DE4005426A1 - Anlage fuer die temperaturkonditionierung in einem abbaustreb eines bergbaulichen untertagebetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Temperaturkondi­ tionierung in einem Abbaustreb eines bergbaulichen Untertage­ betriebes mit einer Druckluftleitung und daran angeschlos­ senen, mit Steuereinrichtungen ausgerüsteten Wirbelrohr­ kühlern, die ein Wirbelrohr, eine Kaltluftdüse mit wirbel­ rohrseitig vorgeschalteter Kaltluftblende und eine Warmluft­ düse aufweisen. - Eine solche Anlage ist bekannt (DE 39 15 774-1, PatG (2)).

Bergbauliche Untertageräume werden bekanntlich regelmäßig be­ wettert. Das gilt insbesondere für Abbaustrebe, in denen Kohle oder anderes Mineral hereingewonnen wird. Unter Bewetterung versteht man die Zuführung von Frischluft, die von übertage zum dem Untertageraum geführt wird, und die Abführung der ver­ brauchten Luft. Die Wetter erfahren durch die Temperatur des Gebirges untertage eine Erwärmung. Insbesondere bei großer Teufe erfolgt regelmäßig eine Wetterkühlung, um durch Tem­ peraturkonditionierung erträglichere Arbeitsbedingungen zu schaffen. Dazu sind besondere Wetterkühler installiert. Wetterkühler bezeichnet Wärmetauscher, denen ein gekühltes fluides Medium zugeführt wird und die den Wetterstrom kühlen, der durch den Wärmetauscher geführt wird. Das gekühlte fluide Medium ist entweder gekühltes Wasser oder ein Kältemittel. Zur Kühlung des fluiden Mediums sind entsprechende Kälte­ aggregate erforderlich, die übertage oder auch untertage in­ stalliert sind. Diese bekannten Maßnahmen sind aufwendig, zumal zur Temperaturkonditionierung praktisch das gesamte Luft­ volumen eines Untertagebetriebes gekühlt und dazu durch einen oder mehrere Wetterkühler geführt werden muß. Die erreichte Temperaturkonditionierung ist verbesserungsbedürftig. - An­ dererseits sind in jedem Abbaustreb Druckluftleitungen ange­ ordnet, deren Druckluft für Arbeitszwecke und für die pneu­ matische Steuerung von Strebeinrichtungen benötigt wird. Die in den Druckluftleitungen geführte Druckluft kann aus Tem­ peratur- und Volumengründen zur Temperaturkonditionierung in einer Abbaustrecke ohne weiteres nichts beitragen.

