DE2405787B2

DE2405787B2 - Meßeinrichtung für eine Gasströmung

Info

Publication number: DE2405787B2
Application number: DE19742405787
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. 4630 Bochum Renner
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1974-02-07
Filing date: 1974-02-07
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2405787C3; DE2405787A1

Description

Die Erfindung betrifft eine erste Meßeinrichtung für eine Gasströmung in einem geschlossenen Kanal mit relativ großem Querschnitt mit einer Differenzdrucksonde zur Abnahme eines Teilstromes, die einen ersten Rohrkörper mit im Staupunkt angeordneten Druckabnahmebohrungen und in Strömungsrichtung dahinter einen zweiten Rohrkörper mit Bohrungen zur Abnahme des statischen Druckes aufweist, und mit einem im Teilstromkreis angeordneten direkt anzeigenden Geschwindigkeitsmeßgerät

Die Erfindung betrifft weiterhin eine zweite Meßeinrichtung für eine Gasströmung in einem geschlossenen Kanal mit relativ großem Querschnitt mit einem aus zwei Kammern bestehenden Differenzdruckgeber zur Abnahme eines Teilstromes, von denen eine Kammer als Rohrkörper mit im Staupunkt angeordneten Druckabnahmebohrungen ausgebildet ist und die zweite Kammer mit Bohrungen zur Abnahme des statischen Druckes versehen ist und mit einem im Teilstromkreis angeordneten direkt anzeigenden Geschwindigkeitsmeßgerät.

Die Messung und Überwachung des Wetterstromes in Untertagestrecken befriedigt häufig nicht, weil die Meßgenauigkeit der verwendeten Meßeinrichtungen zu wünschen übrig läßt und die angezeigten bzw. aufgezeichneten Meßwerte starke Schwankungen aufweisen, die nur kurzzeitig auftreten und deshalb für die Überwachung praktisch nicht von Interesse sind. Diese Schwankungen werden teilweise durch den Fahrverkehr in diesen Strecken verursacht und/oder sind durch die Art der verwendeten Meßeinrichtungen systembedingt.

Bei den heute üblichen Meßeinrichtungen wird an einem bestimmten Punkt des Streckenquerschnitts ein Meßwertgeber angeordnet, wobei dieser Meßwertgeber ein Flügelanemometer, ein thermoelektrischer Geber oder ein Differenzdruckmeßgerät, verbunden mit einem Staurohr als Differenzdruckgeber, sein kann. Der Meßpunkt wird so ausgewählt, daß die örtliche Wettergeschwindigkeit an dieser Stelle etwa der mittleren Wettergeschwindigkeit der gesamten Strecke entspricht.

Während der Meßzeit werden die durch die Turbulenz der Strömung bedingten Schwankungen dem zeitlichen Mittelwert der Wettergeschwindigkeit überlagert Obwohl diese Schwankungen relativ kurzzeitig auftreten, sind ihre Amplituden so groß, daß die beobachteten bzw. aufgezeichneten Werte im Endergebnis lediglich eine mehr oder weniger gute Abschätzung eines Mittelwertes zulassen. Ein solches Anzeigeverhalten ist insbesondere dann nachteilig, wenn mehrere derartige Meßgeräte zur Überwachung und/ oder Regelung der Bewetterung untertägiger Streckensysteme, beispielsweise mit Hilfe eines Prozeßrechners, herangezogen werden.

Es ist auch bereits bekannt, das Prinzip der Messung eines Teilstromes zu verwenden, um den Wetterstrom

zu überwachen. Dieses Prinzip ist beispielsweise in der G B-PS 13 25 764, der US-PS 34 43 434 sowie der US- PS 33 14 290 verwirklicht, wobei direkt anzeigende Geschwindigkeitsmeßgeräte zum Messen des Teilstromes dienen. s

