DE262040C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 262040 KLASSE 74 c. GRUPPE

JOSEF HEINRICH REINEKE in BOCHUM.

Verfahren zur elektrischen Zeichenübermittlung in Bergwerken.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Juli 1911 ab.

Der an sich denkbare Vorschlag, eine drahtlose Verständigung zwischen zwei Stationen dadurch zu erzielen, daß an der Sendestelle eine statische Ladung in die Erdoberfläche eingeführt wird, die an der Empfangsstelle durch Störung des elektrischen Gleichgewichtes der Erde festzustellen ist, stößt bei der Ausführung in der Praxis insofern auf Schwierigkeiten, als das Vermögen der Erdoberfläche,

ίο derartige örtliche Störungen in sich auszugleichen, viel zu groß ist, um durch derartige Elektrizitätsmengen, wie sie zum Telegraphieren und Telephonieren üblich sind, merkbar beeinflußt zu werden. Mit anderen Worten:

das räumliche Gebiet, auf dem die an der Sendestelle zugeführten Elektrizitätsmengen bis zum praktischen Verschwinden ausgeglichen werden, ist so klein, daß es für eine elektrische Zeichenübertragung überhaupt nicht in Betracht kommt; jedenfalls ist eine irgendwie nutzbringende telephonische Verständigung ausgeschlossen. Auch die auf oder in der Erdoberfläche liegenden Netze metallisch leitender Körper, wie Schienengeleise, Rohrleitungen

u. dgl., können zur Erweiterung des Ubertragungsgebietes nicht herangezogen werden, da sie infolge der guten Leitfähigkeit der Erdbettung nichts als völlig unselbständige Teile der Erdoberfläche bilden. Auch infolge der natürlichen leitenden Verbindungen, 'die zwischen den einzelnen Rohrleitungs- und Schie- - nennetzen bestehen, würde die für einen praktischen Telephonbetrieb von vornherein erforderliche räumliche Beschränkung fehlen.

Die Erfindung baut sich auf der Erkenntnis auf, daß für das in den Bergwerken vorhandene Netz metallischer Verbindungsleitungen, wie Schienen, Rohrleitungen u. dgl, die Verhältnisse insofern anders liegen, als einmal ein derartiges Netz immer eine feste räumliche Begrenzung besitzt und zum anderen auch infolge der bekannten schlechten Leitfähigkeit der dieses Netz umgebenden Felsmassen in elektrischer Beziehung ein selbständiges, mit der gut leitenden Erdoberfläche nur durch die Schachtleitungen in Verbindung stehendes Leitergebilde darstellt. . Mit der räumlichen Begrenzung wird natürlich auch die Zahl der an das Netz angeschlossenen Stationen beschränkt, so daß ein einwandfreier Verkehr ohne gegenseitige Störung durch Abstimmung oder durch verabredete Zeichen bezüglich des Anrufs möglich ist. An zweiter Stelle braucht die einem derartigen Leitungsnetz in der Grübe aufgedrückte statische Ladung zum Ausgleich eine viel größere Fläche, als wie dies bei einem in die gut leitende Erdoberfläche eingebetteten Netz der Fall ist; schon Energiemengen, die völlig im Rahmen des für die normale Telephonie und Telegraphic n gebräuchlichen Energieaufwandes liegen, vermögen ein solches Netz bis in seine letzten Ausläufer derart ansprechen zu lassen, daß die Erregung überall mit Sicherheit festgestellt und zur Zeichenübermittlung benutzt werden kann. Das Leitungsnetz der Grube verhält sich also wie ein auf der ganzen Länge isoliertes Leitungsgebilde, dessen nach der

Erdoberfläche oder besonderen Gegengewichten abfließende statische Ladungen mit geeigneten Apparaten wahrgenommen werden können. Von der bekannten Verwendung derartiger Körper zur elektrischen Zeichenübermittlung, wo diese durch leitende Verbindung der Stoßstellen und eine sorgfältige Isolierung als Hinleitung eines Stromkreises benutzt werden und eine besondere Rückleitung zur Verwendung gelangt, unterscheidet sich die vorliegende Einrichtung dadurch, daß einmal das Netz der anderen Zwecken dienenden metallischen Verbindungsleitungen ohne jede besondere Herrichtung, die gerade für die Grube unmöglich wäre, benutzt wird und auch keinerlei besondere Rückleitüng zur Verwendung gelangt.

