DE41836C - Vorrichtung zum selbstthätigen Anzeigen von explodirbaren Grubengasen. - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 42: Instrumente.

Durch diese Vorrichtung wird bezweckt, explosive Gase in den Schächten selbstthätig anzuzeigen, Signale von allen Theilen der Grube empfangen und dahin geben zu können.

Fig. ι ist eine Seitenansicht des Ventils zum Umsteuern der Gas- und Luftströme,

Fig. 2 eine Endansicht von Fig. 1,

Fig. 3 ein Verticalschnitt nach der Linie C-D von Fig. 2,

Fig. 4 ein Verticalschnitt nach der Linie A-B der Fig. 3,

Fig. 5 derselbe Schnitt bei geänderter Lage des Ventils,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Gasprüfers,

Fig. 7 eine Endansicht und theilweiser Verticalschnitt desselben.

Fig. 8 veranschaulicht das pneumatische Signal und Ventil u. s. w., das vor Ort unterzubringen ist.

Fig. 9 ist ein Verticalschnitt durch den Mechanismus, welcher durch das partielle Vacuum bethätigt wird.

Fig. 10 stellt eine Endansicht des ganzen über der Grube in Anwendung kommenden Apparates dar,

Fig. 11 eine Seitenansicht des Apparates,

Fig. 12 ist die Oberansicht desselben.

Fig. 13 veranschaulicht einen Schnitt durch eine Grube und die Aufstellung des Apparates.

Fig. 14 giebt eine schematische Skizze für die Anlage dieser Vorrichtung.

Fig. 15 ist die Seitenansicht der Pfeife und des Indicators in gröfserem Mafsstabe.

Wenn explodirbare Gase oder Gase, die in Verbindung mit Luft Explosivgase bilden, in einer Grube oder Kammer derselben sich ansammeln, so steigen sie an den oberen' Theil derselben und füllen die Kammer allmälig von oben her und mischen sich durch Diffusion mit der oberen Luftschicht zu explodirbaren Gemischen.

Die unteren Luftschichten, in denen gearbeitet wird, werden danach erst dann Gefahr anzeigen, wenn die Kammer so voll von Gas ist, dafs die Folgen seiner Gegenwart schwer zu vermeiden sind.

Durch Aufsichtsbeamte werden Versuche gemacht, die Gegenwart von gefährlichen Grubengasen dadurch festzustellen, dafs Sicherheitsoder Anzeigelampen etc. an die Decke der Grubenkammern gehalten werden; diese Lampen etc. sind von dem Aufsichtsbeamten so weit entfernt, dafs es für diesen unmöglich ist, die Gefahr mit Sicherheit festzustellen, wenn nicht gerade die Lampe durch die explodirbaren Gase, welche in der Lampe selbst eine Explosion herbeiführen, ausgelöscht wird, was dann schon als hohe Gefahr gelten mufs.

Diese Prüfung auf Grubengase mit Lampen ist schon unter günstigen Umständen eine durchaus unzuverlässige, während sie bei ungünstigen Verhältnissen, wie sie täglich in Bergwerken vorkommen, geradezu mit Gefährdung des Lebens Vieler verbunden ist.

Alle Hülfsmittel, diesen Uebelständen abzuhelfen und eine sichere und unmittelbare Anzeige der Gegenwart von explodirbaren Gasen herbeizuführen, müssen derart beschaffen sein, dafs sie in der Anwendung praktisch sind, auch von Ungeübten vorgenommen werden können und nicht leicht in Unordnung gerathen, wenn mit den Vorrichtungen, wie es in Bergwerken

nicht gut anders möglich ist, weniger zart umgegangen wird.

Die Vorrichtungen, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, entsprechen diesen Anforderungen in jeder Beziehung.

Ueber die Einrichtung lä'fst sich am besten ein allgemeiner Ueberblick gewinnen, wenn man das in Fig. 14 dargestellte Diagramm verfolgt.

Hier ist a'" eine der Grubenkammern, y" der Verticalschacht, \" ein Horizontalstollen und b ein Rohr, welches von einem hohen Punkte der Kammer zu Tage führt. Das Rohr b wird mit einer Saugpumpe g" in Verbindung gebracht; von dieser führt ein enges Rohr b' zu einem in Fig. 6 und 7 im Detail dargestellten Metallrohr oder Cylinder _p, der mit enger Oeffnung an der einen Seite, gegenüber einer Flamme oder einem Zünder y, und an dem einen Ende mit einem losen Kolbenventil s, gegenüber einer Glocke v, und mit einer Feder t zum Zurückführen des Kolbenventils versehen ist, Fig. 6.

