DE3216090C2 - Einrichtung zur Sauerstoffüberwachung in Grubenbetrieben - Google Patents

Abstract

Zur Aufhebung der Querempfindlichkeit der O ↓2-Messung wird ein Meßfühler (1) mit einer polarographischen Zelle vorgesehen, die in die Zelle eindiffundierten Sauerstoff zu Hydroxylionen reduziert. In einem mit dem Meßfühler (1) verbundenen Meßwertgeber (2) wird eine meßwertproportionale Modulationsfrequenz erzeugt, mit der eine von einem Frequenzgenerator erzeugte Trägerfrequenz modulierbar ist. Der frequenzmodulierte Meßwert wird ggf. mit einem geberseitigen Telefon auf eine TF-Fernleitung (4) gegeben und in einem entfernt gelegenen Empfangsgerät (5) von den Sprechsignalen getrennt, angezeigt und/oder aufgezeichnet. Die Betriebsstromversorgung der Meßstellenkomponenten (2, 1) erfolgt über eine Fernleitung (7) von einem empfangsseitigen Netzteil (6) aus. Diese Sauerstoff-Fernüberwachung ist vor allem bei Inertisierungsmaßnahmen zur Grubenbrandbekämpfung von Bedeutung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Qauerstoffüberwachung in Grubenbetrieben nach dem Ober-ο begriff des Anspruchs 1.

In Grubenbetrieben werden in zunehmendem Maße Geräte zur Sauerstoffüberwachung und -anzeige benötigt und auch vom Landesoberbergamt gefordert. Bei der Objektinertisierung und Fremdbewetterung, also

lä speziell bei weiterem Kohleabbau in der Grube, muß der Sauerstoffgehalt überwacht werden, um einen ausreichenden Sauerstoffanteil vor Ort zu gewährleisten. Andererseits wird bei der Grubenbrandbekämpfung mit Stickstoffinertisierung gasförmiger Stickstoff ins abgemauerte Brandfeld geleitet und der Sauerstoffgehalt im Brandfeld auf angenähert Null abgesenkt, um die Gefahren der Ausbreitung des Brandes oder des Auftretens von Explosionen zu beseitigen oder zumindest zu vermindern. Die Kontrolle des Sauerstoffgehalts und dessen Reduktion auf angenähert Null ist daher entscheidend für die Beut teilung des Zustandes und Erfolgs der Brandbekämpfung.

Aus dem Firmenprospekt »AUER Oxygen Indicator« ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art in Form eines Handmeßgeräts bekannt, das für den Grubeneinsatz zugelassen ist. Dieses bekannte Handmeßgerät bietet nur die Möglichkeit, an der Meßstelle selbst über eine Anzeige die Messung oder Überwachung der Sauerstoffkonzentration durch eine Bedienungsperson vorzunehmen. In der Praxis ist der Einsatz dieses bekannten Handmeßgeräts auf jeweils relativ kurzzeitige und stichprobenartige Kontrollen an der unmittelbaren Meßstelle beschränkt, und zwar insbesondere in den Einsatzfällen, in denen die Gefahr einer Meßwertvcrfälschung aufgrund der Querempfindüehkeil der O2-Anzeige gegen CO und CO2 gering ist. Bei der Erkundung eines Grubenbrandes durch die Grubenwehr wird das bekannte Handmeßgerät zur Messung von O2 von der Grubenwehr mitgeführt, wobei die jeweils abgelesenen Meßwerte der Einsatzleitung an der Bereiischaftsstclle über das Grubenwehrtelefon übermittelt werden. Bei starker Rauchentwicklung ist jedoch das Ablesen der Meßgeräte bzw. deren Anzeige nicht oder nur schwer möglich. Für eine Dauerüberwachung des Sauerstoffanteils vor Ort ist das bekannte Handmeßgerät einerseits mangels einer geeigneten Fernübertragungsmöglichkeit und andererseits wegen der sehr begrenzten Stromversorgung über geräteeigene Batterien ungeeignet.
Es fehlte bisher an einem für den Grubeneinsalz gceigneten, d. h. eigensicheren Gerät, das sich mit Übertage bekannten Mitteln der Fernmeß- und Fernwirktechnik (»Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung«, K. Steinbuch, Springer Verlag 1967, Seiten 85b bis 858) in eine Fernübertragung einbinden läßt, um die an der Einsatzstelle gewonnenen Meßdaten laufend und unabhängig von den Umgebungsbedingungen zu einer entferntgelegenen Überwachungsstelle zu übertragen. Der Konzeption eines in eine Fernübertragung eingebundenen stationären Sauerstoffmeßgerätes stand unter anderem das ungelöste Problem der gecigncicn eigensicheren Stromversorgung entgegen. Die naheliegenden Möglichkeiten der Verwendung von Batterien oder Akkumulatoren oder die Versorgung aus dem 220 Vs

