Die elektrische Grubeneisenbahn in Bleiberg. Mit Abbildungen. Die elektrische Grubeneisenbahn in Bleiberg. In der Oesterreichischen Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen (1892, Beilage Nr. 9 * S. 72) ist ein Vortrag über die elektrische Grubeneisenbahn in Bleiberg (Kärnten) abgedruckt, welchen der Werksdirector Edmund Makne in Bleiberg am 8. August 1892 in der Wanderversammlung des Berg- und Hüttenmännischen Vereins von Steiermark und Kärnten gehalten hat. Nach demselben ist die Bahn im stetigen Betriebe und bietet namhafte Betriebserleichterungen und Ersparnisse; sie ist wohl die erste elektrische Grubenbahn Oesterreichs. Fig. 1 zeigt im Grundriss jenen Grubentheil, in welchem die elektrische Bahn errichtet wurde. Der Rudolfschacht erreicht in 121 m Teufe den Erbstollen, auf welchem die Gesammterzeugung der Hauptgruben dem Schachte zugeführt wird. Der Erbstollen hat nebst der 1680 m langen Hauptstrecke auch zwei stark befahrene Flügelstrecken, welche ebenso wie die Hauptstrecke mit elektrischer Förderbahn versehen wurden. Selbstverständlich werden in der Folge mit dem weiteren Aufschlusse des Erzberges gegen Osten immer weitere Gebiete in den Wirkungskreis der elektrischen Bahn einbezogen, und somit kann jede weitere Errichtung von Förderschächten im Osten in Folge dieser Anlage entfallen. Vor dem Schachthause befindet sich die im J. 1887 errichtete Centralaufbereitung, welche 9 Monate des Jahres, nämlich von Anfang April bis Ende December, im Betriebe ist und täglich 1700 q Haufwerk verarbeitet. Nebst dieser Bestürzung von jährlich etwa 300000 q werden zu einer Sommerwäsche 70000 q und auf die taube Halde 155000 q –––––––– zusamm. 525000 q gefördert. Diese ganze Fördermenge hat nun die elektrische Bahn aus den verschiedenen Strecken dem Schachte zuzuschleppen. Die grösste Förderung ist 400 Hunde täglich zu je 560 k Haufwerk = 2240 q, woraus sich die erforderlichen Fördertage für 1 Jahr mit 234 ergeben. Vor der Errichtung der elektrischen Bahn waren mit dieser Arbeit Hundstösser betraut, welche im Durchschnitte 19 Hunde in 1 Tage förderten; es waren somit zu obiger Leistung 21 Hundstösser erforderlich, und das schöne Aufbereitungswerk sammt dem ganzen Grubenbetriebe war somit von dem guten Willen der 21 Hundstösser vollkommen abhängig, und dieser Wille erwies sich meist als ein nicht guter, weshalb man sich auf irgend eine Art von dem strikelustigen jungen Volke unabhängig zu stellen strebte. Hierzu gaben die Motoren der Centralaufbereitung die Handhabe, indem sie über das dortige Erforderniss von 32 schon bei dem Entwürfe im J. 1886 auf 40 bemessen wurden, um den Kraftüberschuss von 8 für spätere elektrische Anlagen verfügbar zu haben. Diese 8 schienen die beste Verwendung zu finden, wenn man sie für elektrische Beleuchtung der Centralaufbereitung und für eine elektrische Bahnanlage in der Grube ausnützte. Bei den mit den namhaftesten Elektricitätsfirmen eingeleiteten Verhandlungen stellten Ganz und Co. in Budapest die günstigsten Bedingungen, welche deshalb mit der Errichtung sowohl der elektrischen Beleuchtung, als auch der elektrischen Grubenbahn betraut wurde. Textabbildung Bd. 287, S. 227Fig. 1.Grundriss der elektrischen Grubeneisenbahn in Bleiberg. (1 : 28000). Zuerst ward die elektrische Beleuchtung mit 30 Glühlichtern und 2 Bogenlampen eingeführt, wodurch das Werk jährlich 1000 fl. an Beleuchtungskosten