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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Untertage-
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betrieb zur Verbindung eines Holzstempels mit dem Ende einer Kappe,
insbesondere von Ausbauprofil des Streckenausbaus mit Hilfe eines Kappschuhs, der
eine Auflage für das Kappenende aufweist und das Kappenende wenigstens zum Teil
umfaßt, sowie bei vorzugsweise Z-förmiger Ausbildung mit einem seiner Winkelschenkel
auch den Stempelkopf teilweise einschließt.
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Die Erfindung bezieht sich auf die Verbindung von aus Holz bestehenden
Kappen mit Holzstempeln, jedoch vorzugsweise auf den modernen Streckenausbau mit
Kappen von l-Profil und Holzstempeln, also türstockartige Ausbauformen, welche insbesondere
in Abbaustrecken des Steinkohlenbergbaus neuerdings wieder stärker eingesetzt werden.
Bei den Ausbauformen, auf die sich die Erfindung anwenden läßt, muß die Verbindung
die Trennung der Kappe von dem Stempel nicht nur bei Schubbelastungen, insbesondere
in Richtung vom Stoß in das Streckeninnere, sondern auch bei Verdrehung der Kappe
auf dem Stempel gewährleisten, um eine Schwächung des Ausbauwiderstandes oder gar
ein Zusammenbrechen des Ausbaus zu verhindern.
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Z-förmig ausgebildete Kappschuhe werden vor allem für die Verbindung
von Holzstempeln mit Kappen von Ausbauprofil verwendet und sind in zahlreichen Ausführungsformen
bekannt (Spruth, Streckenausbau in Stahl, 1955 S. 117 Abb. 85). Insbesondere bei
den neueren Formen strebt man eine wenigstens teilweise Umfassung des Stempels und
gegebenenfalls des Kappenendes durch eine entsprechende Profilierung des Winkelschenkels
an, um Torsionsbeanspruchungen besser übertragen zu können.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die von den Gebirgskräften
ausgelösten Belastungen bislang in aller Regel erheblich
höher
als der durch Formgebung des Kappschuhs erzielbare Widerstand der Verbindung gegen
derartige Belastungen sind.
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Infolgedessen rutscht der Stempel häufig seitlich ab, wodurch der
Ausbauwiderstand stark abfällt oder ganz verlorengeht.
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Es sind allerdings auch Verbindungen bekannt, bei denen der aus Ausbauprofil
bestehende Stahlstempel mit dem Kappschuh formschlüssig in allen denkbaren Richtungen
verbunden ist.
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Zu diesem Zweck weist der Steg des Stempelprofiles eine Bohrung auf,
welche mit je einer Bohrung in ohrenförmigen Lappen an der Unterseite des Kappschuhs
ausgefluchtet werden kann, so daß sich eine Schraube mit ihrem Bolzen einführen
läßt (Spruth a.a.O.). Solche Formen eignen sich jedoch nicht für Holzstempel, weil
der Stempeldurchmesser dieser Stempel nicht konstant ist, sondern in verhältnismäßig
breiten Toleranzen schwankt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichneten
Verbindungen dadurch weiter zu entwickeln, daß der Kappschuh formschlüssig mit dem
Holzstempel zu verbinden ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß unter der
Kappenauflage oder an dem dem Stempelkopf zugeordneten Winkelschenkel ein Verbindungsstück
angebracht ist, welches einen im wesentlichen zylindrischen Schaft aufweist, der
mit einer blind im Stempel endenden Ausnehmung ausfluchtbar ist und in dieser einen
losen bzw. einen form- und/oder formschlüssigen Sitz aufweist.
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Hierdurch wird ein Formschluß zwischen Kappschuh und Stempel herbeigeführt,
der jedenfalls bei losem Sitz außer in einer Richtung der Flucht von Schaft und
Ausnehmung in allen anderen
Richtungen wirksam ist. Wenn man erfindungsgemäß
die Kappenauflage mit dem Verbindungsstück versieht und dementsprechend der Stirnfläche
des Stempels eine im wesentlichen im Kernholz stehende Ausnehmung anzubringen hat,
fehlt der Formschluß nur in Abheberichtung der Kappe vom Stempel. In solchen Fällen
hat sich allerdings eine gewisse Neigung des Stempelholzes ergeben, unter Torsionsbelastungen
um die Ausnehmung herum Anrisse auszubilden, welche die Tragkraft des Stempels auf
die Dauer herabsetzen können. Versieht man erfindungsgemäß den Winkelschenkel mit
dem Verbidungsstück und führt dementsprechend die Ausnehmung im Stempelkopf radial
von außen nach innen, so ergibt sich ein überraschend hoher Torsionswiderstand,
den man ausnutzen kann, um!den Schaft des Verbindungsstückes entsprechend zu verkürzen
und/oder dessen Durchmesser zu verringern, wodurch sowohl am Kappschuh wie auch
am Stempel Material und Arbeitsaufwand eingespart werden. Außerdem ergibt sich dann
überraschend, daß selbst bei losem Sitz die Neigung des Stempels zur Anrißbildung
stark abnimmt bzw. ganz verschwindet.
