DE2911153A1 - Anordnung zur ueberwachung der methankonzentration - Google Patents
Anordnung zur ueberwachung der methankonzentrationInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
ZELLENTIN
ZWEIBRÜCKENSTC?. 16
80OO MÜNCHEN 2
Osrodek Badawczo-Rozwojowy EL 2714·
Svstemow Mechanizacji Elektrotechnik! _^ M..
i Automatyki Gorniczej 1^' narz
Katowice, Polen
Anordnung zur Überwachung der Methankonzentration
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung
der Methankonzentration mit mehreren mit einem Zeilengeneratorsatz verbundenen Mehrkanal-Punkt Schreibern.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Anordnung zur Überwachung bzw. Kontrolle der Methankonzentration
in Bergwerken; diese Anordnung wird auch als Dispatcher-Anordnung bezeichnet.
Eine bekannte Methan-Anzeigezentrale besteht aus einem Steuerblock, der über einen· Kontaktsatz eines Wählers
und eine Einheit aus lineargeneratoren mit einzelnen Meßwertgebern verbunden ist, deren zur Konzentration
des Methans proportionalen Frequenzsignale über die Lineargeneratoreinheit einem Frequenz/Spannungswandler
zugeführt werden. Der Ausgang der Frequenz/ßpannungs-Vandlereinheit
ist über einen anderen Kontaktsatz des
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Wählers an Zeiger-Meßinstrumente und einzelne Kanäle eines "bzw. zweier Kompensationsregistriergeräte angeschlossen.
Der dritte Kontaktsatz des Wählers verbindet einen Alarmblock über Diodenmatritzen mit der
irequenz/Spannungswandlereinheit und der Steuereinheit. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methananzeigezentrale
besteht in der Kompaktheit ihres Aufbaues, wodurch bei Bedingungen unter Tage bzw. in Bergwerken eine
erhebliche Zahl von Meßkanälen nicht ausgenutzt wird. Der kompakte Aufbau beeinflußt auch nachteilig die
Fehlerortung, insbesondere an unzuverlässigen Kontaktelementen, sowie die Schnelligkeit der Fehlerbeseitigung.
Die Beschädigung eines Elements der Anzeigezentrale ruft deren Betriebsunterbrechung hervor,sowie
eine Unterbrechung der Kontrolle bzw. Überwachung der Methankonzentration in allen Kanälen bis zur Beseitigung
der Störung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Überwachung der Methankonzentration zu schaffen,
die modulförmig aufgebaut ist und eine einfache Anpassung der Zahl von Kanälen an den jeweiligen Bedarf
eines Bergwerks sowie eine Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit ermöglicht. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß durch den Gegenstand des HauptanSpruchs
gelöst. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.
Die erfindungsgemäße Überwachungs- oder Kontrollanordnung
für die Methankonzentration in Bergwerken bzw. Untertage-Gruben weist eine beliebige Zahl von Mehrkanal-Registriergeräten
mit Punktaufzeichnung auf.
Ferner ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die über mindestens ein Registriergerät mit einer Alarmschaltung
und einer Linien- bzw. Zeilengeneratoreinheit verbunden ist, sowie über wenigstens einen Transoptor
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mit einer Automatikschaltung verbunden ist. Die Automatikschaltung
liegt parallel zur Rufschaltung und einer Impulskontrollschaltung
bzw. Impulsauswertschaltung. Die Rufschaltung steuert den Eingang wenigstens eines Transoptors
an. Der letzte Punktschreiber einer Punktschreiber-Reihe ist mit seinem Eingang über eine Zeitkomplement-Schaltung
mit der Steuerschaltung des ersten Punktschreibers verbunden. Die Impulskontrollschaltung wird
von der Zeitkomplement—Schaltung gesteuert, die mit ihrem Ausgang über mindestens eine automatisch arbeitende
Synchronisierschaltung mit den Eingängen aller Steuerschaltungen über Punktschreiber verbunden ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, ohne Ausführung von Konstruktionsänderungen die Zahl
der auszunutzenden Punktschreiber und der elektronischen Bausteine dem Bedarf des jeweiligen Bergwerkes
anzupassen. Dadurch wird eine wesentliche Reduzierung des Arbeitsaufwandes bei der Herstellung und eine Reduzierung
des Materialverbrauchs erreicht. Außerdem läßt sich ein modulförmiger Aufbau erreichen, der einen
raschen Ersatz beschädigter Bausteine bzw. Module ohne Betriebsunterbrechung gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich insbesondere zur Fernüberwachung der Methankonzentration oder der
Konzentration anderer Gase, z.B. Kohlenoxyd, Kohlendioxyd.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer
Merkmale beschrieben. Es zeigen:
Pig. 1 das Prinzipschaltbild der Anordnung,
Fig. 2 und 3 Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen.
