Die Hilfsfördermaschine auf dem Salzwerk Heilbronn. Die Hilfsfördermaschine auf dem Salzwerk Heilbronn. Allgemeines. Die Maschine ist im Jahre 1872 in der Maschinenfabrik von Feodor Siegel in Schönebeck a. d. Elbe für die Gewerkschaft Neu-Stassfurt zu Löderburg bei Stassfurt gebaut und daselbst zum Abteufen der beiden Schächte „Agathe“ und „Hammacher“ verwendet worden. Im Jahre 1884 wurde die Maschine vom Salz werk Heilbronn für das Abteufen des Schachtes erworben und als sogen. provisorischer Förderhaspel östlich des Schachtes in einer Entfernung von 20 m, von Mitte Schacht bis Maschinenachse, aufgestellt. Bei der Fundierung und Aufstellung der Maschine wurde von Anfang an darauf Rücksicht genommen, dass die Maschine eventuell auch als Bohrkabel dienen konnte, falls es nötig wurde, den Schacht nach dem Verfahren von Kind et Chaudronn abzubohren und zu küvelieren. Textabbildung Bd. 312, S. 135 Steuerung der Hilfsfördermaschine. Kulissensteuerung nach Stephenson mit gekreuzten Stangen.Fig. 1.Fig. 2. Theoret. Diagramm für 2. Rast, 12 mm = 1 kg. Exzentrizität = 60 mm; Voreilwinkel = 30°; Länge der Exzenterstangen = 1350 mm; Aeussere Ueberdeckung = 16 mm; Innere Ueberdeckung = 5 mm; Kanalbreite a = 28 mm; Entfernung des Steines von Kulissenmitte: toter Punkt u = 0; 1. Rast u = 35 mm; 2. Rast u = 50 mm; 3. Rast u = 75 mm; volle Auslage u = 95 mm Programm. Die Maschine ist ursprünglich nur für das Schachtabteufen vorgesehen; auch auf dem Salzwerk Heilbronn wurde dieselbe vorerst nur als Provisorium betrachtet und sollte nur dann als definitive Hilfsmaschine stehen bleiben, wenn der Schacht ohne das vorgesehene Schachtbohren durch Handarbeit mit einem lichten Durchmesser von 5,00 m niedergebracht werden konnte, was ja gelungen ist. Nach dem ursprünglichen Programm sollte die Maschine im stande sein, bei 5 at absoluter Kesselspannung ohne Gegengewicht einen mit Berge und Wasser beladenen eisernen Förderkübel unter Verwendung eines Leitschlittens mit 5 m Seilgeschwindigkeit aus 300 m Tiefe zu Tage zu heben. Die Maschine sollte den amtlichen Vorschriften bezüglich der Seilfahrt entsprechen, und eine Seiltrommel sollte zum Umstecken eingerichtet sein. Die von der Maschine zu hebenden Lasten wurden wie folgt angenommen: Eiserner Förder-   kübel von 400 l   Inhalt 250 kg 350 l Berge   und Wasser 600 „ Leitschlitten 150 „ 300 m Förderseil   aus Stahldraht 450 „ Förderwiderstand 50 „ ––––––––– Summa 1500 kg Ausführung der Maschine. Die Maschine wurde als Zwillingshaspel mit einem Uebersetzungsverhältnis der Maschine zur Seiltrommel von 3 : 1 von Feodor Siegel in Schönebeck a. d. Elbe ausgeführt. Die Dampfcylinder haben 350 mm Durchmesser bei 700 mm Kolbenhub. Nach Abzug des Querschnittes der 50 mm starken Kolbenstangen ist der nutzbare Kolbenquerschnitt 940 qcm. Die Maschinenachse von 130 mm Stärke erhielt auf der Mitte ein eisernes Stirnrad von 827 mm Durchmesser und 150 mm Breite mit 40 Zähnen. Die Trommelachse wurde vor der Maschine auf dem gemeinschaftlichen gusseisernen -förmigen Fundamentrahmen verlagert. Die Seiltrommeln erhielten eine konische Form bei 1700 bezw. 2300 mm Durchmesser