WO1994012423A1 - Druckkissen, insbesondere zum auffüllen von hohlräumen im bergbau - Google Patents

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WO1994012423A1
WO1994012423A1 PCT/EP1993/003221 EP9303221W WO9412423A1 WO 1994012423 A1 WO1994012423 A1 WO 1994012423A1 EP 9303221 W EP9303221 W EP 9303221W WO 9412423 A1 WO9412423 A1 WO 9412423A1
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WO
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pressure
hose
pressure pad
pad according
chambers
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Application number
PCT/EP1993/003221
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English (en)
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Inventor
Bernd KRÖPLIN
Torsten Talmann
Original Assignee
Kroeplin Bernd
Torsten Talmann
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F3/00—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads
    • B66F3/24—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads fluid-pressure operated
    • B66F3/25—Constructional features
    • B66F3/35—Inflatable flexible elements, e.g. bellows
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/15—Plate linings; Laggings, i.e. linings designed for holding back formation material or for transmitting the load to main supporting members
    • E21D11/157—Laggings making use of fluid cushions, e.g. the fluid containing a hardenable material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D15/00—Props; Chocks, e.g. made of flexible containers filled with backfilling material
    • E21D15/48—Chocks or the like
    • E21D15/483—Chocks or the like made of flexible containers, e.g. inflatable, with or without reinforcement, e.g. filled with water, backfilling material or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type

Definitions

  • the invention relates to a pressure pad with an at least partially flexible sleeve that is inflatable by feeding a medium into the interior of the sleeve.
  • shields In underground mining, especially in hard coal mining, the working area in the longwall is secured with the help of hydraulically operated protective devices, so-called shields. Another function of these shields is to prevent rock from re-breaking by maintaining a certain support pressure on the slope.
  • outbreaks occur with greater or lesser regularity, depending on the geological conditions, that is to say cavities that arise during tunneling if the coal layer breaks away when the coal layer is removed. These cavities have to be filled before advancing further in order to establish contact between the shield surfaces and the rock and to support the hanging wall, otherwise the rock will continue to rupture and the excavation will expand far beyond its original extent, which is an intolerable security risk represents and may even make further advancement impossible.
  • containers or pressure cushions which are filled from the inside with a multi-component mixture, preferably with a two-component foam, which completely fills the interior of the cushion and ensures stability of the cushion (DE 35 00 041 AI).
  • the invention has for its object to provide an improved pressure pad which avoids the disadvantages of the prior art and enables the most universal use possible for other tasks.
  • a high pressure load capacity is to be ensured in order to enable heavy loads to be supported and the largest possible volume to be filled in a simple and quick manner.
  • availability should be as fast as possible and a high security standard should be maintained despite the lowest possible costs.
  • a pressure cushion with an at least partially flexible envelope, within which a plurality of chambers is provided, with a device for supplying a fluid into the interior of the chambers under pressure to support the envelope against external pressure loads.
  • a plurality of chambers are provided which are enclosed by a common shell. Since the pressure according to the invention is therefore not absorbed by a single chamber, but any number of individual chambers can be provided, depending on the size of the casing, it is possible to fill relatively large volumes without causing a high load on the chambers would. Furthermore, it is possible to make the individual chambers pressure-tight independently of one another, so that in the event that individual chambers should be damaged, sufficient stability of the pressure pads is still guaranteed. As a result of the considerably smaller volume of the individual chambers, when filled with a fluid under pressure, these can absorb a considerably higher pressure than would be possible with a pressure cushion with a single pressure chamber.
  • Another advantage of the embodiment according to the invention is that the casing can be better matched to the mechanical stress from the outside, since it does not have to be made gastight.
  • a decoupling of the functions of the shell and the chambers is achieved. This makes it possible to use a mechanically particularly resistant material, that is to say in particular tear-resistant and cut-resistant material, as the shell material, while the wall material of the chambers can be specifically matched to high pressure resistance and gas tightness. Only through this decoupling according to the invention is a pressure cushion made possible which ensures an optimal combination of the above-mentioned functions of the shell and chambers.
