DE818037C - Process for cooling deep mine workings etc. like - Google Patents

Description

Verfahren zur Kühlung tiefer Grubenbaue u. dgl. Zur Kälteerzeugung dient in der Technik fast ausschließlich der den Kaltdampfmaschinen zugrunde liegende Kreisprozeß, während der Kaltluftprozeß, bei dem nicht wechselweise eine Verdampfung und Verflüssigung stattfindet, wegen seiner im allgemeinen geringeren Leistungsziffer selten verwendet wird.Process for cooling deep mine workings and the like for generating cold in technology is used almost exclusively for that on which cold steam engines are based Circular process, during the cold air process, in which there is no alternating evaporation and liquefaction takes place because of its generally lower coefficient of performance is rarely used.

Die Kaltdampfmaschine erfordert einen für die Verflüssigung geeigneten Kälteträger und außerdem, da ja die Kälte an die Luft übertragen werden muß, einen oder mehrere Wärmetauscher, wodurch solche Anlagen verwickelt und teuer werden. Bei der Grubenkühlung kommt hinzu, daß geeignetes Kühlwasser unter Tage selten zur Verfügung steht und die meisten Kälteträger wegen ihrer Giftigkeit ausscheiden.The cold steam engine requires one that is suitable for liquefaction Coolant and also, since the cold has to be transferred to the air, one or multiple heat exchangers, making such systems complex and expensive. In the case of pit cooling, there is also the fact that suitable cooling water is rarely used underground Is available and most refrigerants are eliminated because of their toxicity.

Beim Kaltluftprozeß kann die Wetterluft selbst als Kälteträger dienen. Man kann unter Umständen ohne Wärmetauscher und ohne Kühlwasser auskommen. Bei den bekanntgewordenen Vorschlägen von Luftkühlmaschinen wird entweder mit gesonderten Leitungen oder mit größeren Drücken gearbeitet, die notwendig sind, um die Luft auf die großen Entfernungen zu transportieren. Da die Leistungsziffer mit dem Verdichtungsverhältnis abnimmt, werden entweder die erforderlichen Querschnitte so groß, daß sie unter Tage nicht untergebracht werden können, oder es muß bei Heranziehung des Leitungsnetzes für die Arbeitsluft der dem gegebenen Druckverhältnis entsprechende große Energieaufwand am Kompressor in Kauf genommen werden.In the cold air process, the weather air itself can serve as a coolant. Under certain circumstances, you can get by without a heat exchanger and without cooling water. Both known proposals of air cooling machines is either with separate Lines or worked with larger pressures that are necessary to release the air to transport long distances. Since the coefficient of performance with the compression ratio decreases, either the required cross-sections are so large that they are under Days cannot be accommodated, or it has to be done using the mains for the working air the high energy expenditure corresponding to the given pressure ratio be accepted on the compressor.

Diese Nachteile werden bei der Durchführung eines vor allem zur Kühlung tiefer Gruben geeigneten Kaltluftprozesses gemäß der Erfindung vermieden, der'nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung durch ein Ausführungsbeispiel erläutert wird.These disadvantages are mainly used when carrying out a cooling suitable for deep pits Cold air process according to the invention avoided, der'following on the basis of the device shown in the drawing is explained by an embodiment.

Am unteren Ende eines einziehenden, etwa iooo m tiefen Schachtes i strömt die Wetterluft durch eine Wetterturbine a, in welcher der Druck etwa von i,i ata auf o,95 ata entspannt wird. Dadurch kühlt sich die Luft um etwa io° ab, so daß die bei der vorausgegangenen Selbstverdichtung eingetretene Erwärmung gerade aufgehoben wird. Die Welle 3 der Turbine ist unmittelbar mit einer im Sumpf des Schachtes stehenden Pumpe 4 für die Wasserhaltung verbunden, so daß fast die ganze Energie in Hubarbeit umgesetzt und die bei der Entspannung geleistete Arbeit als Kälte gewonnen werden kann. Die abgekühlte Wetterluft strömt jetzt durch die Grubenbaue S und den Ausziehschacht 6 und wird durch den Hauptventilator 7 ins Freie gedrückt, der dabei nicht nur die Strömungswiderstände, sondern auch den Druckabfall in der Turbine zu überwinden hat. , Die zusätzlichen Einrichtungen zur normalen Bewetterung beschränken sich auf die Wetterturbine, die den Antriebsmotor der Wasserhaltung ersetzt, einen Umbau der Schleusen und Wettertüren 8 für die höheren Druckdifferenzen und die Verstärkung des Hauptventilators.At the lower end of a drawing in, about 1,000 m deep shaft i the weather air flows through a weather turbine a, in which the pressure is about i, i ata is relaxed on o, 95 ata. This cools the air by about 10 °, so that the warming that occurred during the previous self-compression is just will be annulled. The shaft 3 of the turbine is directly connected to one in the sump of the Manhole standing pump 4 connected for dewatering, so that almost the whole Energy converted into lifting work and the work done while relaxing as Cold can be obtained. The cooled weather air now flows through the mine workings S and the pull-out shaft 6 and is pushed into the open by the main fan 7, not only the flow resistance, but also the pressure drop in the Turbine has to overcome. , The additional facilities for normal ventilation are limited to the weather turbine, which is the drive motor of the dewatering replaced, a modification of the locks and weather doors 8 for the higher pressure differences and the reinforcement of the main fan.

