Seilkorb

Ein Seilkorb, auch Korb, Treibekorb, Seiltrommel oder einfach Trommel genannt, ist ein Seilträger an der Fördermaschine, auf den das Förderseil aufgewickelt wird. Er dient dazu, die beweglichen Seile anzutreiben und dazu das einzuziehende Seil zu speichern. Des Weiteren wird mit dem Seilkorb die kreisförmige Bewegung der Fördermaschine in eine geradlinige umgesetzt. Die Trommeln sind in der Regel so konstruiert, dass sich die Seilwindungen nebeneinander und nicht übereinander auf der Trommel aufwickeln; in letzterem Fall spricht man stattdessen von einer Bobine.

Grundlagen und Geschichte

Die erste vereinfachte Form eines Seilkorbs war der Rundbaum, der bei den Bergbauhäspeln als Seilträger verwendet wurde.

Bei den später verwendeten Göpeln verwendete man bereits Seilkörbe, die jedoch auf einer senkrecht stehenden Welle montiert waren. Die Seilkörbe dieser Maschinen wurden komplett aus Holz gefertigt. Holz blieb über lange Zeit das dominante Konstruktionsmaterial für Seilkörbe, selbst als diese bereits waagerecht montiert und für Fördermaschinen eingesetzt wurden, die für größere Teufen verwendet wurden.

Die Länge des auf den Seilkorb aufwickelbaren Förderseils hängt ab vom Durchmesser des Seilkorbes und der Anzahl der auf ihn aufbringbaren Seilwindungen. Sowohl der Durchmesser des Seilkorbes als auch dessen Breite hängen wiederum vom Seildurchmesser ab. Die jeweiligen Seilkörbe müssen so konstruiert sein, dass die gesamte Seillänge auf den Seilkorb passt und die einzelnen Seilwindungen sich nicht aneinander reiben. Da der Seilkorb dafür ausgelegt sein muss, dass er die gesamte Seillänge aufnehmen soll, hat er bei größeren Teufen entsprechend große Abmessungen von mehreren Metern.

Durch konstruktive Maßnahmen am Seilkorb, die dafür sorgen, dass das Seil stets senkrecht zum Seilkorb aufläuft, wird ein verstärkter Seilverschleiß verringert. Erste umfangreiche Studien zur beanspruchungsgerechten Auslegung von Seiltrommeln wurden im Jahr 1920 veröffentlicht.

Aufbau und Funktion

Jeder Seilkorb besteht aus einem Mittelstück, auch Stern genannt, das auf der Seilkorbwelle sitzt. Seitlich am Mittelstück befinden sich die Kränze, die mit den Armen des Mittelstücks befestigt sind. Zwischen den Kränzen befindet sich die Verschalung.

Die wohl älteste Form des Seilkorbes ist der zylindrische Seilkorb. Diese Körbe wurden so breit konstruiert, dass sich alle Seilschläge nebeneinander auf der Trommel aufwickeln konnten. Aufgrund der genügend großen Breite wurde verhindert, dass sich das Förderseil übereinander aufwickelte. Allerdings hatten diese Seilkörbe den Nachteil, dass das wechselnde Gewicht des auf- oder abspulenden Förderseils sich störend bemerkbar macht.

Eine Abhilfe schafften hierbei die konischen Seilkörbe. Sie sind so geformt, dass sich das Förderseil mit einem Neigungswinkel von 2:1 aufsteigend auf den Seilkorb wickelt. Durch die konischen Seilkörbe wird das wechselnde Gewicht des Förderseils annähernd ausgeglichen. Ein kompletter Gewichtsausgleich lässt sich jedoch nur mit entsprechend groß konstruierten Trommeln erreichen.

Sowohl beim zylindrischen als auch beim konischen Seilkorb können in die Verschalung Nuten eingefräst werden. Durch die Nuten wird der Abstand der einzelnen Seilwindungen zueinander so vorgegeben, dass sie sich nicht aneinander reiben. Seilkörbe, die einen leicht konisch zulaufenden Körper haben und mit eingefrästen Nuten versehen sind, werden Spiralseilkorb genannt. Dabei sind die Nuten so angebracht, dass sie die Form eines Schraubgewindes haben. Spiralkörbe haben zudem den Vorteil, dass bei ihnen, wenn sie entsprechend weit genug von der Seilscheibe entfernt montiert werden, ein geringerer Seilverschleiß auftritt als bei anderen Seilkorbformen.

