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Luftströmungsregelsystem, insbesondere
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zur Grubenbewetterung Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftströmungsregelsystem,
insbesondere zur Grubenbewetterung, zur Verstellung der Strömungsdrosselorgane,
wobei eine Möglichkeit der Fernsteuerung gegeben ist.
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Bisher angewendete Verfahren zur Regelung der Luftströmung bestehen
im Aufbau aus einem Damm mit von Hand einstellbarem Drosselfenster. Auch bereits
verwendete Metalldämme mit einer Reihe von durch einen Steuermotor mittels einer
Antriebsstange anzutreibenden Schaufeln als Drosselorgane, weisen ebenfalls keine
Luftströmungsregelung auf und erfordern eine Handverstellung. Ein solches Verfahren
ist nicht nur ungünstig, sondern es gewährleistet auch keine genaue Einstellung
der erwünschten Luftdurchflußmenge, und ist außerdem sehr langsam,
was
sich bei Störungen sehr nachteilig auswirken kann.
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Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Verfahrens
zu vermeiden.
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Dieses Ziel wird mit einem Luftströmungsregelsystem der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Ziffernkomparator vorgesehen ist,
dessen Eingänge mit einem Sollwerteinsteller und einem Umformer für die Verstellung
der Drosselschaufeln oder für die Luftströmungsgeschwindigkeit verbunden sind, daß
der Ausgang des Ziffernkomparators mit dem die Drosselschaufeln antreibenden Steuermotor
verbunden ist, wobei die Bewegungsrichtung des Steuermotors von dem Vorzeichen der
Differenz der Binärzahlen an den beiden Eingängen des Ziffernkomparators abhängig
ist.
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Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung gehen
aus den Ansprüchen 2 bis 8 hervor.
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Das Wesen der Erfindung besteht in einem Ziffernkomparator, dessen
Eingänge mit einem Sollwerteinsteller und mit einem Umformer für die Drosselschaufelverstellung
oder mit einem Umformer für die Luftströmungsgeschwindigkeit verbunden sind.
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Der Ausgang des Ziffernkomparators ist mit dem die Drosselschaufeln
antreibenden Steuermotor verbunden. Die Steuermotorbewegungsrichtung ist vom Vorzeichen
der Differenz zwischen den Binärzahlen an den beiden Eingängen des Ziffernkomparators
abhängig. Zwischen den Steuermotor und den Ziffernkomparator ist zweckmäßig ein
Störungskraftkompensator geschaltet, die ihrerseits miteinander in Reihe geschaltet
sind. Auf einen der Eingänge des Ziffernkomparators ist ein Konverter zum Umsetzen
des Reflexionscodes in den natürlichen Binärcode geschaltet, welcher mit dem Umformer
für die Verstellung der Drosselschaufeln oder mit dem Umformer für die Luftströmungsgeschwindigkeit
verbunden ist. An den Ausgang des Konverters für den Reflexionscode ist ein pneumatisch-elektrischer
Umformer (Druckluftelektroumformer
) und eine Anzeigeeinheit für
die Stellung der Drosselschaufeln geschaltet, die miteinander in Reihe geschaltet
sind. Der Ziffernkomparator ist über einen Umformer für die Luftströmungsgeschwindigkeit
mit einem Luftströmungsgeschwindigkeitsfühler verbunden. Zwischen den Ziffernkomparator
und den Sollwerteinsteller ist vorteilhaft ein elektro-pneumatischer Umformer geschaltet.
Erfindungsgemäß kann im Falle der Regelung mehrerer Regelsysteme, ein bzw. der Sollwerteinsteller
mehr als ein Regelsystem steuern.
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Das Regelsystem hält eine konstante, eingestellte Lage bzw.