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Hat man die grundsätzliche Anordnung von Verbindungsstück und Ausnehmung
entsprechend den jeweiligen Ausbaubedingungen gewählt, so kann man zweckmäßig unter
Verwendung einer Bohrschablone bereits über Tage die Ausnehmungen in den Stempeln
anbringen und benötigt hierfür nur eine Ausführungsform des Kappschuhs unabhängig
vom Stempeldurchmesser. Es reicht häufig aus, einen losen Sitz des Schaftes in der
Ausnehmung vorzusehen, was die Montage des Ausbaus unter Tage wesentlich beschleunigt.
Für manche Ausbaugrößen kann es jedoch vorteilhafter sein, den Kappschuh zunächst
auf dem Stempel zu befestigen und dann erst den Ausbau zu montieren. In diesen Fällen
und/oder bei den Ausbauformen, welche einen zusätzlicher
Kraft-
und Formschluß auch in der Fluchtrichtung von Schaft und Ausnehmung gewährleisten
sollen, bildet man den Sitz des Schaftes in der Ausnehmung entsprechend aus.
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Für diesen Fall kommen Ausbauformen der Erfindung in Betracht, bei
denen das Verbindungsstück in der Bohrung des Kappschuhs drehbar ist, die mit der
Ausnehmung im Stempel fluchtet.und der Schaft mit einem Holzschraubengewinde versehen
ist. Dann allerdings erhält man ein nicht unbedingt mit dem Kappschuh unverlierbar
verbundenes weiteres Konstruktionsteil.
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Das vermeidet eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der
das Verbindungsstück an oder im Rappschuh festgelegt ist und einen glatten. Schaft
oder einen zur Erhöhung des Kraft-und/oder Formschlusses in der Stempelkopfausnehmung
aufgerauhte Oberfläche aufweist. Diese Aufrauhungen können von verschiedener Ausbildung
sein. Insbesondere kommt die Anbringung in um einen Halbkreis versetzter Anordnung
in Betracht.
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Will man bei den einschlägigen Ausführungsformen der Erfindung derNeigung
des Stempelholzes zur Ausbildung von Anrissen bei Torsionsbelastungen des Ausbaus
weiter vermindern, so bietet hierfür eine weitere Ausführungsform der Erfindung
die Möglichkeit, welche durch einen in die Ausnehmung des Stempelkopfes eingelassenen
Dübel, der den Schaft des Verbindungsstückes aufnimmt, gekennzeichnet ist.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen anhand
der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Fig. 1 einen Kappschuh gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht
auf den Gegenstand der Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 und
2 von vorn in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt längs der
Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt längs der LInie V-V der Fig. 1, Fig.
6 den mit einer Stahlkappe montierten Rappschuh nach den Fig. 1-5, Fig. 7 den unter
Torsionsbelastung verkanteten Kappschuh nach den Fig. 1-5 teilweise im Schnitt,
Fig. 8 eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung in einer der Fig. 6 entsprechenden
Darstellung, wobei die Kappe weggelassen ist, Fig. 9 eine der Fig. 7 entsprechende
Darstellung des Kappschuhs nach Fig. 8, Fig.10 eine weiter abgeänderte Ausführungsform
der Erfindung in der Fig. 8 entsprechender Darstellung, Fig.ll eine Ausführungsform
nach Fig. 10 in der Fig. 9 entsprechender Darstellung, Fig. 12 die Anwendung der
Erfindung auf eine Kantholzkappe in Vorderansicht und Seitenansicht,
Fig.
13 die Anwendung der Erfindung auf eine Rundholzkappe in der Fig. 12 entsprechender
Darstellung, Fig. 14 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 8
entsprechender Darstellung und Fig 15 eine der Ausführungsform nach Fig. 14 entsprechende
weitere Ausführungsform in einer der Fig. 14 entsprechenden Darstellung.
