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Gelenkiger Ausbau, insbesondere Mehrgelen käusb,u"für Untertageräume
An bekannten gelenkigen Ausbaurahmen für Untertageräume sind die Gelenke zumeist
mit einem schuhartigen, z. B. gabelförmigen Ansatz, der im folgenden allgemein als
Gelenksockel bezeichnet wird, an den Profilen, z. B. am Steg von I-Profilen befestigt.
Nachteilig ist, daß an diesen Anschlußstellen wegen der kleineren Querschnittsfläche
bzw. des ungünstigen Widerstandsmomentes der Gelenksockel oder der Übergänge Gelenksockelproffl
nur ein Teil der Normalkräfte, Querkräfte und nicht in Gelenkachse liegenden Biegemomente
(d. h. Durchbiegung in Richtung Gelenkachse) aufgefiommen werden kann, mit denen
das Profil des Ausbaurahmens selbst beansprucht werden darf. Die Gelenkstellen bilden
daher bei den bekannten gelenkigen Ausbauen und. insbesondere Mehrgelenkausbauen
kritische Querschnitte. Für-sockelartige Gelenke, bei denen Teile des Profilquerschnittes
-direkt gegen walzenförmige Gelenkkörper gelegt sind, gilt entsprechendes. Zwar
sind auch gelenkige Ausbaue -mit Gelenksockel bekannt, die gegen die gesamte Querschnittsfläche
des -Profils anliegen, diese haben .jedoch, verglichen mit dem Profil, ein unvergleichlich
höheres Metergewicht, müssen außerdem .geschmiedet, eventuell gegossen. oder ähnlich
gefertigt werden.
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Es ist ferner bekannt, symmetrisch zum .Profil liegende Zylinderschalen
mit Durchmessern, die größer .sind als die Profilhöhe, ..direkt gegen den ganzen
Profilschnitt anzulegen, der dann gewissermaßen - selbst den Gelenksockel bildet.,
Diese bekannten gelenkigen Ausbaue haben -@ einmal den Nachteil, daß der Gelenkwinkel
sich nicht auf kleine Winkel, wie etwa 90°, verringern läßt, da die Gelenkschalen
zu groß sind; und weiter, daß bei Änderungen des Gelenkwinkels eine Verschiebung
der Profile zueinander senkrecht zur Streckenachse stattfindet, was -wiederum geringere
Längskraftübertragung als in den Profilen selbst und eine zusätzliche Momentenbeanspruchung
bedeutet. Außerdem- sind Gelenke mit solch großen Schalen teuer. Fernerhin vermögen
solche meist als Stützgelenke ausgebildeten Gelenke keine nennenswerte Beanspruchungen
in Streckenrichtung aufzunehmen.
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Die gegeneinander drehenden oder, sich abwälzenden Teile bekannter
Gelenke von Grubenausbauen, letztere haben den.Nachteii. variabler Beanspruchung,
z. B: Schalen und Gelenkbolzen, liegen oft allein durch die Längskraft. gehalten
gegeneinander und bilden . daher sogenannte Stützgelenke Sie nehmen Scherkräfte
in . Streckenrichtung durch ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen auf,
.können in Streckenrichtung, aber nicht auf Biegung beansprucht werden.- .Ihr Widerstand
-gegen Querkräfte senkrecht zurii Gelenkbolzen ist unsicher, -und es besteht die
Möglichkeit, daß ,der gesamte Ausbaurahmen an `diesen Gelenkstellen eine unkontrollierbare
Instabilität erhält. Es sind zwar tellerartige Ansätze an Bolzen bekannt, -die,
angezogen- durch Schrauben, die schalenartigen Wülste- der beiden zu verbindenden
Gelenkseiten bei-,Scher- # und -Biegebeanspruchung zusammenhalten, diese -Ausführung
hat jedoch den -Nachteil mehrerer loser =und dazu nicht einfacher Teile sowie eines
großen Material-Bei eineW Streckeühusbau, bei welchem die Ausbaüsegmente; - irisbesöndere
in der Firste, gegen einen Läufer aus Ftrbfileigei3 - a'bgestät2t`sind,' dessen
Steg zwischeim gegenübtrliegenden, iriit den Ausb'ausegmenteri . verbüideheii''
Stützgliedern eingespannt sind, ist''äs°hekaünt,"2ie- Stüttgliedei ab äkial@-z'u
den Següienten# `angeerdüete üiid ürir mit `"diesen verbundene Druckstücke auszubilden,'
welche durch ein oder mehrere die- Läufer ganz oder teilweise umgreifende Kupplungsglieder
_ verbunden sind-: Auf diese Weise will man die drei an den Gelenkstellen aneinander
angeschlossenen--Elemente - in konstruk= tiver Hinsicht miteinander vereinigen.