  • a pressure pad according to the invention has an extraordinarily high resilience and resistance to mechanical damage, with other advantages at the same time a low transport volume and weight as well as quick and easy handling are given.
  • As a result of the construction with a plurality of chambers there is also effective protection against explosive escaping compressed air in larger quantities in the event of damage or overload and against a sudden failure of the entire supporting force.
  • the chambers are formed by individual sections of a pressure hose which are separate from one another.
  • This measure has the advantage that the chambers can be implemented in a particularly simple manner.
  • a single pressure hose can be used within the casing, which is divided into the chambers.
  • the chambers can be formed, for example, by tying the pressure hose
  • the pressure hose in a particularly preferred embodiment of the invention is divided into the chambers by folding. A pressure hose is therefore introduced into the casing and is folded up in a suitable manner.
  • the pressure hose is folded alternately from left to right and back again, so that the shape of a folded heating coil results.
  • the length of the individual sections expediently corresponds to the length of the casing when inflated.
  • the pressure hose is preferably put together in a certain way, for example with five sections next to one another and five sections one above the other and fixed in this form, for example with sealing tape, before it is inserted into the outer casing.
  • Water which is usually available in sufficient quantities in mining, can be used as the fluid that is introduced under pressure. Particular advantages result if a gas, in particular compressed air, is used as the fluid.
  • a pressure pad with a length of a few meters and a diameter of up to one meter has a weight of around 10 to 25 kg, depending on the design of the cover, and can be folded up in a narrow space when not in use.
  • the necessary pressure can be generated on site by a compressor or by another compressed air connection or by means of a gas bottle.
  • a control device for pressure regulation of the fluid is provided.
  • the pressure cushion can be used as a lifting device for lifting heavy parts and also for vertical alignment of the parts if the pressure is changed.
  • a pressure relief valve is expediently provided in this case in order to avoid exceeding the maximum permissible pressure of the chambers in any case.
  • the pressure hoses consist of polyterephthalic acid esters.
  • This material has a high tensile strength and an almost linear stress-strain curve. In single tubes with a wall thickness of approximately 35 micrometers up to a diameter of approximately 5 cm, this material can absorb an internal pressure of approximately 2 bar with sufficient certainty. If a higher pressure is required, multiple hoses can also be used.
  • a two-layer hose made of polyterephthalic acid ester with a diameter of about 5 cm can be loaded with sufficient security with an internal pressure of about 5 bar.
  • two-layer pressure hoses which can be used for large-volume casings with a diameter of approximately 15 to 18 cm and an operating pressure of approximately 0.5 bar, is particularly preferred for underground mining applications.
  • the cover comprises a fabric-reinforced material.
  • aramid fibers can be considered.
  • numerous other textile fibers or glass fibers can be used that have a high Have tear resistance and - for mining applications - are as flame retardant as possible.
  • Particularly preferred for underground applications is the use of a grid-like fabric coated on both sides with flame-retardant and antistatic PVC as the covering material.
  • the casing consists of a weldable material which is connected to an essentially cylindrical shape by a weld which overlaps in the circumferential direction.
  • a particularly simple manufacture of the sleeve is made possible by winding material of appropriate length, for example, around a rotatable frame and then overlapping, for example by means of a hot air weld. If the wrapping material itself is made of fabric-reinforced material, a cylindrical hollow body with an extraordinarily high tear strength results, in particular as a result of the relief of the seam, which results from the relatively high frictional resistance of the fabric used.
  • a shell that meets particularly high safety requirements in mining can be wound in a preferred development of the invention from three layers of the above-mentioned, lattice-like, PVC-coated fabric in a cylindrical shape, the outer edge being attached lengthways with a hot air weld becomes.
  • the material is preferably wound onto the frame several times in the manner described above.