Damit man zwei Fördergefäße gleichzeitig bewegen kann, gibt es sowohl zylindrische als auch konische Doppeltrommeln. Die konischen Doppeltrommeln werden entweder an den breiten oder an den schmalen Stirnflächen zusammengefügt; so erhält man zwei verschiedene Bauarten von konischen Seilkörben.

Hölzerne Seilkörbe

Rundganggöpel nach Agricola,
oben der Seilkorb

Die Seilkörbe der mit Muskel- oder Wasserkraft angetriebenen Göpel wurden aus Holz gefertigt, die Seilkorbwelle aus besonders festem Holz. An den Enden der Welle wurden Eisenzapfen aufgebracht, mit denen die Welle in gusseisernen Lagern lief.

Die Seiltrommel wurden mittels der Kreuzhölzer an der Seilkorbwelle befestigt. Damit der Seilkorb auch fest genug saß, wurde er mittels Bolzen mit der Welle verbunden. An den Kreuzhölzern wurden die Kranzhölzer befestigt. Bei Trommeln mit besonders großem Durchmesser war es erforderlich, die Kranzhölzer mit Streben zu verstärken. Diese Streben wurden zwischen den Kranzhölzern angebracht, zusätzlich gab es auch noch Streben zwischen den Kränzen und der Welle.

Die als Verschalung dienenden Schlaghölzer wurden mit Nägeln so angebracht, dass an der Außenfläche des Korbes kein Nagelkopf vorstand. Dies war erforderlich, damit die Förderseile nicht beschädigt wurden.

Wurden Hanfseile verwendet, so mussten diese zum Schutz gegen Feuchtigkeit mit Teer bestrichen werden. Dieser setzte sich an der Verschalung ab und musste von Zeit zu Zeit entfernt werden, damit das Förderseil problemlos vom Seilkorb abrollte.

Bei der Verwendung von Stahlseilen mussten die Seilkörbe einen Mindestdurchmesser von 2,64 Metern haben, um die die Elastizitätsgrenze der Seile nicht zu überschreiten. Im Oberharzer Bergrevier wurden Seilkörbe mit einem Durchmesser von 3,52 Meter verwendet. Diese Seilkörbe waren nur für geringe Fördergeschwindigkeiten geeignet.

Verbesserungen

Mit Einführung der Dampfmaschine als Antriebsmaschine für die Schachtförderung wurden Fördergeschwindigkeiten von bis zu 13 Metern pro Sekunde erreicht. Nun wurden zylindrische Seilkörbe aus Gusseisen verwendet. Die Körbe wogen etwa 1,2 Tonnen und wurden aus einem Stück gegossen oder aus mehreren Teilen gefertigt und zusammengesetzt. In der Mitte des Seilkorbes befand sich eine gusseiserne Nabe, in der Stäbe aus Schmiedeeisen befestigt waren. Die Stäbe dienten dazu, den Kranz aus Gusseisen zu tragen und mit der Seilkorbnabe zu verbinden. Der Kranz diente zur Aufnahme des Förderseils. Damit die Förderseile nicht durch die raue Gusseisenoberfläche beschädigt werden konnten, wurden in die Seilauflageflächen eine Hohlkehle gedreht. Erheblich seilschonender sind jedoch Seilauflageflächen aus Holz, diese sind geeignet, wenn Förderseile aus Hanf verwendet werden.

Größere Seilkörbe wurden in der Regel aus zwei Scheiben hergestellt. Die Scheiben wurden aus Gusseisen hergestellt und waren innen mit Flanschen versehen. Auf die Flansche wurden Bohlen mit einer Stärke von drei bis dreieinhalb Zoll geschraubt. In diese Bohlen wurden die Windungen für das Förderseil gedreht.

Die Seilkörbe waren in Lagern mit Bronzepfannen gelagert. Der Seilkorb wurde entweder direkt von der Schwungradwelle oder über ein Vorgelege angetrieben.

