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Grubenstempel Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Grubenstempels
für starren oder nachgiebigen Streb- und Streckenausbau unter Verwendung von aus
Kunststoff bestehenden Stempelkörpern.
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Man hal bereits die\ferwendung plastischer Kunststoffe, z. B. aus
Polyvinylchlorid, zur Herstellung von Stempeln für Bergwerksbetriebe in Erwägung
gezogen.
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Man hat ferner bereits die Ausbildungsform eines nachgiebigen, biegsamen
Grubenstempels in Vorschlag gebracht, die aus aufeinandergelegten dünnen und zusammendrückbaren
Plättehen besteht, die von einer durch ihre mittlere Öffnung hineingesteckte, mit
Kopf- und Fußhülse versehene Stange zusammengehalten werden. Die Plättchen sollen
aus Papier, Leder, Holz, Filz u. dgl. bestehen und die Eigenschaft haben, daß sie
durch den Gebirgsdruck noch weiter zusammengedrückt werden.
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Es sind ferner auch Stempel bekannt, die aus Formsteinen und nachgiebigen
Einlagen bestehen, die auf eine elastisch biegsame Führung aufgeschoben sind. Ferner
hat man auch eine Anordnung für eiserne Grubenstempel vorgeschlagen, bei der die
gegenseitige Bewegung von Metallteilen durch eine Reibungsauflage aus organischem
Kunststoff, der auf einem solchen Metallteil aufgeklebt ist, gebremst werden
soll.
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Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Grubenstempel
zweiteilig derart auszubilden, daß auf einem aus Polyesterverbindungen gefertigten,
mit Fasereinlagen oder Stahldrahteinlagen versehenen, mit Hohlprofil oder Sternprofil
ausgebildeten Unterteil des Stempels ein aus Metall, insbesondere Aluminium, bestehendes
Profil aufgesetzt ist, während das Schloß ganz oder teilweise aus Stahl oder aus
hochfestem Kunststoff besteht und mit dem Unterteil des Stempels durch Verschraubung
oder Verschweißung verbunden ist.
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Zweckmäßig wird das Kunststoffrohr' des Unterteils mit nach innen
oder außen gerichteten Längsrippen sowie gegebenenfalls mit diese verbindenden Querrippen
versehen, wobei diese Rippen zur Führuig des Oberteils dienen können.
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Der Stempelunterteil kann ferner derart, z. B. kastenförmig, ausgebildet
sein, der das verschiebliche Oberteil in einem Streckenausbau an die Stützkonstruktion
für das Hangende, z. B. an eine Bogenkonstruktion oder Sichelkonstruktion, angeschlossen
werden kann. Es können ferner auch alle oder einige Teile des Stempels aus einem
Metallkern, z. B. aus Stahlblech, bestehen, das mit einem Kunststoffbelag versehen
ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgenläß vorgeschlagenen Ausbildungsform
eines mehrteiligen Grubenstempels besteht in dem außerordentlich geringen Gewicht
der vorgeschlagenen Konstruktion in Verbindung mit im Verhältnis zu diesem Gewicht
hochgesteigerter Festigkeit. Es hat sich gezeigt, daß aus Polyesterverbindungen
gefertigte, mit Fasereinlage oder Stahldrahteinlage versehene Kunststoffrohre, wie
sie erfindungsgemäß für den Unterteil dies zweiteiligen Grubenstempels verwendet
werden, eine mehrfach größere Knickfestigkeit aufweisen als Stahlhohlstempel gleichen
Gewichts, und daß sie in ihrer Festigkeit einem Stahlhohlstempel gleichen Durchmessers
überlegen sind. Dasselbe gilt auch im Vergleich mit Leichtmetallstempeln, wobei
auch die- wesentlich geringeren Kosten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Grubenstempel
zu berücksichtigen sind. Insbesondere beim Ausbau einer steilen Lagerung ist die
Verwendung der schweren Stahlstempel oft mit den größten Schwierigkeiten und Gefahren
verbunden, die durch Verwendung der erfindtingsgemäßen Kunststoffstempel weitgehend
behoben werden. Es hat sich ferner in der Praxis bei Erprobung der erfindungsgemäßen
Stempel gezeigt, daß sie sich sehr viel schneller einarbeiten als Stahlstempel.
