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Verfahren zur Kälteerzeugung in Gruben Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Kälteerzeugung in Gruben zwecks Klimatisierung der Grubenluft, Kühlung
von Arbeitsmaschinen unter Tage usw., durch einen im Kreislauf in .das Grubengebäude
eingeführten und nach Beladen mit Wärme nach über Tage zurückgeführten. Kälteträger.
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Solche Verfahren sind, insbesondere in den letzten Jahren, mehrfach
vorgeschlagen. worden, um die mit dem Vordrimgen des. Bergbaus in immer größere
Tiefen. ansteigenden Temperaturen unter Tage zu bekämpfen.
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Ein solches, nicht zum Stande der Technik gehörendes Verfahren, welches
sich als besonders vorteilhaft erwiesen: hat, weil es ermöglicht, mit verhältnismäßig
kleinen Querschnitten für die den Kälteträger in das Grubengebäude einführenden
Leitungen auszukommen und die Kälte in besonders günstiger Weise und ohne Verlu-stedorthin
zu transportieren; wo sie benötigt wird, besteht .darin, daß ein Kältemittel in
flüssigem Zustand einem unter Tage aufgestellten Verdampfer zugeführt unid von diesem
in verdampfter Form nach Beladen mit Wärme nach über Tage zurücikgeführt wird, wobei
sich also der Kälteerzeuger selbst im. Grubengebäude unter Tage befindet.
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DieDurchführung,dieses:Verfahrens stößt jedoch mit größer werdenden:
Leistungen einer solchen Anlage auf steigende Schwierigkeiten, .die sieh daraus
ergeben, daß hierbei. ein erhebliches Volumen des vergasten Kältemittels- über große
Entfernungen transportiert werden muß. Diese Schwieribdkeiten steigern sich noch
bei großen Förderhöhen, d. h. unter den Voraussetzungen., unter denen derartige
Klimatisierungsanlagen vorzugsweise Anwendung
finden., infolge der
Notwendigkeit, bei dem Transport des vergasten Kältemittels :nach über Tage einen
entsprechend- hohen statischen Gasdruck und ein großes Maß an Rohrreibung zu überwinden.
Der statische Gasdruck der Gassäule, der durch einen entsprechenden Gegendruck überwunden:
werden muß, :kann .bei großen Tiefen, insbesondere. bei Verwendung von Gasen: von
hohem Raumgewicht, so groß werden; daß der erforderliche Verdiampfungsdruck überschritten
wird und deshalb, die geforderte Kühltemperatur nicht mehr erreicht werden kann.
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Die Erfindung geht von einem Verfahren der vorstehend grundsätzlich
beschriebenen, Art aus, vermeidet aber die Schwierigkeiten;, die sich bei diesem.,
wie erläutert, ergeben, dadurch, daß das, in dem Kälteerzeuger (Verdampfer) unter
Tage . in Gasform: Überführte Kältemittel nach Beladung. mit Wärme .bereits untere
Tage innerhalb des. Gruibengebäudes, bevor es: über Rohrleitungen .dem über Tage
aufgestellten. Verflüssiger zugeführt wird, verdichtet wird.
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Durch diese Verdichtung des vergasten Käfemi,ttels unter Tage ergibt
sich eine e:n@tsprechenvd weitgehende Verringerung des zu fördernden Gasvolumens.
Durch,den Verdichtungsdruck wird auch ein hoher, statischer- Gegendruck in .der
zu: Tab führenden Rohrleitung ohne Schwieriglceiteni überwunden.
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Die Verringerung des Gastvolumens ermöglicht gleichzeitig .bei Innehaltung
zulässigex Gasgeschwindigkeiten eine entsprechende Verringerung des Querschnitts-
für die Steigleltung, die eine Verminderung der Anlagekoeben für die Beschaffung
der Rohrleitungen und, insbesondere, wenn für die Einleitung rdes flüssigen und
Rückleitung des vergasten Kühlmittels Bohrlöcher verwendet werden, eine entsprechende
Verringerung der Bo'h:rlbchdurchmesser zu Folge hat.