Wird die Pumpe in Gang gesetzt, so wird die Luft vermittelst des Rohres b aus dem oberen Theil der Grubenkammer a'" abgesaugt und durch den Cylinder ρ getrieben. So lange nur gewöhnliche Luft abgesaugt wird, tritt eine besondere Wirkung nicht ein; sollte dagegen ein explodirbares Gas oder Gemisch von Gas und Luft in das Rohr b gesaugt und durch den Cylinder ρ gedrückt werden, so wird es an der Flamme w entzündet und in dem Cylinder zur Explosion gebracht werden. Das Kolbenventil wird nach aufsen gegen die Glocke getrieben und letztere dadurch zum Tönen gebracht. Die Gegenwart von gefährlichem Gas wird auf diese Weise wenige Minuten nach Eintritt in die Grubenkammer und lange vorher angezeigt, ehe es sich in gefährlichen Mengen angesammelt und mit der in den unteren Schichten befindlichen Luft, wo gearbeitet wird, gemischt hat.

Ein, solches besonderes Rohr führt von jeder Arbeitskammer der Grube nach einem besonderen Cylinder oder Indicator zu Tage.

Wie näher ausgeführt werden soll, ist jeder Cylinder mit Vorrichtungen versehen, welche verhindern, dafs das Gas nach der Grubenkammer zurückströmt. Die in dem Diagramm angeführten Theile können in verschiedener Weise ausgeführt werden, um die Gase selbstthätig fortzuleiten und eine selbstthätige Anzeige ihrer Gegenwart zu veranlassen.

So kann z. B. die Pumpe verschieden construirt werden; das Gas kann durch einen Glühkörper, eine Flamme oder einen elektrischen Funken entzündet werden; der Indicator, die Glocke v, kann durch ein Stück in Drehung versetztes Papier ersetzt werden, welches durch den Kolben durchlocht wird, oder durch eine chemisch präparirte Fläche, welche nur von den gegen sie blasenden Gasen gefährlicher Art gefärbt wird.

In jedem Falle findet jedoch eine constante selbstthätige Absaugung von Gas oder Luft von einem hoch liegenden Punkte in jeder Arbeitskammer der Grube statt, und der Charakter dieses Gases wird zu Tage derart angezeigt, dafs man an einer Centralstelle über die Beschaffenheit der einzelnen Gruben sofort unterrichtet ist.

Die Vorrichtung hat aber auch den weiteren Vortheil, dafs man von der Centralstation nach den einzelnen Stollen und Kammern Signale geben kann. Kehrt man den Strom durch Luftdruck von einer anderen Pumpe oder einem Behälter durch das Rohr b um, so kann der Strom durch das Rohr b zurück und aus dem inneren Ende durch eine Pfeife oder eine andere Alarmvorrichtung an diesem Ende herausgedrückt werden. Durch Schliefsen des inneren Endes des Rohres b, durch Zusammendrücken eines elastischen Theiles, z. B. eines Stückes Gummirohr, durch die Finger wird ein partielles Vacuum in dem Rohr gebildet, das als Mittel dient, eine Pfeife oder ein Alarmsignal auf der Centralstation zu bethä'tigen.

Nachdem in vorstehendem die allgemeinen Gesichtspunkte der Vorrichtung angedeutet worden sind, soll in nachstehendem auf die detaillirte Ausbildung der Theile näher eingegangen werden. Es mag jedoch bemerkt werden, dafs diese Constructionen vielfach modificirt werden können, ohne von dem Wesen des Gegenstandes der Erfindung abzuweichen.

In Fig. 13 ist die Centralstation als in einem Maschinenhause angeordnet dargestellt, nach welchem alle Rohre b von den verschiedenen Stollen führen. In diesem Hause ist der Anzeige- und Signalapparat angeordnet, der in den Fig. 6, 7, 9, 10 und 12, sowie in den Fig. ι bis 5 detaillirte Darstellung gefunden hat. Dieser Apparat wird von einem Gestell, Fig. 10, 11 und 12, getragen, das zwei Plattformen oder Tische c' und h" hat.

Auf dem Tisch c' befindet sich der Prüfer, dessen Construction in Fig. 6 ausführlicher gezeigt ist.

Das Kolbenventil s schliefst das hintere Ende des hohlen Cylinders ρ, Fig. 12, und erhält es in der geschlossenen Lage durch die Federn 11, welche das Ventil nach innen drücken, während die Explosion dasselbe nach aufsen gegen die Glocke ν treibt.

