Glückauf, Jg. 71, No. 40

(1)

,‘iA A

GLÜCKAUF '

Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift

71. Jahrg.

Nr. 4 0 5. O k t o b e r 1935

Scheibenbau unter A n w e n d u n g neuzeitlich er Fördermittel in e in em flach g e la g e r te n R uhrkohlenflöz.

Von Dr.-Ing. E. G l e b e , Essen.

L a g e r u n g s - und F l ö z v e r h ä l t n i s s e . Auf der im nördlichen Ruhrbezirk gelegenen Zeche Auguste Victoria sind die Flöze Zollverein 1 und Zollverein 2 im nordöstlichen Teil des G ru b e n feldes nu r durch ein Zwischenmittel von rd. 15 cm Mächtigkeit getrennt, w ährend im westlichen Teil der Abstand d e r beiden Flöze bis zu 15 m erreicht. Wie Abb. 1 erkennen läßt, beläuft sich der Abstand der beiden Flöze im Ruhrbezirk durchschnittlich auf 20 m, wobei d e r Abbau im allgemeinen keine Schwierig

keiten bereitet. Über Einzelheiten der Flözausbildung auf d e r genannten Schachtanlage gibt Abb. 2 A uf

schluß. Danac/i beträgt die Gesamtm ächtigkeit ein

schließlich der Zwischenmittel rd. 3,35 m, wovon auf Zollverein 1 etwa 1,10 m Kohle und 0,10 m Nachfall, auf Zollverein 2 insgesam t 2,15 m entfallen. Das Mittel zwischen den beiden Flözen setzt sich aus Kohle und Bergen zusammen und ist gebräch.

— Om ó c/z/efe r/o a 7,70/77 Tfo/z/e

A bbaufortschritt zu sorgen. G egenüber den frü h e m Abbauverfahren haben sich zwar einzelne technische Neuerungen und Verbesserungen g ünstig ausgewirkt, so ist z. B. bei flach gelagerten Flözen die E in

bringung des Bergeversatzes mit Blasluft oder durch Schleudern erleichtert worden. Anderseits machen sich jedoch, wenn die Flözmächtigkeit eine gewisse Grenze überschreitet, noch genügend Nachteile geltend, z. B.

stärkerer Gebirgsdruck, erhöhte Stein- und Kohlen

fallgefahr und erschwerte H erstellung des Ausbaus.

Z o/M |

-70/77 S c/z/e/er/oz?

-J/77 <Sa/7C/sfe/77

F /.Z o/foZ

~-k- .-WiFLĄTF" v. —7/r7 •S a a o 'sc/z/e/er

2,05/77 c//7re//7e TfoA/e iS c/z/efer/orz

Abb. 1. N orm alpro fil der Flöze Zollverein 1 und Zollverein 2 im Ruhrbezirk.

Die A bbauführung in d e ra rt mächtigen Flözen gestaltet sich vielfach schwierig, und zwar nicht nur bei steilem Einfallen von etw a 8 0 - 9 0 ° , sondern auch bei mittlerm und flachem Einfallen, vor allem dann, wenn man W e rt auf gro ß e flache Bauhöhen legt und mit Rücksicht auf den starken Abbaudruck der mächtigen Flöze gezw ungen ist, fü r einen schnellen

0,70 77ac/7fa/ /

7,70 7f0/77e

07 5 c/7e/7- f/fo/z/e //. ßerpze

777/Tfe/ s e /z r p e i/ra c /zj 7,W Tfofy/e

0 2 5 z tv 7sc/7 e/7- /dergem /T O e/m //

zzz/T/e/ Tfo/z/e c/orc/zse/z/l 0,05 Tfo/z/e

Abb. 2. Flözprofil von Zollverein 1 un d Zollverein 2 auf der Zeche A u g u s te Victoria.

In Abb. 3 ist ein Profil durch die hier behandelte 5. östliche Abteilung wiedergegeben, das im einzelnen über die Lagerung der genannten sowie der ändern Flöze unterrichtet. Das Einfallen beträgt in H öhe der dritten Sohle 15° und unterhalb der zweiten Sohle etwa 22°. Die gesamte flache Bauhöhe zwischen den beiden Sohlen weist bei einem Sohlenabstand von 100 m eine Länge von 360 m auf.

B e s c h r e i b u n g d e s A b b a u v e r f a h r e n s . Der ursprüngliche Plan, beide Flöze gemeinsam in ihrer Gesamtm ächtigkeit abzubauen und den a u s gekohlten H ohlraum mit Hilfe von Blasversatz zu verfüllen, mußte aufgegeben werden, weil die hangen-

/fo /u p resso re/zra i/m / ■ ^

Abb. 3. Q u erp ro fil der 5. östlichen Abteilung.

(2)

einstückig hereinbrachen. F ü r die Entstehung des Druckes lassen sich keine nähern G ründe angeben, jedoch ist anzunehmen, daß in mächtigen Flözen infolge der weitergehenden Absenkung des Hangen- den nicht nu r ein stärkerer Druck in den offenen Feldern auftritt, sondern das H angende auch zer

trü m m ert wird, so daß es sein ursprünglich festes G efüge verliert.

Um der in der 5. östlichen Abteilung in den Flözen Zollverein 1 und 2 anstehenden Kohlenmenge nicht verlustig zu gehen, entschloß man sich, die beiden Flöze in Scheiben abzubauen, und zwar zu

nächst Zollverein 2 als Unterbank unter Zuhilfenahme von Blasversatz und dann Zollverein 1 als O berbank unter A nw endung von Teilversatz. Abb. 4 zeigt in einem Längsschnitt die neue Abbauführung. Als zweckmäßigster Abstand zwischen den Kohlenfronten der beiden Flöze ergaben sich im Verlauf des Be

triebes 6 0 - 7 0 m, so daß bei einem täglichen Abbau

fortschritt von 0,90 m nach Ablauf von rd. 3 M onaten die O berbank in den Bereich des bereits abgebauten Teils der Unterbank rückte. Voraussetzung für ein einwandfreies Gelingen dieser Abbauweise war, daß der Blasversatz im Flöz Zollverein 2 w ährend dieser Zeitspanne standfest wurde. Beim Abbau der O b e r

bank mußte man in der Lage sein, den Strebausbau sowie die fü r den Teilversatz benötigten Schutzkasten standsicher auf den Versatz als Liegendes zu stellen, ohne die Strebsicherheit zu gefährden. Ein Versuch zeigte, daß der durch den Abbau ausgelöste Gebirgs- druck dem Versatz die nötige Festigkeit verlieh. Die gestellte Aufgabe des Abbaus in Scheiben w a r also gelöst.

Die Kohlenfront zwischen den beiden Sohlen- wurde etwa 240 m oberhalb der dritten Sohle durch ein eingeschaltetes O rt 3 (Abb. 3) in zwei Abschnitte zerlegt. Die flachen Bauhöhen und die Abbaufort

schritte der einzelnen Abbaubetriebspunkte sind aus der nachstehenden. Zusammenstellung ersichtlich (s. auch Abb. 7).

F l ö z ... Zollverein 2 Zollverein 1 A b b a u b e t r i e b s p u n k t ... A B C D Flache B a u h ö h e ... m 120 240 120 230 T äg lich er A bb a u fo rtsc h ritt cm 90 90 90 90

Im Flöz Zollverein 1 wird etwa 10 m unterhalb von O rt 3 ein Begleitort m itg en o m m en ; die Kohle zwischen den beiden Örtern bleibt stehen (A b b .6). Das Begleitort w a r einmal aus G r ü n den der W e tte rfü h ru n g e rfo rd e r

lich und fernen konnte es das für die Z u fü h ru n g des Blasgutes benutzte Bergeband aufnehmen.

daß d e r F örderw agen die dritte Sohle als H a u p t

fördersohle fü r die Zwecke der Kohlen- und Berge

fö rd e ru n g nicht zu verlassen brauchte. Zur An

w endung kam das im Ruhrbezirk in vielen Fällen aufs beste bewährte Verfahren: Senkrechtförderer fü r die A bförderung der Kohlen, G e fäß fö rd eru n g für die Zuführung der Berge in Verbindung mit Bändern in den Abbaustrecken. Gleichzeitig gestaltete sich durch das O rt die A bförderung der Kohlenmengen reibungsloser, die sich auf insgesamt rd. 1200 t tä g lich beliefen.

