DE3133229A1 - "maschine mit geblaese zum staubabscheiden" - Google Patents
"maschine mit geblaese zum staubabscheiden"Info
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Description
21. August 1981
B & J Manufacturing Company
P.O. Box 325
Glenwood, Illinois. 60425 /V._St_._A_._
Unser Zeichen: B 1604
Maschine mit Gebläse zum Staubabscheiden
Die Erfindung bezieht sich auf eine im Kohlenbergbau.verwendete
Luftreinigungsvorrichtung und auf ein Verfahren.
Insbesondere ist es ein grundsätzliches Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei dem
große Luftmengen schnell quer über die Kohlenschicht bewegt werden können, wenn diese abgebaut wird, um Methan und
andere schädliche Gase aus dem Bereich zu bewegen, zu verdünnen
und zu verteilen, in dem die Bergbauarbeiter arbeiten, während in diesem Bereich ein niedriges Staubniveau
zur Sicherheit und für die Gesundheit der Bergbauarbeiter an der Kohlenschicht aufrechterhalten wird.
We/na
Beim Kohlenbergbau unter Tage ist seit langem die Bedeutung
bekannt, daß man große Luftmengen in den Bereich drückt, in dem die Bergleute arbeiten. Hauptsächlich ist Frischluft
erforderlich, um den Arbeitern Sauerstoff zum Atmen zuzuführen. Zweitens wird die Luft dazu verwendet, um die potentielle
Gefahr zu verringern, die durch die Abgabemöcjlichkeit und/oder
das Entweichen von Methan oder anderen Gasen in den Grubenbereich auftritt, wenn die Kohlenschicht weggeschnitten wird.
Üblicherweise werden Schachtscheider oder andere Unterteilungen aus Planken oder Tuch angrenzend an die Frischluftquelle
aufgebaut und dazu verwendet, um den Frischluftstrom durch ' den vorher abgebauten Bereich in den Arbeitsbereich zu leiten,
-in dem die-Frischluft benötigt wird. Bisher wurde
dies durch ein Gebläse unterstützt, das in dem rückwärtigen Bereich aufgestellt wird, wobei seine Ansaugöffnung in Verbindung
mit der abzubauenden Kohlehschicht steht, so daß Luft von der Kohlenschicht abgesaugt und in den vorher abgebauten
oder dahinterliegenden rückwärtigen Bereich abgegeben wird. Solch ein Gebläse muß in der Lage sein, Luft von
der Kohlenschicht mit einer Geschwindigkeit abzusaugen, die wesentlich größer ist als das Zuströmen des Gases, um das Gas zu.
verdünnen und -es muß eine entsprechende Frischluftquelle
vorhanden sein.
Das vorhandene Problem wird jedoch durch die zunehmenden großen Mengen von Staub erschwert, die beim Kohleabbau erzeugt werden.
Diese zusätzliche Erschwerung ergibt sich durch den Übergang von dem früheren Handabbau der Kohle auf die Verwendung von
Kohleschrämmaschinen. Einige dieser Maschinen sind in der Lage 10*0 Tonnen oder mehr Kohle pro Stunde abzubauen, abhängig
von den Bedingungen des Bereiches, in dem die Kohle abgebaut wLrd. Um die großen Mengen von Kohlenstaub zu handhaben, die
bei der Tätigkeit der Maschine erzeugt werden und die eine
6'»
Explosionsgefahr sowie eine Gefährdung der Gesundheit der
Ber.gbauarbeiter darstellt, ist es übliche Praxis, das Gebläse mit seiner Absaugöffnung von der Kohlenschicht entfernt
anzuordnen und eine Verbindung mit der Kohlenschicht durch Entlüftungsrohrabschnitte herzustellen, die im Querschnitt oval oder kreisförmig sein können und einen Durchmesser
in der Größenordnung von ca. 25,4 cm (10 Zoll) bis ca. 50,8 cm (20 Zoll) haben. Diese Rohrabschnitte werden
einzeln an den wenigen Metern (Fuß) der abzubauenden Kohle aneinandergefügt, bis alle Abschnitte in Benutzung sind-. Das
Gebläse wird dann bis zu dem Abstand herangefahren, der durch die zusammengefügten Entlüftungsrohrabschnitte gebi1-det
wird und der Prozeß wird wiederholt.
Die Erzielung der Luftmengen und der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit
der Luft quer über die Kohlenschicht stellt nicht das Probelm dar. Das Problem besteht jedoch ■
darin, daß die eintretende Frischluft, wenn sie quer über
die Kohlenschicht geht, schnell mit dem Kohlenstaub beladen ist und das Gebläse beseitigt diesen Staub nicht, sondern '
bringt nur den hochexplosiven Staub in den' Abgabebereich des Gebläses in dem hinteren Stollenbereich dicht hinter
den Arbeitern', wo er eine potentielle Gefahr für die Sicherheit und die Gesundheit der Bergbauarbeiter darstellt.
Ein Versuch zur Lösung dieses Problems war die Hinzufügung von Steinstaub (rock dust) in den Gebläseaustritt mit der
Hoffnung, daß der Steinstaub, der schwerer als der Staubgehalt der durch das Gebläse abgegebenen Luft ist, hilft,
den Kohlenstaub oder den pulvrigen Staub niederzuschlagen." Dies hat jedoch nicht das Problem gelöst und tatsächlich
stellt der hinzugefügte Steinstaub selbst eine potentielle Gefahr für die Lungen der Bergbauarbeiter dar sowie für die
in dem Bergbau tätigen Maschinen.
Als Ergebnis davon fordern heute in Kraft befindliche staatliche Gesetze und Vorschriften eine sorgfältige Überwachung
der Staubabgabe aus dem Gebläse und sie fordern, daß jedesmal, wenn ein vorgeschriebenes Niveau erreicht
ist, der rückwärtige Grubenbereich geschlossen und der gesamte Bereich einschließlich der Streben, dem Hangenden
und dem Boden des Grubenabschnittes mit Sandstaub behandelt wird, beispielsweise mit einer sogenannten "Bannan"-Sandstaubblasmaschine,
bis kein Kohlenstaub mehr sichtbar ist. Häufig erfordert das Sandstaubblasen ca. 457 m (1500 Fuß)
bis zu ca. 610-m (2000 Fuß) des mit Kohlenstaub beladenen
Stollenbereiches hinter und um den Abbaubereich. Ein Unterbrechen der Abbauproduktion zu diesem Zweck kann 24 bis 36
Stunden dauern und es ist sowohl wegen .der ausgefallenen Kohlenproduktion als auch wegen des Aufwandes für den Sandstaub
teuer und es erfordert zum Ablegen des Staubes Arbeit. Wenn beispielsweise eine Schrämmaschine Kohle mit einer Geschwindigkeit von 100 Tonnen pro Stunde gewinnt, bedeutet
dies einen Verlust von ca. 2400 Tonnen Kohle oder mehr für jede Unterbrechung. Die staatlichen Gesetze und Vorschriften
setzen Geldbußen fest, zu denen die Bergbaufirmen verurteilt werden können, wenn das überwachte Maximum des in den Grubenbereich
abgegebenen schwebenden Staubes überschritten wird. Es gibt auch noch das Problem der Kohlenstaublunge, der:
die Bergbauarbeiter lange ausgesetzt waren als Ergebnis dieses schwebenden 'Staubes, der sich in dem Grubenbereich
befindet, in dem sie arbeiten.
Es wurden in der Vergangenheit verschiedene Versuche gemacht, den Kohlenstaub abzufiltern. Die US-PS 1 58 5 358 beschreibt
die Verwendung eines Schienenfahrzeuges, das Ansaug- und Ausstoßlüfter besitzt, die Luft in das Fahrzeug einsaugen
und aus dem Fahrzeug ausstoßen, wobei die behandelte Luft
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mit einem Ablenkblech in Eingriff kommt, das mit Wasser zum Binden des"Staubes angesprüht wird. Die US-PS 1 982 470
zeigt eine ähnliche Vorrichtung, die mit einer Windhaube versehen ist, die die staubbeladene Luft einfängt, die dann
durch elektrostatische Abscheiderohre geführt wird und dann,
wieder ausgestoßen wird. Die US-PS 2 375 689 zeigt eine Maschine zum Pulverisieren von Kohle, die über einen Sauglüfter
in ein Schienenfahrzeug die'abgesaugte Luft abgibt, das einen mit einem Sieb versehenen Auslaß hat, durch das
die abgegebene Luft zu der Kohlenschicht zurückgeführt wird. Die US-PS 2 065 970 beschreibt einen Luftreiniger mit einem
Absauggebläse in einem Gehäuse, das einen Filter sowohl auf der'Ansaugseite als auch an der Abgabeseite besitzt und der
als brauchbar im Untertagebetrieb beschrieben wird. Soweit jedoch die Erfinder den Stand der Technik kennen, wird keine
dieser Vorrichtungen erfolgreich im Kohlebergbau verwendet-,
wie die heutigen Forderungen der Regierung nach einem Niederschlag durch Steinstaub zeigen. Darüber hinaus wurden in
jüngster Zeit Versuche unternommen, durch die Verwendung von Gebläsen des sogenannten "scrubbing" Typs Staub in dem
GrubenberGich abzuscheiden, bei dem staubbeladene Luft mit Wasser bei einem Versuch besprüht wird, die feinen Staubpartikel
in größere Partikel zusammenzubacken, die dann leichter gehandhabt werden können. Zu den Unzulänglichkeiten einer
solchen Vorrichtung gehört jedoch die Notwendigkeit für eine große Wassermenge und die Schwierigkeiten bei der Handhabung
des Wassers sowie die zusätzlichen Energieanforderungen der Vorrichtung.