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Die in SIg. 1 dargestellte Anordnung zur Überwachung
bzw. Kontrolle der Methankonzentration hat folgenden Aufbau:
Es sind beliebige, zum Beispiel n, parallel verbundene automatisch arbeitende Sychronisierschaltungen 4· bis
4n vorgesehen, die über entsprechende Steuerschaltungen 3, 3n mit der gleichen Zahl von Mehrkanal-Punktschreibern
2, 2n verbunden sind. Jeder Punktschreiber 2, 2n ist an eine Alarmschaltung 1 und eine Zeilengeneratoreinheit
7 (Liniengeneratorsatz) angeschlossen. Außerdem ist eine Zeitkomplementschaltung 5>
im folgenden als Zeitgeberschaltung bezeichnet, vorgesehen, deren Ausgang
mit dem Eingang einer ersten Steuerschaltung 3 des Synchronmotors eines ersten Punktschreibers 2 verbunden ist.
Steuerschaltungen 3 bis Jn und Punktschreiber 2 bis 2n
sind jeweils in einer Reihe (Fig. 1) vorgesehen. Der Eingang der Steuerschaltung 3 wird durch den Kontakt eines
in dem Punktschreiber 2 angeordneten Wählers gesteuert. Der Ausgang des letzten, d.h. η-ten PunktSchreibers 2n
ist mit dem Eingang der Zeitgeber schaltung 5 verbunden. Der Ausgang der Zeitgeberschaltung 5 steuert über eine
Impulskontrollschaltung 6, im 'folgenden Impulsauswerteschaltung
genannt, alle automatischen Synchronisierschaltungen
4·, 4n, deren Ausgänge an die Eingänge aller Steuerschaltungen
3j 3n derart angeschlossen sind, daß der Ausgang der ersten Synchronisierschaltung 4 einer Reihe
von Synchroni si er Schaltungen 4 bis ·4η mit dem Eingang
der Steuerschaltung 3 des ersten Punktschreibers 2 usw. ... und der Ausgang der letzten Synchronisierschaltung
4-n mit dem Eingang der letzten Steuerschaltung 3n des letzten Punktschreibers 2n verbunden ist. Der
Ausgang der Meßwertgeber-Rufschaltung 9 ist über Transoptoren 8, 8n mit den Ausgängen der Punktschreiber 2
bis 2n und mit den Eingängen der Zeilengeneratoreinheit 7 verbunden. Die Meßwertgeber-Rufschaltung 9
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wird eingangsseitig über die Automatikschaltung 10 gesteuert,
wobei diese Schaltung auf einem optisch-elektrischen Weg über Transoptoren 8,8n mit Wählern der Punktschreiber
2, 2n derart gekoppelt werden kann, daß jeder Eingang der Schaltung 10 mit dem Transistor des jeweiligen
Transoptors 8,8n verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet nach einem " Zuteilungsprinzip" und kann daher auch "Dispatcher"
genannt werden.
In dem grundsätzlichen Aufbau der Anordnung ist jeder Punktschreiber mit zwei Synchronmotoren versehen, von
denen einer zur Steuerung der die einzelnen Meßkanäle umschaltenden Kontakte und zum Drucken der Meßergebnisse
dient, während der andere Synchronmotor zum kontinuierlichen Transport des BegiStierstreifens dient.
