-
Elastische Aufhängevorrichtung für Förderkörbe o. dgl. Die Erfindung
betrifft eine elastische Aufhängevorrichtung für Förderkörbe o. dgl., welche mit
einem metallischen Dämpfungsmittel für die auftretenden dynamischen Zusatzbeanspruchungen
ausgerüstet und nach Art der in der deutschen Patentschrift 527 886 gezeigten elastischen
Aufhängevorrichtung ausgerüstet ist.
-
Für die Größenabmessung dieser im Bergbau üblichen und . allgemein
mit Stoßdämpfer bezeichneten Aufhängevorrichtungen sind vorwiegend, um nicht zu
sagen ausschließlich, die Hübe der Tragfedern und der Reibungsfedern bzw. bei Stoßdämpfern
mitFlüssigkeitsdämpfung die Hübe der Tragfedern und das zurDämpfung erforderliche
Flüssigkeitsvolumen bei mit Flüssigkeitsdämpfung arbeitenden Stoßdämpfern maßgebend.
Die Tragfedern dienen vorwiegend der Aufnahme der statischen Belastung. Bei der
Bemessung der Federhübe wurde bislang von der Auffassung ausgegangen, daß die Federung
größer sein muß als die Eigenfederung des Seiles. Es sei beispielsweise auf den
Aufsatz in der Zeitschrift »Glückauf« Nr. 12 vom Jahre 1928, Seite 365 »Stoßdämpfereinrichtung
für Förderseile«-von Dr. Hort hingewiesen. In diesem die hydraulische Dämpfung behandelnden
Aufsatz ist eine Berechnung für eine Koepeförderung von 7oo m Teufe bei einer Höhe
von Hängebank bis Koepescheibe von 6om durchgeführt. Durch die Berechnung soll nachgewiesen
werden, daß für eine wirksame Dämpfung an der Hängebank die in den Stoßdämpfer zu
verlegende Federung um ein Mehrfaches größer sein muß als die EigenfederVg der Seillänge
von 6o m. Es wird berechnet, daß die in den Stoßdämpfer zu verlegende Federung als
noch praktisch gut ausführbar ist, welche einer Eigenfederung eines Seiles von 3oo
m Länge entspricht. Außerdem wird eine Hauptförderung auf Zeche Hannover z/2 Schacht
5 für eine statische Höchstlast von
2,1,5 Tonnen beschrieben, die
bis auf 32 Tonnen erhöht werden kann. Für die Belastung von 21,5 Tonnen ist der
Federweg mit 15o mm und.-für die Belastung von 32 Tonnen mit i50 mm" "--:' 7o mm
= 22o mm angegeben. Welche Ausmhße Stoßdämpfer bei derart als erforderlich bezeich@
neten Federwegen annehmen, läßt Abb. 6 des Aufsatzes erkennen, aus der sich eine
Bauhöhe von rund 2,26 m ergibt.
-
Als Eigengewicht des Stoßdämpfers findet sich ein Mindestgewicht von
q.,50/, der statischen Höchstlast angegeben. Hiernach beträgt das Eigengewicht i
qqo kg für eine Belastung von 32 Tonnen. Im Aufsatz ist auch angegeben, daß es bei
sehr ungünstigen Förderungen notwendig werden könnte, die Federn so lang zu bemessen,
daß die Mehrbelastung bis auf io% der statischen Belastung steigt, d. h. also bis
auf 3 200 kg, wenn es sich z. B. um eine Förderung mit unregelmäßigem Dampffördermaschinenbetrieb
oder mit einer besonders hohen Fördergeschwindigkeit handelt.
-
Es mehren sich nun die Fälle, insbesondere auf älteren Anlagen, wo
bei den erheblichen neuzeitlichen Verbesserungen der Förderung durch Vergrößerung
des Fassungsvermögens der Förderwagen, der Fördergeschwindigkeiten und der Anzahl
der Förderzüge die Seile durch Stöße und Schwingungen beim Anfahren, Bremsen und
Umsetzen derart hohen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt werden, daß die Seile
einem mehr oder weniger schnellen Verschleiß unterliegen und die Betriebssicherheit
eine beachtliche Minderung erfährt. Zur Schonung der Seile und' zur Erhöhung der
Betriebssicherheit wird mit Rücksicht auf genannte Umstände von den für den Bergbau
zuständigen Instanzen in zunehmendem Maße der Einbau von Stoßdämpfern empfohlen.
-
Nach den zur Zeit noch gültigen Erkenntnissen ist es praktisch nicht
möglich, für alle Fälle geeignete Stoßdämpfer zu schaffen. So sind auf älteren Schachtanlagen
die Seile infolge der Erhöhung der Betriebslasten bereits bis zur äußersten Zulässigkeit
statisch beansprucht. Ein Einbau eines Stoßdämpfers kann hier schon wegen seines
zu hohen Eigengewichtes nicht in Frage kommen. Überdies steht dem Einbau eines Stoßdämpfers
wegen seiner überaus großen Bauhöhe § 7 der Bergpolizeiverordnung im Wege, nach
welchem eine freie Höhe von dem höchsten Stand des Förderkorbes an der Hängebank
bis zum Fördergerüst von wenigstens To m bei großen Seilfahrtsanlagen und von wenigstens
3 m bei kleineren Seilfahrtsanlagen vorgeschrieben ist.