Es wurde auch früher bereits vorgeschlagen, den Unterdruck in den Grubenbauen künstlich zu vergrößern, um dadurch die Wettertemperaturen herabzusetzen. Ein Kältegewinn in nennenswertem Ausmaß durch Drosselung oder Erhöhung des Strömungswiderstandes ergibt sich jedoch nur dann, wenn die Expansionsarbeit nicht an Ort und Stelle wieder in Wärme umgesetzt, sondern in Form von Hubarbeit oder elektrischer Energie abgeführt oder als Ersatz für andere Energieträger nutzbar gemacht wird, wofür die beschriebene Einrichtung eine der verschiedenen Möglichkeiten angibt.It has also been suggested earlier to reduce the negative pressure in the To artificially enlarge mine structures in order to lower the weather temperatures. A significant gain in cold by throttling or increasing the flow resistance However, only arises when the expansion work is not in place again converted into heat, but dissipated in the form of lifting work or electrical energy or made usable as a replacement for other energy sources, for which the described Establishment indicating one of several possibilities.

Neben ihrer Einfachheit hat die Einrichtung auch den Vorzug einer mit anderen Verfahren bei der Grubenkühlung nicht erreichbaren hohen Leistungsziffer, da außer den Strömungsverlusten in der Turbine und im Ventilator und den Leckverlusten der Schleusen keine Verluste für die Fortleitung des Wärmeträgers auftreten.In addition to its simplicity, the facility also has the merit of a with other methods of pit cooling not achievable high performance figure, because apart from the flow losses in the turbine and in the fan and the leakage losses the locks no losses for the transfer of the heat transfer medium occur.

Gegenüber dem reinen Kaltluftprozeß wird die Kühlwirkung durch die größere Wasseraufnahmefähigkeit der Luft bei .kleinerem Druck verstärkt und der Energieaufwand in der Wettermaschine durch eine erhebliche Steigerung der Selbstbewetterung und infolge Selbstverdichtung auftretenden Temperaturdifferenzen zwischen Turbine und Ventilator verringert.Compared to the pure cold air process, the cooling effect is enhanced by the greater water absorption capacity of the air at. lower pressure increased and the Energy consumption in the weather machine due to a significant increase in self-ventilation and as a result of self-compression occurring temperature differences between the turbine and fan reduced.

Die örtlich sehr verschiedenen Grubenbaue machen häufig eine andere Ausführung der beschriebenen Kühleinrichtung notwendig. Statt einer Verstärkung des Hauptventilators können auch ein oder mehrere Zusatzlüfter unter Tage aufgestellt oder es kann .die Expansionsarbeit auf mehrere Turbinen, die in diesem Falle zur Vermeidung von Kälteverlusten möglichst nahe am Streb aufzustellen sind, verteilt werden. Häufig wird man statt der Wasserhaltung einen elektrischen Generator antreiben und den Strom @in das Netz abgeben, um den Aufstellungsort der Turbine unabhängig wählen zu können. Eine Regelung der Belastung der einzelnen Generatoren und Verdichter gestattet dann, die Wettermengen und Höchsttemperaturen der einzelnen Abbaureviere einer Schachtanlage aufeinander abzustimmen bzw. die weniger tief liegenden Baue des gleichen Schachtes ohne Beeinträchtigung der bestehenden Bewetterung weiterzubetreiben. .The locally very different mine workings often make a different one Execution of the described cooling device necessary. Instead of reinforcement of the main fan, one or more additional fans can also be installed underground or it can. the expansion work on several turbines, which in this case for To avoid cold losses are to be set up as close as possible to the longwall face will. Often you will drive an electric generator instead of the dewatering and emit the electricity @in the network, independent of the installation site of the turbine to be able to choose. A regulation of the load on the individual generators and compressors then allows the amounts of weather and maximum temperatures of the individual mining areas of a shaft system or the less deep-lying structures continue to operate the same shaft without impairing the existing ventilation. .