und 1000 mm Nutzbreite. Die rechtsseitige Trommel wurde zum Verstecken mit Zahnradklemmung eingerichtet, während die linksseitige Trommel einerseits eine Bremsscheibe und andererseits ein Stirnrad von 2500 mm Durchmesser und 150 mm Breite mit 121 Zähnen für den Eingriff des Maschinenzahnrades erhielt. Die Steuerung der Maschine geschieht durch Flachschieber und Stephenson'scher Kulisse. Entsprechend den bergpolizeilichen Vorschriften ist die Maschine mit einer kräftigen Fussbremse ausgerüstet. Die Steuerungsverhältnisse der Maschine sind aus den Fig. 1 und 2 zu entnehmen. Last- und Kraftmomente der Maschine, wie sie für die Abteufperiode bestanden. Unter Zugrundelegung des mittleren Seiltrommeldurchmessers von \frac{1700\,\times\,2300}{2}=2,00\mbox{ m} und unter der Voraussetzung, dass nur mit einem Seil aus 300 m Tiefe beim Abteufen gefördert wird, berechnet sich das Lastmoment der Maschine wie folgt: unten oben Leerer Förderkübel 250   250 350 l Berge und   Wasser 600   600 Leitschlitten 150   150 Seilgewicht 450 – Förderwiderstand   50     50 ––––– –––––– 1500 1050 mal Radius 0,85 1,15 ––––– –––––– 1275 bezw.          1208 mkg Das grösste Lastmoment, welches überhaupt in Rechnung zu ziehen ist, beträgt nach dieser Zusammenstellung 1275 mkg. Diesem Lastmoment steht ein Kraftmoment gegenüber, welches die Maschine auszuüben vermag, von P . 2 r . π = 3 pm . 2 . F . 2 H . αμ, wobei pm den mittleren Dampfdruck, α die Völligkeit der Dampfdiagramme, in μ den Wirkungsgrad der Maschine bezeichnet. Es ergibt sich P\,.\,r=3\,.\,p_{\mbox{m}}\,.\,2\,.\,F\,.\,H\,\frac{\alpha\,\mu}{\pi}. Bei 0,3 Füllung bezw. beim Fahren mit der ersten Rast, 5 at absoluter Dampfspannung und 1,1 at absolutem Gegendruck, ist p_{\mbox{m}}=5,03\,\left(1\,log_{\mbox{n}}\,\frac{1}{2}\right)-1,1=2,2\mbox{ kg}. Aus den Dampf-diagrammen F = 940 qcmH = 0,7 mα  = 0,66μ =  0,75 P\,.\,r=\frac{3\,.\,2\,.\,m\,.\,2\,.\,940\,.\,0,7\,.\,0,75\,.\,0,66}{3,14}=1452\mbox{ mkg}. Aus dieser Rechnung ergibt sich, dass die Maschine für die verlangte Leistung reichlich gross dimensioniert war. Einrichtung zum definitiven Betrieb. Am 4. Dezember 1885 wurde der Schacht fertig, so dass die regelmässige Förderung in den kleinen Hilfsfördertrümmern aufgenommen werden konnte. Zu den hintereinander angeordneten Hilfsförderabteilungen stand die Maschine wegen der breiten Seiltrommel ungünstig, die Seile liefen trotz der konischen Trommel schlecht und der Seilverschleiss musste ungünstig werden. Um diese Mängel zu beseitigen, wurde die rechtsseitige Trommel durch Aufschrauben von ausgekehlten Hartholzklötzen in eine Seilscheibe von 2300 mm Durchmesser umgewandelt. Schon am 27. Dezember 1885 konnte die Maschine als Friktionshaspel in Betrieb genommen werden. Mit dieser Einrichtung arbeitete die Maschine bis zum Jahre 1892 zufriedenstellend. Da die Friktionsklötze verschlissen waren, ausserdem das Mittel der Treibscheibe nicht zur Achse der beiden Förderabteilungen passte, entschloss sich die Leitung des Werkes, die Maschine definitiv als Friktionshaspel umzubauen. Die eiserne Treibscheibe erhielt Holzfutter und einen Durchmesser von 