Titel: | Neuerungen auf dem Gebiete der Bergwerksfördermaschinen. |
Fundstelle: | Band 283, Jahrgang 1892, S. 291 |
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Neuerungen auf dem Gebiete der
Bergwerksfördermaschinen.
Neuerungen auf dem Gebiete der
Bergwerksfördermaschinen.
In der Hauptversammlung des Sächsischen Ingenieur- und Architekten Vereins am 31. Mai
1891 hielt Prof. HermannUndeutsch in Freiberg einen beachtenswerthen Vortrag, der in der
Zeitschrift des Vereins, dem Civilingenieur, Bd. 37 S.
574, veröffentlicht wurde. Mit gütiger Erlaubniss des Verfassers entnehmen wir
demselben die nachstehenden Angaben.
I. Die Aufsetzvorrichtung.
Die Aufsetzvorrichtung der Firma Haniel und Lueg in
Düsseldorf-Grafenberg bietet eine Construction, welche – direct unter die Hängebank
eingebaut – bei sicherer Erfüllung aller zu stellenden Anforderungen wohl als die
einfachste und beste bezeichnet werden darf. Sind die Stützen eingerückt und ruht
das Fördergestell auf denselben, so bildet das ganze System eine zur senkrechten
Mittelachse des Fördergestelles symmetrisch angelegte Keilnuth mit eingelegtem, im
Gleichgewichte befindlichem Keil, wobei die die Stützen bildenden Körper die
Keilnuthebenen besitzen und das Fördergestell an den Stützstellen j mit
entsprechenden Keilstücken ausgestattet ist. Bei dem Abwärtstreiben werden beide
Stützen, beziehentlich die Keilnuthebenen, durch einen einfachen Doppelhebel nach
auswärts geschoben und hierauf lässt die Fördermaschine das ohne Hängeseil
aufgehängte Fördergestell sinken. Das sonst vor dem Abwärtstreiben erforderliche
sogen. Ueberheben, welches oft eine grosse Anstrengung des Fördermotors fordert,
wird überflüssig und eine Beanspruchung des Förderseiles bleibt bei richtiger
Handhabung ausgeschlossen. (Vgl. 1890 277 489.)
Findet Aufwärtstreiben statt und werden die Stützen aus Versehen eingerückt, so
verdrängt das aufwärtssteigende Fördergestell sie selbsthätig.
Die Haniel-Lueg'sche Aufsetzvorrichtung ist bereits oft
und stets unter Anerkennung ihrer Vorzüglichkeit ausgeführt worden. In Sachsen fand
der erste Einbau auf den königl. Steinkohlenwerken zu Zauckerode statt.
In früherer Zeit liess man das Fördergestell an der Hängebank frei am Seile hängen,
wodurch besonders der kurze Seiltheil zwischen der Hängebank und der Seilscheibe
beim Ab- und Auffahren der Hunde, ganz besonders aber beim Materialhängen
bedeutenden Beanspruchungen ausgesetzt war. Heute pflegen wir das Fördergestell bei
der Producten- und Mannschaftsförderung aufzusetzen, nicht aber immer bei dem
Materialhängen und besonders oft dann nicht, wenn Langholz oder Schienen eingehängt
werden, also das geöffnete Dach des Fördergestelles mit dem Tagekranz gleichsteht
und die grossen Lasten beim Laden vielfach unter heftigem Stoss in das Fördergestell
gelangen. Auf manchen Gruben werden auch in diesem Falle Vorsichtsmaassregeln
getroffen, doch durfte die Sache ihrer grossen Bedeutung wegen hier nicht unerwähnt
bleiben und dürfte es sich empfehlen, zur Erhöhung der Sicherheit das Fördergestell
zum Zwecke des Aufsetzens auch direct unter dessen Dach mit Querbalken und mit zum
Aufsetzen dienenden Keilstücken auszustatten.
Eine durch diese Anordnung möglich werdende Stützung wird gewöhnlich
„Aufhängung“ genannt, und es ist dieselbe noch insofern von Interesse,
als wesentliche Theile des Fördergestelles dabei zwar kräftigere, aber doch dieselbe
Art der Beanspruchung erfahren, als wenn das letztere frei am Seile hängt, während
durch die Stützung am Fusse oder an den einzelnen Etagen des Gestelles entweder eine
vollständig entgegengesetzte oder theilweise geänderte Beanspruchung
herbeigeführt wird. Im ersten Falle erfahren die senkrechten Stangen nach wie vor
Zug, im zweiten ändert sich der Zug in Druck, bezieh. Zerknicken u.s.w., und man
begreift deshalb sofort, warum das Fördergestell hier und da nur an seinen höchsten
Stellen auf die nunmehr hoch über der Hängebank angeordneten Ergreifer gestützt,
also aufgehängt wird. Dieses Verfahren würde gewiss mehr Nachahmung verdienen, wenn
dasselbe bei seiner Durchführung nicht mit Schwierigkeiten verbunden wäre, die in
der Verwendung von Etagengestellen und nur einer Hängebank liegen.
II. Die Fangvorrichtungsfeder.
Während des Förderbetriebes ruht das Fördergestell in seinem höchsten Theile zur
Milderung der Stoss Wirkungen meist direct auf einer Feder, die vom Seile bezieh.
der Königstange getragen wird, ist also aufgehängt. In den meisten Fällen dient
diese Feder zugleich als Motor für die Fangvorrichtung des Fördergestelles, die nur
im Falle eines Seilbruches wirken soll. Unter letzteren Umständen ist es daher zu
vermeiden, dass die motorische Kraft der Feder die Fangeinrichtung während der
normalen Förderung auf die Leitbäume wirken lässt: die Federspannung darf also nicht
unnöthig gross und die Entlastung der Feder während der Förderung keine kräftige
sein. Soll die Fangvorrichtung selbst in demjenigen Falle, in welchem nur das
Gestellgewicht oder nur eine geringe Mehrbelastung aus- oder eingefördert wird, nach
erfolgtem Seilbruche wirken, so muss die Feder ausspannen, d.h. vorher schon
lediglich durch das Gestellgewicht zusammengedrückt werden können, woraus sich
ergibt, dass die Federspannung kleiner sein muss, als das Gewicht des unbelasteten
Gestelles. Ein vortheilhaftes schnelles und kräftiges Auslegen der Fänger lässt aber
eine grosse Federspannung als wünschenswert!! erscheinen, – man wird daher die
letztere auch nicht viel kleiner als das Gestellgewicht zu bemessen haben. Auf die
Frage: „um wieviel kleiner“ gibt uns ein interessanter, im Jahrbuch für das Berg- und Hüttenwesen auf das Jahr
1890 veröffentlichter Aufsatz des Bergamtsraths Menzel Aufschluss. Nach umfassenden, auf sächsischen Gruben angestellten
Erörterungen schreibt Menzel:
„Wenn sich dabei einestheils fand, dass die Federspannung auf manchen Schächten,
ohne dass hierzu eine Nothwendigkeit vorlag, weit unter 50 Proc. des
Gestellgewichtes herabging, so stellte sich anderentheils heraus, dass sie nicht
selten auf 90 Proc., ja auf 95 Proc. sich belief, ohne dass bei der Förderung
sich Nachtheile gezeigt hätten. Als sehr beachtenswerthes Ergebniss dieser
Erörterungen kann es bezeichnet werden, dass es nur unter ungünstigen
Verhältnissen – Verdrückungen im Schachte, welche dem Fördergestelle
Reibungshindernisse entgegenstellen, ungeübte Maschinenwärter u. dgl. – nöthig
ist, unter 80 Proc. herabzugehen, und dass in sehr vielen Fällen 90 bis 95 Proc.
recht wohl statthaft sind.“
„Bei dieser Angabe ist vorausgesetzt, dass die Federspannung dem Seilzuge ohne
Uebersetzung entgegenwirkt.“
Erzeugt der Maschinenwärter durch ungeschickte Aenderungen der Dampfcylinderfüllungen
oder durch unvorsichtiges Anwenden der Bremse kräftige Aenderungen der
Seilgeschwindigkeiten, so kann sehr leicht sowohl beim Auf- als auch beim
Niedergange und auch bei hochbelastetem Gestelle ein kräftiges Entlasten der Feder
und ein Ausgreifen
der Fänger stattfinden. Wird z.B. die Seilgeschwindigkeit plötzlich vermindert, so
eilt das aufgehende Fördergestell seinem Aufhängepunkte am Seile voraus, es entsteht
etwas Hängeseil und die Feder wird entlastet. Steigt hingegen die
Seilgeschwindigkeit plötzlich, so eilt das niedergehende Seil dem niedergehenden
Gestelle voraus und die Feder spannt ebenfalls aus und um so leichter, je kräftiger
in kleinen Zeiten die Geschwindigkeitsänderungen und je höher die Federspannungen im
Vergleiche zum Gestellgewichte sind.