Abb. 5 veranschaulicht den Ab

bau der Unterbank. Die H ereinge

w innung der Kohle erfolgt mit dem A bbauhammer, und zwar in der Weise, daß zunächst die Oberkohle mit dem 15 cm mächtigen Nachfall, d a ra u f d as 25 cm starke Zwischenmittel und zum Schluß die Unterkohle gewonnen wird. Nachdem ein Feld in einer Breite von 1,80 m ausgekohlt worden ist, verbläst man es mit W aschbergen und gebrochenen Lesebergen. W ichtig ist hierbei, daß das Versatzgut dicht ein gebracht wird u nd unmittelbaren Anschluß an die hangenden Schichten hat. Zur Erzeugung der Blasluft dienen zwei Niederdruck-Kolbenkompresso

ren, die in einem Raum auf d e r zweiten Sohle im H angenden des Flözes Zollverein 6 aufgestellt sind (Abb. 3) und eine Ansaugleistung von je 13500 m 3/h aufweisen. Es handelt sich um zwei von der Miag gebaute Niederdruck-Kom pressoren, die Blasluft bis zu 0,6 atü liefern. Das Versatzgut wird durch die e r w ähnte G efäßförderung, deren Leistung 144 t/h be

trägt, von der dritten Sohle nach O r t 3 (Abb. 3) g e hoben, hier mit Hilfe von Gum m iförderbändern (/

in Abb. 7), die mit einer Geschwindigkeit von 1,7 m/s laufen, bis zu den in d e r Nähe der Abbaubetriebe liegenden Schleusen g gebracht und alsdann in die Blasluftleitung h eingeschleust. Sowohl der obere als auch der untere Betrieb im Fföz Zollverein 2 werden von der Blasversatzleitung i gespeist.

Abb. 5. Abbau der U n te rb a n k (Zollverein 2).

Abb. 6 zeigt ein Profil von O r t 3 durch die bereits abgebaute Unterbank sowie die im Abbau befindliche O berbank. Im G egensatz zum Strebausbau der Unter- 3 Scbüffe/rafscße ö ß /ese erse/z c Te/V/zerse/z

Abb. 4. Län gsp ro fil durc h den Scheibenba u.

a /fo/7/e/7Ö3/7e/ 6 ßergebend c ß/es/ez/t/ng

Abb. 6. A b b a u d e r O b e r b a n k (Zollverein 1).

(3)

5. Oktober 1935 G l ü c k a u f 951

o/£srers<9/z

Te/Zi/ers&fz ß/<?si/erjafz

V

Abb. 7. G rundriß von Flöz Zollverein 1 und 2 (F ö rd erb etrieb ).

Abb. 9. G ru n d riß von Flöz Zollverein 1 un d 2 ( W e t te r f ü h n n g ) .

V erm eidung einer lurzfristigen V erlängerung den Streikenmulden- bändern a vorgeschalt:t sind. Die G leitbandkurzförderer sind in der Regel, wie Abb. 8 zeigt, an den Kappen des Streckeiausbaus in einer Rollschiene aufgehängt, so daß sie nach dem Nachreißen des Nebengesteins im zusam m engebauten Zustand vorgezogen werden können. Die Gurte, deren Längen in dm beiden v o r liegenden Fällen 25 und 35 m betragen, laufen nicht, wie es sonst bei dieser Art von Fördermitteln üblich ist, auf Stützrollen, sondern gleiten auf gelenkig m it

ein ander verbundenen Blechmulden. Das Kohlenband in O r t 3 entlädt auf den Seigerförderer k, dessen stündliche H öchstleistung 150 t beträgt, ln der Sohlenstrecke w erden die Kohlen über zwei Bänder, zwischen denen zur Überbrückung einer Verwerfung noch d e r S c h le p p fö rd e re r1 b eingebaut ist, einer o r t  festen Ladestelle im 5. östlichen Äbteilungsquerschlag de r dritten Sohle zugeführt. Stauscheibenförderer und S chüttelrutschenstrang liegen im Flöz Zollverein 2 in einer ¡Flucht, so daß bei F ö rd e rstö ru n g e n an dem K o h le n b a n d 'a u f O r t 3 o d e r an dem Seigerförderer die Kohlen des o b e m Strebs von Flöz Zollverein 2 Abb. 8 . G leitb an d k u rzfö rd erer. i G lückauf 70 ( 1934) s. 269.

bank, der schwebend eingebracht wird, ordnet man die Schalhölzer (abgeflachte Rundhölzer) für die O berbank streichend an, und zwar un ter Verwendung von hölzernen Stempeln, die auf kurze Scnalhölzer, von 40 cm Länge gesetzt werden. Das Hereinbrechen der Dachschichten geht bei Anwendung von Stahlkasten planm äßig vor sich. Die Beschaffenheit der Kohle in d e r O berbank hat hinsichtlich der Festigkeit und des Sortenanfalls durch den v o rh e rg e g a n

genen Abbau der Unterbank keine wesentlichen Veränderungen erfahren.

Die A bförderung der Kohle er

folgt in den Streben A und C durch

Stauscheibenförderer ( c in Abb. 7), in den Streben B und D durch die Schüttelrutschen e. Die S tre b fö rd e r

mittel geben ihre Kohle anschließend an die Kurz

fö rderer d ab, und zw ar an Glfeitbandförderer, die zur A

(4)

jederzeit durch die Schüttelrutsche des untern Strebs zur Sohlenstrecke befördert werden können, was aller

dings eine starke Überlastung bedeutet und nur vorübergehend als Aushilfe in Betracht kommt.

Die V ersorgung mit Frischwettern erfolgt, wie aus Abb. 9 hervorgeht, für die untern Streben B und D sowie fü r den Streb A durch die Sohlenstrecke und fü r den Streb C durch den Blindschacht mit dem Seigerförderer. Die verbrauchten W e tte r von D g e langen durch das Begleitort unterhalb von O rt 3 im Flöz Zollverein 1 und durch den O rtsquerschlag zu einer Abbaustrecke und einem Überhauen im Flöz Zollverein 4 der zweiten Sohle. Die Frischw etter des Strebs B bestreichen auch den Kohlenstoß von A und ziehen durch die Kopfstrecke im Flöz Zoll

verein 1/2 ^uf der zweiten Sohle ab. Durch die gleiche Strecke werden auch die W etter des Strebs C abgeführt. Die für einen wetterdichten Abschluß des Teilversatzes W Flöz Zollverein 1 gegen die A bbau

strecken benötigten Berge gewinnt man durch die N achführung vpn blinden Strecken im H angenden des genannten Flözps.

Z u s a m m e n f a s s u n g .

Nach Kennzeichnung der Lagerungs- und Flöz

verhältnisse wird der auf der Zeche Auguste Victoria in den Flözen Zollverein 1 und 2 eingeführte Scheibenbau geschildert, bei dem in weitgehendem M aße die neuzeitlichen Fördermittel Anwendung finden.

D e r A rbeitsverbrauch v o n L eon ard -F ö rd erm a sch in en in A b h ä n g ig k e it v o n ihrer N e n n le is t u n g und A usnu tzu ng.

Von Dr.-leg. H. K o c h , Ele ktroin genieur beim Verein zur Ü b e rw a c h u n g der K ra ftwirtschaft der Ruh rz echen, Essen.

(M itteilung aus dem A usschuß für Bergtechnik, W ärm e- und K raftwirtschaft.) Der spezifische Arbeitsverbrauch von Förder-

maschirten ist weder für eine bestimmte Art der Antriebsmaschine noch für eine bestimmte Förder-

F ü r die Ausnutzung ist bestim mend: 1. das Ver- hältnis - —, der mittlern Überlast sämtlicher Züge' in Nm

N masebine ein fester Wert.

Bei elektrischen Antriebsmaschinen kennt man weder Schäden noch Abnutzungs- und A lterungs

erscheinungen, die sich auf den Arbeitsverbrauch auswirken. Die Fahrtreglereinstellung ist fü r alle Belastungsbedingungen gleich günstig und die Steuerungsweise des M aschinenführers praktisch ohne Einfluß. Der spezifische Arbeitsverbrauch beim elek

trischen Antrieb wird daher bei Nennbeanspruchung d e r Fördermaschinen ausschließlich bestimmt durch die Maschinenleistung und ist bei einer bestimmten Fördermasthine nur abhängig von der Ausnutzung in längerer Betriebszeit.

Bei Daiipfmaschinenantrieb sind außerdem noch von Einfluß: der Betriebszustand, d. h. der mit dem Betriebsaltei zunehmende Verschleiß an Steuer- und Dichtungstelen, die m ehr oder weniger günstige Fahrtregleremstellung, die Steuerungsweise durch den Maschinenführer und der Dampfzustand.

