DE2721653C2

DE2721653C2 - Device for weather cooling in underground mining with coolant carriers that can be attached to expansion units

Info

Publication number: DE2721653C2
Application number: DE19772721653
Authority: DE
Inventors: Eduard Dr.-Ing. 4300 Essen Hamm; Wolfgang Dipl.-Ing. Malter; Janos Dipl.-Ing. 5810 Witten Vekeny; Heinz-Walter Dr.-Ing. 4220 Dinslaken Wild
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1985-05-15
Also published as: BE867047A; GB1604351A; FR2390579B1; FR2390579A1; DE2721653A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Streb-Teilkühler, der Wärmeaustauschflächen aufweist, in Abbaustreben an Ausbaueinheiten, z. B. Ausbauschilden, angebracht und an eine Leitung für flüssigen und vorzugsweise im Kreislauf strömenden Kälteträger angeschlossen ist.The invention relates to a longwall partial cooler, which has heat exchange surfaces, in mining struts Expansion units, e.g. B. expansion shields, attached and connected to a line for liquid and preferably in Circuit flowing coolant is connected.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zur Wetterkühlung bekannt So wird in »Glückauf« 1967, Seiten 76 und 77 eine Anlage beschrieben, die aus einem Grundkühler besteht, welcher am Eingang zum Streb angeordnet ist und einer Vielzahl von Streb-Teilkühlern, welche im wesentlichen aus horizontal in einem Rahmengestell angeordneten Blechen besteht, auf deren Oberseiten Rohrschlangen befestigt sind, in denen der Kälteträger fließt. Die Teilkühler werden am Strebfördermittel angeschlagen oder von Hand gerückt. In der DE-OS 19 27 605 ist eine Ausführüngsform der mit Rohrschlangen versehenen Platten beschrieben. Eine weitere Vorrichtung der gattungsgemä' Ben Art ist aus DE-OS 23 14 549 bekannt. Derartige Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß die zur effektiven Kühlung erforderlichen großen Austauschflächen nicht ohne erhebliche Verringerung des freien Strebraumes zu verwirklichen sind. Außerdem sind die mit den bekannten Kühlerbauarten, nämlich den Glattrohr- und den Rippenkühlern, erzielbaren WärmeVarious devices for weather cooling are known from the prior art "Glückauf" 1967, pages 76 and 77 describes a system that consists of a basic cooler, which is arranged at the entrance to the longwall and a plurality of longwall partial coolers, which are essentially horizontal consists of sheets arranged in a frame, on the tops of which pipe coils are attached in which the coolant flows. The partial coolers are attached to the face conveyor or by hand moved. In DE-OS 19 27 605 an embodiment of the plates provided with coiled tubes is described. Another device of the generic type is known from DE-OS 23 14 549. Such However, devices have the disadvantage that the large exchange surfaces required for effective cooling cannot be achieved without a considerable reduction in the free face space. Besides, they are heat that can be achieved with the known types of radiator, namely smooth tube and rib radiators

durchgangszahlen unzureichend.Insufficient passage numbers.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der eingangs als bekannt vorausgesetzten Vorrichtungen unter Beibehaltung ihrer Vorteile die übertragbare Wärmemenge zu vergrößern, ohne daß entscheidende Einschränkungen des von den Ausbaueinheiten umschlossenen freien Querschnitter insbesondere im Streb in Kauf genommen werden müssen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.The invention is therefore based on the object of increasing the amount of heat that can be transferred, starting from the devices initially assumed to be known, while maintaining their advantages, without having to accept decisive restrictions of the free cross-section enclosed by the expansion units, especially in the face.
The invention solves this problem with the characterizing features of claim 1.

