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Die Erfindung betrifft eine Seilführungsvorrichtung für eine Seilwinde mit einer um eine Achse drehbaren Seiltrommel zum Auf- oder Abwickeln eines Seils, bei der ein mit mehreren Seilführungsrollen versehenes Führungselement parallel zu der Achse der Seiltrommel bewegbar ist.
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Derartige Seilführungsvorrichtungen kommen insbesondere in Trommel-Förderanlagen im Bergbau zum Einsatz, bei denen ein Seil in mehreren Seillagen auf eine Seiltrommel auf- bzw. von dieser abgewickelt wird. Beim Auf- oder Abwickeln des Seils treten in dem vor der Seiltrommel befindlichen Abschnitt des Seiles Schwingungen auf, die seine Führung erschweren und die Betriebssicherheit beeinträchtigen können. Die Schwingungen werden insbesondere von einem Spulsystem ausgelöst, mit dem Seiltrommeln zur Aufnahme mehrerer Seillagen ausgestattet sind, um jede Seillage mit zueinander bündigen Seilwindungen zu füllen und das Seil sauber in die nächste Seillage überzuleiten. Bei bekannten Spulsystemen ist der Umfang der Seiltrommel in zwei Rillenbereiche mit parallelen Seilrillen aufgeteilt, die eine halbe Steigung gegeneinander versetzt sind. Zwischen den beiden Bereichen befinden sich die so genannten Kreuzungsgebiete, auf denen das Seil um eine halbe Steigung in axialer Richtung der Seiltrommel zum nächsten Rillenbereich verschoben wird.
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Das auf- bzw. ablaufende Seil hat je nach Eigengewicht, Zuglast und Länge eine Eigenfrequenz. Das ruckartige Verschieben des Seiles beim Drehen der Seiltrommel im Kreuzungsgebiet, regt das Seil zu Schwingungen an. Liegt die anregende Frequenz in der Nähe der Eigenfrequenz des Seiles, kann es zu heftigen Schwingungen des Seils kommen, die den sicheren Betrieb der Trommel-Förderanlage beeinträchtigen. Insbesondere kann das Seil von der am Fördergerüst des Schachtes befindlichen Seilscheibe abspringen oder Wickelfehler auf der Seiltrommel verursachen. Bei außerordentlich starken Schwingungen können in der Nähe des Seils befindliche Einrichtungen der Trommel-Förderanlage durch das schlagende Seil zerstört werden.
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Um derartige Schwingungen des Seils zu vermeiden, sind bereits Seilführungsvorrichtungen für Seilwinden von Trommel-Förderanlagen bekannt geworden, bei denen ein Führungselement synchron zum Drehwinkel der Seiltrommel über die Wickelbreite des Seils oszillierend hin und her verschoben wird, um Schwingungen in dem vor der Seiltrommel befindlichen Seilabschnitt zu unterbinden.
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Aus der
DE 1 932 817 ist eine derartige Seilführungsvorrichtung für Seilwinden von Förderanlagen im Bergbau bekannt. Um die Schwingungen in dem auf- bzw. ablaufendem Seil zu dämpfen, wird ein als Führungsschlitten ausgestaltetes Führungselement für das Seil an einer Steuerspindel gelenkig aufgehängt, wobei die Steuerspindel ein Teil eines verschwenkbaren Rahmens bildet. Das zwischen vier horizontal angeordneten Rollen und zwei Vertikal-Rollen mit Spiel laufende Seil wird durch die Gewichtskraft des Führungsschlittens und des verschwenkbaren Rahmens belastet. Hierdurch soll eine sichere Führung des Seiles und ein einwandfreies Aufwickeln desselben auf die Seiltrommel gewährleistet werden, während andererseits den Wickelvorgang des Seils störende Schwingungen des vor der Seiltrommel befindlichen Seilabschnitts teilweise gedämpft werden.
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Die bekannten Seilführungsvorrichtungen sind kompliziert und teuer. Der Synchronantrieb des Führungsschlittens über ein flexibles Antriebsglied, beispielsweise eine Kette, mit der Welle, die auch die Seiltrommel antreibt, ist aufwendig. Eine Nachjustierung der Synchronisation zwischen Führungsschlitten und Antrieb der Seiltrommel wird erforderlich, wenn sich nach einem Kürzen des gelängten Seils der Übergang des Seils von einer in die andere Seillage in Bezug auf den Drehwinkel der Welle und damit die Seiltrommel verändert.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Seilführungsvorrichtung vorzuschlagen, die einfacher und robust aufgebaut ist, bei mehrlagigen Seilwinden nachrüstbar ist, keine Justagearbeiten erfordert und gleichwohl die Schwingungen in dem Seil wirksam dämpft.