gegen früher erspart und dabei mindestens die doppelte Lichtstärke geniesst. Hierauf folgte die Ausführung der elektrischen Bahn, welche ihre besonderen Schwierigkeiten hatte, weil der Schacht sehr nass und auch der Stollen stark feucht ist, daher bezüglich der Leitungsanlage des elektrischen Stromes besondere Vorsichtsmaassregeln zu ergreifen waren, um Ableitung durch Feuchtigkeit zu verhindern. Wegen der Enge des Erbstollens und seiner vielen Wendungen durfte der elektrische Motorwagen nicht über 700 mm breit sein und die Stromleitung nicht 1700 mm Höhe, vom Schienen köpfe gemessen, überschreiten. Von der Gleisweite der Bahn (nur 430 mm) konnte nicht abgegangen werden, weil eine Aenderung der Hunde ausgeschlossen war. Die Lösung der Aufgabe, nämlich der Entwurf des elektrischen Gleises und seines Motors, war somit nicht leicht. Die Leistungsfähigkeit der elektrischen Bahn musste jener der Schachtfördermaschine angepasst werden; mehr als die Schachtmaschine zu heben vermag, wäre ganz überflüssig und weniger ökonomisch gewesen. Aus der höchsten Fördermenge des Schachtes (400 Wagen zu je 560 k = 2240 q täglich) waren daher alle anderen Grössen abzuleiten. Auf die gesetzlich zulässigen 10 Arbeitstunden für 1 Schicht kommen hiernach 200 Wagen, somit sind \frac{10\,\times\,60}{200}=3 Minuten für einen Aufzug zu rechnen. Bei regelmässiger Förderung ist daher alle 3 Minuten ein Wagen auf die Förderschale zu bringen. Die mittlere Förderweite ist 900 m. Mit Rücksicht auf die Betriebsicherheit und das Leistungserforderniss war eine Fahrgeschwindigkeit von 3 m für die Secunde = 11 km für die Stunde gewählt. Die Dauer einer Fahrt ergibt sich dann mit \frac{900}{3\,\times\,60}=5 Minuten, ebenso die Rückfahrt, und der Aufenthalt beim Schachte und vor Ort je 2½ Minuten; gibt zusammen 5 + 5 + 2½ + 2½ = 15 Minuten für eine Hin- und Rückfahrt. Bei der zulässigen Arbeitszeit von 10 Stunden kann man daher \frac{10\,\times\,60}{15}=40 Fahrten machen. Hiermit war aber die Anzahl der Hunde gegeben, die in jeder Fahrt mitgenommen werden mussten, um der obigen Bedingung der Förderung von 200 Wagen für jede Schicht zu entsprechen, nämlich \frac{200}{40}=5. Hieraus ergibt sich aber schon die erforderliche Energie zur Bewältigung dieser Aufgabe. Der leere Wagen wiegt 200 k, die Ladung 560 k, folglich der ganze Lastzug 5 Wagen zu je 760 k = 3800 k; hierzu die elektrische Locomotive 1550 k, zusammen = 5350 k. Diese Last war mit einer Geschwindigkeit von 3 m zu befördern. Bei gut gelegten wagerechten Bahnen kann man die erforderliche Zugkraft mit \frac{1}{100} der Belastung veranschlagen; die zu leistende Arbeit war daher \frac{5350}{100}\times 3=161 mk oder \frac{161}{75}=2,15 . Die Pferdekraft in elektrischer Energie ausgedrückt ist 75 × 9,81 = 736 Watt und demnach der ganze Verbrauch 736 × 2,15 = 1600 Watt. Ganz und Co. hielten mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad des Elektromotors und den Nutzeffect des Antriebsmechanismus einen Energiebedarf von 2000 Watt für erforderlich. Diese Energie wird der Förderstrecke mittels Kupfer- und Siliciumbronzedrähten zugeführt, deren Dicke so bemessen wurde, dass bei normalem Verkehr nicht mehr als 5 Proc. Spannungsabfall in denselben eintreten kann. Der Spannungsverlust übersteigt diese theoretisch festgesetzte Grenze nur beim Anzug der Locomotive, weil sie da theils wegen Ueberwindung des Trägheitsmomentes