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Vorrichtung zur Verhinderung der Fortpflanzung von Grubenexplosionen mittels Gesteinstaub- verwirbelung.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu dienen soll, den Gesteinstaub, welcher zwecks Abtötung der Flamme in bekannter Weise von der Explosionswelle verwirbelt werden soll, mit äusserster Schnelligkeit in die gefährdete Strecke einzubringen, so dass er in seiner. gesamten Menge oder mit einem Teil derselben bereits durch die vorlaufende Luftwelle erfasst und verteilt wird, ehe die Explosionsflamme eintrifft. Diese äusserste Geschwindigkeit ist notwendig, weil nur dann eine Fortpflanzung der Explosion mit Sicherheit verhütet werden kann.
Bei den bekannten Einrichtungen, die dem gleichen Zwecke dienen, ist sie nicht erreicht, weil der Auslösung der an oder oberhalb der Firste den Staub unterstützenden Mittel'verzögernde Umstände entgegenstehen, sei es dadurch, dass der den Staub unterstützende Boden nicht von Anfang an die ganze Einsturzöffnung freigibt, sei es durch die Zwischenschaltung von Kraftsammlern, (Federn, Gewichte u. dgl. mehr), deren Trägheitsvermögen zunächst überwunden werden muss, bevor sie die Auslösung herbeiführen.
Bei der Erfindung wird die schnellste Auslösung und völlige Freigabe der Einsturz- öffnung dadurch erreicht, dass der Boden des Staubbehälters unmittelbar durch die Kraft des Explosionsstosses gegen den Behälter selbst stützlos gemacht wird, so dass er im Augenblick der Explosion sich vom Staubbehälter trennt und mit dem Staub frei in die Strecke niederfällt.
Da nun aber die grossen Mengen des erforderlichen Gesteinstaubes ein grosses Gewicht haben, so sind die Auslösevorrichtungen stark belastet und bieten dementsprechend einen grossen Widerstand. Die Erfindung gibt deshalb Mittel an, diesen Widerstand auf das Geringste zu bemessen, und zwar dadurch, dass die vom Luftdruck erfasste, den Boden des Kastens stützende Fahne an zwei Punkten aufgehängt ist, die möglichst weit auseinander liegen, und dass der Druckpunkt des Gefässbodens einem dieser beiden Stützpunkte möglichst nahe gebracht ist, so dass der andere nur einen verhältnismässig geringen Gewichtsdruck aufzunehmen hat.
Die Erfindung richtet sich weiter darauf, die Explosionsflamme vor der Sicherungsstelle durch Drosselung der vorlaufenden Luftwelle zu verzögern und dadurch Zeit für das rechtzeitige Niedergehen des Staubes zu gewinnen und ferner durch Hinleiten der Explosionswelle auf den Kasteninhalt eine besonders kräftige Verwirbelung des Staubes zu gewährleisten.
Der den Staub aufnehmende Kasten kann ferner durch einen Deckel abgedeckt sein, damit der Staub vor Feuchtigkeit geschützt ist. Dieser Deckel darf aber nicht beim Staubeinbruch an den Kastenseitenwänden haften bleiben, er wird deshalb lediglich vom Kastenboden getragen und stürzt mit diesem frei ab, weil er an den Seitenwänden nicht befestigt ist.
Da nun erfahrungsgemäss die Explosionswelle vielfach nicht nur einen einmaligen Luftdruck erzeugt, sondern durch aufeinanderfolgende Einzelstösse wirkt, ist auch Vorsorge getroffen, dass der Gesteinstaub nicht gleich durch den ersten Stoss seine wirksame Lage völlig verliert, sondern dass er im Absturz noch einmal abgefangen wird ; so dass er sich in einer Höhenlage befindet, die dem nachfolgenden Stoss gute Gelegenheit zur Verwirbelung bietet.
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Um die Auslösung durch Anprall von sperrigen Gegenständen, die häufig durch die Strecke gefördert werden müssen, zu vermeiden, ist ein vom Boden getragener Schutzbalken vorgesehen, der sich unter den Auslösefahnen herzieht, von diesen aber unabhängig ist.
Schliesslich kann die Einrichtung so getroffen werden, dass eine Auslösung durch schwache Explosionsstösse nicht geschieht, dass aber dennoch eine gewisse Staubmenge durch diese Stösse verwirbelt wird, die sich aber selbsttätig aus dem Inhalt des Staubkastens wieder ergänzt, so dass der Einsturz bei folgenden Hauptstössen erst in vollem Masse geschieht.
In der Zeichnung ist die Erfindung mit ihren verschiedenen Ausführungsformen und Verbesserungen in neun Figuren dargestellt.
