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Nachgiebiger Gelenkausbau in Stahl für Strecken, Querschläge u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf einen nachgiebigen Gelenkausbau in Stahl für söhlige,
und geneigte Strecken, Querschläge und sonstige besondere Grubenräume.
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Bei einem solchen nachgiebigen Gelenkausbau wird allgemein gefordert,
daß ein Nachgeben erst dann eintritt, wenn die Belastung so groß geworden ist, daß
das Material bis knapp an die Fließgrenze beansprucht ist. Bei den bekannten Ausbildungen
von Stahlausbaubog.en wird zur Erzielung des erforderlichen Widerstandes gegen die
Nachgiebigkeit des Ausbaues entweder .die Reibung aneinanderliegender, überlappt
angeordneter und durch Schrauben .oder Keile gegeneinandergepreßter Ausbaubogenteile
ausgenutzt, oder es werden nachgiebige Quetscheinlagen in besonderen Hohlkörpern
oder Führungen verwendet. Bei diesen vorbekannten Ausführungen müssen die einzelnen
Teile mehr oder weniger tief ineinandergreifen, damit sie durch einseitigen Gebirgsdruck
nicht auseinandergeschoben werden. Dies hat aber den Nachteil, daß solche Ausbaubogen
unter Gebirgsdruck
nur schwer geraubt werden können. Da jedoch
der Ausbau in den Abbaustrecken nur eine verhältnismäßig kurze Standdauer hat, ist
er nur dann wirtschaftlich, wenn er wiederholt mit geringen Kosten geraubt und wieder
verivehdet werden kann, d. h. wenn das Rauben möglichst leicht durchgeführt werden
kann.
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Die Erfindung besteht nun im wesentlichen darin, daß bei einem nachgiebigen
Gelenkausbau in Stahl die einzelnen Ausbauteile beim Nachgeben des Ausbaues aus
dem durch den Ausbau umgrenzten Profil gegen das Gebirge zu heraustreten.
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Erfindungsgemäß wird daher ein nachgiebiger stählerner Gelenkausbau
für Strecken., Querschläge od. dgl. vorgeschlagen, welcher sich gegenüber dem bisherigen
Streckenausbau dadurch unterscheidet, daß die beim Nachgeben des Ausbaues aus dem
durch den Ausbau umgrenzten Profil in das Gebirge eindringenden Enden der Ausbauteile
durch eine Sohlengurte oder Sohlenschiene voneinander auf Abstand gehalten und geführt
sind oder durch an der von ihnen angeschnittenen oder angegriffenen Stelle des Gebirges
angeordnete, der Einsinkbewegung entgegenwirkende Schlösser abgebremst sind, die
derart gelenkartig ausgebildet und auf dem Sohlengurt oder einer besonders verbreiterten
Platte abgestützt sind, daß der Widerstand gegen das Eindringen der Enden der Ausbauelemente
im Gebirge beim Nachgeben des Ausbaues für die Lastaufnahme und die Nachgiebigkeit
des Ausbaues ausgenutzt werden.
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Auf diese Weise kann erfindungsgemäß der Widerstand des Eindringens
dieser Ausbauteile beim . Nachgeben des Ausbaues für die Lastaufnahme des Ausbaues
ausgenutzt werden, so daß lediglich durch die besondere Anordnung und Führung der
Ausbauteile ohne Klemm- und Reibungsflächen od. dgl. bereits zumindest ein Teil
der Belastung durch den Eindringwiderstand dieser heraustretenden Ausbauteile in
das Gebirge aufgenommen werden kann.
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Die in. den Schlössern geklemmten Bogenteile sind zumindest in dem
Bereich des von ihnen durchdringenden Schlosses oder der Führungsgabel der Sohlenschiene
mit gleichbleibender Krümmung derart versehen, daß der Widerstand gegen das Eindringen
ins Gebirge auch durch diese Formgebung der aus dem Ausbauprofil heraustretenden
Enden der einsinkenden Ausbauteile geregelt ist.