Die Seilkörbe hatten einen Durchmesser von fünf bis sieben Fuß. Damit man mit den leistungsstarken Fördermaschinen große Fördergeschwindigkeiten fahren konnte, war es erforderlich, den Durchmesser des Seilkorbes sehr groß zu machen. So wurde auf der Peltongrube bei New Castle ein Seilkorb mit einem Durchmesser von 18 Fuß und einer Breite von 9 Fuß verwendet, auf der Grube Monkwearmouth ein Seilkorb mit einem Durchmesser von 24 Fuß.

Moderne Trommeln

Bei den heutigen Trommeln werden überwiegend Schweißkonstruktionen verwendet und zwar hauptsächlich zylindrische Trommeln. Hierbei gibt es Einzel- und Doppeltrommeln. die Doppeltrommeln es sowohl mit einer Fest- und einer Lostrommel als auch mit zwei Lostrommeln. Dabei werden die Lostrommeln als Seilträger über eine Versteckvorrichtung mit der Antriebswelle verbunden.

Die Breite der Trommeln hängt ab von der Seildicke, der Seillänge (Teufe) und der Anzahl der Seillängen, der Durchmesser der Seiltrommel vom Seildurchmesser und der Fahrgeschwindigkeit: bei Fahrgeschwindigkeiten über vier Metern pro Sekunde muss der Trommeldurchmesser mindestens den 80-fachen Seilnenndurchmesser betragen.

Die Trommeln müssen mit Bordscheiben versehen sein, die der Begrenzung des Seillaufs dienen, sie sollen insbesondere das seitliche Herunterspringen des Seiles bei Schlaffseil verhindern.

Für besonders große Teufen werden heute Blair-Trommeln verwendet. Eine Blair-Trommel (benannt nach ihrem Erfinder Robert Blair) ist eine zylindrische Trommel, die zwei getrennte Wickelbereiche hat. Dadurch lassen sich zwei Förderseile separat auf der Trommel aufwickeln, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Die Blair-Trommeln haben, bei gleicher Leistung, einen geringeren Trommeldurchmesser als die Trommeln herkömmlicher Systeme. Aufgrund der geringeren Abmessungen lassen sie sich auch einfacher nach unter Tage fördern, um sie dort an Maschinen einzusetzen. Außerdem lassen sich Trommeln mit kleineren Abmessungen besser unter Tage installieren. Technisch ist es auch möglich, Trommeln mit mehr als zwei Wickelbereichen zu konstruieren und zu verwenden, jedoch hat sich das System mit zwei Wickelbereichen durchgesetzt. Bei zweitrümiger Förderung werden zwei Blair-Trommeln benötigt. Sie werden mechanisch oder elektrisch gekoppelt. Um die Seilablenkung zu reduzieren, werden die Trommeln, wo erforderlich, so montiert, dass sie leicht diagonal zur Seilscheibe stehen. Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften werden Blair-Trommeln bevorzugt im südafrikanischen Bergbau verwendet.