Gemäß der Erfindung ist ein Gebläse mit einer Kapazität geschaffen,
das schnell eine große Luftmenge quer über die Kohlenschicht mit einer ausreichenden Geschwindigkeit saugen
kann, um das entweichende Methan und andere Gase zu verdünnen,
zu verteilen und zu beseitigen. Dienes Gebläse hat
eine Vorrichtung, die die von der Kohlenschicht abgesaugte staubbeladene Luftsäule in eine große Anzahl von Luftsäulen
mit kleinerem Durchmesser aufteilt. Diese werden einzeln gleichzeitig in Drehung versetzt, um so ihren Staubgehalt in
radialer Richtung abzutrennen und zu sammeln, wenn die von ihrem Staubgehalt befreiten Säulen durch den Gebläseausgang
• abgegeben werden.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Vorrichtung eine große Anzahl von mit geringen
Abmessungen ausgeführten Zentrifugalabscheidern oder Zentrifugen, die dicht beieinander und nebeneinander parallel angeordnet
sind und eine erste staubabscheidende Stufe zwischen der Gebläseansaugöffnung und dem Austrittsende bilden, durch
die die von der Kolenschicht abgesaugte, staubbeladene Luft in Abhängigkeit von der Saugwirkung des Absauglüfters hindurchgeht
.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Säuglüfter
des Gebläses den staubfreien Mittelkern der Luft durch den Auslaß der einzelnen Zentrifugen saugt, wobei das Absauggebläse
auch einen schmalen Teil der Luft aus den Seiten der einzelnen Zentrifugen saugt, in denen der Staub konzentriert
wird. Der schmale Luftteil wird schnell durch eine luftdichte Leitung oder durch einen Durchgang geführt,
der einen abnehmbaren Behälter oder einen Sammelbere'ich hat, · in den der Staubgehalt des schmalen Luftteiles auf Grund
einer scharfen Richtungsänderung des Stromes des auf diese
Weise konzentrierten, staubbeladenen Luftteils abgegeben wird.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Luft durch die Zentrifugen im wesentlichen längs einer geraden Linie
gesaugt wird und daß der schmale Luftteil, der seitlich
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von den Seiten der Zentrifugen abgesaugt wird, im wesentlichen mit dem durch die Auslässe der Leitungen abgesaugten
Luft wieder kombiniert wird, so daß der Luftverlust durch das Gebläse minimal ist.
Vorzugsweise ist eine zweite staubabscheidende Stufe in der Leitung näher an dem Absauglüfter vorgesehen; die
aus ähnlichen, mit geringen Abmessungen ausgeführten Zentrifugen, jedoch mit geringerer Anzahl aufgebaut ist,
so daß die in dem ersten Sammelbereich nicht aufgefangenen Staubpartikel oder pulverförmigen Staubteilchen in
gleicher Weise zu den Seiten dieser zweiten Zentrifugenstufe in Drehung versetzt werden und somit die von Staub
befreite Luft durch die Leitung in das Absauggebläse geleitet wird. Diesmal wird jedoch ein Absauglüfter oder
eine Pumpe einer zweiten Stufe verwendet, um einen in gleicher Weise schmalen Luftteil angrenzend an den Seiten
der Zentrifugen durch eine zweite gekrümmte Leitung zu beseitigen, die die pulverförmiger Staubteilchen in einen
Sammelbehälter abläßt und die staubfreie Luft in den Grubenbereich ausstößt.
In der Praxis wurde festgestillt, daß ca. 10% der in die
Einlasse der Zentrifugen eintretenden Luft erforderlich ist, um den staubeladenen Teil aus den Zentrifugen abzuführen,
so daß der Gebläselüfter ca. 99% der von dem Staub gereinigten Luft zurück in den Grubenbereich führt
(90% durch den Auslaß der ersten Stufe und 9% durch den Auslaß der zweiten Zentrifugenstufe).
Wo eine, übermäßige Erzeugung von pulverförmigem Staub
durch das Gebläse von der Kolenschicht abgesaugt wird, kann eine dritte Zentrifugenstufe über dem Abgabeende
der Evakuierungspumpe der zweiten Stufe angeordnet werden,
»·■··■
um die Abscheidung des pulverförmigen Staubes zu vervollständigen,
in dieser Stufe wird die Abluft der Pumpe der zweiten Stufe sowohl dazu verwendet, um die Luft durch
die Zentrifugen in Drehung zu versetzen als auch um eine getrennte Abgabe des in radialer Richtung abgeteilten
Luftteils zu erreichen, in dem der pulverförmige Staub konzentriert ist. Dieser kann entweder gesammelt oder auf
dem Grubenboden unterhalb des Gebläses abgegeben werden.
Somit ist es ein Merkmal der Erfindung-,. daß die von der
Kohlenschicht durch das Gebläse" abgesaugte Luft von ihrem Staubgehalt wirksam befreit und mit minimalem Luftströmungsverlust
verwendet werden kann, um das Methangas zu verdünnen, zu verteilen und abzuleiten.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die
staubbeladene Luft, wenn sie durch die Gebläseansaugöffnung von der Kohleschicht eintritt, in Querrichtung aufgeteilt
wird, so daß die eintretende, staubbeladene Luftsäule eine größere Anzahl von dicht beieinander angeordnete
Zentrifugen umfassen kann und gleichmäßig durch diese verteilt werden kann, als dies möglich wäre,
wenn die erste Abscheidestufe auf eine Luftsäule mit dem Querschnitt der Gebläseansaugöffnung beschränkt wäre. Auf
diese Weise kann die Wirksamkeit der ersten staubabschei-■ denden. Stufe maximiert werden, während die Abmessung des
Gebläses und insbesondere seine Höhe auf den Grubenbereich angepaßt werden kann, in dem das Gebläse verwendet
wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Gitters zwischen der Gebläseansaugöffnung und der ersten
staubabscheidenden Stufe, das den Durchgang von zu großen
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Kohlepartikeln in die Zentrifugen verhindert. In dieser hier bevorzugten Form besteht ein Gitter aus im Abstand
befindlichen .senkrechten Jalousien oder Leitblechen, die nach unten und von der Gebläseansaugöffnung weg geneigt
sind und sich quer über die vollständige Breite der ersten Abscheidestufe der Zentrifugen erstrecken und die nicht
hindurchpassenden Partikel in einen darunter angeordneten Sammelbehälter abgeben.
Ein weiteres bedeutsames Merkmal der Erfindung sind die in dem Abgabesystem des Gebläses angeordneten Sammelbehälter
zur Aufnahme sowohl der durch das Gitter zurückgehaltenen Kohlepartikel als auch des Staubes und des. pulverförmigen
Staubes, die aus den Innenseiten der Zentrifugen abgezogen werden, die die erste und zweite Stufe bilden.
Diese Behälter sind luftdicht gegenüber der Abgabe des
Gitters abgedichtet und auch gegenüber der Abgabe sowohl der ersten als auch der zweiten staubabscheidenden Stufe,
so daß nur von Kohlepartikeln, Staub und pulverförmigem Staub befreite Luft durch die Austrittsöffnung des Gebläses
hindurchgeht, wodurch die Wirksamkeit der Staubab^· scheidefunktion maximiert wird und die Notwendigkeit eines
Steinstaubniederschlages in der Gebläseaustrittsöffnung vermieden wird.
Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung,
die die Wiedervereinigung des staubfreien Luftstromes aus der ersten und .aus der zweiten Zentrifugenstufe in
einer Weise ermöglicht, die eine Luftturbulenz in dem Luftansaugstrom
durch das Gebläse verhindert.
Noch ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Verwendung
eines einstellbaren Bemessungsventils oder einer Klappe
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zur Regulierung des Verhältnisses der Luft, die durch das Absauggebläse angesaugt wird, um den an den Seiten
der Zentrifugen konzentrierten·Staub zu sammeln, wofür
dor Absauglüfter eingestellt werden kann, um ein Maximum von staubfreier Luft zur Abgabe in den Grubenbereich abzusaugen.