III. Die Fangvorrichtung und der die Fangwirkung registrirende
Apparat.
Die auf die Leitbäume wirkenden Fänger haben zusammen genommen an den ersteren eine,
der abzufangenden Last Q entgegen, im saigeren Schachte
also aufwärts wirkende Kraft (Fängerkraft) F
hervorzubringen. Wäre diese Kraft kleiner als das abzufangende Gewicht Q, so ergäbe sich eine abwärts gerichtete Resultirende
R = Q – F, vermöge deren das Fördergestell
beschleunigt niedergehen würde; wäre F = Q, die
Resultirende also gleich Null, so bliebe das Gestell entweder stehen oder es ginge
bei der geringsten, abwärts gerichteten Geschwindigkeitsertheilung gleichförmig
nieder. Soll nun das Fördergestell gefangen werden, so muss also die Fängerkraft F grösser als die abzufangende Last Q sein, bezieh. eine aufwärts gerichtete Resultirende
R = (F – Q) > 1 oder ein Verhältniss
\frac{F}{Q}>1 erzeugt und bei Versuchen beurtheilt
werden.
Um wieviel soll nun die totale Fängerkraft F grösser
sein als die totale abzufangende Last Q?
Das aufsteigende Fördergestell wird am vortheilhaftesten in dem Augenblicke gefangen
werden, in welchem die Steiggeschwindigkeit gleich Null wird und das Abwärtsfallen
eintreten will, ob dabei die Fängerkraft F gegenüber
der abzufangenden Last Q sehr stark überwiegt, ist in
diesem Falle für die Wirkung, welche auf das Fördergestell oder auf die auf ihm
stehende Mannschaft ausgeübt wird, ganz gleichgültig; denn von einer schädlichen
Wirkung kann selbstverständlich im Augenblicke der Ruhe keine Rede sein.
Anders liegt die Sache bei dem niedergehenden Fördergestelle, welches im Augenblicke
des Seilbruches eine abwärts gerichtete, unter Umständen eine Geschwindigkeit bis 15
m in der Secunde und mehr besitzt und mit steigender Geschwindigkeit weiter fallen
will. Möglichst schnell müssen deshalb die Fänger nach stattgefundenem Seilbruche
ihre Wirkung beginnen, und wird dann die vorhandene Energie durch die resultirende
aufwärts gerichtete Kraft B = F – Q über einen abwärts gerichteten Weg s, also durch die mechanische Arbeit R . s aufgezehrt bezieh.
abgebremst.
Bei einer bestimmten Energie wird der Fangweg s um so
grösser, die Verzögerung der abzufangenden Last und die gefährliche Wirkung auf
letztere bezieh. auf die Mannschaft während des Fangens um so kleiner, je kleiner
die resultirende Kraft R = (F – Q) ist, je näher also die totale Fängerkraft F der jeweilig abzufangenden Last Q kommt.
Man darf deshalb die Fängerkraft F nicht unnöthig
grösser als die jeweilig abzufangende Last Q machen;
und müsste man weiter, um sowohl bei der Producten als auch bei der
Mannschaftsförderung stets dieselbe günstige Fang Wirkung zu erhalten, so
construiren, dass das Verhältniss \frac{F}{Q} constant
bezieh. die Fängerkraft F der jeweilig abzufangenden
Last Q proportional, also veränderlich würde.
Die Hoppe'sche und die Benninghaus'sche, für eiserne Leitbäume bestimmte Einrichtung suchen
dieser Forderung zu entsprechen, – für hölzerne Leitbäume, mit welchen wir es
meistens zu thun haben, sieht man aber am besten von der letzten Forderung ab, macht
die Fängerkraft F am besten constant, und erhält man
auch auf solche Weise eine sehr einfache Construction. Nur ist unter solchen
Umständen die Fängerkraft F nach der grössten
abzufangenden Last, d. i. die Summe der Gewichte des Fördergestelles, der
Maximalladung und eines abgerissenen, auf dem Dache des Fördergestelles liegenden
Seilstückes zu bemessen bezieh. in jedem Einzelfalle durch Versuch
festzustellen.
Nach
R = F – Q.
ergibt sich dann, dass bei einer Verminderung von Q – also beispielsweise bei der Mannschaftsförderung,
bei welcher die Belastung des Fördergestelles nur 50 Proc. der Belastung der
Productenförderung betragen soll – die Resultirende und somit die Fangwirkung
grösser wird, als bei dem Abfangen der grössten Last.
Umgekehrt folgt aber auch, dass, wenn weniger Leute als zulässig fahren, man das
Fördergestell im Uebrigen so hoch, wie es die oben angeführten 50 Proc. erlauben,
belasten soll, damit die Wirkung für einen Mann nicht noch weiter gesteigert
werde.
Zur Prüfung der Fangwirkung hat der Vortragende einen einfachen, mit dem fallenden
Fördergestelle fest verschraubten, die Fangwirkung registrirenden Apparat
construirt, dessen Wirkung im Wesentlichen darin besteht, dass die Energie eines
Gewichtes eine Feder um ein, jedem Einzelfalle des Fangens entsprechendes Maass,
welches selbsthätig auf eine Platte oder eine Trommel aufgezeichnet wird,
zusammendrückt bezieh. je nach der Anordnung ausdehnt. Aus dem maassgebenden Theile
der aufgezeichneten Linie und einer Constanten des Apparates ist die sogen.
gefährliche Fallhöhe berechenbar, welche allein schon zur Beurtheilung der
Fangwirkung genügt und die, z.B. mit dem Gewichte eines Mannes multiplicirt –
graphisch dargestellt ein Rechteck – die gefährliche Arbeit liefert, mit der je ein
auf dem Fördergestelle stehender Mann beansprucht würde, falls derselbe nicht in der
Kniebeuge stände.
Um mit beliebigen Fallgeschwindigkeiten experimentiren zu können, erbaute der
Vortragende einen hohen Versuchsthurm, der später sowohl zur Prüfung der vom
Civilingenieur Kley in Bonn construirten
Fangvorrichtung, als auch zur Prüfung anderer Systeme, besonders der, von der F. A. Münzner'schen Maschinenfabrik in Obergruna,
welche letztere wohl das Beste auf diesem Gebiete lieferte, dargebotenen
Construction diente.
Die ersten Fall- und Fangversuche wurden unter Benutzung des Registrirapparates in
letztgenannter Fabrik mit einer Wolf'schen
Fangvorrichtung ausgeführt, dann die späteren mit der White-Graut'schen Excenterfangvorrichtung.
