Allgemeine Grundlagen.

In der nachstehenden Untersuchung sollen die Anlage- und Betriebskosten einer direkt wirkenden Compoundfördermaschine mit Kondensation – C.-F. mit K. – mit einer gleich starken direkt angetriebenen elektrischen Fördermaschine – E.-F. – verglichen werden. Beide Maschinen sollen im stände sein, aus 400 m Tiefe bei 10 m mittlerer und 15 m maximaler Seilgeschwindigkeit unter Verwendung der Treibscheibe für Flachseil von 72 mm Breite und 12 mm Dicke mit 58000 kg Bruchfestigkeit, pro Zug 1400 kg Nutzlast oder in einer achtstündigen Förderschicht 600 t zu fördern.

Aus der geforderten Leistung der Maschine ergibt sich, dass innerhalb der achtstündigen Schicht die Maschine \frac{600000}{140}=429 Züge machen muss und dass für jeden Zug eine Zeit von \frac{8\,\cdot\,60\,\cdot\,60}{429}=67 Sekunden zur Verfügung steht. Die Dauer der Schachtfahrt soll 45 Sekunden betragen, während für die Bedienung des Förderkorbes 22 Sekunden gerechnet werden sollen. Zur rationellen Ausnutzung der Förderzeit soll die maximale Fördergeschwindigkeit zu 12 m angenommen werden, während die durchschnittliche Fördergeschwindigkeit sich zu \frac{400}{45}=9 m pro Sekunde berechnet.

Auf Grund nachfolgender Kraftbilanz sollen die Geschwindigkeitsverhältnisse für die Schachtfahrt wie folgt festgelegt werden:

16 Sekunden lang   0,75 m Beschleunigung   96 m 23 „ „ 12,00 „ Beharrungsgeschwindigkeit 276 „   6 „ „   2,00 „ Verzögerung   36 „ ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 45 Sekunden Förderzeit auf eine Tiefe von 408 m

Die Lasten, welche durch die Fördereinrichtung während des Zuges zu bewegen sind, betragen:

für einen Förderkorb 1540 kg für zwei leere Förderwagen   560 „ für die Nutzlast in drei Förderwagen 1400 „ für 400 m Förderseil pro Meter 5,25 kg 1300 „ für einen Seilbeschlag   200 „ ––––––––– 5000 kg,

so dass das Förderseil eine \frac{58000}{5000}=11,6\mbox{fache} Sicherheit bei der Produktenförderung gewährt.

Zur Berechnung der Betriebskosten der zu untersuchenden Förderanlagen sollen die Betriebsresultate aus dem Monat Oktober 1901 einer für diesen Fall in Betracht kommenden Kesselanlage zu Grunde gelegt werden. Aus den genannten Resultaten ergibt sich:

Kohlenpreis pro 1 t franko Kesselhaus 16,72 M. Aschen- und Schlackenfall 15,36 % Mittlerer Dampfdruck laut Registrier-    manometer 7,6 at abs. Temperatur des Dampfes im Sammel-    rohr des Ueberhitzers 318 °C. Verdampfungsziff. für gesättigten Dampf 8,05 kg                 „               „   überhitzten      „ 7,23   „ Kosten des gesättigten Dampfes pro ‰ kg 2,08 M.        „      „   überhitzten     „          „        „ 2,31   „ Verdampftes Wasser pro 1 qm Heizfläche 14 kg Verbrannte Kohlen pro 1 qm Rostfläche 78   „ Temperatur des Speisewassers 40 °C.

Compoundfördermaschine mit Kondensation – C.-F. mit K. –

Für die C.-F. mit K. soll eine Treibscheibe von 4 m Durchmesser angenommen werden. Bei 200° Umschlingung des Flachseiles um die Treibscheibe und unter Zugrundelegung eines Reibungskoeffizienten des Flachseiles auf Holzunterlage von 0,165 ergibt sich die Grösse der mit der Treibscheibe zu hebenden Nutzlast zu Q = P . eμ. 2 . n . π. – P, wenn P die durch die Maschine zu hebende tote Last im Schacht bezeichnet. Nach der Zusammenstellung der Förderlasten berechnet sich

P = 1540 + 560 + 1300 + 200 = 3600 kg,

ferner ist e = 2,71828; μ = 0,165.