In einer vereinfachten Ausführungsform ist nur ein Synchronmotor vorgesehen, der zur Steuerung der die
Meßkanäle umschaltenden Wähler, zum Drucken der Meßergebnisse und zum Transport des Registrierstreifens
dient.
Die erfindun^sgemäße modulare Dispateheranordnung
arbeitet folgendermaßen:
Hach Ablauf einer vorbestimmten und eingestellten Zeit
sendet die Zeitgeber - -Schaltung 5 einen Impuls zu dem Eingang der Steuerschaltung 3j welche daraufhin
den Synchronmotor betätigt, der die Wähler in dem ersten Punktschreiber 2 steuert. Dann schalten die Wähler
dieses PunktSchreibers 2 nacheinanderfolgend nach
einer bestimmten Zeit die einzelnen Kontrollkanäle um. Zu dem Zeitpunkt, an welchem der Kontakt des Wählers
im Punktschreiber 2 unterbrochen wird, hält die Steuerschaltung den Motor im Punktschreiber 2 in Betrieb.
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Zum Zeitpunkt des erneuten Schließens des Wählerkontaktes
im Punktschreiber 2 wird dessen Motor stillgesetzt, und die Steuerschaltung 3 erzeugt das den Motor
des nächsten Punktschreiters in der Reihe der Punktschreiber betätigende Signal, wonach dieser Prozeß auf
gleiche Veise bis zur Betätigung des letzten Punktschreibers 2n wiederholt wird. Der Motor des letzten Punktschreibers
2n wird ähnlich wie die vorher genannten Motoren der Punktschreiber mit Impulsen von den Steuerschaltungen
3 bis 3n gesteuert. Das Anhalten des Motors des letzten
Punktschreibers 2n in der Reihe bewirkt, daß zu diesem
Zeitpunkt ein Impuls am Ausgang der Steuerschaltung 3n
erzeugt wird, v/elcher die Schaltung 5 erregt, was der Eeihe nach den nächsten Arbeitszyklus der Anordnung
einleitet.
Die Betätigung der aufeinanderfolgenden Meßwertgeber erfolgt durch Verbindung der Ausgänge der Aufschaltung
9 mit der Generatoreinheit 7 mit Hilfe der Kontakte
von Wählern einzelner Punktschreiber 2 bis 2n.
Die mit der Rufschaltung 9 der Reihe nach verbundenen
Transoptoren 8, 8n steuern den Betrieb der Automatikschaltung 10, welche die Impulse zur Impuls, auswertschaltung
6 und zur Rufschaltung 9 sendet. Wenn sich die Schaltung 5 nicht in Betrieb befindet und keine Impulse
am Eingang vorliegen, oder mehr als ein Impuls auftritt, dann betätigt die Impuls auswert schaltung. 6 alle automatischen
Synchronisierschaltungen 4-, 4-n, welche alle
Wähler in den PunktSchreibern 2, 2n in die Ausgangslage
zurückbringen und gleichzeitig die Messung für diese Zeitdauer unterbrechen.
Die automatische Messung der Methankonzentration erfolgt mittels einer zusätzlichen Meßschaltung, an
welche die zyklisch geschalteten Meßinstrumente aller Punktschreiber 2, 2n angeschlossen sind.
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Unter Bezugnahme auf die Pig. 2 und 3 werden Einzelheiten
"bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Gleiche Teile gegenüber Pig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Each Fig. 2 und 3 sind Punktschreiber 2 bis 2n, Zeilengeneratoren 7j eine Rufschaltungseinheit 9, eine
Alarmschaltung 1 und die Zeitkomplement-Einheit bzw. Zeitgebereinheit 5 vorgesehen. Die Schaltungen 4 bis 4n
für automatische Synchronisierung sind mit den Steuerschaltungen 3 bis 3n verbunden. J?ig. 3 zeigt die Transoptoren
8 bis 8n, welche an die Rufschaltung 9 ange schlossen sind. Die Impulsauswertschaltung oder Impulskontrollschaltung
6 ist ausgangsseitig mit den Synchronisierschaltungen 4 bis 4n verbunden und steht
eingangsseitig mit der Zeitgeberschaltung 5 und einem
Handrufsystern 11 in Verbindung. Mit 12 ist eine Meßeinheit
bezeichnet, die über eine Registriereinheit 14 mit einer Wähleinheit 15 in Verbindung steht.