Dies hängt mit der größeren Glätte der Kunststoffrohre oder Profile zusammen, die
mit den in Kohlengruben umherfliegenden Staub- und Graphitteilchen von vornherein
eine natürliche Schmier- und Gleitfläche ergeben, während bei neu eingebauten Stahlstempeln
wie auch Leichtmetallstempeln es immer geraume Zeit dauert, bis sie sich auf die
volle Lastaufnahme einstellen. Es kommt hinzu, daß man a-uch die Außenprofilierung
der Kunststoffstempel ohne wesentliche Kostenerhöhung beliebig gestalten kann, so
daß man sie auch allen Erfordernissen gesteigerter Knickfestigkeit anpassen kann.
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Ein weiterer Vorzug für die erfindungsgemäß ausgestalteten Stempel,
insbesondere für den Zweck des Grubenausbaues, ist darin zu sehen, daß die aus Polyesterarten
hergestellten Stempelrohre außerordentlich
widerstandsfähig gegenüber
dem aggressiven Einfluß von Grubenwässern und Grübendünsten sind.
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Ein wichtiger Vorteil, der mit der erfindungsgernäßen Ausführung von
Grubenstempeln, insbesondere bei Fertigung des Schlosses aus Kunststoff erzielt
wird, besteht darin, daß die beim Anschlagen wie beim Rauben der Stahlstempel häufig
auftretende Funkenbildung vollkommen und mit Sicherheit vermieden wird. Bekanntlich
sind solche Funkenbildungen häufig der Anlaß zu Unfällen schwersten Ausmaßes, insbesondere
durch Zündung der kohlenstaubhaltigen Luft, gewesen. Diese Gefahren- und Unfallquellen
werden durch die erfindungsgemäßeAusbildung der kunststoffstempel weitgehend beseitigt.
Der letzte Zweck läßt sich auch dann erreichen, wenn man den nachgiebigen Stempel
zum Teil aus Stahl oder Leichtmetall ausbildet, dabei jedoch dafür Sorge trägt,
daß eine Metallfläche mit einer Kunststofffläche zusammenarbeitet.
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Zu diesem Zwecke kann man, wie bereits oben erwähnt, Metallteile verwenden,
die in bekannter Weise mit einer Kunststoffschicht, z. B. im Spritzverfahren oder
im Gießverfahren, überzogen sind. Auch kann man in diesem Sinne für die rohrförinigen
oder kastenförmigen Teile des Stempels Metallbleche verwenden, die außen oder auch
innen und außen mit einer Kunststoffschicht verklebt sind.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäß
gestalteten Kunststoffstempels beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen einfachen Kunststoffstempel mit Fuß- und
Kopfstück im Längsschnitt; - - Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines rohrförmigen
Xunststoffstempels nach Linie A-B in Fig. 1;
- Fig.3zeigteinenabgeändertenQuerschnitt",vieitere
Querschnitte zeigen die Fig. 4, 5, 6 und 7;
Fig. 8 zeigt einen
Kunststoffstempel im Längsschnitt in neuartiger Querschnitts- und Längsschnittsgesta,1-tung;
Fig. 9 ist ein Querschnitt nach Linie C-D in Fig. 8,
Fig.
10 zeigt einen Kunststoffstempel mit Stempel--schloß im Längsschnitt;
- Fig. 11 ist eine Ansicht des Stempels nach Fig. 10,
in der
Richtung des Pfeiles E gesehen; Fig. 12 ist ein Schnitt nach Linie F-G in
Fig. 10;
Fig. 13, 14 und 15 zeigen eine entsprechende Anwendung
eines erfindungsgemäßen Kunststoffstempels als nachgiebiger Streckenstempel bekannter
Bauart mit einem Teil des Bogens, der ebenfalls aus Kunststoffprofilen bestehen
kann.
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Im einzelnen bezeichnet in Fig. 1 das Bezugszeichen
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die Kunststoffwandung des z. B. gemäß, Fig. 2 mit zylindrischem Querschnitt
rohrförmig gestalteten Grubenstempels. Das Stempelrohr kann z. B. durch eingesetzte
oder eingeschweißte Fuß- und Kopfplatten 2, 3 verschlossen sein, so daß das
Eindringen von Kohlenstaub und Feuchtigkeit in das Innere des Stempelrohres vermieden
wird.
