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Die Erfindung betrifft ein Hakenelement für den Strecken-
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ausbau im Berg- und Tunnelbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Das Hakenelement gemäß der Erfindung umfaßt einen dem Gebirge zugewandten
Flansch des Ausbauprofiles, und im Zusammenwirken mit einem zweiten, deckungsgleichen
Hakenelement bildet es eine Tragklaue, welche die beiden außen liegenden Flanschen
sogenannter Rinnenprofile umfaßt, aus denen Abschnitte mit nachgiebigen Verbindungen
die in der Regel bogenförmigen Streckenrahmen bilden.
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Solche Tragklauen werden vor allem zum Aufhängen des Gleises von Bahnen,
Bühnen o.dgl., aber auch für Rohrleitungen, Kabel u.ä. Ausrüstungen eingesetzt,
so daß verhältnismäßig große Stückzahlen in einem gegebenen Streckenvortrieb oder
Streckenabschnitt eingesetzt werden müssen. Seinerseits kommt es deswegen auf eine
Ausbildung des Hakenelementes an, welche eine rationelle Fertigung insbesondere
dann zuläßt, wenn das Stück nicht aus Stahl gegossen, sondern aus einem Blechmaterial
durch Warmverformung gewonnen wird. Andererseits muß eine hohe Festigkeit des Hakenelementes
in den Richtungen gegeben sein, in denen das Hakenelement nach seiner Anbringung
am Streckenausbau hauptsächlich beansprucht wird. Soweit diese Festigkeit durch
die Formgebung erzielt wird, muß die sich hieraus ergebende Endform auch darauf
Rücksicht nehmen, daß das Hakenelement häufig an schwer zugänglichen Stellen des
Streckenrahmens eingehängt, etwa zwischen Ausbauprofil und Gebirge eingetricben
werden muß.
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Die Erfindung geht aus von einem Hakenelement mit den eingangs beschriebenen
Merkmalen (DE-GM 72 38 707.6). Hierbei
wird der aus Flachmaterial
bestehende Ausgangsprofilabschnitt zu einem allgemein U-förmigen Endprofil verformt,
indem die Profilflansche an den Außenkanten des Profilsteges derart umgekantet werden,
daß sie am Ende der Hakenspitze auslaufen, welche eine der Stegbreite entsprechende
Stirnkante behält. Auf diese Weise läßt sich zwar eine rationelle Fertigung erreichen.
Die Festigkeit des Hakenelementes ist jedoch begrenzt. Das wirkt sich insbesondere
bei Schrägzug aus, bei dem der Haken auf Aufbiegen beansprucht ist, betrifft aber
auch die Abrutschneigung des Hakens, wenn dieser an den beschriebenen bogenförmigen
Streckenausbaurahmen eingesetzt ist, bei denen der breite Steg die Abrutschneigung
vergrößert. Zwar führt die Formgebungsarbeit an dem Ausgangsprofil nicht zu einer
Veränderung der in Längsrichtung des Hakenelementes verlaufenden Fasern. Das wirkt
sich auf die Festigkeit im allgemeinen günstig und insbesondere vorteilhaft auf
die Dauerfestigkeit aus, welcher bei Schwelllasten erhöhte Bedeutung zukommt. Diese
beeinflussen nämlich die Anzahl der Lastwechsel erheblich, was beim Aufhängen von
Bahnen, Bühnen o.dgl. von beträchtlicher sicherheitlicher Bedeutung ist. Die mit
dem vorbekannten Hakenelement erzielbaren Dauerfestigkeiten genügen modernden Anforderungen
jedoch nicht.
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Die Formgebung ist auch in Bezug auf die Handhabung des Hakenelementes
nicht optimal. Wenn das Ausbauprofil dem Gebirge unmittelbar anliegt und an dieser
Stelle das Hakenelement eingebracht werden soll, muß der Haken mit der nach außen
weisenden Spitze zum Gebirge orientiert.
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durch Hammerschläge auf den Rücken des Hakenbogens getrieben werden,
bis der Innenbogen der Hakenspitze den Profilflansch überwunden und dieser in das
Hakenmaul eingerastet
ist. Der Belastung durch die Hammerschläge
widersteht das bekannte Hakenelement nur in begrenztem Maße, weil hierbei die Profilflansche
einzeln getroffen werden können und sich dann bereits beim Einhängen des Hakens
verbiegen.