Die elektrischen Verbindungen der Anordnung sind wie folgt:
Ein Ausgang bl der Zeitgeberschaltung 5 ist an einen
Eingang dl - 1 der Steuerschaltung 4 für einen Motor Sl
des Punktschreibers 2 angeschlossen, wobei der Eingang
d3 - 1 der Steuerschaltung 3 über einen Kontakt 1-1 eines Wählers Vl-I im Punktschreiber 2 gesteuert
wird. Ein Ausgang di? - 1 der Steuerschaltung 3 ist mit
dem Eingang der nächsten Steuerschaltungen, usw., d.h. bis zum Eingang dl - η (mit Steuerschaltung 3n)verbunden,
während der Ausgang df? - η an einen Eingang b3 der
Zeitgeberschaltung 5 angeschlossen ist. Ein Eingang b4 der Zeitgeberschaltung 5 ist mit einem Ausgang Jl
des Handrufsystems 11 verbunden, der Ausgang b2 über die Impulsauswertschaltung 6 zur Steuerung der Synchronisierschaltungen
4 bis 4n verbunden. Die Ausgänge der Synchronisierschaltungen 4 bis 4n sind an die
Eingänge der Steuerschaltungen 3 bis 3n derart ange-
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schlossen, daß ein Ausgang c2 - 1 der Synchronisierschaltung
4 mit dem Eingang d2 - 1 der Steuerschaltung verbunden ist, usw., d.h. der Ausgang der Synchronisierschaltung
4n mit dem Eingang der Steuerschaltung 3n. .
Die Eingängeder Steuerschaltungen, nämlich der Eingang
d6 - 1 "bis d6 - n, werden über einen Ausgang j3 des
Handrufsyst ems 11 gesteuert, der auch zu einem Eingang fl
der Alarmschaltung 1 führt. Ein Eingang f2 der Alarmschaltung 1 ist mit dem Ausgang il der Impulsauswertschaltung
6 verbunden.
In Eig. 2 und 3 sind die Wähler der einzelnen Punktschreiber
sowie die durch die Wähler Wl-I bis Wl - η angesteuerten Kontakte angegeben. Die Kontakte 2' - 1,
3' - 1 bis a1 - 1 des Wählers Wl-I werden abwechselnd
mit Eingängen e2 - 1 bis ea - 1 der Alarmschaltung 1 verbunden, entsprechend die Kontakte der übrigen Wähler
einschließlich des Wählers 2n, der Kontakte 1' - η bis c1 - η aufweist. Ein Ausgang öl der Meßgeber-Rufschaltung
9 ist über eine Lumineszenzdiode eines Transoptors 8 abwechselnd mit Kontakten 2'' - 1 bis af' des
Wählers W2^-l im Punktschreiber 21 verbunden, die
einzeln mit Eingängen t2 - 1 bis ta - 1 der Zeilengeneratoreinheit 7 in Verbindung stehen, dessen übrige
Eingänge über den nächsten Punktschreiber auf gleiche Weise gesteuert werden, wobei die Eingänge t2-n,
t3-n bis ta-n einzeln mit den Kontakten 2''-1 bis a''-n des Wählers W2-n im Punktschreiber 2n verbunden
werden, die abwechselnd über die Lumineszenzdiode des Transoptors 8n mit dem Ausgang on der Ruf schaltung
verbunden werden. Die Ruf schaltung 9 wird an einem Eingang n-1 über einen Ausgang k4 der Automatik-Schaltung
10 und am Eingang m2 durch den Ausgang j4 des Handrufsystems
11 gesteuert, das gleichzeitig den Eingang k3 der Automatik-Schaltung 10 steuert. Die Schaltung
10 ist auf optisch-elektrische Weise mit den
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Wählern ¥2-1 bis W2-9 gekoppelt, so daß ein Eingang Ll der Schaltung 10 mit einem Transistor des Transoptors ToI
verbunden ist, usw., d.h. einschließlich eines Eingangs In mit dem Transistor des Transoptors Ton. Der Ausgang nl
für die Zeilengeneratoreinheit 7 ist über die Meßeinheit an einen positiven Anschluß + für alle Meßwertgeber von
Anzeigegeräten bzw. Registriergeräten Ml bis Mn verbunden, die mit 14- bezeichnet sind,während der negative Anschluß mit
Ausgängen eines Meß-Wählsystems 15 verbunden ist, und
zwar derart, daß der negative Anschluß eines Meßgerätes M-I mit einem Ausgang ζ 1 des Wahlsystems 15 verbunden
ist.Auf gleiche Weise sind die übrigen Meßgeräte angeschlossen.
