Die Schachtfördermaschinen

451 Pages·1913·26.392 MB·German

by  Karl Teiwes, Prof. Dr.-Ing. E. Förster (auth.), Karl Teiwes, Prof. Dr.-Ing. E. Förster (eds.)

Die Bergwerksinaschinen.
Eine Sammlung von Handbüchern
für Betriebsbeamte.
Unter Mitwirkung zahlreicher Fachgenossen
herausgegeben von
Hans Bansen,
~ilJL{5ng.
Berg-Ingenieur, ord. Lehrer an der Oberschlesischen Bergschule
zu Tarnowitz.
Dritter Band.
Die Schachtförderinaschinen.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1913
Die
Schachtfördermaschinen.
Bearbeitet von
Karl Teiwes, und Prof. :tJr.<5ug. E. Förster,
Diplom-Ingenieur in Tarnowi(z Direktor der Kgl. Maschinenbau- und
Hüttenschule in Gleiwitz.
Mit 323 Textfiguren.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1913
ISBN 978-3-662-34318-0 ISBN 978-3-662-34589-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-34589-4
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1913
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Vorwort.
Der Fluß technischen Fortschrittes fließt stetig dahin. Dennoch
glaubt der rückschauende Blick Einschnitte in dieser Entwicklungslinie
zu erkennen. So hat auch die Fördermaschine einen gewissen Abschluß
wichtiger Kapitel erreicht: Der elektrische Antrieb hat sich vollberechtigt
an die Seite des altbewährten Dampfantriebes gestellt und ihn durch
seinen Wettbewerb auf die Bahn fortschreitender Entwickelung gedrängt.
Er hat hierbei selbst den ersten Teil seiner Entwickelung abgeschlossen
und beginnt zuversichtlich einen zweiten Lebensabschnitt, der ihm die
Befreiung von den Fesseln verwickelter Anordnung und hoher Anlage·
kosten bringen soll.
Den künftigen Wettlauf beider Antriebe zu verfolgen wird anregend
und ein Überblick über das Erreichte und die hierbei begangenen Wege
nützlich sein. Die Lebensaufgabe der Fördermaschine hat hierbei als
Richtschnur unserer Darstellung zu dienen. Diese geht daher von der
Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit des Betriebes aus und betrachtet
die Fördermaschine im Rahmen des ganzen Förderbetriebes, dessen
Mittelpunkt sie bildet. Eine Ergänzung finden diese Betrachtungen
in dem folgenden Bande IV "Schachtförderung" des Sammelwerkes
, , Die Bergwerksmaschinen'', welcher den eigentlichen Schachtbetrieb
zum Mittelpunkt seiner Erörterungen macht.
Für die Form der Darstellung war bei der Fülle des Stoffes Be·
schränkung auf das Wesentliche und Richtunggebende geboten. Das
Stoffgebiet "Schachtfördermaschinen" wurde daher durch Betrachtung
des Gemeinsamen eingeleitet und dann wurden dem Dampf- und dem
elektrischen Antriebe umfangreichere Abschnitte gewidmet. Auf unge·
wöhnliche Antriebe und G6staltungen konnten nur gelE-gentliche
Seitenblicke geworfen werden. Die Grundmauern des Gebäudes wurden
jedoch in genügender Breite gelegt, um auch die Massen künftiger Auf
bauten tragen zu können.
Für genauere Belehrung über einzelne Abschnitte ist ein Verzeichnis
einschlägiger Schriften beigefügt.
Die Verfasser wurden von vielen Seiten bereitwillig unterstützt,
doch war es nicht möglich, allen dargebotenen Stoff, insbesondere den
zeichnerischen, vollständig zu bringen. Ein Verzeichnis der stillen Mit
arbeiter ist angefügt und allen diesen Helfern am Werke sei zugerufen
ein dankbares Glückauf.
Tarnowitz-Gleiwitz, im November 1912.
