Zustände in den Regelstrecken

Abb. 62: Detektierte Regelstrecken in der Versuchsbahn VB1

Abb. 62 gibt beispielhaft die graphische Unterstützung zur Detektierung der Regelstrecken gem. den Gln. (51) und (52) wieder: Darstellung der systematischen Wechsel der Misch-guttemperatur und der örtlichen Zugkraftverläufe mit erkennbaren Minima und Maxima sowie die Eingrenzung der Regelstrecken (s. auch Abb. A.27).

Die aus der Analyse der Daten abgeleiteten, untersuchungsrelevanten Parameter zum Ein-fluß der Mischguttemperatur auf die Zugkraft in den Regelstrecken sind in Tab. A.48 auf-gelistet.

Ordnungshalber sei nochmals darauf hingewiesen, daß in VB1 die Höhe des linken Zug-punktes fallweise korrigiert wurde: hier relevant sind die Positionen 20 und 45 m.

Erwartungsgemäß sind die Regelstreckenabschnitte bei hoher Materialvorlage länger (vgl. Zn. 8; Spn. 14, 17, 20).

Mit Ausnahme der Abschnitte RT2/3/20 und RT2/3/30, in denen Änderungen der Zugkraft beim Wechsel T₂↗ T₃ von mehreren Extrema begleitet werden, zeigen sich auf beiden Niveaus der Vorlagehöhe H_20,30 mehr oder weniger ausgeprägte Zugkraft-Minima (Zn. 3; Spn. 3a, 4, 7, 10), während die auf die Anfangs- und Endpunkte der Regelstrecken bezogenen Zugkraftänderungen relativ moderat ausfallen (Zn. 7; Spn. 14, 17, 20). Vielmehr wird die Zugkraft von gravierenden Schwankungen der Mischguttemperatur mit Maximalwerten zwischen 10 °C und 18 °C (Zn. 5, fett) in der Phase des Übergangs zwischen den Lkw-Ladungen dominiert, im Abschnitt R_T2/3/20 werden sogar rd. 21 °C Temperaturunterschied ermittelt (VB1, Z. 2; Spn. 3, 4). Gemessen an dem sorgfältig geplanten Einbauversuch ist das Ausmaß der Temperaturschwankungen bemerkenswert.

In einem Bereich zwischen 787 N und 2311 N fallen die Zugkräfte auf rd. 94,0 % bzw.

82,6 % der Ausgangswerte ab (Zn. 6, 7; Spn. 12, 12b, 15, 18), um in der Folge wieder auf annäherndes Ausgangsniveau anzusteigen, was mit Zuwächsen zwischen 667 N und 2977 N verbunden ist (Zn. 6, 7; Spn. 12a, 13, 16, 19).

In zwei der drei paarweise durchgeführten Vergleiche zeigt sich, daß die weg-streckenbezogenen Änderungen bei einem Abfall der Zugkraft auf dem Niveau der Vorlagehöhe H₂₀ größer sind (Zn. 9; Spn. 12, 12b, 15, 18),

weil mit einem größeren Haufwerk vor der Bohle die Unterschiede in der Mischguttempe-ratur offensichtlich weiter ausgezogen werden können (vgl. Abbn. A.10 und A.11: die Parabeln sind bei H₃₀ steiler).

Unter Verweis auf die graphische Darstellung in Abb. 64

scheint die Annahme berechtigt zu sein, daß Änderungen der Mischguttemperatur von der hohen zur mittleren Stufe (T3↘ T2) mit geringeren wegstreckenbezogenen Änderungen der Zugkraft verbunden sind, was sich ausgeprägter bei einem höheren Niveau der Materialvorlage zeigt.

Einfluß der Höhe der Materialvorlage auf die Zugkraft in den Regelstrecken (RH) Aus der beispielhaften, repräsentativen Darstellung des Zugkraftverlaufes in den Regel-strecken der Versuchsbahn VB4 (Abb. 63)

ist ersichtlich, daß die Reaktion der Zugkraft auf eine Störung des Förderprozesses im Schneckenkanal offensichtlich nach einem einheitlichen Muster abläuft: Zuerst stellt sich ein deutlicher Abfall der Zugkraft auf kurzer Distanz ein, danach erfolgt der allmähliche Abbau der Materialvorlage und nach der Wiederaufnahme des För-derprozesses steigt die Zugkraft sprunghaft an (s. auch Abb. A.28).

Abb. 63: Detektierte Regelstrecken in der Versuchsbahn VB4

Tab. A.49 (Zn. 5 … 7; Spn. 19, 22, 25, 28) ist überraschenderweise zu entnehmen, daß sich vorlagehöhenbedingt (H20, H30) auf ausgesprochen kurzen Distanzen von 0,13 … 0,52 m bzw. 0,20 … 0,41 m (Zn. 8) drastische Zugkraftverminderungen zwischen 656 … 1780 N bzw. 1858 … 3025 N einstellten, was einer Reduzierung des Ausgangswertes um rd. 7 … 17 % bzw. 17 … 26 % entspricht.