2400 mm. Da beim Betrieb mit der alten Treibscheibe sich ergeben hatte, dass die Maschine für die definitive Förderung von 1 Wagen Steinsalz zu stark war, so wurde beim Umbau das Uebersetzungsverhältnis von 3 : 1 auf 2,5 : 1 umgeändert und der Durchmesser der Treibscheibe von 2300 auf 2400 mm erhöht. Bei dem Umbau wurden die Treibräder mit Rücksicht auf das veränderte Uebersetzungsverhältnis erneuert und dabei breiter genommen. Ferner erhielt die Maschine sowohl eine neue stärkere Treibscheibenachse mit Lager, als auch neue Kurbellager. Zur Erzielung eines möglichst ruhigen und gleichmässigen Arbeitens der Maschine erhielt die Kurbelwelle ein Schwungrad, welches auch als Bremsscheibe ausgebildet wurde. Der Umbau wurde vom 28. November bis zum 2. Dezember 1892 vorgenommen und seit dieser Zeit arbeitet die Anlage trotz der kleinen Treibscheibe tadellos und bietet eine zuverlässige angenehme Reserve bei eventueller Reparatur an der grossen Fördermaschine. Die Maschine ist bei ihrem jetzigen Zustande im stande, in einer 8stündigen Schicht etwa 450 Wagen Steinsalz von 600 bis 650 kg Ladegewicht aus 215 m Tiefe regelmässig zu fördern. Textabbildung Bd. 312, S. 136 Fig. 3. Disposition des Friktionsförderhaspels. a Friktionsseilscheibe; b Bremsscheibe; c Dampfventil; d Unterseil. Einrichtung der jetzigen Anlage und Betriebsresultate. Die generelle Disposition des Friktionsförderhaspels geht aus Fig. 3 hervor. Das Förderseil ist aus dem Grunde gekreuzt aufgelegt, um dasselbe durch die Turmkonstruktion ohne Anstand führen und den Friktionsbogen der Treibscheibe vergrössern zu können. Um die Kreuzung des Seiles möglich zu machen, sind die Seilscheiben je 25 mm aus dem Mittel gelegt worden. Der umspannte Bogen der Treibscheibe beträgt etwa 200°, bei diesem Friktionsbogen ist die kleine Treibscheibe von 2400 mm Durchmesser gross genug, um mit vollkommener Sicherheit gegen das Seilgleiten fördern zu können. Die Gesamtanordnung des Friktionsförderhaspels im jetzigen geänderten Zustande ist aus Fig. 4 und 6 zu entnehmen. Feste Betriebszahlen über Dampf und Kohlenverbrauch liegen für diese Maschine bis jetzt nicht vor, dagegen wurde bei längerem Betrieb derselben die Erfahrung gemacht, dass in solchen Zeiten, wenn die Salzförderung schwach geht, der Friktionsförderhaspel bezw. Dampf verbrauch sicher nicht ungünstiger arbeitet, als eine grosse direkt wirkende Zwillingsmaschine für zwei Wagen Salz auf einer Förderschale. In Fig. 7 und 8 sind die Dampfdiagramme der Maschine für alle Arbeitsmomente und für vier verschiedene Cylinderfüllungen aufgezeichnet. Da die Arbeitsleistung der Maschine infolge der Seilausgleichung während des ganzen Treibens konstant ist, so decken sich auch die Diagramme der ganzen Fahrt und thatsächlich sind beim Indizieren eine ganze Anzahl Kurven übereinander geschrieben, die sich vollständig decken. Textabbildung Bd. 312, S. 137 Gesamtanordnung des Friktionsförderhaspels. Wie aus den Diagrammen hervorgeht, arbeitet die Maschine mit der zweiten Hast der Steuerung bei etwa ⅓ Füllung ganz befriedigend, die Maschine läuft gut an und die hohe Kompression ist beim Gang