DE3800486A1 - Druckaufnehmer zur erfassung eines bewetterungsstromes einschliesslich einer luttenleitung und eines messverfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckaufnehmer zur Erfassung eines Bewetterungsstromes in einer oder am Ende einer Luttenleitung mit zwei Schlauchanschlüssen, von denen eine Verbindung jeweils zu einer Öffnung im einlaufenden und auslaufenden Bewetterungsstrom vorhanden ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Luttenleitung zur Auf­ nahme eines derartigen Druckaufnehmers. Schließlich be­ zieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Messung des Volumenstromes in einer Luttenleitung bzw. des Aus­ trittsvolumens aus einer Luttenleitung, bei dem der Druck des in einem Druckaufnehmer einlaufenden und aus diesem auslaufenden Bewetterungsstromes gemessen und der Volumenstrom bzw. das Austrittsvolumen berechnet oder mit Hilfe einer vorher mit dem Druckaufnehmer gebildeten Eichkurve bestimmt wird.

Die herkömmliche Art der Erfassung eines Bewetterungs­ stromes sieht den Einsatz einer Meßblende bzw. einer Aus­ blasdüse als Druckaufnehmer vor, wobei die Druckdifferenz zwischen dem einlaufenden und dem auslaufenden Bewetterungs­ strom über eine Eichkurve eine Aussage über den Volumen­ strom bzw. über das Ausblasvolumen zuläßt. Die Eichkurve wird auf Prüfständen aufgenommen, wobei Ausblaswiderstände, Leitungswiderstände und dergleichen simuliert werden können. Derartige Meßverfahren sind im Tunnelbau als auch unter Tage beim Abbau von Kohle und Erz üblich.

Insbesondere bei einer sogenannten Sonderbewetterung im Kohlebergbau ist die Messung des Volumenstromes und des Austrittsvolumens an der Ortsbrust zwingend vorgeschrieben. Unabhängig von dieser Vorschrift ist jedoch die Kenntnis des Volumenstromes und der Austrittsmenge bei Bewetterungen und Belüftungen jeder Art von Interesse; oftmals werden durch Messungen Entscheidungshilfen für die zu installie­ rende Leistung gegeben.

Die bisher eingesetzten Meßblenden und Ausblasdüsen werden als Bestandteil der Luttenleitung in diese eingekopppelt bzw. an diese angekoppelt. Beim Bergen einer Luttenleitung kommt es hin und wieder vor, daß die Meß­ blenden nicht ausgebaut werden. Darüber hinaus sind sie im ausgebauten Zustand sehr sperrig, so daß ihre Hand­ habung und Unterbringung umständlich ist. Zu beachten ist hierbei, daß Luttenleitungen Durchmesser von 2,5 m und mehr aufweisen können. Darüber hinaus wird das Meßergebnis oftmals dadurch verfälscht, daß eine Meßöffnung verschmutzt ist bzw. durch einen Verunreinigungsaufbau in der Nähe irreführende Meßwerte liefert. Wegen der schlechten Zugäng­ lichkeit und Kontrollmöglichkeit wird eine auf Verunreini­ gungen beruhende Fehlmessung oftmals nicht entdeckt, und die Störung zu spät beseitigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die meßtechnische Erfassung des Volumenstromes und des Ausblasvolumens einer Lutten­ leitung hinsichtlich der Bauteile und des Verfahrens so zu verbessern, daß die Einrichtung der Meßmöglichkeit und der Ausbau leichter als bisher möglich ist, die Messung unempfindlicher gegen Verunreinigung ist und die allgemeine Handhabungsmöglichkeit verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bezüglich eines Druckaufnehmers vor, daß der Druckaufnehmer als Stab mit zwei in Längsrichtung nebeneinanderliegenden Kammern ausgebildet ist, und daß jede Kammer einen Schlauchanschluß und mindestens eine Öffnung trägt. Bezüglich einer Lutten­ leitung schlägt die Erfindung vor, daß die Luttenhaut in regelmäßigen Abständen mit randverstärkten, verschließ­ baren Löchern versehen ist, in die die genannten Druckauf­ nehmer einsteckbar sind. Bezüglich des Verfahrens schlägt die Erfindung vor, daß die Meßpunkte an dem Druckaufnehmer in wesentlichen geradlinig über mind. einen Abschnitt eines Durchmessers der Luttenleitung verteilt werden, und daß als Druckwert der gemessene Mittelwert aller Meßpunkte einer Seite dient.