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Schalldämpfers, der abnehmbar über der Austrittsöffnung
.des Gebläses angebracht ist, um das Geräuschniveau des Gebläses in annehmbare Grenzen wirksam abzusenken, während
eine maximale Geschwindigkeit und ein maximales Luftstromvolumen
durch das Gerät ermöglicht wird.
Ein begleitendes Merkmal hierzu ist es, daß der Schalldämpf
or trotz sod nor Größe und Mächtigkeit leicht auf seinen Platz geschoben oder von dem Austrittsende des Gebläses
innerhalb kurzer Zeit abgenommen werden kann.
Noch andere Merkmale der Erfindung sind:
a. daß der Absauglüfter nur staubfreie Luft fördert,
b. daß die Beseitigung des Staubes auf trockene Weise erfolgen
kann, ohne daß die WasserSchwierigkeiten auftreten,
die den meisten Konkurrenzsystemen anhaften,
c. daß große Frischluftmengen in der Größenordnung von
ca. 10,2 m3/min (6000 cfm) bis ca. 18,7 m?/min (11000 cfm)'
quer über die Kohlenschicht bewegt werden können und kontinuiorl
ich von dom Staub befreit worden können, der bei
dem Kohleabbau erzeugt wird, um so die Gesundheit und die Sicherheit der Bergarbeiter beizubehalten, ohne daß
Arbeitsunterbrechungen zum Steinstaubniederschlag,auftreten
, und
d. daß diese und andere Ziele und Merkmale der Erfindung in einer Vorrichtung realisiert werden können, die an
den Grubenbereich angepaßt werden kann und die mit einer maximalen Wirksamkeit und mit niedrigen Wartungsanforderungen betrieben werden kann.
Weitere Z.iele, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführuncjsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung
dargestellt sind. In der Zeichnung sind:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnittes eines Kohlenbergbaus, in dem ein Gebläsesystem
gemäß der Erfindung verwendet wird, um einen kontinuierlichen Frischluftstrom quer über die
abzubauende Kohlenschicht aufrechtzuerhalten·, damit der Staub abgeschieden wird, mit dem die
Luft verunreinigt wird, und um den Staub so zu sammeln, daß nur staubfreie Luft austritt und'
in den Abbaustollen zurückkehrt,
Fig. 2 die Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines Gebläses gemäß der Erfindung
wobei das Gebläse mit einem Schalldämpfer dargestellt
ist, der abnehmbar über dem Gebläseausgang angebracht ist,
Fig. 3 eine Seitenansicht des gleichen Gebläses, jedoch mit weggelassenem Schalldämpfer und mit einem
Schlepphaken an seiner Ansaugöffnung,
Fig. 4 ein senkrechter Längsschnitt durch das Gebläse der die Gebläsekomponenten zum Staubabscheiden
aus der durch die Ansaugöffnung eintretenden Luft zeigt,
•20
Fig. 5 eine Darstellung der Austrittsöffnung des
Gebläses,
Fig. 6 eine Darstellung der Ansaugöffnung des Gebläses,
Fig. 7 eine Darstellung eines waagerechten Schnittes durch das Gebläse längs der Linie 7-7 in der
Fig.4 und eine Darstellung von Einzelheiten der Anordnung und Konstruktion der Komponenten
zur Steuerung des Luftstromes durch die Maschine ,
Fig. 8 die Darstellung eines waagerechten Schnittes
' durch das Gebläse längs der Linie 8-8 in Fig.4
und die Darstellung weiterer Einzelteile der Komponenten, durch die die Luft zwischen der
Ansaugöffnung und der Austrittsöffnung des "Gebläses strömt, '
Fig. 9 eine Darstellung eines senkrechten Schnittes längs der Linie 9-9 in der"Fig.7,
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Funktion und
der Verwendung des Gitters, das zwischen der Luftansaugöffnung und der ersten Staubabscheidestufe
der Zentrifugen angeordnet ist,·
Fig. 1 1 die Darstellung eines senkrechten Schnittes durch die erste Stufe der Zentrifugen, wobei
der Schnitt axial zu den Zentrifugen längs der Linie 11-11 in der Fig.12 gelegt ist und der
Blick in Richtung der Pfeile erfolgt,
Fig. 12 die Darstellung eines Schnittes im rechten
Winkel zu der der Fig.11 längs der Linie 12-12 in der Fig.11,
Fig. 13 die Darstellung des Eingangsendes der ersten
Stufe der Zentrifugen,
Fig. 14 die Darstellung des Austrittsendes der Zentrifugen,
Fig. 15 die Darstellung eines Schnittes längs der Linie 15-15 in-der Fig.7 und die Darstellung des Weges
der staubbeladenen Luft, wenn sie aus der Seite der ersten Zentrifugenstüfe abgezogen und in
den Sammelbehälter abgegeben wird,
Fig. 16 die Darstellung einer Art einer Befestigung der
ersten Zentrifugenstufe zur Verhinderung einer
Umgehung des Staubdurchganges durch den Einlaß der Zentrifugen,
Fig. 17 die Darstellung eines senkrechten Schnittes
längs der Linie 17-17 in Fig.2 mit Blick in
Richtung der Pfeile und die Darstellung von Einzelheiten der zweiten Stufe der staubabscheidenden
Zentrifugen und die Darstellung des Weges, längs dem der konzentrierte Luftteil mit dem abgesaugten Staub in einen zweiten Sammelbehälter
abgegeben wird,
Fig. 18 eine Ansicht längs der Linie 18-18 in Fig.17
mit Blick in Richtung der Pfeile und eine Darstellung des Weges,den die Luft nimmt, wenn sie
aus den Seiten der zweiten Zentrifugenstufe zum Sammeln ihres Staubgehaltes abgezogen wird,
Fig. 19 eine Darstellung ähnlich der der Fig.18, die
die Anordnung einer dritten Stufe von staubabscheidenden
Zentrifugen zeigt, die an der Auslaßseite der Rückförderpumpe oder des Lüfters
der zweiten Zentrifugenstufe angeordnet ist,
Fig. 20 eine Seitenansicht eines Schalldämpfers, der abnehmbar über der Austrittsöffnung des in
Fig.2 gezeigten Gebläses angebracht werden kann,
Fig. 21 ein Längsschnitt durch den Schalldämpfer längs der Linie 21-21 in der Fig.20 mit Blick in
Richtung der Pfeile und
Fig. 22 eine Stirnansicht des Schalldämpfers.
Im nachfolgenden wird auf die verschiedenen Darstellungen Bezug genommen, die die Zeichnung umfassen und in der gleiche
Teile durch gleiche Bezugszahlen "und/oder Buchstaben gekennzeichnet-sind.
Fig.1 zeigt einen Schnitt durch einen Kohlenbergbau, in dem ein Kohleabbau ausgeführt wird. In der Darstellung
zeigt A einen Stollen, in dem eine mit B bezeichnete Kohleschrämmaschine Kohle quer über die Kohlenschicht F abbaut.
Wenn die Kohle abgebaut ist, wird sie auf eine mit C bezeichnete Transportvorrichtung geladen, die die abgebaute
Kohle durch einen rückwärtigen Stollen Aa zu einem nicht gezeigten
Abgabebereich transportiert. Bei heutigen Kohleabbaupraktiken ist es üblich, daß die Kohle aus der Schicht F in
ca. 30,5 m (100 Fuß) langen Stollenabschnitten herausgeschnitten wird, die voneinander einen Abstand von ca. 30,5 m
(100 Fuß.) haben, bei denen die Stollenbreite in der Größenordnung von ca.4,3 m (14 Fuß) liegen kann. Wenn somit in
Fig.1 ein Stollenabschnitt A aus dem Stollenabschnitt A ca. 30,5 m (100 Fuß) in die Kohlenschicht F geschnitten worden
- ιχ-
ist, wird die Schrämmaschine B über einen rechten Winkel nach links geschwenkt und so angeordnet, um einen zweiten
Stollen von ca. 30,5 m (100 Fuß) auszuschneiden, der bei A1
dargestellt ist,oder bis sie durch den Stollen A11 hindurchbricht.
Dies läßt einen unbeschädigten Bereich von nicht abgebauter Kohle zurück als Stütze für die Stollendecke,
die durch die benachbarten Stollenabschnitte A, A1, A1' und
Ad bezeichnet sind, die eine Größe von ca. 30,5 m (100 Fuß)
im Quadrat hat. Die Kohleschrämmaschine B wird dann zurück in den rückwärtigen Tunnelabschnitt Ac gefahren und ca.
30,5 m (100 Fuß) nach rechts von dem Stollen A wieder in
Stellung gebracht, um das Schneiden eines Stollens A1'' zu
beginnen.
