DE1080798B - Gebirgsdruckmessvorrichtung, insbesondere fuer Grubenstrecken oder aehnliche Raeume - Google Patents

Description

• Gebirgsdruckmeßvorrichtung, insbesondere für Grubenstrecken oder ähnliche Räume Die Erfindung betrifft eine Gebirgsdruckmeßvorrichtung - insbesondere für Grubenstrecken oder ähnliche Räume welche aus einer mit Anzeiger (Manometer) versehenen Meßdose gebildet ist, die umfangsseitig des Streckenausbaus zwischen diesem und der Gebirgswand (Streckenstoß bzw. Streckenfirste) einsetzbar ist und zwei etwa koaxial zueinander angeordnete, mit äußeren Stützflächen versehene Druckplatten besitzt, die eine ganz oder im wesentlichen von einer biegsamen dichten Manschette umschlossene, mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte Druckkammer zwischen sich erfassen und außerhalb des Druckraumes durch mehrere verteilt angeordnete biegsame Kupplungsmittel unter Wahrung einer gegeneinander gerichteten Relativbewegung miteinander verbunden sind. Bei den bekannten Meßdosen führen die in vielen Fällen schräg auf die Meßdose wirkenden Belastungen zu Verkantungen und Verklemmungen der relativ verschieblich miteinander verbundenen Teile der Meßdose. Als Folge dieser Verklemmung treten erhebliche Meßungenauigkeiten auf, häufig aber auch Beschädigungen der Meßdose, wodurch die Meßwerte erst recht ungenau werden.
• Ein weiterer Nachteil der bekannten Meßdosen besteht darin, daß infolge erheblicher Verformungswiderstände von Teilen der Meßvorrichtung die angezeigten Anfangswerte ungenau sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gebirgsdruckmeßvorrichtung zu schaffen, welche besonders für die Verwendung in Grubenstrecken geeignet ist, in welchen die Druckrichtungen nicht ohne weiteres genau erkennbar sind und häufig im spitzen Winkel auf die Seiten der Segmente der Ausbaurahmen auftreffen. Die genaue Feststellung der auf die Ausbaurahmen wirkenden Kräfte ist von größter Wichtigkeit für die richtige Bemessung des Ausbaus, um einerseits Überdimensionierungen des Ausbaus und damit einen zu großen Materialaufwand zu vermeiden, andererseits aber den Ausbau vor einer zu schnellen Verformung oder Zerstörung bewahren zu können. Erfindungsgemäß wird eine weitestgehend genaue Bestimmung der auf einen Streckenausbau wirkenden Kräfte mittels einer solchen Gebirgsdruckmeßvorrichtung ermöglicht, bei welcher die beiden Druckplatten nur durch eine nach allen Richtungen hin in größeren Bereichen bewegliche, besonders leicht biegungsfähige Druckkammermanschette und mehrere umfangsseitig angeordnete, die Druckflüssigkeit unter einer bestimmten Vorspannung in der Druckkammer haltende, nicht federnde, jedoch allseitig biegsame und schwenkbare, vorzugsweise mit Spannmittel ausgerüstete Lenkerelemente verbunden sind. Diese Ausbildung der Vorrichtung führ dazu, daß die Druckplatten zusätzlich zur Vertikalrichtung nach allen waagerechten und geneigten Seitenrichtungen hin in großen Bereichen relativ beweglich, d. h. raumbeweglich sind. Es ist nun unbedeutend, aus welcher Richtung die Hauptkräfte des Gebirges auf die hinter dem Ausbaurahmen angeordnete Meßvorrichtung auftreffen, da diese Meßvorrichtung sich auf die jeweiligen Verhältnisse einstellt und sämtliche auch außermittig auftreffenden Kräfte in voller Größe auf die in dem Druckraum eingeschlossene Flüssigkeit überträgt. Verklemmungen und Verkantungen sind nicht möglich, so die Meßwerte auch nicht abgefälscht werden können. Infolge der in der Ebene der Druckplatten möglichen Relativverschiebung können auch Vorkehrungen zum Messen bzw.
• Ablesen des Maßes der Seitenverschiebung getroffen werden, weil sich auf diese Weise bei schräg auftreffenden Kräften in einfacher Weise die senkrechten und waagerechten Kraftkomponenten ermitteln lassen.
• Die besondere Art der Ausbildung und Verbindung der Teile der Meßvorrichtung führt-weiter dazu, daß durch Einstellung und Sicherung einer beispielsweise in der Größenordnung von -etwa 2,5 bis 4 atü liegenden Vorspannung die eingangs erwähnten Meßungenauigkeiten vollständig vermieden werden. Bei dieser gewissermaßen unter Vorlast stehenden und trotzdem allseitig verklemmungsfrei beweglichen Meßvorrichtung werden bereits geringe Druckveränderungen mit größter Genauigkeit und Zuverlässigkeit angezeigt. Es ist ein wesentlicher Vorteil dieser Meßvorrichtung, daß die Charakteristik der Last-Weg-Kur;ve gleich von den unteren Druckbereichen ausgehend einen annähernd linearen Anstieg aufweist.
• Bei der Meßvorrichtung nach der Erfindung wird die Druckkammermanschette möglichst aus einer zur Aufnahme hoher Innendrücke, insbesondere solchen von etwa 100 atü und mehr, geeigneten Gummimanschette gebildet, welche im mittleren Längenbereich bauchig aufgeweitet ist und deren Enden nach auswärts gerichtete Flansche besitzen, die mittels Klemmring an den Druckplatten dicht angepreßt sind.
• Eine solche Druckkammermanschette hat selbst bei den besonders hohen Belastungen nur einen geringen Biegewiderstand und ist in der Lage, den relativen Seitenbewegungen der beiden Druckplatten zu folgen, ohne die Meßergebnisse zu beeinträchtigen. Die Gummimanschette - welde in manchen Fällen auch durch eine gleichwertige geeignete Kunststoffmanschette ersetzt werden kann - erhält eine größere Länge. Zweckmäßig wird diese auf etwa ein bis zwei Drittel des größten Manschettendurchmessers bemessen. Auch der Radius des Manschettenbauches wird möglichst groß gewählt und soll etwa ein Drittel bis ein Viertel des größten - Manschettendurchmessers betragen.
• Als Lenkerelemente sind besonders etwa senkrechtzu den Druckplatten gerichtete Kettenabschnitte geeignet, in welchen Kettenschlösser oder andere Verstellvorrichtungen eingeschaltet sind. Die Verstellvorrichtungen ermöglichen in einfacher Weise eine Einstellung bzw. Nachstellung der Vorspannung der Meßvorrichtung. Die Ketten werden jeweils so lang bemessen, daß eine den praktischen Bedürfnissen Rechnung tragende räumliche Beweglichkeit und Parallelverschieblichkeit der Druckplatten gegeneinander gewährleistet ist.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Fig. 1 zeigt die Meßvorrichtung in senkrechtem Längsschnitt; Fig. 2 ist eine Draufsicht zu Fig. 1.
• Die Meßvorrichtung besteht im wesentlichen aus der unteren Druckplatte 1 und der oberen Druckplatte 2 und der zwischen diesen befestigen Druckkammermanschette3, die aus Gummi besteht und die nach allen Richtungen hin in größeren Bereichen beweglich und besonders biegungsfähig ist. über den Umfang der Druckplatten t und 2 gleichmäßig verteilt, und zwar außerhalb dés von der Druckkammermanschette 3 umschlossenen Druckraumes 3a, sind nicht federnde, jedoch allseitig biegsame und schwenkbare Lenkerelemente 4 vorgesehen, die mit Spannschlössern 4a ausgerüstet sein können. Die Lenkerelemente sind beim Ausführungsbeispiel aus Kettenabschuitten gebildet, wobei die Enden dieser Kettenabschnitte an den Druckplatten 1 und 2 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt sind.
• Die als Druckkammermantel dienende Gummimanschette hat eine verhältnismäßig große Länge.