Dadurch, daß man das Gehäuse flach ausbildet, lassen sich vergrößerte Wärmeaustauschflächen in Längs- und Querrichtung unterbringen. Dadurch, daß das Gehäuse 'in dem von den Ausbaueinheiten umschlossenen freien Querschnitt gehalten wird, können alle Flächen am Wärmeaustausch beteiligt werden. Da man die Schmalseite des Gehäuses als Anströmseite benutzt und die beiden Breitseiten des Gehäuses als Austauschflächen verwendet, liegen die hauptsächlichen Ausdehnungen des Gehäuses in Längs- und Querrichtung des Grubenraumes, beispielsweise des Strebes und nur die Schmalseite verringert den freien QuerschnittBy making the housing flat, leave it accommodate enlarged heat exchange surfaces in the longitudinal and transverse direction. By the fact that the housing 'in the free space enclosed by the expansion units Cross-section is maintained, all surfaces can participate in the heat exchange. Because you get the narrow side of the housing is used as the inflow side and the two broad sides of the housing as exchange surfaces used, the main dimensions of the housing are in the longitudinal and transverse direction of the pit, For example, the strut and only the narrow side reduces the free cross-section

Die Erfindung hat daher den Vorteil, daß sich sehr große Austauschflächen auf einem sehr geringen Querschnitt unterbringen lassen. Auf diese Weise ist es möglich, mehrere und praktisch kontinuierlich über die gesamte Streblänge verlaufende Austauschflächen zu schaffen, mit denen sich erhebliche Wärmemengen abführen lassen, ohne daß es zu starken Temperaturgegensätzen kommt Da man das Gehäuse wahlweise als Wetterkühler oder als umschließendes Gehäuse des Wetterkühlers einsetzen kann, kann man auch die für den Wärmedurchgang entscheidende Kenngröße so beeinflussen, daß die geforderte Wärmemenge abgeführt werden kann.The invention therefore has the advantage that there are very large exchange surfaces on a very small cross-section let accommodate. In this way it is possible to have several and practically continuously over the whole To create exchange surfaces running along the length of the face, with which considerable amounts of heat can be dissipated leave without causing strong temperature differences Since you can choose the housing as Weather cooler or as an enclosing housing of the weather cooler can be used for influence the heat transfer decisive parameter in such a way that the required amount of heat is dissipated can be.

Vorzugsweise und gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ergänzt man die Vorrichtung dadurch, daß mehrere der flachen Gehäuse durch die Aufhängungen parallel und im Abstand voneinander an den Ausbaueinheiten angebracht sind.Preferably and according to another feature of the invention, the device is supplemented by that several of the flat housing through the suspensions parallel and at a distance from one another on the expansion units are attached.

Hierdurch erreicht man, daß alle Gehäuse auf beiden Breitseiten von den Wettern umströmt werden, wodurch man bei unwesentlicher Vermehrung des Querschnittes eine erhebliche Steigerung der Größe der Austauschflächen erreichen kann.This ensures that the weather flows around all the housings on both broad sides, as a result of which with an insignificant increase in the cross-section, a considerable increase in the size of the Can achieve exchange surfaces.

Zur Verbesserung der Wärmedurchgangszahl als spezifische Kenngröße des Wetterkühlers schlägt die Erfindung ferner vor. dem oder den Gehäusen einen Ventilator zuzuordnen, welcher eine Wetterströmung in Quer-The invention proposes to improve the heat transfer coefficient as a specific parameter of the weather cooler also before. to assign a fan to the housing or housings, which creates a transverse weather flow

so und/oder Längsrichtung des Gehäuses erzeugt Um bei solchen Ausführungsformen die Notwendigkeit der Verlegung von Druckluftleitungen zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Antrieb des Ventilators durch einen Motor zu bestücken, der von dem flüssigen Kälteträger angetrieben wird.so and / or the longitudinal direction of the housing generates Um at recommends such embodiments to avoid the need to lay compressed air lines it is to equip the drive of the fan by a motor, which of the liquid coolant is driven.