Kernbestandteil der Erfindung ist der stabförmige Druckauf­ nehmer, der in vorbereitete Löcher an annähernd beliebiger Stelle der Luttenleitung eingesteckt werden kann.

Er trägt vorzugsweise pro Kammer mehrere Öffnungen, so daß das Problem der Verschmutzung einer einzigen Öffnung stark gemildert ist. Im übrigen wird die Messung einer Druckdifferenz beibehalten, so daß dieselben Druckmeßgeräte eingesetzt werden können, allerdings unter Verwendung unter­ schiedlicher Eichkurven. Der erfindungsgemäße Druckaufnehmer eignet sich sowohl für die Messung des Volumenstromes an einer beliebigen Stelle einer Luttenleitung als auch zur Messung des Austrittsvolumens am Ende einer Lutte, beispiels­ weise vor einer Ortsbrust.

Der stabförmige Druckaufnehmer gemäß der Erfindung ragt in das Innere der Luttenleitung hinein oder durchquert sie vollständig entlang einem Durchmesser der Lutte. Ein voll­ ständig durch eine Luttenleitung hindurchgesteckter stab­ förmiger Druckaufnehmer ist selbstverständlich besser ge­ halten als nur ein in die eine Luttenhaut eingesteckter Druckaufnehmer. Insofern bestehen Vorteile für einen längeren Druckaufnehmer, der den gesamten Durchmesser einer Lutten­ leitung übergreift. Für den kürzeren stabförmigen Druckauf­ nehmer spricht hingegen, daß er unabhängig vom Luttendurch­ messer eingesetzt werden kann, also annähernd universal für jede Bewetterung oder Sonderbewetterung eingesetzt werden kann. Es muß dann lediglich in der Berechnung des Volumenstroms bzw. der Ausblasmenge ein entsprechender Faktor für den Luttendurchmesser berücksichtigt werden bzw. eine entsprechende Eichkurve eingesetzt werden.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es also erstmals Druckauf­ nehmer bereitzustellen, die als universale Komponente bereitgehalten und überall eingesetzt werden können. Damit entfällt nicht nur die Sperrigkeit der bisherigen Meßblenden und Ausblasdüsen, sondern die bisher erforderliche Typen­ vielfalt entfällt vollständig.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen stabförmigen Druckaufnehmers liegt darin, daß er besonders leicht aus einer Luttenleitung entfernt werden kann, nämlich durch einfaches Herausziehen. Da beim Abbau einer Meßstelle ohnehin die Schlauchleitungen von dem Druckaufnehmer ge­ löst werden müssen, kann sich an diesen Vorgang das Heraus­ ziehen des Druckaufnehmers aus der Luttenleitung zwanglos anschließen, da annähernd unabhängig vom Durchmesser der Lutte dieser Vorgang von einer einzigen Person sehr leicht durchgeführt werden kann. Das war bei den bisherigen Meßblenden bei großen Durchmessern nicht der Fall.

Die einzige Vorbereitung, die luttenseitig getroffen werden muß, ist das Einbringen der mit Hilfe von Stopfen verschließ­ baren Löcher vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen über die gesamte Länge eines Luttenschusses. Selbstverständlich kann im Einzelfall auch an Ort und Stelle ein Loch oder Lochpaar in eine Lutte geschnitten werden, in der Regel werden die Löcher jedoch bei der Konfektionierung der Lutte berück­ sichtigt. Es ist dann nämlich die Anbringung eines Ver­ stärkungsringes an jedem Loch möglich, der das Aufreißen des Loches verhindert und außerdem das Einrasten von Ver­ schlußstopfen erleichtert. Strenggenommen genügen pro Luttenschuß ein bis zwei Lochpaare zur Erfassung und meß­ technischen Begleitung einer Bewetterungsstrecke. Da jedoch Luttenschüsse auch gekürzt werden nach Beschädigungen und insbesondere jeweils in der Nähe des Endes eine Meßmög­ lichkeit vorhanden sein muß, empfiehlt sich die Anbringung von Löchern in regelmäßigen Abständen über die gesamte Länge eines Luttenschusses.