-
Die Nachteile der bekannten Stoßdämpfer, die im wesentlichen in der
überaus großen Bauhöhe und dem großen Eigengewicht sowie den hiermit verbundenen
Folgeerscheinungen bestehen, werden durch die Erfindung beseitigt, welche darin
besteht, daß der Weg der reibungslosen Feder nur so groß ist, um die ständige Beebslast
aufzunehmen und einen Teil der durch '.eilstöße hervorgerufenen Zusatzbelastung,
derdaß die reibungslose Feder bis zu 5o0/0 der d3mamischen Zusatzbelastung aufnimmt
und daß der andere Teil von der Reibungsfeder aufgenommen wird, wobei der Weg der
Reibungsfeder durch die beizubehaltende erforderliche Rückstellkraft zu ihrer Eigenentspannung
unterst begrenzt ist. Nachstehende Erkenntnisse begünstigten das Auffinden der Erfindung
und zeigten, daß die. herrschenden Auffassungen verfehlt sind.
-
Versuche und Beobachtungen an gelieferten Stoßdämpfern haben die Erkenntnis
vermittelt, daß die beim Anfahren, Bremsen und Umsetzen entstehenden Seilstöße durchweg
gleichbleibend zwischen 50% und äußerst bis zu 8o0/, der statischen Last schwanken.
Bei normaler Förderung läßt sich durchweg mit 5o0/, dynamischer Zusatzkraft rechnen.
Dynamische Zusatzkräfte von 8o0/, wurden nur beim Kontern auf der Versuchsgrube
erreicht.
-
Eigenfederung und Eigenreibung der Förderseile nehmen mit zunehmender
Betriebsdauer in dem Maße ab, in welchem der Fabrikationsdrall abnimmt, um mit der
Zeit ganz zu verschwinden, so daß nur noch der Belastungsdrall übrigbleibt. Hiernach
läßt es sich nicht erfassen, in welchem Maße das Seil während seiner Aufliegezeit
an einer Eigendämpfung seiner Stöße und Schwingungen mitbete#_ligt ist. Dieser Umstand
zeitigte die Erkenntnis, daß die bislang für den Bau von Stoßdämpfern bestimmende
Auffassung-nicht haltbar ist und daß die Federwege des Stoßdämpfers nicht in Beziehungen
gebracht werden können zu der Eigenfederung des Seiles. - Unter Beachtung der Veränderlichkeit
von Eigenfederung und Eigendämpfung wurde erkannt, daß der Stoßdämpfer mit einer
unveränderlichen Federung versehen werden muß, die unabhängig von der Eigenfederung
des Seiles befähigt ist, Seilstöße und Schwingungen in wirksamer und nutzbringender
Weise zu dämpfen. .
-
Diese in der erfindungsgemäßen Maßnahme praktisch verwerteten Erkenntnisse
bringen den Vorteil mit sich, daß die Federwege gegenüber den bis jetzt bekannten
Bauarten der Stoßdämpfer ganz erheblich und um das Fünffache und noch mehr verringert
wurden. Hieraus ergibt sich eine entsprechend große Ersparnis an Bauhöhe und Eigengewicht.
Die bisherige irrige Auffassung, daß zu einer wirksamen Dämpfung die Federwege nicht
groß genug bemessen werden können, ist bereits aus dem Grunde zu verwerfen, weil
große Federwege unnötig große Federungsarbeit zur Folge haben, die wiederum unnötig
große Dämpfungsarbeit bedingt.
Durch die Erfindung ist es ermöglicht,
auch in alten Förderanlagen die Stoßdämpfer einzubauen, und zwar auch dort, wo die
freien Höhengemäß § 7 der Bergpolizeiverordnung äußerst knapp bemessen sind. Die
Bergbaubehörden werden beim Einbau von Stoßdämpfern nach der Erfindung mit den geringen
Bauhöhen eine Abweichung von den vorgeschriebenen Mindesthöhen zulassen, was jedoch
in keinem Fall bei den bekannten Stoßdämpfern mit den großen Bauhöhen der Fall ist.
' Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Aufhängevorrichtung sei noch erwähnt.
Versuche auf der Versuchsgrube zeigten, daß die dynamischen Zusatzkräfte, die Seilstöße
und deren Schwingungen sich genau verhalten wie die statischen Lasten. Je geringer
das Leergewicht ist, um so geringer sind die Seilstöße. Durch die Stoßdämpfer nach
der Erfindung wird das Leergewicht kaum beachtenswert erhöht, während die bekannten
Stoßdämpfer das Leergewicht 'um ¢,5°/o bis zo% der statischen Last erhöhen und damit
eine entsprechend große Zunahme der dynamischen Kräfte verursachen. Dies hat zur
Folge, daß die Vorteile der Dämpfung in etwas wieder aufgehoben werden durch die
Erhöhung der Seilstöße.