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Die Lösung dieser Aufgabe beruht unter anderem auf dem Gedanken, in den vor der Seiltrommel befindlichen Seilabschnitt radial zum Seil spielfrei eine zusätzliche Masse einzukoppeln, um Schwingungen des Seiles im Bereich von dessen Eigenfrequenz wirksam zu unterbinden. Bei der eingekoppelten Masse handelt es sich insbesondere um die Masse des schwimmend geführten Führungselementes selbst, die je nach Betriebsbedingungen durch lösbar an dem Führungselement zu befestigende Zusatzgewichte verändert werden kann.
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Im Einzelnen wird die Aufgabe bei einer Seilführungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass
- – die Seilführungsrollen in dem Führungselement derart angeordnet sind, dass das Seil zwischen den Seilführungsrollen zumindest in Richtung der Achse der Seiltrommel spielfrei läuft und
- – das Führungselement parallel zu der Achse der Seiltrommel schwimmend geführt ist, so dass ausschließlich die von dem Seil auf die Führungsrollen übertragenen Kräfte eine Bewegung des Führungselementes parallel zu der Achse der Seiltrommel hervorrufen.
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Die spielfreie Führung des Seils zwischen den Rollen bewirkt, dass Seilausschläge direkt auf die Masse des Führungselementes wirken. Die zusätzliche Masse des Führungselementes verschiebt die Eigenfrequenz des Seils derart, dass keine Resonanz mehr auftreten kann. Die Entstehung von Schwingungen in dem Seil wird dadurch wirksam unterbunden, die insbesondere durch das ruckartige Verschieben des Seiles in Richtung der Achse der Seiltrommel durch die Kreuzungsgebiete des Seilspulsystems hervorgerufen werden.
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Die schwimmende Führung des Führungselementes parallel zu der Achse der Seiltrommel unter Verzicht auf einen mit der Seiltrommel synchronisierten Antrieb für das Führungselement bewirkt, das ausschließlich die von dem Seil auf die Führungsrollen übertragenen Kräfte eine Bewegung des Führungselementes parallel zu der Achse der Seiltrommel über dessen Wickelbreite hervorrufen. Bei dieser Betrachtung wird davon ausgegangen, das die Achse der Seiltrommel sowie die Führung des Führungselementes im Betreib horizontal ausgerichtet sind und daher auf das Führungselement keine Hangabtriebskräfte wirken. Das schwimmend geführte Führungselement ist vom Seil in axialer Richtung der Seiltrommel leicht verschiebbar, so dass ein gleichmäßiges Auf- bzw. Abwickeln des Seiles gewährleistet ist.
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Die Seilführungsrollen sind in dem entsprechend schweren Führungselement gelagert, das von dem Seil selbst in horizontaler Richtung über die gesamte Wickelbreite der Seiltrommel verschoben wird. Eine Synchronisierung des Seilführungselementes mit dem Drehwinkel der Antriebswelle der Seiltrommel entfällt, da das die Schwingungen in dem Seil dämpfende Führungselement auf Grund der spielfreien Führung zwischen den Seilführungsrollen sich immer dort befindet, wo das Seil auf die Trommel auf- bzw. von dieser abläuft.
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Eine besonders wirksame spielfreie Führung des Seiles zwischen den Seilführungsrollen in Richtung der Achse der Seiltrommel wird dadurch erreicht, dass das Führungselement mindestens drei Seilführungsrollen mit parallelen Rollenachsen aufweißt, wobei zwischen zwei äußeren Seilführungsrollen mit in Seilrichtung versetzten Rollenachsen eine weitere Seilführungsrolle angeordnet ist, die das Seil zwischen den beiden äußeren Seilführungsrollen einspannt. Sämtliche Rollenachsen verlaufen dabei senkrecht zu der Achse der Seiltrommel, jedoch windschief zu dieser.
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Die Einspannung des Seils zwischen den beiden äußeren Seilführungsrollen und der weiteren Seilführungsrolle kann an unterschiedliche Betriebsbedingungen, insbesondere unterschiedliche Seildurchmesser angepasst werden, wenn der Abstand zwischen der Rollenachse mindestens einer der beiden äußeren Seilführungsrollen und der Rollenachse der weiteren Rolle einstellbar ist. Vorzugsweise ist die weitere Rolle an einem schenkbeweglichen Schwenkarm gelagert und daher gegenüber den beiden fest gelagerten äußeren Rollen einstellbar.