  • this three-layer casing can be used for mining purposes Polyethylene film are inserted, which is commercially available in tubular form.
  • the sheath can be tied off at the ends by means of clamping devices and has at least one end of a feed hose which is guided through the clamping device into the interior of the sheath.
  • fastening means can be provided at the ends of the casing, to which a securing band running in the circumferential direction can be fastened.
  • sleeve is turned inwards at its end and that metal eyelets are riveted through, through which a traction cable is passed, the two ends of which are fastened to one another with at least one cable clamp.
  • a distributor is provided at the end of the common supply hose within the casing, which can be designed, for example, as a T-piece, to which the supply hoses for the pressure hose and / or the individual chambers are coupled.
  • the at least one pressure hose which is folded up in the sleeve, is connected at both ends to a supply hose for supplying a fluid under pressure.
  • the pressure hose can be filled with compressed air from both ends at the same time, which has an overall advantageous effect on the speed and uniformity of the filling process. Furthermore, it is ensured in this embodiment that after the filling process has been completed, the pressure hose forms a self-contained, quasi-ring-shaped system which ensures optimum pressure equalization between the individual hose sections and thus largely avoids uneven stresses on different sections with an uneven load from the outside .
  • the common supply hose is closed outside the casing by a pneumatic quick coupling, which is equipped with a speaking coupling element of a pneumatic line can be coupled, preferably by plugging.
  • Such a quick coupling which is a common pneumatic part, has the function of a check valve which opens automatically when the corresponding coupling element is introduced and also closes again automatically when it is removed.
  • this has the advantage that not only filling, but also emptying of the chambers can be carried out without problems using this arrangement.
  • an adapter can also be provided outside the casing, to which several pressure cushions can be connected via quick couplings, so that several pressure cushions can be filled simultaneously with a single compressed air source.
  • a pressure relief valve can also be integrated into such an adapter to ensure that the permissible pressure is never exceeded.
  • Such a pressure relief valve can additionally be coupled with an acoustic warning signal in the event of a response.
  • such an adapter can be adapted to the connection of an existing compressed air system, so that additional coupling pieces are not required.
  • the ends of the sheath are each passed through a ring, turned inside out over the ring and secured by means of clamping devices.
  • the at least one pressure hose is guided at least at one end over a hose with an upsetting and is secured against the upsetting by means of at least one cable tie.
  • the hose on which the upsetting is provided in order to secure the pressure hose against it by means of a cable tie or the like is preferably made of PVC, an antistatic and flame-resistant version being preferred for mining applications.
  • the upsetting which serves as an abutment for the cable ties, can be produced in this embodiment simply by heating and pushing the hose together.
  • the hose With a relatively large wall thickness of a few millimeters, the hose has sufficient stability to ensure an uninterrupted supply of the fluid into the interior of the pressure hose and also to serve as a fixing point for the binding.
  • the pressure hose is sealed at least at one end in the area of the hose tie or the hose tie by sealing compound, in particular by silicone.
  • Such an attachment hose or such a winding which is turned inside out when the pressure hose is inflated and is compressed into a relatively short ring, prevents direct contact between the sensitive material of the pressure hose and the cable tie behind it, thereby reducing the risk of damage and the cable binder is relieved.
  • a hose with an inner soft plastic layer and an outer fabric-reinforced soft plastic layer in the manner of a garden hose can be used as the attachment hose.
  • the pressure cushion can be used in a particularly advantageous manner for temporarily securing outbreaks in mining with shield removal in underground operation.
  • the prepared pressure cushion can be pushed into the cutout by means of a rod or the like and then filled with the fluid under pressure, that is to say preferably inflated with air .
  • Another advantageous application of the invention is for lifting and / or aligning heavy parts.