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Es kann ferner auch eine getrennte Fußplatte 4 für den Stempel verwendet
werden, in deren z. B. kreisförmige Aussparung der Stempel eingesetzt wird, sowie
eine getrennte Kopfplatte 5, die auf das obere Ende des Stempels aufgesetzt
wird.
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Fig. 2 zeigt im Querschnitt nach Linie A-B das kreisringfÖrmige Profil
-.des Hohlstempels gemäß Fig. 1.
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Gemäß Fig. 3 ist das Stempelprofil 6 mit nach innen
zeigenden, die Knickfestigkeit erhöhenden Rippen 7
versehen. In den Rippenteilen
können gegebenenfalls auch Stahldrahteinlagen 8.-untergebracht sein, die mit einer
Ring- oder Spiralbewehrung aus dünnen Drähten 9 versehen sein können.
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Das Stempelrohr 10 nach Fig. 4 besitzt entsprechende nach außen
zeigende Rippen 11.
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Fig. 5 zeigt eine Ausbildung des Stempelquerschnitts in Kreuz-
oder Sternforin mit in der Mitte vereinigten Seitenarmen 12 und Endverstärkungen
13.
Die Verstärkungen 13 können durch Querrippen 14 miteinander verbunden
sein.
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Gemäß Fig. 6 ist der Querschnitt des Stempels oval ausgebildet,
und zwar sind die Längsseiten verstärkt, um die Knickfestigkeit des Stempels zu
erhöhen.
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Gemäß Fig. 7 besitzt der Kunststoffstempel quadratischen Ouerschnitt,
und zwar sind die Ecken 15
verstärkt ujd mit einer Stahldrahtbewehrung
16 versehen.
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Gemäß Fig. 8 ist der Stempel 17 gewölbt gestaltet, so
daß sein Querschnitt in der Mitte größer ist als an dien Enden. Zweckmäßig ist auch
die Wandstärke in der Mitte größer als an den Enden des Stempels. Es kann ferner
ein solcher Stempel mit Rippen 18 versehen werden.
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Fig. 9 zeigt den Querschnitt eines solchen Stempels nach Linie
C-D in Fig. 8. Die Rippen 18 können bei einem solchen Stempel als
Führungen für einen z. B. kreisförmig oder eckig gestalteten Oberteil dienen.
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Gemäß Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 19 den rohrförmig
aus Kunststoff gestalteten Unterstempel. Auf diesen Unterstempel ist ein aus Stahl
oder aus hochfestern, zähem Kunststoff bestehendes Gehäuse 20 aufgesetzt und mit
dem Rohr 19 verschraubt oder z. B. durch eine Schweißnaht 21 verbunden.
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Das Gehäuse 20 ist gemäß Fig. 11 und 12 mit zwei einander gegenüberliegenden
Durchbrüchen 21', 22 versehen. Zu beiden Seiten dieser Durchbrüche sind die beiden
Oberstempelhälften 23, 24 in den Unterstempel 19 eingeschoben. Die
Oberstempel werden zweckmäßig ebenfalls als Hohlprofile in der in Fig. 12 dargestellten
Art ausgebildet. Zwischen diese beiden Oberstempelhälften 23, 24 ist durch
die Öffnungen 21', 22 eine Keilvorrichtung geschoben, die aus einem geteilten Schleppkeil
25, 26 und einem zwischen die beiden Schleppkeile eingetriebenen Setzkeil
27 besteht.
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Auf die beiden über die Keilvorrichtung hinausragenden Oberstempelhälften
23 und 24 ist eine Kopfplatte 28 aufgesetzt, die mit zwei Ansätzen
29, 30 in die öffnungen der Hohlprofile 23, 24 eingreift und nach
oben mit Nasen 31, 32 zwecks konzentrierter Druckübertragung versehen ist.
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Ein derartiger Stempel wirkt folgendermaßen: Ein auf die Druckplatte
28 entfallender Druck zwingt die Schleppkeile, eine in der Richtung des Pfeiles
E in Fig. 10 angedeutete Bewegung auszuführen, so daß die beiden Oberteile
23, 24 gegen die Innenwandung des Gehäuses 20 gedrückt werden. Wächst nun
der Gebirgsdruck, so wächst auch die Keilwirkung und damit der auf die Flächeneinheit
entfallende Preßdruck zwischen den Teilen 23, 24 und der Innenwand des Gehäuses
20. Dieses Anwachsen des Flächenpreßdrucks geht so lange, bis die Nase
33 der Schleppkeile an der Wandung des Gehäuses 20 anliegt, so daß die Schleppkeile
nicht weitergleiten können. In dieser Stellung ist die Belastungsgrenze des Stempels
erreicht.
