DE4339211A1 - Druckkissen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Druckkissen mit einer wenigstens
teilweise flexiblen Hülle, die durch Zuführung eines Mediums
in das Innere der Hülle aufblasbar ist.
Im Bergbau unter Tage, insbesondere im Steinkohlebergbau, wird
der Arbeitsraum im Streb mit Hilfe von hydraulisch betriebenen
Schutzvorrichtungen, sogenannten Schilden gesichert. Eine weitere
Funktion dieser Schilde besteht darin, durch Aufrechterhaltung
eines gewissen Stützdruckes auf das Hangende ein Nachbrechen
von Gestein zu verhindern.
Beim Abbau von Kohlenflözen im Steinkohlebergbau unter Tage
treten je nach geologischen Gegebenheiten mit mehr oder weniger
großer Regelmäßigkeit sogenannte Ausbrüche auf, d. h. Hohlräume,
die beim Vortrieb entstehen, wenn bei Wegnahme der Kohleschicht
Gestein nachbricht. Diese Hohlräume müssen vor dem weiteren
Vorrücken aufgefüllt werden, um den Kontakt zwischen den
Schildoberflächen und dem Gestein herzustellen und das Hangende
abzustützen, weil andernfalls ein ständiges weiteres Nachbrechen
des Gesteins und eine Vergrößerung des Ausbruchs weit über die
ursprüngliche Ausdehnung hinaus droht, was ein untragbares
Sicherheitsrisiko darstellt und ein weiteres Vorrücken sogar
unmöglich machen kann.
Das Ausfüllen solcher Ausbrüche unter Verwendung der bisher
bekannten Vorrichtungen und Verfahren erfordert einen längeren
Aufenthalt der Arbeitskräfte unter dem ungesicherten Hangenden,
was zu häufigen und schweren, nicht selten tödlichen Unfällen
durch Stein- und Kohlenfall gerade bei dieser Tätigkeit führt.
Darüber hinaus entsteht ein hoher Materialverbrauch, insbesondere
an Holz und/oder anderen Baustoffen, wie z. B. Schaumbeton, welche
zum Ausfüllen verwendet werden. Schließlich führt der hohe zur
Ausführung der Arbeiten notwendige Zeitaufwand von bis zu einer
Woche zu gravierenden Produktionsausfällen.
Um ein schnelles Auffüllen von Hohlräumen im Bergbau zu er
möglichen, wurden Behälter oder Druckkissen entwickelt, die
von innen her mit einem Mehrkomponentengemisch befüllt werden,
vorzugsweise mit einem Zweikomponentenschaum, der den Innenraum
des Kissens vollständig ausfüllt und dem Kissen eine Stabilität
gewährleistet (DE 35 00 041 A1).
Als nachteilig hat sich hierbei erwiesen, daß die Kissen erst
nach einer ausreichenden Aushärtezeit einsatzfähig sind, da
ansonsten die Druckfestigkeit nicht ausreicht. Desweiteren sind
derartige Druckkissen, bei denen Mehrkomponentengemische wie
etwa Zweikomponentenschaum eingesetzt werden, sehr teuer und
benötigen große Mengen an wertvollen Rohstoffen. Dazu kommen
Umwelt- und Arbeitssicherheitsprobleme, die durch den ausgasenden
Anteil an Formaldehyd bedingt sind. Auch die beim Aushärten
des Mehrkomponentengemisches entstehende Wärme ist insbesondere
beim Bergbau unerwünscht, da sie zu einem unkontrollierten
Erhitzen des Druckkissens führen kann, so daß derartige Kissen
insbesondere dann, wenn aufgrund eines ungünstigen Gasgemisches
Explosionsgefahr besteht, nicht eingesetzt werden können.
Schließlich haben die bekannten Druckkissen den Nachteil, daß
sie nur einmalig verwendbar sind und dann, wenn sie nach einer
temporären Nutzung nicht mehr gebraucht werden, nur mit großem
Aufwand wieder entfernt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Druckkissen zu schaffen, das die Nachteile des Standes der
Technik vermeidet und eine möglichst universelle Verwendung
auch für andere Aufgaben ermöglicht. Dabei soll insbesondere
eine hohe Druckbelastbarkeit gewährleistet sein, um ein Abstützen
von schweren Lasten zu ermöglichen und ein möglichst großes
Volumen auf eine einfache und schnellen Weise ausfüllbar sein.
Desweiteren soll vorzugsweise eine möglichst schnelle Verfüg
barkeit gegeben sein und ein hoher Sicherheitsstandard trotz
möglichst geringer Kosten eingehalten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Druckkissen gelöst,
mit einer wenigstens teilweise flexiblen Hülle, innerhalb derer
eine Mehrzahl von Kammern vorgesehen ist, mit einer Einrichtung
zur Zuführung eines Fluides in das Innere der Kammern unter
Druck zur Abstützung der Hülle gegen Druckbelastung von außen.
Erfindungsgemäß ist eine Mehrzahl von Kammern vorgesehen, die
von einer gemeinsamen Hülle umschlossen sind. Da der Druck erfin
dungsgemäß somit nicht von einer einzigen Kammer aufgenommen
wird, sondern je nach Größe der Hülle beliebig viele Einzel
kammern vorgesehen sein können, ist es möglich, auch relativ
große Volumina auszufüllen, ohne daß dies zu einer hohen
Belastung der Kammern führen würde. Des weiteren ist es möglich,
die Einzelkammern unabhängig voneinander druckdicht auszuführen,
so daß für den Fall, daß einzelne Kammern beschädigt werden
sollten, stets noch eine ausreichende Stabilität der Druckkissen
gewährleistet ist. Infolge des erheblich kleineren Volumens
der Einzelkammern können diese bei Befüllung mit einem Fluid
unter Druck einen erheblich höheren Druck aufnehmen, als dies
bei einem Druckkissen mit einer einzigen Druckkammer möglich
wäre.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt
darin, daß die Hülle besser auf die mechanische Beanspruchung
von außen abgestimmt werden kann, da diese nicht gasdicht
ausgeführt werden muß. Erfindungsgemäß wird also eine Entkopplung
der Funktionen der Hülle und der Kammern erreicht. Damit wird
es ermöglicht, als Hüllmaterial ein mechanisch besonders
widerstandsfähiges, also insbesondere reiß- und schnittfestes
Material zu verwenden, während das Wandmaterial der Kammern
speziell auf eine hohe Druckfestigkeit und Gasdichtheit abge
stimmt werden kann. Erst durch diese erfindungsgemäße Entkopplung
wird ein Druckkissen ermöglicht, das eine optimale Kombination
der oben erwähnten Funktionen von Hülle und Kammern gewähr
leistet.
Ein erfindungsgemäßes Druckkissen weist eine außerordentlich
hohe Belastbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische
Beschädigungen auf, wobei gleichzeitig weitere Vorteile durch
ein geringes Transportvolumen und -gewicht sowie eine schnelle
und einfache Handhabung gegeben sind. Infolge des Aufbaus mit
einer Mehrzahl von Kammern besteht ferner ein wirksamer Schutz
gegen explosivartig entweichende Druckluft in größeren Mengen
bei Beschädigung oder Überlastung und gegen einen schlagartigen
Ausfall der gesamten Stützkraft.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein
Teil der Kammern von einzelnen voneinander getrennten Abschnitten
eines Druckschlauches gebildet. Diese Maßnahme hat den Vorteil,
daß sich die Kammern auf besonders einfache Weise realisieren
lassen. Zum Zwecke einer besonders einfachen Herstellung und
Handhabung kann ein einziger Druckschlauch innerhalb der Hülle
verwendet werden, der in die Kammern unterteilt ist.