An dem mittleren Theil des Cylinders ist ein Ventilkasten (Fig. 7 im Schnitt) vorgesehen, welcher ein Klappenventil y enthält, das an seiner unteren Kante drehbar angebracht ist, um nach innen gegen den Anschlagarm A zu

fallen, welcher das Mafs der Oeffnung des Ventils bestimmt und dasselbe nach aufsen bei jeder Explosion in dem Cylinder schliefst. Der Zweck des Ventils ist, die Explosivwirkung ganz auf das Kolbenventil s zu übertragen. Von dem Ventilkanal wird das Gas nach der Flamme einer Lampe jp, Fig. 7, durch ein kurzes Rohr ^ geführt, welches an dem äufseren Ende etwas zusammengezogen ist, um Puffwirkungen der- explodirbaren Gase zu veranlassen, die einer Entzündung von Gasen niederer Explosivwirkung günstig sind.

Ein in dem Deckel des Ventilkastens des Cylinders ρ befindliches Loch wird durch die Klappe a' bedeckt, welche in die in Fig. 6 punktirt gezeichnete Lage gebracht wird, wenn eine Explosion eintritt. Hierdurch wird dem Aufsichtsbeamten angezeigt, dafs die Signalvorrichtung durch die Explosion gefährlicher Gase bethä'tigt worden sei.

Ein solcher Anzeiger ist im allgemeinen rathsam, da leicht der Fall eintreten kann, dafs zwei Signale gleichzeitig bei einer gröfseren Gruppe von Apparaten ertönen können, und man ohne einen solchen optischen Anzeiger nicht in der Lage sein würde, diejenige Kammer mit Sicherheit zu bezeichnen, in welcher die die Explosion veranlassenden Gase vorhanden sind.

Die Gase gelangen in den Cylinder ρ durch das enge Rohr b', Fig. 7, 10 und 14, das mit der rotirenden Pumpe oder dem Gebläse g", Fig. 10. in Verbindung steht. Ist ein explosives Gas oder Gemisch von G^as und Luft eingeführt und wird es, aus dem Zündkanal heraustretend, entzündet, so schliefst die bei der Explosion entwickelte Kraft das Ventil y, läfst das Kolbenventil s gegen die Glocke ν schlagen und wirft die Anzeigerklappe a' zurück. Dies wird in kurzen Intervallen so lange wiederholt, als wiederholte Ladungen von explodirbarem Gas in den Cylinder eingeführt werden.

Das ganze Gas, welches aus der Kammer durch die Pumpe angesaugt wird, gelangt nicht in den Cylinder, sondern es wird ein Uebertrittrohr b", Fig. 10 und 11, vorgesehen, durch welches der Ueberschufs an Gas entweicht; das Ventil e" cpntrolirt dabei den Austritt dieses Gases.

Um das Ende des Rohres b leicht und schnell an die Decke der Grubenkammer, Fig. 14, bringen und dort befestigen zu können, wird das Rohr an diesem Ende mit einem biegsamen Stück, Schlauch f, Fig. .8, versehen, und an dem Ende dieses biegsamen Stückes ein Mundstück mit einem Oehr e' befestigt, wodurch es in hoher Lage aufgehängt werden kann. Das Oehr kann auch zur Aufnahme eines Seiles dienen, um das Mundstück höher und tiefer stellen zu können.

An dem Ende des Mundstückes wird eine gewöhnliche Pfeife d' angebracht. Ein Ventilgehäuse, welches ein Ventil k' enthält, das sich nach innen öffnet und durch Drahtgaze g¹, Fig. 8, zur Fernhaltung von Staub etc. abgeschlossen ist, communicirt mit den Mundstücken, um die Luft der Gase durch das Mundstück nach dem Leitungsrohr zu lassen, wenn die Pumpe in Gang gesetzt wird. Wird durch die Pumpe ein umgekehrter Strom von der Centralstation aus entsendet, so ertönt die Pfeife; durch Unterbrechung des Stromes können unterschiedliche, nach bestimmten Signalen gruppirte Töne erzeugt werden, so dafs hierdurch Mittheilungen nach der Grube gelangen können.