Die letztere ergab die ungünstigsten Resultate, da bei ihr die Fängerkraft F gegenüber der abzufangenden Last Q sehr gross ist und in Folge dessen der Fangweg s und
die Fangzeit t für das abwärtsgehende Gestell sehr
klein: sie gehört
zu den sogen. plötzlich fangenden Einrichtungen mit grossen gefährlichen
Fangwirkungen, die sich um so grösser gestalten, je grösser die aufzuzehrende
Energie ist. Für das aufsteigende Gestell genügt diese Einrichtung jedoch allen
Anforderungen.
Für die Wolt'sche Fangvorrichtung gilt weder das
letztere noch das erstere: Ist das aufsteigende Gestell nach dem Seilbruche im
Ruhepunkte angelangt, so haben die Klemmbacken die grösste Entfernung von den
Leitbäumen, – von dem oben geforderten Fangen in diesem Augenblicke ist also keine
Rede. Das Gestell muss, damit ein Fangen entsteht, zunächst um den Freisteigweg
rückwärts und dann um so viel weiter fallen, bis die Klemmbacken an die Leitbäume
herangepresst werden. Das aufsteigende Gestell verhält sich hier in Bezug auf die
Fangwirkung stets so wie das niedergehende. Vom Beginne der Berührung zwischen
Klemmbacken und Leitbäumen bis zum Festklemmen wird ausserdem nur ein sehr kleiner
Weg zurückgelegt, weshalb die Fangwirkungen sich keineswegs so gestalten, dass man
den gewählten Namen „Fallbremse“ beibehalten könnte. Das Gute besitzt diese
Einrichtung, dass, wenn nicht unvorhergesehene Störungen eintreten, unbedingt ein
Fangen bewirkt werden muss, auch dann, wenn ein langer Seilschwanz wirkt, der bei
anderen Einrichtungen sehr störend auftritt und oft das Fangen vereitelt. Für sehr
kleine Fördergeschwindigkeiten dürfte die Anwendung nicht auszuschliessen sein.
Von grösstem Interesse sind die auf Grube Thurmhof mit der Kley'schen Fangeinrichtung gewonnenen Ergebnisse, welche mit Bestimmtheit
lehren, dass für jede Fallgeschwindigkeit bezieh. für jede Energie ein Fangen
möglich ist. Diese Einrichtung ist für das auf-, wie für das niedergehende Gestell
gleich gut und besteht im Wesentlichen in dem begrenzten Eindringen von Spitzen,
welche ähnlich den Fontain'schen an Armen sitzen,
jedoch von letzteren insofern verschieden sind, als sich die ersteren in wagerechte
Lage, in der sie gegen das Fördergestell sichere Stützung finden, auslegen und
hierbei die Spitzen bis zu einem Maximum in die Leitbäume eindringen lassen
sollen.
Die Versuchsergebnisse lehren in der Hauptsache unter Anwendung derselben Fänger und
Leitbäume:
1) dass die Fängerkraft sowohl durch den Widerstand beim Zerdrücken der Holzfasern,
als auch und vornehmlich durch Reibung zwischen Keil und Keilnuth erzeugt wird;
2) dass die Fängerkraft nach vollständigem Eindringen der Fängerspitzen angenähert
als constant betrachtet werden darf;
3) dass die Fangwege im Allgemeinen proportional der abzubremsenden Energie, speciell
aber: bei bestimmter abzufangender Last und nach vollständigem Eindringen der
Fängerspitzen proportional der dem Ende des Fallens entsprechenden
Geschwindigkeitshöhe sind;
4) dass die Fangwirkung (gefährliche Energie) für einen Mann nach vollständigem
Eindringen der Fängerspitzen um so kleiner ist, je höher man, innerhalb zulässiger
Grenzen, das Fördergestell belastet;
5) dass bei einer bestimmten Belastung nach vollständigem Eindringen der
Fängerspitzen die Fangwirkung von der Grösse der Endgeschwindigkeit des Fallens
unabhängig, also constant ist; und
6) dass das geforderte wagerechte Auslegen der Fänger und das vollständige
Eindringen der Fängerspitzen schon kräftigere Energie forderte und dass aus diesem
Grunde besonders bei sehr kleinen Energien bezieh. Fallgeschwindigkeiten das
Fördergestell wiederholt ein bedenklich grosses Fortrutschen zeigte.
Waren die Punkte 1) bis 5) für das Princip von hocherfreulichem Werthe, so forderte
Punkt 6) zur Verbesserung auf, und um so mehr, als derselbe sagt, dass das
Eindringen der keilartigen Spitzen in die Leitbäume bei kleineren Energien besser
werden muss.
Eine Lösung dieser Aufgabe fand sich sofort in den in ein Versuchsgestell eingebauten
Fängern, welche im Wesentlichen das Menzel'sche Princip
direct auf die Leitbäume übertragen sollten und Zahnhobel oder Arme darstellen, die
am freien Ende keilartig gestaltet sind und unten in wagerechte Schneiden auslaufen.
Die Kley'schen Spitzen erhielten sozusagen statt der
eigentlichen stumpfen Spitze wagerechte Schneiden.
Die mit dieser Einrichtung durchgeführte Versuchsreihe ergab recht befriedigende
Resultate. Sehr störend wirkten nur für die im Gestelle gedachte Mannschaft die
kräftig erzeugten Hobelspäne und Splitter, – deshalb gab die Maschinenfabrik F. A. Münzner nunmehr den Kley'schen Spitzen senkrechte Schneiden, auf welche Weise eine wirklich
vorzügliche Fangeinrichtung geschaffen wurde. Selbst bei den geringsten Energien,
schon bei dem Fangen aus der Ruhe ist das Eindringen der Fänger ein vorzügliches,
begrenztes, und kommt nunmehr die einfache Theorie voll und ganz zur Geltung.
Die ersten Versuche mit dieser Einrichtung, welche noch den Vorzug besitzt, bei
ausserordentlich einfacher Construction seitlich auf die Leitbäume zu wirken, führte
der Vortragende gemeinsam mit dem damaligen Ingenieur der Münzner'schen Maschinenfabrik, Römer, mit
bestem Erfolge auf Thurmhof durch.
Versuche, welche unter Benutzung des Registrirapparates durchgeführt wurden,
lieferten Anhaltspunkte über geschickte Formgebung und Abmessung der Fänger bezieh.
Bemessung der Fängerkräfte. Auch lehrten diese Versuche deutlich, dass, wenn die
Fänger gefangen haben, ein etwa vorhandener Seilschwanz im Stande ist, wohl die
Fänger anzuheben, nicht aber aus den Leitbäumen herauszuheben, da das Fördergestell,
um letzteres zu bewirken, einen bedeutenden Weg aufwärts zurücklegen müsste.
Die günstige Wirkung, welche erzielt werden kann, ist aber nicht nur von directem
Vortheil beim Fangen der Mannschaft, sondern sie erhöht auch die Sicherheit
indirect, indem auch das Material des Fördergestelles beim Fangen keine
Ueberbeanspruchung erfährt und deshalb bei der Wiederinbetriebnahme des
Fördergestelles nicht jene Bedenken zu hegen sind, welche nach dem Fangen mittels
White-Grant'scher Fangvorrichtung nöthig sind.
IV. Anschluss des Fördergestelles an das Förderseil.
In den Mittheilungen aus den königl. technischen
Versuchsanstalten zu Berlin, 1888 Ergänzungsheft 5, hat der Vorsteher der
Versuchsanstalt Prof. Martens über „die im Auftrage
des Ministers für Handel und Gewerbe ausgeführten vergleichenden Untersuchungen
von Seilverbindungen für Fahrstuhlbetrieb“ berichtet. Die Versuche
erstreckten sich auf Festigkeitsprüfungen sowohl mit ruhender als auch mit
stossweiser Belastung.