Obwohl die Kammern grundsätzlich beispielsweise durch Abbinden
des Druckschlauches gebildet werden können, wird der Druck
schlauch bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung
durch Faltung in die Kammern unterteilt. In die Hülle wird also
ein Druckschlauch eingebracht, der in geeigneter Weise zusammen
gefaltet wird.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Druckschlauch
wechselseitig von links nach rechts und wieder umgekehrt gefaltet
wird, so daß sich die Form einer zusammengelegten Heizspirale
ergibt. Dabei entspricht zweckmäßigerweise die Länge der
einzelnen Abschnitte im aufgeblasenen Zustand der Länge der
Hülle. Nach der Faltung und Abbindung der Enden des Druck
schlauches wird dieser vorzugsweise auf bestimmte Weise zusammen
gelegt, beispielsweise mit fünf Abschnitten nebeneinander und
fünf Abschnitten übereinander und in dieser Form beispielsweise
mit Dichtungsband fixiert, bevor er in die äußere Hülle ein
geführt wird.
Als Fluid, das unter Druck eingeführt wird, kann beispielsweise
Wasser verwendet werden, das im Bergbau meist in ausreichenden
Mengen zur Verfügung steht. Besondere Vorteile ergeben sich,
wenn als Fluid ein Gas, insbesondere Preßluft, verwendet wird.
Dadurch ergibt sich eine stark vereinfachte Handhabung und ein
besonders geringes Gewicht des Druckkissens im aufgeblasenen
Zustand. Ein Druckkissen mit einer Länge von einigen Metern
und einem Durchmesser von bis zu einem Meter hat dabei je nach
Ausführung der Hülle nur ein Gewicht in der Größenordnung von
etwa 10 bis 25 kg und kann auf engem Raum in unbenutztem Zustand
zusammengelegt sein. Der notwendige Druck kann vor Ort durch
einen Kompressor oder durch einen sonstigen Druckluftanschluß
oder auch mittels einer Gasflasche erzeugt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist eine Regelein
richtung für eine Druckregulierung des Fluides vorgesehen.
Hierdurch wird es ermöglicht, den Innendruck der Kammern zu
verändern und somit das Kammervolumen in Abhängigkeit von der
äußeren Belastung der Hülle anzupassen. Somit kann das Volumen
der Hülle in gewissen Grenzen beispielsweise an das Volumen
eines Ausbruches angepaßt werden. Des weiteren kann das Druck
kissen als Hebezeug zum Anheben von schweren Teilen verwendet
werden, und gleichfalls zur vertikalen Ausrichtung der Teile
verwendet werden, sofern der Druck verändert wird.
Zweckmäßigerweise wird hierbei ein Überdruckventil vorgesehen,
um ein Überschreiten des zulässigen Höchstdruckes der Kammern
auf jeden Fall zu vermeiden.
Grundsätzlich sind die verschiedenartigsten Materialien für
die Herstellung der Druckschläuche geeignet. Beispielsweise
kommen hierzu Metallfolien, wie Aluminiumfolien oder dgl. in
Frage. Besonders bevorzugt sind jedoch hochfeste Kunststoff
materialien, welche bereits in Schlauchform kommerziell er
hältlich sind.
Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, daß die Druck
schläuche aus Polyterephthalsäureester bestehen. Dieses Material
weist eine hohe Zugfestigkeit auf und einen annähernd linearen
Spannungs-Dehnungsverlauf. In Einfachschläuchen kann dieses
Material bei einer Wandstärke von etwa 35 Mikrometer bis zu
einem Durchmesser von etwa 5 cm einen Innendruck von etwa 2
bar mit ausreichender Sicherheit aufnehmen. Ist ein höherer
Druck erforderlich, so können auch Mehrfachschläuche verwendet
werden. So kann ein zweilagiger Schlauch aus Polyterephthal
säureester bei einem Durchmesser von etwa 5 cm mit einem
Innendruck von etwa 5 bar mit ausreichender Sicherheit belastet
werden.
Besonders bevorzugt für Anwendungen im Bergbau unter Tage ist
die Verwendung von zweilagigen Druckschläuchen, die für groß
volumige Hüllen mit einem Durchmesser von etwa 15 bis 18 cm
bei einem Betriebsdruck von etwa 0,5 bar eingesetzt werden
können.
Je nach der erforderlichen mechanischen Robustheit der Hülle
und der Widerstandsfähigkeit der Hülle gegen Eindringen von
Fremdkörpern kann es vorteilhaft sein, wenn die Hülle ein
gewebeverstärktes Material umfaßt.
Sofern besondere Ansprüche an die Widerstandsfähigkeit gestellt
werden müssen, kommt hierzu beispielsweise eine Gewebeverstärkung
aus Aramid-Fasern in Betracht. Daneben können zahlreiche andere
Textilfasern oder Glasfasern verwendet werden, die eine hohe
Reißfestigkeit aufweisen und - für Anwendungen im Bergbau -
möglichst schwer entflammbar sind.
Besonders bevorzugt für Anwendungen unter Tage ist die Verwendung
eines gitterartigen, beidseitig mit schwer entflammbarem und
antistatischem PVC beschichteten Gewebes als Hüllmaterial.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Hülle aus einem schweißbaren Material besteht, das durch
eine in Umfangsrichtung überlappende Schweißung zu einer im
wesentlichen zylindrischen Form verbunden ist.
Bei dieser Ausführung wird eine besonders einfache Herstellung
der Hülle ermöglicht, indem Material entsprechender Länge
beispielsweise um ein drehbares Gestell gewickelt und an
schließend überlappend, beispielsweise mittels einer Heißluft
schweißnaht verschweißt wird. Ist das Hüllmaterial selbst aus
gewebeverstärktem Material hergestellt, so ergibt sich somit
ein zylinderförmiger Hohlkörper mit einer außerordentlich hohen
Reißfestigkeit, insbesondere infolge der Nahtentlastung, die
sich aufgrund des relativ hohen Reibungswiderstandes des
verwendeten Gewebes ergibt.
Eine Hülle, die besonders hohen Sicherheitsanforderungen im
Bergbau gerecht wird, kann in bevorzugter Weiterbildung der
Erfindung aus drei Lagen des oben erwähnten, gitterartigen,
beidseitig mit PVC beschichteten Gewebes in Zylinderform
gewickelt werden, wobei die außenliegende Kante der Länge nach
mit einer Heißluft-Schweißnaht befestigt wird. Vorzugsweise
wird hierzu das Material mehrfach in der oben beschriebenen
Weise auf das Gestell gewickelt. Zusätzlich kann in diese
dreilagige Hülle eine speziell für den Bergbau geeignete
Polyäthylen-Folie eingelegt werden, die in Schlauchform kommer
ziell erhältlich ist.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Hülle an den Enden mittels Klemmeinrichtungen abbindbar
ist und an wenigstens einem Ende einen durch die Klemmeinrichtung
in das Innere der Hülle hindurchgeführten Zuführschlauch
aufweist.
Bei dieser Ausgestaltung der Druckschläuche ist auf diese Weise
eine besonders einfache Herstellung ermöglicht, und mittels
einer Klemmeinrichtung wird eine dauerhafte und sichere Abdich
tung erreicht, wobei gleichzeitig ein Zuführschlauch zur
Druckzufuhr vorgesehen ist.
In alternativer Weise können an den Enden der Hülle Befestigungs
mittel vorgesehen sein, an denen ein in Umfangsrichtung ver
laufendes Sicherungsband befestigbar ist.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Hülle
an ihrem Ende nach innen eingeschlagen wird und daß Metallösen
aufgenietet werden, durch die ein Zugseil geführt wird, dessen
beide Enden mit mindestens einer Seilklemme aneinander befestigt
werden.
Hierdurch ergibt sich ein besonders zuverlässiger und einfach
herstellbarer Verschluß der Hülle an ihren Enden, wobei der
Zuführschlauch zur Druckzufuhr in der Mitte herausführbar ist.
Um eine hohe Stabilität der Hülle insbesondere an ihren Enden
und eine möglichst einfache Herstellung der Hülle zu ermöglichen,
ist es vorteilhaft, wenn nur ein einziger gemeinsamer Zuführ
schlauch zur Zuführung des Fluides in das Innere der Kammern
vorgesehen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher
am Ende des gemeinsamen Zuführschlauches innerhalb der Hülle
ein Verteiler vorgesehen, der beispielsweise als T-Stück
ausgeführt sein kann, an dem die Zuführschläuche für den
Druckschlauch und/oder die Einzelkammern angekoppelt sind.