K. Teiwes. E. Förster.
Mit Stoff über Fördermaschinen sind die Verfasser unterstützt
worden:
mit Zeichnungen über Dam pfförder ma schineu von: Skodawerke,
Akt.-Ges., Pilsen; Berlin-Anhaltische Maschinenbau-Akt.-Ges.,
Abteilung Köln-Bayenthal; A. Borsig, Tegel; Eintrachthütte,
Eintrachthütte, Oberschl.; Ehrhardt & Sehmer, Schleifmühle;
BreslauerMaschinenbau-Akt.-Ges., Breslau; Carlshütte, Altwasser
i. Schles.;
mit Zeichnungen über Förderhaspel von: Gebr. Pfeiffer, Kaisers
lautern; F. A. Münzner, G. m. b. H., Obergruna i. Sa.; Gewerk
schaft Schalke r Eisenhütte, Schalke; Maschinen-und Armaturen·
fabrik vorm. Breuer, Höchst a. M.;
mit Abbildungen über elektrische Fördermaschinen von:
Deutsche Maschinenfabrik Akt.-Ges., Duisburg; Fr. Gebauer,
Berlin; Brown, Boveri & Cie., Mannheim und Baden; Siemens
Schuckert-Werke, Berlin; Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft,
Berlin;
durch Überlassung von Klischees von: Köln-Ehrenfelder Ma
schinenfabr.; Ernst Heckel, Ges. für Förderanlagen, Saarbrücken;
Maschinenfabrik A. Beien, Herne i. W.; Dingiersehe Maschinen
fabrik, Zweibrücken; Maschinenfabrik A. H. Meyer, Ramm i. W.;
Georg Schönfeld, Berlin: Atlas· Werke, Berlin; E. Koch, Herne;
Brown, Boveri & Cie., Baden-Schweiz; Siemens-Schuckertwerke,
Berlin; Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft, Berlin;
mit Zeichnungen und Beschreibungen von Steuerungen, Anzeige
und Sicher hei tsvorrich tungen
von den Firmen: Bergisch-Märkische Installationsgesellschaft,
Düsseldorf; Dr. Th. Horn, Leipzig-Großzschocher; Atlas-Ges.,
Charlottenburg; Gutehoffnungshütte, Oberhausen (Rhld.); Issei
burger Hütte, Isselburg; Siemens & Halske, Akt.-Ges., Berlin;
von den Herren, Ernst Heese, Beuthen; Ernst Koch, Herne i. W.;
H. Eigemann, Essen; Dubbel, Berlin; Grunewald,Aachen; Georg
Schönfeld, Berlin-Halen~>ee; J. Karlik, Frag-Weinberge; Weidig,
Schiettau a. S.
Inhaltsverzeichnis.
Erster Teil.
Gemeinsame Gesit'htspunkte.
Seite
A. Bedeutung der Fördermaschine 1
B. Systematik der Fördermaschinen. . . . 2
1. Nach der Verwendung . . . . . . 2
2. Nach der Art der Seilträger. . . . 2
3. Nach der Art der Antriebsmaschine 3
C. Gesamtanordnung der Fördermaschinen 3
1. Fördergerüst und Seilscheibe . . . 3
Seitliche Aufstellung. Turmmaschine. Lage der Seilscheiben zur
Hängebank und zur Maschine. Das Sei!scheibengerüst.
2. Entfernung der Maschine vom Schachte . . . . . . . . . . . . 6
Schräger Seilzug. AblenkungswinkeL Sicherheit des Seillaufes bei
yerschiedener Trommelform. Nutenreibung und Windungsreibung.
Übliche Entfernungen.
3. Lage der Maschine zum Schachte . . . . . . . . . . . . . . . 8
Maschinenwelle senkrecht oder parallel zum Wagenlaufe. Zylin
drische Trommeln, Bobinen, Treibscheiben, Spiraltrommeln in ver
schiedener Lage. Neben- und hintereinanderliegende zylindrische
und Spiraltrommeln. Verschiedenschlägiger oder gleichschlägiger
Seilablauf.
Zweiter Teil.
Berechnung der Fördermaschinen.
A. Die Rechnungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 . . .
1. Lastverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 . . .
Zahlenangaben über Nutzlast, Totlast (Schalen, Wagen); Hinweis
auf die Seilgewichte.
2. Massenverhiiltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 . . .
Gewichts- und Massenwirkung der Lasten. Formel der Massen
wirkung. Tabelle der auf Seilmitte umgerechneten umlaufenden
Gewichte.
3. Geschwindigkeitsverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . 1.4 . .
Förderleistung, Teufe, Geschwindigkeit. Verschiedene Geschwindig
keitsdiagramme. Entwurf eines Diagrammes. Förderpausen. Ab
kürzung der Pausen. Gebräuchliche Geschwindigkeiten.
4. Beschleunigungsverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 . .
Beschleunigung und Verzögerung. Ihr Einfluß auf die Diagramm
gestaltung. Abhängigkeit von den Trieb- und Hemmkräften bzw.
den Maschinenabmessungen. Diagrammformen verschiedener Ma
schinenarten und Betriebsweisen: Trommelmaschinen, Treib
scheibenmaschinen, Seilgewichtsausgleich, freier Auslauf, Gegen
dampf. Übliche Zahlenwerte.
5. Kraft- und Arbeitsverhältnisse . . . . . . . . . . . . . .2 1. .
Kraft- und Leistungsverteilung eines Förderzuges. Hauptleistung
während der Anfahrt. Nutzen der Expansion. Gegendampf un
wirtschaftlich. Beispiel einer Berechnung der Triebkraft unter Be
rücksichtigung des Massenwiderstandes.
VITI Inhaltsverzeichnis.
Seite
6. Größe der Nebenwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . 25 .
Wirkungsgrad der Antriebsmaschine und der Schachtfördervng.
Verschiedene Formeln. Zahlenwerte.
B. Die Berechnung der Maschinenabmessungen in Anwendung auf Dampf·
antrieb .. . ....... . ........... . 26
l. Abmessungen der Scheiben und Trommeln ........ .. . 26
Rücksicht auf Seilbiegung und Seilaufspeicherung. Tabelle.
2. Die Kraftmomente Mk . . . . . . . . . . . . . . . . .2 8 . . .
Die Kraftmomente verschiedener Maschinenanordnungen und
Betriebszustände.
3. Die Widerstandsmomente Mw . . . . . . . . . . . . . . 3.1 . .
Rücksicht auf die verschiedenen Betriebsweisen und Trommel
formen.
4. Gang der Rechnung 33
Dritter Teil.
Seilgewlchtsausgleicb.
A. Gemeinsame Gesichtspunkte . . . . . . . . . . . . . . . 35
l. Notwendigkeit und Nutzen des Seilgewichtsausgleiches 35
Rücksicht auf Sicherheit und Wirtschaftlichkeit.
2. Systematik des Seilgewichtsausgleiches . 36
B. Ausgleich durch Unterseile . . . . . . . . 37
1. Unterketten und Unterseile . . . . . . . . 37
2. Sohlenwechsel bei Unterseil . . . . . . . 38
3. Durchgehendes Förderseil . . . . . . . . . 38
Befestigung des Oberseilesam Förderkorbe. Seilkausche. Durch
gehendes Förderseil. Seilklemme.
4. Beanspruchung und Arten des Unterseiles . . . . . . . . . .3 9.
5. Befestigung des Unterseiles am Korbe . . . . . . . . . . . . .4 0
Drehbare Seilkausche, elastisch gelagert. Umführungsgestänge am
Korbe. Unterseil an Oberseil durch Seilklemme.
6. Führung de~ Seilschlinge . . . . . . . . . . . . . . . 41
7. Nachteile des Unterseiles . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.
Biegung und Schwingungen. Beschädigung des Seiles und des
Schachtes. Ungünstig bei Seilbruch.
C. Besonderes Ausgleichsseil nach Lindenberg & Meinicke . 42
l. Beschreibung und Wirkung . 42
2. Vor- und Nachteile. 43
D. Ausgleich durch Bobinen 43
1. Beschreibung 43
2. Berechnungen 44
3. Beispiele . . . . . . . . . . . 45
Vollständiger Ausgleich mit Aloebandseil. Unvollständiger Aus
gleich mit Hanfseil. Unvollständiger Ausgleich mit Drahtseil.