Zur Verteilung und Verdünnung des aus der Kohlenschicht F austretenden Methangases während der Abbautätigkeit müssen
große Mengen von Frischluft kontinuierlich in den Abbaubereich durch die Stollenabschnitte Ab und Ac gedrückt werden,
wobei ein entfernt angeordnetes Gebläse mit hoher Kapazität oder ein System von Gebläsen verwendet wird, die
nicht dargestellt sind.
Mit K bezeichnete Querwände aus Schachtscheidetuch werden verwendet,·um einen Stollenabschnitt Ad und einen Stollenabschnitt
Ac abzusperren, die zu vorher ausgekohlten Bereichen führen, wodurch der Strom der eintretenden Frischluft, der
durch die Pfeile D gekennzeichnet ist, in dem aktiven Abbau-' bereich konzentriert werden kann, in dem er. benötigt
wird.
Wie in Fig.1 dargestellt, ist in dem rückwärtigen Stollen Aa
ein Gebläse 20 angeordnet, um das Volumen wirksam zu regulieren und den Frischluftstrom quer über die Kohlenschicht
zu leiten, wenn sie abgebaut wird. Hierzu ist ihre Austritts-
Öffnung 24 so gerichtet, daß sie in den rückwärtigen Stollen Aa die Luft abgibt,und ihre Ansaugöffnung 22 steht mit der
Kohlenschicht an der Seite der Schrämmaschine B gegenüber der Seite in Verbindung, längs der die Frischluft eintritt.
Wie durch die Pfeile D dargestellt, geht der Frischluftstrom quer über die Kohleschicht F und somit ist es eine
Wirkung des Gebläses 20 und infolge der Einstellung der vollen Saugkraft des Gebläses 20, wodurch der Luftstrom vergrößert
oder verringert werden kann, den durch das Gebläse nicht benötigten Teil der Frischluft aufzuteilen und in
den rückwärtigen Stollenabschnitt Aa abzugeben. Um die Wirksamkeit des Gebläses 20 zu maximieren, steht die Ansaugöffnung
22 mit der Kohlenschicht F über eine einstellbare Länge eines mit 10 bezeichneten Entlüftungsrohrs in
Verbindung. Ein derartiges Rohr kann beispielsweise zwanzig Rohrabschnitte haben, von denen jeder ca. 3m (10 Fuß) lang
ist und einen Durchmesser von ca. 40 cm-(16 Zoll) hat, die getrennt einzeln zusammengebaut sind, so daß das Gebläse
in enger Verbindung mit der Kohlenschicht bleiben kann, ohne dauernd bewegt zu werden. Es ist verständlich, daß die Rohrabschnitte
von größerer oder geringerer Länge und/oder von größerem oder geringerem Durchmesser sein können. Sie
können aus einer breiten Vielfalt von Materialien, beispielsweise Metallen oder Kunststoffen mit Glasfasern hergestellt
sein, die zur Zeit bevorzugt werden. Sie können auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt haben.
. Sie können beispielsweise einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt haben. Von Vorteil ist es, wenn ein Rohrabschnitt
10a mit kleinerem Durchmesser teleskopförmig in den letzten
• Rohrabschnitt 10' mit vollem Durchmesser eingesetzt und aus
diesem in kleinen Schritten herausgezogen werden kann, um in dichter Verbindung mit der Kohlenschicht zu bleiben, wenn
diese durch die Schrämmaschine B abgeräumt wird . Wenn der
W I V W <U £. W A Ö60 O OO *<-*.-.
Ö Ω <3 Ö Λ Λ * · ^ Q ώ -
letzte Rohrabschnitt an dem Ende des Rohres herausgezogen
und/oder die Schrämmaschine über ca. 30,5 m (100 Fuß) des Stollenabschnittes abgeräumt hat, in dem sie angeordnet
ist, wird das Rohr demontiert, um entweder das Gebläse 20 und/oder die Kohleschrämmaschine erneut für das Räumen des
nächsten Stollens oder einer Reihe von Stollen anzuordnen,· wie beispielsweise bei A11' gezeigt ist. Es sei bemerkt,
daß unter einigen Umständen ein oder mehrere Rohrabschnitte 10" eine gebogene Form haben können. Wenn beispielsweise
das Gebläse 20 nicht aus ihrer in Fig.1 gezeigten Stellung
bewegt wird, dann Muß das Entlüftungsrohr 10 zwei Krümmerabschnitte
haben, um der Schrämmaschine B dicht zu der nächsten Wand folgen zu können, wenn sie den Stollen A1''
ausschneidet.
Es sei bemerkt, daß während des Betriebes der Kohleschrämmaschine B das Gebläse 20 geeignet ist, kontinuierlich eine
Luftsäule von ca. 40 cm (16 Zoll) Durchmesser durch das Entlüftungsrohr 10 von der Kohleschicht F abzuziehen und mit
einer Strömungsgeschwindigkeit, die ausreicht, enthaltendcs
schädliches Gas, beispielsweise Methan, zu verdünnen und zu verteilen, wenn es aus der Kohlenschicht während der Abbautätigkeit
entweicht, und dieses in den hinteren Bereich hinter dem Gebläse abzugeben und so von den an der Maschine
B tätigen Arbeitern wegzuleiten.
Bei der Tätigkeit nimmt das Gebläse den durch die Kohleschrämmaschine
B beim Abräumen der Kohlenschicht F erzeugten Staub auf, der sonst den Arbeitsbereich verunreinigen würde
und eine Sicherheit- und Gesundheitsgefahr für die Arbeiter
darstellen würde. Ein bedeutsames Merkmal der Erfindung besteht darin, daß beim Luf tabr.augon quer über dip. Kohl on schicht
l·' durch das Gebläse 20 mit ausreichendem Volumen zum Verdünnen des Methans gleichzeitig der in der Luft enthaltene
»· ο c. t„
Staub, d er in die Ansaugöffnung eintritt, abgetrennt wird
und der Staub so gesammelt wird, daß er nicht durch die Austrittsöffnung 24 für eine Verschmutzung des rückwärtigen
Bereiches Aa austritt.
Wie in den Fig.2 bis 6 dargestellt ist, hat ein mit 20 bezeichnetes
erfindungsgemäßes Gebläse und Luftreinigungsgerät ein allgemein mit 26 in den Fig.2 und 3 bezeichnetes
geschlossenes Gehäuse, das auf einem Rahmen 28 angebracht ist. Der Rahmen 28 ist seinerseits auf gummibereiften Rädern
30 abgestützt, die für das Gebläse 20 die erforderliche Beweglichkeit herstellen. Das Gebläse 20 kann einen eigenen
Antrieb haben, um sich nach vorn und rückwärts zu bewegen, beispielsweise durch den Betrieb eines vorgesehenen Hydraulikantriebes
32 mit einer eingestellten Geschwindigkeit, die ca. 3,2 km (2 Meilen) pro Stunde nicht überschreitet. Alternativ
kann das Gebläse, wie in Fig.3 dargestellt, mit einem Schlepphaken 34 für ein einfaches Ziehen oder anderweitiges
Anordnen des Gebläses an einem Ort hinter dnr Kohlenschicht
F versehen sein.
Wie dies'am besten aus den Fig.4 und 6 ersichtlich ist, hat
die Ansaugöffnung 22 des Gebläses einen Randabschnitt 36, der zylinderförmig ausgebildet ist und mit einem solchen
Durchmesser versehen ist, daß er genau, jedoch abnehmbar den ersten Rohrabschnitt mit einem Durchmesser, von ca. 40 cm
(16 Zoll) des Entlüftungsrohres 10 aufnehmen kann, das
darüber angeordnet ist. Fluchtend zwischen der Ansaugöffnung 22 und der Austrittsöffnung 24 des Gebläses ist eine
erste staubabscheidende Stufe in Fig.4 allgemein mit 40 * ·
bezeichnet. Diese erste Stufe besteht aus einer großen An-r zahl von dicht beieinander angeordneten, mit geringstmöglichen
Abmessungen bemessenen, mit geringem Durchmesser ausgeführten und im allgemeinen zylinderförmigen Zentrifugen,
die parallel nebeneinander angeordnet sind, wobei ihr Einlaß 66 zu der Gebläseansaugöffnung 22 hinzeigt und ihre
Auslaßöffnung 68 zu der Austrittsöffnung 24 des Gebläses
hinzeigt. Die Austrittsöffnung 24 des Gebläses hat ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 46, das eine Montagevorrichtung
48 hat, an der drehbar eine Pumpe oder ein Lüfter 42 angebracht ist.
In den Fig.4 und 5 ist der Lüfter 42 als Käfigtyp dargestellt.