Bauarten der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren, es zeigtTypes of the device emerge from the following description with reference to the figures, it shows

F i g. 1 in Seitenansicht die Hangendkappe eines nicht näher dargestellten Ausbausehildes mit einem daran angebrachten Wetterkühler gemäß der Erfindung und einer ersten Ausführungsform,F i g. 1 is a side view of the hanging end cap of a support structure (not shown in detail) with an attached thereto Weather cooler according to the invention and a first embodiment,

Fig.2 eine abgeänderte Ausführungsform in der F i g. 1 entsprechender Darstellung,
Fig.3 eint Ausführungsform in der Fig. 1 entspre-FIG. 2 shows a modified embodiment in FIG. 1 corresponding representation,
3 shows an embodiment in FIG. 1 corresponding

chender Darstellung mit zwei Wetterkühlern in Übereinanderanordnung, corresponding illustration with two weather coolers arranged one above the other,

Fig.4 eine weiter abgeänderte Ausführungsform in der F i g. 3 entsprechender Darstellung,4 shows a further modified embodiment in the F i g. 3 corresponding representation,

Fig.5 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 4,Fig.5 is a plan view of the subject matter of Fig. 4,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie A-A der l·' i g. 4, undF i g. 6 shows a section along the line AA of FIG. 4, and

F i g. 7 zwei weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung.F i g. 7 shows two further embodiments according to the invention in a perspective view.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 sind am Hangendschild 1 eines im übrigen nicht näher dargestellten Ausbauschildes, also einer Strebausbaueinheit 2, Wärmetauscher 3 und 4 befestigt. Wie sich insbesondere aus to der F i g. 5 ergibt, tritt Kaltwasser bei 5 ein. Zum Anschluß dient ein Schlauch, der abgebrochen dargestellt und mit 5 bezeichnet ist Dieser Schlauch hat die Aufgabe, infolge seiner Flexibilität das Schreiten benachbarter Ausbaueinheiten 2, 2' zu ermöglichen, die sich hierbei bekanntlich relativ zueinander bewegen. Der Schlauch 5 kann entweder mit einem nächsten Wetterkühler gekuppelt sein, der wie der Schlauch 6 den Kälteträger führt, der einen vorangehenden Wetterkühler verlassen hat, der dem dargestellten Schild 2 benachbart ist. In diesem Fall sind die den aufeinanderfolgenden Ausbauschilden zugeordneten Wetterkühler hintereinander geschaltetIn the embodiment according to FIG. 4 are on the hanging shield 1 of an otherwise not shown Expansion shield, so a face building unit 2, heat exchangers 3 and 4 attached. As can be seen in particular from to the F i g. 5 results, cold water enters at 5. For connection a hose is used, which is shown broken off and denoted by 5 This hose has the task of as a result of its flexibility to enable adjacent expansion units 2, 2 ', which are here known to move relative to each other. The hose 5 can either be coupled to a next weather cooler, which like the hose 6, the coolant leads that has left a previous weather cooler that is adjacent to the shield 2 shown is. In this case, the weather coolers assigned to the successive expansion plates are one behind the other switched

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, alle Schläuche 5 an einer Vorlaufleitung und alle Schläuche 6 an einer Rücklaufleitung eines Kälteträgerkreislaufes anzuschließen, die dann ebenfalls zweckmäßig als Schlauch ausgeführt ist Dann sind die Wetterkühler parallel geschaltetAnother possibility is to connect all hoses 5 to a feed line and all hoses 6 to connect a return line of a refrigerant circuit, which is then also useful as Hose is carried out The weather coolers are then connected in parallel

Innerhalb der Ausbaueinheiten sind zwei Wetterkühler 3,4 mit den Schläuchen 5 und 6 parallel oder in Reihe geschalteL Die Einzelheiten der dazu benötigten, festen oder auch flexiblen Verbindungen, sowie die jedem Wettcrkühler zugeordneten Absperrarmaturen sind nicht wiedergegeben.There are two weather coolers inside the expansion units 3, 4 with the hoses 5 and 6 in parallel or in series switched The details of the required, fixed or flexible connections, as well as the shut-off valves assigned to each weather cooler not reproduced.

