DE2828995C2

DE2828995C2 - Meßeinrichtung zur Gaskonzentrationsmessung in Gasabsauge- und -sammelleitungen

Info

Publication number: DE2828995C2
Application number: DE19782828995
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 4300 Essen Mücke; Walter 4200 Oberhausen Stegmanns
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1978-07-01
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE2828995A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Gaskonzentrationsmessung — insbesondere in Gasabsauge- und -Sammelleitungen des Untertagebergbaus — die über eine elektrische Meßleitung an eine Auswerteinheit angeschlossen ist und im wesentlichen aus einer von einem Gehäuse umgebenen Meßkammer und einem in Gasleitungsanschlüsse anschraubbaren länglichen und in die Gasleitung hineinragenden zylindrischen Stutzen besteht, wobei der Stutzen mit öffnungen zum Ein- und Austreten des abgeleiteten Meßgasstromes versehen ist.

In Gasabsaugeleitungen des untertägigen Bergbaus ist die meßtechnische Überwachung der CH4-Gaskonzentration aus Gründen der Betriebssicherheit notwendig und bergbehördlich vorgeschrieben.

Die Kenntnis über die Methan-Konzentration an möglichst vielen Stellen des Gasabsaugenetzes ist aus Gründen der zu treffenden Maßnahmen bei Betriebsstörungen, insbesondere in einem weit verzweigten Rohrleitungssystem, eine wichtige Voraussetzung für eine zuverlässige Überwachung.

Auch aus wirtschaftlicher Sicht, beispielsweise bei der Gewährleistung einer bestimmten Gaskonzentration für die kommerzielle Verwertung von Grubengas, ist die meßtechnische Überwachung der Methan-Gaskonzentration eine wesentliche Voraussetzung.

Nach der DE-OS 17 73 480 ist bereits eine Vorrichtung zur Messung des Gehaltes eines in einer Leitung strömenden Gasgemisches an brennbarem Gas mit einer Meßbrücke von der Art einer katharometrischen Brücke bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist ein zylindrischer Behälter vorgesehen, der die Bestandteile der Meßbrücke enthält und insbesondere die hermetisch abgeschlossene Kammer, welche mit dem Kompensationsheizfaden und dem Meßheizfaden ausgestattet ist Am Boden des zylindrischen Behälters ist eine poröse halbkugelförmige Kuppel befestigt, die über den zylindrischen Behälter nach außen vorsteht In dieser Kuppel ist der Heizfaden angeordnet Über ein Verbindungsteil ist am Boden des zylindrischen Behälters ein Pi:otrohr befestigt, die Innenleitung des Pitot-Rohres ist an ihrem freien Ende unterhalb des zylindrischen Behälters mit

ίο einem Trichter versehen, der teilweise den vorstehenden Teil der porösen halbkugelförmigen Kuppel derart umgibt, daß sich die Kuppel im Weg des abgeleiteten Gasstromteiles befindet und der Meßheizfaden ohne Störung in Berührung mit diesem Teil des Gasstromes gelangt

Des weiteren weist diese Vorrichtung zusätzliche lösbare Einrichtungen zur dichten Befestigung des Pitot-Rohres an der das Gasgemisch führenden Leitung auf, wobei diese Befestigungsmittel längs des Pitot-Rohres gleiten, um die Lage des Rohres im Innern der Gasgemischförderleitung zu regeln.

Der Nachteil dieser Vorrichtung nach der DE-OS 17 73 480 besteht zunächst in einem überaus langen und konstruktiv aufwendigen Stutzen, über welchen das Gas in die eigentliche Meßvorrichtung geführt bzw. abgeführt wird. Durch die Länge des Stutzens und auch die schlechte Isolierung der Meßkammer kondensiert das mit einer Temperatur von beispielsweise 30⁰C ankommende Gas und das Kondensat verschmutzt ständig die eigentliche Meßvorrichtung. Ein weiterer Nachteil besteht in der zwangsläufig erforderlichen Richtungseinstellung der Eingangs- und Ausgangsöffnung am unteren Ende des Stutzens zur Achse der Gasleitung. Da jeweils in dem Zufuhr- und Abfuhrkanal innerhalb des Pitot-Rohres nur eine öffnung ist, wird dieses Ausrichten des Gerätes unumgänglich.

