DE3118939C1

DE3118939C1 - Ausbaugestell fuer den Strebausbau im untertaegigen Grubenbetrieb

Info

Publication number: DE3118939C1
Application number: DE3118939A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen Lubojatzki
Original assignee: Kloeckner Becorit GmbH
Current assignee: Kloeckner Becorit GmbH
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1982-11-04
Also published as: US4511290A; GB2098649B; GB2098649A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausbaugestell für den Strebausbau im untertägigen Grubenbetrieb, welches mit einer auf dem Liegenden abgestützten Liegendkufe und einer das Hangende abstützenden Hangendkappe versehen ist und durch mindestens einen Hydraulikstempel zwischen Hangendem und Liegendem verspannbar ist, wobei zwischen Liegendkufe und Hangendkappe mindestens eine Stabilisierungsschwinge angeordnet ist, welche um in Streblängsrichtung verlaufende Gelenkachsen verschwenkbar sowohl mit der Liegendkufe als auch mit der Hangendkappe in Verbindung steht.

Zu den Ausbaugestellen gemäß Gattungsbegriff zählen sowohl Schildausbaugestelle (z.B. B DE-AS 24 03 834), bei denen der Bruchschild die Funktion der Stabilisierungsschwinge hat, als auch Bockausbaugestelle (DE-AS 27 21 381), bei denen zwischen Hangendkappe und Liegendkufe eine gesonderte Stabilisierungsschwinge angeordnet ist.

Ein wesentliches Merkmal der Ausbaugestelle der erfindungsgemäßen Gattung besteht darin, daß das obere Ende der Stabilisierungsschwinge bzw. die daran befestigte Hangendkappe bei Absenkbewegungen der Hangendkappe relativ zur Liegendkufe entlang einer vorgegebenen Linie geführt sind, deren geometrische Form von der Ausbildung der gelenkigen Verbindung zwischen Stabilisierungsschwinge und Liegendkufe abhängt. So ist bei Schildausbaugestellen die gelenkige Verbindung zwischen der Liegendkufe und der Stabilisierungsschwinge oft als Gelenkviereck ausgebildet, derart, daß sich die Spitze der Stabilisierungsschwinge beim Absenken entlang einer langgestreckten, etwa S-förmigen Lemniskate bewegt, welche einer geraden vertikalen Linie etwa angepaßt ist. Jedoch auch bei der sogenannten Lemniskatenführung läßt sich nicht vermeiden, daß beim Zusammendrücken des Ausbaugestelles unter dem Einfluß des Gebirgsdruckes bankparallele Relativbewegung zwischen der Hangendkappe und dem Hangenden bzw. zwischen der Liegendkufe und dem Liegenden auftreten. Solche Relativbewegungen lassen sich nämlich nur dann vermeiden, wenn die von der Führung erzwungene kinematische Bewegung der Spitze der Stabilisierungsschwinge genau mit der Bewegungsrichtung des Hangenden zusammenfällt, was in der Praxis fast niemals der Fall ist.

Die erwähnten bankparallelen Verschiebungen zwischen dem Hangenden und der Hangendkappe bzw·, dem Ligenden und der Ligendkufe verursachen natürlich große bankparallele Kraftkomponenten, die von der Stabilisierungsschwinge bzw. deren Verlagerung an die Liegendkufe und Hangendkappe abgenommen werden müssen. Diese Bauteile werden deshalb in der Praxis entsprechend stabil ausgelegt. Bei der statischen Berechnung dieser Bauteile wird ein Reibungsbeiwert zwischen Stahl und Gestein von μ = 0,3 zugrundegelegt. Das bedeutet, daß diese Bauteile so ausgelegt werden müssen, daß sie bankparallele Kraftkomponenten aufnehmen können, die etwa dem 0,3fachen des Ausbauwiderstandes entsprechen. Höhere Reibbeiwerte oder schlimmstenfalls Formschluß an Kanten oder Unebenheiten des Hangenden oder Liegenden führen selbst bei einer derart stabilen Ausführung der Bauteile unweigerlich zur Überlastung und Zerstörung derselben.