Den eingangs erwähnten Meßeinrichtungen liegt die GB-PS 13 25 764 zugrunde. Der wesentliche Nachteil dieser für Rohrleitungen vorgesehenen Meßeinrichtung mit einer Sonde mit kreisförmigem Querschnitt ist, daß der Sondenbeiwert — das Verhältnis von Anströmstau- ι ο druck zum von der Sonde abgegebenen Wirkdruck — vom Verhältnis der Querschnitte der Sonde und der Rohrleitung abhängt. Außerdem ist der Sondenbeiwert bei niedrigen Gasgeschwindigkeiten nicht konstant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten Meßeinrichtungen zu vermeiden und eine Meßeinrichtung zu entwickeln, die die kurzzeitigen großen örtlichen Schwankungen oder Änderungen im Geschwindigkeitsprofil der Wetterbewegung in einer Strecke ausglei- chen, dabei auch niedrige Wettergeschwindigkeiten zuverlässig und genau anzeigen, die für die Sicherheit besonders wichtig sind, und bei denen Wirbelablösungen und Sekundärströmungen praktisch nicht auftreten.

Die zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagenen Merkmale gehen für die erste Meßeinrichtung aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1 und für die zweite Meßeinrichtung aus dem Kennzeichen des Anspruchs 2 hervor.

Mit diesen Meßeinrichtungen, bei denen sehr jo empfindliche und gedämpfte Systeme verwirklicht sind, werden konstante Sondenbeiwerte erzielt, insbesondere auch bei niedrigen Wettergeschwindigkeiten, wo richtige Meßergebnisse aus sicherheitlichen Gründen besonders wichtig sind. Die auftretenden Geschwindig- r> keitsschwankungen lassen sich in einem weiten Bereich und innerhalb de: gesamten Streckenquerschnitts zuverlässig erfassen. Dazu tragen die besondere Ausbildung der Differenzdruckgeber und deren Anordnung im Streckenquerschnitt wesentlich bei, insbesondere deren strömungsgünstige Ausbildung, die Wirbelablösungen verhindern sowie die Verwendung von Endscheiben, die Sekundärströmungen praktisch ausschließen. Zwar ist die strömungsgünstige Ausbildung von als Sonde ausgebildeten Wirkdruckgebern als solche aus der DT-Patentanmeldung B 21 391 schon bekannt, aber nur für eine Rohrleitung und auch nicht im Zusammenhang mit einer Teilstrommessung. Außerdem treten dort im Randbereich Querströmungen auf.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Meßeinrichtungen « sind in den Ansprüchen 3 bis 5 niedergelegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und 2 in zwei Ansichten eine Ausbildung einer Meßeinrichtung mit senkrecht angeordnetem Staukör- -,-, per,

Fig.3 einen Querschnitt durch den Staukörper gemäß dem Gegenstand der F i g. 1 und 2,

F i g. 4 und 5 in zwei Ansichten eine Ausführung einer Meßeinrichtung mit horizontal angeordnetem Staukör- i,u per,

Fig.6 eine ausschnittsweise Draufsicht auf den Gegenstand der F i g. 4 und 5,

F i g. 7 die Einzelheit A gemäß F i g. 4.

In einem geraden Streckenabschnitt mit etwa >,. konstantem Streckenquerschnitt 10 ist ein Staukörper 1 mit symmetrischem Flügelprofil senkrecht in der Streckentnitte zwischen Sohle ii und Firste 12 unterhalb des Ausbaubogens 13 angeordnet, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. An dem Staukörper 1 sind eine obere Endscheibe 2 und eine untere Endscheibe 20 befestigu An der oberen Endscheibe 2 sind Halteketten 21 angebracht, mit denen der Staukörper 1 an die Ausbaubögen 13 angeschlagen isL Die untere Endscheibe 20 trägt Stützen 22, über die sich der Staukörper 1 gegen die Streckensohle 11 abstützt. Die im Abstand von der Streckenwand angeordneten Endscheiben 20,2, die den Querschnitt des Staukörpers 1 allseits überragen, dienen als Leitflächen dazu, eine gleichbleibende Anströmung des Staukörpers 1 sicherzustellen. Der Staukörper 1 besteht aus einem vorderen Rohrkörper 3 und einem hinteren Rohrkörper 5. Seitlich an den Rohrkörpern 3, 5 sind Leitwände 7 angebracht, die einen Zwischenraum 90 begrenzen. An den hinteren Rohrkörper 5 schließt sich ein Abströmkörper 8 an. Im Staupunkt des vorderen Rohrkörpers 3 sind eine Reihe Bohrungen 4 zur Abnahme des Staudruckes und seitlich am hinteren Rohrkörper 5 je eine Reihe Bohrungen 6 zur Abnahme des statischen Druckes vorgesehen. In dem Zwischenraum 90 ist als Strömungsmeßgerät ein eigensicheres thermoelektrisches Anemometer 9 untergebracht, das über ein Anschlußrohr 92 mit dem vorderen Rohrkörper 3 und über ein Anschlußrohr 91 mit dem hinteren Rohrkörper 5 verbunden ist In einer der beiden Leitwände 7 ist eine verschließbare öffnung 70 (Fig.3) untergebracht, durch die hindurch das thermo-elektrische Anemometer 9 gewartet oder ausgetauscht werden kann.