Stromnetz sind für Universalgeräte zur Sauerstoffüberwachung in Grubenbetrieben ungeeignet. Sowohl Batterien als auch Akkumulatoren haben eine mehr oder weniger stark begrenzte Funktionsfähigkeit und kommen daher nur für kurzfristige Einsatzfälle, z. B. in Notstromaggregaten zum Einsatz. Akkumulatoren sind darüber hinaus kostspielig und wartungsintensiv. Die Versorgung stationär?r Geräte über die im Streb verfügbaren 220 V Anschlüsse ist unmöglich in besonders wichtigen Anwendungsiällen, wie bei der Grubenbrandbekämpfung oder bei sonstigen Gefahrensituationen (übermäßiger Methangehalt), da unter diesen Bedingungen die gesamte Stromversorgung im betroffenen Teil des Grubenfeldes unterbrochen werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie unter allen Einsatz- und Umgebungsbedingungen in Grubenbetrieben eine zuverlässige, wartungsarme und genaue Sauerstoffüberwachung ge-VrSiiriCistci.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß du^r=h die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Verwendung einer beispielsweise aus der DE-OS 19 57 797 bekannten polarographischen Zelle als Meßzelle wird die Meßgenauigkeit der Einrichtung erhöht, da die Meßwerte nicht mehr querempfindlich gegen OO2 in der Umgebungsatmosphäre des Meßfühlers, d. h. in den Wettern ist. Diese hohe Meßgenauigkeit und Unabhängigkeit von der Umgebungsatmosphäre optimiert die erfindungsgemäße Einrichtung als stationäres Gerät zur laufenden Überwachung des Sauerstoffanteils vor Ort. Aufgrund der Frequenzmodulation in dem meßstellenseitigen Meßwertgeber und der Übertragung über unter Umständen lange Fernleitungen zu einem Empfangs- oder Auswertegerät kann die Überwachung zentral und für mehrere Meßstellen gemeinsam vorgenommen werden. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Verlegung der Stromversorgung vom Meßwertgeber zu dem entferntgelegenen Empfangsgerät. Einerseits läßt sich durch diese Maßnahme die dem Meßwertgeber zugeordnete Baugruppe extrem kompakt und leicht ausführen und daher ohne Schwierigkeiten dem sich verlagernden Streb nachrücken, und andererseits bleibt die Einrichtung und insbesondere der Meßwertgeber am Einsatzort zuvci lässig funktionsfähig, auch wenn allle strebinternen Stromversorgungen und alle sonstigen Meßgeräte abgeschaltet werden müssen. Selbst stark unterschiedliche Leitungslängen zwischen Empfangsgerät mit Stromversorgung und Meßwertgeber beeinträchtigen die Funktion der Gesamteinrichtung und die Arbeitsweise des Meßwertgebers nicht, da der Versorgungsstrom mit einer höheren Spannung in die mehradrige eigensichere Speiseleitung eingespeist wird und vom Spannungsregler meßwertgeberseitig auf einen vorgegebenen Betriebsspannungswert heruntergeregelt wird.