Einzelnachweise

1. Heinrich Veith: Deutsches Bergwörterbuch mit Belegen. Verlag von Wilhelm Gottlieb Korn, Breslau 1871.
2. Julius Ritter von Hauer: Die Fördermaschinen der Bergwerke. Dritte vermehrte Auflage. Mit einem Atlas von 61 Lithographirten Tafeln, Verlag von Arthur Felix, Leipzig 1885, S. 344, 378–381, 386–393.
3. Liu Bin: Schachtförderanlagen deren Auslegung Konstruktion und Sicherheitsnormen. Diplomarbeit am Lehrstuhl für Fördertechnik und Konstruktionslehre der Montanuniversität Leoben, Leoben 2015, S. 15–21.
4. Julius Weisbach: Lehrbuch der Ingenieur- und Maschinen-Mechanik. Dritter Theil, Druck und Verlag von Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1851–1860, S. 156–158, 524, 525.
5. Hugo Bethmann: Die Hebezeuge. Berechnung und Konstruktion der Elemente, Flaschenzüge, Winden und Krane. Für Schule und Praxis mit besonderer Berücksichtigung des elektrischen Antriebes, dritte neu bearbeitete Auflage, mit über 1300 Textabbildungen, 15 Tafeln und 114 Tabellen, Druck und Verlag von Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1915, S. 39–44.
6. Wolfgang Weber: Hanfförderseile im 18. - 19. Jahrhundert, Herstellung und Festigkeiten. In: Verein der Freunde des Bergbaus in Graubünden Stiftung Bergbaumuseum Graubünden (Hrsg.). Bergknappe 90. 23. Jahrgang, Nr. 4, Druck: Buchdruckerei Davos AG, Davos 1999, S. 19–23.
7. Förderverein Rammelsberger Bergbaumuseum Goslar e.V. (Hrsg.): Schächte des Rammelsbergs. Jahresgabe des Fördervereins Rammelsberger Bergbaumuseum Goslar/Harz e.V., Eigenverlag des Fördervereins, Druck Papierflieger Clausthal-Zellerfeld, Goslar 2006, S. 20, 43, 53.
8. Friedrich Balck: Vom Wasserrad zum elektrischen Antrieb. Entwicklung der Fördermaschinen im Rosenhöfer Revier bei Clausthal, Schriftenreihe des Oberharzer Geschichts- und Museumsvereins e.V. Clausthal-Zellerfeld, 1. Auflage, Clausthal-Zellerfeld 1999, ISBN 3-9806619-0-3, S. 47, 48, 53.
9. Otto Kammerer - Charlottenburg: Die Technik der Lastenförderung einst und jetzt. Eine Studie über die Entwicklung der Hebemaschinen und ihren Einfluß auf Wirtschaftsleben und Kulturgeschichte. Mit Schmuck von O. Blümel - München, Druck und Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin 1907, S. 32, 33, 43–45.
10. Albert Serlo: Leitfaden zur Bergbaukunde. Zweiter Band, vierte verbesserte und bis auf die neueste Zeit ergänzte Auflage. Mit 745 in den Text gedruckter Holzschnitten und 39 lithographirten Tafeln, Verlag von Julius Springer, Berlin 1884, S. 119, 236–240.
11. Julius Ritter von Hauer: Die Fördermaschinen der Bergwerke. Zweite vermehrte und zum Theil umgearbeitete Auflage. Mit einem Atlas von 40 Lithographirten Tafeln, Verlag von Arthur Felix, Leipzig 1874, S. 205–213.
12. Horst Roschlau, Wolfram Heinze, SDAG Wismut (Hrsg.): Bergmaschinentechnik. Erzbergbau - Kalibergbau. 1. Auflage, mit 333 Bildern und 54 Tabellen, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1974, S. 259–261.
13. Horst Roschlau, Wolfram Heinze, SDAG Wismut (Hrsg.): Wissensspeicher Bergbautechnologie. 1. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1974, S. 185, 186.
14. P. Dietz, J. Henschel, I. Mupende, St. Otto, K. Stahr: Mit Dietz vom Albertschen Drahtseil zur Leichtbautrommel. In: Institut für Maschinenwesen der Technischen Universität Clausthal (Hrsg.). Mitteilungen aus dem Institut für Maschinenwesen der Technischen Universität Clausthal. Nr. 35, ISSB 0947-2274, Clausthal 200, S. 67–77.
15. Hans Bansen (Hrsg.), Fritz Schmidt: Die Bergwerksmaschinen. Eine Sammlung von Handbüchern für Betriebsbeamte. Dritter Band, Die Schachtfördermaschinen. Zweite, vermehrte und verbesserte Auflage, erster Teil; Die Grundlagen des Fördermaschinenwesens, mit 178 Abbildungen im Text, Verlag von Julius Springer, Berlin 1923, S. 44–47, 58, 78–80.