Die Gewlhrleistung in Angeboten d e r H ersteller

firmen bezieht sich meist nur arff die N enn

beanspruchung der Fördermaschinen, d .h . auf die F ö rd e ru n g der Berechnungsüberlast über einen be

stimmten Förderweg unter Einhaltung eines v o r

geschriebenen Fahrdiagram m s und der M in d e stfö rd e r

pause, die zur Erzielung der stündlichen H öchstzug

zahl eingesetzt worden ist.

Bei kurzzeitigen Abnahmeversuchen lassen sich diese gewährleisteten W erte fast immer nachweisen, wenn auf die Einhaltung der Berechnungsgrundlagen durch eine vorbereitete flotte F ö rd eru n g geachtet wird.

Diese so ermittelten W erte leiden keine G ru n d lage zur Errechnung des jährlichen Arbeits

verbrauches für Wirtschaftlichkeitsberechnungen, weil Förderm aschinen im allgemeinen in langer Betriebs

zeit nu r zum geringen Teil ausgenutzt werden, w o durch sich ein geringerer Jahresw ert für den G e s a m t

w irkungsgrad oder ein entsprechend höherer W e rt fin

den spezifischen Arbeitsverbrauch ergibt als bei N enn

beanspruchung.

der betrachteten Betriebszeit zur B erechnungsüber

last, o d e r unter Berücksichtigung der für alle F ö rd e r

maschinen verschiedenen mechanischen Reibung das Verhältnis ^j" ' ^ und 2. das Verhältnis Zm, der mitt-

N + R z

lern stündlichen Zugzahl als Mittelwert über die g e samte Betriebszeit zum H öchstw ert jder stündlichen Zugzahl, das gleich ist dem Verhältnis T, der Mindestzugzeit zur mittlern Zugzeit.

F ü r elektrisch angetriebene Fördermaschinen lassen sich Betriebskennlinien aufstellen, die den Arbeitsverbrauch in gesetzmäßige Abhängigkeit von den verschiedensten Betriebsbedingungen bringen und_O _ö _ö mit deren Hilfe eine schnelle und genaue rechnerische Bestimmung des Arbeitsverbrauches bei beliebiger Förderm aschinenausnutzung möglich ist.

Als A usgang des Bestim mungsverfahrens dienen die Nennwerte der Fördermaschine, vor allem die Nennüberlast, die in eindeutiger Weise die thermische Ausnutzung d e r Hauptwicklungen der elektrischen

Nr. Bezeichnung

der F ö rd e r a n la g e

H e r stellerin

F ö rd er

m aschine in B etrieb seit

1 Z e n tra lsc h a c h t Zollverein 12, südliche F ö r d e r m a s c h i n e 1

SSW 1932

2 T hyssen, S chacht 2 2 SSW 1931

3 G ra f Moltke, S chacht 3 un d 43 AEG 1931 4 und 5 2 Minister Stein, S chacht 4 SSW 4 seit 1926

5 seit 1932 6 A uguste Victoria, Schacht 4 A EG 1931 7 Zollverein, Schacht 10,

w estlic he F ö r d e r u n g SSW 1914 8 Zeche Königin Elisabeth,

S chacht Emil SSW 1912

9 Rheinelbe, Schacht 2 AEG 1907

10 Bonifacius, Schacht 2 B EW 1920

11 D ahlb usch, Schacht 7 SSW 1914

12 Consolidation, S ch ach t 8 A EG 1910

1 V on g le ich e r A usfü h ru ng w ie d ie n ö rd lic h e Förderm aschin e d esse lb en S ch ach tes. — 2 An d iesen M aschinen sind nur M essu ngen zur B estim m u n g d er m ech an isch en R eib u n g vo rg en o m m en w o rd e n . — 3 Drei F örderm aschinen von g le ich er A usführung.

(5)

5. Oktober 1935 G l ü c k a u f 953 Maschine bestimmt. Die hier behandelten U n te r

suchungen sind an den vorstehend bezeichneten Förderm aschinen d u rchgeführt worden.

V e r z e i c h n i s d e r F o r m e l z e i c h e n .

A kW h Arbeit, im b eso n d ern A rbeitsverbrauch fü r ein T re ib en

Ah kWh g e w o n n e n e elektrische A rbeit w ä h re n d eines T reib e n s beim E inhängen einer Überlast

AA kW h U nters chied des A rb eitsv erb r au ch es für ein T reib e n beim F ö rd e r n der N e n n überlast un d einer belieb ig en Überlast

a n PSh> S ch ach ta rb eit = N utzarbeit

a a n PSh U n ters ch ied der Sch ach ta rb eit von T r e i ben mit N e n n ü b e rla s t un d einer belie

bigen Ü berlas t

a r kWh A rbeit der m echa nischen Reibung A V kWh G esam tarb eitsv erlu ste w ä h re n d eines

T reibens

A L kW h U m form erleerlauf arbeit

Ek V K le m m enspannung des F ö r d e r m o to r s F m 2 G ru n d fläch en be id er Körbe

H m F ö r d e r w e g = T e u f e + A bsta nd zwischen R ase n h ä n g e b a n k u nd H ä n g e b a n k

L kW Leistung

La kW ab g e g e b e n e Leistung

Le kW eingeführte Leistung, im b e sondern vom S te u e r m o to r au fg e n o m m e n e Leistung Left kW W ir kle istu ng der Leo nard-M aschin en

l l kW Leerlauflei stung des S te u e r u m fo r m e r s

l n k W N utzlei stung

Lp kW Leistung der G e s c h w in d ig k e itsä n d e ru n g

l r kW Leistung der m echanischen Reibung

M mkg G e s a m t d re h m o m e n t

Mn mkg N u tz d re h m o m e n t bezo gen

M p mkg B eschle unigungs- oder

V e rz ö g e ru n g s d r e h m o m e n t

auf die T r e i b mittel

Mr mkg R e ib u n g s d r e h m o m e n t welle Mst mkg statisches D re h m o m e n t

Meff m kg W ir k d r e h m o m e n t des F ö r d e r m o to r s N kg (t) N e n n ü b e r l a s t = B e re c h n u n g sü b e r la st, die

der B em ess u n g der elektrischen M a schinen z u g r u n d e g e le g t w o rd e n ist N m kg (t) mittlere Ü b erlas t (D u rc h s c h n i tt s w e rt

w ä h re n d einer l a n g e m Betriebszeit) N x kg (t) beliebige Ü berlast = U n ters ch ied beider

K o rb b e la s tu n g e n Q m 2 S c h a c h tq u e rs c h n i tt

R kg die m echa nische R eib ung einer F ö r d e r anla ge

G esam tseil zug = Sum m e beid er Seil

s p a n n u n g e n S = Sj + S2 kg

T s Z e itd a u e r eines T re ib e n s (ohne F ö r d e r pause)

T z s G e s a m t z u g d a u e r (einschl. N e n n f ö r d e r pause)

T Z mIn s mittlere G e s a m t z u g d a u e r, D u r c h s c h n i tts

w e r t w ä h r e n d einer l a n g e m Betriebszeit V kW L e istu n g sv e rlu st in einem Maschinenteil

der ele ktrischen Mas ch in en

a kg A n fa n g s w e rt der m echa nischen Reibung b L u ftr e ib u n g s f e s t w e rt der m echanischen

R eib ung b

C = F

L uftw idersta ndsziffer der m echanischen R eib ung

b

t t

t v

v =

Vmax

ds dt

s . s s s s m s ~ 1 m s ~ 1

ms~ 1

i A A n k e rstro m der O leichstrom m aschinen ie[f A W i r k s tr o m der O le ic h s tro m m a s c h in e n n Anzahl der Böden eines F ö r d e r k o r b e s n max H ö c h std r e h z a h l des F ö r d e r m o t o r s

die Zeit

B esch leu n ig u n g szeit eines T r e i b v o rg a n g e s

Fahrzeit bei voller G e s c h w in d ig k e it V erz ö g e ru n g sz e it eines T re i b v o r g a n g e s D a u e r der F ö rd e r p a u s e

beliebige F ö rd e r g e s c h w i n d ig k e i t F ö rd e r m a s c h i n e n h ö c h s t g e s c h w i n d ig k e i t und H ö c h s tf ö rd e rg e s c h w in d i g k e it eines F a h rd i a g ra m m s

mittlere W ett e rg e s c h w i n d ig k e it

stündlich e Z ugzahl bei E inhaltung der N e n n fö rd erp au s e

mittlere stündliche Zugzahl ( D u r c h sc h n i tt s w e r t w ä h re n d ein er l a n g e m Be

tr iebsze it

W ir k u n g s g r a d (Leis tu ngs- und A rbeits

verhältnisse), im b e s o n d e r n G e s a m t

w i r k u n g s g r a d der F ö rd e r m a s c h i n e G e s a m t w i rk u n g s g r a d eines Leonard - Maschin ensa tzes

m echa nischer W ir k u n g s g r a d (» S ch ach t

w irk u n g s g rad « )

Die Z eig er F, D, M bei A, V, L und q n ehm en Bezug auf F ö r d e r m o to r , S te u e r d y n a m o un d S te u e r m o to r. D er Zeig er mom kennzeichnet A ugenblickswerte .