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Da die unter Tage aufgestellte Verdichtungsanlage bereits einen entsprechenden,
zweckmäßig erheblichen Anteil der insgesamt notwendigen Verdichtung übernimmrt,
ist über Tage nicht mehr eine vielstufige Verdichtung erforderlich, sondern entweder
nur eine N.achaverdi.chtung von entsprechend geringeirem-Aus:mall, oder es kann
eine solch e sogar, z. B. ibei Gasen mit geringerem Raumgewicht, wie beispielsweise
Ammoniak, bei welchen der Gasdruck durch die Untertageverdichtung ohne die Gefahr,
daß in der Steigleitung infolge der erwärmenden Einflüsse .des diese, beispielsweise,
wenn sie im einem. Bohrloch geführt, ist,. umgebenden Gebi,rgsikörper Kondensationswirkungen
eintreten, entsprechend weit erlhöht werden kann, ganz in Fortfall kommen.
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Entsprechend der Verringerung des Gesamtverdichtungsver'hältnisses
verringern sich auch die Ab-
messungen der erlforiderlichen Anlagen und der
Aufwand, an Verdichtungsarbeit.
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Das neue Verfahren ist unabhängig .darvon anwendbar, ob die .Zu- und
Rückleitungen durch ein oder mehrere Bohrlöcher geführt, oder -z. B. in vorhandenen
Schächten verlegt werden. Es ist. nicht nur für die Klimatisierung der Grubenluft
geeignet, sondern ganz allgemvein für alle Fälle, in denen Kühlungsvorgänge unter
Tage erfolgen sollen, d. h. z. B. auch für die Kühlung von Arbeitsmaschinen, wie
Preßluftkompressoren u..dgl.
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Das .neue Verfahren kann insbesondere auch in solcher Weise durchgeführt
werden, daß die Verwendung von Kältemitteln möglich ist, die wegen ihrer Schädlichkeit
und Explosionsgefahr nicht in das, Bewetterungssystem gelangen, dürfen, die sieh
aber and@erersieits aus wirtschaftlichen Gründen besonders gut eignen, wie beispielsweise
Ammoniak. Zu .diesem Zweck wird gemäß einem. besonderen Merkmal .der Erfindung dann
der dem Verdampfer und die Verdichtungsanlage unter Tage aufnehmende Maschinenraum
dicht, z. B. an das Bohrloch angeschlossen, in dem die Leitungen verlegt sind und"
beispielsweise durch ein. in .dem Maschi:nenraum angeordnetes Sauggebläse, die Wetter
aus .diesem Raum abgesaugt, um .durch, den von den Leitungen nicht eingenommenen
Raum des, Bo'hrlochquerschnitts nach über Tage gefördert zu werden. Die Wirkung
.des blasenden Ventilators in. dem Maschinenraum dann eventuell noch durch einen
über Tage angeordneten, eaugend wirkenden-Ventilator unterstützt werden. Auf diese
Weise wird zuverlässig jede Möglichkeit eines Übertritts von etwa in dem .derart
unter einem geringen. Unterdruck stehenden Maschinenraum auftretenden schädlichen"
z. B. Ammoniakgasen, in das Gruibengehäuse verhindert.
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An die Verdampferanlage werden in an. sich bekannter Weise -sekundäre,
z. B. mit tiefgekühlter Sohle .betriebene und an diese wieder gegeibemen falls tertiäre
Kreisläufe angeschlossen, die ihrerseits Luftkühlvorrichtungen bedienen, d. h. die
KühlwirIkung an die Stellen des Grubengebäudes heranbringen, an denen sie erwünscht
bzw. notwendig ist..