Die eingangs beschriebene bekannte Anlage erlaubt auf sehr einfache Weise eine wirksame Temperaturkonditionierung in einem bergbaulichen Untertagebetrieb, und zwar unter Verzicht auf übliche Wetterkühler und ihren zugeordneten Installationen und Aggregaten. Dabei wird mit für andere Zwecke bekannten Wirbelrohrkühlern gearbeitet. Wirbelrohre sind bekannt (vgl. Meyers Enzyklopädisches Lexikon, 1979, Band 25, S. 417). Es handelt sich um eine Vorrichtung zur Zerlegung eines Gas­ stromes in einen warmen und einen kalten Teilstrom. Ein Wirbelrohr besteht aus einem Rohr von nicht zu weitem Durch­ messer, in welches das Gas mit einem ausreichenden Überdruck durch eine an einem Ende angebrachte Düse tangential einge­ blasen wird. Dadurch wird ein zur Rohrachse koaxialer Gas­ wirbel angefacht, dessen Mantel warm und dessen Kern kalt ist. Insoweit arbeitet ein Wirbelrohr nach dem bekannten Ranque- Effekt. Das Kaltgas kann durch eine in der Nähe beschriebene Düse angebrachte Lochblende abgezogen werden, das Warmgas am anderen Ende. Im Rahmen der Erfindung ist das Gas die Druck­ luft. Ein Wirbelrohrkühler im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung, die den kalten Luftstrom eines Wirbelrohres für die Temperaturkonditionierung eines Bereiches in dem Abbau­ streb einsetzt und den warmen Luftstrom außerhalb dieses Be­ reichs an einem Ort, an dem der warme Luftstrom nicht stört, an den Wetterstrom abgibt. Ein Wirbelrohrkühler kann, je nach Auslegung, ein einzelnes Wirbelrohr oder deren mehrere auf­ weisen, die z. B. parallel zu einer Wirbelrohrbatterie zu­ sammengeschaltet sind. - Die bekannten Maßnahmen beruhen auf der Erkenntnis, daß die für einen Abbaustreb ohnehin einge­ richtete Druckluftversorgung auch die Temperaturkonditionie­ rung in einem Abbaustreb übernehmen kann, wenn die Druckluft in einen Kaltluftstrom und in einen Warmluftstrom zerlegt und der Kaltluftstrom zu einer individuellen Temperaturkonditio­ nierung benutzt wird. Wie bereits erwähnt, wird der Warm­ luftstrom an die Wetter abgegeben. Individuelle Temperatur­ konditionierung bezeichnet die Tatsache, daß nicht das ge­ samte Luftvolumen im Streb gekühlt wird und daß nur die Luft in einem Strebbereich gekühlt wird, in dem sich eine Bedie­ nungsperson oder mehrere Bedienungspersonen aufhalten. Der Wirbelrohrkühler schaltet sich aus oder wird ausgeschaltet, wenn die Bedienungsperson bzw. die Bedienungspersonen diesen Strebbereich, in dem die Mannkühlung eingerichtet ist, ver­ lassen. Eine zusätzliche Druckluftzuführung zu einem Abbau­ streb ist zum Betrieb einer solchen Anlage im allgemeinen nicht erforderlich. - Die bekannten Maßnahmen haben sich be­ währt, sind jedoch verbesserungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage des eingangs beschriebenen Aufbaus bezüglich der Temperaturkondi­ tionierung, insbesondere auf der Warmluftseite, zu verbessern, und zwar dahingehend, daß die aus den Wirbelrohrkühlern aus­ tretende Warmluft für den Untertagebetrieb störende Warmluft­ temperaturen nicht mehr aufheizt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Wirbel­ rohr im Bereich des Warmluftaustrittes von einem Kühlmantel umgeben ist, der an eine Kühlwasserleitung angeschlossen und von Kühlwasser durchflossen ist, und daß die Warmluftdüse eine Einrichtung zur Einführung von Wasser in den Warmluft­ strom aufweist. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung schließt der Kühlmantel mit einem geringen Abstand an den Be­ reich der Kaltluftblende mit Drallerzeugungseinrichtung an. - Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß in Untertagebetrieben regelmäßig auch Wasserleitungen installiert sind oder instal­ liert werden können, sei es als Schlauchleitung oder als Rohr­ leitung, die ausreichend kaltes Wasser führen, um den nach dem Ranque-Effekt gebildeten Warmluftstrom zu kühlen. Durch die Kombination der beschriebenen Maßnahmen kommt man auf eine Austrittstemperatur des Warmluftstromes von 12° bis 20°C. Damit kann der aus einem Wirbelrohrkühler austretende Warm­ luftstrom sogar zusätzlich für die Temperaturkonditionierung eingesetzt werden. Für die Kühlwasserkühlung des Kühlmantels eines Wirbelrohrkühlers brauchbarer Kühlleistung reicht ein Mengenstrom von einigen hundert Litern pro Stunde aus. Für die Verdunstungskühlung der austretenden Warmluft reichen demgegenüber minimale Mengen.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Mög­ lichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So besitzt der Kühlmantel zweckmäßigerweise eine Steuereinrichtung für den Mengenstrom des Kühlwassers. Auch die Einrichtung zur Einführung von Wasser in den Warmluftstrom ist zweckmäßiger­ weise in bezug auf den Mengenstrom des Wassers steuerbar. Die Steuereinrichtung für den Mengenstrom des Kühlwassers sowie für die Einrichtung zur Einführung von Wasser in den Warm­ luftstrom können in einen Regelkreis für die Temperatur des Kaltluftstromes und/oder Warmluftstromes integriert sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Anlage für die Temperaturkonditio­ nierung in einem bergbaulichen Untertagebetrieb, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen der Wirbelrohrkühler aus dem Gegenstand der Fig. 1.

In der Fig. 1 erkennt man zunächst das Schema eines Abbau­ strebs 1 in einem bergbaulichen Untertagebetrieb, in dem bei­ spielsweise Kohle hereingewonnen wird. Links und rechts be­ finden sich die dem Abbaustreb zugeordneten Abbaustrecken 2, im Ausführungsbeispiel mit voreilendem Ort 3. Man erkennt ei­ nerseits die Kohlefront 4 und andererseits den eingebrachten Versatz 5. Weder in den Strecken 2 noch im Streb 1 wurden die üblichen Ausbaueinheiten gezeichnet. Längs der Kohlefront 4 arbeitet eine Gewinnungsmaschine 6, die beispielsweise auf einem Kratzförderer 7 geführt ist. Der Versatz 5 wird bei­ spielsweise als Blasversatz eingebracht, was nicht gezeichnet wurde.