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Auch wenn die gesamte Last vom Schloß aufgenommen werden muß und das
Gebirge dem heraustretenden Ausbauteil wenig oder gar keinen Widerstand entgegensetzt,
so bietet die Maßnahme, die Ausbauteile so zusammenzufügen, daß sie bei entsprechender
Belastung aus dem Ausbauprofil gegen das Gebirge heraustreten, den Vorteil, daß
dadurch eine einfache und wirksame Schloßkonstruktion möglich wird.
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Zweckmäßig sind die aus dem durch dem Ausbau begrenzten Profil heraustretenden
Ausbauteile von den unteren Enden der Seitenbogen gebildet, -welche beim Nachgeben-
des Ausbaues in das Liegende eindringen. Durch Formgeben der aus den Ausbauprofilen
heraustretenden Ausbauteile kann nun der Widerstand gegen das Eindringen in das
Gebirge und damit die sich ergebende Lastaufnahme geregelt werden. Bei der Ausführungsform,
bei welcher die unteren Enden der Seitenbogen beim Nachgeben des Ausbaues gegen
das Liegende zu aus dem Ausbauprofil heraustreten, können z. B. die unteren Enden
der Seitenbogen angeschärft oder mit Fußplatten ausgebildet werden, je nach der
Härte des Gebirges.
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Die Gelenke des Ausbaues sind gemäß der Erfindung so verteilt und
die Ausbaubogen derart geformt, daß beim Nachgeben des Ausbaues ein Auftreten zusätzlicher
Biegungsmomente in den Schlössern durch eine durch den auflastenden Gebirgsdruck
hervorgerufene Hebelwirkung vermieden wird, wobei zweckmäßig die Schlösser selbst
als Gelenke ausgebildet sind. Die in den Schlössern geklemmten Bogenteile sind,
wie bereits ausgeführt wurde, zumindest in dem Bereich, in welchem sie beim Nachgeben
mit dem Schloß in Berührung gelangen, mit gleichbleibender Krümmun.g ausgeführt,
und zwar insbesondere derart, daß der Krümmungsmittelpunkt ungefähr mit dem Momentanzentrum
der Bewegung beim Nachgeben zusammenfällt. Vorzugsweise sind hierbei die Seitenbogen
mit der Grundsohle oder mit gesonderten Sohlenplatten durch Schlösser gelenkig in
der Ebene des Ausbaues verbunden. Im Falle eines dreieckförmigen Ausbaues ist dann
ein nicht nachgiebiges Firstgelenk vorgesehen, während im Falle eines trapezförmigen
Ausbaues, z. B:_ eines Türstockausbaues, zwei Firstgelenke, und zwar an den Verbindungsstellen
zwischen Kappe und Seitenteilen bzw. Stempeln vorgesehen sind, welche beide starr
ausgebildet sein können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beim
Rauben zu lösenden Verbindungsstellen der Ausbauteile unabhängig von den Schlössern
angeordnet. Insbesondere sind zu diesem Zweck die starren Gelenke leicht lösbar
ausgebildet. Zweckmäßig liegen hierbei die beim Rauben voneinander zu trennenden
Ausbauteile, z. B. Stempel und Kappe, nur mit glatten Flächen aneinander derart
an, daß der Ausbau ohne besondere Werkzeuge auch unter Gebirgsdruck leicht geraubt
werden kann, während in der Betriebsstellung diese Verbindungsstellen entsprechend
gegen Verschiebung gesichert -werden können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht.
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Fig. i stellt einen geschlossenen Dreigelenkausbau dar, während Fig.