Dem Versuche mit ruhender Belastung wurden unterworfen: Seilschlösser alter und
neuer Construction von C. Kortüm in Berlin;
Reibungsseilgehänge, konische Seilbüchsen mit eingelegtem Ringe und mit
Metalleinguss und Kauschen mit Schellen von Feiten und
Guilleaume in Mühlheim a. Rh.; Seilgehänge für 16 mm- und 18 mm-Seile von
Otis Brothers und Co. in New York; deutsche
Schwanenhälse von C. Kortüm in Berlin; englische
Schwanenhälse, geliefert durch C. F. Wischeropp in
Berlin; zwei- und dreitheilige Baumann'sche Seilklemmen
der Dingler'schen Maschinenfabrik in Zweibrücken und
die Seilverbindung des Fabrikanten C. Becker in Berlin.
Die vergleichenden Versuche wurden unter Benutzung von Stahlseil und bis zu einer
ruhigen Anstrengung durchgeführt, bei welcher eine Zerstörung eintrat.
Mit Bezug auf die Art der erfolgten Zerstörung bringt Martens die erhaltenen Versuchsergebnisse in folgende Ordnung:
1) Das Seil kam ausserhalb des Verbindungskörpers zum Bruche:a) das Seil riss in der freien Versuchslänge,b) das Seil riss nahe an der Seilverbindung.
2) Die Verbindung wirkte ungünstig dadurch, dass siea) das Seilende zerstörte,b) das Seil herausschlüpfen liess undc) im Verbindungskörper zu Bruche ging.
Martens fand, dass die Festigkeit der Verbindung in
Bezug auf die Seilfestigkeit beträgt:
A) 100 Proc. bei dem Kortüm'schen Seilschlosse (1a) (zwei später zu erwähnende Kortüm'sche Seilschlösser zerbrachen wegen schlechter
Materialbeschaffenheit), bei der konischen Büchse mit Metalleinguss (1a), bei der zweitheiligen Baumann'schen Seilklemme (1b) und bei
der dreitheiligen Baumann'schen Seilklemme (1b);
B) 98 Proc. bei dem Reibungsseilgehänge (1b) und
bei den Kauschen mit Schellen (1b);
C) 78 und 83 Proc. bei zwei, oben berührten, wegen untergeordneten Materiales
zerbrochenen, Kortüm'schen Schlössern (2c);
D) 45 und 89 Proc. bei konischen Seilbüchsen mit Einlegering (2b);
E) 45 bis 67 Proc. bei Schwanenhälsen deutschen Ursprunges (2a);
F) 25 bis 50 Proc. bei Schwanenhälsen englischen Ursprunges (2c);
G) 79 und 89 Proc. bei Beckers Verbindung (2b) und H) 47 bis 61 Proc., bei dem Otisgehänge
(2a).
Die Becker'sche Verbindung (G) hält Martens für so verbesserungsfähig, dass sie später in
Gruppe 1 eingestellt werden könnte, die beiden minderwerthigen Kortüm'schen Seilschlösser (C) schliesst derselbe aus
und bezüglich der Verbindungen (D), (E), (F) und (H) wird der ganz erhebliche
Fehlbetrag der Verbindungsfestigkeit gegenüber der Seilfestigkeit hervorgehoben.
Beachtenswerth sind Martens' Bemerkungen zu denjenigen
Verbindungen der Gruppe 1, bei welchen die Einspannung des Seiles wie ein scharf
abgesetzter Kopf an einem Probestabe wirkt: „Jede Biegung und seitliche
Beanspruchung wird erhebliche Spannungserhöhungen im Uebergangsquerschnitte
erzeugen, und der Bruch tritt, wie beim Probestabe mit scharf abgesetztem Kopfe,
leicht an der Einspannstelle ein.“
Es ist nicht nöthig, die einzelnen hierher zu rechnenden Verbindungen, zu
welchen auch der Kley'sche
Keilnuthenreibungsseilanschluss gehört, nochmals zu nennen, nur sei noch angeführt,
dass bei dem Reibungsseilgehänge, den Kauschen mit Schellen und ähnlichen
Verbindungen die Achse der Verbindung nicht mit der Achse des Seiles zusammenfällt,
die Verbindung sich also schief stellt und sich scharfe Kanten scharf an das Seil
drücken, wodurch sie letzteres auf Biegung beanspruchen und gar einzelne Drähte
abkneifen, so dass an diesen Stellen leicht ein Bruch eintreten wird.
V. Die Förderseile und der Registrirapparat der dynamischen
Beanspruchungen der Förderseile.
Die Förderseile erfahren im Betriebe nicht nur statische, sondern auch dynamische
Beanspruchung. Seit vielen Jahren hat der Vortragende gesucht, die dynamischen
Wirkungen zu studiren, über die im Betriebe wirklich entstehenden Sicherheitsgrade
der Förderseile genaueren Aufschluss zu schaffen und den Sicherheitsgrad durch
entsprechende Regelung des Förderbetriebes oder durch besondere Einrichtungen zu
erhöhen.
Von grossem Interesse war die durch die Statistik des Oberbergamtes in Dortmund
dargelegte Thatsache, dass die Seile in der Gegend des Anschlusses an das
Fördergestell von Zeit zu Zeit abgehauen werden mussten und dass trotzdem
ausserordentlich viel Seilbrüche – das Fördergestell an der Hängebank gedacht – auf
der Strecke zwischen der Hängebank und der Seilscheibe oder zwischen der ersteren
und der Fördertrommel auftraten. Alle, an anderen Stellen bestätigten Seilbrüche
fanden meistens in nahe liegenden, mehr statischen Wirkungen ihre Erklärung, während
der Grund für die zuerst bezeichneten Seilbrüche in der Hauptsache in dynamischen
Einflüssen gesucht werden musste, zumal die betreffenden Seiltheile doch nur sehr
kleine Längen besassen und der zwischen Hängebank und Seilscheibe gelegene Theil
fast nie um die Seilscheibe gebogen wurde: die gefährlichen Querschnitte lagen nach
den Studien des Vortragenden im Aufhängepunkte des Fördergestelles bezieh. auf einer
Strecke von diesem bis 20 bis 40 m über demselben, – in zweiter Linie auch an der
Seilscheibe, das Fördergestell am Füllorte gedacht. Den Grund glaubt der Vortragende
darin zu finden, dass kräftigere geradlinige Schwingungen des Förderseiles in der
Richtung der Seilachse Beanspruchungen von solcher Höhe hervorrufen können, dass die
jeweilige Elasticitätsgrenze des Materials überschritten und das letztere dadurch
spröde gemacht wird, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass sich im praktischen
Betriebe Ursachen zu kleineren und grösseren derartigen Schwingungen in ausgedehntem
Maasse finden und dass sich diese Ursachen fortgesetzt wiederholen. Es könnten
solche Schwingungen mehr und mehr vermieden werden, wenn die Fördergestelle an den
Haltestellen unter der Anwendung genügender Aufsetzvorrichtungen aufgesetzt würden,
dann bliebe Hängeseil stets ausgeschlossen und könnte man vom Beginne bis zum
Schlusse der Förderung ohne Geschwindigkeitsänderung fördern.
Die erste Bedingung kann erfüllt werden, es wird ihr aber nicht immer und in
besonders für das Seil gefährlichen Fällen – ich erinnere nur an das Langholz- und
Schienenhängen – oft nicht Rechnung getragen.
Der zweiten Bedingung ist bei dem Fördern von nur einer Sohle und bei stets
derselben Belastung gleich gut für das auf- und für das niedergehende Gestell zu
genügen, – mit der Veränderung, etwa der Verkleinerung der Ladung, ändern sich aber
die Verhältnisse sofort. Wird, wie in vielen Fällen, von verschiedenen Sohlen
gefördert, dann ist Hängeseil wohl für das an Hängebank, nicht aber für das an
Füllort stehende Fördergestell zu vermeiden. Ladung und Seilgewicht und Teufe
spielen dabei eine wesentliche Rolle.