Man erkennt in der Fig. 1 eine in dem Abbaustreb 1 geführte Druckluftleitung 8, die an eine Druckluftversorgungsleitung 9 in einer der Abbaustrecken 2 angeschlossen ist. Man erkennt eine Mehrzahl von längs der Druckluftleitung 8 mit Abstand voneinander installierten Wirbelrohrkühlern 10 und den ein­ zelnen Wirbelrohrkühlern 10 zugeordnete Steuereinrichtungen 11. Die Wirbelrohrkühler 10 sind an die Druckluftleitung 8 angeschlossen. Sie können durch die jeweils zugeordnete Steuereinrichtung 11 einzeln oder gruppenweise für eine Mann­ kühlung ein- und ausgeschaltet werden, und zwar vorzugsweise auch leistungsmäßig gesteuert werden. Es kann sich bei der Druckluftleitung 8 in dem Abbaustreb 1 um eine besondere Druckluftleitung für die Temperaturkonditionierung handeln oder aber um eine solche, die zusätzlich als Versorgungs­ leitung für die Wirbelrohrkühler 10 eingesetzt ist. Die Wirbelrohrkühler 10 sind in solchen Abbaustrebbereichen ange­ ordnet, in denen Bedienungspersonen der Strebeinrichtungen zeitweise tätig sind. Die Steuereinrichtungen 11 sind so eingerichtet, daß die Wirbelrohrkühler 10 nur einschaltbar sind, wenn eine Bedienungsperson anwesend ist. Aus Leistungs­ gründen befinden sich im Antriebsbereich der Gewinnungs­ maschine 6, in der Fig. 1 links am Strebmund, zwei Wirbel­ rohrkühler 10. Die Wirbelrohrkühler 10 mögen badeduschenartige Kaltluftaustrittseinrichtungen und entsprechende duschkabinen­ artige Mannkühlzellen aufweisen, was nicht gezeichnet wurde.

Der in Fig. 2 dargestellte Wirbelrohrkühler 10 ist in seinem grundsätzlichen Aufbau an sich bekannt (DE 39 15 774, PatG 3 (2)) und funktioniert wie eingangs beschrieben.

Man erkennt, daß das Wirbelrohr 12 im Bereich der Warmluft­ strömung von einem Kühlmantel 13 umgeben ist, der an eine Kühlwasserleitung 14 angeschlosen und von Kühlwasser durch­ flossen ist. Die Warmluftdüse 15 besitzt eine Einrichtung 16 zur Einführung von Wasser in den austretenden Warmluftstrom. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung schließt der Kühlmantel 13 mit einem geringen Abstand an den Bereich der Kaltluftblende 17 mit Drallerzeu­ gungseinrichtung 18 an. Angedeutet wurde, daß der Kühlmantel 13 eine Steuereinrichtung 19 für den Mengenstrom des Kühl­ wassers aufweist. Das gilt auch für die Einrichtung 16 zur Einführung von Wasser in den Warmluftstrom in bezug auf den Mengenstrom dieses Wassers. Zugeordnete Regelkreise, die die Kühlung in bezug auf den Kaltluftstrom und/oder den Warmluft­ strom regeln, wurden nicht gezeichnet.

Claims (5)

1. Anlage für die Temperaturkonditionierung in einem Abbau­ streb eines bergbaulichen Untertagebetriebes mit einer Druck­ luftleitung und daran angeschlossenen, mit Steuereinrichtungen ausgerüsteten Wirbelrohrkühlern, die ein Wirbelrohr, eine Kaltluftdüse mit wirbelrohrseitig vorgeschalteter Kaltluft­ blende und eine Warmluftdüse aufweisen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wirbelrohr (12) im Bereich der Warmluftströmung von einem Kühlmantel (13) umgeben ist, der an eine Kühlwasserleitung (14) angeschlossen und von Kühlwasser durchflossen ist, und daß die Warmluftdüse (15) eine Einrichtung (16) zur Einführung von Wasser in den Warm­ luftstrom aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (13) an den Bereich der Kaltluftblende (17) mit Drallerzeugungseinrichtung (18) anschließt.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlmantel (13) eine Steuereinrichtung (19) für den Mengenstrom des Kühlwassers aufweist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Einführung von Wasser in den Warmluftstrom in bezug auf den Mengenstrom des Wassers steuerbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung für den Mengenstrom des Kühlwassers sowie die Einrichtung zur Einführung von Wasser in den Warmluftstrom in einen Regelkreis für die Temperatur des Kaltluftstromes und/oder des Warmluftstromes integriert sind.