16. Emil Stöhr, Emil Treptow: Grundzüge der Bergbaukunde einschließlich der Aufbereitung. Verlagsbuchhandlung Spielhagen & Schurich, Wien 1892, S. 194–196.
17. Fritz Heise, Fritz Herbst: Lehrbuch der Bergbaukunde mit besonderer Berücksichtigung des Steinkohlenbergbaus. Zweiter Band. Dritte und vierte verbesserte und vermehrte Auflage, mit 695 Abbildungen, Springer Verlag GmbH, Berlin / Heidelberg 1923, S. 521, 522.
18. H. Hoffmann, C. Hoffmann: Lehrbuch der Bergwerksmaschinen (Kraft und Arbeitsmaschinen). Zweite, verbesserte und erweiterte Auflage, mit 547 Textabbildungen, Verlag von Julius Springer, Berlin 1931, S. 203, 205–212.
19. Joseph Niederist: Grundzüge der Bergbaukunde. k.k. Hof-Buch- und Kunsthändler F. A. Credner, Prag 1863, S. 110–113.
20. Karl Karmarsch, Friedrich Heeren: Technisches Wörterbuch oder Handbuch der Gewerbekunde. Erster Band, Verlag von Gottlieb Haase Söhne, Prag 1843.
21. Franz Rziha: Lehrbuch der gesammten Tunnelbaukunst. Erster Band, Verlag von Ernst & Korn, Berlin 1867, S. 309–312, 317–319, 322–325.
22. Carl Hartmann: Vademecum für den praktischen Berg- und Hüttenmann. Erster Band Bergwerksbetrieb. Verlag von Richard Neumeister, Leipzig 1859, S. 256–258, 262, 263.
23. Carl Hartmann: Handbuch der Bergbaukunst. Zweiter Band, Verlag Bernhard Friedrich Voigt, Weimar 1852, S. 223–226, 229.
24. Gustav Köhler: Lehrbuch der Bergbaukunde. 2. Auflage. Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig 1887, S. 416–420, 422, 423.
25. Amadee Burat, Carl Hartmann: Das Material des Steinkohlenbergbaues. Verlag von August Schnee, Brüssel/Leipzig 1861, S. 96–104.
26. Zeitschrift für das Berg- Hütten- und Salinenwesen in dem preußischen Staate. Neunter Band, Teil B Abhandlungen, Verlag der königlichen geheimen Ober-Hofbuchdruckerei, Berlin 1861, S. 60–70.
27. (Memento vom 14. August 2010 im Internet Archive) (abgerufen am 30. Oktober 2012).
28. Alfred Carbogno: Mine hoisting in deep shafts in the 1. half of 21. Century. In: Acta Montanistica Slovaca. Rocnik 7, No. 3, 2002, S. 188–192.
29. (abgerufen per Webarchive am 7. Juli 2021).
30. Technische Anforderungen an Schacht und Schrägförderanlagen (TAS) Ziffer 3.3.7. + 3.3.8. Seilträger.
31. Heinz Pfeifer, Gerald Kabisch, Hans Lautner: Fördertechnik. Konstruktion und Berechnung, 6. Auflage, Springer Fachmedien, Wiesbaden 1995, ISBN 3-528-54061-3, S. 10–22.
32. 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. 37–39.
33. Lars Rietz, Matthias Junge: Trommelfördermaschine. Europäische Patentanmeldung. EP 3 539 917 A 1, Anmeldenummer 18215422.9, Olko-Maschinentechnik GmbH, Olfen 2018, S. 1–5, 12.
34. Jan Corne Vosloo: Control of an Underground Rock Winder System to reduce Electricity Costs on RSA Fold Mines. Master of Engineering at the Faculty of Engineering at the North-West University. North-West University 2006, S. 24, 25.
35. Jesse Morton: Today's Hoists Reveal Tomorrow's Priorities. Recent projects leverage solutions that ensure future productivity an depth of wind. In: E & MJ Engineering and Mining Journal. No. 63, October 2018, S. 2–5.
36. Arthur Buthelezi: Load shift through optimal control of complex underground rock Winders. Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree Master of Engineering at the Faculty of Engineering at the North-West University. North-West University 2009, S. 13–16.
37. Tawanda Mushiri, Milton Jirivangwa, Charles Mbohwa: Design of a hoisting system for a small scale mine. In: 14th Global Conference on Sustainable Manufacturing. ScienceDirect, Procedia Manufacturing, Elsevier, 2016, S. 740, 741.
38. Howard L. Hartman, Jan M. Mutmansky: Introductory mining engineering. Wiley-Interscience Publication, 1987, ISBN 0-471-82004-0.