  • Heavy parts can be aligned in a particularly advantageous manner with the pressure cushion according to the invention if the pressure of the chambers is regulated. Since such a pressure regulation can be achieved in a simple manner, for example with the aid of a pressure control valve, the arrangement can be used in a particularly simple and inexpensive manner. Furthermore, no heavy lifting equipment such as cranes or the like is required. Finally, pressure can be regulated very precisely and slowly, so that precise alignment of parts is made possible.
  • a pressure pad according to the invention can also advantageously be used as a sealing element, in particular when filling cavities with building materials which are liquid in the initial stage as a front head seal for sealing the cavity to the outside in order to enable backfilling with the building material or for sealing tunnels or gears.
  • pressure cushions according to the invention as a sealing element, on the one hand, use as a so-called “front head seal” in underground mining or in tunnel construction is possible.
  • the cavity between the extension and the rock can be closed off by one or more pressure cushions of a suitable shape which, when inflated with compressed air, seal between the extension and the rock.
  • the cavity behind it can then be easily connected by a suitable hose or pipe connection with liquid building material, eg. B. be filled with concrete, even filling under pressure is possible.
  • the pressure pads can be emptied again and generally used again.
  • Another possible application is the fast, temporary closing of tunnels, passages and the like, e.g. B. in underground mining to redirect the weather current (air flow), for example in the event of fire, gas development, etc.
  • one or more pressure pads of the appropriate size are inserted and inflated in the relevant tunnel or corridor, if necessary using additional sealing material, such as Glass wool, silane or the like. The pressure pads get jammed due to the internal pressure and block the tunnel or aisle.
  • the pressure cushions according to the invention can be used for the rapid construction of a dam underground, the pressure cushions also serving as formwork.
  • a seal is first created in the tunnel or aisle using one or more pressure cushions, possibly with the addition of a sealing material, such as glass wool or silane.
  • the building material can then be introduced through the fast inflated pressure cushions, which serve as formwork, are held in the tunnel or corridor from both sides.
  • the pressure pads can be pumped empty from both ends, salvaged and reused.
  • a pressure cushion according to the invention can be used as a splinter guard during blasting work or when disarming or detonating explosives.
  • pressure cushions according to the invention offer particular advantages, since they can be inflated in a very short time, are extremely easy to transport and handle and have such a high level of resistance that they can mostly be used multiple times.
  • the pressure cushions can be inflated individually or in groups in the form of a "barrier" in the immediate vicinity of the explosion point and can be jammed laterally and / or upwards and downwards by the internal pressure.
  • pressure pads also act as a support element.
  • pressure cushions according to the invention can be used to catch extremely sharp-edged fragments, such as may arise during the disarming or detonation of explosive devices.
  • pressure cushions are placed in front of the person or objects to be protected and fixed depending on the existing conditions. Splinters released during the explosion of the explosive body can damage the pressure pad, but cannot penetrate, so that the pressure pad practically has the function of "sandbags" that are easy to transport and ready to use.
  • Figure 1 is a view of a pressure pad according to the invention in a simplified representation.
  • FIG. 2 shows a cross section of the pressure pad according to FIG. 1 in an enlarged representation
  • FIG. 3 shows a view of an end region of the casing according to FIG. 2 in a partially sectioned illustration (not to scale);
  • Fig. 4 shows an end view of an end region of the casing in an alternative embodiment;
  • Fig. 5 shows a longitudinal section through the end region of a chamber according to FIG. 2 in an enlarged illustration
  • FIG. 6 is a partially sectioned, perspective view of a mining area in underground coal mining, in which the pressure pad according to the invention is used for temporarily supporting and pillaring an excavation;
  • FIG. 7 shows a view of two pipe ends of a pipeline, each of which rests on a pressure cushion according to the invention, in a highly simplified representation
  • FIG. 8 is a side view of an envelope of the two pressure pads according to FIG. 7 in an enlarged and simplified representation
  • Fig. 9 shows a schematic illustration of a pressure hose according to the invention, folded into 16 sections and placed next to and on top of each other in four sections, without the associated outer casing, in a view from the front and with an indicated air supply system;
  • Fig. 10 is a schematic side view of the pressure hose according to FIG. 9 from the left, in a reduced view.
