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Rinnenförmiges Profil, insbesondere für Streckenausbaurahmen Es sind
rinnenff%mige Profile zur Bildung von Stützrahmen bzw. Streckenausbaurahmen des
Typs Toussaint-Heinzmann bekannt, die im Bergbau Verwendung finden. Beim Zusammenbau
solcher Rahmen greifen die Enden der gebogenen oberen Rahmenteile derart in die
der unteren Stützteile ein, daß die Profilenden sich gleitend ineinanderlegen.
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Die für solche Stützrahmen verwendeten Profile sind im allgemeinen
U-förmig ausgebildet und mit an jedem der Schenkelenden des Profils vorgesehenen
äußeren Ansätzen oder Flanschen versehen. Um zwei solche Profile so, z. B. als oberes
und als unteres Streckenausbauprofil, zusammenzubauen, wurden zwei einander zugeordnete
Elemente benutzt, und zwar entweder zwei unterschiedliche Profile, die speziell
so gestaltet waren, daß das umfaßte Profil über seine ganze Innenseite mit dem es
umfassenden Profil in Berührung kommt, oder unter sich einheitliche Profile, deren
Flansche so ausgebildet waren, daß diese sich als Anschläge gegeneinanderlegen,
wenn das innere Profil bis zum Boden des äußeren Profils in dieses eingreift.
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Neben solchen rinnenförmigen U=Profilen sind auch Glockenprofile bekannt,
deren Begrenzungen die zwei Endlagen einer in Richtung der Symmetrieachse um einen
bestimmten Betrag verschobenen Parabel sind und die an ihren Schenkelenden abgerundete
Wülste oder Ansätze besitzen, die so angeordnet sind, daß sie mit den entsprechenden
Wülsten oder Ansätzen des umfassenden bzw. des umfaßten Profils nicht in Berührung
kommen. Dabei weist der Scheitel der äußeren Parabel über einen bestimmten Längenbereich
eine Versetzung auf gegenüber der anderen, die durch Verschiebung ein und derselben
Parabel in der Weise erhalten wird, daß sich die zwei Parabeln als zwei in bezug
auf die Achse und in der Nähe des Scheitels symmetrische Lösungen der Kontinuität
ergeben, alles dies, damit bei Überbelastung das Profil seiner Aufbiegung Widerstand
leistet.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein rinnenförmiges Profil, insbesondere
für Streckenausbaurahmen, das mit zwei symmetrisch an den Profilschenkeln vorgesehenen
Flanschen versehen ist und dessen Begrenzungen durch zwei Endlagen einer symmetrischen,
konkaven, in Richtung der Symmetrieachse verschobenen Kurve gebildet sind. Die Erfindung
sieht nun vor, daß diese konkave symmetrische Kurve des hyperbolischen Kosinus (Seillinie
oder Kettenlinie) ist.
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Dabei können die beiden Flansche durch zwei senkrecht zu der Symmetrieachse
verlaufende Ebenen begrenzt werden, wobei eine dieser Ebenen in Richtung der Symmetrieachse,
gegebenenfalls unter Ausbildung von verdickten Flanschen, derart versetzt ist, daß
die so erhaltenen Flansche ein vollständiges Einsenken eines Profils in das zugeordnete
andere Profil verhindert, wie es in manchen Fällen erwünscht ist.
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Gegenüber dem bekannten Glockenprofil besitzt das erfindungsgemäße
Profil folgende Vorteile: a) Eine bessere Verteilung der Masse des Metalls - der
Schwerpunkt liegt bei diesem Profil tiefer, was für vergleichbare Trägheitsmomente
höhere Trägheitsmoduln ergibt.
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Bei der Parabel verläuft der Anstieg proportional der Abszisse, bei
der Kettenlinie proportional der Länge der Kurvenstücke. Hieraus ist ersichtlich,
daß bei einem erfindungsgemäßen Profil die Massen entlang der das Profil begrenzenden
Kurve besser ver= teilt sind; sie setzen einem Schließen des Profils, d. h. einer
Annäherung der Schenkel gegeneinander einen größeren Widerstand entgegen als ein
Glockenprofil und besitzen infolgedessen zugleich ein höheres Widerstandsmoment
gegen Torsionsbeanspruchung.
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b) Der Öffnungswinkel des erfindungsgemäßen Profils ist kleiner als
der des Glockenprofils; hieraus resultiert eine bessere Abstützung, als sie mit
Hilfe eines Glockenprofils möglich ist.
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Gegenüber einem Profil T. H. (Toussaint-Heinzmann) besitzt das erfindungsgemäße
Profil folgende Vorteile: a) Ein übermäßiges Eindrücken des einen Profils in das
andere ist unmöglich, wodurch die Gefahr vermieden wird, daß sich, wenn sich das
umfassende
Profil öffnet, ein unerwünschtes Übergreifen des umfaßten Profils (unerwünschtes
übereinanderliegen der Profile) einstellt.