D i e N e n n w e r t e d e r F ö r d e r a n l a g e a l s G r u n d l a g e n f ü r d i e L e i s t u n g s b e m e s s u n g d e r e l e k

t r i s c h e n M a s c h i n e n .

Die B edeutung der Berechnungsgrundlagen für Förderm aschinen als A usgang fü r das zu e n t

wickelnde Bestimmungsverfahren möge an H and der Abb. 1 durch die Betrachtung ihres Einflusses auf die Bemessung der drei elektrischen Maschinen des Leonardsatzes d a rg e le g t werden.

Nach Bestimmung des Fördergeschw indigkeits

verlaufes, den man aus der verlangten stündlichen

h e i

°/0

%

°/0

B eim sp e z ifisc h e n A rb eitsv erb ra u ch , so n st k W h.

Abb. 1. T h e o re t is c h e s B e lastu n g sd iag ram m fü r eine F ö r d e r a n la g e mit vollstän d ig em Seilausgleich.

(6)

H öchstzugzahl bei gegebenem F örderw eg und der zu

lässigen Höchstgeschwindigkeit feststellt, ergibt sich das D rehm om ent an der Fördermaschinenwelle bei N ennbelastung als Summe des N utzdrehm om ents der N ennüberlast, dem D rehmoment der mechanischen Reibung und dem B eschleunigungs-‘ oder Ver

zö g erungsdrehm om ent unter Berücksichtigung des Vorzeichensinnes. Da m an das Reib ungsdrehm om ent nach S. 955 aus der Fördergeschw indigkeit und d er Nennüberlast und die Drehmomente der G e schwindigkeitsänderung aus dieser und den zu be

w egenden Massen ermittelt, deren G rö ß e nach Abb. 2 von der N ennüberlast abhängt, ist der Verlauf des Drehm om entes an der Fördermaschinenwelle in der Hauptsache durch die N ennüberlast festgelegt.

Abb. 2. R echnerisch erm itte lte M asseneinheiten, q uadratisc h b ezogen auf Seilmitte, für Flu rfö rd erm asch in en

mit unm ittelb ar ge k u p p e lte m F ö r d e r m o to r bei N e n n b e la s t u n g der Körbe.

W egen der fast geradlinigen Verhältnisgleichheit zwischen D rehm om ent und Ankerstrom der Gleich

strommaschinen ergibt sich unter Berücksichtigung der in den H auptwicklungen der G leichstrom maschinen entstehenden Stromwärme als Dauer- oder W irkw ert des Drehm om ents der Ausdruck

I ' / Mmoni ■ d t

Die Nennüberlast, unter der die normale Kohlennutz

last verstanden sei, erschöpft nicht den W ärm einhalt der Wicklungen bis zur E rreichung der zulässigen Grenzerw ärm ungen, weil auch die schw erem Berge

züge berücksichtigt w erden müssen und außerdem Sicherheitszuschläge sowohl in der Bemessung der Maschinenleistungen als auch in der Berechnung der M aschinenwicklungen erforderlich sind. Im allge

meinen kann bei E inhaltung der Förderzeitw erte im Durchschnitt mit einer etwa 20-25<y0 igen N utzlast

reserve als d a u ern d er Überlast gerechnet werden.

Die Dauer- oder W irkleistung des F ö rd e rm o to rs in kW ist LeffF = 0,00103 •Meff n max = i e f f E Kmax TjF.

Die W irkleistung der Steuerdynam o ist gleich der

j

L -

des F ö rd erm o to rs, v erm eh rt um dessen W irk le istu n g s

verluste, LeffD= ^ = ieff E Kmax. Die D a u e rle is tu n g des Steuerm otors ergibt sich aus den an die Steuer

dynamo abzugebenden Augenblicks-Leistungswerten, denen die Strom aufnahm e im Ständer und Läufer u n gefähr geradlinig verhältnisgleich ist, zu LeffM

I T/ Ll dt

I / dmom

= 1/ JL?--- . Aus dem Vergleich der beiden Aus

drücke für die Leistungen der Gleichstrommaschinen und des D reh stro m m o to rs erklärt sich die ü b e r

raschende Tatsache, daß die auf den Leistungs

schildern angegebenen Leistungen von Steuermotoren in den meisten Fällen erheblich kleiner sind als die der Gleichstrommaschinen.

D ie e l e k t r i s c h e n u n d m e c h a n i s c h e n L e i s t u n g s v e r l u s t e w ä h r e n d e i n e s F ö r d e r s p i e l e s . Der Augenblickswert der L eistungsaufnahm e am S te u e rm o to r ist Lemom = (Ln ± Lp + SV + R)mom- Im Abschnitt der Fah rzeit mit stetiger H öchst

geschwindigkeit verschwinden bei vollständigem Seil

ausgleich die Leistungswerte für die Geschwindigkeits

änderung, und die übrigen Leistungswerte nehmen in dieser Fahrzeit unveränderliche Beträge an. Die G e samtheit der elektrischen Leistungsverluste besteht aus einer g ro ß e m Anzahl von Einzelverlusten, die zu vier in bestimmter W eise vom Förderbetriebszustand abhängigen V erlustgruppen zusam m engefaßt werden können, und zw ar: G ru p p e I. Die gesam ten U m form erleerlaufverluste einschließlich der E rre g e r

leistung des Förd erm o to rs. Diese Verluste sind unab

hängig von der Korbbelastung und der augenblick

lichen Fördergeschw indigkeit u nd sind w äh ren d des Förderspieles konstant. Sie ergeben in den F ö rd e r

pausen die Stillstandsverluste. G ru p p e II. Die Kupfer

verluste in den H auptstrom w icklungen der beiden Gleichstrommaschinen einschließlich der Zusatz

verluste und der B ürstehübergangsverluste. Diese ändern sich zusammen quadratisch mit dem D reh

m oment an der Treibmittelwelle. G ru p p e III. Die Eisenverluste des F ö rd e rm o to rs und der Steuer

dynamo, die B ürstenreibung des F ö rd e rm o to rs und die E rregerleistung der Steuerdynamo. Diese Ver

luste sind insgesam t u n g e fä h r quadratisch abhängig von d e r Klem m enspannung der Gleichstrommaschinen, also auch von der Fördergeschwindigkeit. G ru p p e IV.

Die Kupferverluste in der Ständer- und Läuferwick

lung des Steuerm otors einschließlich der Zusatz

verluste. Diese Verluste sind quadratisch proportional der vom Steuerm otor an die S teuerdynam o ab

gegebenen Leistung, also im gleichen Verhältnis ab

hängig von dem jeweiligen P ro d u k t zugehöriger Augenblickswerte von D rehm om ent und F ö rd e r

geschwindigkeit.

In d e r F ahrzeit mit F örderm otor-H öchst- geschwindigkeit sind die elektrischen Maschinen bei Fö rd e ru n g der N ennüberlast u n g efäh r mit voller Leistung belastet. Dann gelten fü r den gesam ten elek

trischen Leonard-M aschinensatz die in Abb. 3 sowohl über der F ö rd erm o to rw irk leistu n g als auch über der Nennüberlast au fgetragenen W irk u n g sg rad e.

Diese W erte sind ermittelt w orden aus Prüffeld- Einzelm essungen und eigenen M essungen des Ver

fassers an Maschinen g ru ndverschiedener Auslegung,

(7)

T.

