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Wendelrutsche Die Erfindung betrifft Wendelrutschen wie beispielsweise
die in Bergwerken zur Abwärtsförderung durch .einfache Schwerkraftwirkung von auf
einer höher gelegenen Sohle abgebautem Gut verwendeten.
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Bisher bekanntgewordene Rutschen- besitzen eine schraubenförmige,
gewöhnlich us Blech bestehende und manchmal mit einem Schutzbelag gegen allzu rasche
Abnutzung versehene Rutschbahn, die von einer Mittelsäule, einem äußeren Rohrschacht
oder beiden zusammen getragen wird. Bei Befestigung der Rutschrinne in einem ;äußeren
Rohrschacht wird die Mittelsäule zweckmäßig fortgelassen und der Innenrand der Rutschfläche
bis zur Mittellinie des ganzen Systems verlängert; so kann fast der gesamte Rohrschachtquerschnitt
zur Bunkerung ausgenutzt und Schwankungen in der Förderung ausgeglichen werden.
Dabei ist bereits vorgeschlagen ,worden, 'der Rutschrinne eine trogförmige Gestalt
zu erteilen, indem ihr Schnitt nach einer durch die Mittellinie des ganzen Systems
gehenden Ebene zunächst einen von dieser Mittellinie ausgehenden und senkrecht auf
sie stehenden, im wesentlichen geradlinigen und hiernach einen nach oben gekrünunten
Teil aufweist. Bei in .einem äußeren Rohrschacht sitzenden Rutschen schmiegt sich
dieser gekrümmte Teil an den Rohrschacht an.
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Die Herstellung der Rutschrinne besteht in einem Zusammenbau, etwa
durch Nieten oder Schweißen, von tiefgezogenen Blechteilen. Die Rutschfläche ist
nämlich bei den vorbekannten Einrichtungen eine unebene, nicht abwickelbare Fläche;
um daher eine solche Fläche aus Blecheinzelteilen zusammenzubauen, müssen diese
Teile tiefgezogen, also beispielsweise mit Anwendung von Druck unter örtlichen Dehnungen
und entsprechenden Blechverdünnungen geformt werden. Wenn man nun nicht gerade über
sehr
umfangreiche Tiefziehvorrichtungen verfügt, müssen diese Blecheinzelteile
kurzgehalten werden, und die Anzahl der Stoßverbindungep zum Zusammenbau fällt recht
groß aus. -Demgegenüber besteht das Ziel der vor,: liegenden Erfindung insbesondere
darin, d@ Bauweise dieser Art von Rutschrinnen durch Anwendung viel längerer Bauteile
zu vereinfachen und dadurch die Anzahl der Verbindungsstöße herabzusetzen, ohne
deshalb zu umfangreichen Tiefziehvorrichtungen greifen zu müssen. Hierzu kennzeichnet
sich die Erfindung im allgemeinen dadurch, daß die Rutschbahn zwischen zwei gleichachsigen,
entweder wirklich ausgeführten oder nur gedachten zylindrischen Begrenzungsflächen
in einer von den Tangenten an eine auf dem Innenzylinder gezeichnete Schraubenlinie
erzeugten Fläche besteht. Eine solche Fläche ist abwickelbar, kann also aus einer
ebenen Fläche durch einfaches Aufwickeln auf eine Form hergestellt werden; mithin
erfordert sie keinerlei Tiefzieharbeit und kann von der Achse der Schraubenlinie
aus ,eine derartig große Länge aufweisen, daß sie beispielsweise mit Leichtigkeit
eine halbe Ganghöhe der genannten Schraubenlinie erreicht. Außerdem bietet sie den
Vorteil einer überall gleichbleibenden Neigung der Berührungsebene.
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Eine abwickelbare Regelfläche ist daher leichter auszuführen als eine
nicht abwickelbare, durch Tiefziehen hergestellte Fläche.