Anmerkungen

1. Um keine zu große Biegespannung in den Drähten des Förderseils hervorzurufen, darf ein bestimmter Mindestdurchmesser der Trommel nicht unterschritten werden. (Quelle: Julius Ritter von Hauer: Die Fördermaschinen der Bergwerke. Zweite vermehrte und zum Theil umgearbeitete Auflage.) Aus diesem Grund muss Durchmesser der Seiltrommel (Seillaufdurchmesser Mitte Seil/Mitte Seil) gemäß TAS (s. Quelle) je nach Fahrgeschwindigkeit zwischen dem 40-fachen und dem 120-fachen des Seilnenndurchmessers betragen. (Quelle: Technische Anforderungen an Schacht- und Schrägförderanlagen (TAS).)
2. Mit zunehmender Teufe muss beim Förderseil der Seildurchmesser größer gewählt werden. Dies liegt daran, dass das Eigengewicht des Seiles zunimmt und nur dedurch eine höhere Tragfähigkeit erreicht wird. Ein größerer Seildurchmesser bedingt eine breitere Trommel. (Quelle: H. Hoffmann, C. Hoffmann: Lehrbuch der Bergwerksmaschinen (Kraft und Arbeitsmaschinen)).
3. Die Seilkorbwelle ist eine mehrere Meter lange Achse, auf der der Seilkorb befestigt ist. Die Seilkorbwelle ist an ihren beiden Enden gelagert und trägt das Gewicht des Seilkorbes. (Quelle: Friedrich Balck: Vom Wasserrad zum elektrischen Antrieb.)
4. Wollte man einen kompletten Seilgewichtsausgleich erreichen, dann müssten die Seilkörbe so große Abmessungen erhalten, das es sich störend auf den Betrieb der Fördermaschine auswirken würde, da diese durch den großen Seilkorb sehr schwerfällig würde. Außerdem würden die Kosten für den großen Seilkorb unverhältnismäßig groß zum Nutzen sein. Aus diesem Grund wurden diese so konstruierten „Spiralkörbe“ nur in Ausnahmefällen verwendet. (Quelle: Otto Kammerer - Charlottenburg: Die Technik der Lastenförderung einst und jetzt.)
5. Spiralseilkörbe haben den Nachteil, dass sie, wenn sie bei Schächten mit großen Teufen verwendet werden, einen sehr großen Durchmesser und damit verbunden auch ein sehr hohes Eigengewicht besitzen. Aus diesem Grund wurden diese Seilkörbe im deutschen Bergbau nur sehr selten eingebaut. Im amerikanischen und englischen Bergbau verwendete man diese Seilkorbformen in verstärktem Maße. (Quelle: H. Hoffmann, C. Hoffmann: Lehrbuch der Bergwerksmaschinen (Kraft und Arbeitsmaschinen)).
6. Der Abstand zur Seilscheibe muss pro 26 Millimeter Seilkorbbreite mindestens 0,6 Meter betragen. (Quelle: Albert Serlo: Leitfaden zur Bergbaukunde.)
7. Der Seilnenndurchmesser ist der für die Berechnung des Seiles verwendete Durchmesser, er wird in mm gemessen. (Quelle: Klaus Feyrer: Drahtseile. Bemessung, Betrieb, Sicherheit.) Bei der Seilberechnung unterscheidet man: den (technisch) optimalen und den wirtschaftlich optimalen Seilnenndurchmesser. Der technisch optimale Seilnenndurchmesser ist der Seildurchmesser, bei dem die schädigenden Einflüsse aus Zugbeanspruchung und Biegespannung minimal sind. Bei der Ermittlung des wirtschaftlichsten Seilnenndurchmesser spielen auch die Kosten des Seiles eine Rolle. Der wirtschaftlichste Seilnenndurchmesser liegt geringfügig, in der Regel mehr als zehn Prozent, unter dem technisch optimalen Seilnenndurchmesser. (Quelle: Roland Verreet: Die Berechnung der Lebensdauer von laufenden Drahtseilen.)