des Zuges, theils wegen elektrischer Ursachen die 2- bis 3fache Stromquantität verbraucht. Aber auch während des Anzuges durfte der Spannungsabfall nicht allzu gross werden, weil diese Leitung auch die Beleuchtung des Füllortes und jene der Wechsel speist und ein Nachlassen der Glühlampen in Folge grossen Spannungsabfalles schon deshalb vermieden werden musste, weil auch die Locomotivlampen mit Glühlichtern besteckt sind und die Beleuchtung der Strecke gerade beim Anfahren eine ausreichende sein muss, um die Stellung der Wechsel von der Maschine aus beobachten zu können. Die Strecken wurden durch acht Glühlampen beleuchtet und es war, eingerechnet die Verluste in der Zuleitung, auf eine mittlere Stromlieferung von 2500 Watt zu rechnen. Um aber auch während des Anzuges den erforderlichen Strombedarf zu besitzen, wurde als Stromerzeuger eine Dynamomaschine von 6000 Watt höchster Leistungsfähigkeit aufgestellt. Es wolle das nicht so verstanden werden, als ob die 6000 Watt immer producirt würden; im Gegentheil nur beim Anhübe zur Ueberwindung des Trägheitsmomentes für wenige Augenblicke walten ähnliche Verhältnisse ob. Der hervorragendste Vorzug der elektrischen Kraftübertragung ist eben der, dass die Stromstärke mit den zu überwindenden Widerständen in geradem Verhältnisse steht und nicht mehr erzeugt wird, als eben zur Ueberwindung des Widerstandes nothwendig ist. Der so bemessene Stromerzeuger ist eine Dynamo mit gemischter Wickelung, welche mit 700 Umdrehungen in der Minute arbeitet. Sie erzeugt ohne Rücksicht auf die jeweilige Beanspruchung stets einen elektrischen Strom von gleichbleibender Spannung. Die Regulirung der Spannung kann durch einen Drahtwiderstand (Rheostat) bewirkt werden; es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Regulirung nicht nothwendig ist, weil die Spannung und damit die Leuchtkraft der Lampen nur in geringen Grenzen schwankt. Da also das statische Moment, welches der Anker zu überwinden hat, constant ist, so bleibt der Strom von selbst constant. Diese Primär-Dynamomaschine ist auf 220 Volt Spannung und 22 Ampère Stromstärke berechnet. Die Wahl der Spannung war bestimmt durch 1) die weiter zu gebende Energie, 2) die Leitungslängen und 3) den gestatteten Spannungsverlust. Bei dem Material für Leitungen elektrischer Ströme hat man zwei Erfordernisse zu berücksichtigen, die bis zu einem gewissen Grade gegensätzlich sind: niedrig soll der specifische Widerstand, hoch die Bruchfestigkeit sein. Von allen in Betracht kommenden Metallen hat Kupfer den geringsten Widerstand, aber seine Bruchfestigkeit ist niedrig, 28 k für 1 qm; daher kleinere Trägerdistanzen, grössere Kosten, mehr Durchhang und Gefahr der Berührung mit benachbarten Gegenständen bei Windstössen. Die Leitungsfähigkeit des Kupfers übertrifft 6mal die des Schmiedeeisens und 10mal die des Gussstahles. Eine Leitung aus Gusstahl wird daher bei gleicher Leistungsfähigkeit 9- bis 10mal mehr Gewicht haben und die wenigeren Träger müssten desto stärker sein. Man erspart daher nichts bei Benutzung festeren Materials. Man hat Stahldraht versucht; der mit einer Schicht elektrolytisch niedergeschlagenen Kupfers bedeckt ist; er sollte die guten Eigenschaften, die Leitungsfähigkeit des Kupfers und die Bruchfestigkeit des Stahles in sich vereinigen, verursachte aber grössere Herstellungskosten und wurde bald durch Phosphorbronze von 70 k Zugfestigkeit