Fig. i bis 3 zeigen die Einrichtung schematisch in ihrem Grundgedanken,
Fig. 4 und 5 stellen. die Einrichtung zur Entlastung des Druckpunktes der Auslösefahnen dar1
Fig. 6 zeigt eine Besonderheit zur Abfangung des ersten Stosses zwecks besonders kräftiger Verwirbelung des Staubes,
Fig. 7 zeigt wie der Kastendeckel vom Boden ohne Zusammenhang mit den Wänden abgestützt wird, ferner wie der Staub auf seinem Absturzwege abgefangen wird und in Gemeinschaft mit
Fig. 8 wie die Fahnen gegen Anschlag sperriger Gegenstände geschützt werden. schliesslich zeigt
Fig. 9 die Einrichtung, wie der Staub durch leichte Stösse nur zum Teil verblasen wird und sich aus den Vorratsbehältern selbsttätig ergänzt.
Die Strecke 1 soll in ihrem Verlauf hinter dem Explosionsherd geschützt werden.
Zu diesem Zwecke ist in der Firste der Strecke ein Raum 2 vorgesehen, in welchem ein Behälter 3 untergebracht ist. Dieser Behälter ist mit Gesteinstaub gefüllt und unten durch einen zweiteiligen Boden 4, 5 geschlossen. Dieser Boden soll im Augenblick der Explosion die Unterstützung gegen den Behälter verlieren. Zu diesem Zwecke sind die Wandungen des Behälters in die Strecke herabgezogen, so dass sie mit quer zur Strecke verlaufenden Ansätzen 6,7 Widerstände gegen die Explosionswelle bieten. Der Boden 4, 5 wird von eisernen Trägern 8, 9, die die Wandungen durchdringen und in ihnen ihre Stütze finden, getragen. In derselben Höhe aber, wo die Träger 8, 9 die Wandungen durchdringen, sind die Wandungen in ihrem Zusammenhang mit den Kastenwänden geschwächt.
Diesem Zwecke dienen die Bohrungen 10, die nach Bedarf angebracht werden und natürlich auch durch andere Mittel wie Einkerbungen o. dgl, ersetzt werden können.
Trifft nun die Explosionswelle auf'die Ansätze 6, 7 auf, so brechen diese in der durch die Löcher 10 festgelegten Bruchlinien ab und die Eisen 8, 9 verlieren ihren Halt, mit ihnen stürzt der Boden 4, 5 frei ohne jeden Zusammenhang mit dem Kasten ab, so dass also der Staub in die Strecke zum Einsturz kommt.
Es ist selbstverständlich, dass auch'andere Mittel dazu verwendet werden können, den freien Absturz des Bodens und damit des Staubes herbeizuführen, so z. B. eine Einrichtung gemäss Fig. 3. Hier sind die beiden Bodenteile 4 und 5 nicht durch Träger gehalten, sondern sie haben an ihrer in der Mitte liegenden Trennungsfuge je eine abwärtsreichende Bole 11, 12.
Beide Bohlen sind durch Schrauben 13 miteinander verbunden. Oberhalb dieser Verbindungs- schrauben ist für die Bohlen ähnlich, wie in Fig. i und 2, eine Bruchlinie vorbereitet durch Bohrungen oder Kerben 14. Die Bohlen 11, 12 werden also an dieser Stelle bei
Auftreffen der Explosionswelle abbrechen, und da sie über dieser Stelle keinen Zusammen- hang mehr haben und ausserdem die Bodenteile 4 und 5 nur leicht in die Kastenwandung eingepfalzt sind, wird sofort der Boden mit dem Staub niederfallen.
Statt der eben beschriebenen Einrichtung lässt sich nun aber mit Vorteil eine solche anwenden, bei der ein Abbrechen von Teilen nicht Bedingung ist, bei der vielmehr stützende
Telle durch den Explosionsdruck hinweggeräumt werden, indem die zwischen ihnen und dem schwer belasteten Boden bestehende Reibung überwunden wird. Solche Teile erfordern aber natürlich schon einen kräftigen Angriff, wenn sie unmittelbar an der Druckstelle, d. h. an derjenigen Stelle, wo die Last des Bodens getragen wird, die Reibung überwinden 'müssen.
Durch einen solch grossen Widerstand würde aber die erforderliche Empfindlichkeit der Auslösevorrichtung nicht mehr erreicht sein1 darum wird der neuen Einrichtung gemäss die an sich bekannte Fahne verwendet und bei ihr der Lastpunkt des Bodens mit dem zur Verschiebung kommenden Auslösepunkt möglichst weit auseinander gelegt, wobei ein dritter Punkt als Unterstützungspunkt vorgesehen ist, der in der Nähe des Lastpunktes liegt, so dass eine Hebelwirkung zustande kommt.
In der Fig. 4 ist der zweiteilige Boden 4, 5 durch zwei Fahnen 15, 16 gehalten.
