeordneten Hakenkopfschrau ben eine Ausnehmung
aufweist. Die den Bügele-nden zugeordneten Ränder dieser Ausnehmung hat Abstützflächen
für die Hakenköpfe und die an die Hakenköpsc anschließenden Schraubenschäfte.
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Die quer zum Ausbauprofil orientierte Lasche nimmt ohne Ver£ormung
Zugkräfte auf, die quer zum Ausbauprofil verlaufen. Mit ihr ist vorzugsweise diejenige
Halbschelle versehen, die der Stirnseite des Innenprofiles zugeordnet ist. Da diese
Halbschelle infolge des vergleichsweise großen Hebelarmes in der Masse der zu erwartenden
Belastungsfälle die größeren Kräfte aushalten muß, führt die Abstützung der sich
nach wie vor auf den Profilflanschen abstützenden Hakenköpfe in der Lasche dazu,
daß dieser von der Spann.verbindung getrennte Teil nit Hilfe der schrauben festgelegt
wird, ohne daß eine Verspannung der Lasche erreicht zu werden braucht. Die Lasche
trägt daher di.e Kräfte ab,
die beim Auæweichen der Hakenköpfe
und beim Abbiegen der Profilflansche auftreten, weil diese Kräfte als Zugkräfte
vorzugsweise in der Hauptebene der Lasche wirken.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe æugrwade, die mit den beschriebenen
Wirkungen verbundenen Vorteile beizubehalten, welche vor allem darin zu sehen sind,
daß mit sehr geringem Materialaufwand dem Aufbiegen der Rinnenprofile über die Hakenköpfe
ein praktisch nicht zu überwindender Widerstand entgegengesetzt wird, die Verbindung
also stärker als die von ihr umfaßten Profile ist. Andererseits wird durch die Erfindung
erreicht, daß ein besonderer Bügel fortfällt, der im älteren Vorschlag wie an sich
bekannt dazu dient, die Mitnahme der Lasche zu bewirken und der sich deshalb der
Stirnseite des Innenprofiles anlegt.
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Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs
bezeichneten Spann-verbindung aus.
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Sie kennzeichnet sich jedoch dadurch, daß wenigstens der vom Innenprofil
mitgenommenen Ealbschelle eine tasche zugeordnet ist, welche für die Köpfe der beiden
der Halbschelle zugeordneten Hakenkopfschraubenje
eine Ausnehmung aufweist, auf deren Rändern sich die Hakenköpfe und die an die Rakenköpfe
anschließenden Schraubenschäfte wenigstens teilweise abstützen, und
daß die tasche einen dem Imlenprofil anliegenden Mitnehmer aufweist.
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Über die vorstehend bezeichneten Wrkungen und Vorteile hinaus führt
der Fortfall des Bügel einerseits zu einer erheblichen Vereinfachung, weil dac-rrch
Arbeitsvorgänge bei der herstellung und Material gespart werden. Ande -rerseits
behält die erfindungsgemäße Spannverbindung den bereits bekannten Vorteil der Abweisung
des Ver-Zuges, weil mit dem Mitnehmer diese Wirkung mit gleich guten Ergebnissen
beim Einschieben der Profile erzielt wixd.iVerzug, vorspringende Gesteinskanten
u.ä., den Ein--schub blockierende Kräfte werden völli von den Hakenschraube freigehalte
Überdies hat die neue Spannverbindung den Vorteil, daß die Lasche als getrenntes
Teil der Spannverbindung die Lösbarkeit der Hakenkopfschrauben und die dann mögliche
Auflösung der Spannverbindung in ihe Einzelteile nicht beeinträchtigt.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Reschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren
in der Zeichnung; es zeigen: Fig. 1 in abgebrochener Darstellung eine Spamlverbindung
in Seitenansicht, Fig. 2 eine Einzelheit der Spannverbindung in vergrößerte larstellung
zur Wiedergabe der Lasche und ihres Mitnehmers im Schnitt längs der Linie II-II
der Fig. 3, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 4,
Fig.
4 eine Stirnansicht der Lasse nach Fig. 2 teilweise im Schnitt längs; der Linie
IV--IV der Fig. 3, Fig. 5 eine Stirnansicht der Halbschelle, die zusammen mit einer
Lasche der dargestellten Art verwendet werden kann, Fig. 6 eine Draufsicht auf den
Gegenstand nach Fig. 5 und Fig. eine Seitenansicht des Gegenstandes nach Fig. 5.