2 und 3 das Verhalten eines solchen Ausbaues unter verschiedenen Gebirgsdrücken
zeigen; Fig. q. und 5 zeigen ein Schloß für einen Dreigelenkausbau nach Fig. i in
Ansicht von vorn und von der Seite; Fig. 6 und 7 zeigen die Abstützung der Seitenbogen
auf einen Sohlenschuh in Ansicht und Draufsicht;
Fig.8 zeigt eine
Ausführungsform einer Verkeilung des Klemmkörpers mit einem Seitenbogen.
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In Fig. i ist ein geschlossener nachgiebiger Dreigelenkausbau dargestellt,
bei welchem erfindungsgemäß beim Nachgeben keine zusätzlichen Biegungsmomente auftreten
können. Mit i sind die beiden Seitenbogenteile, mit 2 die sogenannte Grundsohle
bezeichnet. Bei größerem Sohlendruck kann die Grundsohle 2 auch eine Wölbung nach
unten aufweisen, um gegen das auftretende Biegungsmoment, das durch eine hochquellende
Sohle hervorgerufen. werden kann, eine 'günstigere Form zu erhalten. Die beiden
Schlösser, die sich an der Sohle befinden, sind mit 3 und q. bezeichnet. 5 stellt
ein Firstgelenk beliebiger Konstruktion dar, das eine Änderung des Winkels, den
die beiden Seitenteile bilden, in der Ebene des Ausbaurahmens und auch eine gewisse
Abwinkelung in der Streckenrichtung zuläßt, aber durch eine lösbare Führung ein
Auseinan.dergleiten bzw. ein Aneinandervorbeigleiten der Seitenbogen i quer zur
Ebene des Profilrahmens verhindert. Diese Führung soll lösbar sein, um das Rauben
des Bogens zu erleichtern. Solche Ausbaubogen sind besonders für druckhafte Abbaustrecken
geeignet, wo sie nur eine verhältnismäßig kurze Standdauer haben, dann aber geraubt
und anderweitig verwendet werden. Es ist daher bei diesem Ausbau darauf geachtet,
daß er leicht und ohne größere Kräfte, die eine Verformung zur Folge haben könnten,
wiedergewonnen werden kann.
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In Fig.2 ist schematisch dargestellt, wie bei einem durch Pfeile ca
angedeuteten schrägen Gebirgsdruck der im Schlo.ß 3 eingeklemmte Seitenbogen i in
die Sohle nachgibt, während das Schloß d. im anderen Seitenbogen bei voller Klemmkraft
eine Drehbewegung ohne zusätzliche Biegungsbeanspruchung des Stahlbogens ermöglicht,
so daß die Seitenbogen i in die Lage i' gelangen. Bei mittig und senkrecht wirkendem
Gebirgsdruck, wie in Fig. 3 durch die Pfeile b angedeutet ist, wird der dreiteilige
Ausbaurahmen bei gleichem Widerstand in den Schlössern 3 und q. so nachgeben, daß
sich der von den beiden Seitenbogen i eingeschlossene Winkel im Gelenk 5 vergrößert
und die Seitenteile i in die Lage i' gelangen.
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Aus Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß beim Nachgeben die Seitenbogen
i die Möglichkeit haben müssen, ins Liegende einzudringen. Dies kann im Rahmen der
Erfindung zur Regelung des Widerstandes des Ausbaues, bei welchem die Nachgiebigkeit
erst wirksam werden soll, ausgenutzt werden. Steht die mit diesem Stahlausbau ausgerüstete
Strecke in Kohle oder auf einem weichen Liegenden, wie es besonders in Braunkohlenlagerstätten
der Fall sein wird, z. B. auf tonigen oder tonigmergeligen Schichten, dann kann
durch einfache Ausbildung einer Schneide am unteren Ende des Ausbaubogens i das
Eindringen ins Liegende erleichtert, andererseits aber durch Befestigung einer in
Fig. q. dargestellten Fußplatte i i erschwert werden. Durch die Wahl der Größe solcher
Sohlenplatten b.zw. durch Anschärfen des Endes der Seitenbogen kann der Widerstand
.gegen das Eindringen so gewählt werden, daß erst dann ein Einsinken der Seitenbogen
in die Sohle und dadurch ein Nachgeben erfolgt, wenn die Biegungsbeanspruchung des
Ausbaues bis knapp an die Fließgrenze des Materials gestiegen ist. Bei festem Gebirge
kann man die Sohlengurte 2 weglassen -und die Schlösser 3 -und d, wie im weiteren
noch dargestellt, auf entsprechend geformte Sohlenschuhe stellen.