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Man ist daher zu gegossenen Ausführungen solcher Hakenelemente übergegangen,
die deswegen ebenfalls bekannt sind (DE-PS 23 64 716). Hierbei läßt sich die Rückseite
des Hakens amboßartig ausbilden, so daß die Hammerschläge den Haken nicht verformen
können; man kann auch die Hakenspitze mit einer scharf gekrümmten Stirnseite versehen,
was den Widerstand des Hakens beim Eintreiben herabsetzt. Allerdings benötigt man
für gegossene Haken verhältnismäßig große Stückzahlen, die trotz der großen Anzahl
benötigter Haken häufig nicht erreicht werden. Man muß aber auch die aus solchen
Haken bestehenden Tragklauen in der Regel mit einer verhältnismäßig langen Traverse
versehen, was den technischen Aufwand nicht unbeträchtlich vergrößert. Im ganzen
sind daher solche Formen auch nicht befriedigend.
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Der Erfindung-liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hakenelement der eingangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß seine Form an größere Festigkeit liefert und
der Haken den verschiedenartigen Beanspruchungen insbesondere auch durch die Hammerschläge
beim Eintreiben ohne Schaden widerstehen kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen ergeben sich aus dem Unteranspruch.
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Indem man dirofi1flansche zu einer Baueinheit zusammenfaßt, die ihrerseits
mit dem Profilsteg einteilig ausgebildet und spiegelsymmetrisch zur Mittellinie
des Hakenelementes angeordnet ist, erhält man in der Mitte des Hakenbogens zunächst
eine starke Materialanhäufung, welche den Biegewiderstand des Hakens an dieser Stelle
vergrößert. Es ergibt sich dadurch auch eine Verschmälerung des Profilsteges, welche
die Abrutschneigung des Hakens auf dem Ausbauprofil herabsetzt. Die Materialanhäufung
führt außerdem zu einer Verbesserung der Dauerwechselbeanspruchbarkeit des Hakenelementes.
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Beim Eintreiben des Hakens dient der Außenwulst als Amboß. Sein Rücken
wird zwar u.U. örtlich verformt, z.B.
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abgeplattet. Die aus den Flanschen bestehende Baueinheit bleibt jedoch
auch bei starker Hammerschlagbeanspruchung im wesentlichen erhalten, weil ihre Festigkeit
gegen solche Verformungen sehr groß ist. Daher kann die erhöhte Belastbarkeit des
Hakens in der Regel voll ausgenutzt werden. Der Wulst wirkt sich außerdem wegen
der Krümmung seines Rückens gelegentlich bei der Handhabung des Hakenelementes günstig
aus, weil der Gleitwiderstand des Hakens bei fester Gebirgsoberfläche herabgesetzt
und dadurch das Eintreiben des Hakens erleichtert wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Hakens, mit dem der Haken aus einem Flachmaterial durch Warmverformung hergestellt
werden kann, ohne daß der Verlauf seiner Fasern in Hakenlängsrichtung wesentlich
gestört wird. Das wird mit den Merkmalen des Unteranspruches 2 erreicht.
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Bei dem ersten Verformungsschritt, bei dem aus dem Flachmaterial die
Hakenkontur gewonnen wird, wird der Faserverlauf lediglich entsprechend gekrümmt.
Eine Beeinträchtigung der Festigkeit ist damit nicht verbunden. Daher kann man nunmehr
erforderliche Sicke bereits bei diesem Verformungsvorgang einbringen, hat aber auch
die Möglichkeit, in einem gesonderten Verformungsvorgang die Sicke zu gewinnen.
Dieser Vorgang hinterläßt eine flache Auswölbung aus der Ebene des Flachmaterials,
die zu einer geringfügigen Einziehung am Hakenende führt, die aber als Spitze nicht
ausreicht. In'dem daran anschließenden Vorgang, bei dem die Schmalseiten des Profilabschnittes
nach innen unter Verformungder Sicke nach außen und Verschmälerung des Hakenbogens
gegenüber dem Hakenschaft sowie der Spitze gegenüber dem Hakenbogen gedrückt werden,
bildet sich die Spitze unter gleichzeitiger Ausformung der beschriebenen Baueinheit.
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Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens kann man die Spitze durch
Abschleifen schärfen.