4. Zeichnerische Darstellung der veränderlichen Größen 47
5. Veränderung des Ausgleiches während eines Aufzuges 48
6. Verwendung verjüngter Bandseile . . 49
7. Sohlenwechsel bei Bobinen . . . . . . . . . . 49
8. Bedienung des unteren Förderkorbes . . . . . 50
9. Beurteilung der Bobinenförderung . . . . . . . 50
Einfachheit. Für große Teufen unvollkommen. Rohe Seilkosten.
Besondere Eignung fiir Abteufbetrieb.
E. Ausgleich durch Kegeltrommeln . . 52
1. Konische und Spiraltrommeln . 52
2. Berechnungen . . . . . . . 53
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
3. Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 4 . . .
Vollständiger Ausgleich. Unvollständiger Ausgleich. Mit ver
jüngtem S'eil für T = 1000 m. Unvollständigkeit des Ausgleiches
bei veränderter Nutzlast. Veränderung des Ausgleiches während
eines Aufzuges gering.
4. Beurteilung der Förderung mit Spiraltrommeln . . . . . . . . 56.
Völliger Ausgleich für große Teufen. Große Abmessungen und
Massen. Besondere Bedienung des unteren Korbes.
F. Ungewöhnliche Ausgleichsarten . . . . . . . . . . . 57
l. Auf besonderer Bahn geführtes Ausgleichsgewicht . . . 57
2. Gegengewichte an Bobinen . . . . . . . . . . . . . 58
3. Gegengewicht an Spiraltrommeln (nach Gerhard) . . . 59
4. Dynamische Ausgleichung . . . . . . . 61
Mit spiralförmiger Trommel. Als schwereres UnterseiL Neuer
dings empfohlen.
G. Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.
l. Vergleich der verschiedenen Ausgleichsarten . . . . . . . 62
Vollständigkeit des Ausgleiches. Bauliche Mittel. Betrieb. Wirt
schaftlichkeit. Schwierigkeiten bei wachsender Teufe.
2. Verminderung des Seilübergewichtes durch verjüngte Förderseile . 64
Ohne Auftreten negativer Momente erreichbare Teufen. Ver
schiedene Einflüsse: geringe Totlast, hohe Seilfestigkeit, Seilver
jüngung. Bei lebhaftem Sohlenwechsel kein Seilgewichtsausgleich.
Vierter Teil.
Den Lastantrieb vermittelnde Teile.
A. Die Förderseile . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 . . .
l. Beanspruchung der Drahtseile . . . . . . . . . . . 6. 5 .
Zugbeanspruchung, Biegungsbeanspruchung, Beschleunigungs
spannungen, Stoßbeanspruchung, Schwingungsspannungen.
2. Berechnung der Drahtseile . . . . . . . . . . . . . . . 65. . .
3. Einfluß von Bruchfestigkeit und Seilsicherheit auf die Wirtschaft-
lichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8 . . . .
Tabelle für verschiedene Festigkeiten und Teufen. Für größere
Teufen höhere Festigkeiten erforderlich. Einfluß der Seilfahrts
sicherheit.
4. Verjüngte Förderseile . . . . . . . . . 70
Vorteile. Bauart. Beispiele.
5. Bergpolizeiliche Vorschriften . . . . . . . . . . . . 7l. .
Deutsche und Österreichische Bestimmungen. Prüfung vor dem Auf
legen. Periodische Seilprüfungen. Seilsicherheit. Anschauungen
der Ministeriellen Seilfahrtkommission. Die neuesten Bergpolizei
lichen Bestimmungen (Dortmund 1. 1. 1911).
6. Formen und Bauarten der Drahtseile . . . . . . . . . . . 74. .
Rundseile. Flechtarten der Rundseile: Gleichschlag, Kreuzschlag.
Drall. Drallfreie Seile. Flachlitzige Seile. Bandseile.
7. Das Verhalten der Drahtseile im Betriebe . . . . . . . . . 7. 6.
Zahl der Seilbrüche. Leistungen nach Zeit, Arbeit und Kosten.
In Deutschland verwandte Materialien. Seilabhauen. Seilreibung.
Chemische Einflüsse. Schmieren. Verzinken.
8. Hanfseile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. 7
Verbreitung. Festigkeiten. Berechnung. Erreichbare Teufen.