U KTO D er 1935

G l ü c k a u f 955

die von m ehreren Herstellerfirm en stammen und zum Teil e rst vor wenigen Jahren aufgestellt worden, zum Teil m e h r als 25 J ah re in Betrieb sind. Die W irk u n g s g ra d e gelten auch dann noch fü r den genannten F a h r abschnitt, wenn die Maschinen höher oder niedriger als angenommen belastet sind, weil sich die W irk u n g s grade elektrischer Maschinen in weitem Bereich beiderseits des N enndrehm om ents oder der N en n leistung nu r wenig ändern.

w o ¥ s 6 r

A/e/7/7ù'6erZosZ 600 7200 7600 2000 2¥OOZflV

hZ/r/fZeZsZi//7g Oer Fo’rOermoZorer

o ormZZeZäer geZro/ogeZZe Zö'rcZer/roZorer x c/Oer yorgeZegegeZfegpeZZe Zö'rdermoZore/?

• z/ve/forO erm oZoreo Z7//7Zere//7e/7cZergescZ72ZZeZ

Abb. 3. G e s a m t w i r k u n g s g r a d von L e onard-M aschinens ätzen bei N e n n le is tu n g s

b e a n s p r u c h u n g der G leich s tro m m as ch in en und 75° W ick lu n g stem p eratu r.

Die mechanischen Leistungsverluste, welche die Luft- u nd Lagerreibung der eigentlichen F ö r d e r maschine und der Seilscheiben, ferner den Luft

w iderstand der Körbe im Schacht und die S purlatten

reibung umfassen, folgen dem Gesetz R = a + b v 2, worin b = c • F ist.

Als E rgebnis eingehender M essungen des Ver

fassers an den aufgeführten 12 Förderm aschinen von verschiedensten Abmessungen ist die Sonderform

3

gefunden worden. R = 20 + 0,003 S + 0,65

A r b e i t s v e r l u s t e u n d A r b e i t s v e r b r a u c h w ä h r e n d d e s T r e i b e n s , a b h ä n g i g v o n

d e r M a s c h i n e n a u s n u t z u n g .

D er Arbeitsverbrauch für einen T reibvorgang ist A = / Le V_l _morn dt. Abb. 5 v eranschaulicht d u rch ein ver-

• o

suchsmäßig an einer der untersuchten F ö r d e r maschinen fü r 10,2 t N ennüberlast aufgenom m enes

B elastungsdiagram m die G röße und G estaltung des Arbeits

verbrauches und seine A uf

teilung in die H a u p ta rb e its anteile. Aus der Abbildung ist zu ersehen, daß die Beschleu

nigungsarbeit w äh ren d der Verzögerungszeit restlos wie

dergewonnen wird. Ein kleiner Teil davon dient zur Deckung d er M aschinenverluste im Ab

schnitt der Arbeitsrückgewin

nung auf dem W eg e vom Seil zum Netz.

In den folgenden U n te ra b schnitten wird die Abhängigkeit des Arbeitsverbrauches von der Ausnutzung, aufgenom m en an der- als Beispiel gezeigt. Die in

F (v2 w2) 1, die sich in erster A nnäherung

3 -

n I Q auf die einfachere Form R = 6 0 + 0 , 0 1 5 N +

bringen läßt. Unter Vernachlässigung des Schachtquerschnitt ausgeübten E in flusses kann d e r Luftreibungs

fa k to r wegen der Beziehungen zwischen dem K o rbfassungsver

mögen und der norm alen N u tz

last in Abhängigkeit von d e r N en n ü b erlast nach Abb. 4 dargestellt werden.

I . . . 1 ''

vom freien X70.S ZfhZ

verschiedenen

selben Fördermaschine,

den Abbildungen dargestellten Kennlinien des A rbeits

verbrauches sind kennzeichnend für alle Leonard- F örderm aschinen. Die Abhängigkeit der Kennzahlen d ieser Charakteristiken von der Nennleistung der F örderm aschinen wird auf S. 958 behandelt. Es sei noch d a ra u f hingewiesen, daß in den folgenden Schau

bildern und Zahlentafeln Zahlenwerte fü r den Blind

arbeitsverbrauch angegeben sind, auf den im T ext nicht näher eingegangen wird, fü r den aber, wie den D arstellungen zu entnehmen ist, sinngemäß ähnliche kennzeichnende Beziehungen gelten wie f ü r den Wirk- arbeitsverbrauch L

1 N äh eres h ierüber ist d er D issertation d es V erfassers - V erlu ste und A rb eitsverb rau ch von L eonard -H au p tschachtförderm asch in en in A b h ä n g ig  keit von ihrer N en n le istu n g und A usn u tzu ng«, A achen 1935, zu en tn eh m en .

^ 6

ZZe/777ÖöerZooZ

* hZerZe nacZr Z?uZZ7S o. lZ/erZ//7g

• av/serge/vöZ7nZZcZ7 gro/seZZorôfZà'cZ7e/7 Abb. 4. A bh än g ig k eit d e r L u f tr e ib u n g s

k o n sta n te n b von der N en n ü b erlas t.

1 D ie E n tw ick lu n g d ie ser R eib u n g sg leich u n g w ird dem n äch st in d er Z eitsch rift E lektrizität im B ergbau ausführlich beh and elt.

Abb. 5. A ufteilu ng des A rb e its v e rb r a u c h s f ü r ein T re ib e n in N u tz a rb e it und H a u p ta rb e i ts v e rlu s te bei N e n n b e la s t u n g d e r F ö r d e r m a s c h i n e

(N = 10374 kg, vmax = 18 ms“ 1, H = 621,3 m).

(8)

Die A b h ä n g ig keit von d e r Ü berlast bei bestim m ter H ö ch stfö rd erg esch w in d ig keit und T eufe.

Bei der Versuchsreihe zur E rm ittlung dieser Kenn

linien w urde das durch die Fahrtreglerkurven und die äußerste Steuerhebellage gegebene F ahrdiagram m möglichst eingehalten. Die E rhöhung der Überlast e r folgte dadurch, daß man auf dem eingehängten Korb die Belastung durch leere W agen beibehielt und auf dem fördernden Korb nacheinander leere W ag en boden- weise gegen beladene W agen auswechselte. Die Ver

suchszüge wurden in beiden Richtungen gefahren. Der Unterschied des Arbeitsverbrauches in beiden F a h r t

richtungen bei Leertrieb entsprach dem Unterschied der hierbei geleisteten Schachtarbeit, die sich aus dem Gewichtsunterschied der Körbe und dem der darauf stehenden leeren W ag en ergab. Das Ergebnis ist für die genannte F örderanlage in Abb. 6 dargestellt.

2 o 6 o 70 C Über/ast Alx

Abb. 6. A rb eitsv erb rau ch und H auptarb eits v erlu s te, a b h ä n g ig von der Ü berlast bei 18 m s - 1 H ö c h s t fö r d e rg e s c h w in d i g k e it und 621,3 m F ö rd e r w e g . Der Arbeitsverbrauch ist in weitem Bereich der Überlast genau geradlinig verhältnisgleich. Diese Ab

hängigkeit gilt fü r alle Förderm aschinen und u n te r

scheidet sich nu r verhältnismäßig wenig durch das Neig ungsverhältnis . A A , das im vorliegenden Fall

A An

0,90 beträgt. Die geradlinige Abhängigkeit, die für die W irkarbeit bei allen Fördermaschinen allerdings genau n u r im Bereich von etw a 2 5 - 1 2 5 o/o der N en n überlast G ültigkeit hat, läßt sich aus der U n te r

suchung der einzelnen Arbeitsanteile ableiten. Die Schachtarbeit ist der Überlast genau geradlinig ver

hältnisgleich. Die Arbeitsverluste durch die mecha

nische Reibung, die von d e r Drehzahl abhängigen Arbeitsverluste der V erlustgruppe 111 u nd die in den Um form erverlusten enthaltenen Arbeitsverluste der G ru p p e 1 sind wegen des unveränderlichen G e schwindigkeitsdiagramms konstant. Veränderlich sind n u r die Arbeitsverluste in den H auptstrom w icklungen der Gleichstrommaschinen und des Steuerm otors, von denen auf die ersten, die der V erlustgruppe II a n gehören, der H auptanteil entfällt. Diese Verluste, die dem Q u a d ra t des W irk stro m es verhältnisgleich sind, weisen nach Abb. 7 n u r geringe Abweichungen vom geradlinigen Verlauf auf, so daß d adurch die g e r a d linige Verhältnisgleichheit A = f ( N x) nur im Ab

schnitt geringer Überlasten sichtbar g e s tö rt wird.

/Venoööer/as/

70,2 t

i/b er/a a f Abb. 7. Effektive S tr o m b e la stu n g

der O leich s tro m m as ch in en -W ick lu n g en un d A rbeitsverluste im Kupfer der G leich s tro m m as ch in en un d des S teuerm otors.