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Das die Führungsrollen aufweisende Führungselement ist insbesondere als Rollengehäuse mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Wänden ausgeführt, zwischen denen sich die Rollenachsen der Seilführungsrollen erstrecken. Die Wände dienen zugleich als Lageraufnahme. Über die Dicke der Wände des Rollengehäuses lässt sich die Masse bestimmen, die in das Seil spielfrei eingekoppelt werden soll.
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Die schwimmende Führung des Führungselementes parallel zu der Achse der Seiltrommel erfolgt insbesondere mittels einer Linearführung, die eine Translation des Führungselementes parallel zu der Achse der Seiltrommel zumindest über deren Wickelbreite ermöglicht.
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Eine für den Bergbaubetrieb besonders robuste und langlebige Ausführung einer Linearführung ist eine Schienenführung für einen Führungswagen, der fest mit dem Führungselement verbunden ist. Die Schienenführung führt den Führungswagen, auch als Fahrschemel bezeichnet, parallel zu der Achse der Seiltrommel zumindest über deren Wickelbreite.
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Um über das Führungselement unter den gegebenen räumlichen Bedingungen eine hinreichende Masse in das Seil einzukoppeln sowie aus Stabilitätsgründen, besteht das Führungselement vorzugsweise aus Schwermetall, insbesondere aus Eisen. Unter dem Begriff ”Schwermetall” fallen nicht nur verschiedene Metalle, sondern auch deren Legierungen mit einer Dichte von mehr als 5 g/cm3. Selbstverständlich kann das Führungselement jedoch auch aus anderen Werkstoffen mit einer hohen Dichte von insbesondere mehr als 5 g/cm3 bestehen. Kommen Werkstoffe mit geringerer Dichte zum Einsatz, was grundsätzlich auch möglich ist, wird mehr Bauraum benötigt, der unter Umständen jedoch nicht zur Verfügung steht.
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Sofern die theoretischen Berechnungen der Eigenfrequenz des Seiles der Seilwinde von der in der Praxis auftretenden Eigenfrequenz abweichen, kann die Masse des als Schwingungsdämpfer wirkenden Führungselementes durch mindestens ein lösbar an dem Führungselement befestigbares Zusatzgewicht verändert werden. Derartige Veränderungen sind auch dann wichtig, wenn sich die Betriebsbedingungen der Seilwinde beispielsweise durch eine höhere Anhängelast an dem Seil oder ein schwereres Seil verändern.
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Um einen stets senkrechten Lauf des vor der Seiltrommel liegenden Seilabschnitts zu den Rollenachsen der Seilführungsrollen von einem mehrlagigen Seilwickel zu ermöglichen, ist die Länge der Seilführungsrollen in Richtung der Rollenachsen größer oder gleich der Differenz des Radius des Seilwickels bei auf der Seiltrommel aufgewickeltem und abgewickeltem Seil. Die Ausrichtung der Achsen der achsparallel angeordneten Seilführungsrollen ist stets senkrecht zu der Achse der Seiltrommel und der Längsachse des von der Trommel ablaufenden Seils.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a eine Vorderansicht einer Seiltrommel einer Seilwinde,
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1b eine Seitenansicht einer zur Seiltrommel ausgerichteten Seilführungsrolle
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1c einen Schnitt längs der Linie X-X nach 1a,
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2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Seilführungsvorrichtung,
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3 einen Schnitt längs der Linie X-X nach 2 in Blickrichtung A,
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4 eine geschnittene Seitenansicht der Seilführungsvorrichtung nach 2,
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5 eine Ansicht entsprechend 3 jedoch mit einer verstellbaren Seilführungsrolle.
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1a zeigt eine Seiltrommel (1) einer Trommel-Fördermaschine, die im Bergbau zum Antrieb der Förderkörbe oder Fördergefäße dient. Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Seiltrommel (1) mit einem zylindrischen Trommelkern (2), der seitlich von Flanschen (3) begrenzt wird. Ein mit dem Förderkorb bzw. Fördergefäß verbundenes Seil (4) wird vom dem Trommelkern (2) beim Ablaufen des Seils abgewickelt und beim Auflaufen des Seil in mehreren Seillagen aufgewickelt.