Dieser umgekehrte Strom kann durch die Pumpe zurückgedrückt werden; es empfiehlt sich jedoch die Anwendung eines Reservoirs/", Fig. 10 und 11, das Luft unter Druck enthält und mit einer Ventileinrichtung W, Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 10, 11 und 12, verbunden ist, wodurch der Strom zur Pumpe g" durch das Rohr c abgeschnitten und zugleich das Reservoir/" mit dem Rohr b in Verbindung gebracht wird, um den Strom im Rohr b umzukehren, Fig. ι bis 5.

Die Ventileinrichtung W, Fig. 10 und 12, besteht aus dem Ventilgehäuse a, Fig. 1 bis 5, welches ein gewöhnliches Muschelschieberventil η und zwei Kanäle k und / in dem Rohrgang zwischen den beiden Rohrtheilen b c bedeckt. Das Gehäuse α wird durch ein Rohr d, Fig. 2 und 10, mit dem Reservoir /" verbunden. Das Ventil η wird durch Bewegung eines Handhebels e bethätigt. Wenn der Hebel in die in Fig. 1 punktirt gezeichnete Lage gebracht wird, dreht er die Welle /, und ein innerer Arm in Fig. 5 auf der Welle bringt dasselbe in die in Fig. 5 gezeigte Lage. Ein Gewicht oder eine Feder, welche mit einem Draht g, Fig. 1, verbunden ist, bringt das Ventil in die normale Lage, Fig. 4, zurück.

Das Rohr b steht in Verbindung mit der Grubenkammer, das Rohr c mit der Pumpe und das Rohr d mit dem Reservoir/", das Luft unter Druck enthält. Wenn das Ventil die in Fig. 4 gezeigte Lage einnimmt, die zum Prüfen auf Gas entsprechend ist, so geht der Luftstrom ununterbrochen von der Grubenkammer durch das Rohr b, den Kanal k, Muschelschieber n, Kanal / und Rohr c zur Pumpe. Wenn der Luftstrom in dem Rohr b umgekehrt werden soll, so erhält das Ventil die in Fig. 5 angegebene Lage, in welcher es den Kanal e nach der Pumpe schliefst und den Kanal k öffnet, so dafs Luft durch das Rohr d, Gehäuse α und durch das Rohr b nach der Pfeife in der Grube treten kann, um dort das Alarmsignal ertönen zu lassen, worauf das Ventil nach Loslassen des Handhebels sofort

seine normale Lage, Fig. 4, einnimmt und die Luft zur Pumpe und dem Cylinder geht.

Sobald der Beamte an der Centralstation durch das Signal in Kenntnifs gesetzt ist, dafs in der Grubenkammer gefährliche Gase vorhanden sind, kann er durch Niederdrücken des Ventilhebels e einen nach unten gerichteten Strom durch das Rohr b entsenden und die Bergleute von ihrer Gefahr sofort benachrichtigen und seine Instructionen ertheilen.

Der Apparat ist auch mit einer Vorrichtung zum Signalisiren von der Grube nach der Station zu Tage versehen. Die Aenderung des Druckes in dem Rohr b wird als Mittel benutzt, um Luft in eine Pfeife a" (im Detail Fig. 15) auf der Station zu lassen, und das Zusammendrücken des biegsamen Rohres f, Fig. 8, des Rohres b dient dazu, zu verhindern, dafs Luft oder Gas aus der Grube heraustritt, so dafs dadurch ein Exhaust oder partielles Vacuum erzeugt, der Druck geändert und das Signal abgegeben wird.

Eine Vorrichtung, bei welcher durch den wechselnden Druck die Bethätigung eines Signals erfolgt, ist in Fig. 9 dargestellt.

Ein Metallgehäuse W ist unter dem Tisch c' durch Säulchen r' befestigt; der Kammertheil U' enthält ein Diaphragma aus Gummi, das zwischen zwei. Scheiben s¹ befestigt ist; die Kante des Diaphragmas wird zwischen den beiden Theilen des Gehäuses W festgeklemmt.