Das Registriergerät Mn ist an den Ausgang zn des Wählsystems 15 angeschlossen. Ein Eingang r - 1 der
Wähleinheit 15 wird durch einen Ausgang j5 des Handrufsystems
11 gesteuert, ein Eingang r2 durch einen Ausgang il der Impulsauswerteinheit 6 und ein Eingang r3
durch einen Ausgang k2 der Schaltung 10, wobei der Ausgang kl der Schaltung 10 an den Eingang i4· der Impulsauswert
schaltung 6 angeschlossen ist. Jeder Impulsschreiber 2 weist zwei synchrone Motoren auf, von welchen
einer zum Umschalten der Meßkanäle und zum Drucken der Meßergebnisse dient, während der zweite Motor die
Bewegung des Eegistrierbandes, d.h. des Aufzeichnungsmittels hervorruft.
lisch Ablauf einer, eingestellten Zeit gibt die Zeitgeberschaltung
5 einen Impuls an den Eingang dl-1 der Steuerschaltung
3 ab, wodurch der Motor Sl im Punktschreiber 2 in Betrieb gesetzt wird. Danach schalten die Wähler Wl-I
und W2-1 abwechselnd innerhalb eines bestimmten Zeitintervals die einzelnen Meßkanäle um. In der Zeitspanne,
in welcher der Kontakt 1-1 durch den Wähler Wl-I geöffnet wird, befindet sich der Motor Sl infolge der Steuerschaltung
3 in Betrieb. Nach wiederholtem Schließen der Kontakte 1-1 wird der Motor Sl ausgeschaltet,und die
Steuerschaltung 3 erzeugt ein solches Signal, welches
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den Motor des nächsten Punktschreibers in Betrieb setzt,
wobei die Arbeitsweise die gleiche ist, wie bezüglich des Motors Sl erläutert wurde, und zwar bis zur Inbetriebsetzung
des letzten Motors Sn des Punktschreibers 2n. Dieser Motor Sn wird auf ähnliche Weise wie
die übrigen Motoren gesteuert, und zwar durchweinen
Impuls am Eingang dl - η der Steuerschaltung 3>b., wobei
sein Betrieb durch öffnen der Kontakte l'-n des
Wählers Wl-n erfolgt. Ein darauf folgendes Schließen dieser Kontakte bewirkt, daß der Motor abgeschaltet
wird. Der in diesem Zeitinterval erzeugte Impuls am Ausgang d5 - η der Steuerschaltung 3 erregt die Zeitgeberschaltung
5j so daß der nächste Arbeitszyklus eingeleitet wird. Die Kontakte 2'-l bis a'-n der
Wähler Wl-I bis Wl-n sind mit der Alarmschaltung 1 verbunden und dienen dazu, einen Alarm in den einzelnen
Kontrollkanälen zu erzeugen. Die abwechselnde Inbetriebsetzung der Meßwertgeber erfolgt durch Verbindung
der Ausgänge der Rufschaltung 9 mit der Generatoreinheit
7 über Kontakte 2''-1 bis a1f-l der
Wähler W2-1 bis W2-n. Die der Reihe nach an die Alarmschaltung 9 angeschlossenen Transoptoren ToI bis Ton
steuern die Automatik-Sohaltung 10, welche Impulse abgibt, und zwar an die Impulsauswertschaltung 6, die
Rufschaltung 9 und das Wählsystem 15. Wenn sich die
Zeitgeberschaltung 5 außer Betrieb befindet und kein Handruf von einem der Meßwertgeber vorliegt und dabei
kein Impuls am Eingang IM- vorliegt, oder mehr als ein
Impuls, läßt die Impulsauswertschaltung 6 alle automatischen Sychronisierschaltungen M- bis 4-n in Betrieb
setzen, die alle Wähler in die Anfangsstellung bei gleichzeitiger Unterbrechung des Meßvorganges mit
Hilfe des Wählsystems 15 zurückstellen. Der selbsttätige
Meßvorgang erfolgt über das Meßsystem 12, an das die Meßwertgeber bzw. Meßeinheiten aller Registriergeräte
Ml bis Mn angeschlossen werden. Diese Meßeinheiten
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werden zyklisch durch die Schaltung 15 angeschaltet.
Bei einem Handmeßvorgang blockiert das Handrufsystem
die Wirkung aller elektrischer Einheiten der Anordnung und schaltet den gewünschten Wähler an, wobei der Meßvorgang
mit Hilfe eines getrennten Meßgerätes erfolgt.
Das modulare Dispatchersystem zur Kontrolle der Methankonzentration
ist für die Arbeit in mit Vorkommen dieses Gases gefährdeten Untertaggruben bestimmt.
Das System ist mit mindestens einer Steuerschaltung ausgestattet, die über mindestens einen Mehrkanal-Punktschreiber
mit der Alarmschaltung und der Zeilengeneratoreinheit verbunden ist. Der Punktschreiber
ist mit der Automatik-Schaltung verbunden, Vielehe mit ihren Ausgängen an die Meßwertgeber-Rufschaltung
angeschlossen ist, die den Eingang mindestens eines Transoptors steuert. Die Schaltung ist ferner mit der
Impulssteuerschaltung verbunden. Die Impulssteuer- bzw. Impulsauswertschaltung ist an die Zeitgeberschaltung
und'an den Ausgang über mindestens eine Synchronisierschaltung an die Eingänge aller Steuerschaltungen
der Punktschreiber angeschlossen.
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Leerseite
Claims (2)
- PATENTANWÄLTE ZELLENTI NZWEIBRÜCKENSTR, 15
MÜNCHEN 2Osrodek Badawczo-Rozwojowy HL 2714Systemow Mechanizacji Elektrotechnik! Automatyki Gorniczej
Katowice, PolenPatentansprücheAnordnung zur Überwachung der Methankonzentration mit mehreren mit einem Zeilengeneratorsatz verbundenen Mehrkanal-Punkt Schreibern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Steuerschaltung (3j 3n) vorgesehen ist, welche über mindestens einen Punktschreiber (2, 2n) mit einer Alarmschaltunge (1) und der Zeilengeneratoreinhext (7) und über mindestens einen Transoptor (8, 8n) mit einer Automatikschaltung (10) verbunden ist, daß die Automatikschaltung (10) mit ihren Ausgängen mit einer Meßwertgeber-Ruf schaltung (9),welche den Eingang mindestens eines Transoptors (8,8n) steuert, und mit einer Impulssteuerschaltung (6) verbunden ist, wobei der letzte der in einer Reihe angeordneten -Punktschreiber (2n) mit einem Ausgang über eine Zeit geber schaltung (5) mit der Steuerschaltung (3) des ersten PunktSchreibers (2) der Punktschreiber-Reihe verbunden ist.903841/0582 - 2. Anordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zeitge"berschaltung (5) gesteuerte Impulssteuerschaltung (6) mit dem Ausgang über mindestens eine automatische Sychronisierschaltung (4·, 4-n) an die Eingänge aller Steuer schaltungen (3» 3n) der Punktschreiber (2, 2n) angeschlossen ist.909841/0582
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