Treibscheibenförderung
Die Treibscheibenförderung (auch Koepeförderung) ist eine Form einer Schachtförderanlage, bei der eine Treibscheibe als Seilträger benutzt wird, sie wird nach ihrem Erfinder Carl Friedrich Koepe auch Koepe-Förderung genannt.<ref name="Quelle 4" />
Geschichte
Aufgrund der Zunahme der Fördertiefen und der Lastmengen stieß die konventionelle Trommelförderung Mitte des 19. Jahrhunderts an ihre sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Grenzen. Insbesondere das Seilgewicht machte sich störend bemerkbar. Bedingt dadurch wurden die Trommelfördermaschinen immer größer und schwerer. Der deutsche Bergbauingenieur Carl Friedrich Koepe löste dieses Problem mit der nach ihm benannten Treibscheibe, welche er sich 1877 patentieren ließ. Die erste gebaute Treibscheibe wurde auf der Zeche Hannover eingesetzt und hatte einen Durchmesser von 7,3 Metern. Sie diente gleichzeitig als Schwungrad einer Einzylinderdampfmaschine. An der Seite der Treibscheibe befand sich ein Kranz aus Eichenholz, in welchem eine Seilnut eingearbeitet war, die der Führung des Förderseils und der besseren Seilhaftung diente.<ref name="Quelle 3" /> Aufgrund ihrer Vorzüge wurde sehr bald die technische Fachwelt auf diese Art der Schachtförderung aufmerksam.<ref name="Quelle 16" /> Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts war der Maschineninspektor Baumann der Ansicht, dass die Treibscheibenförderung mit gefütterter Treibscheibe für alle Teufen möglich ist.<ref name="Quelle 15" />
Aufbau und Funktion
Charakteristisch für die Treibscheibenförderung ist die Verwendung nur eines Seiles.<ref name="Quelle 14" /> Hierbei wird das Förderseil über die Treibscheibe (Koepescheibe) zu den Förderkörben, welche am Förderseil hängen, geführt.<ref name="Quelle 13" /> Die Kraftübertragung von der Treibscheibe auf das Förderseil erfolgt dabei nur durch Reibschluss.<ref name="Quelle 1" /> Mit zunehmender Teufe kommt das Eigengewicht des Oberseiles immer mehr zur Geltung. Zum Ausgleich des Seilgewichtes muss unter den Körben ein Unterseil angebracht sein.<ref name="Quelle 14" /> Ohne dieses würde das Oberseil durch das Eigengewicht auf der Treibscheibe rutschen.<ref name="Quelle 2" /> Aufgrund der unterschiedlichen Belastung in den beiden Trumen kommt es dennoch auf der Treibscheibe zum Seilwandern.<ref name="Quelle 17" /> Wird nur ein Förderkorb verwendet (Großkorb oder bei geringen Schachtquerschnitten), muss zum Ausgleich des Korbgewichtes ein Gegengewicht (Kontergewicht) vorhanden sein, welches man lang, aber schmal gestalten kann. Das Gegengewicht wird dabei so dimensioniert, dass es das Gewicht des Förderkorbes und das Gewicht der halben Nutzlast kompensiert.<ref name="Quelle 5" /> Bei größeren Teufen findet immer mehr die Mehrseiltechnik, mit bis zu acht Förderseilen Anwendung. Hierbei können, bedingt durch die Lastaufteilung, dünnere Förderseile und kleinere Seilträger verwendet werden.<ref name="Quelle 6" /> Da dünnere Seile flexibler als dicke Seile sind, bietet die Mehrseiltechnik auch eine höhere Sicherheit gegenüber Seilbruch.<ref name="Quelle 7" /> Treibscheibenförderungen werden sowohl als Flurfördermaschinen als auch als Turmfördermaschinen ausgeführt.<ref name="Quelle 1" /><ref name="Quelle 2" /> Damit der Korb während des Treibens nicht stark schaukelt und dadurch ins Trudeln gerät, muss er im Schacht geführt werden. Hierzu gibt es die drei Methoden Spurlattenführung, Seilführung und Eckführung.<ref name="Quelle 8" />