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Bei weiterem Anwachsen des Drucks wird die Reibung zwischen der Wandung
der Oberstempelteile und dem Gehäuse überwunden, so daß der Oberstempel langsam
absinkt.
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Ein Vorzug der Verwendung von Kunststoffstempeln für ein-, solche
verschiebliche Stempelkonstruktion
liegt nicht nur in der von vornherein
vorhandenen normalen Gleitfähigkeit der Kunststoffteile, sondern -weiter auch in
der Vermeidung des bei einem Stahlsternpel im feuchten Grubenbetrieb immer wieder
einsetzenden Festsetzens infolge von Rostbildung, ferner in der Unempfindlichkeit
der Kunststoffstempel gegen Temperaturänderungen, so daß auch bei stark wechselnden
Temperaturen ein gleichmäßiges Gleiten der Stempelteile bei den vorgeschriebenen
Belastungsbedingungen gewährleistet ist. Ein Vorzug der Ausführung in Kunststoff
besteht ferner darin, daß das Schloß auch nach langem Einsatz unter Tage leicht,
z. B. durch Austreiben der Keile, gelöst werden kann, da auch zwischen den Keilen
und dem Gehäuse kein Einrosten und Festsetzen stattfindet.
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Die beschriebene besondere Ausbildung des Schlosses ist nur ein Ausführungsbeispiel.
Die vorgeschlagene Ausführung der Verschlußteile eines zweiteiligen, in seiner Gesamtlänge
veränderlichen bzw. unter dem Gebirgsdruck, nachgiebigen Grubenstempels kann in
mannigfacher Weise auch bei anderen Schloßkonstruktionen sowie unter anderer Profilierung
der Stempelteile angewandt werden.
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Die Ausführbarkeit der Erfindung ist nicht auf die Verwendung besonderer
Kunststoffe, wie z. B. Polyester-Kunststoffe, beschränkt, ebenso wie auch die bei
der Fertigung der Stempel verwendeten Füll- und Faserzusätze verschiedener Art sein
können.
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Die beschriebene Ausbildung eines Grubenstempels in Kunststoff kann
sowohl für den Strebausban als auch für den Streckenausbau im Grubenbetrieb bei
besonderer kastenförmiger Ausbildung des Unterteils des Stempels verwendet werden.
Bei Anwendung im Streckenausbau kann der Druck des Hangenden durch beliebig ausgebildete
Träger, z. B. Bogenträger, sichelförmige Bogen, durch gerade Gitterträger usw.,
aufgenommen werden, deren Kämpferdruck auf die verschieblichen Oberteile zweier
zu beiden Seiten angeordneter kastenförmiger Stempel übertragen wird. Der auf diese
Kastenstempel sich abstützende Träger kann dabei in statischer Hinsicht beliebig,
z. B. als geschlossener Bogen oder als gelenkiger Bogen, z. B. mit Mittelgelenk
oder mit Seitengelenken, ausgestaltet sein.
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In den Fig. 13, 14 und 15 ist beispielsweise der Anschluß
des Bogenoberteils 34, der in diesem Falle schon einen Teil des Stützbogens bildet,
an den Unterteil 35 eine nachgiebigen Kastenstempels dargestellt. Das untere
Ende des Profils des Oberteils 34 ist hier eingezogen, so daß der Oberteil 34 um
eine bestimmte Strecke in den Unterteil 35 hineingleiten kann, sc> daß ein
Höchstmaß von Nachgiebigkeit des Streckenausbaues erreicht wird. Der Oberteil 34
wird hier durch einen Keil 36 an die Wandung des Unterteils 35 angedrückt.
Der Keil wird durch eine Öffnung des auf den Unterteil 35 aufgesetzten Gehäusekopfes
37 hindurchgesteckt.
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Das Bezugszeichen 38 zeigt eine auf das Stempelschloß aufgeklebte
Leuchtplakette.