Bei der bekannten Verwendung des Förderseiles zur Übermittlung von Zeichen aus dem Förderkorbe nach einem über Tage befindlichen Empfangsapparat, bei der das Seil als elektromagnetische Wellenleitung ausgebildet ist, hat man zunächst geglaubt, ohne jede Isolierung des Seiles auskommen zu können.

Indessen stellte sich heraus, daß ohne eine gewisse Isolierung der Verbindungs- und Stützpunkte des Seiles die über das Seil fortgepflanzte Energie eine unter Umständen unerwünschte Ableitung zur Erde erfährt. Für das vorliegende Verfahren ist es aber gerade wesentlich, daß das durch die bekanntlich schlecht leitenden Felsschichten von der gut leitenden Erdoberfläche getrennte Leitungsnetz der Grube an einem Ende mit der Erdoberfläche in gut leitender Verbindung steht, damit die dem Leitungsnetz mitgeteilte Energie abgeleitet wird.

Wird an irgendeiner Stelle des räumlichen Leitergebildes, das durch die in dem Schacht, den Querschlägen, Förder- und Abbaustrecken verlegten Gleise, Rohrleitungen u. dgl. dargestellt ist, eine statische Ladung von, bestimmter Stärke erzeugt, so braucht diese zum Ausgleich das gesamte Rohrleitungsnetz bis in seine äußersten Fasern, so daß überall in von der Sendestelle allmählich abnehmender Stärke die erzeugte, in die Felsmasse und den Äther abfließende elektrische Erregung festgestellt werden kann; der erforderliche Energieaufwand ist dabei so gering, daß sich sogar eine telephonische Verständigung ermöglichen läßt. Handelt es sich dabei um die Zeichenübertragung nach einer an den äußersten Ausläufern des Netzes, beispielsweise im Abbau, liegenden Empfangsstelle, an die natürlich nicht mehr ohne weiteres die erforderliche Energiemenge hinkommt, so wird eine derartige Empfangsstelle zwischen das Hauptnetz und einen besonderen Konduktor eingeschaltet. Dieser ,Konduktor wird also damit zu einem Teil des den Ausgleich der zugeführten Ladung vermittelnden Gebildes und saugt gewissermaßen über die zwischengeschaltete Empfangsstelle einen entsprechenden Teil der zugeführten Gesamtenergie hinüber, um diese für sich entsprechend auszugleichen.

Für die einen derartigen Ausläufer des Netzes darstellende Schachtmündung bildet die gut leitende Erdoberfläche einen natürlichen Konduktor, indem an sich schon die Rohrleitungen, beispielsweise die Wasserförderleitung, unmittelbar in das Erdreich übertreten. Die gute Leitfähigkeit der Erde, die in dem in der Einleitung besprochenen Fall nur eine störende Erscheinung bildete, wird also hier auf Grund des Gegensatzes zwischen dem Leitungsnetz der Grube und der Erdoberfläche sinngemäß ausgenutzt. Gerade übrigens das Senden von über Tage nach dem Revier läßt den Unterschied zwischen den einander gegenübergestellten Fällen besonders ausdrucksvoll in die Erscheinung treten.