Dieser starke Effekt des Steilabfalls ist bei allen Variationen der Materialvorlagehöhe nachweisbar, wenn eine kritische Schneckendrehzahl zwischen rd. 4 … 5 min^-1 (H₂₀) bzw.

5 … 8 min^-1 (H₃₀) unterschritten wurde(vgl. Zn. 3; Spn. 3, 7, 11, 15), was anhand der Dar-legungen des Abschn. 4.5.2 erklärbar ist:

Die Schnecke verdichtet das Mischgut auf dessen Weg zur Vorderwand der Einbaubohle, das Maximum der Verdichtung wird im Bereich um den Fußpunkt der Bohle erzielt (s.

Abbn. 21, 23, 25, 27, 28, 29). Kommt die Schnecke (annähernd) zum Stillstand, befindet sich vor der Bohle gut vorverdichtetes Material, das der Zugkraft einen entsprechenden Widerstand entgegenzusetzen vermag, der mit dem Verbrauch des Einbaugutes der Zone F gem. Abb. 25 und damit mit dem Einbaufortschritt schwindet, weil nun die permanente Erneuerung des Widerlagers ausbleibt. Auch der zusätzlich aus den Zonen E und G resul-tierende Versetzungswiderstand wird in Abhängigkeit von der Vorlagehöhe mehr oder weniger schnell bis auf ein Niveau abgebaut, das den Verdichtungsgrad des Haufwerkes vor der Bohle ohne den Einfluß der Schnecke repräsentiert.

In Abb. 63 wird das anhand des Vergleiches der Zugkraftverläufe in den stationären Berei-chen vor den Regelstrecken R_H20/21/2 und R_H20/22/2 mit der Änderung der Zugkraft in der Regelstrecke R_H30/32/2 deutlich:

Die gleichmäßig fördernde Schnecke mobilisierte in den beiden stationären Bereichen auf dem Vorlageniveau H₂₀ = 360 mm Versetzungswiderstände, die mittlere Zugkräfte⁵³ von 10,337 kN bzw. 9,876 kN erforderten, während in der letzten Regelstrecke der Versuchs-bahn VB4 die Zugkraft auf dem gleichen Niveau der Materialvorlage H₃₂ = H₂₀ = 360 mm um rd. 23,3 % auf 7,750 kN abfiel (s. Tab. A.49: Z. 4; Sp. 17).

Damit erfahren die im Abschn. 4.3.4 geführten theoretischen Untersuchungen zum Zu-sammenspiel der an einem Schneckenblatt angreifenden Kräfte eine praktische Bestäti-gung.

Auch die sich nach dem Verbrauch des durch den Einfluß der Schnecke höher verdichteten Materials durch die Wirkung des passiven Gutdruckes Ap auf die Bohlenvorderwand ein-stellende Zugkraft Z (s. Abb. 22) liegt trotz der an der Position 63,299 m rechnerisch ermit-telten Vorlagehöhe von 504 mm mit 8789 kN (Zn. 1, 2, 4; Sp. 16) wesentlich niedriger als die oben gen. mittleren Zugkräfte in den stationären Bereichen bei 360 mm,

woraus abzuleiten ist, daß entgegen der gängigen Annahme das Bewegungsverhalten der Einbaubohle nicht allein vom Druck des Haufwerkes auf die Vorderwand, son-dern in erheblichem Maße von den Spannungsverhältnissen im Bereich des Bohlen-fußpunktes beeinflußt wird (s. auch Abb. A.28).

Oberhalb einer sich im Bereich von F und G einstellenden Bruchzone wird die Material-säule H vor der Bohle mitgeführt (s. Abb. 25) und bei länger anhaltender Störung der Ma-terialförderung auch abgebaut.

53 Mittelwerte, in Tab. A.49 nicht aufgeführt

Vergleich der Zugkraftänderung in den RT- und RH-Regelstrecken

Die in der Abb. 64 gezeigten und aus den Daten der Tab. A.49 resultierenden wegstrecken-bezogenen Änderungen der Zugkraft spiegeln die Ergebnisse aus der partiellen Korre-lationsanalyse wider.

Abb. 64: Maximale wegstreckenbezogene Änderungen rZ (s) der Zugkraft⁵⁴

54 unter Störung ist hier die unplanmäßige Abweichung von homogenen Versuchsvoraussetzungen zu verste-hen

Als Ausdruck des Versetzungswiderstandes des Haufwerkes vor der Bohle nimmt die Zugkraft mit steigender Vorlagehöhe in der Regel zu (Zn. 4; Spn. 4, 8, 12, 16). Bei un-einheitlichen, wegstreckenbezogenen Änderungen des Steilabfalls der Zugkraft innerhalb eines Vorlageniveaus H_20,30 ist dennoch zu erkennen, daß hohe Materialvorlagen tenden-ziell zu größeren wegstreckenbezogenen Änderungen der Zugkraft führen: mit geringeren Werten in der Temperaturstufe T₂.

