-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Überwachen des Füllstands von Füllsäulen, insbesondere mit Lockermassen verfüllten (Bergbau)Schächten nach Anspruch 1.
-
Es ist üblich alte Schächte aus dem Bergbau nach deren Verwendung mit Lockermassen zu verfüllen. Solche Schächte weisen allerdings Teufen von über 500 m und auch Verzweigungen usw. auf. Daher ist es notwendig diese Füllsäulen zu überwachen und nachzuprüfen, da ein unerwünschtes Nachrutschen der Lockermassen auftreten kann. Dabei ist zu beachten, dass Methangas austreten bzw. auftreten kann, so dass ein Explosionsschutz (Ex-Schutz) gewährleistet sein muss.
Wird bei der vorgeschriebenen jährlichen Befahrung ein Nachrutschen festgestellt, so ist der Zeitpunkt des Nachrutschens unbekannt.
-
Es besteht daher der Wunsch nach einer sicheren und ständigen Überwachung des Zustands der Füllsäulen in diesen Schächten.
-
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zum automatischen Überwachen des Füllstands von Füllsäulen, insbesondere mit Lockermassen verfüllten (Bergbau)Schächten bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
-
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass wenn die Vorrichtung mit einem rein mechanischen Verlagerungselement, einer Wirkverbindung und einem Signalgeber, wobei das mechanische Verlagerungselement selber im Schacht an der Füllsäule gelagert ist und über die Wirkverbindung eine mit der Füllsäule erfolgende Verlagerung an den außerhalb des Schachts angeordneten Signalgeber weitergibt, es möglich wird, den Füllstand der Füllsäule automatisiert zu überwachen und dabei den notwendigen Explosionsschutz (weil stromlos) zu beachten, da keine funkenbildende Elektrik etc. im Schacht angeordnet ist.
-
Vorzugsweise ist das mechanische Verlagerungselement ein hydraulischer Zylinder mit einem am Kolben befestigten Gewicht, wobei das Gewicht an der Füllsäule gelagert ist. Gibt die Füllsäule also nach, bewegt sich das Gewicht nach unten und der Kolben des Zylinders drückt Flüssigkeit heraus.
-
Wenn die Wirkverbindung eine hydraulische Leitung zwischen mechanischem Verlagerungselement und Signalgeber ist, kann diese Flüssigkeit in der Hydraulikleitung aufgenommen werden und zuverlässig nach außerhalb des Schachts transportiert werden.
-
Wenn der Signalgeber ebenfalls ein Hydraulikzylinder ist, dessen Kolben durch eine Verlagerung der Füllsäule über die Wirkverbindung verlagert wird, kann so die Flüssigkeit eine entsprechende Verlagerung des Kolbens des Signalgebers bewirken, die wiederum außerhalb des Schachts einfach detektierbar (z.B. durch eine sensorbasierte oder kamerabasierte Überwachung) ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform löst der Kolben bei einer vorbestimmten Verlagerung einen Schalter aus, der somit ein Signal erzeugt. Das Signal kann ausgewertet werden oder sogar im Notfall einen Alarm auslösen.
-
Eine besonders zuverlässige und wenig anfällige sowie EX-Schutz bereitstellende Variante kann als Schalter einen Magneten am Kolben und einen Näherungssensor umfassen.
-
Zusätzlich kann der Signalgeber einen, vorzugsweise batteriebetriebenen, Datenlogger umfassen, so dass die Daten der Verlagerung periodisch aufgezeichnet werden können. Auch ist eine Anbindung des Signalgebers mit oder ohne Datenlogger an ein Netzwerk, z.B. mit Mobilfunk etc. zum Übertragen der Daten und/oder eines Alarms an eine Leitstelle möglich.
-
Um eine temperaturbedingte Verlagerung zu vermindern bzw. auszuschließen, um Fehlmeldungen zu verringern, kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser des hydraulischen Zylinders des Verlagerungselements in Relation zum Durchmesser der hydraulischen Leitung der Wirkverbindung groß ist, so dass temperaturbedinge Volumenänderungen der Flüssigkeit relativiert werden.
-
Mit anderen Worten, die Erfindung stellt als Lösung eine stromlose Überwachung mittels hydraulischer Schaltung bereit. Im Schacht wird dazu ein hydraulischer Zylinder eingebaut. An diesem Zylinder ist ein Seil mit einem Gewicht befestigt, das auf der Füllung aufliegt. Sobald die Füllsäule nachgibt, wird der Zylinder durch die Bewegung des Gewichtes heruntergedrückt und es wird hydraulisches Öl durch eine Leitung gepresst. Außerhalb des Schachtes ist diese hydraulische Leitung ebenfalls mit einem Zylinder verbunden, der sich durch das auspressende Öl herausschiebt und mittels eines Magneten einen Näherungsschalter betätigt. Dieser Näherungsschalter ist an einem batteriebetriebenen Datenlogger angeschlossen. Es wird der Status des Schaltzustandes periodisch zu einem Server der Überwachungszentrale übertragen.
-
Ebenso sendet der Datenlogger sobald der Schalter betätigt wird. Solche handelsüblichen Datenlogger können mit einem Satz Batterien mehrere Jahre betrieben werden.