Eine Sicherung gegen quer zur Gelenkachse, angreifende Biegemomente wird durch -
die bekannten: Maßnahmen nicht erreicht. z Vielmehr erstrebt man -nur- eine Vbrbindung,
bei der das Läuferprofil nicht -durch Schraubenlöcher od. dgl.- in seinem Widerstandsmoment
geschwächt ist. . Allerdings ist es -dabei grundsätzlich bekannt, die miteinander
verbundenen Elemente von Ringen.zu umfassen.-Bei-einem aus Schienenz-bestehenden
Ausbau ist es im- übrigen bekannt,--an dan=Gelenkteilen aus= den Schienen Stegenteile
zu entfernen und Schienenkopf
sowie Schienenfuß und auf einen durch
den Gelenkbolzen vorgegebenen Abstand gegeneinander zu biegen und an den Gelenkbolzen
anzuschließen. Derartige Verformungen der den Ausbaurahmen bildenden Schienen bedingen
jedoch im Ergebnis eine Schwächung des Widerstandsmomentes der Rahmenteile gegen
quer zur Gelenkachse angreifende Biegemomente, so daß auch bei dieser bekannten
Ausführungsform die Gelenkstellen, die im übrigen gegen quer zur Gelenkachse wirkende
Biegemomente und Scherkräfte in keiner Weise gesichert sind, kritische Querschnittstellen
sind, die gefährlich sind.
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Nicht zum Stand der Technik gehört der Vorschlag, bei Grubenausbaurahmen
mit Bolzengelenk als Gelenksicherung ringförmig geschlossene Verbindungsglieder
vorzusehen, die an beiden Seiten die gelenkig miteinander wechselwirkenden Teile
des Gelenkes umfassen. Die Probleme, die dadurch entstehen, daß die Profile der
Rahmen an den Gelenkanschlußstellen zur Aufnahme von quer zur Gelenkachse angreifenden
Biegemomenten geschwächt sind, hat bei diesem Vorschlag keine Beachtung gefunden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, in allen Gelenkteilen,
d. h. sowohl im Gelenksockel als auch in den eigentlichen Gelenkteilen gleich und
annähernd gleich große Kräfte, insbesondere Längskräfte und auch quer zur Gelenkachse
verlaufende Biegemomente aufzunehmen, wie in dem Profil selbst. Dabei sollen möglichst
im Sinne optimaler Materialausnutzung dasselbe Metergewicht, einfachste Fertigung,
gleiche Ausbildung der mit Gelenkteilen bewehrten Enden, Eignung zum einfachen Anschluß
von weiteren Ausbauelementen, wie Verbolzungseisen oder Kraftleitstützen, gute Raubbarkeit
und die Korrektur aufgeführter Nachteile unter Verzicht auf lose Keile und kraftaufnehmende
Maschinenelemente, wie Schraubenkeile u. dgl., realisiert werden.
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Die Erfindung betrifft einen gelenkigen Ausbau, insbesondere Mehrgelenkausbau
für Untertageräume, aus mit Gelenksockeln versehenen Ausbauprofilen und an den Gelenksockeln
angebrachten Gelenkteilen, sie besteht darin, daß in Kombination a) die Profilenden
selbst zu den die Gelenkteile tragenden Gelenksockeln mit von den Profilen zur Gelenkachse
hin zunehmendem Widerstandsmoment verformt sind, b) mit den Gelenksockeln in Richtung
der Gelenkachse vorkragende Gelenkteile verbunden sind und die vorkragenden Gelenkteile
durch Rundeisenringscheiben oder Ringe als Sicherung zusammengehalten sind.
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Die Ausbauprofile sind zweckmäßig Flanschenprofile, insbesondere Kastenprofile,
die auf vielfache und einfache Weise bei einfachster Bearbeitung eine Verformung
zu Gelenksockeln im Sinne der Erfindung zulassen. Derartige Profilenden mit Gelenksockelausbildung
können aber auch lediglich Hülsen oder Schuhe zur Aufnahme anderer Ausbauteile darstellen,
die z. B. als Kappe in die Hülsen eingeführt werden.