Es kommt relativ häufig vor, daß Luttenleitungen infolge schwieriger Einbauverhältnisse deformiert sind, also eine von einem Kreis abweichende Querschnittsform aufweisen. Entsprechend verändert ist dadurch der an diesen Stellen passierende Volumenstrom. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit dessen Hilfe mehrere Stellen über einen Querschnitt gleichzeitig vermessen werden und ein Durch­ schnittswert gebildet wird, ist erstmals auch die Erfassung der Volumenströme bei leicht deformierten Luttenleitungen möglich. Die Regel ist allerdings die Messung einer im Quer­ schnitt kreisförmigen Lutte, deren Strömung ebenfalls in­ folge der Mehrfachmessung gemittelt wird. Aufgrund der zugehörigen Eichkurven ist also eine relativ genaue Messung vor Ort möglich.

Es wurde schon darauf hingewiesen, daß infolge der Mehrzahl der Öffnungen für die Messung die Verschmutzungsempfind­ lichkeit stark zurückgeht gegenüber der herkömmlichen Messung mit Hilfe einer Meßblende. Der Ort der Öffnungen selbst sorgt ebenfalls dafür, daß sich ein Aufbau von Ver­ unreinigungen so gut wie nicht bilden kann. Aufgrund der Orientierung der der einen Kammer zugeordneten Öffnungen direkt in Richtung des Wetterstromes und der der anderen Kammer zugeordneten Öffnungen im äußersten Windschatten des Stabes kann durch Vertauschen der Funktionen der beiden Kammern unter gleichzeitigem Drehen um 180° um die Längs­ achse ein möglicher Schmutzaufbau im Wirbelbereich des Stabes entfernt werden. Noch wichtiger ist jedoch die Möglichkeit, den Stab in regelmäßigen Zeitabständen aus der Lutte herauszuziehen, optisch eine eventuelle Ver­ schmutzung zu kontrollieren und nach eventuell erfolgter Reinigung den Stab, je nach Länge, zurück in das Loch oder Lochpaar in der Lutte zu stecken.

Es ist besonders zweckmäßig, die Messung vor Ort elektro­ nisch auszuwerten, damit eine konkrete Messung in Zahlen­ werten als Ergebnis vorliegt und nicht erst nach Ablese­ vorgängen unter Einbeziehung von Eichkurven der gesuchte Wert ermittelt werden muß. Für die Auswertung der Meßergeb­ nisse bietet sich deshalb ein Mikroprozessor an, der den Volumenstrom nach Eingabe der Randbedingungen berechnet. Unter der Voraussetzung, daß das entsprechende Anzeige­ gerät in Ordnung ist, lassen sich auf diese Weise sehr zuverlässige Angaben über die Bewetterung erhalten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine Luttenleitung mit eingebautem Druckauf­ nehmer gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Luttenleitungsabschnitt mit einem sich gegenüberliegenden Lochpaar,

Fig. 3 der Luttenleitungsabschnitt gemäß der Fig. 2 mit eingesetzten Stopfen,

Fig. 4 drei unterschiedliche Querschnittsformen für den stabförmigen Druckaufnehmer gemäß der Erfindung,

Fig. 5 perspektivische Ansichten zweier Aus­ führungsformen für Randversteifungen in den Löchern der Luttenleitung und

Fig. 6 perspektivische Ansichten zweier Aus­ führungsbeispiele von Stopfen zur Schließung von Löchern in der Lutten­ leitung.

In der Fig. 1 ist eine Luttenleitung 1 wiedergegeben, in die ein Druckaufnehmer 2 gemäß der Erfindung eingesteckt ist. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Kunststoff­ stab 3, der in Längsrichtung in zwei voneinander getrennte Kammern 4 unterteilt ist. Auf sich gegenüberliegenden Seiten sind die Kammern jeweils mit Öffnungen 5 versehen, die zur Abtastung des an dieser Stelle vorherrschenden Druckes P 1 bzw. P 2 herangezogen werden.

Der in jeder Kammer 4 vorherrschende Druck wird über einen Schlauchanschluß 6 für einen Doppelschlauch und einen Doppelschlauch 7 zu einem nicht dargestellten Meßgerät übermittelt. Das Meßgerät ist mit Manometern ausgerüstet und einem Mikroprozessor einschließlich Anzeigevorrichtung, auf der je nach Wahlschalter der Druck oder der Volumen­ strom angezeigt werden kann.