-
Zusammengefaßt läßt sich als Hauptsache des Vorhergesagten hervorheben,
daß es bei der Dämpfung nicht auf den absoluten Wert der Dämpfung ankommt, sondern
darauf, eine möglichst geringe Dämpfungsarbeit zu benötigen, was dadurch erreicht
wird, daß die Federungsarbeit so klein wie möglich gehalten wird. Da die Größe des
Seilstoßes fast bestimmt ist, und etwa 5o°/, der statischen Last beträgt, so braucht
der Federweg- der Tragfeder nur so groß .zu sein, als nötig ist, um die Härte des
Seilstoßes aufzufangen, d. h. der Federweg wird gegenüber der bisherigen Bauart
außerordentlich klein.
-
Hiermit ergibt sich denn auch ein sehr kleiner Federweg des Reibungsmittels
zur Dämpfung der Teilschwingungen, weil eine kleine Federungsarbeit nur eine kleine
Reibungsarbeit, eine kleine Dämpfungsarbeit benötigt.
-
Es betragen z. B. die statische Last 6 Tonnen und die dynamische Zusatzkraft
5o°/0, das sind 3 Tonnen. Bei einem Federweg von o,z m ist alsdann eine Federungsarbeit
von
Metertonnen durch Reibungsarbeit zu vernichten, während bei einem Federweg von o,or
m nur eine Federungsarbeit von
Metertonnen durch Reibungsarbeit zu vernichten ist.
-
Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß durch die Erfindung eine erhebliche
Ersparnis an Werkstoff, insbesondere an hochwertigem Federstahl, erzielt wird. Die
Zeichnung veranschaulicht die Erfindung durch Gegenüberstellung zweier Stoßdämpfer.
-
Fig. z läßt einen Stoßdämpfer alter Bauart im Schnitt mit großem Federweg
erkennen. Fig. 2 gibt den für gleiche Verhältnisse bemessenen Stoßdämpfer neuer
Bauart mit kleinem Federweg wieder.
-
Fig. 3 zeigt das Federdiagramm eines Stoßdämpfers alter Bauart.
-
Fig. q. stellt das Federdiagramm eines Stoßdämpfers nach der Erfindung
dar.
-
Der Stoßdämpfer besteht aus der reibungslosen Feder z und der Reibungsfeder
2. Letztere ist in einer Hülse q. angeordnet und kann durch die Ankerschraube 5
vorgespannt werden. Die angehängte Last greift an dem Querstück 6 an, welches über
die Laschen 7 mit dem Querbolzen 8 verbunden ist.
-
In Fig.2 sind die gleichen Konstruktionsmittel vorgesehen. Jedoch
ist bei dieser Ausführung die erfinderische Maßnahme angewandt, welche, wie ohne
weiteres erkennbar ist, zu einer ganz außerordentlichen Verkürzung des Stoßdämpfers
führt.
-
Die Unterbringung des Stoßdämpfers kann an jeder geeigneten Stelle
der gesamten Förder-= einrichtung von der Fördermaschine an bis zum Förderkorb und
bei letzterem sowohl im Oberseil als auch im Unterseil oder einem anderen Verbindungsstück
erfolgen.
-
Gemäß dem in Fig.3 gezeigten Federdiagramm ist der Federweg der reibungslosen
Feder s1 für die statische Last Q. Die Reibungsfeder spricht beispielsweise im Punkt
z an. Die von ihr aufzunehmende Zusatzbelastung ist P. Die erforderliche Rückstellkraft
ist mit P1 bezeichnet.
-
In Fig. q. sind nun die Federwege verkürzt. Der Weg der Reibungsfeder
beträgt s2. Es ist leicht zu erkennen, daß die Federungsarbeit, welche durch das
untere Dreieck veranschaulicht wird, erheblich verkürzt ist.
-
Ist beispielsweise ein Stoßdämpfer für 2o Tonnen statische Belastung
und zo Tonnen dynamische Zusatzbelastung gebaut, so ergibt sich bei Übernahme von
5 Tonnen der Zusatzkraft eine Belastung der Schraubenfeder von 25 Tonnen bei Zoo
mm Federweg. Die Federungsarbeit beträgt also
Die Dämpfungsarbeit beträgt bei einem Hub der Ringfeder von 50 mm und bei
einer Endkraft von 5 Tonnen
Hiernach beläuft sich die Dämpfung auf 5,0°/0 der aufgenommenen Federungsarbeit.
Demgegenüber
beträgt bei einer größten Belastung von 25 t bei 30 mm Federweg der reibungslosen
Feder die Federungsarbeit
und die erforderliche Dämpfungsarbeit bei einem Hub der Ringfeder von 3,5 mm bei
ebenfalls 5 t
Die Dämpfung ist demnach eine bessere und beträgt 5,7°/o der aufgenommenen Federungsarbeit.