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Der Trommelkern (2) ist mit einem Spulsystem ausgestattet, um das Seil (4) in mehreren Seillagen mit zueinander bündigen Seilwindungen über die gesamte Wickelbreite (6) aufzuwickeln und sauber in die nächste Lage (5a–5d)) überzuleiten. Durch das Spulsystem wird der Umfang des Trommelkerns (2) in zwei Bereiche (7a, 7b) mit parallelen Rillen aufgeteilt, die um eine halbe Steigung gegeneinander versetzt sind. Zwischen den Bereichen (7a, 7b) mit parallelen Rillen befinden sich die so genannten Kreuzungsgebiete (8a, 8b), auf denen das Seil (4) um eine halbe Steigung in Richtung der Achse (9) der Seiltrommel (1) zum nächsten Rillenbereich (7a bzw. 7b) verschoben wird, während sich die Seiltrommel (1) dreht. Das ruckartige Verschieben des Seils (4) beim Drehen der Seiltrommel (1) von einem Rillenbereich (7a bzw. 7b) in den nächsten, regt Schwingungen in dem vor der Seiltrommel (1) befindlichen Seilabschnitt des Seiles an. Liegt die anregende Frequenz im Bereich der Eigenfrequenz des Seiles (4), kann es zu heftigen Ausschlägen des Seiles (4) kommen, die die Betriebssicherheit der Trommel-Förderanlage erheblich beeinträchtigen können.
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Die erfindungsgemäße Seilführungsvorrichtung (11) dient dem Zweck, Seilausschläge aufgrund von Schwingungsanregungen zu unterbinden. Die schematisch in 2 dargestellte Seilführungsvorrichtung (11) zeigt das Seil (4), das unter einem Seilablaufwinkel α von etwa 45 Grad zur Horizontalen von der Seiltrommel (1) nach 1 zu einer nicht dargestellten Seilscheibe läuft. Der Seilablaufwinkel α zur Horizontalen kann jedoch auch andere Winkel zwischen –90 bis +90 Grad aufweisen.
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Die Seilführungsvorrichtung (11) umfasst ein Führungselement, das von einem Rollengehäuse (12) und einem unter dem Rollengehäuse (12) angeordneten Führungswagen (13), auch als Fahrschemel bezeichnet, gebildet wird. Das Rollengehäuse (12) ist auf der entsprechend dem Seilablaufwinkel α von etwa 45 Grad geneigten Oberfläche (14) des Führungswagens (13) befestigt, insbesondere verschweißt oder verschraubt. Das Rollengehäuse (12) umfasst zwei im Abstand zu einander angeordnete, parallele Wände (15a, 15b) zwischen denen sich drei Rollenachsen (16a–c) zur Aufnahme von zwei äußeren Seilführungsrollen (17a, b) sowie einer zwischen den beiden äußeren Seilführungsrollen angeordneten mittleren Seilführungsrolle (17c) erstrecken.
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Aus 3 ist erkennbar, dass sämtliche Rollenachsen (16a–c) parallel zueinander verlaufen. Die Rollenachsen (16a, b) der beiden äußeren Seilführungsrollen (17a, b) sind in Seilrichtung (18) des Seiles (4) versetzt zueinander angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Seiles (4) befindet sich achsparallel zu den Rollenachsen (16a, 16b) der äußeren Seilführungsrollen (17a, 17b) die Rollenachse (16c) der mittleren Seilführungsrolle (17c), die das Seil (4) zwischen den beiden äußeren Seilführungsrollen (17a, 17b) geringfügig verklemmt und damit einspannt. In dem Einspannbereich wird das Seil (4) durch die mittlere Seilführungsrolle (17c) etwas aus der Seilrichtung (18) in Richtung der beiden äußeren Seilführungsrollen (17a, b) ausgelenkt. Hierdurch wird das Seil (4) spielfrei zwischen den Seilführungsrollen (17a–c) geführt. Ausschläge des Seils (4) in Richtung der Achse (9) der Seiltrommel (1) werden durch die spielfreie Seilführung wirksam verhindert. In Richtung der Rollenachsen (16a–c) wird das Seil (4) zwischen den Seilführungsrollen aufgrund der Verklemmung in seiner Bewegung behindert, so dass eventuell in dieser Richtung auftretende Seilausschläge durch das Führungselement aus Rollengehäuse (12) und Führungswagen (13) wirksam gedämpft werden. Etwaige Seilausschläge wirken direkt auf die Gesamtmasse von Rollengehäuse (12) und Führungswagen (13), die insbesondere aus Eisen oder Eisenlegierungen bestehen.