Die äußere Querschnittsform des Stabes 3 ist in der Regel einem Kreis nachgebildet (Fig. 4, links oben), es sind jedoch auch andere Bauformen möglich, wenn im Einzelfall ein kreisringförmiger Querschnitt ungeeignet ist. Letzterer weist zum Beispiel den Nachteil auf, daß der Stab sich innerhalb des Lochpaares in der Luttenleitung 1 um die Längsachse drehen kann, während die anderen beiden gezeigten Querschnittsformen von Hause aus einen drehfesten Sitz haben, vorausgesetzt, daß das zugehörige Lochpaar in der Luttenleitung 1 formschlüssig an dem Stab 3 anliegt.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird verdeutlicht, daß die Luttenleitung 1 zur Bildung jeweils eines Loches 10 grund­ sätzlich eine Randversteifung 11 aufweist, die integraler Bestandteil der Luttenhaut ist. In die Randversteifung 11 wird bei Nichtbenutzung des Lochpaares ein Stopfen 15 (Fig. 3) eingesetzt, der mit Hilfe einer Kette, eines Bandes, einer Lasche oder dergleichen unverlierbar an der Luttenhaut befestigt ist. Zum leichteren Herausnehmen der Stopfen 15 aus den Randversteifungen 11 können an jedem Stopfen 15 eine Lasche 18, ein Bügel 19 (Fig. 6), ein Griffrand oder eine sonstige Erhebung angebracht sein, wobei dem Fachmann die gesamte Palette von Greifhilfen zur Verfügung steht.

Es wurde bereits angedeutet, daß die Orientierung des Stabes 3 innerhalb der Luttenleitung 1 für die Messung von Bedeutung ist, damit sich die eine Gruppe der Öffnungen 5 exakt im Staupunkt des Stabes und die andere Gruppe von Öffnungen 5 exakt im maximalen Windschatten des Wetter­ stromes befinden. Dazu ist an einem der Positionierung dienenden Flansch 12 (Fig. 1) des Druckaufnehmers 2 eine Nase 13 angeformt, mit deren Hilfe die Orientierung des in die Luttenleitung 1 eingesteckten und damit den Blicken entzogenen Stabes 3 von außen kontrolliert werden kann. Es ist besonders zweckmäßig, wenn auch die Randversteifung 11 eine entsprechende Orientierungshilfe aufweist, bei­ spielsweise eine Kerbe 16 oder radiale Verlängerung 17 (Fig. 5). Auch diesbezüglich sind noch weitere Varianten möglich; es kommt lediglich darauf an, daß zwei Markierungen vorhanden sind, die zur Deckung gebracht werden können. Zum Beispiel kann die Nase 13 von zwei seitlichen Vorsprüngen gefaßt werden, um die richtige Orientierung herbeizuführen.

Das freie Ende des Stabes 3 ist normalerweise mit einer Kappe 14 verschlossen, die zur leichteren Einführung des Stabes 3 in das Lochpaar gerundet ausgebildet ist. Zu Reinigungszwecken ist sie gewöhnlich entfernbar, so daß die Kammern 4 sehr leicht durchblasen oder ausgespült werden können. Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform zeigt einen geschlossenen Stab 3, auf den lediglich eine Kappe 14 zur Abrundung aufgesetzt ist, so daß das Ein­ führen des Druckaufnehmers 2 in die Luttenleitung 1 er­ leichtert wird.

Bei der Durchführung einer praktischen Messung wird an einer frisch installierten Luttenleitung der Ort bestimmt oder werden die Orte bestimmt, an denen der Volumenstrom gemessen werden soll. An diesen Stellen werden die Stopfen 15 beseitigt und ein Druckaufnehmer 2 gemäß der Erfindung eingesteckt. Nach der korrekten Ausrichtung bedarf es keiner weiteren Sicherung, da der Stab 3 relativ stramm in den Randversteifungen 11 sitzt. Nach dem Anschluß des Doppelschlauches 7 an dem Druckaufnehmer 2 einerseits und an dem Meßgerät andererseits kann die Messung beginnen und von da an kontinuierlich fortgeführt werden. Falls der gemessene Ort uninteressant geworden ist und beispielsweise der Druckaufnehmer 2 an einer anderen Stelle benötigt wird, wird dieser aus dem Lochpaar herausgezogen und die in der Nähe der Löcher 10 gehaltenen Stopfen 15 wieder in die Randversteifungen 11 eingedrückt. Dabei hilft der in der Lutte vorherrschende Innendruck zum "Gegenhalten" der Versteifungsringe 11.