Jedoch kann irgendeine geeignete Lüfterkonstruktion verwendet werden, die in der Lage ist, den erforderlichen
Luftstrom durch das Gebläsegehäuse 26 zu erzeugen. Der Mittelbereich des Lüfters ist durch ein Leitblech 50 geschlossen
dargestellt und ein in der Mitte mit einer. Öffnung versehener Teil 52 stellt eine Verbindung des rotierenden Lüfters mit
der ersten staubabscheidenden Stufe 40 längs der Achse hex,
auf der der Lüfter rotiert, so daß die Saugwirkung des Lüfters im wesentlichen längs einer geraden Linie durch die
einzelnen Zentrifugen geht, aus denen die erste staubabscheidende Stufe 40 besteht. Wie am besten in Fig.5 dargestellt
ist, ist der Hauptsauglüfter 42 des Gebläses durch einen Motor 44, beispielsweise über eine Riemenscheibenanordnung
angetrieben, die allgemein bei 4 3 gezeigt ist.. Es sei bemerkt, daß das Verhältnis der Riemenscheibendurchmesser
und der Drehzahl, mit der der Lüfter angetrieben wird, so ausgewählt ist, daß der Sauglüfter in der Lage ist, Luft
aus der Ansaugöffnung des Gebläses bei 22 durch die Zentrifugen 54 der ersten staubabscheidenden Stufe 40 mit einer
Strömungsgeschwindigkeit zu saugen, die ausreichend ist,' große Luftmengen quer über die Kohlenschicht zu saugen, um
die Kohlenschicht von dem entstehenden Staub zu befreien,
während irgendwelche giftigen Gase, die durch die Kohlenschicht entweichen, verdünnt und beseitigt werden. In der
β «
Praxis wurde festgestellt/ daß für diesen Zweck eine Kapazität von ca. 13,5 m3/h (8000 cfm) bis ca. 18,7 m3/h (11000 cfm)
ausreichen. Falls erforderlich, kann diese Kapazität durch Veränderung des Verhältnisses der Riemenscheibendurchmesser
angepaßt werden.
Ein Merkmal der Erfindung ist die Fähigkeit der die erste
staubabscheidende Stufe 40 enthaltenden Zentrifugen 54 und ihrer zugehörigen Konstruktion die verschmutzende Staubmenge
der durch die Ansaugöffnung des Gebläses gesaugten Luft so abzuscheiden, daß im wesentlichen nur staubfreie Luft abgegeben
oder aus dem Gebläse ausgestoßen wird. Dies kann ohne
wesentliche Veränderung der Saugwirksamkeit an der Ansaugöffnung erfolgen. Dies wird im nachfolgenden näher beschrieben
.
Bei einer Betrachtung der Fig.15 in Verbindung mit Fig.7 ist
zu erkennen, daß in einer Ausführungsform der Erfindung die erste staubabscheidende Stufe 40 vier im allgemeinen rechteckig
geformte Paneele oder Einheiten 56 hat, die aus Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, ausgebildet sein können.
Jedes dieser Paneele 56 hat gemäß der Darstellung vierzehn parallele horizontale Reihen der vorerwähnten Zentrifugen 54,
die abwechselnd gestaffelt sind, so daß jede zweite Reihe fünf Zentrifugen und die dazwischen angeordneten Reihen vier
Zentrifugen enthalten. Jedes der Paneele mißt ca. 47 cm (18-1/2 Zoll) zu ca. 24,1 cm (9-1/2 Zoll) und es hat eine
Tiefe von ca. 14 cm (5-1/2 Zoll), die die Längen- oder Axialabmessung
der Zentrifugen 54 darstellt. Der Durchmesser der einzelnen Zentrifugen beträgt ca. 3,2 cm (1-1/4 Zoll). Wie
in den Fig.4 und 15 dargestellt ist, sind die vier Paneele
in der Austrittsseite der rechteckigen Ummantelung 58 angeordnet,
mit der die Ansaugöffnung des Gebläses, über ihr ab-
geschrägtes Gehäuse 60 in Verbindung steht und mit ihrer Kiixjsten
senkrechten Abmessung so angeordnet ist, daß die Abmessungen der ersten Stufe ca. 47 cm (18-1/2 Zoll) Höhe zu ca.96,5 cm
(38 Zoll) Breite beträgt und daher ein Vielfaches breiter ist als der Durchmesser der Ansaugöffnung des Gebläses mit
ca. 40,6 cm (16 Zoll). Die vier Paneele können natürlich durch ein einzelnes großes Paneel ersetzt werden und sie
können aus einem anderen Material als Kunststoff, beispielsweise aus Metall hergestellt sein. Die Zentrifugen können
einzeln ausgebildet und entsprechend in der vorgesehenen Aufnahmekonstruktion angeordnet sein. Wie in den Fig.6, 7
und 9 dargestellt ist, teilt eine Vorrichtung in der Form von in senkrechter Richtung angeordneten Strömungsaufteilplatten
62 gleichmäßig die Ansaugöffnung 22 des Gebläses·auf
und divergiert davon nach außen zu dem angrenzenden offenen Ende der Ummantelung 58, so daß die staubbeladene Luftsäule
durch die Ansaugöffnung 22 mit einem Durchmesser von ca. 40,6 cm (16 Zoll) aus dem Entlüftungsrohr 10 angesaugt
gleichmäßig über die ganze Breite und Höhe der ersten' Staubabscheidungsstufe
und ihre Zentrifugen 54 verteilt wird.Wie dies am besten in Fig.16 gezeigt ist, sind die einzelnen
Paneele 56 durch die Dicke eines Dichtungsmaterials 120 voneinander
getrennt und von außen zugängliche Schrauben 122 kommen mit einer Platte 124 in Eingriff, so daß beim Befestigen
der vier Paneele 56 diese luftdicht abgedichtet werden können, so daß die staubbeladene Luft aus der Ansaugöffnung
nicht um die Zentrifugen 54 herumströmen kann.
Wie dies am besten in den Fig.10 und 11 gezeigt ist, hat jede
der im allgemeinen zylindrisch geformten Zentrifugen 54 einen Einlaß 66 (Fig.13), der zu der Ansaugöffnung des Gebläses
hinzeigt, ein Auslaßende 68 (Fig.14), das zu dem Sauglüfter
42 des Gebläses hinzeigt, und stationäre Flügel 64 auf der Innenseite des Einlasses 66, die mit einer entsprechenden
- -22- -
O 0 * *
Steigung ausgebildet sind, um wirksam die eintretende staubbeladene Luft in Abhängigkeit von der Saugwirkung des
Sauglüfters 42 an dem Auslaß 68 der Zentrifugen in Drehung
zu versetzen. Der Staubgehalt der eintretenden Luft wird dadurch in radialer Richtung von dem Mittelkern der Zentrifugen
nach außen bewegt und angrenzend an den Seiten der Zentrifugen konzentriert, wie dies bei 70 gezeigt ist. Fig.11
zeigt, daß das Auslaßende 68 jeder der Zentrifugen auch einen nach außen abgeschrägten rohrförmigen Abschnitt 72 mit verringertem
Durchmesser hat, der den Auslaß 68 jeder Zentrifuge umgibt und einen ringförmigen Eintritt 74 um den Auslaß
68 an den Seiten der Zentrifugen bildet, durch die ein Luftteil P angrenzend an den Wänden der Zentrifugen, in dem
der Staub konzentriert ist, kontinuierlich aus den Zentrifugen 54 abgesaugt werden kann. Somit saugt der Sauglüfter
42 nur staubfreie Luft durch den Auslaß 68 der Zentrifugen und durch diese in den rückwärtigen Bereich Aa hinter dem
Gebläse.
Gemäß der Erfindung ist" bei 76 (Fig.4) eine einstellbare
Vorrichtung vorgesehen, durch die der Absauglüfter 52 verwendet wird, um gleichzeitig den geringen Teil P der Luft
unmittelbar angrenzend an der inneren Oberfläche oder der Seite der Zentrifugen abzusaugen, in der der Staubgehalt
der eintretenden Luft durch die Flügel 64 konzentriert wird. Aus den Fig.8 und 15 zusammen mit Fig.4 ist somit auch zu
erkennen, daß der Absauglüfter 42 mit jeder der Zentrifugen 54 getrennt von ihren Auslassen 68 über eine Öffnung in
Verbindung steht, die durch eine Winkeleinstellung einer Klappe 76 gebildet wird, die in eine gekrümmte Leitung
führt. Diese Leitung besteht aus einem ersten Leitungsabschnitt 80, der eine zweite Stufe 82 von staubabscheidenden
- as -
3«
Zentrifugen enthält, aus einem Schlitz 84, aus einem weiteren Leitungsabschnitt 86, der eine Verbindxmg unterhalb
einer Lei 1 plattenwand 88 mit der Oberseite eines Sammelbehälters
90 herstellt und aus einem Auslaß 92 zu dem Kanalabschnitt 94 (Fig.11), mit der die ringförmigen Auslässe 74
der einzelnen Zentrifugen in Verbindung steht. Somit wird unter der Saugwirkung des Sauglüfters 42, wenn staubfreie
Luft durch die Auslässe der ersten Stufe der Zentrifugen 54 gesaugt wird, gleichzeitig ein staubbeladener Luftanteil
ebenfalls kontinuierlich aus jeder der Zentrifugen 54 abgenommen und zuerst nach unten in den Sammelbehälter 90 (Fig.3)
geleitet, um so auf deren Ablenkplatte 96 aufzutreffen, dann
in der Richtung scharf umgelenkt, wobei sein Staubinhalt in den Behälter 90 abgegeben wird, und danach nach oben durch
den Lextungsabschnitt 86 bewegt, dann durch den Schlitz 84 in den Leitungsabschnitt 80 sowie durch die zweite Stufe der
Zentrifugen 82 und unterhalb der Klappe 76 in die Auslaßöffnung des Gebläses 42.