2\,\cdot\,n\,\cdot\,\pi=\frac{2\,\cdot\,200\,\cdot\,3,14}{360}

und hieraus

Q = 6400 – 3600 = 2800 kg.

Da nun die durch die Fördermaschine zu hebende Nutzlast nur 1400 kg beträgt, so berechnet sich der Sicherheitskoeffizient gegen das Gleiten zu M=\frac{2800}{1400}=2, was mit den zahlreichen Ausführungen ähnlicher Anlagen übereinstimmt. Wenn aus irgend einem Grunde ohne Unterseil bezw. ohne Ausgleichung des Seilgewichts gefördert werden muss, so berechnet sich für das Anheben des Förderkorbes im Schachttiefsten Q + P = P . eμ. 2 . n . π – S, wenn S das Seilgewicht bedeutet. Hieraus ist Q = P . eμ. 2 . π . n – (P + S) = 6400 . (3600 + 1300) = 1500 kg und damit sinkt der Sicherheitskoeffizient auf \frac{1500}{1400}=1,07 herab, so dass die regelmässige Förderung von zwei beladenen Wagen aus 400 m Tiefe ohne Unterseil mit der gewöhnlichen Treibscheibe nicht möglich ist.

Sieht man zunächst von diesem Falle ab, so wird unter Verwendung eines Unterseils eine Maschine von \frac{600\,\cdot\,950}{1100} mm Cylinderdimensionen erfahrungsgemäss für die projektierte Beschleunigung der zu bewegenden Massen reichlich stark genug. Die maximale Kolbengeschwindigkeit dieser Maschine berechnet sich zu

v=\frac{15\,\cdot\,2\,\cdot\,1,1}{4\,\cdot\,3,14}=2,63\mbox{ m,}

entsprechend etwa 72 Touren der Maschine, was noch zulässig ist. Für die projektierte Schachtgeschwindigkeit von 12 m berechnet sich die Kolbengeschwindigkeit zu

v=\frac{12\,\cdot\,2\,\cdot\,1,1}{4\,\cdot\,3,14}=2,10\mbox{ m,}

entsprechend etwa 57 Touren der Maschine.

Die Maschine wiegt einschliesslich der Seilscheiben und Lager etwa 63000 kg. Unter den heutigen Verhältnissen würde die Maschine einschliesslich Fracht und Montage pro 1 kg mit 0,85 M. oder im ganzen zu 54000 M. zu veranschlagen sein, wobei vorausgesetzt ist, dass die Maschine an eine Zentralkondensationsanlage angeschlossen wird. Die ganzen Kosten der Förderanlage einschliesslich der Montage-, Gebäude- und Fundationskosten werden sich voraussichtlich wie folgt stellen:

1. Die komplette C.-F. mit Seilscheiben    einschliesslich Fracht und Montage 54000 M. 2. Ein Sicherheits- und Retardier-Ap-    parat (System Schlüter)   5000 „ 3. Die Frisch- und Abdampfleitungen   5000 „ 4. Gebäudekosten 18000 „ 5. Maschinenfundament und Montage-    hilfe 12000 „ –––––––––– im ganzen 94000 M.

Die mittlere Nutzleistung der Maschine wird bei 600 t Förderung in 8 Stunden aus 400 m Tiefe

\frac{6000\,\cdot\,1000\,\cdot\,400}{8\,\cdot\,60\,\cdot\,60\,\cdot\,75}=112\mbox{ PS}

betragen. Bei dieser Ausnutzung der Maschine wird der Verbrauch an gesättigtem Dampf bezw. an Speisewasser einschliesslich des anteiligen Kraftbedarfes des Zentralkondensators und der Speisepumpe erfahrungsgemäss etwa 25 kg pro Stunde und Nutzpferd betragen (vgl. Bericht über Dampfkesselrevisionen zu Saarbrüchen vom Jahre 1896, ferner Glückauf, 1900 Heft 5 und 1901 Heft 40, und Versuche von Fr. Buschmann in D. p. J., 1899 311 * 117.