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Dadurch, daß man über eine abwickelbare Fläche verfügt, kann man an
allen Stellen der Rutschfläche dieselbe Dicke beibehalten, welche der ursprünglichen
Dicke entspricht, während im Gegensatz dazu bei in der üblichen Weise tiefgezogenen
Blechen die nicht abwickelbare tiefgezogene Fläche notwendigerweise Ungleichheiten
in der Dicke aufweist, weil das Metall an manchen Stellen gestreckt und an anderen
zusammengezogen wird.
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Dabei ist die Abnutzung dadurch viel besser verteilt, daß eine abwickelbare
Oberflächenform und .eine auf der gesamten Oberfläche gleichbleibende Berührungsebene
vorliegt.
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Die- erfindungsgemäße Rutschfläche kann bei allen bekannten Wendelrutschen
Anwendung finden, insbesondere bei solchen, deren Rutschbahn in einem äußeren Rohrschacht
befestigt ist; in diesem Fall wird die abivickelbare Regelfläche nach außen hin
vom Rohrschacht begrenzt, der die ganze Rutsche einschließt und in an sich bekannter
Weise mit Zugangstüren o. dgl. versehen ist.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die
abwickelbare Regelfläche längs der auf der gedachten inneren Zylinderfläche gezeichneten
Schraubenlinie in eine innerhalb dieser Zylinderfläche gelegene, beispielsweise
nach Art einer fvrderschnecke ausgebildete Schraubenbahn ebergeht; dabei kann die
zweite Schrauben-4ahn in an sich bekannter Weise bis zur Mittellinie des ganzen
Systems radial vorstoßen. Wegen ihres geringen Durchmessers können die Einzelteile
dieser zweiten mittleren Schraubenbahn mit Leichtigkeit in größeren Längen, beispielsweise
entsprechend einer halben Schraubensteigung hergestellt werden.
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Die Zeichnung stellt beispielsweise eine solche Ausführungsform dar.
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In Abb. i sind drei aufeinander senkrecht stehende Koordinatenachsen
0x, 0y, 0z so--wie eine kreiszylindrische Mantelfläche S dargestellt, deren Zylinderachse
mit 0z zusammenfällt. Dabei bezeichnet C den Schnittkreis der Zylinderfläche S mit
der Ebene xOy. Auf der Mantelfläche S ist eine Schraubenlinie H gezeichnet und im
Punkt° A dieser Schraubenlinie die Tangente T geführt. Wenn sich die Tangente T
längs der Schraubenlinie H bewegt, dann erzeugt sie offenbar eine Regelfläche; andererseits
ist diese Fläche bekannterweise abwickelbar, was im übrigen leicht zu beweisen ist.
Die Schnittlinie dieser Fläche mit der senkrechten Ebene xOz ist mit V und ihre
Schnittlinie mit der waagerechten Ebene xOy mit Q bezeichnet. Aus einer einfachen
Überlegung geht hervor, daß einerseits die Koordinatenachse 0x die Kurve V im Punkte
B berührt, wobei die letztere keinen Wendepunkt besitzt, also stets nach der einen
Seite gekrümmt ist, und daß andererseits die Kurve Q eine Kreisevolvente mit dem
Evolutenkreis C ist. Ferner enthält die Berührungsebene in einem beliebigen Punkt
dieser Fläche die Erzeugende T und weist eine gleichbleibende Neigung in bezug auf
die Senkrechte auf, was bei der. erfindungsgemäßen Anwendung offenbar eine vorteilhafte
Eigenschaft darstellt.
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Wie oben angegeben wurde, wird die auf der Innenseite von der zylindrischen
Mantelfläche S und auf der Außenseite von einer weiteren Mantelfläche, ebenfalls
mit 0z als Achse begrenzte Rutschbahn von eitler von den Tangenten T erzeugten Fläche
gebildet. Betrachtet man daher einen Teil dieser Fläche, der von zwei parallel
zu xOy liegenden und voneinander beispielsweise um eine halbe Ganghöhe der
Schraubenlinie H entfernten Ebenen begrenzt wird, und wickelt diesen Flächenteil
in eine Ebene ab, dann erhält man ein krummliniges Viereck, dessen einzelne Seiten
.O, E, F, G (Abt. z) in folgender Weise bestimmt werden:
Die
Seite D ist ein Kreisbogen, dessen Halbmesser gleich: dem Halbmesser OB des
Kreises C dividiert durch. das Quadrat des Sinus des (gleichbleibenden) Neigungswinkels
0 der Tangente T in bezug auf die Achse 0z ist.