Ein im Sinne der Erfindung durchgeführter Kaltluftprozeß mit Entspannung nicht 'künstlich vorverdichteter Luft ist, abgesehen von seiner Anwendungsmöglichkeit, auch in anderem Zusammenhang unter ähnlichen Voraussetzungen noch aus folgendem Grunde besonders vorteilhaft: Beim Vorhandensein gasführender Flöze besteht immer eine gewisse Gefahr für den Grubenbetrieb und insbesondere die Sicherheit der Bergleute. Da nun die Stärke der Ausgasung von dem jeweils unter Tage herrschenden Luftdruck abhängig ist und vor allem durch Änderung dieses Druckes beeinflußt werden kann (bei Druckabfall im Sinne einer Zunahme, bei Drucksteigerung im Sinne einer Abnahme), so gibt das Bestehen eines gewissen Unterdruckes gegenüber dem atmosphärischen Druck die Möglichkeit, einfacher und schneller eine Drucksteigerung herbeizuführen und damit die Ausgasung einzudämmen oder ganz zu unterbinden. Dazu ist dann lediglich eine vorübergehende Verringerung des zusätzlichen Unterdruckes notwendig und im allgemeinen auch ausreichend, während bei atmosphärischem Druck oder gar Überdruck eine wesentliche Drucksteigerung nur sehr schwer zu erreichen .ist.A cold air process with relaxation carried out in accordance with the invention is not 'artificially pre-compressed air, apart from its possible application, also in another context under similar conditions from the following Reasons particularly advantageous: In the presence of gas-bearing seams there is always some danger to mine operations and especially the safety of miners. Now there is the strength of the outgassing from the air pressure prevailing underground is dependent and can be influenced above all by changing this pressure (in the case of a pressure drop in the sense of an increase, in the case of an increase in pressure in the sense of a decrease), so there is a certain negative pressure compared to atmospheric pressure the possibility of increasing the pressure more easily and quickly and thus contain the outgassing or completely prevent it. This is then only a temporary reduction of the additional negative pressure is necessary and im generally also sufficient while at atmospheric pressure or even overpressure a substantial increase in pressure is very difficult to achieve.

Im übrigen ist es unter den genannten Verhältnissen zweckmäßig, eine derartige Grubenkühlung so durchzuführen, daß während der Hauptschicht ein geringerer Unterdruck eingestellt wird als während der Nebenschichten. Dadurch hat man es im Interesse der Sicherheit der Bergleute in -der Hand, die Ausgasung gerade dann niedrig zu halten, wenn besonders viele Bergleute gefährdet sind.In addition, under the circumstances mentioned, it is advisable to have a To carry out such pit cooling so that during the main shift less Negative pressure is set as during the secondary shifts. So you have it in Interest in the safety of the miners in hand, the outgassing just then low to be kept if a particularly large number of miners are at risk.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Kühlung tiefer Grubenbaue u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die der normalen Bewetterung dienende, im Einziehschacht infolge der Erdschwere auf einen der Tiefe entsprechenden atmosphärischen Druck verdichtete Luft unter Arbeitsleistung entspannt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Entspannung notwendige Unterdruck in den Grubenbauen durch Verstärkung der zur Überwindung der Widerstände längs des Wetterweges dienenden Wettermaschine über Tage erzeugt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Unterdruck in den Grubenbauen durch unter Tage aufgestellte Gebläse erzeugt wird. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung der Luft in einer oder mehreren Wetterturbinen erfolgt, die entweder zum Antrieb der Wasserhaltungs- oder anderer Arbeitsmaschinen oder elektrischer Stromerzeuger dienen. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der im Einziehschacht zuströmenden Luft für die örtliche Kühlung entspannt und vor Erreichung des Ausziehschachtes wieder in entsprechendem Maße verdichtet wird.PATENT CLAIMS: i. Process for cooling deep mine workings and the like, characterized in that the normal ventilation is used in the pull-in shaft due to the gravity of the earth to an atmospheric pressure corresponding to the depth compressed air is relaxed under work performance. a. Method according to claim i, characterized in that the negative pressure necessary for relaxation in the Pit construction by strengthening the to overcome the resistance along the weather path serving weather machine is generated above days. 3. The method according to claim i, characterized characterized that the additional negative pressure in the mine works by underground installed blower is generated. 4. The method according to claim i, characterized in that the relaxation of the air in one or more weather turbines takes place either to drive the drainage or other work machines or electric power generator. 5. The method according to claim i, characterized in that that only part of the air flowing into the intake duct is used for local cooling relaxed and before reaching the pull-out shaft again to the appropriate extent is compressed.