Da nun für den in Frage stehenden Fall die gegenwärtigen Kosten für 1000 kg gesättigten Dampf 2,08 M. bezw. für Heissdampf 2,31 M. betragen, so berechnen sich die jährlichen Ausgaben an Heizmaterial bei 300 Betriebstagen zu

\frac{112\,\cdot\,25\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}=13977,60\mbox{ M.}

Rechnet man hierzu die Kosten für Reparaturen und die Ausgaben für Schmier- und Lidermaterial mit 1202,40 M., sowie die Betriebskosten für die Seilfahrt und die Kosten, welche durch die Abkühlungsverluste während der Stillstandsperioden nach Schluss der Förderschicht entstehen, mit 1120 M., so berechnen sich die Gesamtbetriebskosten zu 13977,60 M. + 1202,40 + 1120 = 16300 M. pro Jahr. Die Kesselbedienungs- und Seilkosten sind hier natürlich nicht gerechnet.

Die grossen Vorteile des Heissdampfbetriebes kommen bei dem intermittierenden Betrieb der Fördermaschine und bei der grossen Abkühlung der Cylinderwandungen während der Stillstandsperioden weit weniger zur Geltung als bei einer kontinuierlich betriebenen, nahe bei der Kesselanlage stehenden grossen Dampfmaschine, weshalb diese Vorteile bei der Berechnung der Betriebskosten der C.-F. mit K. auch unberücksichtigt bleiben können.

Man kann die berechneten Betriebskosten als minimale ansehen, denn beim Betrieb der Dampffördermaschine ist man von der Geschicklichkeit des Maschinisten in der Handhabung der Steuerung und der Expansionseinrichtung der Maschine abhängig.

Der Dampfverbrauch einer Compoundfördermaschine ohne Kondensation beträgt mindestens 30 kg pro Stunde und Nutzpferd, die jährlichen Betriebskosten einer solchen Maschine betragen daher unter Zugrundelegung der gleichen Nebenkosten, wie bei der eben berechneten Maschine

\frac{112\,\cdot\,30\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1206,88+1120=19100\mbox{ M.}

bei annähernd dem gleichen Anlagekapital.

Um nun die Dampffördermaschine überhaupt mit der elektrischen Fördermaschine vergleichen zu können, sollen auch die Betriebskosten einer Zwillingsfördermaschine mit und ohne Kondensation noch berechnet werden.

Die Zwillingsfördermaschine mit Kondensation gebraucht erfahrungsgemäss pro Stunde und Nutzpferd mindestens 35 kg gesättigten Dampf, hieraus ergeben sich die jährlichen Betriebskosten zu

\frac{112\,\cdot\,35\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1201,36+1130=21900\mbox{ M.}

Wenn die Zwillingsfördermaschine ohne Kondensation arbeitet, so beträgt der Dampfverbrauch mindestens 42 kg pro Stunde und Nutzpferd. Die jährlichen Betriebskosten dieser Maschine berechnen sich für den vorliegenden Fall zu

\frac{112\,\cdot\,42\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1207,64+1110=25800\mbox{ M.}

Da die Anlagekosten der Compoundfördermaschine gegenüber der Zwillingsfördermaschine nicht wesentlich verschieden sind, so können die oben berechneten Anlagekosten zum Vergleich gegenüber der elektrischen Fördermaschine beibehalten werden.

Die Zusammenstellung der Betriebskosten der Dampffördermaschinen ergibt:

Compoundfördermaschine mit Kondensation, C.-F. m. K. 16300 M. „ ohne „ „ o. „ 19100 „ Zwillingsfördermaschine mit „ Z.-F. m. „ 21900 „ „ ohne „ „ o. „ 25800 „

Diese Betriebskosten sind nun mit den Betriebskosten einer gleichwertigen elektrischen Fördermaschine zu vergleichen, um zu prüfen, ob die grösseren Anlagekosten durch die Betriebsersparnisse zu decken sind.

Elektrische Fördermaschine.