Beim Ausführupgsbeispiel nach den Fig.4 bis 6 ist zudem die Ausbildung der Wetterkühler in ihren Einzelheiten scher-atisch wiedergegeben. Zwischen den erwähnten Anschlüssen 5 und 6 erstreckt sich eine mehrfach mäanderförmige über die Länge und Breite des Wetterkühlers reichende, jedoch in dessen Ebene verlaufende Rohrleitung 7. Dieses Rohr ist mit beiden Seiten auf je eine Metallplatte 8,9 aufgelegt und an dieser befestigt, beispielsweise festgelötet. Die beiden Metallplatten 8 und 9 sind an ihren Längs- und Querkanten umgekantet und — wie beispielsweise bei 10 dargestellt — miteinander verbunden, beispielsweise ebenfalls verlötet, was an der Sehmalipiie 14 mit der Naht 10 gezeigt ist. Die Schmalseite 14 verläuft quer zur Strömungsrichtung, d. h. parallel zur Kappe und wird von den Strebwettern angeströmt.In the case of the embodiment according to FIGS. 4 to 6 In addition, the details of the formation of the weather cooler are shown in a shearling manner. Between the mentioned Connections 5 and 6 extends a multiple meander over the length and width of the Weather cooler reaching, but running in its plane pipeline 7. This pipe is with both sides placed on a metal plate 8, 9 and fastened to it, for example soldered on. The two metal plates 8 and 9 are on their longitudinal and transverse edges edged and - as shown for example at 10 - connected to one another, for example also soldered, what is shown on the sehmalipiie 14 with the seam 10 is. The narrow side 14 runs transversely to the direction of flow, i. H. parallel to the canopy and is used by the cliffs flowed towards.

Die Wetter teilen sich an dieser Stelle und strömen an den Breitseiten 13 und 12 des schmalen Gehäuses 3 vorbei, das von den beiden Metallplatten 8 und 9 gebildet wird. Der Wärmeaustausch geht also über die metallische Rohrwand der Leitung 7 vor sich, die stark durch die beiden Platten 8 und 9 vergrößert ist. Tatsächlich sind diese Platten, wie die Darstellung der Fi g. 6 zeigt, fast so breit wie die Kappe und nur um soviel schmaler gehalten, daß sie der Einwirkung von zwischen den Kappen 1, Γ herunterbrechenden Gesteins entzogen sind.The weather divides at this point and flows on the broad sides 13 and 12 of the narrow housing 3 over, which is formed by the two metal plates 8 and 9. The heat exchange goes through the metallic one Pipe wall of the line 7 in front of it, which is greatly enlarged by the two plates 8 and 9. Indeed are these plates, as shown in FIG. 6 shows almost as wide as the cap and only so much narrower that it is subject to the action of between the Caps 1, Γ are withdrawn from falling rock.