durchaus nicht störend. Während der Fahrt arbeitet die Maschine auch mit der ersten Rast recht gut, dagegen ist der Beginn und Schluss der Fahrt bei der hohen Kompression schwierig. Last- und Kraftmomente der Maschine bei dem jetzigen definitiven Zustande. Die Förderkörbe des Friktionsförderhaspels sind mit loser und runder Königsstange eingerichtet, dessen Kopf unter die Federhülse der Fangvorrichtung greift. Durch Unterlagen von geeigneten Scheiben ist es möglich, die Seillänge immer genau passend zu halten, so dass die Maschine stets nur die reine Last des Fördergutes zu bewältigen hat. Die Lastmomente sind daher auch zu jeder Zeit gleich gross und fallen trotz der starken Belastung des Seiles klein aus. Diese Gesichtspunkte waren auch bestimmend, trotzdem der Maschine für die definitive Förderung eine grössere Arbeitsleistung zugemutet wurde, als der alten Abteufmaschine, das Uebersetzungsverhältnis von 3 : 1 auf 2,5 : 1 zu erhöhen und den Lastarm von 1,0 auf 1,2 m zu vergrössern. Für den Umbau wurde das Lastmoment wie folgt bestimmt: Korbgewicht 650 kg aufwärts 650 kg abwärts 1 leerer Förderwagen 275 „ „ 275 „     „ Salzladung des Wagens 600 „ „    – „     „ 215 m Seil von 26 mm     Durchmesser 430 „ „ 430 „     „ Unterseil Seilbeschlag 45 „ „ 45 „     „ –––––––––– –––––––––– 2000 kg aufwärts 1400 kg abwärts 3 % Widerstände +    60 –    42 –––––––––– –––––––––– 2060 kg aufwärts 1358 kg abwärts – 1358 702 kg mal Radius der Treib-     scheibe         1,2 ergibt ein Lastmoment von ––––––––––     ∾ 842 mkg. Dieses Moment ist bedeutend kleiner als bei der Abteufmaschine. Demnach konnte auch das Uebersetzungsverhältnis entsprechend reduziert werden. Wie aus den Dampfdiagrammen hervorgeht, haben dieselben bei der Fahrt mit der zweiten Rast des Steuerhebels eine Völligkeit von etwa 70 %. Rechnet man den Wirkungsgrad der Maschine zu 75 %, die Admissionsspannung aus dem Diagramm zu 4 at absolut bei ⅓ Cylinderfüllung, so ergibt sich das Kraftmoment der Maschine aus: P . 2 . rπ = 2,5 . pm . 2 F . 2 H . αμ zu P\,.\,r=2,5\,.\,p_{\mbox{m}}\,.\,2\,.\,F\,.\,H\,.\,\frac{\alpha\,.\,\mu}{\pi}; pm= 4 . 0,7 – 1,1 = 1,7 kg F = 962 – 22 = 940 qcm P\,.\,r=2,5\,.\,1,7\,.\,2\,.\,940\,.\,0,7\,.\,\frac{0,7\,.\,0,75}{3,14}=935\mbox{ mkg}. Wenn man auch die Arbeitsverluste, welche durch das Vorgelege entstehen, berücksichtigt, so ist der Ueberschuss im Kraftmoment gross genug, da die Arbeitsleistung während der ganzen Fahrt fast konstant bleibt. Die Maschine arbeitet bei der Salzförderung durchschnittlich mit 150 Touren, dabei beträgt die Seilgeschwindigkeit v=\frac{2,4\,.\,3,14\,.\,150}{2,5\,.\,60}=7,5\mbox{ m} und die Kolbengeschwindigkeit v=\frac{150\,.\,2\,.\,0,7}{60}=3,5\mbox{ m}. Bei der Förderung von einem Wagen Salz von 600 kg Gewicht mit einer Geschwindigkeit von 7,5 m beträgt die Nutzleistung der Maschine \frac{600\,.\,7,5}{75}=60 , während die Maschine bei 4 at absolutem Dampfdruck und 1,1 at Gegendruck aus N\,e=2\,.\,p_{\mbox{m}}\,.\,\frac{F\,.\,v\,.\,\alpha\,\mu}{75}=\frac{2\,.\,1,7\,.\,940\,.\,3,5\,.\,0,7\,.