Die elektrische Fördermaschine soll ebenfalls als sogen. Friktionsmaschine nach dem Entwurf des Unterzeichneten (Fig. 1) ausgeführt werden. Damit die Motoren bei direktem Antrieb der Treibscheiben mit möglichst hoher Tourenzahl laufen können, sollen die Treibscheiben möglichst klein gehalten werden, dabei aber zur möglichsten Schonung des Förderseils eine grosse Friktionsfläche bezw. einen grossen Bogen für das Seil gewähren. Da nun günstige Betriebsresultate von einer Friktionsfördermaschine mit 2430 mm Treibscheibendurchmesser für Rundseil von 25 mm Durchmesser bei 2 mm starken Stahldrähten vorliegen, sollen die Treibscheiben bei der elektrischen Fördermaschine zu 2500 mm Durchmesser, unter Verwendung eines dünndrähtigen, weichen Flachseils angenommen werden. Die elektrische Förderung soll sich aus drei in einer Radialebene gelagerten Treibscheiben aufbauen, wovon zwei Scheiben je durch einen Gleichstrommotor der Type A 280 angetrieben werden, während die dritte Scheibe als Leitscheibe zur Führung des Förderseils und zur Aufnahme des Teufenzeigers mit dem Sicherheits- und Retardierapparat dienen soll. Beide Treibscheiben erhalten eine doppelte Backenbremse, die von einem gemeinsamen Bremscylinder durch Pressluft oder durch einen belasteten Hebel angedrückt werden. Der Bremscylinder erhält ausserdem noch eine vom Unterzeichneten konstruierte und anderwärts bereits mit Erfolg angewendete Arretiereinrichtung, durch welche die Bremse auch dann fest bleibt, wenn der Bremskolben ohne Druck steht, durch den Steuerhebel der Bremse aber jederzeit gelöst werden kann (1899 311 * 119).

Unter den gleichen Leistungsbedingungen wie bei der Compoundfördermaschine berechnet sich die Tourenzahl der Treibscheiben bezw. der Elektromotoren bei 15 m bezw. 12 m maximaler Fördergeschwindigkeit zu

n=\frac{15\,\cdot\,60}{2,5\,\cdot\,\pi}=115 bezw. \frac{12\,\cdot\,60}{2,5\,\cdot\,\pi}=94

in der Minute.

Unter Vernachlässigung des Seilbogens der mittleren Leitscheibe, die ebenfalls als Treibscheibe mit in Verwendung kommen kann, da dieselbe rollend auf die Treibscheiben gelagert wird, beträgt der vom Förderseil umspannte Bogen auf beiden Treibscheiben 450°. Die durch die Treibscheiben zu hebende maximale Nutzlast berechnet sich zu Q = P . eμ . 2 . n . π – P= 13160 – 3600 = 9560 kg.

Da nun Q nur gleich der Förderlast von 1400 kg zu sein braucht, um das Gleichgewicht zu halten, so ist bei der Anordnung der beiden Treibscheiben der Sicherheitskoeffizient gegen das Gleiten des Seils auf den Treibscheiben M=\frac{9560}{1400=6,8}, während bei der Treibscheibe in der bisherigen Anordnung M = 2 ist und beim Fehlen der Seilausgleichung auf 1,07 sinkt. Falls aus irgend einem Grunde nicht mit Unterseil gefördert werden kann, dann berechnet sich, für das Anheben des Förderkorbes im Schachttiefsten

Q = P . eμ . 2 . n . π – (P + S) = 13160 – (3600 + 1300) = 8260 kg.

In diesem Falle ist der Sicherheitskoeffizient

M=\frac{8260}{1400}=5,9,

so dass die Förderung ohne Unterseil mit grosser Sicherheit stattfinden kann.

Bei dieser hohen Sicherheit gegen das Gleiten des Seiles dürfte auch die Seilfahrt mit der Treibscheibe unter eventueller Weglassung des Unterseils seitens der Bergaufsichtsbehörde genehmigt werden.

Textabbildung Bd. 317, S. 87 Fig. 1.