Auf diese Weise wird ein einfacher Anschluß des Druckschlauches
und ggf. weiterer Einzelkammern ermöglicht, wobei gleichzeitig
nur eine Zuführleitung in das Innere der Hülle erforderlich
ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der
mindestens eine Druckschlauch, der in der Hülle zusammengefaltet
ist, an beiden Enden mit einem Zuführschlauch zur Zuführung
eines Fluides unter Druck verbunden.
So kann der Druckschlauch gleichzeitig von beiden Enden her
mit Druckluft befüllt werden, was sich insgesamt vorteilhaft
auf die Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit des Füllvorganges
auswirkt. Ferner ist bei dieser Ausführung sichergestellt, daß
nach Abschluß des Füllvorganges der Druckschlauch ein in sich
geschlossenes, quasi ringförmiges System bildet, das für einen
optimalen Druckausgleich zwischen den einzelnen Schlauch
abschnitten sorgt und damit ungleichmäßige Beanspruchungen
unterschiedlicher Abschnitte bei einer ungleichmäßigen Belastung
von außen weitgehend vermeidet.
In einer weiter bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der
gemeinsame Zuführschlauch außerhalb der Hülle durch eine
Pneumatik-Schnellkupplung abgeschlossen, die mit einem ent
sprechenden Kupplungselement einer Pneumatikleitung koppelbar
ist, vorzugsweise durch Aufstecken.
Eine derartige Schnellkupplung, die ein gebräuchliches Pneumatik
teil darstellt, hat die Funktion eines Rückschlagventils, das
sich bei Einführung des entsprechenden Kupplungselementes
automatisch öffnet und sich bei seiner Entfernung ebenso
automatisch wieder schließt. Neben der einfachen Handhabung
ergibt sich dadurch der Vorteil, daß nicht nur eine Befüllung,
sondern auch eine Entleerung der Kammern über diese Anordnung
problemlos durchgeführt werden kann.
Zur Befüllung kann darüber hinaus ein Adapter außerhalb der
Hülle vorgesehen sein, an den mehrere Druckkissen über Schnell
kupplungen anschließbar sind, so daß mit einer einzigen Druck
luftquelle gleichzeitig mehrere Druckkissen befüllt werden
können. Auch ein Überdruckventil kann in einen solchen Adapter
integriert werden, um sicherzustellen, daß der zulässige Druck
auf keinen Fall überschritten wird. Ein derartiges Überdruck
ventil kann zusätzlich noch mit einem akustischen Warnsignal
im Falle des Ansprechens gekoppelt sein. Darüber hinaus kann
ein derartiger Adapter auf den Anschluß eines vorhandenen
Druckluftsystems abgestimmt sein, so daß weitere Kopplungsstücke
nicht erforderlich sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
es vorgesehen, die Enden der Hülle jeweils durch einen Ring
hindurchzuführen, über den Ring von außen umzustülpen und mittels
Klemmeinrichtungen zu sichern.
Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine zuverlässige
und dauerhafte Abbindung der Hülle an ihren Enden erreicht,
wobei die Gefahr von Beschädigungen weitgehend vermieden wird
und auch bei stärkerer Druckbeanspruchung durch den Innendruck
der Kammern ein Herausrutschen der Klemmeinrichtungen an den
Enden vermieden wird.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen,
daß der mindestens eine Druckschlauch an mindestens einem Ende
über einen Schlauch mit einer Aufstauchung geführt ist und
mittels mindestens eines Kabelbinders gegen die Aufstauchung
gesichert ist.
Auf diese Weise wird eine Beschädigungsgefahr des Druckschlauches
auch bei hohem Innendruck weitgehend ausgeschlossen und mit
Hilfe der Aufstauchung ein Abrutschen des Kabelbinders
verhindert. So läßt sich eine dauerhafte und zuverlässige
Abdichtung des Druckschlauches an seinen Enden erreichen, wobei
gleichzeitig ein Schlauch zur Druckzuführung von außen mit
eingebunden ist.
Der Schlauch, an dem die Aufstauchung vorgesehen ist, um den
Druckschlauch mittels eines Kabelbinders oder dgl. dagegen zu
sichern, besteht vorzugsweise aus PVC, wobei für Anwendungen
im Bergbau eine antistatische und schwer entflammbare Ausführung
bevorzugt ist.
Die Aufstauchung, die als Widerlager für die Kabelbinder dient,
läßt sich bei dieser Ausführung einfach durch Erhitzen und
Zusammenschieben des Schlauches herstellen. Bei einer relativ
großen Wanddicke von einigen Millimetern hat der Schlauch eine
ausreichende Stabilität, um eine unterbrechungsfreie Zufuhr
des Fluides in das Innere des Druckschlauches zu sichern und
um auch als Fixierungspunkt für die Abbindung zu dienen.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Druckschlauch an mindestens einem Ende im Bereich des
Schlauchbinders oder der Schlauchbinder durch Dichtungsmasse,
insbesondere durch Silikon abgedichtet ist.
Auf diese Weise läßt sich auch im Falle von Faltenbildung an
Druckschläuchen geringer Wandstärke im Bereich der Abbindung
eine sichere und zuverlässige Abdichtung erreichen, da feine
Kapillaren und dgl. sicher verschlossen werden. Des weiteren
wird durch die zusätzlich aufgebrachte Dichtungsmasse, die sich
im Falle von Silikon zu einer elastischen Schicht verfestigt,
die Reibung erhöht und die Haftung zwischen den aufeinander
liegenden Teilen verbessert, so daß eine zusätzliche Sicherheit
gegen Abrutschen von Klemmvorrichtungen gegeben ist.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen,
zwischen einem Kabelbinder, der vor einer Aufstauchung des
Schlauches befestigt ist, und dem eigentlichen Druckschlauch
über den darunterliegenden Schlauch aus PVC oder dgl., der als
Zuführschlauch dient, von außen einen Vorsatzschlauch oder eine
Wicklung aus Isolierband oder dgl. aufzubringen.
Durch einen derartigen Vorsatzschlauch oder eine derartige
Wicklung, die beim Aufblasen des Druckschlauches umgestülpt wird
und zu einem relativ kurzen Ring zusammengepreßt wird, wird
ein direkter Kontakt zwischen dem empfindlichen Material des
Druckschlauches und dem dahinterliegenden Kabelbinder vermieden,
wodurch die Beschädigungsgefahr reduziert wird und der Kabel
binder entlastet wird. Als Vorsatzschlauch kann bspw. ein
Schlauch mit einer innenliegenden Weichplastikschicht und einer
außenliegenden gewebeverstärkten Weichplastikschicht nach der
Art eines Gartenschlauches verwendet werden.
Wie eingangs bereits erwähnt, kann das Druckkissen auf besonders
vorteilhafte Weise zur temporären Sicherung von Ausbrüchen im
Bergbau mit Schildausbau im Untertage-Betrieb verwendet werden.
Ohne daß hierzu ein gefährliches Arbeiten zwischen dem Ausbau
und dem nicht gesicherten Hangenden erforderlich wäre, kann
das vorbereitete Druckkissen mittels einer Stange oder dgl.
in den Ausbruch vorgeschoben werden und sodann mit dem Fluid
unter Druck gefüllt werden, also vorzugsweise mit Luft auf
geblasen werden.
Hierbei ist es zwecksmäßig, bei größerem Ausbrüchen mehrere
Hüllen zu verwenden, innerhalb derer eine Mehrzahl von Kammern
vorgesehen ist. Auf diese Weise können mit einer einzigen
Ausführung unterschiedlich große Ausbrüche schnell und sicher
verschlossen werden. Nachdem eine oder mehrere Hüllen in den
Ausbruch eingeschoben sind, werden diese aufgeblasen, bis der
Ausbruch weitgehend ausgefüllt ist und ausreichend abgestützt
ist. Die Schildkappe kann bereits während des Aufblasens der
Druckschläuche wieder nach oben in eine annähernd waagerechte
Position bewegt werden. Alternativ kann auch nachträglich bei
nur teilweise aufgeblasenen Druckschläuchen eine Ausrichtung
der Schildkappe erfolgen.