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Stellung der Drosselorgane unabhängig von Störungen bei. Eine Änderung
dieser Stellung kann nur durch Einstellung einer neuen Lage entweder von Hand an
der Stelle, wo die Drosseldämme angeordnet sind oder durch Fernverstellung, z.B.
aus einer Schaltwarte, oder auch über ein elektrisches oder pneumatisches Signal
von der das ganze Bewetterungssystem steuernden digitalen Steuereinrichtung oder
aus den Überwachungsfühlern der Kennwerte des Arbeitsschutzes erfolgen. Das Regelsystem
ermöglicht eine genaue und schnelle Einstellung der erwünschten Luftdurchflußmenge,
wobei diese Durchflußmenge in beliebigen Grenzen, z.B. von völlig geöffnetem bis
völlig geschlossenem Damm, eingestellt werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil besteht
darin, daß das erfindungsgemäße Regelsystem mit einem öffnungssystem der Dammtür
oder der Dämme in einem Schleusensystem verbunden werden kann, was die Durchfahrt
der Züge über den Damm oder die Drosselschleuse ermöglicht, Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden nächer beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 ein Luftströmungsregelsystem mit Sollwerteinstellung der Stellung
der Drosselschaufeln gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ein Luftströmungsregelsystem
mit Sollwerteinstellung der Luftströmungsgeschwindigkeit gemäß der Erfindung, und
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Luftströmungsregelsystem für ein Doppelregelsystem
für eine aus zwei Durchfahrtsdämmen zusammengesetzte Durchfahrtschleuse.
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Das Luftströmungsregelsystem nach Fig. 1 besteht aus einem Ziffernkomparator
1, an welchen einerseits ein Sollwerteinsteller 2 und andererseits ein Zuordner
bzw. Umformer 3 für die Stellung der Drosselschaufeln 5 des Dammes geschaltet ist.
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Der Ausgang des Komparators 1 ist mit einem die Drosselschaufeln 5
des Dammes antreibenden Steuermotor 4 verbunden. Der für die Stellungsumsetzung
dienende Umformer 3 ist mechanisch entweder mit der Kolbenstange des Steuermotors
4 oder mit der Antriebsstange der Drosselschaufeln 5 gekuppelt. Das erfindungsgemäße
Regelsystem kann außerdem einen Leistungsverstärker 6, der zwischen den Komparator
1 und den Steuermotor 4 geschaltet ist, und einen zwischen den Verstärker 6 oder
den Komparator 1 und den Steuermotor 4 geschalteten Kompensator 7 aufweisen, wobei
der Kompensator 7 für die vom Druck der durchfließenden Luft auf die Drosselschaufeln
5 herrührende Störungskraft vorgesehen ist. Außerdem kann auch ein zwischen den
Umformer 3 und den Komparator 1 geschalteter Konverter 8 zum Umsetzen des Reflexionscodes
in den natürlichen Binärcode vorgesehen sein, sowie für eine Fernsteuerung ein zwischen
den Sollwerteinsteller 2 und den Komparator 1 geschalteter elektro-pneumatischer
Umformer 9 und ein an den Ausgang des Konverters 8 oder des Umformers 3 für die
Drosselstellung geschalteter pneumatisch-elektrischer Umformer 10. Der Ausgang des
pneumatisch-elektrischen Umformers 10 ist an eine Anzeigeeinheit 11 für die Stellung
der Drosselschaufeln 5 geschaltet.
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Das Regelsystem kann als ein Mehrbitsystem ausgeführt werden, wobei
die Bitzahl von der erforderlichen Einstellgenauigkeit
der Luftdurchflußmenge
abhängig ist. Optimal, insbesondere für die Grubenbewetterung, ist ein mit Rücksicht
auf die Notwendigkeit der Einhaltung des Funkenschutzes aus pneumatischen Elementen
aufgebautes Vier-Bit-Regelsystem.
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Fig. 2 zeigt ein Regelsystem,in welchem der durch einen Luftströmungsgeschwindigkeitsfühler
12 geschlossene Regelkreis an einen Umformer 13 für die ermittelte Luftströmungsgeschwindigkeit
geschaltet ist, welcher seinerseits an den Komparator 1 oder den Konverter 8 geschaltet
ist.