Die Anlagekosten der vorstehenden elektrischen Fördermaschine stellen sich nach den vorliegenden Kostenanschlägen eines bestimmten Falles, in welchem der elektrische Strom von einer grossen elektrischen Zentrale entnommen werden soll, wie folgt:

1. Kosten des mechanischen Teils einschliesslichder Seilscheiben 31450 M. 2. Ein Sicherheits- und Retardierapparat 5000 „ ––––––––– Uebertrag 36450 M. Uebertrag 36450 M. 3. Zwei Gleichstrommotoren Type A 280 für115 Touren 30000 „ 4. Ein Anlassaggregat, bestehend aus zwei mit-einander gekuppelten Dynamomaschinen für350 Touren. Dieses Aggregat kann eventuellauch als Umformer dienen 24100 „ 5. Ein Steuerapparat 3100 „ 6. Eine Schalttafel mit Messsäule und Strom-leitung innerhalb des Fördermaschinengebäudes 4250 „ 7. Montage und Fracht 4600 „ 8. Gebäudekosten bei kleinem Gebäude 8000 „ 9. Maschinenfundament und Montagehilfe 7500 „ ––––––––– Kosten der elektrischen Fördermaschine komplett 118000 M.      „        „  Compoundfördermaschine mit Kon-densation 94000 „ ––––––––– Mehrkosten der elektrischen Fördermaschinegegen eine gleichwertige Compoundförder-maschine mit Kondensation 24000 M.

Kräfteberechnung.

Die Leistung der elektrischen Fördermaschine soll gleich der Compoundfördermaschine sein, für die Momentenberechnung sollen daher die gleichen Werte zu Grunde gelegt und der Wirkungsgrad der Anlage von der Treibscheibenachse ab mit 0,75 angenommen werden.

Textabbildung Bd. 317, S. 88 Fig. 2.; Maschinentype der D.-F.; Dampfverbrauch pro Stunde und Nutzpferd; Betriebskosten der; Erspart durch die E.-F.; Mehrausgaben; verzinsen sich; sind bezahlt in Jahren; Akkumulator

Die zu beschleunigenden Gewichte betragen auf den Treibscheibenumfang reduziert:

Zwei Förderkörbe à 1540 kg 3080 kg Zweimal zwei Förderwagen à 280 kg 1120 „ Nutzlast 1400 „ Zwei Förderseile à 1300 kg und zwei    Seilbeschläge à 200 kg 3000 „ Drei Treibscheiben 4780 „ Zwei Seilscheiben 2770 „ Zwei Motorenanker 835 „ –––––––––– Ganzes Gewicht am Umfange der Treib-    scheiben 16985 kg

Hieraus berechnet sich:

Beschleunigungsmoment:\frac{G\,\cdot\,0,75\,\cdot\,1,25}{g\,\cdot\,0,75}=\frac{16985\,\cdot\,0,75\,\cdot\,1,25}{9,81\,\cdot\,0,75}=2163 kgm Statisches Moment: \frac{1400\,\cdot\,1,25}{0,75}=2334 „ –––––––––––––––––––––––––– Ganzes Widerstandsmoment während der Be-    schleunigung 4497 kgm oder für jeden der beiden Elektromotoren \frac{4497}{2} = 2248 „ Statisches Widerstandsmoment für jeden Motor\frac{2334}{2} = 1167 „ Kraftbedarf am Ende der Beschleunigung:\frac{4497\,\cdot\,0,75\,\cdot\,16}{2\,\cdot\,75} = 360 PS oder pro Motor \frac{360}{2} = 180 „ Kraftbedarf während der Beharrung:\frac{1400\,\cdot\,12}{0,75\,\cdot\,75} = 300 „ oder pro Motor \frac{300}{2} = 150 „ Kraftzunahme pro Sekunde während der Be-    schleunigung \frac{360}{16} = 22,5 PS Die Summe der aufgewendeten Kraft auf1 Sekunde reduziert, ergibt für die Be-    schleunigungszeit:    a\,(1+n)\,\frac{n}{2}=22,5\,(1+16)\,\frac{16}{2} = 3050 „ Für die Beharrungszeit 23 . 300 = 6900 „ Für die ganze Fahrt in 45 Sekunden 3050 + 6900 = 9950 „ Durchschnittlicher Kraftaufwand während der    ganzen Fahrt in 45 Sekunden \frac{9950}{45} = 221 „ Durchschnittlicher Kraftbedarf in 45 Se-    kunden \frac{1400\,\cdot\,400}{45\,\cdot\,0,75\,\cdot\,75} = 221 „

Hiernach ergibt sich, dass das Geschwindigkeitsschema für die bewegten Massen richtig gewählt ist, dass der Auslauf in 6 Sekunden erfolgt ist und dass bei den in Rechnung zu ziehenden bewegten Massen während der Auslaufperiode eine Geschwindigkeitsverzögerung von 2 m pro Sekunde stattfindet.

Die durchschnittlich in 67 Sekunden aufgewendete Kraft beträgt \frac{9950}{67}=149 PS, die verbrauchte Kraft berechnet sich ebenfalls zu \frac{1400\,\cdot\,400}{67\,\cdot\,0,75\,\cdot\,75}=149 PS.

Energiebedarf der elektrischen Förderanlage.

Am Ende der Beschleunigungsperiode beträgt die Stromstärke bei 600 Volt Spannung und bei einem durch die verstärkte Erregung reduzierten Wirkungsgrad der Motoren von 0,8 aus

600\,\cdot\,0,8\,\cdot\,A=\frac{4497\,\cdot\,0,75\,\cdot\,16\,\cdot\,736}{2\,\cdot\,75}

A=\frac{4497\,\cdot\,0,75\,\cdot\,16\,\cdot\,736}{2\,\cdot\,75\,\cdot\,0,8\,\cdot\,600} = 552 Ampère oder für jeden Motor \frac{552}{2} = 276 „

Für die Beharrungsperiode und bei einem Wirkungsgrad der Motoren von 0,92 bei normaler Erregung berechnet sich die Stromstärke aus

600\,\cdot\,0,92\,\cdot\,A=\frac{1400\,\cdot\,12\,\cdot\,736}{0,75\,\cdot\,75}

A=\frac{1400\,\cdot\,12\,\cdot\,736}{0,75\,\cdot\,75\,\cdot\,0,92\,\cdot\,600} = 398 Ampère oder für jeden Motor \frac{398}{2} = 199      „ Energiebedarf am Ende der Beschleunigung:\frac{552\,\cdot\,600}{1000} = 331 K.-W.-Sek. Energiebedarf während der Beharrung:\frac{398\,\cdot\,600}{1000} = 239        „ Energiebedarf für die ganze Fahrt:\frac{16\,\cdot\,331}{2}+23\,\cdot\,239 = 8140        „ Die Leerlaufenergie des Anlassaggregates    beträgt bei 600 Volt Spannung erfahrungs-    gemäss für die Type A 230 etwa 38 Am-    père. Während eines Schachtzuges aus    400 m Tiefe in 67 Sekunden beträgt die    ganze Leerlaufenergie des Anlassaggre-    gates \frac{67\,\cdot\,38\,\cdot\,600}{1000} = 1528        „ –––––––––––––––––––– Für jeden Zug von 1400 kg aus 400 m Tiefe    in 67 Sekunden werden im ganzen ver-    braucht 9668 K.-W.-Sek. oder \frac{9668}{60\,\cdot\,60} = 2,69 K.-W.-Std.

Wenn die Dauer der Pausen abgekürzt und eine längere Pause in die Mitte der Förderschicht gelegt wird, kann das Anlassaggregat während dieser Zeit in Ruhe sein, womit der Energieverbrauch wohl auf 2,65 K.-W.-Std. für jeden Tag durchschnittlich ermässigt werden kann.

Betriebskosten.

Die Betriebskosten der elektrischen Förderung von 600 t in 8 Stunden aus 400 m Tiefe berechnen sich wie folgt:

Anzahl der Züge in 8 Stunden \frac{600000}{1400} = 429 Züge Gesamter Energieverbrauch pro Jahr bei    300 Tagen 429 . 300 . 2,69 = 346203 K.-W.-Std.