\,0,75}{75} oder etwa 79 leisten muss. Vorteile der Friktionsfördermethode. Textabbildung Bd. 312, S. 138 Friktionsförderhaspel. Zwillingsauspuffmaschine mit Kulissensteuerung von Stephenson. Fig. 7. Oben auflaufendes Seil; Fig. 8. Unten auflaufendes Seil; Cylinderdurchmesser 350 mm; Kolbenhub 700 mm; Zahl der Umdrehungen 60; Federmassstab 4 mm = 1 kg; Förderung mit Unterseil; Kesselspannung 4,5 at Ueberdruck; Dampftemperatur 310° C; Uebersetzungsverhältnis von Maschine zu Treibscheibe 2,5 : 1; Durchmesser der Treibscheibe 2400 mm; Seilstärke 26 mm; Förderlast konstant 650 kg. Gegenüber den sogen. Trommelmaschinen haben die Friktionsmaschinen manche wesentliche Vorteile. Die schweren Trommeln fallen ganz fort, auch wird die Achse der Treibscheibe ganz bedeutend kürzer als eine Trommelachse; durch beides wird die Maschine wesentlich leichter und billiger. Mit dem Fortfall der grossen bewegten Massen reagiert die Maschine schneller, auch bleibt dieselbe mit dem Vorrücken des Bergbaues in die Tiefe immer stark genug, vorausgesetzt, dass die Achse der Treibscheibe von vornherein so stark bemessen wurde. Durch die stets gleich bleibende Last kann die Maschine wesentlich kleiner dimensioniert werden als eine Trommelmaschine, welche ohne Seilausgleichung arbeitet. Der Seilverschleiss ist bei der Friktionsförderung sehr gering. Nach den Vorschriften der Bergbehörde muss das Seil des Friktionsförderhaspels, da diese Maschine des Salzwerkes zur Seilfahrt der Mannschaft konzessioniert ist, alle zwei Jahre abgelegt werden. Bei der Untersuchung der abgelegten Seile hat sich schon in einzelnen Fällen ergeben, dass die Bruchfestigkeit in den beiden Betriebsjahren nicht geringer geworden war, trotzdem dieselben eine Arbeitsleistung von 40000 mt für 1 qmm Materialquerschnitt auswies, dagegen war das Seil allerdings spröder geworden. Die Spannung der Seile bei der Friktionsförderung wird dadurch wesentlich bedingt, dass das Seil stets genau passend gehalten werden muss, um den Korb überhaupt bis an die Hängebank heben zu können; damit wird dasselbe vor jeglichen Stössen, wie sie sonst beim Hängeseil unvermeidlich sind, bewahrt. Ein grosser, bisher nicht genug gewürdigter Vorteil der Friktionsförderung, und hier namentlich für die Fahrung der Grubenbelegschaft am Seil, liegt in der Sicherheit gegen das Treiben des Förderkorbes an die Seilscheiben. Durch dieses Zuhochtreiben des Förderkorbes gegen die Seilscheiben, sei es, dass der Förderkorb zu schnell aus dem Schacht getrieben, oder die Maschine von Anfang an falsch umgesteuert wurde, sind leider schon wiederholt schwere Unglücksfälle zu verzeichnen, die auch trotz der sogen. Sicherheitsapparate, die in Unordnung kommen können, nicht beseitigt worden. Die Friktionsmaschine bietet hiergegen die beste Sicherheit, da mit dem Aufsitzen des unteren Förderkorbes das Seil in der Treibscheibe einen grossen Teil der Reibung verliert und ein Gleiten so zeitig stattfindet, dass der obere Förderkorb die Seilscheibe nicht erreichen kann. Beim falschen Umsteuern der Maschine wird der obere Förderkorb überhaupt nicht gegen die Seilscheibe gezogen werden können, da dann sofort ein Gleiten des Seils in der Treibscheibe stattfindet.