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Durch die beschriebenen Merkmale der Erfindung erreichte Vorteile
sind vor allem darin zu sehen, daß der gesamte Ausbaurahmen zur Übertragung von
Biegemomenten quer zur Gelenkachse in gleicher Weise festigkeitsmäßig und stabilitätsmäßig
ausgebildet ist, so daß die Gesamtanordnung wegen der Möglichkeit der Aufnahme großer
Momente und Scherkräfte besondere Bedeutung für den Mehrgelenkausbau hat, bei dem
sie die Gefahr der Instabilität in Streckenrichtung wesentlich herabsetzt und sogar
vermeidet. Es wird somit durch die Verformung der Ausbauprofile selbst, die zu der
erwähnten Abstützung der Gelenkteile führt, erreicht, daß folglich quer zur Gelenkachse
wirkende Biegemomente unschwer aufgenommen werden können.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich Ausführungsbeispiele
darstellende Zeichnung, die auch weitere Merkmale der Erfindung enthält, unter Betonung
weiterer durch die Erfindung erreichter Vorteile, ausführlicher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den Gelenkteil eines erfindungsgemäßen Grubenausbaus in Seitenansicht.
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F i g. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach Fig.l, F i g. 3 einen
Ausschnitt aus dem Gegenstand nach F i g. 1 in vergrößerter Darstellung, F i g.
4 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach F i g. 2 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 5 die Seitenansicht eines Gelenksockels ohne die Gelenkteile, F i g. 6 eine
Seitenansicht des Gegenstandes nach F i g. 5 und F i g. 7 eine Aufsicht auf den
Gegenstand nach den F i g. 5 und 6.
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Wie die Figuren erkennen lassen, besteht ein gelenkiger Ausbau, insbesondere
Mehrgelenkausbau, für Untertageräume aus einander zugeordneten Gelenksockeln 1 a,
1 b, die an den Ausbauelementen 2 a, 2 b durch Verformung gebildet sind. An den
Gelenksockeln l a, 1 b sind dabei die Gelenkteile bzw. Gelenkelemente
befestigt. Die Gelenkteile selbst können im Rahmen der Erfindung beliebig ausgebildet
sein und bestehen in den Figuren aus zylindersegmentgleich oder ähnlich geformten
einander zugeordneten Schalen 3 a, 3 b, die mit den Gelenksockeln 1 a bzw.
1 b verschweißt sind, die Schweißnähte 5 sind in der Figur angedeutet.
Ferner sind als Gelenkbolzen Rundeisen 4a, 4 b bzw. äquivalent wirkende Rohrabschnitte
in die Schalen 3a, 3 b gelegt sowie die Gelenksockel l a,
1 b und damit die Profilenden 2 a,
2 b durch Umklammerungen
6 a, 6 b zusammengehalten.
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Die Gelenksockel l a, 1 b sind (vgl. insbesondere F
i g. 5 bis 7) so geformt. daß der Widerstandsmoment (darunter versteht man, daß
Integral Z (y2 d f, wenn y den Abstand von einer quer zur Gelenkachse laufenden
Profilachse bedeutet) vom Profil 2a bzw. 2b zum Gelenk hin zunimmt. Wegen gleicher
Querschnittsfläche wie beim Profil (gemessen senkrecht zu den Flanschen
7 bzw. den Stegen 8 des Profils) und wegen der Tatsache, daß sich
die Flansche 7, wie dargestellt, so zusammenbiegen lassen, daß sie von ihrem Parallelverlauf
nur wenig abweichen, ergeben sich praktisch auch die volle Längs-. Querkraft- und
Biegemomentaufnahme wie beim Profil selbst. Dabei ist der Flansch 7 oder sind bei
Doppelflanschprofilen, wie I-Profilen, die Flansche 7 so verformt, daß sie einen
Winkel miteinander bilden. Der Steg 8 ist zu einer breiten Schlaufe 9 geformt, die
bei Biegebeanspruchung ein Einreißen der Schweißnaht 5 zur Befestigung der Schalen
3 a, 3 b bzw. der Gelenkbolzen 4 a, 4 b an der stärkst
beanspruchten Stelle verhindert bzw. eine
breite Befestigung ermöglicht.
Der aus dem Steg 8 oder entsprechenden Profilteilen entstandene Teil des Gelenksockels
1 a bzw. 1 b weist im Schnitt parallel zum Flansch wechselnde Krümmung, wie durch
10 angedeutet, auf und erhöht so die Beugesteifigkeit des Steges 8, was von
besonderer Bedeutung ist. Die im ganzen erzeugte Schalenform des Sockels ergibt
darüber hinaus eine wesentliche Versteifung des Profils gegen Beanspruchung auf
Scherung, was besonders beim Biegen der Profile 2 a, 2 b wichtig ist, aber
auch bei Untertagebeanspruchungen Bedeutung hat.