Ferner ist bezüglich des dritten Punktes zu bedenken, dass beim Beginne des Förderns
die Fördergeschwindigkeit von Null aufwärts über einen Weg in einer Zeit erzeugt, am Ende des Förderns aber wieder von dem
höchsten Maasse abwärts bis auf Null über einen Weg in einer Zeit aufgezehrt werden muss; dass man ferner bei der
Verwendung von cylindrischen Treibtrommeln nicht nur von dem, diesen Vorgängen
entsprechenden „Anlauf“ und „Endlauf“, sondern auch von einem
„Beharrungszustand“, während welchem die Fördergeschwindigkeit constant
ist, reden kann, während schon auf Grund der geometrischen Verhältnisse allein
sowohl bei glatten konischen Trommeln und Spiraltrommeln, als auch bei Bobinen ein
fortwährendes schwächeres oder kräftigeres Aendern der Fördergeschwindigkeit bezieh.
ein Schwingen der Seile stattfindet.
Weiter ist zu dem dritten Punkte zu bemerken, dass bei der Verwendung von
cylindrischen Treibtrommeln und Unterseil, der Köpe'schen Scheibe mit Seil ohne Ende, der glatten konischen Trommel, der
Spiraltrommel und der Bobine, sämmtliche Systeme für vollkommene
Seilgewichtsausgleichung bei passender Füllung und richtig construirter
Förderdampfmaschine gedacht, durch diese letztere ideell – ausser den während des
An- und Endlaufes erforderlichen – keine Veranlassung zu besonderen
Geschwindigkeitsänderungen bezieh. keine Veranlassung zu besonderen Schwingungen der
Seile geboten wird; dass aber, falls keine vollständige oder – wie bei cylindrischen
Trommeln ohne Unterseil – gar keine Seilgewichtsausgleichung vorhanden ist,
bedeutende dynamische Wirkungen auf die Seile möglich sind, indem in diesen Fällen
der Motor während der Förderung fortgesetzt veränderlich gefüllt werden muss und bei
etwa eintretenden negativen Widerstandsmomenten nicht nur gar nicht mehr gefüllt
werden darf, sondern dass nach der Dampfabsperrung das ganze System durch die Bremse
zu beeinflussen ist bezieh. sich zum Bremswerke umgestaltet, um mit diesem durch zu
steigernde Wirkung die wachsenden negativen Momente aufzuheben, oder die sich
fortgesetzt steigernde Arbeit des Seilübergewichtes aufzuzehren.
Je nach der Anordnung, je nach der Lenkbarkeit der Maschine werden demnach in
kürzerer oder längerer Zeit über kleinere oder grössere Wege kräftigere oder
schwächere Seilschwingungen und dynamische Seilbeanspruchungen erzeugt werden.
Von der Tüchtigkeit des Fördermaschinenführers hängt ausserordentlich viel ab –
bewirkt derselbe die Aenderungen der Füllungen sehr ruckweise, so erfahren die
Förderseile grosse gefährliche dynamische Beanspruchungen: das mit grosser
Geschwindigkeit niedergehende Seil wird plötzlich festgehalten, also mit der Energie
des ganzen Seiles auf Zerreissen beansprucht; während das aufgehende Fördergestell
zunächst um den Freisteigweg steigt – das zugehörige Seil wird dabei vermöge
der ihm und der Seilscheibe inne wohnenden Energie noch nach der Fördertrommel zu
bewegt –, so stürzt es hierauf, falls es nicht gefangen wird, das Seil nachziehend,
abwärts, bis endlich der kurze, freiliegende Seiltheil durch die hierbei erzeugte
Energie bedeutend auf Zerreissen beansprucht wird.
Und ganz besonders dieses Seilstück zwischen Hängebank und Seilscheibe bezieh.
Fördertrommel – das Fördergestell in der Gegend oder über der Hängebank gedacht –,
das durch ein schnelles Wirkenlassen der Bremse gefahrbringend beeinflusst wird, ist
es wieder, das bei Anwendung untergeordneter, beim erforderlichen Ueberheben des
Fördergestelles, beim Vorhandensein von Hängeseil, oder beim Untergreifen des
Fördergestelles unter die aus Versehen vorgeschobenen oder nicht verdrängbaren
Ergreifer der Aufsetzvorrichtung und beim stossweisen Aufheben der
Schachtverschlüsse gefährlich dynamisch beansprucht wird; dasselbe Seilstück ist es,
welches – das Gestell an der Hängebank freihängend gedacht – beim Abziehen und
Aufschieben der Hunde, besonders aber beim täglichen Langholz- und Schienenhängen
sehr gefährliche dynamische Beanspruchungen auszuhalten hat; und das Ende dieses
selben Seilstückes ist es – das Gestell am Füllorte gedacht –, welches bei dem
Vorhandensein von Hängeseil scharfe Knicke um scharfe Kanten, also kräftige Biegung
oder Abkneifen von Drähten, beim Anheben vom Füllorte aber auch in erster Linie
wieder Stoss erfährt. Dasselbe Seilende ist es aber auch, das bei vorhandenem,
mitunter saurem Wasser noch am meisten leidet und möglicher Weise auch noch
rostbrüchig wird.
Um diesen Einflüssen Rechnung zu tragen, hat der Vortragende eine Formel aufgestellt,
welche er auch zur Construction eines neuen Registrirapparates verwendet. Der
Ausdruck lehrt die relativen grössten Spannungen für die Flächeneinheit des
Seilquerschnittes F=n\,.\,\frac{\pi}{4}\,.\,d^2 und lautet:
\frakfamily{S}_{max}=\frac{q\,L}{F}+\frac{2\,Q+q\,L}{2\,F}\,.\,\left{1+\sqrt{1+2,7\,.\,\frac{(3\,Q+q\,L)}{(2\,Q+q\,L)^2\,.\,L}\,.\,E\,.\,F\,.\,h\,g}\right}
wobei bedeutet: F die Summe der
n Drahtquerschnitte, d
den Durchmesser eines jeden Drahtes, L die
veränderliche Länge des freihängenden, beanspruchten Seiles, q das Gewicht des Seiles für die Längeneinheit; Q die an das Seil angehängte Last, E den
Elasticitätsmodul des Seilmaterials und hg eine, bereits bei dem früher erwähnten
Registrirapparate genannte gefährliche Fallhöhe, die ebenso wie die jeweilig
beanspruchte Seillänge L aus dem Diagramm des neuen, im
Betriebe mit dem Seile laufenden Registrirapparates zu ermitteln ist. Die Abscissen
der graphischen Darstellung liefern die beanspruchten Seillängen in verjüngtem
Maasstabe, die Ordinaten hingegen Linien, aus welchen, genau so wie bei dem früheren
Apparate, die gefährlichen Fallhöhen berechnet werden.
Um den Einfluss der statischen und dynamischen Beanspruchungen schnell zu
überschauen, dient eine Tabelle, deren Zahlen auf Grund des obigen Ausdruckes
gewonnen sind, indem angenommen wurde, dass in jedem Augenblicke der Förderung, also
für jede Seillänge L eine gleich kräftige dynamische
Wirkung auf das Seil erfolge.
Es wurde für jede Länge L die gefährliche Fallhöhe hg = 10 mm
gesetzt und ausserdem eingeführt: Q = 3000 k, die
Anzahl der Drähte n = 168, der Durchmesser des
Gusstahldrahtes d = 2 mm; q
= 5,5 k für 1 m und E= 20000 für 1 k und 1
qmm.