Die wirtschaftliche Arbeitsweise des Förderm otors und des S teuerum form ers g e h t aus Abb. 8 her

vor. Darin ist der Verlauf der Arbeitswirkungsgrade dargestellt, die aus der Arbeitsabgabe u nd der Arbeits

aufnahme w ährend des Treibens errechnet worden sind. In derselben Abbildung ist auch der mechanische

An

A rbeitsw irkungsgrad —--- — eingetragen. Die elek- An + Ar

irischen Arbeitsw irkungsgrade sind selbstverständlich kleiner als die L eistungsw irkungsgrade der Maschinen bei Nennleistung, und d e r mechanische Arbeits

w irkungsgrad ist g rö ß e r als der »Schachtwirkungs-

4 N

grad« XT — . ö N + R

7

700

O/o SO

60

OO

f r

/ 77m ^{^}^« ^{- — ‘}

/ 7

^*&

/ / / /

//' /

70 t

0 2 O .. 6 6

Ü b e r/a st

Abb. 8. A rb e it s w ir k u n g s g r a d e d e r H a u p tm a s c h in e n te ile für ein T reib en, H = 6 2 1 ,3 m, vmax = 18 m s - ' ,

a b h ä n g ig von der Ü berlast.

ln Abb. 6 oben sind die N utzarbeit und die H auptarbeitsverluste in H undertteilen des Gesamt-

(9)

5. Oktober G l ü c k a u f 957

Verbrauches aufgezei'chnet. Die Begrenzungskurve der Schachtarbeitsfläche stellt unmittelbar den G e sa m t

w irk u n g sg rad der Förderm aschine dar.

Die H e rste llu n g von Teillasten, wie sie bei den V ersuchszügen vorgenom m en wurde, entspricht nicht dem häufigen betriebsm äßigen Zustandekommen von T eilüberlasten durch F ö rd e rn der vollen Nutzlast bei gleichzeitigem Einhängen von V ersatzgut und Material.

Die Belastung der elektrischen Maschinen und die H ö h e der d adurch verursachten Verluste richten sich aber nu r nach dem D rehm om ent an d e r T reibm ittel

welle ohne Rücksicht darauf, durch welche Seil

züge dieses zustande kommt. Den versuchsmäßigen Nachweis erbringen die an einer ändern F ö r d e r maschine erm ittelten Zahlenwerte der Zahlentafel 1 (N = 4880 kg, H = 689 m).

Z a h l e n t a f e l 1.

K orbb elastu n gen n örd l. sü d l.

Korb Korb

k g k g

Ü b e r

last k g

A rb eits

v er

brauch kW h

K orbb elastu n gen n ö rd l. süd l.

Korb Korb

k g k g

Ü b er

last k g

A rb eits

v er  brauch

kW h

2100 1820 280 3,49 6680 6400 280 3,47

3245 1820 1425 5,91 6680 5255 1425 5,92

4390 1820 2570 8,53 6680 4110 2570 8,55

5535 1820 3715 11,40 6680 2965 3715 11,35

6680 1820 4860 14,20

D ie A b h ä n g ig keit von der H ö c h stfö rd e r

g esch w in d ig keit bei b estim m ter Überlast u n d T eufe.

Die Lastförderzüge, die zum weitaus größten Teil f ü r den Arbeitsverbrauch einer Schachtförderung m aßg eb en d sind, w erden im allgemeinen mit der M aschinen-H öchstgeschwindigkeit gefahren, so daß eine geringere Fördergeschw indigkeit nu r fü r die planm äßige u nd die außergew öhnliche Seilfahrt und f ü r F a h rte n in Betracht kommt, die der Instandsetzung sowie d e r Schacht- u n d Seilprüfung dienern Nicht selten w ird aber auch nu r von Sohle zu Sohle g e f ö r d e r t o d e r eine Förderm aschine fü r eine größere, e rst sp äter zu erreichende Teufe ausgelegt, zunächst aber nu r fü r eine geringere Teufe benutzt, bei der eine g rö ß e re H öchstgeschwindigkeit nicht zur G eltung kommen kann. Dann wird also betriebsmäßig, zu

weilen viele Jahre lang mit einer H öchstgeschw indig

keit gefö rd ert, welche die Befähigung der Maschine län g st nicht erreicht. Dieser Fall kann auch eintreten, wenn infolge des Nachlassens der Förderleistung nur eine geringere Anzahl von Zügen in der Schicht zu fa h re n sind. In solchen Fällen wird eine einsichtige Betriebsleitung das F a h rd ia g ra m m der zu leistenden F ö rd e ru n g anpassen. Die H erabsetzung der G e schwindigkeit bedeutet Schonung d e r Spurlatten und F örderseile und fü r die Netzbelastung Verkleinerung der A nfahrlastspitzen in zeitlicher D auer wie Größe.

M it der V e rringerung der F a h rh ö ch stg esch w in d ig keit nehmen im Gleichlaufabschnitt mit Ausnahme der stetigen Verluste der G ru p p e I sämtliche ändern V e r luste in bestimmtem G rad e ab (auch die hauptsächlich durch die Überlast bestimmten Kupferverluste der G ru p p e II infolge der V e rm inderung des S tro m anteils fü r die mechanische Reibung und der Kürzung d e r Beschleunigungszeit). Die F örderzeit wächst d a bei zunächst in geringem, schließlich aber in immer stärkerm Maße. D er Ausdruck f ü r die Arbeitsverluste

T f

Av = I (R + Z V )moni • d t ist demnach ein P ro d u k t aus

» O

zwei Faktoren, die in einem gew issen M aße um gekehrt

verhältnisgleich sind. Bei einer bestimmten F a h r höchstgeschwindigkeit muß der G esam tarbeitsverlust also einen M indestw ert annehmen und damit auch, wegen der Unveränderlichkeit der Schachtarbeit, der gesam te Arbeitsverbrauch, wie Abb. 9 veranschaulicht.

o o,s rv

16ms '

V S 12

Vmsx

Abb. 9. A rbeitsverbrauch u nd H a u p ta rb e its v e rlu s te , ab h än g ig von verschie denen H ö c h s tf ö rd e rg e s c h w in d i g k e it e n

bei 10 374 kg Ü berla st und 621,3 m F ö rd e r w e g . Die Fahrhöchstgeschw indigkeit, die d en geringsten Arbeitsverbrauch oder den höchsten M aschinen

w irkungsgrad ergibt, ist bei gegebenem F ö rd e rw e g unabhängig von der Überlast. Sie liegt bei mittlern T eu fen bei drei Vierteln (kleinere Maschinen- Höchstgeschwindigkeit) bis zwei Dritteln (g rö ß e re M aschinen-Höchstgeschwindigkeit) der H ö c h stg e schwindigkeit der Maschine. Der von der F a h rh ö c h s t

geschwindigkeit praktisch unabhängige W irk u n g sg ra d liegt dem entsprechend im Bereich von i/2 oder 1/3 bis zur vollen Maschinen-Höchstgeschwindigkeit, der also die Seilfahrtzüge in jedem Falle umfaßt.

Die A rbeitsw irkungsgrade der H a u p tm a sc h in e n teile fü r die in Abb. 9 wiedergegebene Belastung sowie

Abb. 10. A rb e it s w ir k u n g s g r a d e der H a u p tm a s c h in e n t e il e fü r ein T re ib e n (H = 621,3 m), a b h ä n g ig von der

F ö r d e r h ö c h s tg e s c h w i n d ig k e i t.

(10)

auch f ü r die F ö rd eru n g der annähernden H alblast sind in Abb. 10 aufgezeichnet.

D ie A b hängigkeit vom F örderw eg bei bestim m ter Ü berlast und F löchstfördergeschw indigkeit.

Die Änderung des Förderw eges bedeutet bei g e gebenem Beschleunigungs- u nd Verzögerungsverlauf und Beibehaltung der H öchstfördergeschw indigkeit eine mit dem F örderw eg verhältnisgleiche Änderung d er Fahrzeit mit voller Geschwindigkeit. Bei einer be

stimmten Überlast sind die Leistungsaufnahme und die Leistungsverluste in diesem Abschnitt des Treibens bei vollständigem! Seilausgleich konstant. Die Schachtarbeit und die Arbeitsverluste und damit auch der A rbeits

verbrauch nehmen geradlinig mit dem F örderw eg zu.

Z u r Darstellung des zahlenmäßigen Zusammenhanges sind keine besondern Versuchszüge gefahren worden.