Der Wetterkühler 4 ist ebenso aufgebaut wie der Wetterkühler 3 und hat die gleichen Maße. Um die zur Verfugung stehende lüy.penlänge im oberen Bereich des von den betreffenden Ausbaueinheiten freigehaltenen Raumes voll ausnutzen zu können, haben beide Kühlmiltelträger, wie b-J 15 dargestellt, eine Abknikkung, weiche entsprechend dem Verlauf der Unterseite der Kappe 1 für einen Schlitz 17 zwischen der Kappenunterseile 18 und der übet cn WiirnieuuMauiehfIacIir IZ des Wetterkühlers 3, sowie für einen nach Größe und Verlauf gleichen Schlitz 19 zwischen den beiden Wctterkühlern 3 und 4 sorgen. Die für die Ausbildung der von den Wettern im Bereich der Kappen durchströmten Schlitze 17 und 19 notwendigen Abstände stellt eine Aufhängung her, welche aus mehreren, gemäß Γ i g. 6 über die Breite der aus den schmalen Kästen bestehenden Wetterkühler 3 und 4 verteilten Ankern 20 bis 22 und aus über die Länge der Gehäuse verteilten weiteren Anker 23, 23' besteht, wobei mit den Ankern 23 und 23' je zwei weitere Anker in Reihe angeordnet sein können. In einem gemäß dem Ausführungsbeispiel an der Versatzseite angeordneten Gehäuse 24 ist ein Ventilator untergebracht, dessen Flügelrad bei 25 in F i g. 4 angedeutet ist Der Ventilator drückt Strebwetter in das Gehäuse 24, aus dem die angeströmter. ,Vetter über Schlitze ausströmen können und dadurch eine Querströmung in den beschriebenen Schlitzen 17 und 19, sowie gegebenenfalls unter der Unterseite 27 des unteren Wetf srkühlers 4 hervorrufen. Diese Querströmung führt zu einer Verbesserung des Wärmeaustausches an den kalten Oberflächen der Wetterkühler 3 und 4.The weather cooler 4 is constructed in the same way as the weather cooler 3 and has the same dimensions. In order to be able to fully utilize the available lüy.penlänge in the upper area of the space kept free by the extension units in question, both cooling medium carriers, as shown in FIG The lower part of the cap 18 and the wiirnieuuMauiehfIacIir IZ of the weather cooler 3, as well as a slot 19 of the same size and shape between the two weather coolers 3 and 4 ensure. The spacing required for the formation of the slots 17 and 19 through which the baffles flow in the area of the caps is provided by a suspension which consists of several, according to Γ i g. 6 consists of anchors 20 to 22 distributed over the width of the weather coolers 3 and 4 and of further anchors 23, 23 'distributed over the length of the housing, two further anchors being arranged in series with the anchors 23 and 23' could be. In a housing 24 arranged on the offset side according to the exemplary embodiment, a fan is accommodated, the impeller of which at 25 in FIG. 4 is indicated. The fan pushes face wind into the housing 24, from which the flowed. , Vetter can flow out through slots and thereby cause a cross flow in the described slots 17 and 19, and possibly under the underside 27 of the lower water cooler 4. This cross flow leads to an improvement in the heat exchange on the cold surfaces of the weather coolers 3 and 4.

Das lediglich schematisch in F i g. 5 bei 25 wiedergegebene Ventilatorrad wird von einem Motor angetrieben, der als Elektromotor und Druckluicmotor ausgebildet sein kann. Besonders praktisch ist jedoch die Ausführungsform mit einem Motor, der hydraulisch angetrieben wird, wobei im Falle von Kaltwasser als kälteträger dieses Wasser zum Betrieb des Hydraulikmotors ausgenutzt werden kann. Das hat den Vorteil, daß im Streb keine Druckluftleitüngen verlegt zu werden brauchen. The only schematically shown in FIG. 5 fan wheel reproduced at 25 is driven by a motor, designed as an electric motor and pressure fluid motor can be. However, the embodiment with a motor that is hydraulically driven is particularly practical is, in the case of cold water as a cold carrier this water to operate the hydraulic motor can be exploited. This has the advantage that no compressed air lines need to be laid in the face.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 4 durch das Fehlen des beschriebenen Ventilators, während die Ausführupgsform nach F i g. 2 für Strebe gedacht ist, in denen die im Kühler übertragene Wärmemenge geringer ist. Deswegen ist an der Kappe nur ein Wetterkühler 3 befestigt.The embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 4 by the lack of the fan described, while the embodiment according to FIG. 2 is intended for struts in which the amount of heat transferred in the cooler is lower. Therefore, only one weather cooler 3 is attached to the cap.

Die Ausführungsform nach F i g. 1 if*, für eine noch geringere Wärmemenge ausgelegt, weil hier nur die Unterseite 13 des Wetterkühlers 3 eine kalte Fläche aufweist, die von den strömenden Wettern berührt wird.The embodiment according to FIG. 1 if *, for one more designed for a lower amount of heat, because here only the underside 13 of the weather cooler 3 has a cold surface that is touched by the flowing weather.