L in m
\frakfamily{S}_{max} in k
L in m
\frakfamily{S}_{max} in k
0,00
∞
120,00
15,33
0,01
484,96
130,00
15,44
0,10
157,61
140,00
15,52
1,00
53,97
150,00
15,69
10,00
21,09
200,00
16,46
20,00
18,22
300,00
18,25
30,00
16,73
400,00
20,16
40,00
15,98
500,00
22,15
50,00
15,57
600,00
24,18
60,00
15,32
700,00
26,21
70,00
15,19
800,00
28,26
80,00
15,15
900,00
30,38
100,00
15,18
1000,00
32,39
110,00
15,25
∞
∞
Bei constanten dynamischen Wirkungen und bei dem durch den Betrieb bedingten
veränderlichen Einfluss des Seileigengewichtes entstehen also die gefährlichsten
Beanspruchungen, wenn sich das Fördergestell an der Hängebank befindet oder sich
immer mehr der Seilscheibe nähert; und es erfährt dieser Ausspruch um so mehr
Bekräftigung, wenn man die oben angeführten, besonders in dieser Gegend im Betriebe
auftretenden, oft sehr schädlichen Ereignisse in Rücksicht zieht, auf Grund deren
für die betreffenden kleinen Seillängen viel höhere Werthe für hg einzusetzen
und höhere Werthe für \frakfamily{S}_{max} auszurechnen sind.
Für grössere Seillängen macht sich nach der Tabelle mehr der statische Einfluss des
Seilgewichtes geltend. Obgleich nun der Ausdruck nach Dafürhalten des Vortragenden
diesen Einfluss etwas übertreibt, so ist doch weiter zu bedenken, dass auch beim
Anhübe vom Füllorte dynamische Wirkungen auftreten und dass deshalb die betreffenden
Zahlen anerkannt werden dürfen.
Hiernach müsste die Statistik die meisten Seilbrüche in der Gegend des
Aufhängepunktes vom Fördergestelle ergeben und weniger an der Seilscheibe, wenn das
Gestell am Füllorte steht. Thatsächlich findet sich, der alten Dortmunder Statistik
nach, dieser Satz erfüllt, die Differenz ist aber zu gering, als dass man diese
Bestätigung ohne weiteres aussprechen dürfte. Man hat zu bedenken, dass schon die
alte Dortmunder Statistik das von Zeit zu Zeit stattfindende Abhauen des untersten,
am gefährlichsten beanspruchten Seilstückes darthut, und dass, falls dieses Abhauen
nicht geschehen wäre, entschieden auch die Zahl der an diesen Stellen gebrochenen
Seile sich wesentlich gesteigert haben würde, gegenüber der Zahl der im statisch
gefährlichen Querschnitte stattfindenden Brüche, zu deren Verminderung nichts
geschehen konnte.
So bestätigt die Statistik die Rechnung, welche wieder die Grundlage für den Apparat
bildet, mit dessen Hilfe die in Wirklichkeit auftretenden gefährlichen Fallhöhen und
die relativen Maximalbeanspruchungen zu studiren sind.
Den Registrirapparat betreffend sei angeführt, dass, da obiger Ausdruck die Zeit
nicht enthält, der Antrieb für die Schreibtrommel des Apparates nicht durch eine
Uhr, sondern, damit die Abscissen den Teufen bezieh. den beanspruchten Seillängen
L proportional werden, durch ein Laufrad, das an
einem Leitbaume abrollt, erfolgt, wobei durch kräftige Uebersetzung die Bewegung des
Laufrades auf die Schreibtrommel übertragen wird. Um ferner den Einfluss der
Fangvorrichtungsfeder zu umgehen, ist der Apparat nicht im Fördergestelle, sondern
am Seil, und zwar über dem Hängeseil anzuordnen.
Nächst dem Seil befindet sich am Rahmen des Apparates die eigentliche
Registrirvorrichtung angebaut, welche die dynamischen Beanspruchungen aufnimmt und
durch einen Schreibstift auf der mit Papier umspannten Schreibtrommel darstellt,
nachdem vor dem Beginne der Förderung, also an der Hängebank oder an dem Füllorte
eine Gleichgewichtslinie aufgezogen wurde, auf der nach vollendeter Förderung die
beanspruchten Seillängen abzulesen bezieh. auf welche bezogen, die zur Berechnung
der betreffenden gefährlichen Fallhöhen dienenden Ordinaten zu beurtheilen sind.
Dieser Apparat wurde von der F. A. Münzner'schen
Maschinenfabrik in Obergruna ausgeführt und zunächst für den Thurmhofschacht bei
Freiberg bestimmt.
Mit den bisherigen Aus- und Anführungen sowohl, als auch mit den projectirten Studien
wird die Frage der Seilbeanspruchung jedoch noch nicht erschöpft, – die Statistik
gibt noch weitere Winke, und entsprechende Arbeiten von Wartens und Ledebur sind hier noch
ausserordentlich werthvoll.
In einem von Martens erstatteten, im Ergänzungshefte II,
1888, der Mittheilungen veröffentlichten Bericht über
die Ergebnisse von Festigkeitsversuchen mit gelötheten Drahtseilen und Drähten
findet sich folgende, für „Draht- und Seilbrüche an beliebigen Stellen“
bedeutsame Schlussbemerkung:
„Aus den Versuchsergebnissen geht hervor, dass durch die Löthung selbst dann, wenn
alle Drähte in demselben Seilquerschnitte gelöthet sind, die Festigkeit eines
Seiles aus harten Drähten gegen ruhige Zugbelastung noch 60 bis 70 Proc. der
eigentlichen Seilfestigkeit betragen kann. Die grösste erreichbare Festigkeit
eines gelötheten Seiles kann nur bis zu derjenigen Festigkeit gesteigert werden,
welche den beim Löthen ausgeglühten Drähten entspricht. Bei Seilen mit an sich
schon weichen Drähten lässt sich voraussichtlich selbst bei der Löthung aller
Drähte die ursprüngliche Seilfestigkeit wieder erreichen.“
„Wenn nur ein Theil der Drähte (bis zu ⅙ der ganzen Zahl) in demselben
Seilquerschnitte gelöthet ist, so ist bei ruhiger Zugbeanspruchung der
Festigkeitsverlust ein so geringer, das er nur durch zahlreiche und sehr
sorgfältig ausgeführte Versuche würde nachgewiesen werden können. Auch wenn
dieselben Drähte in kurzer Folge (bis zu etwa 500 mm Entfernung der Löthungen)
mehrfach gelöthet sind und die Löthungen (jeweils bis ⅙ der sämmtlichen Drähte)
in die gleichen Seilquerschnitte fallen, wird die Bruchfestigkeit des Seiles
gegen ruhigen Zug nicht merkbar vermindert. Die Schwächung eines Seiles durch
zahlreiche Löthungen in demselben Seilquerschnitte (bis zu ⅙ sämmtlicher Drähte)
ist jedenfalls nicht wesentlich grösser als die Schwächung, welche das Seil in
Folge der gegenseitigen Eindrückung der Drähte benachbarter Litzen erfährt. Auch
die Brüche gelötheter Seile finden häufig nicht in den Löthungen, sondern in den
vorerwähnten Druckstellen statt. Vielfach findet man die dem Bruche
vorhergehenden Einschnürungen neben den Bruchstellen auch in den nicht
gebrochenen Drähten, die alsdann fast immer neben den Löthungen an den Grenzen
der Erhitzungsstellen des Drahtes oder an den durch die Nachbardrähte erzeugten Druckstellen
liegen. Auch hieraus geht hervor, dass man im Stande ist, die Löthung mindestens