Da weiterhin das Gehäuse mit dem Stutzen zu einer Einheit verschweißt ist, wird das Gehäuse mit dem Stutzen und einem Gasleitungsanschluß derart eingedreht, daß die Meßleitung ständig auf Verdrehen beansprucht wird.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Meßvorrichtung zu schaffen, die insbesondere einfach und kostengünstig sowie übersichtlich herstellbar ist, die ein Kondensieren des Gasstromes während der Meßphase vermeidet, die Richtungsunabhängig und unter Schonung der Meßleitung in die vorgesehenen Gasleitungsanschlüsse einschraubbar ist und die darüber hinaus die Meßkammer für den Fall absichert, daß die Gasleitung mit Wasser gefüllt sein sollte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der rohrartige Stutzen geringe Höhe aufweist, etwa vertikal nach oben gerichtet ist, oberhalb der Gasleitung eine Rückstausicherung und an seinem Endbereich über den Umfang verteilt schräg nach oben gerichtete Bohrungen und einen Prallkörper aufweist, und daß das die Meßkammer aufnehmende Gehäuse mit dem Stutzen drehbar verbunden ist

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Prallkörper auf dem Boden des Stutzens angeordnet, in Richtung auf die Meßkammer kegelförmig spitzzulaufend ausgebildet ist.

Weiterhin erweist es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft, daß die von einem Gehäuse umgebene Meßkammer gegenüber dem Gehäuse durch eine Kunststoff-Dichtung abgedichtet ist.

Der technische Fortschritt der Erfindung ist insbesondere damit begründet, daß die Meßkammer die nach

dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip arbeitet, eine unmittelbare und direkte kontinuierliche Messung im Hauptstrom erlaubt und daß durch die Verbindung mit einer elektronischen Auswerteinheit eine ständige Übertragung und Ablesbarkeit auch über Tage, beispielsweise in der Grubenwarte, möglich ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine Darstellung einer solchen Meßeinrichtung im Prinzip teilweise geschnitten und

F i g. 2 eine Meßgeräteanordnung für die Durchführung einer direkten Methan-Gas-Konzentrationsmessung im Hauptstrom einer Rohrleitung.

Wie aus der in F i g. 1 im Prinzip dargestellten Meßeinrichtung hervorgeht, besteht diese im wesentlichen aus einem die Meßkammer 1 bekannter Bauweise umgebenden Metallgehäuse 2 mit einem Anschluß 15 für die elektrische Meßleitung 16 sowie einem Gehäuse 2 und Verschraubung 3, die bewegliche verbunden ist mit dem Stutzen 6. Über ein Außengewinde 12 ist die Meßeinrichtung in bereits vorhandene, mit einem Innengewinde 11 versehene Gasleitungsanschlüsse 5 in Gasleitungen 4 einschraubbar.

Der an seiner Unterseite verschlossene Stutzen 6 weist an seinem unteren Bereich über den Umfang verteilt Bohrungen 7 auf, die schräg nach oben verlaufend ausgebildet sind. Das durch diese Bohrungen einströmende Gas aus der Gasleitung 4 trifft auf einen Prallkörper 8, der — wie das Ausführungsbeispiel in F i g. 1 zeigt — kegelförmig ausgebildet ist Die Ausbildung des Prallkörpers 8 kann auch der Pilzform entsprechen Der Prallkörper 8 gewährleistet eine sofortige Bespülung der Meßkammer 1.

Zum Schutz für die Meßkammer 1 ist im oberen Bereich des Stutzens 6 eine Rückstausicherung 9 vorgesehen, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines Balles aufweist Für den Fall, daß die Gasleitung voll Wasser ist, wird die Zuströmöffnung zur Meßkammer 1 durch den Ball abgedichtet

Die Meßkammer 1 ist gegenüber dem Gehäuse 2 mit einer Polytetrafluoräthylen-Dichtung 1 abgedichtet, um neben der Abdichtung auch noch eine Unterbrechung des Wärmeflusses vom Gehäuse 2 zur Meßkammer 1 sicherzustellen.

Die Meßkammer 1 ist — wie bereits erwähnt — ein bekanntes Bauteil für Methan-Messung. Sie ist beispielsweise austauschbar gegen einen Meßfühler für Druck-, Geschwindigkeit-, Temperatur- odei CO-Messungen.