Da die Leistungsaufnahme und die F ördergeschw indig

keit w ährend der F ah rt mit voller Geschwindigkeit gemessen wurden, konnte der Arbeitsverbrauch für andere Teufen rechnerisch erm ittelt werden. In Abb. 11 ist die Abhängigkeit d e r Arbeitsverluste und des Arbeitsverbrauches vom F örderw eg wieder für dieselbe Anlage dargestellt, und zwar für die H öchst

fördergeschw indigkeit 18 ms-1 und für die a n nähernde N ennüberlast 1 0374 kg. Bei dem kleinsten berücksichtigten F ö rd erw eg von 350 m wird die Höchstfördergeschw indigkeit eben erreicht, so daß praktisch keine Zeit bleibt, mit voller Geschwindigkeit zu fahren.

Mit der Zunahme des Förderw eges steigen nach Abb. 12 die A rbeitswirkungsgrade der elektrischen

Maschinen infolge d e r g ü n s tig e m A usnutzung in der lan g em F ahrzeit mit voller Geschwindigkeit an, w ährend der mechanische A rbeitsw irkungsgrad sinkt.

f a 'r d e r / v e p

Abb. 12. A rb e itsw irk u n g s g ra d e der H a u p tm as ch in en teile für ein T reib e n (N = 10 374 kg, vmax = 18 m s - 1 ),

a b h ä n g ig vom F ö r d e r w e g .

Die lineare Abhängigkeit A = f ( H ) gilt für jede beliebige Überlast, wie Abb. 13 erkennen läßt.

/rh/fi

36 u

⁷⁷⁷⁷⁷

/f/e/bor pernesoe/je /Ver/e

o

aus pemesse77e/7 /Ver/en errec/7/7ef

32

^L

23 $ y

24

₁₁

20 **1*2**

76 r /

¹¹

72

_✓^/^/

y

¹¹

✓

V

^!₁ ¹1

fk 61

3 /

^/ ^—¹⁴^-

’te)'är_

r -

/

\s i/eicht-)e/3stt —v

¥ A

^£•- ^{_ j __} ¹

/V

^P/7/^{H R - 1}

i/eq/e

O

^{— -}

\62lt\0777

O 700 200 000 700 300 600 700 300 300 700007

Vorder/veg

Abb. 13. A rbeitsverbrauch fü r v ers chiedene Überlasten, a b h ä n g ig vom F ö r d e r w e g .

Die nach H = 0 verlängerten Linienzüge schneiden sich auf d e r O rdinate in einem Punkte, soweit die Abhängigkeit A = f ( N x) genau geradlinig ist (für gleichbelastete Schalen und geringe Teillasten traf dies nach S. 956 nicht m ehr zu). Da die zuge

hörigen Kurven AN = f ( H ) ebenfalls geradlinig sind und für H = 0 selbstverständlich durch den Koordi- n atenanfang gehen, ist die Neigung . AA (abgesehen von seh r kleinen Überlasten) u nabhängig

N

vom Förderweg.

D er A rbeitsverbrauch von Leonarcl-Fördermaschinen w ährend des T reibens in A b h ä n g ig keit von der Be

rechnungsüberlast bei 650 m F örderw eg (Z u sa m m e n  stellu n g der U n tersu ch u n g serg eb n isse von neun

F örderm aschinen ).

Das auf G ru n d der allgemeinen Untersuchung der Einzelverluste u nd durch Darstellungen an einem Einzelbeispiel abgeleitete Verhalten von L eonard-För

dermaschinen in bezug auf ihren Arbeitsverbrauch bei verschiedener A usnutzung wird durch die Ergebnisse oo _

fr/v/j ß/r/V/j

•spez. ¿¡7 ft/V h ß/r/V/7

1,2 20

Abb. II . A rb e itsv e rb r a u c h und H a u p tarb eits v erlu s te, a b h ä n g ig vom F ö r d e r w e g bei 10 374 kg Ü berla st

und 18 m s - 1 H ö c h s tf ö rd e rg e s c h w in d i g k e it .

300 300 600 700 300 300 7000/77

ßörc/er/veg

(11)

5. (JktoDer l y j ö G l ü c k a u f 959

der M essung an weitern acht F örderm aschinen be

stätigt. Diese w aren so gew ählt worden, daß F ö r d e r anlagen fü r 2600 -10200 kg N ennüberlast (Körbe mit 4 - 1 2 W a g e n ) e r f a ß t wurden. Zur D arstellung des A rbeitsverbrauches der untersuchten Förderm aschinen bei Nennbetrieb in Abhängigkeit von der Berech

n u n g sü b erlast w urden die Arbeitsverbrauchszahlen aller F ö r d e ra n la g e n für die N ennüberlast aus den Kurven A - = f ( N x) entnommen und auf den

gleichen F örderw eg bezogen. Die U m rechnung e r folgte auf G ru n d der bei der Begegnung d e r Körbe in der Schachtmitte gemessenen Leistungsaufnahm e und F ördergeschw indigkeit auf einen F ö rd e rw e g von 650 m als annähernden M ittelw ert der untersuchten F örderanlagen. Die wichtigsten Betriebswerte der Anlagen sowie die auf diese Teufe bezogenen Ver

brauchszahlen sind in der Zahlentafel 2 zusam m en

gestellt.

Z a h l e n t a f e l 2.

1 3 6 7 8 9

10

11

12

N en n w erte d er F örderanlagen

T3

n 5- W k.

J a — ca > a £■

£ J g -_(AU _o

ca • <A

.zr <u & o

1a

Ü' —^—

O

- "u o "u_{•(-I S»}

kg ^{m s —»}

10 200

8000

6 400 5 400 5 200 4 880 3 200 2 800 2 600

621,3 648,9

18 18

60 67

1 Z w ei

750,3>

656.2 12 75 15,41

623,8 14 78 13,00

516.3 16 63 12,52

689.0 20 — 11,75

580,7 13 77 7,70

731.0 10 75 6,74

745.0 14 70 6,26

S chächte mit g le ich en M aschinen.

A rb eitsverb rau ch szah len e in es T r e ib v o r g a n g es bei 650 m F ö rd erw eg W irkarbeitW II Hdl U

W irkarbeitsverbrauch .t: u b ei Ü berlast

S |

11

Schacht- PSh

kW h je Schacht-

kW h kW h kW h PSh

g

Ä J58 *

— U

—

eö 22

, t - CA

< 5 > = ä ö s z

S + s S§>

cß* | <

S U

% 24,56

19,26

25,80 14,80 5,00 1,050 70,0 0,90 20,50 11,80 4,60 1,064 69,0 0,90 16,50

14,70 14,35 13,45 9,60 8,68 8,20

9,70 3,40 1,070 68,7 0,88 8,40 2,90 1,130 65,0 0,97 8.30 3,00 1,145 64,1 0,97 7.85 3,00 1,145 64,1 0,95 5.30 2,00 1,250 59,0 1,12 4.85 1,80 1,290 57,1 1,14 4,80 2,10 1,310 56,1 1,09

B lindarbeit

>o§

2>-§

■a — c_{J- O U}

u

I s s

•i: x es

B k W h je u Schacht- Z

B kW h PSh

JS -c u .5 z

m cc <

b£< <3 E <

bi

CA bio CA

c «3 =

” 5

S -

Nach Abb. 14 ergibt sich ungeachtet der v e r

schiedenen Maschinen-Höchstgeschwindigkeiten bei gleichem F örderw eg eine völlig lineare Abhängigkeit des Arbeitsverbrauches von d e r Nennüberlast, die bei 650 m F ö rd erw eg der Gleichung A = 2,2 + 2,3 N folgt (N ist in t einzusetzen, A ergibt sich in k W h ).

17,54 0,71 0,29 0,83 13,40 0,70 0,31 0,83 10,50 0,68 0,35 0,84 9.30 0,72 0,38 0,85 8,70 0,70 0,38 0,86

6.30 0,82 0,40 0,84 5,60 0,83 0,39 0,84

AA

B em erkungen

F örderm otor unm ittel

bar g ek u p p elt F örderm otor u nm ittel

bar g ek u p p elt

m it V o r g e le g e F örderm otor unm ittel

bar g ek u p p elt F örderm otor unm ittel

bar g ek u p p elt F örderm otor u n m ittel

bar g ek u p p elt F ö rderm otor u nm ittel

bar g ek u p p elt m it V o r g e le g e Förderm otor unm ittel

bar g ek u p p elt

Die Neigung ist desto g rößer, je kleiner die A Anj

B erechnungsüberlast ist, weil die mechanischen und elektrischen Leertriebverluste desto geringer werden, je kleiner die Förderleistung der Maschinen ist. Aus diesem Verhältnis errechnet sich fü r A AN = AN nicht d er Arbeitsverbrauch für die F ö rd e ru n g mit gleich

belasteten Schalen, weil die Neigung bei geringen Teilüberlasten nicht m ehr konstant ist.

trMr

04 o

¥ 5 6 7 4 9

A/erroöder/ssf

In Abb. 15 sind das f ü r jede beliebige Teufe gültige N eigungsverhältnis AA und der Arbeits

verbrauch je Zug fü r die F ö rd e ru n g gleich belasteter Schalen bei 650 m F ö rd e rw e g abhängig von d e r N e n n ü b erlast aufgetragen. Beide Kurven gelten für F ö r d e ru n g mit M aschinen-Höchstgeschwindigkeit.