Der Staukörper 1 wird in der Strecke 10 durch den Wetterstrom in Anströmrichtung 40 angeströmt. Ein Teilstrom strömt durch die Bohrungen 4 in den Rohrkörper 3. Innerhalb des Rohrkörpers 3 herrscht ein Überdruck gegenüber Rohrkörper 5, so daß ein Teilstrom über das Anschlußrohr 92 in das thermo-elektrische Anemometer 9 fließt, aus dem dieser über das Anschlußrohr 91 in den Rohrkörper 5 gelangt, woraus er über die seitlichen Bohrungen 6 abfließt. In die Anschlußrohre 91, 92 sind Kapillarstrecken eingebaut, um die Nebenschlußströmung variieren und damit Anzeige- und Meßbereich des Meßgerätes den örtlichen Verhältnissen anpassen zu können. Eine Anpassung läßt sich auch durch Variieren der Anordnung und Anzahl der Bohrungen 4, 6 erreichen, die zweckmäßig der Geschwindigkeitsverteilung im Streckenquerschnitt 10 angepaßt werden. Über ein hier nicht dargestelltes Kabel wird das thermo-elektrische Anemometer 9 mit einem hier nicht dargestellten Anzeige- bzw. Schreibgerät verbunden.

In Strecken mit Fahrverkehr kann ein senkrecht eingebauter Staukörper 1 hinderlich sein. Gemäß einer anderen Ausbildung der Meßeinrichtung (Fig.4, 5 und 6) wird der Staukörper 1 horizontal unterhalb der Firste 12 der Strecke 100 angeordnet und von seitlichen im Abstand von der Streckenwand gehaltenen und als Leitflächen dienenden Endscheiben 23 begrenzt, die über Befestigungsmittel 24 mit den Ausbaubögen 13 verbunden sind. In den aus einem Rohrkörper 3 mit Bohrungen 4 zur Abnahme des Staudruckes und einem Abströmkörper 8 bestehenden Staukörper 1 ist ein Tauchrohr 30 (vergleiche insbesondere die in F i g. 7 dargestellten Einzelheiten) seitlich eingeführt, das über eine Stopfbuchse 31 gasdicht gegen die Strecke 100 abgedichtet ist und in dem ein Flügelradanemometer 32 als Strömungsmeßgerät untergebracht ist.

Dem Flügelradanemometer 32 ist eine Abtastvorrichtung 33 zugeordnet, die die Drehzahl des Flügeiradane-

mometers 32 elektrisch abtastet und die Meßwerte über ein Kabel 53 an ein Anzeige- und Registriergerät 52 weiterleitet. An das Tauchrohr 30 schließt ein Schlauch 50 an, der zu einem Wandkasten 51 führt, der seitlich in der Strecke 100 über Befestigungsmittel 24 (Fig.5) senkrecht am Ausbaubogen 13 befestigt ist. In dem Wandkasten 51 sind seitlich Öffnungen 6 zur Abnahme des statischen Drucks ausgespart.