Wird nämlich beispielsweise der Rohrleitung im Schacht vor ihrem Übertritt in die Erd-Oberfläche eine elektrische Ladung zugeführt, so sucht sich diese natürlich gleichmäßig nach beiden Seiten, also sowohl nach der Erdoberfläche wie nach dem Leitungsnetz in der Grube hin auszugleichen. Dabei ergibt nun die Nachprüfung, daß diejenige Energiemenge, die vollkommen zur praktisch wahrnehmbaren Erregung des gesamten Leitungsnetzes in der Grube ausreicht, an der Erdoberfläche auf einem räumlichen Gebiet ausgeglichen wird, dessen Ausdehnung so gering ist, daß sie für eine Benutzung zur elektrischen Zeichenübermittlung überhaupt nicht in Betracht kommen kann.

Die beschriebene Einrichtung gestattet nun auch noch eine sehr einfache Ausbildung der Sendevorrichtung für das Fernsprechen, indem man auf Grund der Tatsache, daß die Form des Stromes gleichgültig ist, einen bekannten Übertrager benutzen kann, dessen primärer Stromkreis Mikrophon und Stromquelle umfaßt, und dessen sekundäre Wicklung mit nur einem Pole an das Leitungsnetz angeschlossen ist. Infolge der schnellen Sprachschwankungen entstehen bekanntlich beim Sprechen gegen das Mikrophon in der sekundären Wicklung des Übertragers Oszillationen, die in Verbindung mit der hohen Spannung den Äther direkt zum Mitschwingen veranlassen. Auf diese Weise wird die Verbindungsleitung mit der sekundären Wicklung des Übertragers zu einem linearen Oszillator, so daß sie sogar an mehreren Stellen unterbrochen sein kann, ohne daß der Zusammenhalt und die bestimmte Richtung der fließenden Elektrizität beeinflußt lao

würde. Diese Einrichtung hat nichts zu tun mit der bei der Funkentelegraphie bekannten Anordnung, wo die Sekundärspule eines Übertragers durch eine Funkenstrecke kurzgeschlossen wird, wie dies für die Grube unbrauchbar ist.

Auf Grund der Tatsache nun, daß der Strom in dem unvollkommenen und gegebenenfalls sogar unterbrochenen Leiter trotz Fehlens

ίο einer einen geschlossenen Stromkreis bedingenden Rückleitung dennoch eine ganz bestimmte Größe und Richtung- hat, während die einzelnen Punkte der Leitung infolge der allmählichen Aufnahme der Erregung durch die umgebenden Felsmassen ein verschiedenes Potential besitzen, kann man den Strom an beliebigen Stellen des Leitungsnetzes wieder abnehmen. Man braucht nur zwei hintereinander liegende Punkte der Leitung von genügend hoher Potentialdifferenz zu überbrücken und in diese Überbrückung ein Telephon o. dgl. einschalten; der so durch die Überbrückungsleitung gehende Teilstrom kann unmittelbar im Telephon oder der Empfangsvorrichtung nachgewiesen werden.

Gemäß der Erkenntnis, daß der durch die Stromschwankungen erzeugte Wechselstrom auf dem Leitungsnetz Induktionslinien hervorruft, kann man die Empfangsvorrichtung in bekannter Weise statt für konduktive auch für induktive Kopplung der Empfänger ausbilden, indem durch eine in beliebiger Entfernung von dem linearen Leiter anzubringende Antenne oder Drahtschleife die Oszillationen unmittelbar auf ein Telephon 0. dgl. übertragen werden können. Diese Anordnung ist dabei im Vorteil, wo entweder bei feststehender Empfangsstelle der lineare Leiter, wie beispielsweise das Förderseil, sich bewegt, oder wo die Empfangsstelle sich bewegt und der lineare Leiter feststeht, so wenn die Empfangsstelle sich beispielsweise auf einer Grubenbahn befindet. Auch für Empfangsvorrichtungen, die mit dem fortschreitenden Abbau leicht und bequem verlegt werden sollen, ist diese Schaltung besonders zweckmäßig.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im ideellen Schnitt durch ein Bergwerk dargestellt.