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Der das Rollengehäuse (12) tragende Führungswagen (13) wird von einer Schienenführung (19) parallel zur Achse (9) der Seiltrommel (1) schwimmend geführt. Zur Reduktion der Reibung ist der Führungswagen (13) in der Schienenführung (19) auf vier Rollen (21) gelagert. Die Schienenführung (19) ist verschiebesicher fixiert. Schwimmende Führung bedeutet, dass das den Führungswagen (13) und das Rollengehäuse (12) umfassende Führungselement unter Verzicht auf einen eigenen Antrieb ausschließlich durch das zwischen den Seilführungsrollen (17a–c) spielfrei laufende Seil (4) entlang der Schienenführung über die Wickelbreite (6) bewegt wird.
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Etwaige Seilausschläge des Seiles (4) wirken daher direkt auf die Gesamtmasse des Führungselementes, wobei die zusätzliche Masse des Führungselementes die Eigenfrequenz des Seiles derart verschiebt, dass Resonanz nicht mehr auftreten kann. Das Führungselement der Seilführungsvorrichtung befindet sich aufgrund der fehlenden Synchronisation mit dem Drehwinkel der Seiltrommel (1) stets dort, wo das Seil gerade auf die Seiltrommel auf bzw. von ihr abläuft.
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5 zeigt eine Ausführungsform des Führungselementes, bei der in dem Rollengehäuse (12) die mittlere Seilführungsrolle (17c) einstellbar ist, um die Seilführungsvorrichtung an unterschiedliche Betriebsbedingungen, insbesondere Seildurchmesser, anpassen zu können. Die mittlere Seilführungsrolle (17c) ist zu diesem Zweck nicht unmittelbar in den beiden gegenüberliegenden Wänden (15a, 15b), sondern in einem um eine Achse (22) verschwenkbaren Halterahmen (23) gelagert. Die Verstellung erfolgt mittels einer Stellschraube (24), die den Halterahmen (23) in Richtung des Seiles (4) und damit die mittlere Seilführungsrolle (17c) in Richtung der beiden äußeren Seilführungsrollen (17a, 17b) verlagert und damit das Seil einspannt. Als Widerlager dient der Stellschraube (24) ein Innengewinde in einem Steg (25), der sich zwischen den Wänden (15a, 15b) des Rollengehäuses (12) erstreckt. Die Länge (25) der Seilführungsrollen (17a–c) in Richtung der Rollenachsen (16a–c) ist vorzugsweise gleich der Differenz des Radius des Seilwickels bei auf der Seiltrommel (1) vollständig aufgewickelten und vollständig abgewickeltem Seil (4), wie dies insbesondere aus den 1b und 1c erkennbar ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Seilführungsvorrichtung (11) besteht darin, dass eine komplexe Synchronkopplung des Führungselementes zur Antriebswelle der Seiltrommel (1) entbehrlich ist. Die Seilführungsvorrichtung (11) lässt sich daher bei jeder Trommel-Fördermaschine nachrüsten.
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Die schwimmende Lagerung des Führungselementes verhindert Wickelfehler auch nach einem etwaigen Einkürzen des Seils, da der Führungswagen mit dem Seilführungsgehäuse automatisch der Bewegung des ablaufenden Seils in Achsrichtung der Trommel über die Wickelbreite (9) folgt.
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Der Aufbau der Seilführungsvorrichtung ist einfach, robust und daher langlebig. Die Technik der Seilführungsvorrichtung ist auch für die Betreiber der Trommel-Fördermaschine ohne weiteres überschaubar. Durch entsprechende Anpassung des Führungswagens, insbesondere des Neigungswinkels von dessen Oberfläche (
14) lässt sich das Führungselement problemlos an unterschiedliche Seilablaufwinkel anpassen. Bezugszeichenliste
| 1 | Seiltrommel |
| 2 | Trommelkern |
| 3 | Flanschen |
| 4 | Seil |
| 5a–d | Lagen |
| 6 | Wickelbreite |
| 7a–b | Bereich mit parallelen Rillen |
| 8a–b | Kreuzungsgebiete |
| 9 | Achse Seiltrommel |
| 10 | - |
| 11 | Seilführungsvorrichtung |
| 12 | Rollengehäuse |
| 13 | Führungswagen |
| 14 | Oberfläche Führungswagen |
| 15a–b | Wände |
| 16a–c | Rollenachsen |
| 17a–b | äußere Seilführungsrollen |
| 17c | mittlere Seilführungsrolle |
| 18 | Seilrichtung |
| 19 | Schienenführung |
| 20 | - |
| 21 | Rollen |
| 22 | Schwenkachse |
| 23 | Halterahmen |
| 24 | Stellschraube |
| 25 | Länge |
| 26 | Steg |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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