Wie dies in Fig.4 gezeigt ist, besteht das Aufteilventil
oder die Klappe 76 aus einer schwenkbar angebrachten Platte, die in die Mitte des Öffnungsteils 50 vorsteht. Die Platte
ist durch ein Teil 78, das festgezogen und gelöst werden kann, in ihrer Gewindeverbindung mit der unteren Konstruktion
des Gebläsegehäuses einstellbar, um das Verhältnis der Luft zu verändern, die aus der ersten Zentrifugenstufe 54 zur Beseitigung
des Luftteils P der Zentrifugen aufgeteilt wird, in dem der Staub konzentriert ist. Es wurde in der Praxis festgestellt,
daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Einstellventilklappe 76 so eingestellt wird, daß etwa 10% des
Luftstromes, der aus der Ansaugöffnung des Gebläses in die Zentrifugen eintritt, abgeteilt wird. Das bedeutet, daß das
Sauggebläse ca. 90% der staubfreien Luft direkt durch die Auslässe 68 der Zentrifugen saugt und diese in den Grubenbe-
reich hinter dem Gebläse abgibt. Jedoch ist es ein.Merkmal
der Erfindung, daß die abgeteilten 10% der Luft nach der Abgabe ihres Staubgehaltes in den Sammelbehälter 90 durch
die Zentrifugen der zweiten Stufe des Staubabscheiders 100
erneut gefiltert wird und mit den 90% der Luft wiedervereinigt wird, so daß im wesentlichen die gesamte in die Ansaugöffnung
eintretende Luft durch den Lüfter 42 durch die Gebläseaustrittsöffnung 24 abgegeben wird und dadurch in
den Stollenbereich zurückgeführt wird, nachdem er von Staub befreit worden ist.
Es sei' darauf hingewiesen, daß die Zentrifugen 98 der zweiten staubabscheidenden Stufe 82, die in dem Leitungsteil· 80
(Fig.7 und 8) angeordnet ist, ähniich konstruiert und angeordnet
ist, wie die Zentrifugen der ersten Stufe 40. Tatsächiich
besteht die zweite Stufe vorzugsweise aus einem einzigen· Paneel oder einer Reihe von Zentrifugen,das oder die einem
der vier Paneele 56 entspricht, die die erste Staubabscheidestufe bilden. Das Paneel liegt jedoch mit seiner horizontal angeordneten
längeren Abmessung auf der Seite. Hie dies in Fig.4 dargesteüt ist, wird Luft durch den Schütz 84 angesaugt,
nachdem sie ihren Staubgehait in den Sammeibeha^er 90 abgegeben
hat. Sie wird durch die Einl·ässe der zweiten Zentrifugenstufe
98 gesaugt, wobei die Fiügel die Luft so in Drehung versetzen, so daß der nicht in den Sammeibehälter 90 abgegebene
feine Kohlenstaub an der Seite der Zentrifugen 98 konzentriert wird, damit die zweimal gereinigte Luft aus der.
Mitte der zweiten Zentrifugenstufe in den sich drehenden Lüfter 42 gesaugt wird, wo sie mit der aus den Auslassen der
ersten Zentrifugenstufe abgegebenen Luft kombiniert wird. Bei
100 (Fig.18) ist eine zweite Evakuierungspumpe oder ein Sauglüfter
angeordnet, der wirksam mit dem ringförmigen Luftteil der zweiten Zentrifugenstufe in Verbindung steht, in der der
-» * fl
Staub in radialer Richtung konzentriert wird. Die Pumpe der zweiten Stufe ist dazu geeignet, ebenfalls einen Teil
einer Luft von etwa ca. 10% der Luft abzusaugen, die in den Einlaß der zweiten Zentrifugenstufe eintritt. Gemäß Fig.17.
und 18 saugt somit die Pumpe 100. der zweiton Stufe wirksam
den Luftteil P aus den Zentrifugen, in denen der pulverförmige Staub konzentriert wird, wobei dieser Teil aus den
Zentrifugen 98 durch vorgesehene Kanäle in dem Paneel 82 " der zweiten Stufe längs einer Seite des Paneels in einen
Leitungsraum 102 abgesaugt wird, der durch eine Öffnung in einen zweiten Staubsammelbehälter 106 nach unten geht.
Danach bewegt sich der Luftteil P quer über die Oberseite des Sammelbehälters und tritt daraus nach oben durch einen
zweiten Leitungsabschnitt 108 auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Zentrifugenstufe 82 aus, wobei der Staubgehalt
dieses Luftteils durch scharfe.Richtungsänderungen des Luftstromes getrennt und in dem Behälter 106 gesammelt
wird. Der Luftteil, der auf diese Weise seinen Staub abgegeben hat, tritt in einen Leitungsabschnitt 110 ein und wird
durch die Absaugpumpe 100 in den Grubenbereich hinter dom Gebläse abgegeben.
Gemäß Fig.19 kann jedoch eine dritte Stufe von staubabscheidenden
Zentrifugen hinter der Abgabeleitung 112 der Evakuierungspumpe 100 der zweiten Stufe angeordnet sein, falls
dies die Situation erfordert, wenn nämlich beispielsweise eine übermäßig große Menge von pulverförmigem Staub in dem
Abgabeteil der Pumpe 100 der zweiten Stufe an die Atmosphäre verbleibt. Gemäß Fig.19 ist diese mit 130 bezeichnete dritte
Stufe so dargestellt, daß sie eine geringere Anzahl von Zentrifugen 132 umfaßt. Beispielsweise kann die dritte Stufe 130
zwei Re Uum ι im Πι f.; κ cn , die jede vlt;r ZrnLi I ftujon enthüll . Die
Zentrifugen der dritten Stufe sind so ausgeführt, wie sie in Verbindung mit den Zentrifugen der ersten und zweiten
Stufe beschrieben und im einzelnen in den Fig.11 und 13
dargestellt worden sind. Das Einlaßende der dritten Zentrifugenstufe steht somit mit dem Auslaß 112 der Evakuierungspumpe
100 der zweiten Stufe in Verbindung. Die Evakuierungspumpe 100 drückt wirksam die abgegebene Luft, durch die Zentrifugen,
wo sie in Drehung versetzt werden, um irgendwelchen vorhandenen Staub oder pulverförmigen Staub angrenzend an
den Seiten der einzelnen Zentrifugen 132 zu konzentrieren. Die auf diese Weise weiterbehandelte Luft kann durch die
Auslässe 136 der Zentrifugen direkt in die Atmosphäre hinter dem Gebläse unter der Druckwirkung der Evakuierungspumpe 102
der zweiten Stufe- abgegeben werden. Die Evakuierungspumpe der zweiten Stufe drückt gleichzeitig den äußeren Luftteil,
der den pulverförmigen Staub und/oder den Staub enthält, auf den Stollenboden unter dem Gebläse. Vorzugsweise ist jedoch
für die dritte Stufe ein Staubsammelbehälter 134 für die Aufnahme des pulverförmigen Staubes angeordnet. Theoretisch
könnte die Anzahl der staubabscheidenden Zentrifugenstufen sogar noch vervielfacht werden. Jedoch haben Versuche bis
heute gezeigt, daß zwei Zentrifugenstufen ausreichen, um den Staubgehalt der abgegebenen Luft in zulässigen Grenzen zu
reduzieren.