• Diese Länge beträgt ebenso wie der Abstand der Druckplatten etwa ein bis zwei Drittel des größten Manschettendurchmessers. Zwischen den Druckplatten ist die Manschette stark bauchig geformt, wobei der Radius des Manschettenbauches etwa ein Drittel bis ein Viertel des größten Manschettendurchmessers betragen kann. Abweichungen von diesen Abmessungen sind selbstverständlich möglich.
• In der unteren Druckplatte 1 ist ein Kanal 5 vorgesehen, welcher die mit Druckflüssigkeit gefüllte Kammer 3a mit dem Anzeigegerät, und zwar dem Manometer6, verbindet. Das Manometer ist in eine Bohrung der Druckplatte 1 eingeschraubt. Das Manometer kann auch unter Zwischenschaltung einer flexiblen Leitung mit dem in der unteren Druckplatte 1 befindlichen Kanal 5 verbunden sein. Es kann außerdem mit dem Kanal 5 oder dem Druckraum 3 a ein besonderer Anschlußkanal verbunden sein, welcher zur Zuführung von Druckflüssigkeit dient und durch ein Ventil oder Absperrhahn verschließbar ist. Die Befestigung der Manschette 3 mit den Druckplatten 1 und 2 erfolgt mittels Klemmringen 8, welche mit einem Kragen über flanschartige Ansätze der Manschettenenden greifen und diese fest gegen die Druckplatten anpressen. Die Verbindung muß flüssigkeitsdicht sein. Die Klemmnnge 8 sind mittels Schrauben 7 an den Druckplatten befestigt. Die Schrauben 7 sind in gleichmäßigem Abstand über den Umfang der Klemmringe verteilt.
• Zur Inbetriebsetzung der Druckmeß vorrichtung kann die Druck- oder Meßflüssigkeit in den Druckraum3a unter einem ausreichend hohen Druck eingeführt werden. Nach Erreichen einer Vorspannung von beispielsweise 3 atü wird der Druckraum verschlossen und die Zuleitung unterbrochen bzw. von der Meßvorrichtung getrennt. In diesem Fall sind die besonderen Lenkerelemente 4 nicht unbedingt mit Spannmitteln zu versehen, jedoch kann man zur Feineinstellung der Vorspannung derartige Hilfsmittel vorsehen. Beim Vorhandensein der Spannmittel in den Lenkerelementen wird bei völliger Entspannung der Lenker drucklose Flüssigkeit in den Druckraum 3 3a eingefüllt. Die Füllung erfolgt in einer solchen Weise, daß keine Luft in den Druckraum 3 a mit eingeschlossen wird. Nach dem Verschließen der Zuleitung werden die Spannmittel in den Lenkerelementen angezogen, und zwar so weit, bis in den Druckraum 3a die gewünschte Vorspannung eintritt.
• Zur Messung der Vorspannung kann ein besonderes Druckmeßgerät verwendet werden. Nachdem die Druckmeßvorrichtung in den betriebs fertigen Zustand versetzt ist, erfolgt zweckmäßig noch das Einstellen des Zeigers der Anzeigevorrichtung auf den Ausgangswert.
• Wie aus der Zeichnung Fig. 1 ersichtlich, kann der in Richtung des Pfeiles x auftretende Druck keine Verkantungen oder Verklemmungen verursachen. Die Druckplatten stellen sich in entsprechender Weise ein, wobei auch eine Seitenverschiebung der oberen Druckplatte 2 in Richtung des Pfeiles y möglich ist.
• Zur Bestimmung der Lage der Druckmeßvorrichtung auf dem Ausbauprofil 12 sind an der unteren Druckplatte 1 vier Ansätze 9 angeordnet, die ein Verschieben verhindern. Die Befestigung der Vorrichtung kann in einfacher Weise, z. B. durch einen Draht 10 erfolgen. Die Ansätze können bei Verwendung der Druckmeßvorrichtung an rinnenförmigen Profilen, wie bei 9 9a angedeutet, auch so angeordnet werden, daß sie in die Rinne des Profils greifen.
• Zur besseren Führung des Gummikörpers kann an beiden Druckplatten 1, 2 ein innerer Stützring 11 angebracht werden. In der Zeichnung ist dieser Stützring nur an der oberen Druckplatte dargestellt.