so fest zu machen, dass die aus anderen Gründen verminderte Seilfestigkeit
erreicht wird.“
„Die Druckstellen der Drähte entstehen erst während der Prüfung; sie konnten an
den neuen Seilen noch nicht entdeckt werden. Sie sind, wie es scheint, eine
Gefahr, die grösser ist, als die durch die Löthungen bedingte, weil in der
Praxis die Löthungen im Seil stets vereinzelt vorkommen werden und man leicht
die immerhin empfehlenswerthe Vorsicht gebrauchen kann, die Löthstellen im Seil
so zu vertheilen, dass zwischen den einzelnen in Frage kommenden
Seilquerschnitten ein geringster Abstand (etwa der 15- bis 20 fache
Seildurchmesser) nicht unterschritten wird. Die Druckstellen werden sich aber
ganz regelmässig und gesetzmässig bilden müssen, sobald das Seil starken
Zugbeanspruchungen oder oft wiederholten Biegungen ausgesetzt wird. Unter der
Wirkung der gegenseitigen Reibung der Drähte wird sich alsdann die Druckstelle
immer mehr vertiefen; da die specifische Beanspruchung des stehenbleibenden
Materials gegenüber der des vollen Drahtquerschnittes immer mehr wächst, so wird
die Dehnung des Drahtes sich schliesslich vorwiegend auf den geschwächten
Querschnitt erstrecken, und es wird nicht ausgeschlossen sein, dass bei
Erreichung der dem Materiale eigenthümlichen Bruchdehnung der eine oder der
andere Draht zum Bruche kommt. In meinem Berichte über den mikroskopischen
Befund des Hardenberger Seiles (Mittheilungen 1884
S. 24) habe ich nachgewiesen, wie während des laufenden Förderbetriebes solche
Druckstellen in Folge äusserer und innerer Einwirkungen sich so sehr vertiefen
können, dass das Aussehen der Drähte im Inneren eines alten Seiles oft hohe
Bedenken gegen seine Betriebssicherheit hervorrufen würde, wenn eben das Innere
immer mehr zu Tage läge.“
„Aus dem Voraufgehenden dürfte einleuchten, dass die Entstehung einzelner
Drahtbrüche im Inneren eines Seiles durchaus nicht ausgeschlossen ist, und da
sie im Betriebe thatsächlich eintreten, so dürfte die Frage von praktischer
Bedeutung sein, wie gross die Schwächung eines Seiles in Folge mehrerer in
einiger Entfernung auf einander folgender Drahtbrüche sein mag, oder bis auf
welche gegenseitige Entfernung die Drahtbrüche zusammengerückt werden dürfen,
ohne eine grössere Schwächung im Seile zu erzeugen, als dem Ausfalle des
betreffenden Drahtquerschnittes an der Bruchstelle entspricht.“
„Ferner ist wohl zu beachten, dass sich die vorbesprochenen Untersuchungen nur auf
diejenigen Vorgänge erstreckt haben, die in einem Seile bei ruhiger
Zugbeanspruchung auftreten, dass also die Schlussfolgerungen sich nur auf diesen
Zustand beziehen können. Es kann keinem Zweifel unterliegen, dass die
Verhältnisse sich etwas ändern, wenn die Versuche unter solchen Bedingungen
wiederholt werden, wie sie im Betriebe vorkommen.“
Speciell zu den letzten Bemerkungen darf wohl mit Sicherheit hinzugefügt werden, dass
die im Betriebe auftretenden mehrbesprochenen dynamischen Beanspruchungen in dem
durch Martern angezeigten Sinne nur ungünstiger wirken
können; dass also besonders jene Theile, die Stoss direct aufnehmen, wie z.B. das
oben mehrfach hervorgehobene Seilende; der Seiltheil, welcher beim Anhübe
zunächst der Treibtrommel liegt; ausserdem jene Theile, die neben statischen
und dynamischen Zugbeanspruchungen auch noch Biegung erfahren, wie z.B. das
Seilstück, welches den Uebergang aus einer Aufwickelung in die andere bildet und
meistens zu Seilbrüchen Veranlassung gibt; der Seiltheil, welcher beim Anhübe des
Fördergestelles vom Füllorte oder beim Ankommen des Fördergestelles an der Hängebank
auf der Seilscheibe liegt, – dass alle diese Seiltheile jenen Verdrückungen der
Drähte und den damit verbundenen Zerstörungen ganz besonders unterworfen sein
werden.
Dass auch die Schachtbeschaffenheit, speciell die der Leitbäume für die
Seilbeanspruchung von Bedeutung sind, ebenso der Verschleiss der Drähte durch
Reibung an den Treib trommeln bezieh. Bobinen und Seilscheiben auch beim Auf- und
Abwickeln durch Reibung an den Seil Wickelungen selbst, ist noch hervorzuheben.
Was die Beiz- und Rostbrüchigkeit des Eisens und Stahles bei dem Vorhandensein von
saurem Wasser anbetrifft, so berichtet Ledebur in Stahl und Eisen, 1889 Nr. 9, dass Eisen- und
Stahldraht, mit Säuren gebeizt, bezüglich der Biegungsfestigkeit Einbusse erleidet,
bezüglich der Zugfestigkeit aber unverändert bleibt.
Je stärker die Querschnitte der gebeizten Gegenstände sind, je schwächer die
angewendete Säure ist und je kürzer die Zeitdauer ihrer Einwirkung, desto geringer
ist die Gefahr für die Entstehung der Beizbrüchigkeit; während die letztere bei
Drähten in kurzer Zeit zu entstehen pflegt, sei es durch absichtliches Beizen beim
Drahtziehen, sei es durch Einwirkung saurer Grubenwasser, die fortgesetzt und um so
kräftiger auf die Seile wirken, je dünner die Drähte und je saurer das Wasser ist.
(Durch längeres Lagern der gebeizten Stücke an einem trockenen Orte wird die
ursprüngliche Festigkeit beinahe vollständig wieder hergestellt.) Durch Rosten wird
zwar ein gleicher Einfluss wie durch Beizen ausgeübt, aber er ist weit schwächer als
beim Beizen, und in den meisten Fällen wird die Benachtheiligung, welche die
Festigkeit der Drähte durch die stattfindende Materialzerstörung erfährt, weit
beträchtlicher sein, als durch Entstehung von Rostbrüchigkeit.
Obschon das Eisen durch die Berührung mit Zink empfänglicher für die Beizbrüchigkeit
wird, so ist doch beim Rosten verzinkter Eisentheile nur theilweise zu bemerken
gewesen, dass durch die stattgehabte Verzinkung die Entstehung der Rostbrüchigkeit
befördert worden sei.
Die Forderungen, die an das Seildrahtmaterial zu stellen sind, sind insbesondere:
hoher Zugwiderstand, grosse Dehnbarkeit innerhalb der Elasticitätsgrenze, gute
Biegbarkeit. Die zur Verwendung gelangenden Schweisseisendrähte sollen 40 k
Zugfestigkeit für 1 qmm bei etwa 15 bis 20 Proc. Dehnung auf 100 mm Länge und die
Tiegelgusstahldrähte mehr als 200 k Zugfestigkeit für 1 qmm bei nur 1 bis 2 Proc.
Dehnung haben.
VI. Das Seilscheibengerüst.
Die Höhe der Seilscheibenachse über der Hängebank kann um so kleiner werden, je
kleiner die Fördergeschwindigkeit und je besser lenkbar die Fördermaschine ist.