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In. den Fig. q. .und 5 ist eine Ausführungsform eines Schlosses 3
bzw. 4 nach Fig. i für Ausbaubogen mit I-Profil dargestellt. Das Schloß besteht
aus einem Klemmkörper 6, .welcher das Profileisen i z. B. ringförmig umgibt und
mittels Keilen 7 am Ausbaubogen i so festgekeilt ist, daß bei einer größeren Belastung
die Klemmspannung des Klemmkörpers 6 überwunden wird und das Profileisen i in der
Richtung seiner Längsachse in die Sohle abrutschen kann. Durch die Dimensionierung
des Klemmkörpers und der Keile kann die Klenimspannung den an die Tragfähigkeit
des Ausbaues gestellten Erfordernissen angepaßt werden. Der Klemmkörper 6 kann aber
auch so ausgebildet werden, da.ß er auch bei Verwendung von Schienen oder I-Profilen
nur auf einer Seite einen am Steg angreifenden Keil benötigt (wie in Fig.7 im Grundriß
dargestellt), während auf der Gegenseite ein entsprechender Ansatz im Klemmkörper
sich befindet, der den Druck des Klemmkeiles aufnimmt. Bei Verwendung eines U-,
V- oder W-Profils w ird ebenfalls nur ein einziger Keil für die Befestigung notwendig
sein. Der Klemmkörper 6 ruht auf einer Druckplatte 8, die durch Konsolen
9 verstärkt und gegen die Sohlengurte 2 abgestützt ist. Die Verbindung der
Druckplatte 8 mit der Sohlengurte 2 kann durch einen einfachen, der Profilform angepaßten
Sprengring io oder eine nur einen Teil der Grundsohle, z. B. den Sohlenfuß umfassende
Klammer erfolgen. Das Auflager des Klemmkörpers 6 auf der Druckplatte 8 ist so ausgebildet,
daß eine Drehbewegungsmöglichkeit des Seitenbogens i in der Ebene des Ausbaurahmen
gegeben ist. Die wulstartig ausgebildeten Auflager 6' können entweder am Klemmkörper,
wie in Fig.-1 dargestellt, oder aber auch auf der Druckplatte angebracht sein. Bei
dieser Verbindung der Seitenteile mit der Sohlengurte ist auf die leichte Raubbarkeit
des Ausbaues besonderes Gewicht gelegt. Es sind daher Schraubenverbindungen, die
nach längerer Standzeit in der Grube rosten und dann schwer lösbar sind, vermieden
und die Ruflagerflächen, an denen beim Rauben eine Bewegung stattfindet, glatt gehalten.
Nach Lösung des Sprengringes oder Klammer io kann die Sohlengurte zunächst nur einseitig
in horizontaler Richtung herausgezogen werden. Besteht die Sohle aus einem festen
Gebirge, dann wird man auf eine Grundsohle im Gelenkrahmen verzichten können. Der
Klemmkörper kann sich dann auf einer einfachen Sohlplatte entsprechend der Sohlplatte
8 nach Fig. .4 aufstützen, wobei diese direkt auf der Sohle oder
auf
einer Konsole bzw, einem Sohlschuh liegt, der mit einer entsprechenden Auflagerfläche
direkt auf der Sohle ruht.