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Das dem Gebirge näher liegende Rinnenprofil 1 wird mit Innenprofil
bezeichnet und liegt in dem sich mit ihm überlappenden Außenprofil 2. Die beiden
Profile sind deckungsgleich und stützen sich im bodennahen Bereich und an den allgemein
mit 3 bzw. 4 bezeichneten Stegen aufeinander ab. An ihren Exlden gehen die Stege
in die Flansche 5 und 6 unter.
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Die Spannverbindung besteht- aus Zwei Spannmitteln A und B. Die Spannmittel
A sind der Stirnseite A' des Innenprofil 1 zuteordnet, während die Spannmittel B
der Stirnseite 7 Ges Außenprofils 2 zugeordnet sind.
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Die Spanninittel B bestehen aus einer Halbschelle 8, die Halbschellenflansche
9 aufweist. In jedem Halbschellenflansch ist eine ausnehmung 10 für den Schaft 11
einer mit einem HakenIropf 12 versehenen Schraubc angebracht. Der mit Gewinde versehene
Schaftteil 14 der Schraube 11 trägt eine Mutter 13.
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Angeschmiedet an die Halbschelle 8 bzw. an ihren Flansch 9 ist ein
Mitnehmer 15, der sich der S-tirnseite 7 des Außenprofils 2 anlegt. Beim Einschieben
der beiden Profile wird daher die Halbschelle 8 mitgezogen, so daß der Hakenkopf
12 der Schraube 11 auf der Oberseite des Flansches 5 des Innenprofiles gleitet.
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In der Verbindung A wird ebenfalls eine Halbschelle 20 verwendet.
Die Halbschelle besitzt Flansche 21 mit Ausnehmungen zur Aufnahme des Schaftes je
einer Hakenkopfschraube 23. Der Ilakenkopf 24. geht über einen Halsteil 24a in den
teilweise mit Gewinde versehenen Schaft 25 der Schraube über. Die Hakenköpf 24 stützen
sich ebenfalls auf den Flanschen 5 des Innenprofils 1 unmittelbar ab. Die Muttern
27 entsprechen in Funktion und Größe den Muttern 13 der Hakenkopfschrauben 11.
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Wenn die Hakenkopfschrauben 23 mit der.eingangs beschriebenen vorgegebenen
Vorspannung gesetzt worden sind, und wenn die überlappten Profile auf Biegung
beansprucht
werden, so geraten insbesondere die vorderen Hakenkopfschrauben 23 unter verstärkte
Zugbelastung. Sie versuchen dabei, zunächst das Innenprofil 1, dann aber auch das
Außenpro£il 2 aufzuweiten und sich nach außen zu bewegen. Den wirkt eine allgemein
mit 40 bezeichnete Lasche eri'"gegen, die gemäß dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel
der Halbschelle 20 des Verbindungsmittels A zugeordnet ist und quer zu den beiden
Ausbauprofilen .1 und 2 verläuft. Durch diese Lasche 40 wird die eingangs' erläuterte
höhere Biegesteifigkeit der Verbindung erzielt. Die Lasche 40 ist aus den Fig. 2---
4 genauer zu erkennen.
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Für die Köpfe 24 der Hakenkopfschrauben weist die Lasche 40 zwei einander
entsprechende Ausnehmungen 41, 42 auf.
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Wie Fig. 3 zeigt; hat die Lasche einen annähernd brillenförmigen Grundriß,
so daß sich ein mittlerer bügelförmiger Abschnitt 42 a von den beiden sich daran
anschließenden "Fassungen" 43 und 44 unterscheiden läßt. Der bügelförmige Abschnitt
42 a hat das in Fig. 4 mit b bezeichnete Quermaß und liegt in der Hauptebene der
tasche. Die "Fassungen" liegen dagegen in einer zur Ebene des Bügels 42 a parallelen
Ebene, wie die Fig. 4 erkennen läßt. In den beiden beschriebenen Ebenen angeordneten
Teile sind über Verbindungsabsch;litte einstückig miteinander ausgebildet.
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Dementsprechend lassen sich in jeder Ausnehmung 41 und 42 die Abschnitte
49 und 50, welche in der Hauptebene des Bügels 42 angeordnet sind, von den restlichen
Ausnehmungsteilen 50 a und 51 unter scheiden, die teils in der erwähnten Parallelebene,
teils in den Verbindungsabschnitteii angeordnet sind.