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Bei der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist wesentlicher
Bestandteil der Verbindung eines Holzstempels 1 (Fig. 6) mit einer Rappe 2 von I-Profil
ein Kappschuh 3. Der Holstempel 1 besteht aus Rundholz, während die Kappe ein Schienenprofil
besitzt, bei der wie üblich der Schienenkopf 4 dem Gebirge zugeordnet ist, während
der Schienenfuß 5 der Stirnfläche 6 des Stempels 1 zugekehrt ist. Der Kappschuh
3 ist annähernd Z-förmig, so daß sich an ihm ein Winkelschenkel 7, welcher der Kappe
2 zugeordnet ist, von einem Mittelstück 8 und von einem daran anschließenden weitern
Winkelschenkel 9 unterscheiden läßt. Der Winkelschenkel 7 hat einen Schlitz 10,
in den der Steg 11 der Kappe 2 eingeführt werden kann, wodurch die Kappe 2 mit dem
Kappschuh 3 wenigstens teilweise umfaßt ist. Die Unterseite 12 der Kappe 2 läßt
sich auf einer balligen 13 Fläche(des Mittelstückes 8 absetzen, welche dementsprechend
eine Kappenauflage bildet.Der Winkelschenkel 9 hat zwei ohrenförmige Flansche 14,
welche zusammen mit dem Mittelstück 15 den Stempelkopf teilweise umfassen.
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An der Unterseite 16 des Mittelstückes 8 ist ein im wesentlichen zylindrischer
Schaft 17 eines allgemein mit 18 bezeichnete.iVerbindungsstückes mit Hilfe einer
Schweißnaht befestigt.Der
Schaft 17 ist mit einer als Bohrung in
der Stirnseite 6 des Stempels 1 ausgebildeten Ausnehmung 19 im Kernholz des Stempels
ausfluchtbar, welche als Sackbohrung ausgeführt ist und daher bei 20 blind endet.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaft 17 mit Preßsitz in die
Ausnehmung 19 eingetrieben und wird in dieser im wesentlichen kraftschlüssig gehalten.
Zur Erhöhung des Kraftschlusses weist der Schaft, wie insbesondere Fig. 3 erkennen
läßt, mehrere Kerben 22 bzw.
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23 auf, welche um einen Halbkreis versetzt auf der Oberfläche 24 des
Schaftes 17 befestigt sind.
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Wieinsbesondere die Fig. 1 bis 4 erkennen lassen, weist der Kappschuh
zwei zueinander parallele Außensicken 26, 27 und zwei zu diesen parallele Innensicken
28 bzw. 29 auf (Fig. 5).
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Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 6 wird zunächst in die
als Bohrung über Tage in den Kopf des Stempels 1 eingebrachte Ausnehmung 19 vor
Ort der Kappschuh 3 mit dem Schaft 17 seines Verbindungsstückes 18 eingetrieben.
Es entsteht dadurch ein Formschluß des Kappschuhs, der zunächst außer in der Achsrichtung
der Bohrung 19 nach außen in allen anderen Richtungen wirksam ist und durch den
Formschluß ergänzt wird, der mit den Ohren 14 am Winkelschenkel 9 herbeigeführt
wird. Der Stempel 1 mit dem darauf angebrachten Kappschuh 3 kann dann aufgerichtet
werden und läßt sich entqyechend der Darstellung nach Fig. 6 unter die Kappe 2 setzen
bzw. wird die Kappe 2 auf den Kappschuh 3 aufgesetzt.
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Kommt es zu starken Torsionsbelastungen, so ergibt sich eine Verformung
im Bereich der Verbindung, wie sie beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist. Durch
das Verkippen des Kappschuhs 3 auf der Stirnseite 6 des Rundholzstempels 1 drückt
sich
das freie Ende des Schaftes 17 in den entsprechenden Sektor 30 der Ausnehmung 19,
so daß die Kerben 23 wirksam werden und mit dem Holz einen Formschluß herbeiführen.
Es tritt dadurch eine zusätzliche Sperrung in Fluchtrichtung des Zapfens 17 und
der Bohrung 19 ein. Außerdem wird das Abrutschen des Stempels 1 vom Kappschuh 3
bzw. der mit dem Kappshuh 3 formschlüssig verbundenen Stahlkappe 2 vermieden.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 durch einen rohrförmigen Dübel 31. Das Rohr
ist mit seiner aufgerauhten bzw. mit Gewinde versehenen Oberfläche 32 in die Ausnehmung
19 so weit eingetrieben, daß sein Ende 33 tiefer als das Ende 20 der Ausnehmung
19 liegt. Wie die Fig. 9 zeigt, leistet der Dübel 31 bei-Torsionsbelastung durch
eine entsprechende Verformung einen erhöhten Widerstand, der die unmittelbare Belastung
des Kernholzes des Stempels 1 herabsetzt.