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In Fig. 6 ,und 7 ist eine Ausführungsmöglichkeit eines Sohlscbuhes
dargestellt. Der Klemmkörper 6 liegt bei dieser Ausführungsform einseitig auf dem
Sohlschuh 1a auf, wobei -zweckmäßigerweise ein übergreifender Ansatz 13 vorgesehen
ist, der ein Abrutschen oder Umkipp,4n des Sohlschuhes verhindert. Der Sohlschuh
nvuß ein direktes Aufsetzen des Ausbaubogens i auf die Streckensohle und, bei Vorliegen
entsprechender Gebirgsverhältnisse, ein Eindringen in die Sohle ermöglichen. Dazu
ist die Bodenplatte des Sohlscbuhes in der Verlängerung des Ausbaubogenteiles i
nach ,unten zu offen ausgebildet. Um bei Schubbewegungen des Ausbaues ein Aufsetzen
des nachgebenden Bogens i auf der Bodenplatte des Sohlenschuhes zu verhindern, sind
kurze Führungen im Sohlschuh vorgesehen Bei Verwendung von zwei Keilen zum Fixieren
des Klemmkörpers kann, wie in Fig. 8 dargestellt ist, einer der beiden Keile 7 mit
einem Keilwinkel hergestellt werden, der an der Grenze der Selbstsperrung liegt,
das ist zwischen ia und i4°, so daß er auch bei größter Klemmkraft nach dem Rauben
durch Hammerschläge leicht gelöst werden kann, während der zweite Keil 7' als Anzugskeil
mit geringem Keilwinkel hergestellt wird, um beim Setzen des Ausbaues eine größere
Klemmkraft ausüben zu können, die bei geringem Einsinkwiderstand eines weichen Gebirges
besonders notwendig sein wird. Bei der Ausführungsform nach Fi.g.8 ist der Klemmkörper
6 symmetrisch ausgebildet, so daB der Anzugskeil 7' aus zwei Keilen besteht, die
zusammen denselben Keilwinkel wie der Lösekeil 7 haben. Wird der Klemmkörper aus
Stahlguß oder als Schmiedestück im Gesenk hergestellt, so können verschiedene Neigungen
für den Lösekeil und für .den Anzugskeil gewählt werden, so daß auch der Anzugskeil
mit seiner geringeren Keilneigung allein verwendet werden kann. Um aber eine Verwechslung
auszuschließen, kann z. B. für einen Keil die dem Klemmkörper zugewendete Fläche
gewölbt öder mit einer Führung ausgeführt werden, die in eine gleiche Ausnehmung
im Klemmkörper paßt, während der gegenüberliegende Keil beide Flächen glatt hat.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen nachgiebigen Gelenkausbaues gegenüber
bekannten Ausführungen liegt zweiter darin, daß für das Einbringen und für die Wiedergewinnung
des Ausbaues keinerlei besonderes Werkzeug wie Schraubenschlüssel u. dgl., sondern
nur ein mittelschwerer Hammer zum Antreiben bzw. Lösen der Stahlkeile 7 und der
Sprengringe oder Klammern i.o benötigt wird. Der erfindungsgemäße Ausbau kann auch
mit Vorteil dort verwendet werden, wo die Sohle von solcher Beschaffenheit ist,
daß sie dem Eindringen der Seitenbogen i anfangs großen Widerstand entgegensetzt,
später aber entweder durch Feuchtigkeit oder andere Einflüsse nachgiebiger wird,
denn durch ein nachträglich stärkeres Anziehen der Keile 7 kann der Gesamtes iderstand
gegen das Nachgeben jederzeit während der Standdauer vergrößert werden. Ist der
Anfangswiderstand so groß, das. ein Eindringender Seitenbogen ins Gebirge arach
bei solchen Gebirgsdrücken nicht angenommen werden kann, bei denen eine dauernde
Verformung des Stahls eintreten würde, dann wird zweckmäßig in der Sohle ein Bühnloch
hergestellt und der Seitenbogen auf eine entsprechend bemessene, im B.ühnloch eingelegte
Holzunterlage gesetzt.