Nach dem Stande der Technik (DE-AS 27 21 381) ist es bekannt, die bankparallelen Verschiebungen im Bereich der Befestigung der Stabilisierungsschwinge an der Hangendkappe auszugleichen, und zwar dadurch, daß die in Streblängsrichtung verlaufende Gelenkachse zwischen Stabilisierungsschwinge und Hangendkappe in Längsrichtung der Hangendkappe in einem Gleitlager verschiebbar gelagert ist. Dies bedeutet jedoch einerseits lagertechnisch einen erheblichen Aufwand und zusätzlich Verschleiß; andererseits ist es erforderlich, zusätzliche Rückstellelemente in Form von Druckmittelzylindern oder dgl. vorzusehen, durch welche die Gelenkachse nach einer etwa aufgetretenen Verschiebung vor dem erneuten Verspannen des Ausbaugestelles wieder in die ursprüngliche Lage verschoben wird.

Nach dem Stand der Technik (DE-PS 23 09 671; DE-OS 23 20 960; DE-AS 24 03 834; DE-AS 27 21 381)

ist es weiterhin bekannt, zwischen dem oberen Ende der Stabilisierungsschwinge und der Hangendkappe außer dem Gelenk mit in Streblängsrichtung verlaufender Gelenkachse ein weiteres Gelenk mit in Längsrichtung der Kappe verlaufender Gelenkachse oder insgesamt ein Kugelgelenk vorzusehen. Diese zusätzliche Gelenkigkeit erlaubt eine Neigung der Hangendkappe um eine in Längsrichtung der Hangendkappe verlaufende Achse zur Anpassung an etwa vorhandene Welligkeiten des Hangenden, löst aber die durch die unvermeidbaren bankparallelen Verschiebungen zwischen Hangendem und Hangendkappe bzw. Liegendem und Liegendkufe verursachten Probleme nicht. Außerdem sind auch hier verhältnismäßig aufwendige Rückstellmittel erforderlich, damit die Hangendkappe nach dem Lösen des Ausbaugespannes aus der Verspannung in ihre Ursprungslage zurückkehrt

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Ausbaugestell gemäß Gattungsbegriff mit technisch einfachen Mitteln dahingehend weiterzubilden, daß die Hangendkappe den Absenkbewegungen des Hangenden folgen kann, sich erforderlichenfalls auch in beliebigen Richtungen neigen kann und beim Lösen aus der Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem selbsttätig in die von der Geometrie des Führungssystems vorgegebene Ursprungslage zurückkehrt

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ausgehend von einem Ausbaugestell gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 vor, daß die Stabilisierungsschwinge und/oder die sie führenden Lenker als gegen Schub- und Torsionskräfte nachgiebige Federelemente ausgebildet sind, deren Rückstellkräfte so groß bemessen sind, daß sie Teile des aus der Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem gelösten Ausbaugestelles unter Einwirkung der Rückstellkräfte in die Ursprungslage zurückgestellt werden. Beim Ausbaugestell gemäß der Erfindung erfolgt der Ausgleich der beim Zusammendrücken des Ausbaugestelles auftretenden bankparallelen Verschiebungen innerhalb des elastisch nachgiebige Elemente enthaltenden Stabilisierungs- und Führungssystemes durch eine entsprechende elastische Verformung der elastischen Bauteile, so daß es zu den gefürchteten Überlastungserscheinungen nicht kommen kann. Infolge der Nachgiebigkeit gegen Torsionskräfte kann sich die Hangendkappe gegebenenfalls auch um eine in ihrer Längsrichtung verlaufenden Achse neigen, was in den Federelementen des Stabilisierungs- und Führungssystemes durch eine entsprechende Torsion der Federelemente ausgeglichen wird. Diese Verformungen sind indessen nur möglich, wenn durch die Hangendkräfte entsprechend große Kräfte in das Ausbaugestell eingeleitet werden. Ist das Ausbaugestell hingegen aus der Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem gelöst, so vermögen die verhältnismäßig starken Rückstellkräfte die Teile des Ausbaugestelles wieder in ihre von der Geometrie des Führungssystemes vorgegebene Ursprungslage zurückzustellen.