Von dem durch die Strecke 100 hindurchfließenden Wetterstrom wird ein Teilstrom durch die Bohrungen 4 in den Rohrkörper 3 abgezweigt und gelangt über das Tauchrohr 30 in das Flügelradanemometer 32, dessen

Drehzahl proportional dem Teilstrom ist, der wiederum proportional dem Gesamtstrom der Strecke 100 ist Vom Flügelradanemometer 32 fließt der Teilstrom infolge des bestehenden Druckgefälles durch der Schlauch 50 zum Wandkasten 51 und durch die Öffnungen 6 in den Wetterstrom in der Strecke 100. Die Überströmung des Wandkastens 51 wird zweckmäßig durch eine Verkleidung 55 sowie durch eine obere Endscheibe 2 und eine untere Endscheibe 20, die der Wandkasten 51 begrenzen und als Leitflächen dienen verbessert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung für eine Gasströmung in einem geschlossenen Kanal mit relativ großem Querschnitt mit einer Differenzdrucksonde zur Abnahme eines Teilstromes, die einen ersten Rohrkörper mit im Staupunkt angeordneten Druckabnahmebohrungen und in Strömungsrichtung dahinter einen zweiten Rohrkörper mit Bohrungen zur Abnahme des statischen Druckes aufweist, und mit einem im Teilstromkreis angeordneten direkt anzeigenden Geschwindigkeitsmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Wetterströme in Untertagestrecken die beiden Rohrkörper (3, 5) durch seitliche Leitwände (7) verkleidet sind, so daß is ein Staukörper (1) mit symmetrischem Flügelprofil gebildet wird, daß die Enden des Staukörpers (1) mit über das Profil allseitig hinausragenden Endscheiben (2,20) versehen sind, die als Leitflächen dienen, daß der Staukörper (1) mit Abstand von der Streckenwandung (11, 12) angebracht ist, und daß als Strömungsmeßgerät ein eigensicheres thermo-elektrisches Anemometer (9) vorgesehen ist, das an die Rohrkörper (3, 5) über mit Kapillarstrecken ausgerüstete Leitungen (91,92) verbunden ist i^r>

2. Meßeinrichtung für eine Gasströmung in einem geschlossenen Kanal mit relativ großem Querschnitt mit einem aus zwei Kammern bestehenden Differenzdruckgeber zur Abnahme eines Teilstromes, von denen eine Kammer als Rohrkörper mit im to Staupunkt angeordneten Druckabnahmebohrungen ausgebildet ist und die zweite Kammer mit Bohrungen zur Abnahme des statischen Druckes versehen ist und mit einem im Teilstromkreis angeordneten direkt anzeigenden Geschwindig- Ji keitsmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Wetterströme "in Untertagestrecken der Rohrkörper für die Abnahme des Staudruckes als quer zur Strömung ausgerichteter Staukörper (1) mit symmetrischem Flügelprofil ausgebildet ist, 41) dessen Enden mit über das Profil allseitig hinausragenden Endscheiben (23) versehen sind, die als Leitflächen dienen, daß der Staukörper (1) mit Abstand von der Streckenwand (12) angebracht ist, daß die Kammer für den statischen Druck aus einem r> Wandkasten (51) besteht, in dem die Druckabnahmebohrungen (6) normal zur Hauptströmung angebracht sind und der oben und unten mit Endscheiben (2, 20) als Leitflächen versehen ist und der an der Seitenwand der Strecke (100) angebracht ist, daß als ■*>(> Strömungsmeßgerät ein Flügelradanemometer (32) vorgesehen ist, das in einem in den Rohrkörper (3) für den Staudruck hineinragenden Tauchrohr (30) untergebracht ist und dessen Durchflußquerschnitt klein ist gegen den Durchflußquerschnitt der beiden >■> Druckentnahmekammern (3,51).

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Flügelradanemometer (32) eine elektrische Abtastvorrichtung (33) angebracht ist und mit einem zugehörigen Anzeige- und <>i) Registriergerät (52) innerhalb der Verkleidung (55), mit dieser glatt abschließend, untergebracht ist.

4. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung und die Größe der Bohrungen (4, 6) in den ir> Rohrkörpern (3, 5) und im Wandkasten (51) der Geschwindigkeitsverteilung im Meßquerschnitt annaßbar ist.

5. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anschlüssen (91, 92) bzw. im Tauchrohr (30) einstellbare Drosseln (Blenden, Siebe, Kapillarstrecken oder dergleichen) zum Verändern des Strömungswiderstandes vor und/ oder hinter dem Anemometer (9,32) eingebaut sind.