Durch die Erfindung gelingt es daher erstmals, ein Universalgerät für die Sauerstoffernüberwachung in G rubenbetrieben zur Verfügung zu stellen.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fernleitung eine TF-Fernleitung ist, daß der Ausgang der Wandleranordnung und ein geberscitiges Telefon über eine erste Frequenzweiche mit der TF-Fernleilung gekoppelt sind, wobei die Frequenzweiche den oder die Meßwerti.anäle von dem Sprechkanal trennt, und daß die TF-Fernleitung mit dem Empfangsgerät über eine zweite Frequenzweiche gekoppelt ist.

Diese Telefonverbindung zwischen der Meßstelle bzw. Oem Meßwertgeber einerseits und dem Empfangsgerät bzw. Auswertegerät andererseits erleichtert den Abgleich und die Prüfung. Die Fernüberwachung des Sauerstoffs erhöht zumindest dann den Leitungsäufwand nicht, wenn ohnehin eine Fernsprechverbindung zwischen dem Meßort und dem Empfangsgerät vorhanden ist.

Für die Punktüberwachung ist es zweckmäßig, dem Meßwertgeber eine separate Digitalanzeige zuzuordnen. Dadurch kann der Meßwert einerseits direkt an dem Meßwertgeber und andererseits am Empfangsgerät abgelesen werden. Es besteht außerdem die Möglichkeit, einen Schreiber an das Auswertegerät anzuschließen und einen Schwellwertgeber vorzusehen, der bei Unterschreiten eines bestimmten Sauerstoffgrenzwerts ein Warnsignal auslöst.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme der Zeichnung anhand von Ausführurpsbeispielen näher erläuten. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines Austuhrungsbeispiels einer stationären Or Fernmeßeinrichtung mit eigensicherer Fernsprechverbindung zwischen eir.em Meßwertgeber und einem Empfangsgerät, wobei die Meßwerte über die Fernsprechverbindung übertragen werden und der Meßwertgeber über eine eigensichere Speiseleitung mit Strom versorgt;

F i g. 2 ein Blockschaltbild der an der Meßstelle zur stationären Sauerstoffüberwachung vorgesehenen Komponenten der Oi-Fernmeßeinrichtung;

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Empfangsgeräts; und

Fig.4 eine Prinzipdarstellung der Fernüberwachung von Sauerstoff und anderen Meßgrößen bei einem Grubenwehrmeßsysteni.

Fig. 1 zeigt das Anordnungsschema einer Einrichtung zur stationären Sauerstoff-Fernüberwachung, wie sie beispielsweise zur Überwachung von Inertisierungsmaßnahmen bei der Brandbekämpfung in Grubenbetriebe . verwendet werden kann. Ein Meßfühler I₁ der gegen CO^ nicht querempfindlich ist, liefert ein dem Sauerstoffpartialdruck proportionales analoges Ausgangssignal an einen Meßwertgeber 2, in welchem die Meßwertwandlung in ein zur Übertragung über eine Fernleitung geeignetes moduliertes Signal stattfindet. An den Meßwertgeber 2 kann ein Telefon 3g über eine geeignete Telefonsteckverbindung angeschlossen werden. Sowohl die Meßwertübertragung als auch die Fernsprechverbindung erfolgen über eine beispielsweise zweiadrige TF-Fernleitung 4 vom Meßwertgeber 2 zu einem bis zu 2OD0 m entfernt gelegenen Empfangsgerät .5, dos beispielsweise an einer Bereitschaftsstelle im Frischwetterstrom angeordnet sein kann. Dem Empfangsgerät 5 ist ebenso wie dem Meßwertgeber 2 ein

Telefon 3e zugeordnet. Über die Telefonverbindung 3e-5-4-2-3£- ist sowohl ein Abgleich als auch eine Überwachung zwischen beiden Geräten möglich.

Dem Empfangsge. ät 5 ist als Betriebsstromquelle ein Netzteil 6 zugeordnet, das das Empfangsgerät mit 2 · 12 V bei 0,5 A speist. Von dem Empfangsgerät 5 aus wird über eine Leitung 7 der Meßwertgeber.2 mit Strom versorgt, so daß der Meßwertgeber nicht mit einem eigenen Energieblock ausgestattet zu werden braucht. Auf der Empfangsseite *ird hi die Leitung 7 eine Spannung von 24 V eingespeist, die je nach Länge der Leitung 7 auf der Seite des Meßwertgebers 2 bis auf annähernd 12 V abfallen kann. Wie weiter unten in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben werden wird, benötigt der

Meßwertgeber 2 nur 12 V als Betriebsspannung.

Im Empfangsgerät 5 wird das im Meßwertgeber meßwertabhängig modulierte Meßsignal demoduliert und über eine Leitung 9 zu einem Auswertegerät 8 oder zu einem Anzeigegerät übertragen. An das Auswertegerät kann ein Schreiber 10 angeschlossen sein, in welchem die Cb-Meßwerte gegebenenfalls zusammen mit anderen Meßwerten laufend aufgezeichnet werden. Dem Finpfangsgerät 5 und/oder dem Auswertegerät 8 kann ein TF-Sender zugeordnet sein, der die Meßwerte zur Grubenwarte oder zu einer Inertgasanlage übermittelt. Das Auswertegerät kann über einen 5-15 Hz-Ausgang an andere Tonfrequenzsysteme angeschlossen werden. Ferner ist dem Auswertegerät in der Regel ein Anzeigegerät zugeordnet, und es können vom Meßwert gesteuerte Schwellwertgeber empfängerseilig vorgesehen sein, die bei Schwellweruinterschreiiung. d.h. bei Unterschreiten eines Saucrstoffkünzeiitraiinrisgieiizwertes ein optisches und/oder akustisches Warnsignal auslösen.

Meßfühler 1, Meßwertgeber 2. Telefone 3. Fernleitungen 4 und 7, Empfangsgeräte 5, Netzteil 6 und gegebenenfalls auch Auswertegerät 8 und Schreiber 10 sind aufgrund ihrer Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen eigensicher ausgeführt (Schutzart Sch i). Die einzelnen Baugruppen sind in Metallgehäusen angeordnet, die Trompeteneinführungen für den Anschluß der festen Leitungen, z. B. der Leitungen 4 und 7 haben. Lösbare Anschluss z. B. die Telefonanschlüsse an Meßwertgeber 2 und Empfangsgerät 5. sind über Steckverbindungen hergestellt. Die Ausbildung der Schutzgehäuse, der Einführungen und der lösbaren Steckverbindungen sind als solche bekannt und weiden daher nicht im einzelnen beschrieben.

In Fig. 2 ist der grundsätzliche Aufbau des Meßfüh-

|_Λρ11. ι nMj-l J„r K^f>ßii>aPtinkä>T O in ETsir-n-i nirtiac Qli-w->U

Schaltbildes dargestellt. Der Meßfühler bzw. Meßkopf 1 hat eine polarographische Zelle mit einer eine Eintrittsöffnung überspannenden Kathode 11 in Form einer metallisierten Plastikmembran, die für Sauerstoff durchlässig ist. Bei Anlegen einer relativ kleinen Gleichspannung zwischen Anode 12 und Kathode 11 wird der /ur Kathode durchdiffundierte Sauerstoff unter Oxydation der Anode 12 zu Hydroxylionen reduziert. Die Elektronen, die durch die gleichzeitig mit der Sauerstolfreduktion ablaufende Oxydation der Anode entstehen, fließen über den äußeren Leiterkreis der polarographischen Zelle zur Kathode 11. Der dabei fließende Strom ist proportional zum Sauerstoffpartialdruck. Zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Fiihlerstroms ist zur Zelle ein Thermistor 13 in Reihe geschaltet. Das an den Ausgängen des Meßfühlers 1 abgenommene und in einem C>2-Meßverstärker 20 im Meßwertgeber verstärkte elektrische Meßsignal ist, unabhängig von der in der Meßatmosphare um die Meßzelle enthaltenen CO2-Konzentration und unabhängig von Temperaiurschwankungen, der Sauerstoffkonzentration sehr genau proportional.

Das meßwertproportionale Ausgangssignal des Verstärkers 20 wird einem Spannungs/Frequenz-Wandler (VFC) 21 zugeführt und in eine meßwertproportionale Frequenz umgesetzt Diese wird am Ausgang 21a einem Kanalwähler 22 zugeführt, der einen in der Zeichnung nicht dargestellten Trägerfrequenzosziüaior enthält und die eigenerzeugte Trägerfrequenz mit der meßwertproportionalen Ausgangsfrequenz von VFC 21 moduliert. Die meßwertproportional modulierte Trägerfrequenz wird vom Kanalwähler 22 zu einer Frequenzweiche 23 geleitet, die den Meßwcrtkanal von dem für den Telefonanschluß freibleibenden Sprcchkanal trennt. Die Sprech- und Meßwertsignale können auf diese Weise von dem Ausgang 4g der Frequenzweiche (FW) 23 über die Fernleitung 4 zum Empfangsgerät 5 bzw. zu einem entsprechenden Auswertegerät übertragen werden.

Die Stromversorgung des Meßwertgebers 2 bzw. des Meßfühlers 1 erfolgt über die Stromvcrsorgungslciiung

ίο 7 von der entfernten Empfangsseite aus. Die am Stromversorgungseingang 7,? des Meßwertgebers 2 anstehende Gleichspannung liegt je nach Leitungslängc und Spannungsabfall zwischen 12 und 24 V. Als Betriebsspannung wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel für den VFC 21 und den Kanalwähler 22 sowie andere Komponenten des Meßwertgebers eine auf 12 V stabilisierte Spannung benötigt. Im Eingangskreis des fv1eßwerigeu«;is 2 isi uahci ein Spannungsregler 24 vorgesehen, der eine Spannung am Eingang 7g im Bereich

2(i von 12 bis 24 V ausgangsseitig auf 12 V regelt. Parallel zum Eingang des Spannungsreglers 24 ist eine Spannungsüberwachungsschaltung 25 angeordnet, die bei Unterschreiten der Mindestspannung von 12 V an den Eingangseinschlüssen 7g ein visuelles und/odur akustisches Signal gibt. Die Spannungsübcrwachungsschaltung kann beispielsweise eine Transistoranordnung aus zwei in .Emitterschaltung vorgesehenen NPN-Transistören sein, wobei die Basiselektrode eines ersten Transistors mit einer Zenerdiode verbunden und die Basiselektrode des zweiten Transistors an den Kollektor des ersten Transistors angeschaltet ist. Der zweite Transistor wird leitend und schließt einen Signalstromkrcis, wenn die über die Zenerdiode abgegriffene Eingangsspannung den Schwellenwert von 12 V unterschreitet.

Ein DC/DC-Wandler 26. der bei dem beschriebenen

AiicfiiKniniTckeicnial Witf^h oino intAoriAi*!/* ^/«hutliinir

gebildet ist. sorgt für eine galvanische Trennung des O»-Meßverstärkers von der Ausgangsspannung des Spannungsreglers 24. Ein weiterer, an den Spannungsregier 24 angeschalteter DC/DC-Wandler 27 versorgt ein digitales Anzeigegerät 28 mit einer Bctriebsglciehspannung von 9 V. Der Wandler 27 enthält im Eingangskreis einen astabilen Multivibrator, der die vom Spannungsregler 24 angebotene stabilisierte Bctriebsstromspaii-

J5 nung von 12 V in eine Impulsfolge zerhackt. Diese wird gleichgerichtet und nach Stabilisierung über eine Zenerdiode als Stromversorgung an das Digiialanzeigcgeräl 28 angelegt.

Das Digitalanzeigegerät 28 wird vom O^-Meßvc-stärker 20 mit einem Signal gesteuert, das dem vom Meßfühler 1 gewonnenen Meßwert proportional ist. Die Digitalanzeige 28 ist durch ein Schauglas im Siahlgehäuse des Meßwertgebers ablesbar und ermöglicht eine zusätzliche Kontrolle an der Meßstelle selbst, was insbesondere für die Objektinertisierung günstig ist.

Wie in F i g. 3 zu sehen ist, die ein Blockschaltbild der wesentlichen Komponenten des Empfangsgeräts zeigt, werden die über die TF-Femleitung 4 an dem Signaleingang 4e eingehenden Sprech- und Meßwertsignale von

bo einer Frequenzweiche 51 entsprechend den ihnen zugeordneten Kanälen getrennt. Die Sprechsignale werden zum empfängerseitigen Telefon 3e und die Meßwertsignale zu einem Frequenz/Spannungs-Wandler (FVC) 52 übertragen, in dem FVC 52 werden die frcquenzmodulierten Meßwertsignale in ein meßwertproportionales Analogsignal umgesetzt, das am Ausgangsanschluß 9c zur Verfugung steht In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dieses analoge Ausgangssignai über

die I.ciuing 9 /um Auswertegerät 8 übertragen und dort gegebenenfalls über den Schreiber 10 oder ein Anzeigegerät zur Überwachung des O2-Meßwerts zur Anzeige gebracht. Der Wandler 52 kann beispielsweise einen Bandpaßeingang haben, der für die im Kanalwähler 22 (F i g. 2) entwickelte Trägerfrequenz durchlässig ist.

Der i-eiricbsstrom für das Empfangsgerät 5 wird vom 12 V Anschluß des Netzteils 6 über einen DC/DC-Wandler 53 abgeleitet, dessen Ausbildung derjenigen des Wandlers 26 entsprechen kann. Der Wandler 53 in ireiini den l'rcquen/./Spannungs-Wandler 52 galvanisch von den auf den Eingangsleitungen anstehenden Potentialen. Im Empfangsgerät 5 werden die beiden vom Ncl/leil 6 gelieferten Spannungen von 12 V zu einer Sumnicnspunnung von 24 V (Ausgang 7c) für die Einspeisung des Meßwertgebers 2 über die Speiseleitung 7 kombiniert. Der über die Leitung 7 fließende Strom ist illlfgiunu licN UL'M.'MricuciiC-n AüfudUS des fvicuWcrigcbers 2 und Meßfühlers 1 sehr gering. Der Meßwertgeber hat gemeinsam mit dem Meßkopf 1 eine Stromabnahme von etwa 80 mA.

In alternativer Ausführung kann dem Meßkopf 1 auch unmittelbar ein Auswertegerät 8 mit einem Schalt- und Schreiberausgang zugeordnet sein, das anstelle des Meßwertgebers 2 unmittelbar an der Meßstelle angeordnet werden kann. Es entfällt bei Verzicht auf eine Fernüberwachung die Notwendigkeit der Modulation. Fernübertragung und Demodulation des Meßsignals, so daß auch die Komponenten 21 bis 23 und 51, 52 von Meßv.ortgeber und Empfangsgerät entfallen. Auch kann die Fernleitung 4 vom Meßwertgeber 2 direkt mit der TF-Grubenwarte verbunden sein, an der eine Fernüberwachung des C>2-Meßwerts vorgenommen werden kann. In diesem Falle ist der Meßwertgeber in der Regel mit einem Energieblock oder einem eigenen Netzteil, wie das Netzteil 6. aus^estmipt.

In Fig. 4 sind die wesentlichen Komponenten eines Grubcnwehr-Fernmeßsystems in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Dieses Fernmeßsystem unterscheidet sich von der anhand Fig. 1 beschriebenen stationären Oj-Fernmeßeinrichtung vor allem dadurch, daß zusätzlich zu der O>·Konzentration noch weitere Meßgrößen, nämlich der CH₄- und CO-Gehalt, die Temperatur und die Feuchtigkeit gemessen und nach der für alle Meßgrößen separaten Signalumsetzung über ein vom vorgehenden Trupp der Grubenwehr mitgeführtes Grubenwchrtclcfonkabel zu einer an der Bereitschaftsstelle befindlichen Empfangseinrichtung übertragen werden. Die Meßfühler und die Meßwertumsetzer sind, anders als bei der Anordnung gemäß Fig. 1, nicht stationär so eingesetzt, sondern werden zusammen mit einem der Stromversorgung dienenden Energieblock vom vorgehenden Trupp mitgeführt.

Die Meßwertumsetzung, d. h. die Modulation jeweils einer Trägerfrequenz mit einer meßwertproportionalen Modulationsfrequenz kann für jeden einzelnen Meßwert in der anhand von Fig.2 für den O2-Meßwert beschriebenen Weise erfolgen. Jeder Meßwert wird daher in einem zugehörigen VFC und einem Kanalwähler entsprechend den Komponenten 21 und 22 in F i g. 2 verarbeitet, wobei die den einzelnen Meßgrößen zugeordneten Trägerfrequenzen unterschiedliche Kanäle vorgeben. Die Mischung und Trennung der Meßwertkanä!e und der Sprechkanäle für die in F i g. 4 ebenfalls dargestellte Telefonmaske erfolgt ebenso wie bei dem Ausführungsbeispie! gemäß Fig.2 in einer ersten Frequenzweiche. Nach Übertragung über die Grubenwehrleitung werden die Meßwerte und Sprechkanäle wiederum von einer zweiten Frequenzweiche an der Bercitschaftsstelle getrennt und auf die zugehörigen Fernmeßempfänger bzw. Telefonanschlüsse an der Bereitschiiftssielle aufgeteilt. Auch die Demodulation der gelrennten Meßwerte kann in der anhand von Fig.3 erläuterten Weise erfolgen. An der Bereitschaftsstelle können die einzelnen Meßwerte in der in Fig. 4 schematisch dargestellten Weise kontinuierlich zur Anzeige gebracht werden. Auf diese Weise können die bei der Erkundung eines Grubenbrandes von dem vorgehenden Trupp gemessenen Meßwerte an der Bereitschaftsstelle abgelesen und überwacht werden, wo das Ablesen von Umgebungseinflüssen unabhängig ist. also nicht durch die im Tätigkeitsbereich des vorgehenden Trupps häufig auftretende starke Rauchentwicklung gestört wird.

Die bei dem Grubenwehrmeßsystem gemäß F i g. 4 in einem Block dargestellten Meßeinheiten können ebenso wie uriucfC muuciriMcitcn aüCn jcWGiis ΓΰΓ SiCn al» Stationäre oder mobile Meßgeräte in Grubenbetrieben eingesetzt und in der für den O:-Meßwert anhand F i g. 2 beschriebenen Weise in einem eigensicheren Meßwertgeber für die Meßwert-Fernübertragung geeignet umgesetzt werden.