  • 11 shows a possible application of pressure pads according to the invention for the rapid construction of a dam, which is shown in section and 12 shows a further possible application of pressure pads according to the invention as a sealing element, here using the example of a front head seal when backfilling in line driving.
  • a pressure pad according to the invention is generally designated by the number 10 in FIG. 1. It has an outer shell 12 which is made of a fiber-reinforced, weldable material.
  • the sleeve 12 has an essentially cylindrical shape and is closed at both ends with a clamping device 14, 16, a feed device 18 in the form of a feed hose being led out at one end, which is connected to a pressure source, not shown, e.g. a compressor.
  • the casing 12 which is provided for supporting and pillaring outbreaks of the slope end when removing shields underground, preferably has a length of 1.5 to 3 m and a diameter of approximately 0.6 to 1.2 m.
  • sleeve 12 material of appropriate length is wrapped three times around a rotatable frame and then welded lengthwise with an overlap of approximately 100 mm in length.
  • the welding can be carried out as a hot air weld seam 20 with a width of approximately 40 mm, which has a high tensile strength.
  • the resulting three-layer fabric has an extraordinarily high tear resistance.
  • a polyethylene film is inserted into the resulting shell, which is available in a special design for the mining industry in the form of a tube.
  • a plurality of chambers 22 are provided in the casing 12, which are part of a pressure hose, as will be explained in more detail below.
  • the chambers 22 are designed as individual, completely separate and insulated chambers, so that if one or only a few chambers fail, the overall function of the arrangement is retained as a result of redundancy.
  • FIG. 9 and 10 show such a pressure hose 110 in a schematic representation, which has been folded several times.
  • the pressure hose 110 has a total of 16 chambers 120a to 120q, all of which are connected to one another and are formed only by the folding of the hose.
  • the pressure hose 110 shown in FIG. 10 has been folded lengthways, in such a way that the individual sections in the inflated state correspond to the intended length of the sleeve 12 or 12 '. The folding takes place alternately from left to right and back again, so that the pressure hose 110 has approximately the shape of a folded heating coil.
  • FIG. 9 chambers connected to one another from the front by solid lines are indicated by solid lines, while chambers connected to one another from the rear are indicated by additional dashed lines.
  • the quick connector 112 serves as a check valve when the pressure hose 110 is filled with compressed air and no coupling piece is inserted into the quick connector 112. If such a coupling piece is plugged in, it automatically locks with the sinew connector 112 and enables both the filling of the pressure hose 110 by means of compressed air and an emptying of the pressure hose, if this is desired. 9, the direction of the air flow when the pressure hose 110 is filled is indicated by the arrows 122, 124, 126.
  • the pressure hose 110 is filled from both ends 118, 119, so that a quasi-closed overall system is established via the pressure hose 110 and the connected supply lines 116, 117, which provides good pressure compensation even when the hose is fully folded under pressure from the outside.
  • this arrangement enables the pressure hose 110 to be filled quickly and an even pressure distribution even when the pressure cushion is loaded from the outside in an uneven manner.
  • the sleeve 12 is bound together at both ends by means of a special clamping technique.
  • a feed hose 19 is guided through a clamping device, designated overall by the number 16, into the interior of the sleeve 12, which ends in the distributor 24, which, as already explained with reference to FIG. 9, also acts as T-piece designed is.
  • the ends of the folded pressure hose are connected to this distributor 24.
  • the mechanical stability of the sleeve 12 is so great due to the 4-layer structure described above and the special welding 20 in the longitudinal direction, which leads to a relief of the seam, that even in the event of a sudden escape of larger quantities of compressed air, which is practically impossible anyway bursting of the casing 12 is excluded from the chambers 22.