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b) Es besitzt ein größeres Widerstandsmoment bei Torsionsbeanspruchung
trotz eines geringeren Trägheitsmoduls im Ruhezustand. Es lassen sich nämlich die
freien Schenkel beidem erfindungsgemäßen Profil sehr viel schwerer einander nähern,
d. h. der Trägheitsmodul ändert sich im Falle einer solchen Annäherung der freien
Schenkelenden gegeneinander sehr schnell.
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c) Es besitzt eine geringere Wandstärke der Flansche, was beim Formen
des stützenden Bogenteiles durch Biegen eine geringere Metallverdrängung ergibt.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Profil in größerem
Maßstab, F i g. 2 einen Vergleich zwischen einer Parabel und einer Kettenlinie für
das erfindungsgemäße Profil, mit gleicher Lage der Ausgangspunkte und der Scheitel
zu einer Symmetrieachse, und F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Stollen mit
der Ansicht eines Streckenausbaurahmens, bei dem erfindungsgemäße Profile nach F
i g.1 verwendet sind, F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform mit verdickten
Flanschen an den freien Schenkelenden. Wie aus F i g. 1 und 3 ersichtlich, besteht
ein solcher Streckenausbaurahmen aus einem oberen Bogenteil, dem sogenannten Firstsegment
F, und zwei abstützenden unteren Seitenteilen S', den Stoßsegmenten. Die Enden des
das Firstsegment F bildenden Profils greifen in das sie umschließende Profil der
Stoßsegmente S' ein und können in diesem unter dem Einfluß wechselnder Belastung
gleiten. Die Enden sind mittels übergreifender Sicherungsbolzen B' miteinander verlascht,
wobei die Enden der Bolzen die Laschen mittels Gewinde und Muttern halten.
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F i g. 2 zeigt eine Parabel P und eine Kettenlinie C, die durch die
gemeinsamen Punkte A, B hindurchgehen, deren Scheitel G zusammenfallen und
die in ihrer Lage symmetrisch zu einer Achse E dargestellt sind. Die Figur zeigt,
daß die Kettenlinie C sich nach außen weniger öffnet als die Parabel P, wie bereits
oben ausgeführt wurde.
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Nach F i g. 1 sind die an den Schenkelenden vorgesehenen Flansche
t1 und t2 so ausgebildet, daß bei ihrem Anliegen an die entsprechende Flansche eines
zweiten erfindungsgemäßen Profils sich die Profile lückenlos ineinanderfügen und
der äußere Scheitel des oberen Profils und der innere Scheitel des unteren Profils
unmittelbar aneinanderliegen.
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Nach F i g. 1 und bei den beiden Profilen der F i g. 4 sind die Profile
durch je zwei Kettenlinien Cl, C2 bzw. Cl', C2 begrenzt, die in Richtung der Symmetrieachse
je um einen Amplitudenbetrag a gegeneinander verschoben sind. Die innere und die
äußere Fläche des inneren Profils gehen mit Abrundungen in die Ebene x1 bzw. y1
über, die senkrecht zu der Symmetrieachse verlaufen und zusammen mit den zwei zur
Symmetrieachse parallelen Ebenen die beidem Flansche t1 und t2 des Profils begrenzen.
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Diese Flansche können ferner an ihrer Unter- oder an ihrer Oberseite
weitere Verdickungen b aufweisen, die in den senkrecht zur Symmetrieebene verlaufenden
Ebenen x2 bzw. y2 verlaufen. Diese Verdickungen b der Flansche t1 und t2 bewirken,
daß sich die Profile beim Ineinandergreifen nicht lückenlos ineinandersetzen, wie
dies aus F i g. 4 ersichtlich ist.
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Im folgenden sind die Widerstandscharakteristiken eines Profils von
20,41 kg, das dem in F i g. 1 dargestellten Profil entspricht, und eines Profils
von 29,04 kg miteinander verglichen. Man erhält dabei die folgenden Werte: 1. 20,41
kg: S = 26 cm2 xx' = e = 56,7 cm Ix = 301,6 cm4 -Ix = 53,2 cm3 e -Iy = 366,2 cm4
1'' = 56,3 cms e 2. 29,04 kg: S = 37 cm= xx' = e = 68,5 cm Ix = 585,8 cm4 -IX =
85,5 cms e -1. = 675,3 cm4 = 91,3 cms e Das Einheitsprofil T. H. von 20,57 kg besitzt
demgegenüber folgende charakteristischen Größen: 3. T. H.: 20,57 kg: S = 26,2 cm2
-e = 47,52 cm Ix = 290,5 cm4 Ix = 56,43 cms e -13. = 374,4 cm4 1'' = 62,93 cms e