Wird die elektrische Fördermaschine direkt von einer elektrischen Gleichstrom- oder Drehstromzentrale gespeist, beide Fälle sind bei entsprechender Modifikation des Anlassaggregates in der Stromleitung ausführbar, so kommen für den Kraftaufwand in der Zentrale noch die Verluste, die zwischen dem Anlassaggregat und der Dampfmaschine liegen, in Anrechnung. Rechnet man

den Wirkungsgrad der Stromleitung zu 95 %    „             „           des Generators der Zentrale zu 93 „    „             „           der Dampfmaschine zu 86 „

so ergeben sich die Betriebskosten auf Grund der im Eingang dieser Arbeit angegebenen Betriebszahlen der Kesselanlage zu:

\frac{346203\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,736\,\cdot\,0,86}\,\cdot\,\frac{6,3\,\cdot\,2,31}{1000}=9010\mbox{ M.}

Die Kosten für Reparaturen und für Schmiermaterial kann man mit 780 M. und die Seilfahrtskosten mit 610 M. annehmen, die ganzen jährlichen Betriebskosten für die elektrische Fördermaschine berechnen sich dann zu

9010 + 780 + 610 = 10400 M.

Die Ersparnisse, welche mit der elektrischen Fördermaschine gegenüber den verschiedenen Typen der Dampffördermaschine zu erzielen sind und wie die angelegten Mehrkosten sich verzinsen, ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle:

Maschinen-type derD.-F. Betriebskosten der Erspart durchdie E.-F. Mehrauslage von24000 M. D.-F. E.-F. verzinstsich ist be-zahlt inJahren M. M. M. % % C.-F. m. K. 16300 10400   5900 36,2 24,6 4,0 C.-F. o. K. 19100 10400   8700 45,5 36,2 3,0 Z.-F. m. K. 21900 10400 11500 52,5 48,0 2,0 Z.-F. o. K. 25800 10400 15400 60,0 64,0 1,6

Aus dieser Zusammenstellung ist ersichtlich, wie erheblich die Ersparnisse beim Betrieb der elektrischen Fördermaschine sein können und dass sich die grösseren Anlagekosten wohl bezahlt machen.

Die Mehrkosten der Zentrale kommen nicht in Betracht, da dieselben durch die geringeren Kosten der Kesselanlage reichlich ausgeglichen werden.

Kraftzentrale.

Der grösste Stromverbrauch mit

331+\frac{38\,\cdot\,600}{1000}=354 K.-W.

tritt am Ende der Beschleunigungsperiode, also am Ende der 16. Sekunde auf, in der 13. Sekunde erreicht derselbe mit 259+\frac{38\,\cdot\,600}{100}=262 K.-W. erst die Höhe des Stromes der Beharrungsperiode. Durch die Wahl genügender Schwungmassen in der Dampfmaschine bezw. im Anker des Generators braucht die Stärke der Maschine nur dem Stromverbrauch der Beharrungsperiode zu entsprechen, denn die grössere Belastung der Maschine dauert nur 4,2 Sekunden. Bei einem Energieverbrauch von 262 K.-W. während der Fahrt berechnet sich die Stromstärke am Schaltbrett der elektrischen Zentrale zu

\frac{262\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,600}=460 Ampère

bei 600 Volt Spannung.

Aus dem Energieverbrauch der Beharrungsperiode berechnet sich die Stärke der Dampfmaschine zu

\frac{262\,\cdot\,1000}{736\,\cdot\,0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,0,86}=468 PSi zu rot. 470 PSi.

Aus den berechneten jährlichen Dampfkosten von 9010 M. berechnet sich der Dampfverbrauch der elektrischen Fördermaschine in der elektrischen Zentrale zu

\frac{9010}{112\,\cdot\,300\,\cdot\,8}=\frac{1000}{2,31}=14,51\mbox{ kg}

pro Stunde und Nutzpferd gegen 25 kg pro Stunde und Nutzpferd bei der besten Dampffördermaschine.

Elektrische Fördermaschine mit Akkumulatorbetrieb.