Um bei Einschrauben der Meßeinrichtung in den Gewindestutzen 5 das Verdrehen der Meßleitung 16 zu vermeiden, ist die Verschraubung 3 gegenüber dem Stutzen 6 beweglich ausgebildet. Der Stutzen 6 ist aus diesem Grunde in der Längsachse mit zwei Sprengringen 14 bestückt, Rundschnurringe 13 bewirken eine Abdichtung zwischen der Rohrleitung 4 und der Umgebung.

Aus F i g. 2 ist in schematisierter Form die Meßgeräteanordnung für eine direkte Metiian-Konzentrationsmessung im Hauptstrom einer Gasleitung 4 wiedergegeben.

Um die Meßkammer 1 bzw. den Stutzen 6 vor einer negativen Beeinflussung von beispielsweise Fremdkörpern und Schlamm zu bewahren, ist es vorteilhaft, einen Einbaubereich im Querschnitt der Gasleitung 4 vorzusehen, der abweichend von der lotrechten +60°, also insgesamt 120° beträgt

ίο Die mehradrige Meßleitung 16 verbindet die Meßkammer 1 mit einer Auswerteeinheit 17 mit digitaler oder analoger Meßwertanzeige 18, optischer Funktionskontrolle 19 sowie Kontakten 20 für Warnung und Steuerung. Der ankommende Pfeil A an der Auswerteis einheit 17 deutet die eigensichere Stromversorgung an. Die Pfeile B geben den Ausgang für eine Fernübertragung, die Pfeile Cgeben den Ausgang für ein Registriergerät wieder. Mit Hilfe der Auswerteeinheit 17 sind folgende Funktionen durchführbar:

1. Meßwertumwandlung in eine digitale oder analoge Anzeige am Einsatzort,

2. Meßwertumwandluiig in ein elektrisches Signal, beispielsweise als Frequenz oder Spannung für die Fernübertragung,

3. über den gesamten Meßbereich stufenlose einstellbare Schaltkontakte für Warnung oder Steuerung sowie

4. optische Anzeige für Funktionsrückmeldung und Betriebsbereitschaft

Neben der Verwendung der erfindungsgemäßen eigensicheren Meßeinrichtung zur Bestimmung der Methan-Konzentration ist es unter Berücksichtigung eines geeigneten Meßfühlers möglich, z. B. CO-Konzentrationen, Gasdruck, Geschwindigkeit oder Temperatur zu messen.

1 Meßkammer

2 Gehäuse

3 Verschraubung

4 Gasreitung

5 Gasleitungsanschluß

6 Stutzen

7 Bohrungen
8 Prallkörper

9 Rückstausicherung

10 Dichtung

11 Innengewinde

12 Außengewinde
13 Rundschnurring

14 Sprengring

15 Leitungsanschluß

16 Meßleitung

17 Auswerteeinheit
18 Meßwertanzeige

19 optische Funktionskontrolle

20 Kontakte für Warnung und Steuerung
A, B, C Pfeile

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung zur Gaskonzentrationsmessung — insbesondere in Gasabsauge- und -Sammelleitungen des Untertagebergbaus —, die über eine elektrische Meßleitung an eine Auswerteeinheit angeschlossen ist, und im wesentlichen aus einer von einem Gehäuse umgebenen Meßkammer und einem in Gasleitungsanschlüsse anschraubbaren länglichen und in die Gasleitung hineinragenden zylindrischen Stutzen besteht, wobei der Stutzen mit öffnungen zum Ein- und Austreten des abgeleiteten Meßgasstroms versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrartige Stutzen (6) geringe Höhe aufweist, etwa vertikal nach oben gerichtet ist, oberhalb der Gasleitung (4) eine Rückstausicherung (9) und an seinem Endbereich über den Umfang verteilt schräg nach oben gerichtete Bohrungen (7) und einen Prallkörper (8) aufweist und daß das die Meßkammer (1) aufnehmende Gehäuse (2) mit dem Stutzen (6) drehbar verbunden ist

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (8) auf dem Boden des Stutzens (6) angeordnet in Richtung auf die Meßkammer (1) kegelförmig spitz zulaufend ausgebildet ist

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Gehäuse (2) umgebene Meßkammer (1) gegenüber dem Gehäuse (2) durch eine Kunststoff-Dichtung abgedichtet ist.