Von besonderem Vorteil ist die eigensichere Meßwertgewinnung, -umsetzung und -fernübertragung (über TF-Fernleitung) für eine ortsfeste CH^-Überwachur.g. Anstelle des Oj-Meßkopfes 1 mit polarographischer Zelle wird ein CH4-Meßkopf z. B. ein bekannter Differenzfühler, verwendet, dessen Ausgangssignal in einem Meßwertgeber 2 geeignet verstärkt und umgesetzt wird. Bei Überschreiten eines vorgegebenen CH-i-Grenzwertes von z. B. 1,5% wird über einen Schaltausgang (Auswertgerät 8) ein Koppelschalter zum Abschalten der im Grubenbetrieb stationierten elektrischen Anlagen betätigt (DE-OS 30 12 076). Wegen der eigensicheren Meßwertgewinnung, -verarbeitung und -fernübertragung kann das CHi-Meßgerät auch nach Überschreitung eines Abschaltgrenzwertes gefahrlos eingeschaltet und unter der beispielsweise aus einem Netzteil (6 (Fig. 1) abgeleiteten und über die Speiseleitung 7 zugeführten Betriebsspannung bleiben. Dadurch gelingt es. beispielsweise die Ausgasungsverhältnisse nach Gasausbrüchen nahe der Ausbruchstelle laufend zu überwachen und die Explosionsgefahr bei einem Grubenbrand zu verfolgen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Sauerstoff überwachung in Grubenbetrieben, mit wenigstens einem eine elektrochemische Meßzelle enthaltenden Meßfühler, der ein dem Sauerstoffpartialdruck proportionales elektrisches Ausgangssignal erzeugt einem das elektrische Ausgangssignal verarbeitenden Meßwertgeber und einem Anzeigegerät zur Anzeige des Meßwerts, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemische Meßzelle eine an sich bekannte polarographische Zelle (11,12) solcher Ausbildung ist, daß sie den in die Zelle eindiffundierten Sauerstoff zu Hydroxylionen reduziert, daß der Meßwertgeber (2) eine Wandleranordnung (21, 22) zur Erzeugung einer meßwertproportionalen Modulationsfrequenz enthält, mit der eine in einem Frequenzgeneraior (22) erzeugte Trägerfrequenz modulierbar ist, daß dsr Ausgang der Wandleranordnung (21, 22) über eine Fernleitung (4) mit einem entfernt gelegenen Empfangsgerät (5) gekoppelt ist, das eine die Modulatoranordnung (52) zum Umsetzen des frequenzmodulierten Signals in ein zur Überwachung und Meßwertanzeige geeignet verarbeitbares elektrisches Signal aufweist, daß der Betriebsstrom des Meßwertgebers (2) über eine eigensichere Speiseleitung (7) von einer dem entfernt gelegenen Empfangsgerät (5) zugeordneten eigensicheren Stromversorgung (6} abgeleitet ist, deren empfangsseitig auf die Speiseleitung (7) gegebene Spannung höher ist als die im Meßwertgeber (2) oenötigte Betriebsspannung, und daß im Betriebsstrom-Eingangskreis (7g) des Meßwertgebers (2) ein Spannungsregler (24) angeordnet ist, der die über die Speiseleitung (7) dem Meßwertgeber (2) zugeführte Spannung auf die Betriebs-Sollspannung regelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernleitung eine TF-Fernleitung (4) ist, daß der Ausgang der Wandleranordnung (21, 22) und ein geberseitiges Telefon (3g) über eine erste Frequenzweiche (23) mit der TF-Fernleitung gekoppelt sind, wobei die Frequenzweiche die Meß- und Sprechkanäle voneinander trennt, und daß TF-Fernleitung mit dem Empfangsgerät (5) über eine zweite Frequenzweiche (51) gekoppelt ist, welche die über eine gemeinsame Fernleitung einlaufenden Meß- und Sprechsignale nach den ihnen zugeordneten Kanälen aufteilt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (2) eine die Betriebsspannung am Eingang des Meßwertgebers abtastende Spannungsüberwachungsschaltung (25) aufweist, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Mindestspannng ein Warnsignal erzeugt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßfühler (1) ein 02-Meßverstärker (20) nachgeschaltet ist, der eine durch das Gehäuse des Meßwertgebers sichtbare Digitalanzeige (28) steuert.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß DC/DC-Wandler (26, 27, 53) zur galvanischen Trennung meßwertverarbeitender Komponenten (20, 28, 53) von der Betriebsstromversorgung (24,6) vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entfcrngelegene Empfangsgerät (5) mit einem Auswertegerät (8) verbunden ist, das einen Schaltausgang, einen Grenzwertgeber und einen Anschluß für einen Schreiber (10) aufweist