Gegenüber dem Bestreben, die Höhe der Seilscheibe über der Hängebank klein zu machen,
steht aber die Regel, welche sich aus der früher dargebotenen Rechnung ablesen lässt
und welche sagt, dass die dynamischen Beanspruchungen, welche, falls das
Fördergestell an der Hängebank steht, auf das Seil ausgeübt werden, um so weniger
schädlich wirken, je länger das Seilstück zwischen Hängebank und Seilscheibe, also
je grösser der Höhenunterschied zwischen den beiden letzteren ist. Es muss deshalb,
will man das Seilscheibengerüst nicht hoch machen, noch gefordert werden, dass die
auf das an der Hängebank befindliche Fördergestell, bezieh. auf das betreffende
kurze Seilstück wirkenden dynamischen Beanspruchungen möglichst auf Null
heruntergebracht werden: durch die Anordnung einer vorzüglichen Aufsetzvorrichtung;
durch ein unter allen Umständen stattzufindendes Aufsetzen des Fördergestelles;
durch an der Hängebank unbedingt zu vermeidendes Hängeseil; durch ein ohne Stoss zu
bewirkendes Eröffnen oder Erheben der Schachtverschlussthüren und durch thunlichste
Vermeidung einer plötzlichen kräftigen Bremswirkung, d.h. durch unausgesetzte
vorzüglichste Dienstleistung des Fördermaschinenführers.
Um die letztere auf ein hohes Maass zu steigern, wurde für manches Bergrevier nicht
nur ein Geschwindigkeitsanzeiger, sondern auch ein Geschwindigkeitsaufzeichner
(Tacheograph) empfohlen, wohl auch gefordert; es sollen aber hier und da
Maschinenwärter in dem Bewusstsein, dass jeder Mangel der Thätigkeit bildlich
dargestellt wird, ängstlich geworden und dadurch zu Versehen geführt worden sein.
Besonders qualificirte und entsprechend erzogene Maschinenführer werden im
Tacheographen keinen Feind, sondern ein ehrendes Zeugniss geleisteter Thätigkeit
erkennen, die man gern prämiirt!
VII. Die Seilscheiben.
Die Seilscheiben wirken im Falle der Gefahr wie Schwungräder, also durch ihre Energie
mitnehmend auf die Förderseile. Würde beispielsweise in dem Augenblicke, in welchem
das Fördergestell mit grosser Geschwindigkeit an der Hängebank ankommt, plötzlich
die Dampf bremse eingelegt, so würde das Seil des aufsteigenden Gestelles durch die
Energie der zugehörigen, nicht abgebremsten Seilscheibe nach der Trommel hin, das
andere Seil hingegen sowohl durch die grosse eigene Energie, als auch durch die
Energie der zugehörigen, ebenfalls nicht abgebremsten Seilscheibe von der
Treibtrommel abwärts getrieben und letzteres dadurch bedeutend auf Zug
beansprucht.
Beide Wirkungen werden natürlich um so kräftiger, je grösser die
Fördergeschwindigkeit, und je grösser die Trägheitsmomente der Seilscheiben sind,
woraus sich ergibt, dass man, besonders bei grösseren Fördergeschwindigkeiten, die
Kranzgewichte nicht unnöthig schwer und die Durchmesser nicht unnöthig gross machen
soll, obwohl ein grosser Durchmesser mit Rücksicht auf das Maass der Abbiegung des
Förderseiles vortheilhaft ist.
Wird nun empfohlen, den Durchmesser der Seilscheibe gleich dem Durchmesser der
Treibtrommeln zu machen, so kann dieser Vorschlag nur in Bezug auf cylindrische
Trommeln eine Bedeutung haben. Bei konischen Trommeln, Spiraltrommeln ändert sich ja
der Durchmesser und die Biegungsspannung in jedem Augenblicke, während der
Durchmesser und die Biegungsspannung an der Seilscheibe constant ist.
Man wird das Sichtige finden, wenn man von den auf den Seildurchmesser bezogenen
Erfahrungsregeln ausgeht und unter Berücksichtigung der Verhältnisse des
gegebenen Falles, besonders der Fördergeschwindigkeit, einen Zuschlag gibt, der
nicht unnöthig grosse Trägheitsmomente entstehen lässt.
VIII. Die Treib- oder Seiltrommeln.
Den Treibtrommeln gibt man heute bei grossen Teufen und grossen Förderlasten, also
bei langen dicken Seilen oft ausserordentlich grosse Durchmesser, so dass sich unter
Berücksichtigung des schweren Trommelbelages und der auf den Trommelumfang
reducirten Gewichte des Fördergestelles, der Ladung, des Seiles und eines Theiles
der Seilscheibe Trägheitsmomente, und unter Berücksichtigung der meistens grossen
Fördergeschwindigkeit Energien ergeben, welche diese Trommeln zu Schwungrädern
machen, die den Anlauf sehr erschweren und den Endlauf des ganzen Fördersystems zu
gefährlich gestalten. Diese Grössen ergeben sich durch die Forderung, dass das
Rundseil nur eine einzige Aufwickelung auf der Trommel bilde; dass sich die
einzelnen Seilumwindungen nicht gegenseitig reiben, sich also in besonders
eingedrehten Rillen entsprechend lagern können; dass ferner die Trommelbreite und
damit die Entfernung der Treibtrommelachse von der Seilscheibenachse nicht unnöthig
gross ausfalle. Auch die Dampfkolben- und Fördergeschwindigkeit, der Kolbenhub,
bezieh. der Kurbelradius und die Umdrehungszahl der Trommelwelle spielen für die
erwähnten Grössen – direct wirkende Maschinen gedacht – natürlich ebenfalls eine
wichtige Rolle.
Aehnliches, wenn auch nicht Gleiches, gilt auch für Bandseile und Bobinen, und man
erkennt, dass unter solchen Umständen der Geschwindigkeitsanzeiger, noch mehr aber
jene Einrichtung, welche selbst bei verschiedenen Energien und Förderteufen
selbsthätig für den an der Hängebank eintretenden Stillstand des Systems sorgt, für
die Sicherheit des Betriebes von grösster Bedeutung ist.
Mehrfach wendet man heute, wenn nur aus einer Teufe gefördert wird, cylindrische
Seiltrommeln und zur vollständigen oder theilweisen Seilgewichtsausgleichung
Unterseil an, so beispielsweise auf den königl. preussischen Steinkohlengruben im
Saarrevier. Daselbst wird das Aloe-Unterseil – bis etwa ½ oder ¾ ausgleichend –
unter Einschaltung von Spiralfedern durch eine scherengestängartige, das
Fördergestell umführende Einrichtung an das Förderseil – bezieh. an die dort
vortheilhafter Weise sozusagen Hängeseil vertragende Baumann'sche Seilklemme, also in solcher Weise angeschlossen, dass das
Fördergestell durch die Last des Unterseiles keinen schädlichen Einfluss
erfährt.
In anderen Revieren hat man das Unterseil wegen eingetretener Störungen, die zu
ernstlichen Bedenken führten, wieder abgelegt.
In Sachsen fördert man bei den vielfach auftretenden grösseren Teufen gern mit
Bandseil, bezieh. Bobine, und thatsächlich lehren die graphischen Darstellungen,
dass der Betrieb mit der Bobine unter Benutzung von Stahlseil in vielen Fällen ein
relativ bester ist, – wenn auch im Uebrigen zugegeben werden muss, dass ein Bandseil
mehr als ein Rundseil der Zerstörung unterliegt.
Kleinere und weniger wechselnde Momente lassen eine schwächere Förderdampfmaschine zu
und ergeben gleich-massigeren Betrieb; grössere und mehr wechselnde, selbst bei der
Productenförderung gegen das Ende des Treibens, geben oft negativ ausfallende
Momente, fordern hingegen einen stärkeren Motor, der anfangs kräftig, hierauf
weniger und dann gar nicht mehr zu füllen, dafür aber nunmehr mit der Bremse zu
behandeln ist, so dass ein ungleich-massiger Betrieb entsteht.Wegen der
noch folgenden Angaben des Verf. über Fördermaschinen und Kessel verweisen
wir auf die Quelle: Civilingenieur, Bd. 37 S. 597.