Mit diesem Verfahren läßt sich eine besonders schnelle und
sichere temporäre Ausfüllung von Ausbrüchen des Hangendes beim
Schildausbau erreichen. Die Unfallgefahr wird erheblich ver
mindert, da ein gefährliches Arbeiten im ungesicherten Bereich
nicht mehr erforderlich ist. Ferner wird die Stillstandzeit
drastisch reduziert, da das Ausfüllen eines Ausbruches innerhalb
sehr kurzer Zeit erreicht werden kann. Damit ist eine erhebliche
Kosteneinsparung verbunden. Des weiteren wird der große Holzver
brauch beim herkömmlichen Auspfeilern der Ausbrüche vermieden,
was wiederum entsprechende Kostenvorteile hat und die Versor
gungswege unter Tage entlastet.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht beim
Heben und/oder Ausrichten von schweren Teilen.
Mit dem erfindungsgemäßen Druckkissen wird nunmehr ein Heben
oder Ausrichten auch besonders schwerer Teile ermöglicht, ohne
daß eine Gefährdung durch das Bersten von großvolumigen, unter
hohem Druck stehenden Druckkammern in Kauf genommen werden muß.
Auf besonders vorteilhafte Weise lassen sich schwere Teile mit
dem erfindungsgemäßen Druckkissen ausrichten, wenn der Druck
der Kammern reguliert wird. Da eine derartige Druckregulierung
auf einfache Weise erreicht werden kann, beispielsweise mit
Hilfe eines Druckregelventils, läßt sich die Anordnung auf
besonders einfache und kostengünstige Weise verwenden. Des
weiteren sind keine schweren Hebezeuge, wie Kräne oder dgl.
erforderlich. Schließlich kann eine Druckregulierung sehr präzise
und langsam erfolgen, so daß ein präzises Ausrichten von Teilen
ermöglicht wird.
Auf diese Weise lassen sich bspw. gegenüberliegende Rohrenden
einer Pipeline präzise zueinander ausrichten, bis eine Ver
schweißung möglich ist.
Ein erfindungsgemäßes Druckkissen läßt sich ferner auf vorteil
hafte Weise als Dichtungselement verwenden, insbesondere beim
Auffüllen von Hohlräumen mit im Anfangsstadium flüssigen
Baustoffen als Vorkopfabdichtung zur Abdichtung des Hohlraums
nach außen, um eine Hinterfüllung mit dem Baustoff zu er
möglichen, oder zum Abdichten von Tunneln oder Gängen.
Bei der Verwendung erfindungsgemäßer Druckkissen als Dichtungs
element ist zum einen ein Einsatz als sogenannte "Vorkopfab
dichtung" im Untertage-Bergbau bzw. im Tunnelbau möglich. Beim
Streckenvortrieb kann hierbei der Hohlraum zwischen Ausbau und
Gebirge durch eines oder mehrere Druckkissen geeigneter Form
abgeschlossen sein, die sich beim Aufblasen mit Preßluft dichtend
zwischen Ausbau und Gebirge anlegen. Der Hohlraum dahinter kann
dann auf einfache Weise durch eine entsprechende Schlauch- oder
Rohrverbindung mit flüssigem Baustoff, z. B. mit Beton, befüllt
werden, wobei sogar eine Befüllung unter Druck möglich ist.
Nach dem Aushärten des Baustoffes können die Druckkissen wieder
entleert und in aller Regel wieder verwendet werden.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht beim schnellen, tempo
rären Verschließen von Tunneln, Gängen und dergleichen, z. B.
im Untertage-Bergbau zur Umleitung des Wetterstroms (Luftstroms)
etwa im Brandfall, bei Gasentwicklung usw . . Hierzu werden ein
oder mehrere Druckkissen entsprechender Größe in den betreffenden
Tunnel oder Gang eingelegt und aufgeblasen, ggf. unter Einsatz
zusätzlichen Dichtungsmaterials, wie etwa Glaswolle, Silan oder
dergleichen. Die Druckkissen verklemmen sich hierbei durch den
Innendruck und versperren den Tunnel oder Gang.
Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens können die erfindungs
gemäßen Druckkissen zum schnellen Bau eines Damms unter Tage
verwendet werden, wobei die Druckkissen gleichzeitig als
Verschalung dienen. Dabei wird in dem Tunnel oder Gang zunächst
eine Abdichtung unter Verwendung von einem oder mehreren
Druckkissen ggf. unter Zusatz eines Dichtungsmaterials, wie
etwa Glaswolle oder Silan, erstellt. Zwischen dieser Abdichtung
und einer weiteren, entsprechend aufgebauten Abdichtung kann
dann der Baustoff eingebracht werden, der durch die schnell
aufgeblasenen Druckkissen, die als Verschalung dienen, von beiden
Seiten her im Tunnel oder Gang gehalten wird. Nachdem der
Baustoff vollständig ausgehärtet ist, können die Druckkissen
von beiden Enden her leergepumpt, geborgen und wiederverwendet
werden.
In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung läßt sich
ein erfindungsgemäßes Druckkissen als Splitterschutz bei
Sprengarbeiten oder bei der Entschärfung bzw. Sprengung von
Explosivkörpern verwenden.
Beim Untertage-Abbau von Gold oder Diamanten werden häufig
Sprengungen vorgenommen. Hierbei wird meist über eine größere
Breite in das abzubauende Gebirge eine Mehrzahl von Sprenglöchern
eingebracht und gezündet, um den Vortrieb zu erleichtern.
Naturgemäß müssen sich die Bergleute vor der Zündung in einen
ausreichenden Sicherheitsabstand begeben, um Verletzungen durch
die Sprengung zu vermeiden. Da unter Tage ausreichend wider
standsfähige Sprengbarrieren nur sehr aufwendig zu transportieren
und zu handhaben sind, bieten hierbei erfindungsgemäße Druck
kissen besondere Vorteile, da sie in kürzester Zeit aufgeblasen
werden können, außerordentlich leicht zu transportieren und
zu handhaben sind und eine derart hohe Widerstandsfähigkeit
aufweisen, daß sie meist mehrfach verwendet werden können.
Hierbei können die Druckkissen einzeln oder in Gruppen in Form
einer "Barriere" in unmittelbarer Nähe der Sprengstelle aufge
blasen und seitlich und/oder nach oben und unten durch den
Innendruck verklemmt werden. Soweit ein Verklemmen nach oben
und unten möglich ist, wirken die Druckkissen gleichzeitig als
Stützelement. In der Regel ist nach der Explosion ein Leeren,
Bergen und Umsetzen möglich.
Darüber hinaus lassen sich erfindungsgemäße Druckkissen zum
Auffangen extrem scharfkantiger Splitterstücke, wie sie mög
licherweise bei der Entschärfung bzw. Sprengung von Explosiv
körpern entstehen können, einsetzen. Hierzu werden Druckkissen
vor der zu schützenden Person bzw. den schützenden Gegenständen
plaziert und je nach vorhandenen Gegebenheiten fixiert. Bei
der Explosion des Explosivkörpers frei werdende Splitter können
das Druckkissen beschädigen, aber nicht durchschlagen, so daß
das Druckkissen praktisch die Funktion von leicht zu transpor
tierenden, schnell einsatzbereiten "Sandsäcken" hat.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils ange
gebene Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Druckkissens
in vereinfachter Darstellung;
Fig. 2 einen Querschnitt des Druckkissens gemäß Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung;
Fig. 3 eine Ansicht eines Endbereiches der Hülle gemäß Fig.
