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Vieleck- oder bogenförmiger, eiserner Grubenausbau Das Hauptpatent
betrifft einen Vieleck- oder bogenförmigen, eisernen Grubenausbau, bei welchem mindestens
im Firstgelenk die gegeneinandergerichteten Segmentenden mit sich gegenüberliegenden
Bewehrungen ausgerüstet sind, welche in bezug auf die Gelenkachse relativ zueinander
drehbeweglich sind und durch unter dem Druck des Gebirges mittelbar, z. B. gegen
ein Quetschholz od. dgl., gegeneinander abstützbare, ineinandergreifend geformte
Flächenteile der Bewehrungsinnenseiten unter Aufrechterhaltung ihrer Drehbeweglichkeit
gegen eine Verschiebung in Richtung der Gelenkachse gesichert sind, und kennzeichnet
sich dadurch, daß einer in Richtung der Gelenkachse konkav ausgebildeten Innenseite
der einen Bewehrung eine entsprechend konvex ausgebildete Innenseite der anderen
Bewehrung zugeordnet ist, wobei der Krümmungsverlauf der Innenflächen in Richtung
der Gelenkachse unterschiedlich zu den quer zur Gelenkachse verlaufenden Wölbungen
der Innenflächen geformt ist.
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Durch diese Gestaltung der Bewehrungen wird die Gelenkigkeit in der
Ebene des Ausbaurahmens in vollem Umfang gewährleistet, jedoch einem Ausknicken
des Gelenkes in Längsrichtung der Strecke ein größerer Widerstand entgegengesetzt,
ohne daß hiermit eine Beeinträchtigung der Gelenkigkeit verbunden wäre. Auf diese
Weise wird ein besonders einfaches Gelenk geschaffen, das einem axialen Auseinanderschieben
der Segmentenden entgegenwirkt und hierbei gleichzeitig, und zwar auch ohne Verwendung
besonderer Kupplungseleinente,
ein seitliches Ausknicken des Gelenkes
vermeidet. Die besondere Wirkung des Gelenkes nach dem Hauptpatent beruht auf der
Formgebung der Stützflächen, welche gewissermaßen Abschnitte eines Tonnenmantels
bilden, wobei die konkaven und konvexen, in Längs- und Querrichtung unterschiedlich
ausgebildeten Wölbungen dem Gelenk das Bestreben vermitteln, stets in die Ausgangsstellung,
d. h. in die Mittellage, zurückzukehren bzw. diese Lage zu halten.
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Zum Stande der Technik gehören mit Kugelflächen ausgebildete Stützgelenke.
Die Kugelpfannen bilden einen gewissen Schutz gegen seitliches Ausschieben der Bewehrungen
bzw. der Segmentenden, jedoch haben diese Gelenke den Nachteil, daß sie fast- ohne
Widerstand nach der Seite durchknicken können und dadurch die Standsicherheit des
Ausbaus erheblich beeinträchtigen. Zur Begrenzung der kugelgelenkartigen Bewegung
hat man daher das Gelenk entweder mit einer Muffe umschlossen oder die gegenüberliegenden
Bewehrungen durch axial zu den Ausbausegmenten gerichtete Schrauben gekuppelt. Es
wurde auch angeregt, die kugelige Stützfläche durch Zylinder, Kegel oder sonstige
Körperformen zu ersetzen, wobei sich aber nur die :Möglichkeit ergibt, die Zylinder
bzw. Kegel axial zu den mit den Segmenten gleichgerichtet verlaufenden Kupplungsschrauben
vorzusehen. Derartige Verbindungen bzw. Kupplungen gegenüberliegender Bewehrungen
stellen aber kaum noch Gelenke dar, da die Gelenkbeweglichkeit praktisch unbedeutend
ist.