Für den Fall, dass die elektrische Zentrale vorerst zu klein ist und für den Betrieb der elektrischen Fördermaschine unter den gestellten Bedingungen nicht ausreicht, wird die Nebenschaltung eines Akkumulators erforderlich. Der Akkumulator hat dann während des starken Stromverbrauches den fehlenden Strom herzugeben, während in den Stillstands- und Auslaufperioden der Fördermaschine die Ladung des Akkumulators durch das Anlassaggregat erfolgt. Wenn man annimmt, dass nur etwa die Hälfte der nötigen elektrischen Energie durch den Akkumulator geht, so dürften hierdurch doch etwa 15 % der vom Anlassaggregat abgehenden elektrischen Energie verloren gehen. In diesem Falle beträgt der Energieverbrauch

1,15 . 8140 + 1528 = 10890 K.-W.

oder

\frac{10890}{60\,\cdot\,60}=3,03 K.-W.-Std.

Der gesamte Stromverbrauch pro Jahr berechnet sich zu 429 . 3,03 . 300 = 389961 K.-W.-Std.

Auf der gleichen Grundlage, wie bei der elektrischen Fördermaschine ohne Akkumulator gerechnet, stellen sich die Betriebskosten zu

\frac{389961\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,736\,\cdot\,0,86}\,\cdot\,\frac{6,3\,\cdot\,2,31}{1000}=10150 M.

Rechnet man hierzu für Reparaturen und Schmiermaterial 780 M., für Seilfahrtskosten 670 M. und 800 M. für Versicherungsgebühr, für Nachfüllsäure und Reparaturen des Akkumulators, so ergeben sich die ganzen Betriebskosten der elektrischen Fördermaschine mit Nebenschaltung eines Akkumulators zu

10150 + 780 + 670 + 800 = 12400 M.

Die Kosten der Akkumulatoranlage betragen etwa 36000 M., so dass die ganzen Kosten dieser Förderanlage sich zu 118000 + 36000= 154000 M. berechnen. Hieraus ergibt sich, dass für diesen Fall die elektrische Förderanlage 154000 – 94000 = 60000 M. teurer ist, als eine gleichwertige Dampfförderanlage.

Die Ersparnisse, welche mit der elektrischen Förderanlage mit Akkumulatorbetrieb gegenüber den verschiedenen Typen der Dampffördermaschine zu erzielen sind und wie die angelegten Mehrkosten sich verzinsen, ist aus der nachstehenden Tabelle zu entnehmen:

Maschinen-type derD.-F. Betriebskosten mit Erspart durchdie E.-F. Mehrausgabenvon 60000 M. D.-F. E.-F. verzinstsich ist be-zahlt inJahren M. M. M. % % C.-F. m. K. 16300 12400   3900 24,0   6,5 15,0 C.-F. o. K. 19100 12400   6700 35,0 11,1   9,0 Z.-F. m. K. 21900 12400   9500 43,4 15,8   6,0 Z.-F. o. K. 25800 12400 13400 51,9 22,3   4,4

Hieraus ergibt sich, dass der Betrieb einer elektrischen Fördermaschine selbst dann noch erhebliche Vorteile bietet, wenn die Anlage eines Akkumulators erforderlich wird, da die elektrische Zentralstation nicht ausreicht oder eine besondere Zentrale hierfür errichtet werden muss.

Kraftzentrale.

Aus dem Energieverbrauch dieser Förderanlage von 10890 K.-W. während eines Zuges in 67 Sekunden ergibt sich der durchschnittliche Energieverbrauch zu

\frac{10890}{67}=163 K.-W.-Sek.

Bei einer Spannung von 600 Volt und 95 % Wirkungsgrad der Stromleitung berechnet sich die Stromstärke am Schaltbrett der elektrischen Zentrale zu

\frac{163\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,600}=286 Ampère.

Die Dampfmaschine der elektrischen Zentrale berechnet sich zu

\frac{163\,\cdot\,1000}{736\,\cdot\,0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,0,86}=292 PSi.

Der Dampfverbrauch der elektrischen Fördermaschine in der elektrischen Zentrale stellt sich in diesem Fall auf

\frac{10150\,\cdot\,1000}{112\,\cdot\,300\,\cdot\,8\,\cdot\,2,31}=16,34\mbox{ kg}

pro Stunde und Nutzpferd gegen 25 kg pro Stunde und Nutzpferd bei der besten Dampffördermaschine.