Jede Fahne ist an zwei Punkten 17 und 18 aufgehängt, und zwar bei 18 dadurch, dass sie mit einem Bolzen in ein Loch der Hängestütze 19 einragt. Beim Punkte 17 wird die Fahne von einem schmalen Finger 20 getragen.
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Die Bodenteile und 5 stützen sich einerseits auf den Träger 21 und andrerseits auf den Punkt 22 der Fahnen 15 und 16. Dieser Punkt 22 liegt möglichst nahe beim Punkte 18, so dass dieser Punkt 18 in der Hauptsache die Gewichtslast des Staubes aufzunehmen hat. Der Belastungsdruck bei 17 ist dahingegen nur gering, er steht im umgekehrten Verhältnis wie die Hebellänge zwischen 22 und 17 einerseits und 22 und 18 andrerseits. Bei 17 wird also ein entsprechend geringerer Reibungsdruck entstehen.
Wird die Fahne 15 oder 16 von der Explosionswelle erfasst, so verschiebt sie sich auf dem Finger 20 und kommt hier zur Abgleitung, damit löst sie sich auch aus ihrer Aufhängung 18 in der Hängestütze 19, weil sie hier lediglich-mit einem Bolzen lose eingesteckt ist. Beide Bodenteile verlieren damit ihre Unterstützung, so dass der Staub schon bei der ersten vorlaufenden noch verhältnismässig gering wirkenden Luftwelle zum Einbruch in den Stollen kommt.
Die grosse Empfindlichkeit dieser Einrichtung bringt eine so schnelle Auslösung mit sich, dass man unter Umständen darauf verzichten kann, dass der Boden völlig frei mit dem Staub zum Absturz kommt. Man kann vielmehr den Boden auch am Kasten einseitig anlenken, so dass er nur niederklappt und in dieser Stellung zunächst die Explosionswelle abfängt und auf den entsprechenden Staub zulenkt. Dadurch wird der Staub besonders kräftig erfasst und heftig verwirbelt, so dass die Hauptwelle der Explosion, die selbstverständlich alles mit fortreissen wird, bereits einen verwirbelten Staub vorfindet und sich die Flamme desto energischer abkühlt.
Eine solche Einrichtung ist in Fig. 5 und 6 zur Darstellung gebracht. Der Boden 4 ist nur einteilig, er ist geneigt und durch ein Eisengerüst 23 unterstützt, welches im Punkte 24 am Kasten angelenkt ist. An der dem Gelenkpunkte 24 entgegengesetzten Seite ist das Eisengerüst 23 ähnlich wie in Fig. 4 dargestellt, von zwei Fahnen 15, 16 unter- stützt, jedoch mit dem Unterschiede, dass die Druckpunkte 22 aussen und die Abgleitstellen 17 innen liegen, demgemäss liegen auch die Bolzen 18 aussen. Kommt die Explosion im Sinne des Pfeiles x, so wird die vorlaufende Luftwelle die Fahnen 15, 16 abdrücken, damit den Boden auslösen und ihn um den Gelenkpunkt 24 zum Niederklappen bringen.
Da der Boden 4 nicht die volle Ausdehnung des Eisengerüstes 23'hat, sondern bei 25 endet, so kann die Explosionswelle unter dem niedergeklappten Boden zunächst hindurch, wobei sie den verwirbelten Staub mit sich nimmt, reisst dann aber der starke Stoss das ganze Gefäss mit sich fort, so findet er den Staub nicht etwa auf der Sohle liegend vor, sondern hoch aufgeschichtet bzw. im Niederfall begriffen. Der Staub wird also die Explosionswelle im Kern durchdringen.
Selbstverständlich könnte der Gelenkpunkt 24 auch von der First anstatt vom Kasten getragen werden, auch könnte durch doppelseitige Ausbildung der Einrichtung dafür Sorge getragen werden, dass die Sicherungseinrichtungen nach beiden Richtungen x-y wirkt.
Die Erfindung kann auch gemäss Fig. 7 vervollständigt werden, hier sind es mehrere Umstände, die von erfinderischer Bedeutung sind,
Zunächst ist Vorsorge getroffen, dass der Staub im Gefäss durch einen Deckel abgedeckt ist, der ähnlich wie der Boden völlig frei liegt und den Staub am Absturz also nicht hindert. Um aber den Staub durch das Deckelgewicht nicht zu belasten, wird der Deckel vom Boden durch Stützen getragen, die durch den Kasten, also auch durch den Staub hindurchführen.
In der Fig. 7 ist 26 der erwähnte Deckel, dieser wird von einer Anzahl Stützen 27 getragen, die einerseits unten auf dem Boden 4 stehen und andrerseits oben den Deckel 26 stützen.