Abb. 15. A rb e itsv e rb r a u c h für ein T re ib e n mit gleich b ela ste ten K örben bei 650 m F ö r d e r w e g u n d N eig u n g s-

Verhältnis - AA , ab h ä n g ig von d e r N en n ü b erlas t.

A A M

D i e L e e r l a u f a r b e i t s v e r l u s t e in d e n F ö r d e r b e t r i e b s p a u s e n u n d S t i l l s t a n d z e i t e n

d e r F ö r d e r m a s c h i n e n .

Die Arbeitsverluste in den Stillstandzeiten sind verhältnisgleich der Leerlaufleistungsaufnahm e der

ß > W /7

77 70 ¥

5 6 7 4 9 70 t A'eooööer/asf

Abb. 14. Wirk- un d B lin d a rb e itsv e rb r a u c h von Leonard- ö r d e r m a sc h in e n beliebig er A u sle g u n g für ein T reib e n mit

N en n ü b e rla s t (ohne F ö r d e r p a u s e ) aus 650 m Teufe.

4 0 76

PMj e

7,¥ ¥0 4

(12)

Steuerum form er und der D auer der Stillstandzeiten nach kWh. Die Leerlaufleistung, die der G ru p p e I der früher erw ähnten Maschinenverluste entspricht, richtet sich nach der Maschinenleistung des Steuermotors und ist bei langsam laufenden U m form ern im allgemeinen g rö ß e r als bei schnell la ufen

den. Die fü r die Umformer der untersuchten F ö rd e r

anlagen gemessenen W erte sind in der Zahlentafel 3 zusammengestellt und in Abb. 16 über der Steuer

m otor-Nennleistung aufgetragen.

Z a h l e n t a f e l 3. Leerlaufleistung von Steuer

u m form ern bei voll erregtem Fördermotorfeld.

Förder

an lage

Steuermotor- N en n  leistun g

Synchrone U m form er

drehzahl

N en n  überlast

W irk

leistung B lind

leistu n g Lei

stu n g s

faktor

Nr. kW U /m in k g kW B k W COS (fi

1 2130 600 10 200 93,0 1025 0,09

2 2100 750 10 200 86,0 970 0,09

3 1800 750 8 000 82,0 600 0,13

6 950 750 6 400 51,0 425 0,12

X 990 750 6 000 58,0 423 0,13

7 700 750 5 400 45,0 268 0,17

8 707 600 5 200 55,0 244 0,22

9 736 360 4 880 65,0 268 0,25

10 500 1000 3 200 35,0 158 0,22

11 379 750 2 800 20,5 141 0,14

12 405 600 2 600 31,0 145 0,21

ß h W A h / 0/o 7000 700 9

3 <300 <30 7

6 600 60

5

7 COS f> 700 7 0 J 0,3 2 0,2 2 00 2 0

7 0,7 0 0 i 0

*,

\\ N

s , © tfr/i

3 c

■' m M i/ - 4 , 1

w Oh Wei

X * -

ß/m c/Ze/s/uorff

•N X*

' _{- - .}_ __ m /W . c o s p

1 \ \

300 500 <300 7000 7200 7700 7000 7000 2000 ß/Y ß/eoermo/or - /Ve/7/7/e/<sfo/7g

Syocfrrooe Umformerc//’e/7Z3/7/e/7:

^®

J7ß,

^®

600,

^o

750,

^•

7000¿//m/o

Abb. 16. Leerlauf-, Wirk- und Blindleistungsaufn ahme von S te ue r u m fo r m e r n in A bhängigkeit von der

S teu er m o to r-N en n leistu n g .

Die geradlinigen Linienzüge für Wirk- und Blind

leistung entsprechen mittlern W erten für die heute häufigsten Um form erdrehzahlen 750 und 1000 U/min.

Die Nennleistung der Steuermotoren ist nach S. 954 nicht in gleich eindeutiger Weise durch die N ennüberlast bestimmt wie die der Gle ichstrom maschinen. Immerhin ist das vom F ö rd e rm o to r ab

zugebende Drehmoment, also auch die Nutzlast, so ausschlaggebend, daß sich der in Abb. 17 dargestellte Linienzug LL = f (N ) als brauchbarer M ittelw ert noch begründen läßt.

In den Förderbetriebspausen tritt ein M ehrarbeits

verbrauch durch das Umsetzen der Körbe auf. H ierfür können im Durchschnitt etwa 0,1 • u kW h je Zug gerechnet werden, wenn u die Anzahl der Umstellvorgänge je Zug bedeutet.

Die Arb eitsaufnahm e während einer F ö rd erp au se mit viermaligem Umsetzen bei den fünfbödigen

Körben der F ö rd eran lag e Nr. 2 zeigt Abb. 18, worin auch deutlich zu erkennen ist, daß der M aschinen

fü hrer bei jedem Umsetzen die Korbstellung ein

regelte.

A/ermöder/os/

Abb. 17. Wirk- und B li ndle istu ngsaufnahm e leerlaufender S te u e r u m fo r m e r bei V o lle r re g u n g des F ö rd e r m o to r s

in A bh än g ig k eit von der N ennüberlast.

An der Förderm aschine Nr. 1, die mit 12 Wagen tragenden, vierbödigen Körben und doppelten Füllort - und H ängebankabzugsbühnen, also einmaligem Um

setzen arbeitet, w urden für das einmalige Umsetzen im Mittel etwa 0,12 kW h gemessen.

D ie B e s t i m m u n g d e s A r b e i t s v e r b r a u c h e s v o n L e o n a r d - F ö r d e r m a s c h i n e n b e l i e b i g e r A u s l e g u n g b e i b e l i e b i g e r A u s n u t z u n g a u f G r u n d d e r g e f u n d e n e n B e z i e h u n g e n u n d d e r H a u p t b e t r i e b s d a t e n d e r F ö r d e r a n l a g e m i t B e r ü c k

s i c h t i g u n g d e r A r b e i t s g e w i n n u n g b e im E i n h ä n g e n v o n L a s t e n .

D i e . in den v o rhergehenden Abschnitten d a r

gestellten Zusammenhänge geben die Möglichkeit, für irgendeinen F ö rd erzu g einer beliebigen F ö rd e r

maschine, deren H auptbetriebsw erte bekannt sind, in kürzester Zeit den Arbeitsverbrauch zu bestimmen, und zwar mit g rö ß e re r Genauigkeit als durch um ständliche und langwierige Berechnung auf Grund von unsichern U nterlagen, theoretischen Diagrammen und m eh r oder weniger genau geschätzten mechani

schen und elektrischen Maschinenverlusten. Liegt ein bestimmter F örderplan fest, so läßt sich auch der Arbeitsverbrauch fü r eine längere Betriebszeit mit praktisch genügender Genauigkeit ermitteln und daraus erkennen, in welcher Weise der spezifische Arbeitsverbrauch durch die Teilausnutzung be

einflußt wird. Wie bei der E rm ittlung des Arbeits

verbrauches vorzugehen ist, zeigen die nachstehenden Ausführungen.

Das in Abb. 14 wiedergegebene Ergebnis A f (N ) d e r Lhitersuchung an neun Fördermaschinen von grundverschiedener A uslegung kann ohne Be

denken auf alle Leonard-Förderm aschinen ausgedehnt werden. Die möglichen geringen Abweichungen im Sinne eines Mehr- oder M inderverbrauches, verursacht

0,0vAtV/7 WAh/ß 7,70W/7 P 0,75Ah7ß

üv

^Umse/zi

4 ^Ir

A&O-S/e//e/7

i

Abb. 18. A rb e itsv e rb r a u c h in einer B e tri e b s fö r d e rp a u s e mit viermaligem U m setzen von fü n f stö c k ig e n Körben.