Für die Verwirklichung der Erfindung brauchen lediglich die Stabilisierungsschwinge und/oder die Führungslenker durch eine entsprechende Materialauswahl, Formgebung und Dimensionierung als Federelemente ausgebildet zu werden. Im übrigen werden weder zusätzliche Lagerelemente noch Rückstellmittel oder dergleichen benötigt. Die Gesamtvorrichtung behält also den einfachen und für den Einsatz unter Tage erforderlichen robusten Aufbau.
Zweckmäßig bestehen gemäß Patentanspruch 2 die

Stabilisierungsschwinge und/oder die sie führenden Lenker aus einer oder mehreren Blattfedern, die parallel und mit Abstand zueinander in parallel zur Schwenkebene der Stabilisierungsschwinge verlaufenden Ebenen angeordnet sind. Derart aufgebaute, gegebenenfalls aus parallelen, mit Abstand zueinander angeordneten Blattfedern bestehende Federelemente sind einerseits tordierbar, gegen Stauchkräfte in dem erforderlichen Maße nachgiebig und dennoch in der Schwenkebene verhältnismäßig biegesteif, was für die Führungsfunktion dieser Teile bei aus der Verspannung gelöstem Ausbaugestell wichtig ist

Gegebenenfalls können gemäß Patentanspruchs zwischen der Liegendkufe und der Hangendkappe zwei oder mehr Stabilisierungsschwingen insbesondere nebeneinander angeordnet werden. Hierdurch ist es möglich, die Führungskräfte optimal auf das Ausbaugestell zu verteilen, wodurch man mit besonders schwach dimensionierten Stabilisierungsschwingen auskommt

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß bei einem Ausbaugestell mit versatzseitig angeordneter Stabilisierungsschwinge, d. h. also bei einem Schildausbaugestell, an der oder den Stabilisierungsschwingen ein Versatzabschirmschild befestigt ist, wobei die Befestigungsmittel zwischen Stabilisierungsschwinge und Versatzabschirmschild das für die Verformung der Stabilisierungsschwinge erforderliche Spiel belassen. Bei dem so ausgebildeten Ausbaugestell sind die beim bekannten Schildausbaugestell von dem Bruchschild erfüllten Funktionen, nämlich die Führung der Hangendkappe einerseits und die Abschirmung gegen Bruchberge andererseits, voneinander getrennt worden, nämlich dahingehend, daß die Führungsfunktion nur noch von den Stabilisierungsschwingen und die Abschirmfunktion nur noch von dem Versatzabschirmschild wahrgenommen wird, so daß beide Teile voneinander getrennt werden konnten. Dies war notwendig, weil der Versatzabschirmschild wegen der auf ihn einwirkenden großen Kräfte sehr stabil sein muß, während die Stabilisierungsschwinge zumindest gegen Torsionskräfte und Stauchkräfte nachgiebig sein muß.

Zweckmäßig ist gemäß Patentanspruch 5 weiterhin vorgesehen, daß die Befestigung des Versatzabschirmschildes an den Stabilisierungsschwingen durch dem Versatzabschirmschild zugeordnete Laschen mit Langlöchern erfolgt, in welche der Stabilisierungsschwinge zugeordnete Bolzen mit allseitigem Spiel eingreifen. Auf diese Weise wird eine einfache und ausreichend feste Verbindung zwischen der oder den Stabilisierungsschwingen und dem Versatzabschirmschild ermöglicht, welche den Stabilisierungsschwingen das für die elastische Verformbarkeit erforderliche Spiel beläßt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Ausbaugestelles gemäß der Erfindung;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die beiden Stabilisierungsschwingen des in Fig. 1 dargestellten Ausbaugestelles.

In der Zeichnung ist die auf dem Liegenden abgestützte Liegendkufe des Ausbaugestelles mit dem Bezugszeichen 1 und die das Hangende abstützende Hangendkappe mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet Zwischen der Liegendkufe und der Hangendkappe 2 sind hydraulische Stempel 3 angeordnet die in nicht näher dargestellter Art und Weise raumgelenkig sowohl

an der Liegendkufe als auch an der Hangendkappe 2 angreifen und dazu dienen, das Ausbaugestell zwischen Hangendem und Liegendem zu verspannen.

Am versatzseitigen Ende sind die Liegendkufe 1 und die Hangenkappe 2 durch Führungs- und Stabilisierungselemente verbunden. Diese weisen zwei parallel zueinander angeordnete Stabilisierungsschwingen 4 auf, welche an ihren oberen Enden durch Bolzengelenke 5 mit in Streblängsrichtung verlaufender Gelenkachse am versatzseitigen Ende der Hangendkappe 2 befestgt sind. Die unteren Enden der Stabilisierungsschwingen 4 sind über je zwei Bolzengelenke 6 und 7 mit Lenkern 8 und 9 verbunden, die ihrerseits über je ein weiteres Bolzengelenk 10 bzw. 11 mit dem versatzseitigen Ende der Liegendkufe 1 in Verbindung stehen. Auf diese Weise bilden die beiden Lenker 8 und 9, der untere Abschnitt der Stabilisierungsschwinge 4 und das versatzseitige Ende der Liegendkufe 1 ein Gelenkviereck, an dessen Ecken die Bolzengelenke 6, 7,10 und 11 mit jeweils in Streblängsrichtung verlaufenden Gelenkachsen liegen und durch welches die Stabilisierungsschwinge 4 derart geführt wird, daß ihr oberes Ende und damit die daran befestigte Hangendkappe 2 beim Absinken relativ zur Liegendkufe 1 entlang einer langgestreckten Lemniskate geführt werden, die einer vertikalen Geraden nahezu angepaßt ist.

Die Stabilisierungsschwingen 4 sind erfindungsgemäß als gegen Stauchkräfte und Torsionskräfte nachgiebige Federelemente ausgebildet. Hierzu bestehen die Stabilisierungsschwingen 4 jeweils aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten, relativ dünnen, aus Federstahl bestehenden Blattfedern 4a und 4b, die sich in Ebenen erstrecken, die parallel zur Schwenkebene der Stabilisierungsschwinge verlaufen. Beim Auftreten von Stauchkräften können sich diese Blattfedern 4a und 46 seitlich ein- oder ausbauchen und auf diese Weise den Stauchkräften nachgeben. Außerdem können sie sich um ihre Längsachse verdrehen und hierbei Torsionskräften nachgeben. Dennoch sind die Blattfedern 4a und 4b in der Schwenkebene der Stabilisierungsschwinge 4 verhältnismäßig biegesteif.

Die Blattfedern 4a und 4b sind so ausgelegt, daß die durch die Verformung erzeugten Rückstellkräfte so groß sind, daß die Teile des aus der Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem gelösten Ausbaugestelles unter der Einwirkung dieser Rückstellkräfte in die Ursprungslage zurückgestellt werden.

Auf der Stabilisierungsschwinge 4 liegt weiterhin ein Versatzabschirmschild 12 auf, der mit Befestigungslaschen 13 versehen ist, in welchen sich Langlöcher 14 befinden, in welche mit den Blattfedern 4a bzw. 46 verbundene Befestigungsbolzen 15 mit allseitigem Spiel eingreifen. Dieses Spiel ist so groß bemessen, daß die gewollte und zulässige Verformung der Stabilisierungs-

> schwinge 4 durch den aufliegenden Versatzabschirmschild 12 nicht behindert wird.

Beim in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen der Liegendkufe 1 und der Hangendkappe 2 zwei Stabilisierungsschwingen 4

i" vorgesehen. Abweichend davon reicht unter Umständen auch eine einzige Stabilisierungsschwinge 4 aus. Gegebenenfalls können auch drei oder mehr Stabilisierungsschwingen 4 verwendet werden, die dann entsprechend schwächer ausgeführt werden. Gegebenenfalls können die Stabilisierungsschwingen 4 auch in Schreitrichtung hintereinander im Ausbaugestell angeordnet werden.

Beim in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen weiterhin die Stabilisierungsschwingen 4 aus jeweils zwei Blattfedern 4a und 4b. Abweichend davon können die Stabilisierungsschwingen aber auch aus einer einzigen Blattfeder oder aus mehr als zwei parallel mit Abstand zueinander angeordneten Blattfedern bestehen.

Schließlich können abweichend vom in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel auch die die Stabilisierungsschwinge 4 führenden Lenker 8 und 9 als Federelemente ausgebildet sein und ebenso wie die Stabilisierungsschwinge 4 aus einer oder mehreren mit Abstand zueinander angeordneten Blattfedern bestehen.

	Bezugszeichenliste	Liegendkufe
	1 =	Hangendkappe
35	2 =	Stempel
	3 =	Stabilisierungsschwinge
	4 =	Blattfeder
	4a =	Blattfeder
	46 =	Bolzengelenk
40	5 =	Bolzengelenk
	6 =	Bolzengelenk
	7 =	Lenker
	8 =	Lenker
	9 =	Bolzengelenk
45	10 =	Bolzengelenk
	11 =	Versatzabschirmschild
	12 =	Befestigungslasche
	13 =	Langloch
	14 =	Befestigungsbolzen
50	15 =

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ausbaugestell für den Strebausbau im untertägigen Grubenbetrieb, welches mit einer auf dem Liegenden abgestützten Liegendkufe und einer das Hangende abstützenden Hangendkappe versehen ist und durch mindestens einen Hydraulikstempel zwischen Hangendem und Liegendem verspannbar ist, wobei zwischen Liegendkufe und Hangendkappe mindestens eine Stabilisierungsschwinge angeordnet ist, welche um in Streblängsrichtung verlaufende Gelenkachsen verschwenkbar sowohl mit der Liegendkufe als auch mit der Hangendkappe in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsschwinge (4) und/oder die sie führenden Lenker (8,9) als gegen Schub- und Torsionskräfte nachgiebige Federelemente ausgebildet sind, deren Rückstellkräfte so groß bemessen sind, daß die Teile des aus der Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem gelösten Ausbaugestells unter Einwirkung der Rückstellkräfte in die Ursprungslage zurückgestellt werden.

2. Ausbaugestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsschwinge (4) und/oder die sie führenden Lenker (8, 9) aus einer oder mehreren Blattfedern (4a, Ab) bestehen, die parallel und mit Abstand zueinander in parallel zur Schwenkebene der Stabilisierungsschwinge (4) verlaufenden Ebenen angeordnet sind.

3. Ausbaugestell nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Liegendkufe (1) und der Hangendkappe (2) zwei oder mehr Stabilisierungsschwingen (4) insbesondere nebeneinander angeordnet sind.

4. Ausbaugestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einer versatzseitig angeordneten Stabilisierungsschwinge, dadurch gekennzeichnet, daß an der oder den Stabilisierungsschwingen ein Versatzabschirmschild (12) befestigt ist, wobei die Befestigungsmittel (13, 14, 15) zwischen Stabilisierungsschwinge (4) und Versatzabschirmschild (12) das für die Verformung der Stabilisierungsschwinge (4) erforderliche Spiel belassen.

5. Ausbaugestell nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Versatzabschirmschildes (12) an den Stabilisierungsschwingen (4) durch dem Versatzabschirmbild (12) zugeordnete Laschen (13) mit Langlöchern (14) erfolgt, in welche den Stabilisierungsschwingen (4) zugeordnete Bolzen (15) mit allseitigem Spiel eingreifen.