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Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 12 und 13 kann es sich um
die Verbindung von Unterzügen mit den an ihren Enden gesetzten Stempeln handeln.
Im Falle der Fig. 12 isf/der Unterzug bzw. die Kappe ein Kantholz 35 mit eine etwa
rechteckigen Profil 36. Der Kappschuh 37 hat eine U-förmige Aufnahme für das Ende
38 und umfaßt dementsprechend mit je einem Schenkel 39 bzw. 40 und mit dem die Schenkel
39 und 40 verbindenden Steg 41 das Kantholzprofil an drei Seiten, wobei die Innenfläche
42 des Steges 41 als Auflage dient. Der Steg 41 trägt das Verbindungsstück, dessen
Zapfen bei 43 wiedergegeben ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 ist lediglich die Form der Stege
39 und 40,wie bei 44 und 45 dargestellt, geändert, um der Umrißform 46 des Schalholzes
47 angepaßt zu sein. In
beiden Ausführungsformen kann man das Kantholz
35 bzw. das Schalholz 47 mit dem Kappschuh form- bzw. kraftschlüssig mit Hilfe einer
Schraube 49 bzw. 50 zusätzlich verbinden.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 unterscheidet sich von
der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 im wesentlichen durch eine geänderte Ausführung
des Verbindungsstückes 18 und wiener Anbringung im Kappschuh 3, dessen Formgebung
(Fig. 11) dementsprechend ebenfalls geändert ist. Hierbei werden nämlich nur noch
die beiden Außensicken 26 und 27 verwirklicht, so daß eine rinnenförmige Vertiefung
50 entsteht. Eine bei 51 abgesetzte Bohrung 52 im Mittelstück 8 des Kappschuhs 3
und in der rinnenförmigen Vertiefung 50 ist mit der konischen Ausnehmung 19 im Kopf
des Stempels 1 ausgefluchtet.
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Durch die abgesetzte Bohrung 52 läßt sich eine Mutter 54 teilweise
versenken, welche auf einem mit Gewinde versehenen Ende 55 des Verbindungstückes
18 aufzuschrauben ist.
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Das Teil 55 endet an einem Flansch 56, der sich auf der Unterseite
57 des Mittelstückes 8 abstützt. Ausgehend vom Flansch 56 trägt der konische Schaft
17 des Verbindungsstückes 18 ein Holzschraubengewinde 58, das in die Wände der Ausnehmung
19 eingedreht werden kann.
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Die Ausführungsformen nach den Fig. 14 und 15 werden wegen ihrer besonderen
Vorteil im allgemeinen bevorzugt. Bei der Torsionsprüfung insbesondere einer Ausführungsform,
wie sie in der Fig. 14 dargestellt ist, hat sich nämlich gezeigt, daß noch bei Belastungen
von 1 mt keine Anrisse im Stempelholz auftredn. Der Holzstempel bleibt nach dieser
Belastung deshalb voll einsetzbar. Außerdem ergibt sich ein Verbindungsstück mit/einem
vergleichsweise kleinen Schaftdurchmesser und einer geringen Schaftlänge, wodurch
auch die Ausnehmung
im Stempel verhältnismäßig kurz ausfällt. Diese-kurze
Länge des Dübels erleichtert das Setzen des Holzstempels.
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Im einzelnen ist für eine derartige Ausführungsforrn kennzeichnend
die radiale Anordnung der Ausnehmung 19 im Kopf des Stempels 1, die-daher nicht
von der Stirnseite 6, sondern von der im Streckeninneren zugekehrten Vorderseite
60 des Stempels 1 ausgeht. Der Winkelschenkel 9, der zur teilweisen Umfassung des
Stempelskopfes 1 dient, weist bei dieser Ausführungsform die im Zusammenhang mit
den Fig. 10 und 11 beschriebene Bohrung 52 auf, in die das dem Kappschuh 3 zugeordnete
Ende des Schaftes 17 eingepaßt und mit ener Kehlnaht 62 verschweißt ist. Abweichend
von den übrigen Ausführungsformen sitzt der Schaft 17 in der als Bohrung ausgeführten
Ausnehmung 19 lose.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 ist lediglich dieser lose Sitz
durch einen kraft-und formschlüssigen Sitz des als Holzschraube 64 ausgeführten
Verbindungsstückes 18 ersetzt. Die Holzschraube 64 hat einen Sechskantkopf 65 und
einen leicht konischen Schaft 66, der außen das Gewinde 67 trägt, das sich in die
Wände der Bohrung 19 eingräbt. Dementsprechend ist der Schaft 66 in der Bohrung
51 drehbar geführt.
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