Claims (12)

1. PATENTANSPRUCHE: 1. Gebirgsdruckmeßvo-rrichtung - insbesondere für Grubenstrecken oder ähnliche Räume -, welche aus einer mit Anzeiger (Manometer) versehenen Meßdose gebildet ist, die umfangsseitig des Streckenausbaus zwischen diesem und der Gebirgswand einsetzbar ist und zwei etwa koaxial zueinander angeordnete, mit äußeren Stützflächen versehene Druckplatten besitzt, die eine ganz oder im wesentlichen von einem biegsamen dichten Mantel umschlossene, mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte Druckkammer zwischen sich erfassen und außerhalb des Druckraumes durch mehrere verteilt angeordnete biegsame Kupplungsmittel unter Wahrung einer gegeneinander gerichteten Relativbewegung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckplatten (1, 2) nur durch einen nach allen Richtungen hin in größeren Bereichen beweglichen besonders leicht biegungsfähigen Druckkammermantel (3) und mehrere umfangsseitig angeordnete, die Druckflüssigkeit unter einer bestimmten Vorspannung in der Druckkammer (3a) haltende, nicht federnde, jedoch allseitig biegsame und schwenkbare, vorzugsweise mit Spannmitteln (4 cd) ausgerüstete Lenkerelemente (4) verbunden sind, derart, daß die Druckplatten (1, 2) zusätzlich zur Vertikalrichtung nach allen waagerechten und geneigten Seitenrichtungen hin in größeren Bereichen relativ beweglich, d. h. raumbeweglich sind.
2. 2. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkammermantel (3) aus einer zur Aufnahme hoher Innendrücke, insbesondere solchen von etwa 100 atü und mehr, geeigneten Gummimanschette gebildet ist, welche im mittleren Längenbereich bauchig aufgeweitet ist, und deren Enden nach auswärts gerichtete Flansche besitzen, die mittels Klemmringe (8) an den Druckplatten (1, 2) dicht angepreßt sind.
3. 3. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimanschette (3) oder eine gleichwertige aus geeignetem Kunststoff bestehende Manschette eine große Länge besitzt.
4. 4. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschettenlänge etwa ein bis zwei Drittel des größten Manschettendurchmessers beträgt.
5. 5. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß der Radius des Manschettenbauches etwa ein Drittel bis ein Viertel des größten Manschettendurchmessers beträgt.
6. 6. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Lenkerelemente (4) aus etwa senkrecht zu den Druckplatten (1, 2) gerichteten Kettenabschnitten gebildet sind, in welchen Kettenschlösser oder ähnliche Mittel als Verstellvorrichtungen (4a) eingeschaltet sind.
7. 7. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsdruck (Vorspannung) in der Druckkammer (3a) der Meßvorrichtung auf einen Wert von etwa 2,5 bis 4 atü eingestellt ist.
8. 8. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ausbauprofil (12) benachbarte Druckplatte (1) mit mehreren Ansätzen (9, 9 9a) versehen ist, welche je nach der Art des Querschnitts des Ausbauprofils innen- und/ oder außenseitig der Ausbauprofilflansche angreifen und daß mindestens zwei gegenfiberliegende Ansätze (9) durch einen das Ausbauprofil umschließenden Draht (10) verbunden sind.
9. 9. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Druckplatten (1, 2) mit einem in den Innenraum des Gummikörpers (3) eingreifenden Stützring (11) ausgerüstet ist.
10. 10. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wulstartig ausgebildeten, nach außen abgebogenen Gummikörperenden zwischen dem Stützring (11) und dem Klemmring (8) eingespannt sind.
11. 11. Gebirgsdruckmeßvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des Klemmringes (8) etwa so groß wie die radiale Erstreckung des Manschettenbauches bemessen ist.
12. 12. Gebirgsdruckmeß vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Klemmringes (8) etwa so groß wie der größte Durchmesser des Manschettenbauches bemessen ist und daß die einwärts gerichteten Stirnseiten der Klemmringe (8) der Bogenform des Manschettenbauches etwa entsprechend gewölbt sind.