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Wie die Figuren erkennen lassen, läßt die dargestellte Form der Gelenksockel
l a, 1 b eine Annäherung der Profilenden 2 a, 2 b bis etwa
90° zu.
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Die Profilsockel 1 a bzw. 1 b können durch Preßdruck auf die Profilenden
mit zueinander senkrecht stehenden Keilflächen als Preßstempel gefertigt werden.
Dabei lassen sich die Gelenksockel l a, 16 am vorteilhaftesten aus
Kasten oder ähnlichen Profilen wie - dargestellt formen. Bei Rund- oder Kastenprofilen
können die Stegprofilteile für die Momentenaufnahme, allerdings weniger vorteilhaft,
auch nach innen gebogen sein.
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Bei Einstegprofilen (I-Profilen, Schienen u. dgl.), wie sie allerdings
in den Figuren nicht beschrieben sind, ist eine einseitige Ausbildung des in den
Figuren dargestellten Sockels möglich. Die andere Seite ist dann zu ergänzen. Man
kann bei allen Profilen auch Profilwandungen in Richtung Profilhöhe ausnehmen, die
Flansche bzw. entsprechenden Teile wie beschrieben zusammendrücken und zusätzliche
Verbindungseisen gegen die Profilenden oder von Profilwandungen zur Schale schweißen,
ähnlich wie die Schlaufe9 zusammen mit den übrigen Profilteilen ausreichendes Widerstandsmoment
im Sinne der Erfindung zu erzeugen. Dies ist besonders bei I-Profilen und Gruben-I-Profilen
vorteilhaft. Rinnenprofile lassen sich ähnlich behandeln wie Kastenprofile. Grundsätzlich
können die verschiedensten Profile Verwendung finden, z. B. auch kreisrunde, rechteckige
oder polygonförmige Rohrquerschnitte neben Doppel-I-Profilen u. dgl., wobei für
alle Profile sowohl Pressen des Profilendes als auch Ausnehmen, Zusammenbiegen und
Verbindung möglich ist.
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Die spezielleAnordnung der einzelnen Gelenkteile ergibt sich insbesondere
aus F i g. 1 bis 4. Beide Sockel 1 a bzw. 1 b des Gelenkes sind mit einer Schale
3 a bzw. 3 b belegt. Dazwischen befinden sich die Gelenkbolzen 4 a,
4 b. Es sind dabei beide Sockelquerschnitte 1 a bzw. 1 b einerseits der Sockelmitte
mit der Schale 3 a bzw. 3 b, andererseits der Sockelmitte mit Gelenkbolzen 4 a bzw.
4 b plus Schale 3 a bzw. 3 b verbunden, was jedoch auch variiert werden kann.
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Die über den Sockel kragenden Schalenteile 3 a bzw. 3 b (ohne Gelenkbolzen)
sind durch ein Ankerblech 11 a, 11 b noch einmal am Steg 8 des Profils
2 a
bzw. 2 b verankert, wodurch die Beanspruchung in den Schalen 3 a bzw.
3 b beim Kraftangriff der Umklammerung zwischen Profil und Anker etwa auf die Hälfte
absinkt. Der auskragende Teil der Schalen 3 a bzw. 3 b hat wegen des großen Abstandes
von der Mitte des Gelenkes einen großen Hebelarm, braucht also nur relativ kleine
Kräfte aufnehmen. Die über den Gelenksockel frei auskragende Schale 3 a, 3 b bildet
mit dem Gelenkbolzen 4 a bzw. 4 b eine innig verbundene Einheit. Diese
ist so ausgebildet, daß die frei auskragende Länge und die Einspannlänge (= Befestigungslänge)
mit ihrer Höhe vergleichbar, die Biegebeanspruchung also klein ist. Hierdurch können
die auftretenden Kräfte durch die frei kragende Anordnung aufgenommen werden.
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Die kraftschlüssige Verbindung der Gelenkteile wird durch Überstülpen
von Umklammerungen 6 a bzw. 6 b über die auskragenden Enden der Schalen 3 a bzw.