Einen anderen Aufbau der Wetterkühler 3,4 zeigt die F i g. 7 in zwei Ausführungsformen, die miteinander vereinigt werden können, aber nicht unbedingt müssen:Another structure of the weather cooler 3, 4 is shown in FIG. 7 in two embodiments that are united with one another can, but do not necessarily have to be:

Der untere Wärmetauscher besteht aus den beiden gewellten Blechen 8 und 9, welche in regelmäßigen Absiänaen durch quer zur Strebrichtung verlaufende Nähte 30 bis 33 miteinander verlötet oder anders flüssigkeitsdicht verbunden sind. Zwischen den NäiUen 30 bis 31 sind die Bleche 8 und 9, wie beispielsweise bei 34 und 35 dargestellt, aufgewölbt, wodurch sich die im Querschnitt etwa ellips-nförmigen Strömungswege 36 bis 39 ergeben, die parallel geschaltet oder hintereinander geschaltet sein können und von dem Kälteträger durchflossen werden. Die Bleche 8,9 können ai« Kupferstahl oder aus verzinktem Stahlblech bestehen. Insbesondere kommt auch nichtrostender Stahl in Betracht. Bei dieser Art der Wetterkühlu: erfolgt der Wärmeaustausch über die metallischen Wände der beschriebenen Strömungswege 36 bis 39. The lower heat exchanger consists of the two corrugated metal sheets 8 and 9, which are arranged at regular intervals by means of seams 30 to 33 running transversely to the direction of the strut soldered to one another or otherwise liquid-tight are connected. Between the points 30 to 31 are the sheets 8 and 9, such as at 34 and 35 shown, arched, as a result of which the flow paths 36 to 39, which are approximately elliptical in cross-section result, which can be connected in parallel or in series and flowed through by the refrigerant will. The sheets 8,9 can be made of copper steel or made of galvanized sheet steel. In particular, stainless steel can also be used. At this Type of weather cooling: the heat exchange takes place via the metallic walls of the flow paths 36 to 39 described.

Bei der über dem mit 42 bezeichneten Wetterkühler angeordneten weiteren Konstruktion wird eine ebene Grundplatte 43 benutzt, aui die eine dünnere Platte 44In the case of the further construction, which is arranged above the weather cooler designated by 42, a plane Base plate 43 is used, as well as the one thinner plate 44

aufgelegt, ist. Die Platte 44 ist an mehreren über Länge
und Breite verteilt angeordneten eingebogenen Stellen,
wie beispielsweise bei 45 und 46 dargestellt, mit der
Grundplatte 43 verbunden. Bei dieser Ausführungsform
entstehen überall in Verbindung miteinander tretende 5 Strömungswege, von denen einige bei 47—49 dargestellt sind.is hung up. The plate 44 is at several over length
and width distributed curved points,
as shown for example at 45 and 46, with the
Base plate 43 connected. In this embodiment
there arise everywhere connecting 5 flow paths, some of which are shown at 47-49.

Die in Fig.7 wiedergegebenen Wetterkühler 42
Zeichnen sich durch eine sehr geringe Bauhöhe und
durch sehr große Oberflächen aus. ioThe weather cooler 42 shown in FIG
Are characterized by a very low overall height and
characterized by very large surfaces. ok

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

3030th

3535

4040

4545

5050

5555

6565

Claims

Patent claims:

1. Longwall partial cooler, which has heat exchange surfaces, in dismantling struts on expansion units, z. B. Expansion shields, attached and attached to a line for liquid and preferably circulating Coolant is connected, characterized in that the cooler is one of the coolant flat, medium or direct flow Housing (3) with suspensions (20-23), with which the housing (3) in the free wall space so it is arranged that one of the long narrow sides (14) of the housing (3) is the upstream side for the weather forms.

2. Longwall partial cooler according to claim 1, characterized in that that several of the flat housings (3, 4) are parallel and in the Spaced from each other on the expansion units (2.2 ') are attached.

3. Longwall partial cooler according to one of claims 1 or 2, characterized by one or the Housings (3, 4) facing fan (25).

4. longwall partial cooler according to claim 3, characterized in that the drive of the fan (25) a motor driven by the liquid refrigerant is used

5. face part cooler according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing (3, 4) of two at their edges (10), which form the narrow sides (14), plates (8, 9), which enclose a pipe (7) bent several times for the refrigerant.

6. longwall partial cooler according to one of claims 1 to 4, characterized in that of the the housing (3, 4) forming plates (8, 9; 43, 44) at least one is corrugated and the plates (8, 9; 43, 44) are linearly or punctiformly connected to each other.