2 in teilweise geschnittener Darstellung (nicht
maßstabsgerecht);
Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht eines Endbereiches der Hülle
in einer alternativen Ausführung;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Endbereich einer Kammer
gemäß Fig. 2 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 6 eine teilweise geschnittene, perspektivischen Ansicht
eines Abbauraumes im Steinkohlebergbau unter Tage,
in dem das erfindungsgemäße Druckkissen zum temporären
Abstützen und Auspfeilern eines Ausbruches verwendet
wird;
Fig. 7 eine Ansicht zweier Rohrenden einer Pipeline, die
jeweils auf einem erfindungsgemäßen Druckkissen
aufliegen, in stark vereinfachter Darstellung;
Fig. 8 eine Seitenansicht einer Hülle der beiden Druckkissen
gemäß Fig. 7 in vergrößerter und vereinfachter
Darstellung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines in 16 Abschnitte
gefalteten und zu je vier Abschnitten neben- und
übereinandergelegten erfindungsgemäßen Druckschlauches
ohne die zugehörige äußere Hülle, in einer Ansicht
von vorne und mit angedeutetem Luftzuführungssystem;
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht des Druckschlauches
gemäß Fig. 9 von links, in verkleinerter Darstellung.
Fig. 11 eine Anwendungsmöglichkeit erfindungsgemäßer Druck
kissen zum schnellen Bau eines Dammes, der geschnitten
dargestellt ist und
Fig. 12 eine weitere Anwendungsmöglichkeit erfindungsgemäßer
Druckkissen als Dichtungselement, hier am Beispiel
einer Vorkopfdichtung beim Hinterfüllen im Strecken
vortrieb.
Ein erfindungsgemäßes Druckkissen ist in Fig. 1 insgesamt mit
der Ziffer 10 bezeichnet. Es weist eine äußere Hülle 12 auf,
die aus einem faserverstärkten, schweißbaren Material hergestellt
ist. Die Hülle 12 besitzt eine im wesentlichen zylindrische
Form und ist an ihren beiden Enden jeweils mit einer Klemmein
richtung 14, 16 verschlossen, wobei an einem Ende eine Zuführein
richtung 18 in Form eines Zuführschlauches herausgeführt ist,
der mit einer nicht dargestellten Druckquelle, z. B. einem
Kompressor, verbunden ist.
Die Hülle 12, die zum Abstützen und Auspfeilern von Ausbrüchen
des Hangendes beim Schildausbau unter Tage vorgesehen ist, weist
vorzugsweise eine Länge von 1,5 bis 3 m, und einen Durchmesser
von etwa 0,6 bis 1,2 m auf.
Zur Herstellung der Hülle 12 wird Material entsprechender Länge
dreimal um ein drehbares Gestell gewickelt und anschließend
mit einer Überlappung von etwa 100 mm Länge der Länge nach
verschweißt. Die Verschweißung kann als Heißluftschweißnaht
20 mit einer Breite von etwa 40 mm ausgeführt werden, welche
eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Die so entstehende Hülle aus
dreilagigem Gewebe besitzt eine außerordentlich hohe Reißfestig
keit. Zusätzlich wird in die so entstandene Hülle eine Poly
äthylen-Folie eingelegt, welche in Schlauchform in spezieller
Ausführung für den Bergbau erhältlich ist.
Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, ist in der Hülle 12 eine
Mehrzahl von Kammern 22 vorgesehen, die Teil eines Druck
schlauches sind, wie nachfolgend näher ausgeführt wird.
Grundsätzlich wäre es möglich, die Kammern 22 als einzelne,
vollständig voneinander getrennte und isolierte Kammern auszubil
den, so daß beim Ausfall von einer einzigen oder nur wenigen
Kammern die Gesamtfunktion der Anordnung infolge einer Redundanz
erhalten bleibt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es jedoch bevorzugt,
zwecks einer besonders einfachen Herstellung und Handhabung
die Kammern 22 als Teilkammern eines einzigen Druckschlauches
auszubilden, der in besonders zusammengefalteter Form in die
Hülle eingelegt wird.
Die Fig. 9 und 10 zeigen einen derartigen Druckschlauch 110
in schematischer Darstellung, der mehrfach zusammengefaltet
wurde. Der Druckschlauch 110 weist insgesamt 16 Kammern 120a
bis 120q auf, die sämtlich miteinander in Verbindung stehen
und lediglich durch die Faltung des Schlauches gebildet sind.
Der in Fig. 10 dargestellte Druckschlauch 110 wurde der Länge
nach zusammengefaltet, und zwar so, daß die einzelnen Abschnitte
im aufgeblasenen Zustand der vorgesehenen Länge der Hülle 12
bzw. 12′ entspricht. Die Faltung erfolgt wechselseitig von links
nach rechts und wieder umgekehrt, so daß der Druckschlauch 110
in etwa die Form einer zusammengelegten Heizspirale aufweist.
In Fig. 9 sind vom Betrachter aus vorne miteinander verbundene
Kammern durch ausgezogene Linien gekennzeichnet, während vom
Betrachter aus hinten miteinander verbundene Kammern durch
zusätzliche gestrichelte Linien angedeutet sind. An die beiden
Enden 118, 119 des Druckschlauches sind zwei Zuführschläuche
116, 117 angeschlossen, die über einen Verbinder 24 in Form
eines T-Stückes mit einem gemeinsamen Zuführschlauch 114
verbunden sind, der durch die in Fig. 9 nicht dargestellte Hülle
nach außen geführt ist und mit einem Schnellverbinder 112
abgeschlossen ist. Der Schnellverbinder 112 dient als Rückschlag
ventil, wenn der Druckschlauch 110 mit Preßluft gefüllt ist
und kein Kupplungsstück in den Schnellverbinder 112 eingesteckt
ist. Wird ein solches Kupplungsstück eingesteckt, so verriegelt
dieses automatisch mit dem Schnellverbinder 112 und ermöglicht
sowohl eine Befüllung des Druckschlauches 110 mittels Preßluft
als auch eine Entleerung des Druckschlauches, sofern dies
gewünscht ist. In Fig. 9 ist die Richtung der Luftströmung bei
Befüllung des Druckschlauches 110 durch die Pfeile 122, 124,
126 angedeutet.
In der dargestellten Anordnung wird der Druckschlauch 110 von
beiden Enden her 118, 119 befüllt, so daß sich über den Druck
schlauch 110 und die angeschlossenen Zuführleitungen 116, 117
ein quasi geschlossenes Gesamtsystem einstellt, das einen guten
Druckausgleich auch bei vollständig zusammengefaltetem Schlauch
unter Druckbelastung von außen ermöglicht. Insgesamt ermöglicht
diese Anordnung eine schnelle Befüllung des Druckschlauches
110 und eine gleichmäßige Druckverteilung selbst bei ungleich
mäßiger Belastung des Druckkissens von außen.
Wie aus Fig. 3 im einzelnen ersichtlich, ist die Hülle 12 an
ihren beiden Enden mittels einer besonderen Klemmtechnik
zusammengebunden. An dem in Fig. 3 dargestellten offenen Ende
ist ein Zuführschlauch 19 durch eine insgesamt mit der Ziffer
16 bezeichnete Klemmeinrichtung in das Innere der Hülle 12
hindurchgeführt, der in dem Verteiler 24 endet, der gleichfalls,
wie anhand von Fig. 9 bereits ausgeführt, als T-Stück ausgebildet
ist. Die Enden des zusammengefalteten Druckschlauches sind an
diesem Verteiler 24 angeschlossen.
Tritt im aufgeblasenen Zustand eine Beschädigung oder ein
gewisser Druckverlust an einer der Kammern 22 auf, so führt
dies keinesfalls zu einem schlagartigen Entweichen der Luftfül
lung aus dem Druckschlauch, sondern infolge der Faltung des
Druckschlauches in der Regel nur zu einem allmählichen Entweichen
von Luft, so daß die Gesamtfunktion des Druckkissens 10 meist
noch über einen größeren Zeitraum erhalten bleibt und auf jeden
Fall ein schlagartiges Freisetzen von größeren Mengen von
komprimierter Luft und damit eine Gefährdung vom Menschen ausge
schlossen wird.
Darüber hinaus ist die mechanische Stabilität der Hülle 12
infolge des zuvor beschriebenen 4-lagigen Aufbaus und der
speziellen Verschweißung 20 in Längsrichtung, die zu einer
Nahtentlastung führt, derart groß, daß selbst im Falle eines
ohnehin praktisch ausgeschlossenen schlagartigen Entweichens
von größeren Mengen von komprimierter Luft aus den Kammern 22
ein Bersten der Hülle 12 ausgeschlossen ist.
Gemäß Fig. 3 ist das Ende 15 der Hülle 12 durch einen Stützring
28 hindurchgeführt und sodann von außen her über den Stützring
28 umgestülpt und schließlich mittels der Klemmeinrichtung 16
auf dem Zuführschlauch 19 durch Klemmung befestigt. Die Klemm
einrichtung 16 weist eine einfache Bügelschelle 26 bekannter
Art auf, mit der das umgestülpte Ende 15 der Hülle 12 gesichert
wird, so daß sich damit ein sicherer Verschluß der Hülle 12
an ihrem Ende ergibt, wobei durch den Ring 28 ein Herausrutschen
der Klemmbefestigung ausgeschlossen ist und gleichzeitig eine
sichere Einbindung der Zuführleitung 19 gewährleistet ist.
Ein alternativer Abschluß der Hülle 12′ an ihren beiden Enden
ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei wird die Hülle 12′ an ihren
beiden Enden nach innen eingeschlagen, und mit Metallösen 27
vernietet. Nach Einführung des Druckschlauches gemäß der Fig.
9 und 10 wird ein dünnes Drahtseil 29 in der in Fig. 4 darge
stellten Weise durch die Ösen 27 geführt, die Hülle 12′ zusammen
gezogen und an diesen Stellen mit den überstehenden Drahtseil
enden noch mehrfach umwickelt (nicht dargestellt), bevor die
Drahtseile 29 mit Hilfe von je zwei Seilklemmen gesichert werden
(wovon in Fig. 4 nur eine mit der Ziffer 31 angedeutet ist).
Dabei ragt an einem Ende der gemeinsame Zuführschlauch 19 für
die Luftversorgung aus der verschlossenen Außenhülle 12′ hervor
(gleichfalls in Fig. 4 nicht dargestellt).
Von wesentlicher Bedeutung für die Funktionsfähigkeit der
Stützeinrichtung ist die Ausführung der Druckschläuche und der
hieran vorgesehenen Zuführleitungen für deren Druckversorgung.
Die Druckschläuche sind als nahtlose Schläuche aus einer Folie
aus Polyterephthalsäureester mit einer Wandstärke von etwa 35
Mikrometer hergestellt. Derartige Schläuche sind kommerziell
erhältlich.
Der besondere Vorteil der Verwendung von Polyterephthalsäureester
liegt in seiner hohen Zugfestigkeit und dem annähernd linearen
Verlauf des Spannungs-Dehnungsdiagrammes.
Um mit möglichst wenig Faltungen eines Druckschlauches innerhalb
der Hülle 12 bzw. 12′ auszukommen, ist ein Druckschlauch mit
einem Durchmesser von etwa 165 mm vorgesehen, der aus zwei
übereinander gezogenen Folienschläuchen aus Polyterephthal
säureester besteht.
Der zweilagige Aufbau des Druckschlauches verringert einerseits
die Wahrscheinlichkeit von Beschädigungen der inneren Folienlage
durch winzige Fremdkörper innerhalb der Außenhülle, und anderer
seits können etwa auftretende Undichtigkeiten einer der beiden
Folien (die gelegentlich, aber sehr selten durch Materialfehler
möglich sind) infolge der ja ebenfalls luftdicht verschlossenen
anderen Folienlage die Funktionsfähigkeit des Druckkissens nicht
beeinträchtigen.
Bei einer derartigen Dimensionierung ist der zweilagige Druck
schlauch für einen Nenn-Betriebsdruck von etwa 0,5 bar ausgelegt
und bis zu einer Berstgrenze von etwa 2,5 bar belastbar.
Auf diese Weise läßt sich ein Druckkissen mit einer Stützkraft
von etwa 25 t pro Quadratmeter bei Nenndruck bzw. von etwa 10
t pro Quadratmeter bei Maximaldruck realisieren. Die Hülle kann
dabei in aufgeblasener Form beispielsweise eine Länge von etwa
160 cm und einen Durchmesser von etwa 80 cm aufweisen. Ein
derartiges Druckkissen läßt sich auf etwa 60 × 50 × 20 cm
zusammenlegen und hat nur ein Gewicht von etwa 8 kg.
Die Art, in der der Druckschlauch an seinen beiden Enden
abgebunden wird und mit Zuführleitungen versehen wird, ist aus
dem Längsschnitt gemäß Fig. 5 ersichtlich.
Ein Schlauch 44, welcher als Zuführschlauch zur Verbindung mit
dem Verteiler 24 vorgesehen ist, besteht aus einem PVC-Schlauch
in antistatischer, schwer entflammbarer Ausführung mit einem
Innendurchmesser von etwa 5 mm und einer Wandstärke von etwa
3 mm. Dieser PVC-Schlauch 44 weist in seinem mittleren Bereich
eine wulstförmige Aufstauchung 54 auf, die durch Erhitzen und
Zusammenschieben des Schlauches hergestellt wurde. Das Druck
schlauchende 40 des Druckschlauches 110 ist über den PVC-Schlauch
44 und über die Aufstauchung 54 geführt und beiderseits der
Aufstauchung 54 durch je einen Kabelbinder 48, 50 gesichert.
Ein weiterer Kabelbinder 52 auf der dem Druckschlauch 110
abgewandten Seite der Aufstauchung 54 dient als zusätzliche
Sicherung, der zusätzlich zu den beiden anderen, breiter
ausgeführten Kabelbindern 48, 50 eine weitere Sicherheit für
die Dichtheit der Abbindung gewährleistet.
Im Bereich der Kabelbinder 48, 50, 52 ist eine Dichtungsschicht
46 aus Silikon auf den PVC-Schlauch 44 aufgetragen, um eine
einwandfreie Abdichtung der Polyterephthalsäureesterfolie auf
den PVC-Schlauch 44 zu gewährleisten.
Des weiteren ist zwischen dem Ende 40 des Druckschlauches 110
und der Aufstauchung 54 eine dreifache Lage von breitem Isolier
band 41 aufgewickelt, die bis unmittelbar an die Aufstauchung
54 heranreicht. Diese Lage 41 rollt sich beim Aufblasen des
Druckschlauches 110 ringartig zusammen und verhindert einerseits
einen direkten Kontakt zwischen dem Kabelbinder 48 und der Folie
des Druckschlauches 110 und reduziert andererseits die nach
außen wirkenden Zugkräfte auf den Kabelbinder 48 und sichert
ihn damit zusätzlich, so daß ein Aufreißen oder Abplatzen des
Kabelbinders 48 verhindert wird.
Die zuvor beschriebene Abbindetechnik für das Ende 40 des
Druckschlauches 110 wird lediglich bei der inneren Lage des
Druckschlauches 110 angewendet. Dagegen reicht es bei der äußeren
Lage des Druckschlauches 110 aus, in Höhe der Aufstauchung 54
eine entsprechende Menge Silikon einzufüllen und hier einen
Kabelbinder zwischen dem Kabelbinder 48 und die Aufstauchung
54, sowie zwischen die Kabelbinder 50 und 52 zu setzen (in Fig. 5
nicht dargestellt). Ein luftdichter Abschluß wird auf diese
Weise gewährleistet und nennenswerte Zugkräfte auf die äußere
Lage des Druckschlauches sind an dieser Stelle nicht zu erwarten.
Bei der Herstellung des zuvor im einzelnen beschriebenen
Druckkissens wird in folgender Weise vorgegangen:
Zunächst wird die insgesamt 4-lagige Hülle 12 bzw. 12′ in der
zuvor erläuterten Weise gewickelt und die Enden vorzugsweise
nach der anhand von Fig. 4 beschriebenen Weise mittels Drahtsei
len 29 gesichert.
Anschließend wird der vorgefertigte, 2-lagige Druckschlauch 110
an seinen beiden Enden mit Zuführschläuchen 116, 117 in der oben
beschriebenen Weise versehen und dann der Länge nach zusammenge
faltet, wie dies anhand der Fig. 9 und 10 erläutert wurde und
in dieser Form mit Teflon-Dichtungsband fixiert und in die offene
Außenhülle 12′ eingeführt. Ein derartiges Zusammenlegen des
Druckschlauches je nach Durchmesser der Hülle 12′ und Durchmesser
des verwendeten Druckschlauches 110 ist erforderlich, um die ge
wünschte, walzenförmige Ausbildung der Hülle 12 bzw. 12′ Im auf
geblasenen Zustand zu erreichen. Allerdings ist es ausreichend,
die einzelnen Kammern 120a bis 120q nur bis zum ersten Aufblasen
der Anordnung in dieser Lage zu fixieren, weil die einzelnen Kam
mern danach erfahrungsgemäß die einmal angenommene Verteilung
beibehalten. Natürlich können die Kammern 120a bis 120q auch
aufandere Weise aneinander fixiert werden. Die Verwendung von
Teflon-Dichtungsband zur Erstfixierung hat jedoch Vorteile wegen
seiner besonderen Weichheit, wodurch Beschädigungen des Druck
schlauches durch das Band selbst oder durch nach einer ersten
Befüllung verbleibenden Fragmente ausgeschlossen sind. Auch die
geringe Reißfestigkeit des Dichtungsbandes genügt einerseits
vollständig zur Fixierung der Kammern vor der ersten Befüllung
und schließt andererseits eine Behinderung der Ausdehnung der
Kammern bei der Befüllung vollständig aus.
Nach dem Einlegen des zusammengefalteten Folienschlauches in
die vorbereitete Hülle 12 bzw. 12′ und nach dem Verschluß der
Hülle an ihren beiden Enden kann das Druckkissen über den gemein
samen Zuführschlauch 19 befüllt und aufgeblasen werden.
Der Anschluß des Druckkissens an eine vorhandene Druckluftquelle
geschieht über einen entsprechenden Adapter, an den die Schnell
kupplung 112 ankoppelbar ist. Dieser Adapter (in den Zeichnungen
nicht dargestellt) setzt sich aus drei Komponenten zusammen.
Ein Eingangsteil dient dem Anschluß des Adapters an das vom
Anwender benutzte Druckluft-Versorgungssystem und kann ent
sprechend den daraus resultierenden Anforderungen (unterschied
liche Größen und Formen der Anschlüsse) gestaltet sein. Als
zweite Komponente ist in den Adapter ein Verteiler integriert,
der als kurzes Rohrstück ausgestaltet ist, das sich unmittelbar
an das Eingangsteil anschließen kann und mit einem oder mehreren
Kupplungsteilen versehen ist, an denen sich die Schnellkupplungen
112 verschiedener Druckkissen ankoppeln lassen, so daß gleich
zeitig mehrere Druckkissen aus einer Druckluftquelle gespeist
werden können. Als dritte Komponente enthält der Adapter ein
Überdruckventil, das bei Erreichen des Nenndruckes der verwen
deten Druckschläuche anspricht, also im vorliegenden Fall bei
etwa 0,5 bar. Das Überdruckventil kann mit einem Druckreduzier
ventil gekoppelt sein, das den im Verteiler herrschenden Druck
auf den gewünschten Druck reduziert.
Fig. 6 zeigt nun einen Abbauraum, wie er im Steinkohle-Unter
tagebau üblich ist. Zum Abstützen des Hangenden 68 und zum
Auspfeilern des Abbauraumes dient ein hydraulisches Stützgerüst
63, das von unten her an das Hangende 68 hydraulisch anpreßbar
ist, um das Gebirge gegen den in Pfeilrichtung 61 wirkenden
Druck mittels einer in Richtung des Pfeiles 65 verschwenkbaren
Schildkappe 64 abzustützen. Zum Abtransport der Kohle, die beim
Abbau eines Kohlenflözes 67 gewonnen wird und zum Abtransport
des übrigen Abbauraumes dient ein Förderband 69. Beim Vortrieb
können in dem noch nicht gesicherten Hangenden 68 Ausbrüche
66 entstehen, die mit Hilfe des Druckkissens temporär abgestützt
werden.
In herkömmlicher Weise wurden derartige Ausbrüche 66 bisher
meist mit Hilfe von Holz ausgepfeilert, was einen hohen Zeitauf
wand von mehreren Stunden bis zu etwa einer Woche bedeutete
und insbesondere zu einem erhöhten Unfallrisiko beim Arbeiten
unter dem nicht gesicherten Hangenden führte. In neuerer Zeit
wurde vermehrt auch eine Ausfüllung durch Baustoffe unter Zugabe
von Schnellbindemitteln versucht, wodurch sich ähnliche Probleme
wie beim Auspfeilern mit Holz ergeben, also insbesondere ein
hohes Unfallrisiko und hohe Kosten ergeben. In beiden Fällen
ist keine aktive Setzkraft gegen den Gebirgsdruck vorhanden.
Erfindungsgemäß wird nun einfach ein entsprechend vorbereitetes
Druckkissen 60 des zuvor beschriebenen Aufbaus, das über einen
einzigen gemeinsamen Zuführschlauch mittels Druckluft beauf
schlagbar ist, mittels einer Stange oder dgl. in den Ausbruch
66 eingeschoben. Je nach Größe des Ausbruches kann es zweckmäßig
sein, mehrere Druckkissen 60 zu verwenden.
Anschließend wird die Schildkappe 66 wieder in eine etwa
waagrechte Stellung bewegt und die Druckschläuche der Druckkissen
60 mit Druckluft beaufschlagt, was über den zuvor erwähnten
Adapter mit Hilfe von Preßluftflaschen oder über ein unter Tage
verlegtes Druckluftsystem geschehen kann.
Auf diese Weise läßt sich binnen kurzer Zeit eine zuverlässige
temporäre Abstützung des Ausbruches erreichen, so daß der Abbau
fortgesetzt werden kann.
In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Anwendungsmöglichkeit der
Erfindung dargestellt. Zwei Rohrenden eines Pipeline, die mit
den Ziffern 74 und 76 angedeutet sind, müssen vor ihrer Ver
schweißung präzise zueinander ausgerichtet werden. Hierzu liegt
jedes Rohrende 74, 76 auf einem erfindungsgemäßen Druckkissen
70 auf, das über einen Kompressor 72 mit Druckluft versorgt
wird. Über nicht näher dargestellte Druckregelventile kann nun
die vertikale Lage der beiden Rohrenden 74, 76 in Richtung der
Pfeile 78 verändert werden, um die Rohrenden 74, 76 miteinander
fluchtend auszurichten.
Dabei kann auf der äußeren Hülle, wie in Fig. 8 dargestellt,
eine konkav nach außen gewölbte Auflage 80 vorgesehen sein,
die der Rohrform angepaßt ist.
In den Fig. 11 und 12 sind weitere Anwendungsmöglichkeiten
der erfindungsgemäßen Druckkissen als Dichtungselemente darge
stellt.
Fig. 11 zeigt die Verwendung von Druckkissen zum schnellen Bau
eines Dammes zum Verschließen von Tunneln, Gängen und der
gleichen, z. B. im Untertage-Bergbau zur Umleitung des Wetter
stroms, etwa im Brandfall, bei Gasentwicklung usw. Dabei werden
Druckkissen entsprechender Größe in den betreffenden Tunnel
oder Gang eingelegt und aufgeblasen, ggf. unter Einsatz zusätz
lichen Dichtungsmaterials, wie etwa Glaswolle. Die Druckkissen
verklemmen sich durch ihren Innendruck und versperren den Tunnel
oder Gang. In Fig. 11 ist ein derartiger Tunnel im Horizontal
schnitt schematisch dargestellt, der insgesamt mit der Ziffer
130 bezeichnet ist.
Der Damm besteht im Prinzip aus Baumaterial 136, das zwischen
zwei Schalungen gehalten ist, die mit den Ziffern 135 und 137
angedeutet sind. Durch die Mitte des Dammes verläuft in Axial
richtung ein sogenanntes Dammrohr 134, bspw. um eine Inspektion
des Dammes oder des dahinter befindlichen Raumes durch einen
Bergmann zu ermöglichen. Die beiden Schalungen 135, 137 bestehen
aus einer Mehrzahl von Druckkissen, die mit der Ziffer 133
angedeutet sind und die derart angeordnet sind, daß jede Schalung
135, 137 den Querschnitt des Tunnels 130 völlig verschließt,
wobei lediglich in der Mitte das Dammrohr 134 dichtend mit
eingeschlossen ist. Um die Abdichtung zwischen den einzelnen
Druckkissen 133 zu verbessern, kann zusätzlich noch Dichtungs
material 138, wie etwa Glaswolle, Silan oder dergleichen
verwendet werden, wie in Fig. 11 angedeutet. Zwischen den beiden
ausreichend voneinander beabstandeten Schalungen 135, 137 wird
der Baustoff 136, z. B. Beton, eingebracht.