  • the end 15 of the sleeve 12 is passed through a support ring 28 and then turned inside out over the support ring 28 and finally fastened by means of the clamping device 16 on the feed tube 19 by clamping.
  • the clamping device 16 has a simple clamp 26 of a known type, with which the everted end 15 of the sleeve 12 is secured, so that there is a secure closure of the sleeve 12 at its end, with the ring 28 causing the clamping attachment to slide out is excluded and at the same time a secure integration of the feed line 19 is guaranteed.
  • An alternative termination of the sheath 12 'at both ends is shown in Fig. 4.
  • the sleeve 12 ' is turned in at both ends, and riveted with metal eyelets 27.
  • a thin wire rope 29 is passed through the eyelets 27 in the manner shown in FIG. 4, the sheath 12 'is pulled together and at these points with the protruding wire rope ends wrapped several times (not shown) before the wire cables 29 are secured with the aid of two cable clips (only one of which is indicated in FIG. 4 with the number 31).
  • the common supply hose 19 for the air supply protrudes from the closed outer shell 12 '(likewise not shown in FIG. 4).
  • the pressure hoses are made as seamless hoses from a film of polyterephthalic acid ester with a wall thickness of approximately 35 micrometers. Such hoses are commercially available.
  • a pressure hose with a diameter of approximately 165 mm which consists of two film hoses of polyterephthalic acid ester which are pulled one above the other.
  • the two-layer structure of the pressure hose on the one hand reduces the likelihood of damage to the inner film layer due to tiny foreign bodies inside the outer shell, and on the other hand any leaks that occur in one of the two films (which are occasionally but very rarely possible due to material defects) can also be airtight as a result sealed other layer of film does not affect the functionality of the pressure pad.
  • the two-layer pressure hose is designed for a nominal operating pressure of approximately 0.5 bar and can be loaded up to a bursting limit of approximately 2.5 bar.
  • the envelope can have an inflated shape, for example, a length of about 160 cm and a diameter of about 80 cm.
  • Such a pressure pad can be folded to about 60 x 50 x 20 cm and only has a weight of about 8 kg.
  • a hose 44 which is provided as a supply hose for connection to the distributor 24, consists of a PVC hose in an antistatic, flame-retardant design with an inner diameter of approximately 5 mm and a wall thickness of approximately 3 mm.
  • This PVC hose 44 has in its central region a bulge 54, which was produced by heating and pushing the hose together.
  • the pressure hose end 40 of the pressure hose 110 is over the PVC hose 44 and guided over the bulge 54 and secured on both sides of the bulge 54 by a cable tie 48, 50 each.
  • a further cable tie 52 on the side of the bulge 54 facing away from the pressure hose 110 serves as an additional safeguard which, in addition to the two other, wider cable ties 48, 50, ensures a further security for the tightness of the binding.
  • a sealing layer 46 made of silicone is applied to the PVC hose 44 in order to ensure a perfect seal of the polyterephthalic acid ester film on the PVC hose 44.
  • a triple layer of wide insulating tape 41 is wound between the end 40 of the pressure hose 110 and the upsetting 54, which extends right up to the upsetting 54.
  • This layer 41 rolls up like a ring when the pressure hose 110 is inflated and, on the one hand, prevents direct contact between the cable tie 48 and the film of the pressure hose 110 and, on the other hand, reduces the outward tensile forces on the cable tie 48 and additionally secures it, so that tearing open or chipping of the cable tie 48 is prevented.
  • the overall 4-layer cover 12 or 12 ' is wound in the manner explained above and the ends are preferably secured in the manner described with reference to FIG. 4 by means of wire ropes 29.
  • the prefabricated, two-layer pressure hose 110 is provided at both ends with supply hoses 116, 117 in the manner described above and then folded lengthways, as was explained with reference to FIGS. 9 and 10 and in this form with Teflon sealing tape fixed and inserted into the open outer shell 12 '.