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In Abänderung der Bauart nach dem Hauptpatent ist inzwischen vorgeschlagen
worden, die Stützflächen beider Bewehrungsschalen als Mantelabschnitte eines diaboloartigen
Körpers auszubilden. Die eine Bewehrungsschale hat dabei eine erhabene Grundform,
wobei der kleinste Durchmesser in der Gelenkmitte liegt und die größten Durchmesser
im Bereich der Stirnseiten des Gelenkkörpers vorgesehen sind. Durch diese Diaboloform
ist eine Keilnut gebildet, die nach oben und unten offen ist. Die Gegenschale ist
hohl gewölbt und besitzt ebenfalls in der Mitte den kleinsten Durchmesser, an welchen
sich nach den Stirnseiten kegelförmig erweiternde Ausnehmungen anschließen. Der
in der Mitte liegende kleine Durchmesser führt zu einer verhältnismäßig kurzen Umfangslänge
der hohl gewölbten Stützflächen, so daß der Eingriff der beiden Gelenkhälften in
der Ebene der Ausbaurahmen nur gering ist. Bei Seitendrücken, die auf ein Ausknicken
des Gelenkes wirken, besteht die Möglichkeit, daß sich die nach außen größer werdenden,
kegeli,gen Teile des einen Gelenkkörpers auf den gleichfalls sich nach außen erweiternden
Ausnehmungen des anderen Gelenkkörpers abschieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des
Vieleck- oder Bogenausbaus nach dem Hauptpatent und kennzeichnet sich dadurch, daß
die Bewehrungsschalen als gleichsinnig ineinanderliegende Mantelabschnitte eines
Doppelkegels mit waagerechter Achse und nach außen liegenden Spitzen ausgebildet
sind, so daß von den Kegelflächen einer nach der Gelenkstirnseite sich kegelförmig
verjüngenden, topfartigen Schale eine in diese faustartig eingesetzte, gleichfalls
nach der Gelenkstirnseite kegelig verjüngte, erhaben geformte Schale außer nach
oben und unten auch von der Gelenkstirnseite her umfaßt ist. Zwischen den chalenartigen
Bewehrungen kann eine ein- oder mehrteilige, nachgiebige Einlage vorgesehen werden,
die aus Holz, Kunststoff oder geeignetem Metall (das durch Aufspritzen oder Aufpressen
aufgebracht werden kann) besteht. Die Einlage erhält nur eine geringe Stärke und
hat insbesondere den Vorteil, daß sie bei der Herstellung bzw. Montage auftretende
Ungenauigkeiten ausgleicht und eine satte Auflage der Schalenflächen gewährleistet.
Auch diese Bewehrungen nach der Erfindung haben - wie diejenigen nach dem Hauptpatent
-zunächst eine verhältnismäßig einfache Form. Bei der besonderen Anordnung der verhältnismäßig
stark geneigten Druckflächen der Doppelkegel erhalten beide Bewehrungen gerade im
mittleren Bereich des Gelenkes die größte Umfangslänge, so daß nicht nur die Druckübertragung
besonders günstig ist, sondern auch ein weitgehendes Umfassen des faustartigen Körpers
erfolgt. Auch bei einem in Längsachse des Gelenkes wirkenden Druck, welcher das
Gelenk auszuknicken versucht, vollzieht sich die Druckfibertragung im wesentlichen
im mittleren hereich des Gelenkes, d. h. an der Stelle mit der größten Umfangslänge.
Ein seitliches Abschieben des faustartigen Körpers in der topfartigen Bewehrung
ist nicht möglich, da gerade die nach der Stirnseite des Gelenkes kegelförmig verjüngte
Stütz- und Gelenkfläche auf ein Zurückdrücken des faustartigen Körpers zur Mitte
hin wirkt. Da der faustartige Körper, der nach den Stirnseiten des Gelenkes hin
kegelförmig verjüngt ist, nicht nach der Gelenkstirnseite hin abgleiten kann, wirken
sich diese in den .Legeligen Bereichen auftretenden Druckkräfte in ganz besonders
konzentrierter Weise auf ein Zurückziehen der beiden Gelenkkörper in ihre Normalstellung
aus. Die Gelenkform trägt mithin ganz wesentlich zur Verbesserung der Standsicherheit
des Ausbaurahmens bei. Der tiefe Eingriff der Innenschale in die topfartige Außenschale
ermöglicht außerdem eine für kurven zweckmäßige, geringe Schrägstellung der Ausbausegmente,
ohne daß hierbei unzulässige Flächenpressungen innerhalb des Gelenkes oder eine
die Standsicherheit gefährdende Labilität die Folge wäre. Außerdem ermöglicht dieser
Ausbau eine Veränderung der von den Segmenten eingeschlossenen Winkel in einem großen
Bereich, ohne daß die Gefahr eines Abschiebens der Bewehrungen voneinander besteht
und ohne daß eine unzulässige Verkleinerung der miteinander korrespondierenden Druckflächen
eintritt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine der Bewehrungen,
und zwar vorzugsweise die Außenbewehrung, an den Längsseiten mit zu der anderen
Bewehrung hin abgebogenen Flanschen ausgerüstet, an welchen krallenartige Ansätze
der zwischen den benachbarten Gelenken angeordneten
Verbindungsbolzen
angreifen. Diese einwärts gerichteten Krallenhälften bilden seitliche Anschlagflächen
für die Seitenkanten der anderen Bewehrung, beispielsweise der Innenbewehrung. Durch
die abgebogenen Flansche werden die Bewehrungen in den Randzonen gleichzeitig widerstandsfähiger
gemacht. Obwohl durch die Flansche bzw. die an diese angreifenden Krallen der Verbindungsbolzen
in gewisser Weise Anschläge zur Begrenzung der Gelenkbewegung gebildet werden, wird
innerhalb des erforderlichen Ausmaßes die Gelenkigkeit nicht beeinträchtigt.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, wenn man die dem Gelenk abgekehrten
Enden der Ausbausegmente mit den anschließenden Segmenten durch ein Schloß verbindet,
welches eine teleskopartige N"erschiebung der Segmente gegen einen Widerstand gestattet,
der vorzugsweise durch ein Keilgetriebe gebildet sein kann. An sich ist eine derartige
teleskopartige Verschiebung von Ausbauelementen bekannt. Im vorliegenden Fall bringt
aber gerade die Kombination mit dem von der Erfindung vorgeschlagenen Gelenk den
besonderen Vorteil mit sich, daß beim Setzen des Baues bzw. bei Belastung durch
den Gebirgsdruck eine die übertragung exzentrischer Kräfte auf das Schloß verhindernde
»Zentrierung« eintritt.