Vergleich mit Drahtseilen.
B. Die Antriebsarten des Förderseiles im allgemeinen. . . . . . . . . 78 .
l. Antrieb durch Trommeln . . . . . . . . . . . . . . . . 78. . .
Aufwickelung. Ersatz- und Sicherheitswindungen. Fest- und Los
trommel. Das Seilnachlassen und -kürzen. SohlenwechseL
X Inhaltsverzeichnis.
Seite
2. Antrieb durch Treibscheibe . . . . . . . . . . . . . . . 8. 0 .
Der Seillauf. Unterseil zwecks Seilgewichtsausgleiches und Span
nungserzeugung. Erhöhung der Seilreibung. Eiiifluß wachsender
Teufe. Falsche Anschauung. SohlenwechseL
3. Vergleich zwischen Trommel- und Treibscheibenförderung . . . . 82
In Rücksicht auf: äußere Gestaltung Massenaufwand, Betrieb;
WeEensunterschied des Antriebes. Vor- und Nachteile im Förder
betriebe. Seilauswechseln, Seilbruch.
C. Die Treibscheibenförderung . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. 5 . .
l. Reibungsverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85. . .
Die Kräfte an der Treibscheibe: Seilspannungen und Seilreibung.
Einfluß von Reibungsziffer und Umschlingungsbogen. Spannungs
verhältnisse der Seilenden. Sicherheit gegen Seilrutsch. Formeln
für verschiedene Betriebsarten.
2. Reibungszahlen f und Seilrillenfutter . . . . . . . . . . . . . 8. 8
Zahlenangaben verschiedener Herkunft.
3. ·Das Seilrutschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 . . .
Verhalten im Betriebe. Verhinderung. Magnetische Anpressung.
Seil bremse.
4. Vergrößerung des Umschlingungabogens durch Seilführung 90
Verschiedene Anordnung von Führungsscheiben. MehrfacheTreib
scheiben. Anordnungen nach Hecke!. Das Whitingsystem. Ge
meinsam und unabhängig angetriebene Treibscheiben. Auflösung
in dünne Seile (Königs- und Laurahütte).
5. Das Seilauswechseln bei Treibscheiben . . . . . . . . . . . 95
Schwierigkeiten. Verfahren von A. Beien, Herne; Verfahren der
Union-Essen.
D. Ausführung der Seilträger . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
l. Trommelformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Zylindrische Trommeln. Ältere und neuere Trommeln. Naben,
Speichen, Mantel, Seillauf, Bremskranz. Beanspruchung. Trommel
von Kammerer. Zwei Seile auf einer Trommel. Trommel von
Böttcher. Unterbringung der Vorratswindungen nach Fritsch.
Seilbefestigung.
Kegelförmige T;rommeln. Große Spiraltrommel. Amerikanische
Trommel für 1850 m Seil.
Bobinen. Fest- und Losbobine. Aufbau. Seilbefestigung.
2. Das Umstecken der Seiltrommeln . . . . . . . . . . . . .1 09. .
Fest- und Losnabe. Verschiedene Verbindung derselben durch:
Bolzen, Zahnräder, Bolzen mit Noniusteilung nach Hoppe, Berlin und
nach Graf & Konrad, Dortmund, Reibungskupplungen, Er
leichterung des Umsteckvorganges und Sicherung der Arbeitenden
nach Fabrik Blansko, Mähren und nachBlazek(Siemens-Schuckert).
3. Treibscheiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. 5 . . .
Fünfter Teil.
Der Fördermascbinenbetrieb.
A. Eigentümlichkeiten des Fördermaschinenbetriebes 117
B. Das Kräftespiel an der Seilwelle . . . . . . . . . 118
l. Herkunft und Wirkung der Kräfte . . . . . 118
Die verschiedenen Kräfte und das Wesen ihrer Wirkung.
2. Die Lastenkräfte 118
3. Die Maschinenkräfte 119
4. Die Massenkräfte . . . . . . . . 119
5. Die Bremskräfte . . . . . . . 120
Notwendigkeit der Bremskräfte. Echte und unechte Bremsung.