  • Such a folding of the pressure hose depending on the diameter of the sleeve 12 'and the diameter of the pressure hose 110 used is necessary in order to achieve the desired, roller-shaped configuration of the sleeve 12 or 12' in the inflated state.
  • the chambers 120a to 12 Oq can also be fixed to one another in other ways.
  • Teflon sealing tape for the first fixing has advantages because of its special softness, which prevents damage to the pressure hose by the tape itself or by fragments remaining after a first filling.
  • the low tensile strength of the sealing tape is also sufficient on the one hand to fix the chambers before the first filling
  • Lind completely excludes any hindrance to the expansion of the chambers during filling.
  • the pressure pad can be filled and inflated via the common supply hose 19.
  • the connection of the pressure pad to an existing compressed air source takes place via a corresponding adapter to which the quick coupling 112 can be coupled.
  • This adapter (not shown in the drawings) consists of three components. An input part is used to connect the adapter to the compressed air supply system used by the user and can be designed according to the resulting requirements (different sizes and shapes of the connections). As a second component, a distributor is integrated in the adapter, which is designed as a short piece of pipe, which can connect directly to the input part and is provided with one or more coupling parts to which the quick couplings 112 of different pressure pads can be coupled, so that the same several pressure cushions can be fed from one compressed air source at the same time.
  • the adapter contains a pressure relief valve which responds when the nominal pressure of the pressure hoses used is reached, that is to say in the present case at about 0.5 bar.
  • the pressure relief valve can be coupled to a pressure reducing valve which reduces the pressure prevailing in the distributor to the desired pressure.
  • FIG. 6 now shows a mining space as is usual in underground coal mining.
  • a hydraulic support frame 63 which can be pressed hydraulically onto the slope end 68 from below, serves to support the slope 68 and to pillar the excavation space is to support the mountains against the pressure acting in the direction of arrow 61 by means of a shield cap 64 which can be pivoted in the direction of arrow 65.
  • a conveyor belt 69 serves to remove the coal which is obtained when a coal seam 67 is mined and to remove the remaining mining area.
  • 68 outbreaks 66 can occur in the not yet secured slope, which are temporarily supported with the aid of the pressure cushion.
  • a suitably prepared pressure pad 60 of the construction described above which can be acted upon by compressed air via a single common supply hose, is simply inserted into the cutout 66 by means of a rod or the like. Depending on the size of the outbreak, it may be appropriate to use several pressure pads 60.
  • the shield cap 66 is again moved into an approximately horizontal position and the pressure hoses of the pressure pillow 60 are pressurized with compressed air, which can be done via the aforementioned adapter with the aid of compressed air bottles or via a compressed air system laid underground. In this way, reliable temporary support of the excavation can be achieved within a short time, so that the dismantling can be continued.
  • FIG. 7 and 8 show another possible application of the invention.
  • Two pipe ends of a pipeline which are indicated by the numbers 74 and 76, must be precisely aligned with one another before they are welded.
  • each pipe end 74, 76 rests on a pressure cushion 70 according to the invention, which is supplied with compressed air via a compressor 72.
  • the vertical position of the two pipe ends 74, 76 can now be changed in the direction of the arrows 78 via pressure control valves, not shown, in order to align the pipe ends 74, 76 with one another.
  • a concave, outwardly curved support 80 can be provided on the outer shell, which is adapted to the shape of the tube.
  • FIGS. 11 and 12 show further possible uses of the pressure pads according to the invention as sealing elements.
  • FIG. 11 shows the use of pressure cushions for the rapid construction of a dam for closing tunnels, passages and the like, e.g. B. in underground mining to redirect the Wetter ⁇ current, for example in the event of fire, gas development, etc.
  • Pressure cushions of the appropriate size are inserted and inflated in the relevant tunnel or corridor, if necessary using additional sealing material, such as glass wool.
  • additional sealing material such as glass wool.
  • the pressure pads jam due to their internal pressure and block the tunnel or aisle.
  • FIG. schematically shown section which is generally designated with the number 130.