Spannungsverhältnisse im Förderseil
Das Förderseil unterliegt bei jedem Förderzug einer schwellenden Spannungsbeanspruchung. Die kritische Stelle ist hierbei die Verbindung zwischen Oberseil und Unterseil mit dem Förderkorb, der sogenannte Seileinband.<ref name="Quelle 9" /> Bei der Treibscheibenförderung wird der Seileinband aufgrund des Gewichtes des Unterseils stärker belastet als bei der Trommelförderung.<ref name="Quelle 10" />
Einschränkungen
Ein wirtschaftlicher Betrieb ist mit einfachen Treibscheibenförderanlagen bei Teufen von bis zu 1600 Metern möglich.<ref name="Quelle 18" /> Wird diese Grenzteufe überschritten, ist ein wirtschaftlicher Betrieb nur mit Trommelförderungen oder Mehrseilförderung möglich. Der Grund dafür liegt im großen Gewicht des Unterseils. Bedingt durch das Gewicht des Unterseils steigen die Schwellspannungen im Oberseil mit größerer Teufe schnell an. Eine steigende Schwellspannung führt bei hohem Gesamtspannungsniveau zu einer rapiden Verkürzung der Seillebensdauer. Die Möglichkeit der Nutzlastreduzierung ist zwar gegeben, führt aber zu einer starken Nutzungseinschränkung der Förderanlage. Aus diesem Grund ist die Treibscheibenförderung für sehr große Teufen nur sehr eingeschränkt geeignet.<ref name="Quelle 12" /> Aber auch für Teufen mit weniger als 250 Meter ist die Treibscheibenförderung unter bestimmten Umständen eine schlechte Variante. Dies liegt daran, dass aufgrund des geringeren Seilgewichtes die Reibkräfte auf der Treibscheibe kleiner werden. Um das geringere Seilgewicht auszugleichen, müssen die Gewichte der Fördermittel entsprechend erhöht werden.<ref name="Quelle 18" />
Vor- und Nachteile
Bei der Treibscheibenförderung gibt es sowohl Vorteile als auch Nachteile.<ref name="Quelle 13" /> Von großem Vorteil ist die Schonung des Seiles. Dies liegt daran, dass das Förderseil nicht abgelenkt werden muss.<ref name="Quelle 14" /> Ein weiterer Vorteil bei der Treibscheibenförderung ist der geringere Platzbedarf der Fördermaschine.<ref name="Quelle 11" /> Auch ist, bedingt durch das Durchrutschen des Förderseils beim Aufsitzen des Förderkorbes, eine große Betriebssicherheit gewährleistet.<ref name="Quelle 14" /> Hinzu kommt der geringe Leistungsbedarf der Fördermaschine (energietechnisch günstig), denn es muss nur die Differenz zwischen Fördergut und Gegengewicht bewegt werden.<ref name="Quelle 11" /> Ein Nachteil bei der Treibscheibenförderung ist das Rutschen des Förderseiles auf der Treibscheibe. Dies kann zum Verstellen des Teufenzeigers führen.<ref name="Quelle 14" /> Ein weiterer Nachteil dieser Bauart ist, dass mit zwei Körben immer nur von einer Sohle gefördert werden kann oder nicht gleichzeitig beschickt werden kann.<ref name="Quelle 2" /> Nachteilig ist auch, dass bei einem Seilbruch beide Fördergefäße in den Schacht stürzen, so sie denn nicht durch eine Fangvorrichtung abgefangen werden können.<ref name="Quelle 14" />
Literatur
- Hugo Hoffmann, Carl Hoffmann: Lehrbuch der Bergwerksmaschinen (Kraft und Arbeitsmaschinen). 3. Auflage. Springer Verlag, Berlin 1941.