und 26 Proc. Leitungsfähigkeit ersetzt. Noch besser ist Siliciumbronze, deren Leitungsfähigkeit 97 Proc. derjenigen des reinen Kupfers und deren Zugfestigkeit halb so gross ist als die des besten Stahles. Ganz und Co. haben daher auch hier die Leitungen nur aus Kupfer und Siliciumbronze hergestellt. Vom Stromerzeuger bis zum 95 m entfernten Schachte führen zwei blanke Kupferdrähte von 6 mm Dicke. Vor der Einführung in das Schachtgebäude ist eine Blitzschutzvorrichtung angebracht, die eine Entladung der atmosphärischen Elektricität zur Erde führt, während der Arbeitstrom diesen Weg nicht nehmen kann. Die Schachtleitung musste wegen des starken Regens im Schachte mit peinlicher Sorgfalt verlegt werden. Sie besteht aus zwei dreifach isolirten und mit einer Bleihülle umpressten Kupferdrähten von 30 qm Querschnitt. Dieses Bleikabel liegt in Holzlutten, welche mit einem wasserdichten, dicken Anstrich versehen wurden. Die Lutten wurden in der Fahrabtheilung des Schachtes geführt, damit man sie stets im Auge behalten und die Instandhaltung leichter besorgen könne. Das Bleikabel endigt mit dem Schachte; die weitere Speiseleitung im Stollen besteht aus zwei blanken 6 mm starken Kupferdrähten, welche an den beiden Stollenulmen auf eigenen Porzellanisolatoren ruhen. Diese Leitung reicht, wie schon angedeutet, bis in die Mitte der ganzen Bahnanlage und hier mündet sie erst in die Betriebsleitung, wodurch ein Strom von mehr gleichmässigerer Spannung in beiden Hälften der Leitung erzielt wird, als wenn die Zuleitung sogleich am Anfange der Bahn angebracht wäre. Die Betriebsleitung wurde aus 6 mm starken Siliciumbronzedrähten gemacht, die in gegenseitiger Entfernung von 330 mm genau oberhalb der Gleismitte gespannt wurden und durch Leitungsgehänge getragen werden. Zu der guten Leitungsfähigkeit und Festigkeit der Siliciumbronze kommt hier noch die Härte in Betracht, weil eine schmiedeeiserne Contactplatte an diesen Drähten behufs Stromabnahme schleift und ein weiches Metall somit bald abgenutzt wurde. Textabbildung Bd. 287, S. 228Fig. 2.Leitungsgehänge. Das Leitungsgehänge ist in Fig. 2 vorgeführt; es besteht aus zwei Porzellankeilen a, a, die mit einander durch Stehbolzen verschraubt sind und durch Dächer b, b aus Zinkblech gegen Tropfwasser geschützt wurden. Die Drähte werden durch Messingbleche an den Keilen festgehalten. Die Gehänge c, c wurden mit verzinkten Drahtseilen in 1700 mm Höhe vom Gleise an den beiden Stollenulmen aufgehängt, woselbst zu diesem Zwecke kleine Porzellanisolatoren d, d versetzt sind. Es ist also eine zweifache Isolirung der Betriebsleitung gegen die Erde bezieh. gegen das Gestein durchgeführt, wozu man sich entschlossen hat, weil der Bleiberger Erzberg mit seinen Erzzügen, Gängen und Kreuzklüften gut leitend ist und Isolationsmängel Stromverluste mit sich bringen. Das Ueberfahren auf Nebengleise wird durch Stromwechsel vermittelt, welche, wie Fig. 3 angibt, aus einem kleinen auf Flacheisen laufenden Wägelchen f bestehen, an denen die Drähte isolirt befestigt sind. In demselben Sinne, in welchen die Gleisweichen gestellt werden, müssen auch diese Stromwechsel durch die Wägelchen verschoben werden. Die Stromverbindungen der an diesen Stellen unterbrochenen Leitung werden an der Stollenfirste an Porzellanisolatoren geführt. Es versteht sich von selbst, dass in der kurzen, kaum über einige Millimeter reichenden Stromunterbrechung