Der gleiche Vorgang kann sich an einem Luttenende abspielen, wenn dort die Ausblasmenge gemessen werden soll. Es ist lediglich dazu eine andere Eichkurve zugrunde zu legen, die jedoch ebenfalls in dem Speicher des zugeordneten Mikro­ prozessors eingegeben ist.

Die Ausführungsbeispiele sind anhand eines stabförmigen Druckaufnehmers 2 beschrieben worden, der den Durchmesser einer Lutte vollständig überspannt und in zwei sich gegen­ überliegenden Löcher eines Lochpaares eingesteckt ist. Es wurde eingangs schon erwähnt, daß selbstverständlich auch ein kürzerer Stab 3 (nicht dargestellt) eingesetzt werden kann, der lediglich von der einen Seite von der Lutten­ haut her in das Innere hineinragt. Bis auf den etwas schlechteren Sitz aufgrund der fehlenden zweiten Fixierung gelten die voranstehend erläuterten Merkmale auch für einen kurzen Stab 3.

Claims (17)

1. Druckaufnehmer zur Erfassung eines Bewetterungs­ stromes in einer oder am Ende einer Luttenleitung, mit zwei Schlauchanschlüssen, von denen eine Verbindung jeweils zu einer Öffnung im einlaufenden und auslaufen­ den Bewetterungsstrom vorhanden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (2) als Stab (3) mit zwei in Längsrichtung nebeneinander­ liegenden Kammern (4) ausgebildet ist, und daß jede Kammer (4) einen Schlauchanschluß (6) und mindestens eine Öffnung (5) trägt.

2. Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die äußere Querschnittsform des Stabes (3) kreisringförmig gestaltet ist.

3. Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stab (3) aus einem halbzähen, schlagfesten Kunststoff besteht.

4. Druckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (3) länger ist als der Durchmesser der zu vermessenden Luttenleitung (1).

5. Druckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (3) als fortlaufendes Hohlprofil ausgebildet ist, dessen Enden mit Hilfe von Deckeln verschlossen sind.

6. Druckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauch­ anschlüsse (6) sich an derselben Stirnseite der Kammern (4) befinden, und daß sich an derselben Seite des Stabes (3) ein Anlageflansch (12) befindet.

7. Druckaufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flansch (12) eine Markierung zur Erkennung der Lage des Stabes (3) um die Längsachse im Vergleich zur Luttenleitung (1) trägt.

8. Druckaufnehmer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand der beiden Schlauchanschlüsse (6) auf die Verwendung eines Doppel­ schlauches abgestimmt ist.

9. Druckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Öffnungen (5) in jeder Kammer (4) gleichmäßig über die Länge verteilt angeordnet sind.

10. Luttenleitung zur Aufnahme eines Druckaufnehmers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luttenhaut in regel­ mäßigen Abständen mit randverstärkten, verschließbaren Löchern (10) versehen ist.

11. Luttenleitung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Loch (10) mit Hilfe eines Stopfens (15) verschließbar ist.

12. Luttenleitung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Stopfen (15) unverlierbar an der Luttenhaut befestigt ist.

13. Luttenleitung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Stopfen (15) eine Lasche (18), einen Bügel (19) oder eine sonstige Er­ hebung zum leichteren Erfassen trägt.

14. Luttenleitung nach Anspruch 10 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Randverstärkung (11) eine Einkerbung (16), mindestens eine Erhebung oder eine radial nach außen weisende Verlängerung (17) als Markierung für die ausgerichtete Anbringung des Druck­ aufnehmers (2) trägt.

15. Verfahren zur Messung des Volumenstromes in einer Lutten­ leitung bzw. des Austrittsvolumens aus einer Lutten­ leitung, bei dem der Druck des in einem Druckaufnehmer einlaufenden und aus diesem auslaufenden Bewetterungs­ stromes gemessen und der Volumenstrom bzw. das Austritts­ volumen berechnet oder mit Hilfe einer vorher mit dem Druckaufnehmer gebildeten Eichkurve bestimmt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte an dem Druckaufnehmer im wesentlichen geradlinig über mind. einen Abschnitt eines Durchmessers der Luttenleitung verteilt werden, und daß als Druckwert der gemessene Mittelwert aller Meßpunkte einer Seite dient.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßpunkte einer Seite in Form von Öffnungen mit einer gemeinsamen Meßkammer verbunden werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bestimmung des Volumenstromes bzw. des Austrittsvolumens mit Hilfe eines Mikropro­ zessors vorgenommen wird.