Im nachfolgenden wird wieder Bezug auf Fig.4 genommen. Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anordnung eines Gitters 140 vor der ersten Stufe 40 der staubabscheidenden Zentrifugen
54, um einen Durchgang von großen Teilen in die Zentrifugen 54 zu verhindern, die einen Schaden anrichten
könnten oder die zusammenbacken könnten und dadurch die einwandfreie Funktion der Zentrifugen 54 der ersten Stufe beeinträchtigen
könnten. Ein derartiges Gitter 140 ist am besten in Fig.7 dargestellt. Es besteht aus einer Mehrzahl von
sich senkrecht erstreckenden Leitblechen oder Jalousien 142. Diese bestehen aus Metallstreifen von ca. 0,32 cm (1/8 Zoll)
zu ca. 2,5 cm (1 Zoll) und sie sind durch Abstandshalter 144 getrennt, die kürzere Längen von Metallstreifen haben
mit einer Dicke von ca. 0,64 cm (1/4 Zoll). Fig.4 zeigt
dieses auf Querstangen 146 gehaltene Gitter 140, so daß es sich
nach unten und von der Ansaugöffnung weg quer über die
Breite und den lichten Bereich der ersten Stufe erstreckt,' wobei es in einem Winkel von ca.45° zu der ersten Stufe der.
staubabscheidenden Zentrifugen 54 geneigt ist. Die in Fig.10 gezeigten Partikel von einer gewissen Übergröße fallen durch
eine Abgabeöffnung 148 in einen darunter angeordneten Sammelbehälter
150. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß jeder der Sammelbehälter 90,106 und 134, in denen die pulverförmigen
Staubbestandteile und die größeren Kohlepartikel gesammelt werden, in vorteilhafter Weise luftdicht mit dem
Absaugsystem des Gebläses verbunden sind, da jeder durch das Sauggebläse 42 belastet ist. Somit ist ein Merkmal der
Erfindung, daß jeder Sammelbehälter einen in horizontaler Richtung nach außen gedrehten Lippenabschnitt 152 hat, der
mit einer geeignet angeordneten Dichtung 154 in Eingriff steht, die um die jeweiligen öffnungen der Sammelbehälter
angeordnet ist. Jeder Sammelbehälter ist einzeln auf einer Platte 156 angeordnet, die ihrerseits durch mechanisch
oder hydraulisch betätigte Anhebvorrichtungen 158 abgestützt ist, die vorzugsweise an jedem Ende der Platte 156
angeordnet sind. Die Anhebvorrichtungen heben bei einer Betätigung die Sammelbehälter und dadurch deren Lippenabschnitt
152 gegen die Dichtung 156 um die jeweiligen · Sammelbehälter luftdicht gegenüber dem Absaugsystem des
Gebläses abzudichten. Abnehmbare Haltestangen 176 dienen zum Halten der Sammelbehälter an ihrem Ort auf dem Rahmen 28.
Wenn die Sammelbehälter mit dem gesammelten Staub, dem pulverförmigen
Staub und den großen Kohlestücken gefüllt sind, werden diese Haltestangen 158 abgenommen und die Anhebvorrichtungen
in umgekehrter Richtung betätigt, um die Sammel-
- ns -
behälter abzusenken und ihre Abnahme zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die offenen Oberseiten der Sammelbehälter
durch einen nicht gezeigten passenden Deckel geschlossen, um die gesammelten Kohlepartikel und den Staub bequem zu
einem Bereich außerhalb des Abbaubereiches bringen zu können, um auf diese Weise eine Staubbelastung in dem Stollenabschnitt
zu verringern und/oder über diesen gesammelten Stäub zu verfügen. Beispielsweise kann .der gesammelte Staub für
eine Verwendung bei einem ausreichenden spezifischen Energiebedarf verkauft werden.
Die Fig.20, 21 und 22 zeigen einen Schalldämpfer, der abnehmbar
über dem Austrittsende des Gebläses angeordnet werden kann, um das durch das Gebläse unter bestimmten Umständen
erzeugte Geräuschniveau auf ein zulässiges Niveau abzusenken. Wie dies in den Fig.20 bis 22 gezeigt ist, hat ein
Schalldämpfer 160 einen am Ende offenen zylindrischen Teil 162, der vier im rechten Winkel zueinander angeordnete
starre Platten 164 enthält. Die Platten 164 sind miteinander und an der inneren Seitenfläche des zylindrischen Teils 162 "
verschweißt, wie dies in Fig.22 gezeigt ist. Die innere FIa-"
ehe des Zylinders 162 und seine starren Platten 164 sind mit
einem wenigstens ca. 2,5 cm (1 Zoll) dicken Polyurethanschaum' für eine Schalldämpfung beschichtet. Wie dies in den
Fig.20 und 21 gezeigt ist, ist der Schalldämpfer bei 166 auf seinen gegenüberliegenden Seiten mit Handgriffen versehen,
durch die er angehoben werden kann, um seine Halteteile über einem vorgesehenen, nach oben vorstehenden Flansch
um die Austrittsöffnung des Gebläses anzuordnen. Wie dies am besten aus Fig.3 ersichtlich ist, hat der Flansch 170
hinter dem äußeren Ende des Austrittsgehäuses 46 einen Abstand und der untere Abschnitt des zylindrischen Teils 172
des Schalldämpfers endet kurz vor der entsprochenden Kante
der oberen Hälfte des Zylinders, beispielsweise bei 174, so
-TT-
daß bei einem Eingriff auf dem Flansch anzunehmen ist, daß ■
ein stabiler Abschnitt gegen die äußere Seite des Abluftgehäuses 46 anliegt. Unter diesen Umständen kann es sinnvoll
sein, ein abnehmbares Filtergitter über dem Austrittsende des Schalldämpfers anzuordnen.
Aus der vorgenannten Beschreibung ergibt sich, daß alle angegebenen
Ziele, Vorteile und Merkmale so dargestellt worden sind, wie sie durch eine Konstruktion erzielbar sind, die
den angegebenen Zwecken in höchstem Maße genügt.
Claims (1)
- 313322
Patentanwälte sa · o« ·· Dipl.-Chom. β · · α ·» ··
e 4 ο σ β * · ** "Dipl.-lng. Dr. G. Hauser DH)L-IiI(J. E. Prinz Ernsbergerstrasse 19 G. Leiser 8 München 60 21. Auyust 1981B & J Manufacturing CompanyP.O. Box 325Glennwood, Illinois 60425 /V.St.A.Unser Zeichen: B 1604PatentansprücheVerfahren zur Aufrechterhaltung eines niedrigen Staub-· niveaus beim Kohlebergbau während des Kohleabbaus, gekennzeichnet durch die Verfahrensstufena. des Absaugens einer kontinuierlichen, mit' Staub beladenen Luftsäule angrenzend an der Kohleschicht, wenn der Staub beim Kohleabbau erzeugt wird,b. des Aufteilens der staubbeladenen Luftsäule in eine Mehrzahl von Säulen mit kleinerem Durchmesser,c. des individuellen Indrehungversetzens jeder der Luftsäulen mit kleinerem Durchmesser, um so den Staub aus dem Mittelkern der Luftsäulen herauszunehmen und den Staub in einem umgebenden ringförmigen Abschnitt zu konzentrieren,d. des kontinuierlichen Abziehens der Luft aus dem staubfreien Kern jeder der sich drehenden Luftsäulen mit kleinerem Durchmesser,We/nae. während des gleichzeitigen Führens der Luft aus dem umgebenden ringförmigen Abschnitt der Luftsäulen mit kleinerem Durchmesser, in' dem der Staub konzentriert ist, zu einem getrennt angeordneten Sammelbereich,f. des herumgekehrten Umbiegens des Weges der mit dem konzentrierten Staub beladenen Luft, wenn diese eintritt und aus dem Sammelbereich austritt, um wirksam den Staubgehalt aus der Luft abzuscheiden undg. des Zurückhaltens des abgeschiedenen·Staubs in dem Sammelbereich, während die vom Staub be'freite Luft aus dem Sammelbereich mit der Luft abgegeben wird, die aus dem Mittelkern der in Drehung versetzten Luftsäulen mit kleinerem Durchmesser in den Grubenbereich abgesaugt wird.2.-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kohlenschicht abgesaugte zusammenhängende, " staubbeladene Luftsäule im Querschnitt vergrößert'wird, ehe sie in eine Mehrzahl von Luftsäulen mit kleinerem Durchmesser aufgeteilt wird.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängende, staubbeladene Luftsäule von den größten Partikeln befreit wird, ehe sie in die Luftsäulen mit kleinerem Durchmesser aufgeteilt wird.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus dem Sammelbereich erneut gefiltert wird, ehe sie in den Grubenbereich abgegeben wird.5. Arbeitsprozeß ,bei dem größere Luftvolumina quer über die abzubauende Kohleschicht geblasen wird, um schädliches Gas einschließlich Methan aus dieser zu verdünnen, zu ver-ο _teilen und zu beseitigen und bei dem die Luft mit Kohlenstaub verunreinigt wird, der beim Kohleabbau erzeugt wird, * dadurch gekennzeichnet, daßa. die mit Staub verunreinigte Luft von der Kohlenschicht abgesaugt und in eine Mehrzahl von Luftsäulen mit kleinerem .Durchmesser aufgeteilt wird, die in axialer Richtung in Drehung versetzt werden, um sich in radialer Richtung zu bewegen und den Staub in einem umgebenden ringförmigen Abschnitt zu konzentrieren,b. die kontinuierlich abgesaugte staubfreie Luft aus dem Mittelkern der sich drehenden Luftsäulen abgesaugt wird, während die Luft aus dem umgebenden ringförmigen Abschnitt, in dem der Staub konzentriert ist, geführt wird,c. der Staub aus der geführten Luft abgeschieden und gesammelt wird undd; die auf diese Weise von Staub befreite Luft in den Grubenbereich und von der Kohlenschicht weg abgegeben wird.6. Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines niedrigen Staubniveaus in einem; Kohlenabbaubereich über die Kohlenschicht, -€* wenn diese abgebaut wird, gekennzeichnet ,durcha. ein geschlossenes Gebläse mit einer Ansaugöffnung und einer Austrittsöffnung,b. ein Entlüftungsrohr mit einstellbarer Länge zur Hefstellung einer Verbindung der Ansaugöffnung des Gebläses mit der Kohlenschicht,c. wobei die Ansaugöffnung eine zugeordnete Absaugvorrichtung hat, die kontinuierlich eine Luftsäule durch das Gebläse von der Luftansaugöffnung saugt,d. durch eine erste Stufe von dicht im Abstand befindlichen, mit geringem Durchmesser ausgeführten, zylindrischν« · β .geformten einzelnen Zentrifugen, die den Querschnitt der Luftsäule beeinflussen, der durch das Gebläse gesaugt wird,e. wobei die einzelnen Zentrifugen jede einen zu der Ansaugöffnung hinzeigenden Einlaß, eine zu dem Auslaßende des Gebläses hinzeigendes Auslaßende und eine Vorrichtung hat, die die staubbeladene Luft wirksam in Drehung versetzt, wenn sie in" die Zentrifugen eintritt, so daß der Staubgehalt an den Seiten der Zentrifugen konzentriert wird und die staubfreie Luft aus dem Mittelkern der Zentrifugen durch ihre Auslaßenden unter der Saugwirkung der Absaugvorrichtung abgesaugt wird,f. eine luftdichte Leitung, die eine Verbindung zwischen der Absaugvorrichtung und den Innenseiten der Zentrifugen herstellt, gegen die der Staub konzentriert wird,g. wobei die Leitung einen abnehmbaren Staubsammelbehälter hat, undh. die Rohrleitung geeignet ist, den Staub von der Luft zu trennen, in der der Staub konzentriert ist, und den Staub in den Sammelbehälter abzugeben,i. während "die auf diese Weise von dem Staub befreite Luft sich durch die Leitung unter der Saugwirkung der Absaugvorrichtung weiterbewegt.7. Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines niedrigen Staubniveaus in einer Kohlenmine über der Kohlenschicht, wenn diese abgebaut wird, gekennzeichnet durcha. ein geschlossenes, bewegbares Gehäuse mit einer Ansaug-. öffnung und einer dahinter im Abstand befindlichen Austrittsöffnung,öS β · 1 β « fb. einen Absauglüfter in der Ansaugöffnung des Gebläses, der eine kontinuierliche Luftsäule durch das Gebläse von seiner Ansaugöffnung saugt und die Luft durch seine Austrittsöffnung in einer Richtung von der abzubauenden Kohlenschicht weg abgibt, undc. eine erste Stufe von dicht im Abstand befindlichen, mit geringem Durchmesser ausgeführten, zylindrisch geformten einzelnen Zentrifugen, die den Querschnitt der' Luftsäule einnehmen, die durch den Absauglüfter durch das Gebläse gezogen wird,d. wobei die einzelnen Zentrifugen jede einen zu der Ansaugöffnung zeigenden Einlaß und einen zu der Austrittsöffnung des Gebläses zeigendes Auslaßende hat und geeignet ist, die staubbeladene Luft wirksam in Drehungzu versetzen, wenn diese in die einzelnen Zentrifugen eintritt, so daß der Staubgehalt der Luft an den Seiten der.Zentrifugen konzentriert wird und die staubfreie Luft aus dem Mittelkern der Zentrifugen durch ihre Auslaßenden unter, der Saugwirkung des Absauglüfters abgesaugt wird,e. eine luftdichte Leitung, die zwischen dem Absauglüfter und den Seiten der Zentrifugen eine Verbindung herstellt, gegen die der Staub konzentriert wird,f. wobei der Absauglüfter gleichzeitig einen den konzentrierten Staub enthaltenden Luftteil von den Seiten der Zentrifugen in die luftdichte Leitung absaugt,g. einen' Staubsammelbereich in der luftdichten Leitung, der im Abstand zwischen den Zentrifugen und dem Absauglüfter angeordnet ist undh. wobei die Leitung geeignet ist, den Staubgehalt der Luft zu trennen und in den Staubsammelbereich abzugeben .i. während die auf diese Weise von dem Staub befreite Luft weiter durch die Leitung durch den Absauglüfter gesaugt wird.8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugen aus einstückig ausgebildetem Kunststoff mit stationären Flügeln bestehen, die wirksam die mit Staub beladene Luft, die in den Einlaß der Zentrifugen eintritt, bei ihrem Durchgang in Drehung versetzen.9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der Zentrifugen den Querschnitt einer Luftsäule einnimmt, der größer ist als der Querschnitt der GebläseanSäugöffnung und daß dazwischen eine Auftauvorrichtung angeordnet ist, die die eintretende, mit Staub beladene Luft gleichmäßig auf die einzelnen Zentrifugen der ersten Stufe aufteilt.10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach unten und rückwärts angeordnetes Gitter zwischen der Gebläseansaugöffnung und den Zentrifugen der ersten Stufe angeordnet ist, das einen Durchgang von größeren Kohlepartikeln in die Zentrifugen verhindert.11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen luftdichten, abnehmbaren Behälter, der unterhalb des Gitters angeordnet ist, in den die Partikel herunterfallen, die auf das Gitter aufgeprallt sind.12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubsammelbereich der Leitung einen abnehmbaren Staubsammelbehälter umfaßt.13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung einen scharfen Bogen über dem abnehmbarenU β_ "7 — # c/ β β O β * 1TBehälter besitzt, um den Staubgehalt der Luft wirksam in den Behälter abzugeben.14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Staubsammelbehälter ein geneigtes Leitblech hat, gegen das der Staub auftrifft, wenn die staubbeladene Luft nach rückwärts zum Abgeben ihres Staubgehaltes herumgebogen wird.15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Saugwirkung des■ ■ Absauggebläses zwischen dem Auslaßende der ersten.Zentrifugenstufe und der Leitung aufteilt, die mit den Seiten der Zentrifugen in Verbindung steht, gegen die der Staub konzentriert wird.16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die die Saugwirkung des Absauglüfters aufteilt zur Veränderung des Saugverhältnisses einstellbar ist.17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein öffnungsteil an der Ansaugseite des Absauglüfters den Eintrittsstrom über die Achse begrenzt, auf der der Absauglüfter rotiert.18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, . daß die Vorrichtung, die die Saugwirkung des Absauglüfters aufteilt, eine Ablenkvorrichtung hat, die die aus dem Rohr eintretende Luft mit der aus der ersten Zentrifugenstufe eintretenden Luft in dem Bereich um die Achse kombiniert, um die der Lüfter rotiert.19. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen eine zweite Stufe von dicht im Abstand befindlichen, mit einem geringen Durchmesser ausgeführten, zylindrisch geformten einzelnen Zentrifugen hat, die den Querschnitt der .Leitung einnehmen, durch die das Absauggebläse Luft aus den Seiten der ersten Zentrifugenstufe nach dem Abgeben ihres Staubgehaltes in den Sammelbereich der Leitung saugt, wobei die zweite Zentrifugenstufe eine Vorrichtung besitzt, die den Staubgehalt der Luft an den Seiten der Zentrifugen konzentriert, wobei der Absauglüfter des Gebläses die Luft aus dem Mittelkern der zweiten Zentrifugenstufe abzieht und wobei weiterhin die Absaugvorrichtung die Luft mit dem konzentrierten Staub an den Seiten der zweiten Zentrifugen daraus absaugt.20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mit konzentriertem Staub beladene Luft aus den Seiten der zweiten Zentrifugenstufe weiterhin durch die Absaugvorrichtung durch einen gekrümmten Weg geführt wird, der ihren Staubgehalt wirksam abscheidet und den Staub in einen weiteren Staubsammelbereich abgibt und daß die staubfreie Luft in den Grubenbereich hinter dem Gebläse abgegeben wird.21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch ein weiteres Filter, durch das die in den Grubenbereich hinter dem Gebläse abgegebene Luft hindurchgegeben wird.22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Filter eine dritte Stufe von staubabsaugenden Zentrifugen hat.
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