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In der "Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an verschiedenen
Ausführungsbeispielen dargestellt.
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Fig. i -neigt einen Bogenausbau im Aufriß; Fig. 2 zeigt in größerem
Maßstab einen Aufriß des Firstgelenkes; Fig. 3 zeigt im Aufriß eine andere Ausführungsform
eines Bogenausbaues und Fig. 3a einen Längsschnitt durch das Schloß; Fig. q. und
5 zeigen im Horizontalschnitt zwei Ausführungsformen des Firstgelenkes; Fig. 6 zeigt
im Aufriß eine weitere Ausführungsform des Firstgelenkes; Fig. 7 ist ein Schnitt
näch Linie A-A der Fig. 6; Fig. 8 ist eine Stirnansicht auf das Ende des Verbindungsbolzens
gemäß Fig. 7 ; Fig.9 zeigt eine andere Au.sführungsforin des Verbindungsbolzens;
Fig. io zeigt eine weitere Ausführungsform des Firstgelenks ; Fig. i i ist ein Schnitt
nach Linie A-B der Fig. io; Fig. 12 ist ein Schnitt nach Linie C-D der Fig. I I
; Fig. 13 und 14. zeigen eine besondere Bauart der Außenschale in Aufriß und Seitenansicht;
Fig. 15 zeigt im Horizontalschnitt eine weitere Ausführungsform der Bewehrungen;
Fig. 16 veranschaulicht den Bereich der Winkelstellung der Ausbausegmente; Fig.
17 zeigt zwei Formen der elastischen Einlage.
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Der Ausbau besteht aus den durch Profileisen gebildeten Ausbausegmenten
i, deren 1-Enden mit Bewehrungen versehen sind. Die sich auf ein Ouetschholz abstützenden
unteren Bewehrungen 2 sind lagerschalenartig ausgebildet, während die das Firstgelenk
bildenden Bewehrungen eine besondere, nachstehend an Hand der Figuren einzeln zu
erläuternde Ausbildung zeigen.
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Die Bewehrungen des Firstgelenkes werden durch die gleichsinnig ineinanderliegenden
Schalen 3 und .4 gebildet, die in senkrechter Ebene einen Kreisabschnitt bilden,
Wie die Horizontalschnitte der Fig. q. und 5 zeigen, sind diese Bewehrungsschalen
als gleichsinnig ineinanderliegende Mantelabschnitte eines Doppelkegels mit waagerechter
Achse und nach außen liegenden Spitzen ausgebildet. Zwischen die Bewehrungen ist
eine elastische Einlage 5 eingeschaltet, die der Form der Schale angepaßt ist. Diese
Einlage kann aus einem Stück, also napfartig, ausgebildet sein oder aus mehreren
Teilen bestehen. Dabei genügt es, wenn die Einlage zwischen den eigentlichen Kegelflächen
vorgesehen ist.
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Wie Fig. q. und 5 erkennen lassen, ist zwischen den Mantelflächen
des Doppelkegels und gleichsinnig zu diesen ein Zylindermantelabschnitt 6 eingeschaltet.