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Fig. 3 stellt ein Regelsystem dar, welches für eine aus zwei Dämmen
14 zusammengesetzte Durchfahrbschleuse vorgesehen ist, wobei jeder Damm 14 eine
geöffnete, durch ein getrenntes System gesteuerte und angetriebene Tür für die Durchfahrt
des Zuges 15 aufweist. Die Drosselschaufeln 5 sind dann in dem beweglichen Türrahmen
vorgesehen Nachstehend wird die Wirkungsweise des Systems nach Fig. 1 beschrieben.
Dem Ziffernkomparator 1 werden zwei Binärsignale, das eine aus dem Umformer 3 oder
aus dem Geschwindigkeitsfühler 12 und das zweite aus dem Sollwerteinsteller 2 zugeführt.
Die beiden Signale werden in dem Komparator 1 verglichen und das Vergleichsergebnis
erscheint am Ausgang des Komparators in Form eines dem Steuermotor 4 zugeführten
Signals. Wenn die beiden Signale den gleichen Binärwert aufweisen, erscheint am
Ausgang des Komparators ein Null-Signal und der Steuermotor 4 bleibt stehen. Wenn
hingegen die den Signalen aus dem Umformer 3 und dem Sollwerteinsteller 2 entsprechenden
Binärzahlen ungleich sind, erscheint am Ausgang des Komparators 1 ein den Steuermotor
4 und die Drosselschaufeln 5 betätigendes Signal.
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Die Steuermotorbewegungsrichtung ist vom Vorzeichen der Differenz
zwischen diesen beiden Zahlen abhängig, so daß der Steuermotor 4 eine Gleichgewichtsstellung
zwischen diesen Zahlen anstrebt und nach deren Erreichen stehenbleibt.
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Ist das Signal aus dem Komparator zu schwach, um den Steuermotor zu
betätigen, so wird ein Leistungsverstärker 6 vorgesehen. Der Störungskraftkompensator
7 wirkt der Kraft, mit welcher die durchfließende Luft auf die Drosselschaufeln
5 wirkt, entgegen und ermöglicht es, die häufigen, periodischen Bewegungen des Steuermotors
4 zu beseitigen.Der Konverter 8 setzt die Signale aus dem Umformer 3 im Reflexionscode
in die dem Komparator 1 zuzuführenden Binärsignale um. Für eine vorgesehene elektrische
Ferneinstellung der Luftdurchflußmenge formt der elektro-pneumatische Umformer 9
die elektrischen Signale in die entsprechenden pneumatischen Signale um, welche
dem Komparator 1 zugeführt werden. Der pneumatisch-elektrische Umformer 10 formt
die die Lage der Drosselschaufeln kennzeichnenden pneumatischen Signale in die elektrischen,
der Anzeigeeinheit 11 zuzuführenden Signale um.
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Das in Fig. 2 dargestellte System wirkt ähnlich wie das zuvor beschriebene,
jedoch mit dem Unterschied, daß im Komparator 1 die vom Umformer 13 für die Luftdurchflußgeschwindigkeit
bzw.
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dem Luftströmungsgeschwindigkeitsfühler 12 kommenden Signale mit denen
des Sollwerteinstellers 2 verglichen werden.
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In diesem Falle hält das Regelsystem unmittelbar die konstante eingestellte
Luftdurchflußmenge ein und nicht die konstante Stellung der Drosselschaufeln 5.
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In Fig. 3 sind zwei getrennte Regelsysteme dargestellt, welche eine
konstante Stellung von zwei in den Türen der Durchfahrtsdämme 14 angeordneten Drosselschaufelsätzen
einhalten. Bei dieser Anordnung wird eine gleiche Lage für die beiden Systeme durch
den Sollwerteinsteller 2 eingestellt, und die Lage der beiden Systeme wird durch
die Anzeigeeinheit 11 überwacht.
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L e e r s e i t e