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Die Größe der Ausnehmungen 49 und 50 ist so gewählt, daß die ihnen
zugeordneten Teile der Hakenköpfe durch diese Ausnehmungen hindurch passen3 so daß
sich die Hakenköpfe wie eingangs beschrieben auf den Flanschen 5 des Profiles 1
abstützen können. In den Teilabschnitten 50 a und 51 sind dagegen Abstütflächen
52 und 53 ausgebildet, die über eine Fläche 54 ineinander übergehen. Diese Plächen
sind, wie sich aus Fig. 4 ergibt, so abgeschrägt, daß sie als Widerlager für Teilflächen
der Hakenköpfe 24 dienen.
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An die Flächen 52 - 54 schließen sich jedoch Flächen 55 an, welche
im wesentlichen parallel zu den orthogonal zur Laschenebene verlaufenden S>itenflächen
56 der Längskanten 45 und 46 verlaufen. Diese Stützflächen 55 dienen als Widerlager
für Flächen, eie auf den an die Hakenköpfe 24 anschließenden Hälsen 23, der Schrauben
schäfte 24 a angeordnet sind.
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Beim Anbringen der VerbindungsmitteS werden die Schäfte 24 a, 25 von
oben in die Ausnehmungen 41 und 42 eingeführt. Dann kann die Lasche 40 nicht; mehr
abgezogen werden. Ein Verspannen der Lasche 40 mit dem Ausbauprofil 1 über die Flächen
52 - 54 ist dagegen nicht erforderlich.
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Die Seitenkanten 45 und 46 der Lasche40 schließen mit einer der quer
zu den Ausbauprofilen verlaufenden Kanten 60 der Lasche 40 in einem im wesentlichen
rechten Winkel ein. An der gegenüberliegenden Laschenseite ist dagegen eine annähernde
Trapezform verwirklicht. Die kurze Seite des Trapezes nimmt ein quer zum Innenprofil
orientierter Randstreifen 61 ein, der mit der Hauptebene der Lasche gemäß dem in
Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen einen rechten Winkel
einschließt. Dieser Winkel kann jedoch auf ca. 45 - 500 vermindert werden.
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Überraschenderweise ergibt sich dann eine einwandfreie Mitnahmewirkung
durch die Stirnseite A' des Xnnenprofiles 1.
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Der Randstreifen 61 ist längs der strichpunktiert wiedergegebenen
Linie 62 der Fig. 3 abgeknickt und reicht bis zu den t'Fassungen" 43, 44, wie die
Fig. 4 erkennen läßt.
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An die Enden des Randstreifens 61 schließen sich Vorderkanten 64 bzw.
65 an, welche die kurze von dem Randstreifen 62 gebildete Trapez.seite mit den Längskanten
45 und 46 verbinden.
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Infolge der Ausbildung des Mitnehmers durch den beschriebenen Randstreifen
61 hat die Halbschelle 20 keinen Bügel. Ein solcher ist überflüssig, weil sich zwar
die Halbschellebeim Einschieben der ProfilSPelativ zum Außenprofil 2 verschisebt,
aber vom Mitnehmer 61 des Bügels 40 über die Hakenschrauben 24 mitgenommen wird.
Vorzugsweise wird die einwandfreie Mitnahme dadurch sichergestellt, daß der Winkel
zwischen einer durch die Punkte C und D gefundene Linie und der Hakenschraubenmitte
bei E 40 - 500 beträgt. Der Punkt C liegt im Scheitel des Winkels, den der Mitnehmer
mit der Ebene der Lasche 40 einschließt. Der Punkt D liegt unmittelbar oberhalb
der Flansche 24.
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Um die erforderliche Steifigkeit der Halbschelle zu gewährleisten,
hat diese an ihren Querkanten 70, 71 Versteifungsrippen 72, 73. In der Draufsicht
hat die Halbschelle 20 einen mittleren relativ schmalen und bei 74 der Außenkontur
des Profilbcadens angepaßten Teil 75, der einstückig nach beider Seiten je einen
sich beiderseits erweiternden Teil 76 bzw. 77 übergeht. Diese Teile liegen den Flanscflen
4 des Außenprofiles 2 an und gehen ihrerseits in die Flansche 21 über, welche eine
im wesentlichen konstante Breite aufweisen und abgerundete Längskanten 78 bzw. 79
aufweisen. In den Flanschen befinden sich die kreisförmigen Ausnehmungen 80 und
81 für die-Scha'fte 25 der Hakenkopfschrauben. Die erwähnten Versteifungsrippen
72, 73 erstrecken sich über den gesamten mittleren Teil 75 und verlaufen über die
anschließence:cn Teile 76 und 77 bis zu den Flanschen 21.
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iPatentansprüche