Fig. 5 veranschaulicht die Stellung der Teile zueinander bei größerem Gebirgsdruck,
also nach Zusammenpressen der elastischen Einlage. Man erkennt weiter aus Fig. q.
und 5, daß die Steigung des Doppelkegels der beiden Bewehrungen 3 und q. - derart
unterschiedlich ist, daß zwischen ihnen ein sich nach außen erweiternder Spalt verbleibt,
was bei kurvenartig verlaufenden Strecken eine stärkere Anpassung ermöglicht.
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Die in Fig. i bis 5 dargestellten Außenschalen 3 sind aus zwei Winkeleisen
hergestellt, deren nach rückwärts gerichtete Flansche 7 durch Niete 8 miteinander
verbunden sind. In Ausschnitte 9 der Flansche 7 ist das zugehörige Ausbausegment
i eingesetzt. Die Befestigung der Teile erfolgt durch die Schraubenbolzen io.
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Zur Befestigung der Innenschale 4. mit dem zugehörigen Ausbausegment
i sind mit dem Steg des letzteren Laschen i i durch den Schraubenbolzen 12 verbunden.
Der der Stegbreite entsprechende Spalt zwischen den Laschen ist durch eine Stützplatte
13 ausgefüllt. Die vorderen Stirnflächen der Laschen i i und der Platte 13 stützen
sich stumpf gegen den mittleren Teil der Innenschale ab; die Befestigung erfolgt
durch Schweißen.
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Wie Fig. 2 veranschaulicht, greifen die Außenschalen im oberen Teil
finit einem etwa tangentialen Fortsatz 3' über das andere Segmentende, wodurch die
Durchdrückung des Firstgelenks nach unten begrenzt und die Sicherheit gegen Abschieben
der Gelenkteile vergrößert wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 wird eine einteilige, vorzugsweise
aus Walzeisen gepreßte Außenschale 3 a benutzt. Zur Befestigung an dem zugehörigen
Ausbausegment werden Laschen 14. verwandt, die mit winkeligen Abbiegungen 15 die
Außenschale im mittleren Bereich umfassen. Die Befestigung der Innenschale .I an
dem zugehörigen Ausbausegment erfolgt in der weiter unten an Hand der Fig. io bis
12 beschriebenen Weise.
Die Außenschale besitzt einen flanschartig
umgebogenen Ansatz 16, in welchen das krallenartig ausgebildete Anschlußstück i7
eines die Abstützung gegenüber dem benachbarten Bau übernehmenden Bolzens 18 eingreift.
Während Fig. 7 einen aus Profileisen ausgebildeten Stützbolzen 18 zeigt, wird in
Fig. g ein hölzerner Stützbolzen 18 a veranschaulicht, dessen Ende in das hülsenartig
ausgebildete Anschlußstück 17a eingreift.
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Die Ausführungsform nach Fig. io bis 12 zeigt eine besondere Art der
Verbindung der Innenschale mit dem Ausbausegment, und zwar greifen die schon in
Fig. 4 und 5 dargestellten Laschen i i samt der dazwischenliegenden Stützplatte
13 in einen Ausschnitt ig der Innenschale. Wie Fig. 12 erkennen läßt, erstreckt
sich der eingreifende Teil der Befestigungselemente auf etwa ein Drittel der Umfangslänge
der Innenschale. Selbstverständlich wird die Schale mit den Teilen i i und 13 zusätzlich
verschweißt. Durch die beschriebene Anordnung ergibt sich eine Entlastung der Schweißnähte.
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Fig. 13 und 14 zeigen eine besondere Ausführungsform der Außenschale,
die hierbei vorzugsweise aus einem gepreßten einteiligen Körper besteht. Die Schale
3 b ist in ihrem Rücken mit einer herausgedrückten ebenen Stützfläche 2o für das
Ausbausegment i versehen. Bei Fig. 15 besteht die Innenschale aus zwei gleichartigen,
ebenfalls vorzugsweise aus Walzeisen gepreßten Hälften 4a, von denen jede einen
laschenartigen Ansatz zi a besitzt, welche in ihrem vorderen Bereich in senkrechter
Ebene stumpf gegeneinanderstoßen, während sie im hinteren Bereich einen zur Aufnahme
des Steges des Ausbausegmentes dienenden Spalt 21 zwischen sich lassen.
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Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, ist das Ende des die Außenschale
tragenden Ausbausegmentes i a mit dem anschließenden Segment i b durch ein Schloß
22 verbunden, welches so ausgebildet ist, daß es eine teleskopartige Verschiebung
der Segmente gegen einen Widerstand gestattet. Dieser Widerstand kann in bekannter
Weise durch ein im Schloß vorgesehenes Keilgetriebe gebildet werden. Mit 23 ist
eine beiderseitig im Schloß vorgesehene nachgiebige Einlage bezeichnet.