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Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Fig. 1 in insgesamt vier Einzeldarstellungen das erfindungsgemäße Hakenelement in
zwei Stirnansichten, einer Seitenansicht und einer Draufsicht, Fig. 2 einen Schnitt
längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der
Fig.l
Fig. 4 schematisch in mehreren Phasen das Eintreiben des Hakens
zwischen Ausbauprofil und Gebirgsstoß, wobei die Phasen beginnend in der oberen
Darstellung jeweils von rechts nach links ablaufen, Fig. 5 eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen VErfahrens, Fig. 6 eine Profildarstellung des
Hakenbogens nach Ausführung des Verformungsvorganges nach Fig. 5 und Fig. 7 eine
weitere Vorrichtung für den folgenden Verfahrensschritt.
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Gemäß der Fig. 1 hat das allgemein mit 1 bezeichnete Hakenelement
einen bei 2 abgekröpften Schaft 3, wobei das abgekröpfte Ende 4 eine zylindrische
Aussparung 5 erhält, die als Querglied zur Verbindung mit einer Last bzw. einer
Lastkette einen Schraubenbolzen aufnehmen kann. Dieser Schraubenbolzen kann das
Hakenelement 1 auch mit einem weiteren deckungsgleichen Hakenelement zu einer Klaue
verbinden. Das andere Ende des Schaftes 3 geht bei 6 in einen nach außen gekrümmten
Hakenbogen 7 über, welcher in einer Spitze 8 ausläuft. Die weiteren Einzelheiten
sind am leichtesten verständlich, wenn man den Herstellungsvorgang in Betracht zieht:
Der Vorrichtung nach Fig. 5, die aus einem Untergesenk 10 und einem dazu passenden
Stempel 11 besteht, wird ein Zuschnitt aufgegeben, welcher aus flachem Material,
z.B.
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aus Stahlblech gewonnen wird. Beim Zustellen des Stempels
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in Richtung des Pfeiles 12 wird infolge der Aussparung 14 im Untergesenk und in
dieser entsprechenden Vorsprung 15 in der Stempelstirnseite sowie durch die einander
entsprechenden Schnitte 16 bzw. 17 der in der Vorrichtung formgebend wirkenden Kanten
und Flächen einerseits die aus Fig. 5 ersichtliche Hakenkontur, darüberhinaus aber
auch eine Sicke 19 gewonnen, wie sich aus dem Schnitt längs der Linie VI-VI der
Fig. 5 in der Darstellung der Fig. 6 ergibt. Die Sicke ist verhältnismäßig flach,
d.h. sie hat eine innere und äußere, jeweils bogenförmig gekrümmte Begrenzungslinie
20, 21. Beide Linien laufen in miteinander fluchtende ebene Endabschnitte 22, 23
aus.
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Das allgemein mit 24 in Fig. 5 bezeichnete Vorprodukt wird in einer
zweiten Vorrichtung weiter bearbeitet, die in Fig. 7 dargestellt ist. Die Vorrichtung
besitzt ihrerseits ein Untergesenk 25 und einen Stempel 26, der in Richtung des
Pfeiles 27 zustellbar ist. Die beiden Teile sind, wie durch die gestrichelten Linien
28, 29 dargestellt ist, ausgespart. Der Abstand der parallel verlaufenden Endabschnitte
30 und 31 entspricht den ursprünglichen Kanten 32, 33 des allgemein rechteckigen
Zuschnittes, der in den Zeichnungen in seiner ursprünglichen Form nicht wiedergegeben
ist. Nach dem Verformungsvorgang verschmälert sich der Haken an seinem übergang
in den Hakenbogen, indem die Abschnitte 34 und 35 der Kanten 32 und 33 gleichmäßig
konvergieren. Daran schließen sich Kantenabschnitte 36 bzw. 37 an, die ihrerseits
parallel sind und bis zur Ausformung der eigentlichen Hakenspitze reichen, welche
durch die Bögen 38 bzw.
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39 an den gestrichelten Linien 28, 29 der beiden Gesenkhälten 25,
26 angedeutet sind. Durch die Verschmälerung, die durch den Abstand der beiden Kanten
36 und 37 gegeben
ist, wird die Sicke 19 ihrerseits zusammengepreßt,
jedoch so, daß die Abschnitte 22, 23 ausgefluchtet bleiben.