Obwohl innerhalb der Regelstrecke R_H20/22/1 der Versuchsbahn VB5 die Schnecke bei ab-geschaltetem Lattenrost weiterlief, sind trotz hohem ∆Z = 1533 N die wegstreckenbezoge-nen Änderungen der Zugkraft aus dem Abbau der Materialvorlage deutlich geringer rZ(s) = 355 N/m (Zn. 6, 9; Sp. 23) und liegen unterhalb der aus den Temperaturschwankungen resultierendenr_Z(s)-Werte.

In der Regelstrecke R_H20/22/2 der Versuchsbahn VB4 (Abb. 63) lief die Schnecke bereits vor Erreichen der lokalen maximalen, wegstreckenbezogenen Änderung der Zugkraft im Grenzbereich, weshalb zwischen den beiden Zugkraft-Tiefpunkten eine Wegkorrektur vor-zunehmen war, um den sich einstellenden effektiven Steilabfall abschätzen zu können.

Dazu wurde die Wegstrecke zwischen den beiden Tiefpunkten⁵⁵ auf Null gesetzt, womit sich eine kursiv dargestellte, rechnerisch wirksame Wegstrecke von ∆s = 0,364 m ergibt (Z. 8; Sp. 22).

Unter der Annahme eines gleichmäßigen wegabhängigen Verlaufes des Abbaus der Mate-rialvorlage erfolgte die Berechnung der Vorlagehöhen am Ende des Steilabfalls der Zug-kraft durch lineare Interpolation (Zn. 2; Spn. 4, 8, 12, 16).

Überraschenderweise stellt sich der Einfluß des – dem Einbaufortschritt geschuldeten – weiteren Abbaus der Haufwerkshöhe auf den Versetzungswiderstand in R_H20/2j/T sowie R_H30/31/T als nicht gravierend dar (vgl. Zn. 6; Spn. 20, 23, 26, 29 mit Spn. 19/21, 22/24, 25/27, 28/30), etwas ausgeprägter ist in allen Temperaturstufen der Einfluß der Reduzie-rung der Vorlagehöhe auf das Niveau H₃₂ (R_H30/32/T).

Nach Erreichen der planmäßig angesteuerten Minima der Füllstände im Schneckenkanal führte die wiedereinsetzende Materialförderung mit dem Aufbau eines raumdichtereduzier-ten Widerlagers in den Zonen E bis G (Abb. 25) zu einem vorlagehöhenbedingraumdichtereduzier-ten, sprung-haften Steilanstieg der Zugkraft um 1581 … 2466 N (H20) bzw. 2828 … 4877 N (H30) auf Einbaulängen zwischen 0,290 … 0,860 m bzw. 0,310 … 0,550 m (Zn. 6, 8; Spn. 21, 24, 27, 30). Am Ende der Regelstrecken werden die wegstreckenbezogenen Änderungen der Zugkraft deutlich von der Vorlagehöhe dominiert. Die überwiegend geringeren Werte der Störung H_i2 sind darauf zurückzuführen, daß das Förderorgan etwas mehr Zeit gegenüber H_i1 benötigte, um den Schneckenkanal wieder zu füllen, was unter der Bedingung v_e = const. zu längeren Regelstrecken und damit zu geringeren r_Z(s) führte.

Auch in den Regelstrecken wird das Ergebnis der partiellen Korrelationsanalyse bestätigt:

So wirken sich i. allg. und insbesondere auf hohem Niveau der Materialvorlage geringere

55 Abstand zwischen der vollen und gestrichelten Linie in Abb. 63

Abweichungen vom Füllstandsoll deutlicher auf den Anstieg der Zugkraft aus, deren weg-streckenbezogenen Änderungen noch über denen der Zugkraftabfälle zu Beginn der Regel-strecke liegen, wobei auch hier geringere Werte in der Temperaturstufe T₂ zu erkennen sind (vgl. Abb. 64, unterer Teil).

Die Ergebnisse der Regelabschnitte RH30/32/3 und RH20/21/1 wurden in Tab. A.49 kursiv dar-gestellt und verschließen sich einer vergleichenden Beurteilung, weil im ersten Fall inner-halb der Regelstrecke erheblich niedrigere Mischguttemperaturen registriert wurden und im zweiten Fall die Schnecke nicht stillstand (s. Tab. A.10, Anm. 7, 10).

In Auswertung der Versuchsergebnisse der Regelstrecken wurde der dominierende Einfluß sowohl der Schnecke als auch ihres Füllstandes auf die Zugkraft erkannt, wobei insbesondere kurzzeitige Schwankungen in der Höhe der Materialvorlage hö-here wegstreckenbezogene Änderungen der Zugkraft induzieren. Da in den Regel-strecken der Einfluß der Vorlagehöhe dominiert, wird die Kombination T₂₊H₂₀ als günstig angesehen.