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Die Seite E ist ein Kreisevolventenbogen, dessen Evolute der Kreis
D ist und dessen Ursprung am Scheitelpunkt K des Bogenvierecks liegt.
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Die Seite F ist ein gleich.mi.ttig zum Kreisbogen D angeordneter Kreisbogen,
dessen Halbmesser gleich dem durch das Quadrat des Sinus des Neigungswinkels 0 der
Tangente T in bezug auf die Achse 0z dividierten Halbmesser der Leitlinie
des Außenzylinders ist.
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Die Seite G ist ein Kreisevolventenbogen, dessen Evolute der Kreis
D ist und dessen Ursprung am Scheitelpunkt L des Bogenvierecks liegt.
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Die beiden Kreisbögen D und F entsprechen je einen; Zentriwinkel asin0.
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Hieraus ist ersichtlich, daß die Konstruktion des Bogenvierecks
D, E, F, G sehr leicht ist, da es aus Kreisbögen und Kreisevolventenbögen
zusammengesetzt ist; ist ein solches Bogenviereck aus einem Blech geeigneter Stärke
ausgeschnitten worden, dann braucht man dieses Blechstück nur einfach auf eine der
erfindungsgemäßen Schraubenfläche entsprechende Form aufzuwickeln, um einen Wendelrutschenabschnitt
von der halben Ganghöhe der Schraubenlinie H zu erhalten.
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Selbstverständlich: ist diese halbe Ganghöhe nur beispielsweise gewählt
worden und man könnte .auch zu anderen Höhen greifen, die theoretisch bis
gehen können, wobei p die Schraubensteigung bezeichnet. In diesem Fall besitzt das
ausgeschnittene Blechstück die in Abb.3 dargestellte Form eines Ringes, dessen innere
und äußere Kreislinie jeweils die im, Obenstehenden bestimmten Halbmesser aufweist
und der längs eines die beiden gegenüberliegenden Seiten -E und G des Bogenvierecks
nach Abb.2 vereinigenden Kreisevolventenbogens E-G aufgeschnitten ist.
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Die, Mantelfläche S kann in an sich bekannter Weise in, einer Mittelsäule
bestehen 6
oder nur gedachst sein. In diesem letzteren Fall kann der von dieser
Zylindermantelfläche S freigelassene Raum von einer weiteren Schraubenbahn ausgefüllt
werden, die beispielsweise von dem parallel zur Ebene xOy beweglichen, sich an die
Schraubenlinie H und die Achse 0z legenden"Halbmesser OB erzeugt wird.
In einem solchen Fall bildet diese Rutschbahn einen förderschneckenartig ausgebildeten
Körper, dessen Innenrand entweder bis zur Mittellinie 0z verlängert oder vorher
aufhören kann. Dabei ist zu beachten, daß durch die tangential.e Berührung der Kurve
V mit der Achse 0x die beiden Schraubenbahnen ohne jede Knickstelle ineinander übergehen.
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Die Abb. q. bis 6 zeigen die Gestaltung eines eine halbe Ganghöhe
umfassenden Teils der ;äußeren abwickelbaren Rutschbahn, während die Abb. 7 bis
9 die Gestaltung der -entsprechenden inneren, förderschneckenartig ausgebildeten
Rutschbahn erläutern. Abb. i o zeigt die Gesamtanordnung im senkrechten Axialschnitt
und Abb. i i im waagerechten Querschnitt. In diesen Abbildungen ist die innere,
fflrderschneckenartige Bahn mit i, die :äußere abwickelbare Bahn mit 2 und der ,äußere
Rohrschacht mit 3 bezeichnet. Der letztere kann übrigens in manchen Füllen fortfallen.
Andererseits kann die Einrichtung eine Mittelsäule aufweisen, wenn die innere Rutschbahn
nicht bis zur Mittellinie des ganzen Systems verlängert ist.