  • the dam basically consists of building material 136, which is held between two formworks, which are indicated by the numbers 135 and 137.
  • a so-called dam tube 134 runs through the middle of the dam in the axial direction, for example in order to allow an inspection of the dam or the space behind it by a miner.
  • the two formworks 135, 137 consist of a plurality of pressure cushions, which are indicated by the number 133 and which are arranged in such a way that each formwork 135, 137 completely closes the cross section of the tunnel 130, the dam tube 134 only sealingly in the middle is included.
  • sealing material 138 such as glass wool, silane or the like, can also be used, as indicated in FIG. 11.
  • the building material 136 z. B. concrete introduced.
  • the pressure pads 133 of both formworks 135, 137 can be pumped empty, recovered and then reused. It goes without saying that the dam tube 134 is only optional and that the amount, size and shape of the individual pressure pads 133 can be adapted to the respective local conditions.
  • FIG. 12 schematically shows the use of the pressure pads according to the invention as a front head seal for backfilling in line propulsion.
  • a tunnel 140 which is driven through a mountain 142, has an approximately semicircular cavity in cross section.
  • This cavity must be secured to the interior of the tunnel 140 by means of a suitable formwork 144, which runs essentially parallel to the inner surface of the cavity, that is to say approximately semicircularly.
  • a suitable formwork 144 which may consist of appropriately shaped steel struts, and the mountain 142, the remaining cavity 146 must be filled as quickly as possible in order to avoid the yielding of the mountain 142 due to the mountain pressure as much as possible.
  • a plurality of pressure pads 147 are introduced between the formwork 144 and the mountain 142 in order to seal the cavity 146 located behind it toward the front toward the front side.
  • the pressure cushions 146 which expediently have a corresponding elongated shape, lie in a sealing manner between the mountains 142 and the formwork 144 during inflation, so that subsequently, for example, via a corresponding hose or pipe connection into the one behind them between the formwork 144 and the mountain 142 cavity 146, a building material that is liquid at the beginning, such as concrete, can be introduced.
  • the pressure pads 147 can be pumped empty, recovered and reused.

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Abstract

Es wird ein Druckkissen angegeben, das besonders vorteilhaft im Untertagebergbau mit Schildausbau zum temporären Abstützen des Gebirges, sowie zum Ausrichten und Heben schwerer Teile und zum Ausbau von Stollen, Tunneln oder vergleichbaren Hohlräumen im Gestein verwendet werden kann. Das Druckkissen weist eine wenigstens teilweise flexible Hülle (12) auf, innerhalb derer eine Mehrzahl von Kammern (22) vorgesehen ist. Über eine entsprechende Einrichtung läßt sich ein Fluid in das Innere der Kammern (22) zur Abstützung der Hülle (12) gegen Druckbelastung von außen einführen. Zwecks einer einfachen Herstellung und Handhabung sind die Kammern als Abschnitte eines Druckschlauches ausgebildet, der vorzugsweise in der Hülle in besonderer Weise zusammengefaltet ist. Das erfindungsgemäße Druckkissen kann vorzugsweise mit Hilfe von Preßluft in kürzester Zeit aufgeblasen werden, um beispielsweise eine temporäre Abstützung von Ausbrüchen zu erreichen.

Description

Druckki ssen , Insbesondere zum Auffül len von Hohlräumen im Bergbau
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 AI) .
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 Aluminiumfolen 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 einf ch 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 Druckschauches 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 Splitterschütz 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 Gegebenenheiten 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- gebenene 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 12Oq 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 Sehne11verbinder 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 Folieπschläuchen 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 x 50 x 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 I20q 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 12 Oq auch auf andere 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 lind 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 Drudckissen 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 Figuren 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 leergepumt, 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 dargeste11t.
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

Patentansprüche
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 12Oq) 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 12Oq) 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 12Oq) 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 schwei߬ 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 Druclckissens 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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