Nach dem Aushärten des Betons können die Druckkissen 133 beider
Schalungen 135, 137 leergepumpt, geborgen und anschließend
wiederverwendet werden. Es versteht sich, daß das Dammrohr 134
lediglich optional ist und daß Menge, Größe und Form der
einzelnen Druckkissen 133 den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten
angepaßt werden kann.
In Fig. 12 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Druckkissen
als Vorkopfabdichtung bei Hinterfüllen im Streckenvortrieb
schematisch dargestellt.
Ein Stollen 140, der durch ein Gebirge 142 vorgetrieben wird,
weist einen im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Hohlraum auf.
Dieser Hohlraum muß durch eine entsprechende Schalung 144, die
im wesentlichen parallel zur Innenfläche des Hohlraums, also
etwa halbkreisförmig verläuft, zum Inneren des Stollens 140
hin gesichert werden. Zwischen der schnell eingebrachten Schalung
144, die etwa aus entsprechend geformten Stahlstreben bestehen
kann, und dem Gebirge 142 muß der verbleibende Hohlraum 146
möglichst schnell verfüllt werden, um ein Nachgeben des Gebirges
142 infolge des Gebirgsdruckes so weit wie möglich zu vermeiden.
Zwischen der Schalung 144 und dem Gebirge 142 werden hierzu
mehrere Druckkissen 147 eingebracht, um den dahinter befindlichen
Hohlraum 146 nach vorn zur Stirnseite hin abzudichten. Die
Druckkissen 146, die zweckmäßigerweise eine entsprechende
langgestreckte Form aufweisen, legen sich beim Aufblasen dichtend
zwischen das Gebirge 142 und die Schalung 144 an, so daß
anschließend bspw. über eine entsprechende Schlauch- oder
Rohrverbindung in den dahinter zwischen der Schalung 144 und
dem Gebige 142 befindlichen Hohlraum 146 ein im Anfangsstadium
flüssiger Baustoff, wie etwa Beton, eingebracht werden kann.
Nach dem Aushärten des Baustoffes können die Druckkissen 147
leergepumpt, geborgen und wiederverwendet werden.
Claims (25)
1. Druckkissen mit einer wenigstens teilweise flexiblen Hülle
(12, 12′), innerhalb derer eine Mehrzahl von Kammern (22,
120a bis 120q) vorgesehen ist, mit einer Einrichtung (18,
24, 72, 112, 114, 116, 118) zur Zuführung eines Fluides
in das Innere der Kammern (22, 120a bis 120q) unter Druck
zur Abstützung der Hülle (12, 12′) gegen Druckbelastung
von außen.
2. Druckkissen nach Anspruch 1, mit mindestens einem Druck
schlauch (110), der in eine Mehrzahl von Abschnitten
unterteilt ist, durch die zumindest einige der Kammern
(120a bis 120q) gebildet sind.
3. Druckkissen nach Anspruch 2, bei dem der Druckschlauch
(110) mehrfach zusammengefaltet ist.
4. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Einrichtung (72) eine Regelein
richtung für eine Druckregulierung des Fluides umfaßt.
5. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Kammern (22, 120a bis 120q) aus
einem hochfesten Material, insbesondere aus Polytereph
thalsäureester, bestehen.
6. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem der Druckschlauch (110) als zwei- oder
mehrlagiger Druckschlauch ausgebildet ist.
7. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Hülle (12, 12′) ein gewebeverstärktes
Material umfaßt.
8. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Hülle (12, 12′) aus einem schweiß
baren Material besteht, das durch eine in Umfangsrichtung
überlappende Schweißung (20) zu einer im wesentlichen
zylindrischen Form verbunden ist.
9. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Hülle (12, 12′) an den Enden
abbindbar ist und an wenigstens einem Ende einen in das
Innere der Hülle (12, 12′) hindurchgeführten gemeinsamen
Zuführschlauch (19, 114) aufweist.
10. Druckkissen nach Anspruch 9, bei dem an den Enden der Hülle
(12) Klemmeinrichtungen (14, 16) zum Abbinden der Enden
vorgesehen sind.
11. Druckkissen nach Anspruch 9, bei dem an den Enden der Hülle
(12′) Befestigungsmittel vorgesehen sind, an denen ein
im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufendes Sicherungs
element befestigbar ist.
12. Druckkissen nach Anspruch 11, bei dem die Hülle (12′) an
ihren Enden nach innen eingeschlagen ist und mit Ösen (27)
versehen ist, durch die ein Zugseil (29) geführt ist, dessen
beide Enden mit mindestens einer Seilklemme (31) aneinander
befestigt sind.
13. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem der mindestens eine Druckschlauch (110)
an beiden Enden (118, 119) einen Zuführschlauch (116, 117)
zur Zuführung eines Fluides unter Druck aufweist.
14. Druckkissen nach Anspruch 13, bei dem die Zuführschläuche
(116, 117) über einen Verteiler (24) innerhalb der Hülle
(12, 12′) mit dem gemeinsamen Zuführschlauch (19, 114)
verbunden sind, der durch die Hülle (12, 12′) nach außen
geführt ist.
15. Druckkissen nach Anspruch 14, bei dem der gemeinsame
Zuführschlauch (19, 114) außerhalb der Hülle (12, 12′)
durch eine Pneumatikschnellkupplung (112) abgeschlossen
ist, die mit einem entsprechenden Kupplungselement einer
Pneumatikleitung koppelbar ist.
16. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Enden (15) der Hülle (12) jeweils
durch einen Ring (28) hindurchgeführt sind, über den Ring
(28) von außen umgestülpt sind und mittels einer Klemm
einrichtung (16) gesichert sind.
17. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem der mindestens eine Druckschlauch (110)
an mindestens einem Ende (40) über einen Schlauch (44)
mit einer Aufstauchung (54) geführt ist und mittels
mindestens eines Kabelbinders (48, 50, 52) gegen die
Aufstauchung (54) gesichert ist.
18. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem der mindestens eine Druckschlauch (110)
an mindestens einem Ende (40) durch Dichtungsmasse (46),
insbesondere durch Silikondichtungsmasse, abgedichtet ist.
19. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem zwischen dem Druckschlauch (110) und
der Aufstauchung (54) ein Schlauchstück oder eine Wicklung
(41) aus Isolierband auf das Ende (40) des Druckschlauches
(110) aufgebracht ist.
20. Druckkissen nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Kammern (22, 120a bis 120q) mit
mindestens einem Überdruckventil gekoppelt sind.
21. Verwendung eines Druckkissens nach einem oder mehreren
der vorhergehenden Ansprüche zur Füllung eines Ausbruches
(66) des Hangenden (68) unter Tage.
22. Verwendung eines Druckkissens (70) nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 20 als Hebezeug zum Anheben und/oder
Ausrichten von Teilen (74, 76).
23. Verwendung eines Druckkissens nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 20 zum temporären Abstützen eines
Gebirges beim Ausbau eines Stollens.
24. Verwendung eines Druckkissens nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 20 als Dichtungselement, insbesondere
beim Auffüllen von Hohlräumen (146, 150) mit im Anfangs
stadium flüssigen Baustoffen (136) als Vorkopfabdichtung
zur Abdichtung des Hohlraumes (146), um eine Hinterfüllung
mit dem Baustoff (136) zu ermöglichen, oder zum Abdichten
von Tunneln (130) oder Gängen.
25. Verwendung eines Druckkissens nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 20 als Splitterschutz bei Sprengarbeiten
oder bei der Entschärfung bzw. Sprengung von Explosiv
material.
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