Die aus dem Querschlag Q zum Schacht Sch und in diesem zur Erdoberfläche E emporführende Rohrleitung R wird unmittelbar als linearer Leiter benutzt, indem sie mit dem einen Pole der sekundären Wicklung W des Übertragers U verbunden ist. An die Primärwicklung Z des Übertragers U ist das Mikrophon M und die Batterie B angeschlossen. Das untere Ende der Rohrleitung R ist mit irgendeinem geeigneten Konduktor, beispielsweise einem Drahtgeflecht K oder, wie strichpunktiert gezeichnet, mit den Gleisen V verbunden. Das Telephon T₁ ist hier an die Punkte x, y der Rohrleitung R angeschlossen, so daß es ein bestimmtes Stück dieser überbrückt. Ein weiteres Telephon T₃ ist mit einer Drahtschleife oder Antenne S verbunden, die in gewisser Entfernung von der Rohrleitung R aufgestellt ist und zu dieser vorschieblich sein kann, beispielsweise indem sie sich auf einer Grubenbahn G befindet.

Wirken nun auf das Mikrophon Schallwellen ein, so werden in deren Tempo in der sekundären Wicklung W Oszillationen von hoher Spannung und Frequenz erzeugt, die sich über die ganze Rohrleitung R verbreiten und mittels der Telephone T₁, Γ₂ an beliebigen Stellen abgenommen werden können. Da die Rohrleitung nun außerdem infolge des erzeugten Wechselstromes in ihrer ganzen Erstreckung Induktionslinien ausstrahlt, so wirken diese auf die Schleife S, an die das Telephon T₃ angeschlossen ist, induzierend, so daß auch hier die durch die Schallwellen erzeugten Stromschwankungen wiederum aufgenommen werden. '

Es ist dabei gleichgültig, ob zwischen dem linearen Leiter L und der Schleife S gleichzeitig eine Relativbewegung stattfindet, da diese Bewegung natürlich im Verhältnis zur Geschwindigkeit der elektrischen Schwingungen go so gering ist, daß sie nicht störend einwirkt. So kann an Stelle der im Schacht Sch hochsteigenden Rohrleitung R hier auch unmittelbar das Förderseil unter Anwendung der bereits erwähnten, an sich bekannten induktiven Kopplung zur Übertragung benutzt werden, wobei dann das über Tage befindliche Telephon T₁ ebenfalls mit einer Antenne oder Spule elektrisch mit dem Seil gekuppelt werden müßte.

Für das Telephon T₂ über Tage kann man auch noch eine andere Art des Anschlusses wählen, indem man an die im Schacht aufsteigende Rohrleitung R, ehe sie an die Erdoberfläche E gelangt, also im Schacht Sch, einen guten Leiter L anschließt, der mit einer Erdplatte P vertmnden wird. Wird in diese Leitung L das Telephon Γ eingeschaltet, so geht ein kräftiger Teilstrom durch dieses unmittelbar zur Erde, so daß eine exakte Zeichenübermittlung gewährleistet ist.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur elektrischen Zeichen-Übermittlung in Bergwerken, dadurch gekennzeichnet, daß dem in der Grube vorhandenen, einerseits mit der Erdoberfläche verbundenen Netz metallischer Leiter (Rohrleitungen, Gleise u. dgl.) an der Geberstelle in einem den zu gebenden Zeichen

entsprechenden Rhythmus statische La düngen zugeführt werden, deren Ausgleich nach der Erdoberfläche oder besonderen Gegengewichten an der Empfangsstelle kenntlich gemacht wird.

2. Einrichtung zum Telephonieren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Ladungen ein Übertrager bekannter Konstruktion benutzt wird, dessen primärer Stromkreis Batterie und Mikrophon umfaßt und dessen sekundäre Wicklung mit nur einem Pol an die Leitung angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Klemmen eines Telephons eine Strecke des durchlaufenden Leiters von genügend hoher Potentialdifferenz gelegt wird, um die erzeugten Oszillationen unmittelbar aufnehmen zu können.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen.