DE3212108C2

DE3212108C2 - Förderung des Kühlmediums bei einem Verfahren zur Kühlung von Wettern und Maschinen im Untertagebergbau

Info

Publication number: DE3212108C2
Application number: DE3212108A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 4300 Essen Harzer; Werner Dipl.-Ing. 4670 Lünen Kortenbusch
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE3212108A1

Abstract

Die Wetter im Untertagebergbau und auch die dort verwendeten Maschinen werden mittels eines zwischen dem Hochdruck-Flüssigkeitskreislauf von über Tage nach unter Tage und dem Niederdruck-Flüssigkeitskreislauf unter Tage einen direkten und kontinuierlichen Austausch von Flüssigkeit unterschiedlicher Temperatur und Drücke gewährleistenden Dreikammer-Rohraufgeber gekühlt. Der Druckaufbau bzw. der Durckabbau der Flüssigkeiten in den Kammern wird über an den Enden der Kammern vorgesehene Sperrorgane in Verbindung mit Kontaktmanometern geregelt. Zur Verbesserung der unter Tage vorgesehenen Kühlanlagen, insbesondere im Bereich der Abbaubetriebe, sieht die Erfindung vor, daß die dem Hochdruck-Flüssigkeitskreislauf über Tage aufgegebene, über eine Kältemaschine gekühlte Flüssigkeit mit Eis vermischt und die Temperatur der Flüssigkeit beim Verbraucher im Niederdruck-Flüssigkeitskreislauf über die Eismenge und/oder die Transportgeschwindigkeit gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Förderung des Kühlmediums bei einem Verfahren zur Kühlung von Wettern und/oder Maschinen im Untertagebergbau mittels eines eine übertägige Kältemaschine und einen untertägigen Hochdruckwärmetauscher einbeziehenden Hochdruck-Flüssigkeits-Kreislaufs sowie eines zweiten durch den Hochdruck-Wärmetauscher rückkühlbaren, mit Verbrauchern verbundenen, Niederdruck-Flüssigkeits-Kreislaufs, in den zur weiteren Kühlung Kondensatoren eingeschaltet werden können, wobei zwischen dem Hochdruck-Flüssigkeits-Kreislauf und dem Niederdruck-Flüssigkeits-Kreislauf ein direkter und kontinuierlicher Austausch von Flüssigkeiten unterschiedlicher Temperaturen und Drücke mittels eines an den Enden der Kammern Sperrorgane aufweisenden Dreikammer-Rohraufgebers stattfindet und die Sperrorgane in Verbindung mit Kontaktmanometern den Druckaufbau bzw. den Druckabbau der Flüssigkeiten in den Kammern übernehmen, nach Patent 30 40 283.

Trotz des in immer größeren Teufen umgehenden Bergbaus, insbesondere dea Ruhrgebiets, werden zur Verbesserung der Klimatisierung bzw. zur Erzeugung von kalten Wettern oder Flüssigkeiten vornehmlich Kühl- oder Kältemaschinen mit entsprechenden Hochdruck-Niederdruck-Wärmetauschern verwendet.

Die derzeit bekannten Kälteanlagen, wie sie im Untertagebergbau Verwendung finden, sind unter anderem in der Zeitschrift »Glückauf« 1982, S. 493-500, beschrieben. Bei diesen Kälteanlagen handelt es sich um kombinierte Anlagen mit über- und untertägiger Käl

teerzeugung.

Der Einsatz von Grundkühlern hat im Vergleich zu Wetterkühlmaschinen und Kompaktkältemaschinen wesentliche betriebliche Vorteile. Dabei stellen sich aber Wasserrücklauftemperaturen im Sekundärkreis von 14 bis maximal 21°C ein. Dieses hat Einfluß auf das Kälteerzeugungsverfahren. Ein Vergleich der erreichbaren spezifischen Kälteleistungen verschiedener Anlagentypen zeigt, daß mit einer nur über Tage angeordncten Kälteanlage und Wasser als Kälteträger die besten spezifischen Kälteleistungen erreicht werden können. Bei der Regelung von Kaltwassernetzen wurde die mengenabhängige Regelung als günstigste Methode herausgestellt Die Brauchwasserentnahme aus einem Kaltwassernetz ist problemlos, wenn die Entnahme aus dem Rücklauf erfolgt und das System geregelt wird.

Die bisher bekannten Kühlanlagen weisen zwei getrennte Kreisläufe auf, die durch Wärmeübertragung in einem Hochdruck-Niederdruck-Wärmetauscher in Verbindung stehen. Über ein solches System ist der direkte Transport von Eis in Verbindung mit Wasser bis zum Verbraucher nicht möglich.

Desweiteren ist es zur Klimatisierung und Kühlung bekannt, insbesondere aus dem Goldbergbau in Südafrika, die Temperaturen von 50⁰C in 4000 m Teufe über das bestehende Kaltwasser-Kühlsystem durch Zugabe von Eis auf erträgliche Temperaturen herabzbkühlen.

Um das Wusser-Eis-Gemisch bis zum Verbraucher zu transportieren, ist es erforderlich, die entsprechenden Kälte-Maschinen im Untertagebereich zu installieren. Obwohl durch die Installierung von entsprechenden Kältemaschinen im Untertagebereich eine Reduzierung der im Umlauf befindlichen Wassermenge möglich ist, lassen die überaus hohen Anlagekosten für untertägige Kältemaschinen und Eisfabriken unter Berücksichtigung eines entsprechenden Drucktauschers die Lösung für eine solche Klimatisierung unmöglich erscheinen.

In Weiterentwicklung der Hauptanmeldung hat sich daher die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Kühlung von Wettern und Maschinen im Untertagebergbau zu schaffen, das auf einfache Weise eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Kühlanlagen insbesondere im Bereich der Abbaubetriebe, also unmittelbar beim Verbraucher ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Hochdruck-Flüssigkeitskreislauf über Tage aufgegebene, über eine Kältemaschine gekühlte Flüssigkeit mit Eis vermischt und die Temperatur der Flüssigkeit beim Verbraucher im Niederdruck-Flüssigkeitskreislauf über die Eismenge gesteuert wird.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß zur Überwindung großer Förderhöhen oder Entfernungen mehrere Dreikammer-Rohraufgeberstufen hintereinander geschaltet werden.

Durch die Verwendung des Dreikammer-Rohraufgebersystems, das als kontinuierliche fördernde Druckschleuse arbeitet, ist es möglich, mit Eisstücken vermischtes Kaltwasser über den Hochdruck-Kreislauf und den Niederdruck-Kreislauf bis direkt zum Verbraucher zu führen.

Die Vermischung des Kühlwassers mit Eis und der Transport des Gemisches bis zum Verbraucher erlaubt die Reduzierung der gesamten im Hochdruck-Kreislauf und Niederdruck-Kreislauf befindlichen Wassermenge.

Das größere Wärmegefälle gewährt einen besseren Wirkungsgrad.

Neben den Einsparungen an Energiekosten werden in nennenswertem Rahmen Anlagekosten eingespart, da

für die reduzierten Wassermengen kleinere Pumpen und kleinere Rohrleitungsnennweiten benötigt werden.

Die Temperatur des Kühlwassers kann beim Verbraucher auf einfache Weise durch die Menge des Eises oder die Transporigeschwindigkeit gesteuert werden. Eine derartige Steuerung der Temperatur bzw. der Kühlwassermenge ist bei dem herkömmlichen Zweikreissystem ohne zusätzliche Anlagekosten nicht möglich. Wie bereits erwähnt, kann ohne Erweiterung der bestehenden Anlagen die Kühlleistung durch Erhöhung der Fördergeschwindigkeit beispielsweise über Drehzahl geregelte Pumpen verändert werden.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches aus der schematisierten Darstellung eines Dreikammer-Rohraufgebers in Verbindung mit einem Hochdruck- und einem Niederdruck-Kreislauf zu entnehmen ist, wird im folgenden näher beschrieben.

Die in der schematisierten Darstellung in der Zeichnung wiedergegebene Anordnung eines Dreikammer-Rohraufgebers mit den Kammern A, B, C verbindet in einem direkten und kontinuierlichen Austausch von Wasser unterschiedlicher Temperatur und unterschiedlicher Drücke den Hochdruck-Kreislauf HD mit dem Niederdruck-Kreislauf ND.

Das in der Zeichnung wiedergegebene Prinzip beruht auf der Füllung und Entleerung der Kammern im Gegenstrom. Es sind jedoch auch Verfahren vorstellbar, bei welchen die Kammern jeweils die gleiche Füll- und Entleerungsrichtung aufweisen.

Von über Tage wird Flüssigkeit, vornehmlich Wasser, von einer Kältemaschine oder einer Wärmenutzungsanlage 25 unter Einbeziehung von Eis aus einer Eisfabrik in die nach unter Tage führende Kaltwasserleitung 17 eingespeist und den Kammern A. B und C zugeführt. Der Druckaufbau in den Kammern A, B und C bzw. der Druckabbau wird über nicht dargestellte Sperrorgane an den Enden der Kammern A, B und C in Verbindung mit Kontaktmanometern vorgenommen.

Das von einem untertägigen Verbraucher IS kommende, beispielsweise auf eine Temperatur von 27° erwärmte Wasser, wird über die Warmwasserleitung 19 im Gegenstromyerfahren den Kammern A, B und C zugeführt. Zur Überwindung der Leitungsverluste im Hochdruck- und Niederdruckkreislauf sind Pumpen 20 bzw. 28 vorgesehen, die sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf eingebaut werden können.

In dem geschlossenen Niederdruck-Kreislauf ND, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, wird das erwärmte Wasser mit dem im Niederdruck-Kreirlauf herrschenden Druck in die Kammern A, ßund Cgefüjlt. Da durch den Dreikammer-Rohraufgeber eine kontinuierliche Füllung der Kammern bzw. eine kontinuierliche Förderung stattfindet, ist ein zentrales Steuersystem vorgesehen, wobei Signale von Zeitgliedern und/oder Integratoren und/oder Thermokontakte dur:h Kontaktmanometer sowie durch die Endschalter der Sperrorgane mit einer Folgesteuerung ausgelöst werden.

Die Richtung des Wasserflusses ist im Hochdruck- und Niederdruckkreislauf durch die Pfeile angedeutet. Durch Erhöhung des Mischungsverhältnisses Kaltwasser-Eis kann die beim Verbraucher gewünschte Temperatur auf einfache Weise geregelt werden.

Andererseits kann unter Vermeidung der Energieverluste die Transportgeschwindigkeit durch zusätzlichen Einbau von Drehzahl geregelten Pumpen durch Erhöhung der Fördergeschwindigkeit so geregelt werden, daß auf diese Weise die Temperatur beim Verbraucher regelbar ist.

Nach einem weiteren, nichl in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung äst es in Verbindung mit besonders großen Förderhöhen vorstellbar, die mit Eis vermischte Flüssigkeit über mehrere hintereinander geschaltete Dreikammer-Rohraufgeberstufen dem Verbraucher zuzuführen.

Bezugszeichenliste

17 Kaltwasserleitung

18 Verbraucher

19 Warmwasserleitung

20 Pumpe

25 Kühlanlage
28 Pumpe

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Förderung des Kühlmediums bei einem Verfahren zur Kühlung von Wettern und/oder Maschinen im Untertagebergbau mittels eines eine übertägige Kältemaschine und einen untertägigen Hochdruckwärmetauscher einbeziehenden Hochdruck-Flüssigkeits-Kreislaufs sowie eines zweiten durch den Hochdruck-Wärmetauscher rückkühlbaren, mit Verbrauchern verbundenen, Niederdruck-Flüssigkeits-Kreislaufs, in den zur weiteren Kühlung Kondensatoren eingeschaltet werden können, wobei zwischen dem Hochdruck-Flüssigkeits-Kreislauf und dem Niederdruck-Flüssigkeits-Kreislauf ein direkter und kontinuierlicher Austausch von Flüssigkeiten unterschiedlicher Temperaturen und Drücke mittels eines an den Enden der Kammern Sperrorgane aufweisenden Dreikammer-Rohraufgebers stattfindet und die Sperrorgane in Verbindung mit Kontaktmanometern den Druckaufbau bzw. den Druckabbau der Flüssigkeiten in den Kammern übernehmen, nach Patent 3040283, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hochdruck-Flüssigkeits-Kreislauf über Tage aufgegebene, über eine Kältemaschine gekühlte Flüssigkeit mit Eis vermischt und die Temperatur der Flüssigkeit beim Verbraucher im Niederdruck-Flüssigkeits-Kreislauf über die Eismenge gesteuert wird.

2. Förderung des Kühlmediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwindung großer Förderhöhen oder Entfernungen mehrere Dreikammer-Rohraufgeberstufen hintereinander geschaltet werden.