15 und 16 sind die Fahnen, auf die sich der Boden durch Vermittlung der Längsbalken 28 stützt, die auf den Ansätzen 29 der Fahnen ruhen. Diese Fahnen haben ihren Stützungspunkt 18 in den Eisen 30, und sie stützen sich in der Bodenmitte bei den Abgleitpunkten 17 auf den Eisen 31 ab, welches lediglich vom Kastenboden 4 selbst getragen wird.
Findet die Auslösung statt, so stürzt der Boden 4 mitsamt dem Deckel 26 und den Längsbalken 28 wie auch mit dem gesamten Kasteninhalt ab. Die Längsbalken 28 sind aber durch Ketten 32 an den festliegenden Balken 33 aufgehängt, so dass der Staub beim Niederfall zunächst eine Verzögerung erfährt, indem er etwa auf die Mitte der Streckenhöhe der Kettenlänge entsprechend angekommen ist, kommt dann der kräftige Hauptstoss der Explosion, So findet er den Staub in guter Angriffshöhe vor.
Um die empfindlichen Auslösemittel, die Fahnen 15 und 16 vor unbeabsichtigter Auslösung zu schützen, ist ein Schutzbalken 34 vorgesehen ; er verhindert, dass sperrige Gegenstände, die häufig durch die Strecke gefördert werden müssen, gegen die Fahnen anschlagen, er würde derartigen Anschlag aufnehmen. Um den Niedersturz des Bodens und des Staubes nicht zu hindern, ist dieser Schutzbalken 34, der vollständig quer unter dem ganzen Kasten einheitlich hinwegführt in einer Muffe 35, die vom Eisen 31 getragen wird, schwebend gehalten. Damit er nicht seitlich ausschwenken kann, ist er, wie Fig. 8 erkennen lässt, schwalbenschwanzförmig an den Enden ausgeschnitten und die Eisen 30 legen sich in die Ausschnittkerben 36 ein, sie hindern den Balken nur an der wagrechten Schwenkung, stützen ihn aber nicht in senkrechter Richtung.
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Zweckmässig ist es natürlich den Staubbehälter durch ein Gerüst zu unterstützen, das vollständig unabhängig von der Zimmerung ist. Auf diese Weise wird der Kasten unabhängig von den Veränderungen, die in der Zimmerung durch den Gebirgsdruck herbeigeführt wird und er macht die Gebirgsbewegung nicht mit. Dies ist notwendig damit sich der Behälter nicht verzieht und keine Klemmungen in den Teilen der Auslösevorrichtung entstehen. Auch ist es zweckmässig, dieses selbständige Traggerüst so auszubauen, dass die Gerüstteile in die Flucht der Zimmerung zurücktreten, so dass der Stollen an der Einbaustelle des Staubbehälters nicht verengt wird.
Schliesslich ist eine Einrichtung getroffen, die in Fig. 9 dargestellt ist, und bei der auf die hohe Empfindlichkeit der Auslöseeinrichtung verzichtet ist. An ihre Stelle tritt der Umstand, dass der Staub von der Vorwelle bei der Explosion bereits zum Teil erfasst wird, weil er frei liegt, und dass die Hauptwelle die Hauptmasse dennoch vorfindet, weil ihr die Auslösung der ganzen Staubmengen vorbehalten bleibt,
Diese Einrichtung hat den Vorteil, dass bei leichten Explosionen die völlige Auslösung der Staubmenge unterbleibt, so dass die Wegräumung der grossen Staubmassen nach leichten Explosionen nicht erforderlich ist.
Der Staub ist unterhalb der Firste, und zwar in einem freien Abstand von dieser auf dem Boden 4 gelagert und von ihm derart abgestützt, dass er aus dem Überhau 2 mit einem Teil 37 herausragt, der zwischen der Firste und dem Boden 4 liegt und sich nach dem Böschungswinkel bildet. Wird dieser offene Staubkörper 37 von einer leichten Explosionswelle bestrichen, so wird der Staub abgeweht, der sich aber aus dem als Reserve dienenden Überhau 2 selbsttätig wieder ergänzt. Kommt eine stärkere Explosion, so werden die Unterstützungsstempel 38 fortgerissen, so dass der Boden 4 und der gesamte Staubkörper zum Absturz kommt. Selbstverständlich kann die Unterstützung des Bodens 1 auch in irgendeiner anderen Weise gegebenenfalls auch durch die in den früheren Zeichnungen besprochenen Fahnen geschehen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Vorrichtung znr Verhinderung der Fortpflanzung von Grubenexplosionen mittels Verwirbelung von Gesteinstaub, der von einem Boden unterstützt, innerhalb der Firste untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden durch die, der Explosionsflamme vorlaufende Luftwelle stützlos gemacht wird und mit dem aufliegenden Staub frei in die Strecke niederfällt.