-
Die Schaltzustände können in einer Monitoring-Plattform, wie z.B. DMT SAFEGUARD visualisiert werden.
-
Eine Alarmfunktion kann ebenfalls über die Monitoring-Plattform ausgelöst werden.
-
Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
- 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung;
- 2 eine detaillierte schematische Ansicht des Geberzylinders aus 1 und
- 3 eine detaillierte schematische Ansicht des Sensorzylinders aus 1
zeigen.
-
In den Figuren ist eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum automatischen Überwachen des Füllstands von Füllsäulen von mit Lockermassen verfüllten Bergbauschächten dargestellt.
Sie umfasst in Wesentlichen ein Gewicht 2, das an der Füllsäule gelagert ist. Das Gewicht 2 ist mittels eines Stahlseils 3 an einem hydraulischer Zylinder 4 befestigt, wobei es am Kopf 5 umgelenkt und am Kolben 6 befestigt ist, so dass das Gewicht 2 am Kolben 6 zieht.
-
Der Geberzylinder 4 und das Stahlseil 3 mit dem Gewicht 2 befinden sich im Schacht. Das Gewicht 2 liegt auf der Füllsäule, wobei noch kein Zug auf dem Seil 3 ist. Das Seil 3 ist also locker.
Sobald die Füllsäule nachgibt, fällt auch das Gewicht 2 nach unten. Das Stahlseil 3 wird straff und drückt über eine Umlenkrolle den Kolben 6 des Geberzylinders 4 herunter.
-
Am Zylinder 4 ist eine hydraulische Leitung 7 angeschlossen, die aus dem Schacht herausgeführt und an dem Signalgeber als weiteren Hydraulikzylinder 8 außerhalb des Schachts angeschlossen ist, dessen Kolben 9 durch eine Verlagerung der Füllsäule über die Wirkverbindung verlagert wird.
-
Das Hydrauliköl wird beim Nachuntenfallen des Gewichts 2 durch die Hydraulikleitung 7 gepresst und drückt dabei den Sensorzylinder 8 bzw. seinen Kolben 9 heraus.
-
Der Kolben 9 besitzt am Kopf 10 einen Magneten 11 auf, der einen Näherungsschalter 12 bei Annäherung auslöst.
-
Der Näherungsschalter 12 ist wiederum an einen Datenlogger 13 angeschlossen, der die Schaltvorgänge registriert und an eine zentrale Leitwarte übermittelt. Es erfolgt eine Alarmierung bei einem Schaltwechsel.
-
Mit anderen Worten, als Lösung dient eine stromlose Überwachung mittels hydraulischer Schaltung.
Im Schacht wird der hydraulischer Zylinder 4 (Geber) eingebaut. An diesem Zylinder 4 ist ein Seil 3 mit einem Gewicht 2 befestigt, das auf der Füllsäule aufliegt.
-
Sobald die Füllsäule nachgibt, wird der Kolben 6 des Zylinders 4 durch die Bewegung des Gewichtes 2 heruntergedrückt und es wird hydraulisches Öl durch die Leitung 7 gepresst.
-
Außerhalb des Schachtes ist die hydraulische Leitung 7 mit dem Zylinder 8 (Sensor) verbunden, dessen Kolben 9 sich durch das auspressende Öl herausschiebt und mittels des Magneten 11 den Näherungsschalter 12 betätigt.
-
Der Näherungsschalter 12 ist an dem batteriebetriebenen Datenlogger 13 (3,6 Volt) angeschlossen.
-
Der Status des Schaltzustandes wird stündlich zu einem Server der Anmelderin übertragen.
-
Ebenso sendet der Datenlogger 13 sobald der Schalter 12 betätigt wird.
Der Logger kann mit einem Satz Batterien ca. 5 Jahre betrieben werden.
-
Die Schaltzustände werden in DMT SAFEGUARD visualisiert. DMT SAFEGUARD ist eine Datenbank, bei der man die Ergebnisse auf einer passwortgeschützten Internetseite aufrufen kann. Es ist eine Karte mit dem Standort des Sensors und Grafiken visualisiert. Die Alarmfunktion erfolgt ebenfalls über DMT SAFEGUARD.
-
Der Geberzylinder 4 und auch der Sensorzylinder 8 befinden sich in einem mit Deckel verschließbaren Aluminiumgehäuse.
-
Die Hydraulikdurchführung an der Schachtwand wird Druckdicht verschlossen und muss einen Druck von 2 bar aushalten. Hintergrund ist der Schachtdeckel, der ebenfalls eine Druckdichtigkeit von 2 bar aufweist. Liegt ein höherer Luftdruck oder auch Methangasdruck an, entweicht die Luft oder das entzündliche Gas durch den Schachtdeckel bzw. durch die Dichtung zwischen Schachtring und Schachtdeckel.
-
An der Umlenkrolle am Kopf 6 des Geberzylinders 4 ist eine Markierung 14 angebracht, an der die Position des Kolbens 6 des Geberzylinders 4 beim Befüllen mit Hydrauliköl abgelesen und somit eingestellt werden kann.