die lebendige Kraft der bewegten Massen hinüberhilft. Textabbildung Bd. 287, S. 229Fig. 3.Stromwechsel. Für den Bau der Locomotive lagen ja insofern ungünstige Verhältnisse vor, als man eine Maschine von geringer Höhe und Breite u. kurzem Radstande bei entsprechender Leistungsfähigkeit bauen musste. Sie besitzt nach Fig. 4 und 5 einen Motor M mit v. Hefner-Alteneck'scher Ankerwickelung und einem 46 theiligen Stromsammler und ruht auf zwei Räderachsen x, x, welche durch Gall'sche Ketten mit einander gekuppelt sind. Auf dem Rahmen der Maschine lagert eine Zwischenwelle d, welche unmittelbar von der Welle w des Elektromotors mittels Schnecke s bethätigt wird. Von dieser Zwischenwelle wird die Kraft mit einer Gall'schen Kette auf eine der Räderachsen der Maschine übertragen, während eine zweite Gall'sche Kette die beiden Räderachsen verbindet. Hierdurch wird das ganze Gewicht der Locomotive als Adhäsionsgewicht ausgenutzt, was nothwendig war, um auf den beschmutzten Schienen trotz geringen Eigengewichtes der Maschine mit schweren Zügen anfahren zu können. Versuche haben gezeigt, dass man drei Hunde mit dem halben Gewichte der Locomotive, welche 1550 k wiegt, fortziehen kann. Versuchsweise wurde die Kuppelungskette abmontirt, um, wenn möglich, deren Reibungsarbeit zu ersparen u.s.w.; um aber fünf bis sechs Hunde zu einem Zuge zu vereinigen, wird jetzt die Kuppelungskette benutzt. Auf diese Zwischenwelle ist auch eine Bremsscheibe p aufgekeilt, über welcher ein Differentialband liegt, das vom Führersitz F aus bedient wird. Man kann den Zug innerhalb 10 m Strecke anhalten. Textabbildung Bd. 287, S. 229Lokomotive der elektrischen Grubeneisenbahn. An der Seite des Führersitzes lagert ein Schalthebel, welcher nach seiner Stellung dem Motor in der einen oder der anderen Richtung Strom zuführt und ihn in der einen oder der anderen Richtung in Bewegung setzt. Der zur Regulirung der Fahrgeschwindigkeit und behufs allmählichen Angehens des Motors dienende Rheostat ist unter dem Führersitze angebracht und wird in einem Holzkasten verwahrt. Den Strom nehmen zwei aus schmiedeeisernen Röhren gebildete krumme Arme r, r (Fig. 6), die federnd nach aufwärts gegen die Betriebsstromleitung drücken; an deren oberen Enden sind schmiedeeiserne Platten t, t isolirt befestigt, die sich innerhalb ihrer Lager drehen und den Drähten anschmiegen können. Durch diese Schleifcontacte wird der Strom in isolirten Drähten in das Innere der Maschine geführt. Ihr Anker macht, wie jener der Primärmaschine, 700 Umdrehungen. Um die Bewegung zu verlangsamen, ist die verlängerte Trommelachse mit der schon erwähnten Schnecke versehen, welche in ein Zahnrad a von 24 Zähnen greift. Da die Schnecke bei einer Umdrehung jeden vierten Radzahn nimmt, so wird die Umlaufszahl hier von 700 auf 88 herabgedrückt und so dem Erfordernisse einer Fahrgeschwindigkeit von 3 m angepasst. Die Schnecke befindet sich in einem mit Oel gefüllten Gehäuse g. Alle empfindlichen Theile der Maschine, insbesondere der Elektromotor, sind mit Blechverkleidungen gegen Tropfwasser geschützt. Die Locomotive ist an ihren beiden Stirnseiten mit Reflectorlampen ausgerüstet, in welchen Glühlampen von 16 Normalkerzen Leuchtkraft sitzen, die ihr Licht auf mehr als 100 m vorauswerfen, so dass man ein etwaiges Hinderniss rechtzeitig bemerken und auch die Wechselstellungen der Schienen und Stromleitungen beobachten