3 b hergestellt. Die Sicherung der Umklammerung geschieht nach den Figuren durch
Einschieben einer Sicherheitsfeder nach Art der Sicherheitsnadel 12 in eine Bohrung
des Gelenkbolzens 4 b oder der damit verbundenen Schale 3 b und Verschließen dieser
Feder.
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Zum Verbinden der Gelenkteile sind also keine kraftaufnehmenden Maschinenelemente,
wie Schrauben, Keile usw., erforderlich.
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Ist der Gelenksockelquerschnitt, wie in den Figuren dargestellt, zur
Hälfte allein mit der Schale 3 a bzw. 3 b, zur Hälfte mit Gelenkbolzen
4 a bzw. 4 b plus Schale 3 a bzw. 3 6 bewährt sowie in geschlossenen Umklammerungen
zwischen Profil und Ankerblech 11 a, 11 b angeordnet,
so werden zusammenpassende Profilenden vollkommen gleich, und die Querkräfte in
Streckenrichtung werden einseitig durch die Gelenkbolzenhälften 4 a bzw.
4 b andererseitig durch Selbsthemmung beider Umklammerungen 6 a bzw. 6 b
aufgenommen. Die Querkraftfestigkeit kann durch ineinandergreifende Vertiefungen
und Erhöhungen erhöht werden.
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Alle Teile sind, soweit der Gelenkbolzen 4 a bzw. 4 b an der Schale
3 a bzw. 3 b befestigt ist, mit den Profilen 2 a bzw. 2 b fest verbunden
und bis auf die Sicherheitsfeder 12 dadurch unverlierbar angeordnet. Da die Bohrung
die Sicherheitsfeder auch nach Demontage hält, kann die Sicherheitsfeder als unverlierbar
gelten.
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Die Umklammerung 6 a bzw. 6 b lassen sich unter elastischer Durchbiegung
der Ankerbleche 11a bzw. 11 b durch Aufrichten bei Profilen finit zurücktretendem
Steg 8 für den Transport sicher in den Raum zwischen Flansche 7 und Steg
8 bringen. Die Schalen 3 a bzw. 3 b und Gelenkbolzen 4 a bzw.
4 b lassen sich vorteilhaft durch Stumpfschweißen, Abbrennschweißen u. dgl.
mit dem Sockel 1 a bzw. 1 b verbinden.
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Die Ausbildung der eigentlichen Gelenkteile ist, wie eingangs erwähnt,
grundsätzlich beliebig. Nach den Figuren sind die Schalen 3 a bzw. 3 b als Zylindersegmente
oder ein anderes Gebilde, dessen am Gelenkbolzen 4 a bzw. 4 b zugewandte Fläche
zumindest drei Punkte nicht in einer Ebene liegen hat, ausgebildet und hat die Schale
3 a bzw. 3 b einen Durchmesser, welcher gegebenenfalls durch die drei Punkte bestimmt
ist, der vorzugsweise jedoch kleiner ist als die Profilhöhe und eine Ausdehnung,
die zumindest einschließlich eventueller Schweißnähte 5 den Sockelendenquerschnitt
abdeckt. Die Umklammerungen 6 a bzw. 6 b sind als offene oder geschlossene Ringe,
vorzugsweise Rundringe ausgebildet und haben den Vorteil, an einem günstigen Hebelarm
anzugreifen sowie praktisch nur auf Zug beansprucht zu werden. Sind die Schalensägmente
3 a bzw. 3 b dick, aber von kleiner Bogenlänge, so legt man zweckmäßig zwischen
Ring 6 a bzw. 6 b und Gelenkbolzen 4a bzw. 4 b im Bereich zwischen
den Schalen eventuell am Ring 6 a, 6 b oder am Gelenkbolzen 4 a bzw. 4 b
befestigte Zwischenstücke 13, damit bei Ringbeanspruchung der Ring gleichsam
wie ein Seil-
Polygonzug beansprucht wird, wobei nach anfänglichem
Fließen reine Zugspannungen auftreten. Die Umklammerung 6 a, 6 b ist nach den Figuren
als mit Bohrung versehenes Blech ausgebildet.
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Man erkennt an den F i g. 1 bis 4, daß Gelenksockel 1 a bzw. 1 b mit
Schalen 3 a bzw. 3 b zwischen sich so viel Drehspielraum lassen, daß sie auch noch
zusätzliche Ausbauelemente, wie Verbolzungseisen oder Kraftleitstützen, zwischen
sich aufnehmen können die unter Umständen auch mit den Umklammerungen 6 a, 6 b vereinigt
sein oder diese als Formausbildungen deren Bestandteil sein können.