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Das Ergebnis des Verformungsvorganges insoweit ist in den Fig. 2 und
3 wiedergegeben. Die Außenkrümmung 21 der Sicke ist schärfer geworden, so daß die
Kontur 40 (Fig. 3) entstanden ist. Die Innenkrümmung 20 ist noch stärker geworden,
so daß sich im Ergebnis eine Rille 41 ausgebildet hat, welche über gleichmäßig gekrümmte
Kanten 42, 43 in die ausgefluchteten Abschnitte 22, 23 übergehen. Diese Abschnitte
22, 23 bilden den Steg eines Profiles, dessen Flansche zu der Baueinheit 44 verformt
sind, welche die Außenkrümmung 40 und.die Innenrille 41 besitzt, sowie einteilig
mit den Flanschen 22 und 23 ausgebildet ist.
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Wie die Darstellung der Fig. 2 zeigt, verstärkt sich die Krümmung
40 im Inneren des Hakenmaules 45, wie bei 46 dargestellt, noch erheblich, wobei
gleichzeitig die Rille; 42 erhalten bleibt. Im ganzen entsteht daher ein iaus dem
1Rücken des Hakenelementes vorstehender gekrümmter Wulst1 47, welcher kontinuierlich
vom, Ansatz 6 ausgehend anwächst und das gesamte Hakenmaul 45 umfaßt, um schließlich
an dler,Spitze 8 bei 48 auszulaufen, wo auch,wie in Fig. 1 bei 49 angedeutet, der
Hakenbogen in die Hakenspitze 8 ausläuft.
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Diese Hakenspitze ist jedoch ihrerseits in dem Gesenk mit den Teilen
25 und 26 (Fig. 7) verformt worden, so daß sie eine Stirnkante 50 aufweist, die
eine geringe Längenausdehnung hat. Die Spitze ist dementsprechend scharf.
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Wie die Fig. 7 erkennen läßt, steht der Pfeil 27 senkrecht auf den
Kanten 32, 33 bzw. 34, 35 des Teiles 24.
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Dadurch wird der Faserverlauf in Längsrichtung, d.h.
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in Richtung der Mittelachse 18 praktisch nicht gestört.
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Die Handhabung des liakenelementes 1 unter erschwerten Einbaubedingungen
ergibt sich aus der Darstellung der Fig. 4. Die rechte obere Darstellung zeigt,
daß das abgebrochen und im Querschnitt wiedergegebene rinnenprofilartige Ausbauelement
52 mit seinen dem Gebirge zugekehrten Flansch 53 dem Gebirgsstoß 54 unmittelbar
aufliegt, so daß der Haken nicht ohne weiteres eingeschoben werden kann. Man setzt
daher die Spitze 8 des Hakens so an, daß die Stirnkante 50 dem Gebirgsstoß anliegt
und bringt auch den Wulst 47 an der entsprechenden Stelle 55 zur Anlage an den Stoß.
Werden nunmehr Hammerschläge in Richtung des Pfeiles 56 auf den Wulst 47 ausgeübt,
so trennt sich auch bei starken Setzkräften der Flansch 53 infolge der Elastizität
des Streckenrahmens zunächst vom Gebirgsstoß 54 und macht dabei einen Spalt 57 frei,
indem die Spitze 8 eindringen kann. Natürlich wird bei diesem Vorgang möglicherweise
ein Teil des Gebirgsstoßes 54 ausgebrochen, was in der dritten Darstellung von rechts
in der oberen Zeile der Fig. 4 bei 58 wiedergegeben ist. Mit seiner unteren Krümmung
59 gleitet dann aber der Haken auf die Stirnseite des Flansches 53 auf.
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Weiteres Eintreiben des Hakens in Richtung des Pfeiles 60 führt dazu,
daß der Haken mit seiner unteren Krümmung 59 den Flansch 53 überwindet. Dadurch
kann der Flansch 53 in das Hakenmaul 45 gleiten, so daß der Haken festsitzt.
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Die Seitenkanten 38a, 38b (Fig. l)des aus den Abschnitten 22, 23 bestehenden
Profilsteges sind ausgehend vom Ende des Hakenbogens bei 49 bis zur Stirnkante 50
zusätzlich beschliffen, so daß die Stirnkante 50 entsprechend verkürzt ist. Dadurch
ergibt sich eine schärfere Hakenspitze.