kann. Bei Inbetriebsetzung der Anlage hat sich die Vortrefflichkeit der Isolation durch einen geringeren Spannungsabfall, als erwartet war, erwiesen. Der Gesammtstromverbrauch, gemessen nächst der Primärmaschine, schwankt zwischen 8 und 16 Ampère; aus diesen Schwankungen bezieh. aus der jeweiligen Stromstärke kann man schliessen, wie der Zugführer die Maschine behandelt. Beim Anzüge bemerkt man das Hinaufschnellen des Zeigers bis auf 35 Ampère, während bei glatter Fahrt der Zeiger zwischen 8 und 12 Ampère steht. Der mittlere Energieverbrauch für den Bahnbetrieb einschliesslich Beleuchtung der Grube und aller Verluste durch Spannungsabfall, Isolationsfehler, mechanische und magnetische Reibung, welch letztere sich in sehr massiger Erwärmung des Ankers und der Polschuhe zeigt, ist daher 10\times 220:736=\frac{2200}{736}=3 . Der Motor leistet 2,15 , es wird daher hier ein Wirkungsgrad von \frac{2,15}{3}=70 Proc. aus der elektrischen Kraftübertragung erzielt. Mit 3 mechanischer Energie ist man also im Stande, täglich 2240 q Haufwerk auf eine Entfernung von 900 m zum Schachte durch elektr. Kraftübertragung zu bringen. Textabbildung Bd. 287, S. 229Fig. 6.Lokomotive der elektrischen Grubeneisenbahn. In Betreff der ökonomischen Leistung wird natürlich die elektrische Bahn gegen die Förderung mit Menschen desto überlegener sein, je länger sie ist. Für den näheren Rudolfschachter Grubenabschnitt waren früher für 1 Schicht erforderlich 6 Förderer zu 1 fl. 20 kr. = 7,20 fl.; sie förderten 165 Hunde zu 560 k = 924 q, demnach Gestehung für 1 q 0,78 kr. Bei elektrischer Förderung werden gebraucht 4 Füller zu 75 kr. und ein Zugführer zu 1 fl. 6 kr. = 4,06 fl. für 130 Wagen zu 560 k = 780 q, daher für 1 q 0,56 kr. und somit 0,22 kr. Ersparniss, was bei der Fördermenge von jährlich 225000 q nur 495 fl. ergibt. Die nächstfolgende Nachbargrube hat schon wesentlich günstigere Ergebnisse. Hier waren früher erforderlich 15 Förderer zu 1 fl. 20 kr. = 18 fl., ihre Leistung war 195 Hunde zu 560 k = 1092 q, daher Gestehung für 1 q = 1,65 kr.; jetzt sind 11 Füller zu 75 kr. = 8,25 fl., 1 Zugführer 1,06 fl., zusammen 9,31 fl. erforderlich, wofür 260 Hunde zu 560 k = 1450 q geleistet werden, somit kommt 1 q auf 0,64 kr. zu stehen, also weniger gegen früher um 1,01 kr. Die Erzeugung und Förderung beträgt 300000 q, somit Ersparniss 3030 fl., und hierzu noch obige 495 fl., zusammen 3525 fl. Da der Erbstollen weiter getrieben, somit die Entfernung immer zunehmen wird, auch bei Ergänzung des Wagenparkes noch günstigere Betriebsverhältnisse zu gewärtigen sind, so kann man rund 4000 fl. als Ersparniss an Förderungskosten ansetzen, während die Einrichtungskosten der Anlage mit 13000 fl. veranschlagt werden können; es wird daher eine 5procentige Verzinsung und eine 10procentige Abnutzung angenommen, die Anlage längstens in 14 Jahren amortisirt sein. Die Bleiberger Bergwerksunion hat anlässlich der Einführung von Strom in die Grube nicht nur den Füllort, sondern auch alle Abzweigungen elektrisch beleuchtet, wobei immer je zwei 16kerzige Glühlampen in Schutzbirnen wasserdicht eingeschlossen hinter einander geschaltet sind. Es sind nunmehr alle Wechsel beleuchtet, was für den Betrieb der Bahn und für die Sicherheit der Mannschaft von grossem Werthe ist. Diese Beleuchtung arbeitet vorzüglich, sowie überhaupt die ganze Anlage den gehegten Erwartungen vollständig entspricht.