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Die Möglichkeit, daß infolge .der Temperatursteigerung -der komprimierten
Gase bei dem Verdichtungsvorgang unter Tage, falls diese .durch, das gleicheBohrloch
zutage gefördertwerden, und demzufolge Erwärmung des verflüssigten Kälteim.ittels
am Bdhrlochkop,f durch sie eine Herabsetzung des Verdampfüngsdrucks, eine Teilentgasung
desselben erfolgt, wird in diesem Falil dadurch begegnet, daß in die Einführungsleitung
für das flüssige Kühlmittel über Tage eine kleine Kreiselpumpe oder eine andere
Drucksteigerungsvorrichtung eingeschaltet werden, durch welche der Verflüssi,gungsd.ruck
des flüssigen Kälteträgers! so weit erhöht wird, daß eine Überschreitung .des Verdam@pferdrucks
kompensiert wird. Im Bereich des Bohrlochs selbst kann, da hier von oben nach unten
mnit wachsender Teufe der Druck der Flüssigkeitssäule zunimmt, eine Überschreitung
des. Verdampfungsdrucks nicht eintreten, obwohl hier die Tennperaturen .der aufwärtsströmenden,
Gase am höchsten sind.
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In der Abbildung ist .schematisch eine Anlage zur Durchführung des
neuen Verfahrens beispielsweise unter Benutzung nur eines einzigen: Bohr-
Lochs,
für die Einführung des flüssigen und: die Rückführung de,s vergasten und verdichteten
Kältemittels sowie gleichzeitig die Abführung der in dem Maschinenraum unter Tage
etwa sich bildenden schädlichen: Gase dargestellt.
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In dem Bohrloch sind die Falleitung 2 für den flüssigen Kälteträger
und die gemäß dem Ausführungsbeispiel diese umgebende Steigleitung i ver# legt.
Das in .dem Verflüssiger 3 verflüssigte Kältemittelgelangt über die Leitung :2 nach
unter Tage und .hier nach. Reduzierung auf den Betriebsdruck durch einen Re-gler.l
auf den Verdam.pfu.ngsdruck in den Kälteerzeuger (Verdampfer) 5, an den, in der
Abbildung nicht dargestellte Selleunidärkreisläufe zum Transport der erzeugten Kälte
in. das Innere des Grubengebäudes angeschlossen :sind.
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Aus dem Kälteerzeuger 5 gelangt das vergaste Kältemittel unmittelbar
in. den anschließenden Verdichter 6, in dem es; auf den: im Einzelfall je nach der
Art des verwendeten Kühlmittels zweckmäßigsten Druck von: beispielsweise 16 ata
verdichtet wird.. Durch die Leitung i wird das verdichtete Gas, falls der Verdichtungsdruck
höher ist als der für das betreffende Gas erforderliche Verflüssigungs.druck, unmittelbar
dem Verflüssiger 3 zugeführt, um dort durch Kondensation die unter :Tage aufgenommene
Wärme abzugeben, oder, falls eine Nachverdichtung erforderlich ist, zu-nächst einen
über Ventile 9, io zu- und abschaltbaren Nachverdichter 8 und von diesen dann dem
Verflüs.siger 3, um in verflüssigtem Zustand erneut in den Kreis;lau:f einzutreten.
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Eine zwischen dem Verflüssiger.3 und der Einführungsleitung 2 über
Tage angeordnete kleine Kreiselpumpe i i dient der etwa notwendigen geringfügigen
Erhöhung des Verflüssigungsdrucks des verflüssigten: Mediums so weit, daß der Verdampferdruck
überschritten und eine teilweise Entasun- verhindert wird. Gemäß dem Ausführungse'
el dient der Ringraum 13 zwischen der Bohrb -ispi lochschutzverrohrung und
der Gassteigleitung i zur Hilfsbewetterung des: Maschinenraums, d. h. zur Abführung,
der in, diesem, der zweckmäßig in sich abgeschlossen ist, etwa auftretenden; Gase
mittels des in dem Maschinenraum angeordneten Gebläses. 12.
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Selbstverständlich ist die Erfindung ,nicht auf die vorstehend im
einzelnen; beschriebenen und-, die in der Abbildung veranschaulichte Ausführungsform
beschränkt, sondern, es sind demgegenüber za:hl;reiche Abänderungen möglich, ohne
von ihrem Grundgedanken abzuweichen.