Einzelnachweise
<references> <ref name="Quelle 1">Gustav Köhler: Lehrbuch der Bergbaukunde. 6. verbesserte Auflage. Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig 1903.</ref> <ref name="Quelle 2">Julius Ritter von Hauer: Die Fördermaschinen der Bergwerke. 3. vermehrte Auflage. Verlag von Arthur Felix, Leipzig 1885.</ref> <ref name="Quelle 3">Fritz Schmidt: 50 Jahre Koepeförderung. In: Glückauf – Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift. Verein für die bergbaulichen Interessen im Oberbergamtsbezirk Dortmund (Hrsg.), Nr. 35, 64. Jahrgang, 1. September 1928, S. 1173–1179.</ref> <ref name="Quelle 4">Technische Anforderungen an Schacht- und Schrägförderanlagen. (TAS). Verlag Hermann Bellmann, Dortmund 2005.</ref> <ref name="Quelle 5">Markus Michael: Untersuchung der Tragfähigkeit von Faserseilen. 2. Statusseminar Treibscheibenaufzug. TU Chemnitz Forschergruppe InnoZu.</ref> <ref name="Quelle 6">Heinrich Aumund, Fritz Mechtold: Hebe- und Förderanlagen. Grundlagen – Bauarten – Anwendungen. 5., völlig neu bearbeitete und stark erweiterte Auflage. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York/Berlin 1969, Softcover Nachdruck 2012, ISBN 978-3-642-49223-5, S. 503–506.</ref> <ref name="Quelle 7">Heinz M. Hiersig: Lexikon Maschinenbau. VDI Verlag, Düsseldorf 1995, ISBN 3-18-401372-3.</ref> <ref name="Quelle 8">Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7. Auflage. Verlag Glückauf, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7.</ref> <ref name="Quelle 9">Adolf Heilandt: Beitrag zur Berechnung der Drahtseile an Hand eines Vergleiches der Seilsicherheiten bei Fördermaschinen und bei Personenaufzügen unter Berücksichtigung der Seilschwingungen. Verlag R. Oldenbourg, München/Berlin 1916, DNB 1196720150.</ref> <ref name="Quelle 10">Otto Kammerer: Die Technik der Lastenförderung einst und jetzt. Eine Studie über die Entwicklung der Hebemaschinen und ihren Einfluss auf Wirtschaftsleben und Kulturgeschichte. Verlag R. Oldenbourg, München/Berlin 1907, DNB 1194568076.</ref> <ref name="Quelle 11">Klaus Nendel, Markus Michael, Thomas Risch: Untersuchung der Treibfähigkeit von hochfesten Faserseilen an Treibscheiben. Fachartikel der Technischen Universität Chemnitz, Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik.</ref> <ref name="Quelle 12">Paul Burgwinkel: Schachtfördertechnik. RWTH Aachen.</ref> <ref name="Quelle 13">M. Kaufhold: Über Hauptschacht-Förderung mit Koepe-Scheibe. In: Polytechnisches Journal. 322, 1907, S. 753–756.</ref> <ref name="Quelle 14">Karl Teiwes, Ernst Förster: Schachtfördermaschinen (= Die Bergwerksmaschinen. III. Band). Verlag von Julius Springer, Berlin 1913, S. 80–87, DNB 362869979.</ref> <ref name="Quelle 15">Die Förderung mit Treibscheibe. In: Glückauf – Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift. Verein für die bergbaulichen Interessen im Oberbergamtsbezirk Dortmund (Hrsg.), Nr. 51, 41. Jahrgang, 23. Dezember 1905, S. 1602–1604.</ref> <ref name="Quelle 16">Bergwerksförderung mit endlosem Seile. In: Polytechnisches Journal. 249, 1883, S. 281–283.</ref> <ref name="Quelle 17">H. Herbst: Ergebnisse der Verhandlungen der Preußischen Seilfahrtskommission. I. In: Glückauf – Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift. Verein für die bergbaulichen Interessen im Oberbergamtsbezirk Dortmund (Hrsg.), Nr. 2, 61. Jahrgang, 10. Januar 1925, S. 34.</ref> <ref name="Quelle 18">W. Sindern, St. Borowski: Sicherheitstechnische Betrachtungen zu Schachtförderanlagen für den Zugang zu einem zukünftigen geologischen Tiefenlager. Arbeitsbericht NAB 14-75, Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Hrsg.), Wettingen 2014, S. 35–39.</ref>
</references>
Weblinks
- Prinzip der Koepeförderung (zuletzt abgerufen am 10. Juli 2012)