Mitten in dem Diaphragma ist eine Ventilstange befestigt, die durch eine gewöhnliche Packung t' hindurch nach dem Ventilgehäuse 0' geht und . dort ein gewöhnliches Gleitventil trägt, das einen Kanal v' bedeckt, welcher nach dem Rohr der Pfeife α" führt, Fig. 10 und 11. Das Diaphragma ist durch ein Glied Γ mit einem drehbaren, belasteten Hebel V verbunden. Ein Rohr η'.führt nach dem Gehäuse 0' von dem Luftdruckcylinder/", Fig. 11, so dafs in der Ventilkammer 0' stets Hochdruckluft anwesend ist. Ein Rohr τη', Fig. 9, ist mit dem Rohr b von den Gruben verbunden, so dafs, wenn die rotirende Pumpe g" im Gange ist, ein constantes, partielles Vacuum auf der unteren Seite des Diaphragmas S' vorliegt, das bestrebt ist, das Diaphragma nach unten zu ziehen. Diesem Bestreben wird durch das Uebergewicht der Belastung k' auf dem Hebel V entgegengewirkt, welcher ein Gleichgewicht mit dem Ueberschufs auf der Gewichtsseite bildet, so dafs, wenn das durch Fingerdruck geschlossene Rohr f ein Vacuum von gröfserer Intensität erzeugt, das Diaphragma nach unten gezogen, der mit der Pfeife a" in Verbindung stehende Kanal v' geöffnet wird und die Luft aus dem Reservoir und Rohr η' nach dem Kanal v' treten und dort die Pfeife a" zum Tönen bringen kann; dieses Pfeifensignal hört auf, wenn der Druck auf das Rohr/' aufhört.

Auf diese Weise werden Signale von den Gruben nach der Station zu Tage entsendet. Für bestimmte Begriffe sind nun besondere Signale vereinbart, so dafs der Bergmann thatsächlich im Stande ist, der Centralstation jede gewünschte Auskunft zugehen zu. lassen.

Um irgendwelche Verwirrung der Signale zu vermeiden, ist jede Pfeife a", Fig. 12, mit einem Anzeiger n'" versehen, der durch den Luftstrom zurückgeworfen wird und in die punktirt gezeichnete Lage fällt, welche angiebt, dafs die Pfeife angeblasen wurde.

Bei dem dargestellten Apparat wird die rotirende Welle der Pumpe durch einen Riemen n" getrieben, welcher um Scheiben, Fig. 10 und 11, auf einer Welle x" läuft, auf welche Bewegung von einer benachbarten Triebwelle übertragen wird. Es kann jedoch zum Füllen des Reservoirs /" mit Luft unter Hochdruck jede gewöhnliche Luftpumpe angewendet werden.

Es hat sich gezeigt, dafs Mischungen von Luft und leichtem Kohlenwasserstoff, bei welchem die Antheile von Gas 10 bis 17 pCt. betragen, heftig explodirbar sind, und dafs die vorbeschriebene Einrichtung ausreicht, die Gegenwart irgend eines explodirbaren Gases anzuzeigen, ungeachtet seines Mischungsverhältnisses, und zwar in einer Weise, dafs es selbst dem unwissendsten und unaufmerksamsten Arbeiter etc. auffallen mufs.

Der Apparat kann auch durch den ungewandtesten Arbeiter, und zwar ohne Gefahr für denselben gehandhabt werden.

Wie vorher angeführt, ist beabsichtigt, jeden Theil der Grube, welche auf gefährliche Gase untersucht werden soll, mit einem besonderen Rohr und selbstthätigen Gasprüfer und Anzeigemechanismus zu versehen. Alle diese Apparate stehen unter der Controle eines Beamten auf der Station, so dafs alle Theile der Grube unter steter Aufsicht sind. Ebenso werden laufende Prüfungen der aus den Gruben abgesaugten Luft oder Gase vorgenommen. Der überwachende Beamte ist in der Lage, in kurzen Intervallen Mittheilungen über die Grubenarbeit zu erhalten und nach der Grube Instructionen zu ertheilen und über den Stand der Arbeiten in jedem Theil der Grube unterrichtet zu werden.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Vorrichtung zum selbstthätigen Anzeigen von Grubengasen auf einer Centralstation, bestehend aus den nach den einzelnen Abbauen a'" führenden Rohren b, durch welche mittelst einer Pumpe Luft und Gase aus den Stollen abgesaugt werden, um den Gasprüfern ρ zugeführt zu

   werden, in denen etwa vorhandene explodirbare Gase durch eine Flamme angezündet und durch ein akustisches (durch die Glocke ν und Ventilstöpsel s bewirktes) und optisches (durch die aufspringende Klappe a' hervorgerufenes) Signal erkenntlich gemacht werden.

   An der unter i. angegebenen Vorrichtung die Einrichtung zum Signalisiren mittels einer Pfeife d' von der Centralstelle nach den einzelnen Stollen durch Umkehrung des Luftstromes in dem Rohre b unter Anwendung eines Reservoirs f" für Prefsluft in Verbindung mit dem Ventil W mit Muschelschieber n, der durch den Hebel e von Hand bewegt und durch Feder oder Gewicht wieder in die normale Lage zurückgeführt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.