DE10132445A1 - Vorrichtung zur Gesamtstaubmessung vor allem in ex-geschützten Bereichen und im untertägigen Bergbau - Google Patents

Abstract

Für den Einsatz in ex-geschützten Bereichen und im untertägigen Bergbau ist eine Messvorrichtung vorgesehen, bei der in Saugrichtung 3 hinter dem Filter 1 ein Druckluft-Ejektor 6 angeordnet ist, wobei über eine integrierte Grenzdüse 10 mit Unterdruckmanometer 11 dafür Sorge getragen ist, dass hier jeweils ein Unterdruck von -0,4 bis 0,2 bar eingehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb von Staubmessgeräten, insbesondere zur Gesamtstaubmessung in ex-geschützten Bereichen und Untertage im Steinkohlenbergbau, mit einem das Filter aufnehmenden Gehäuse mit Staublufteingang oder Probenahmekopf sowie einem hinter dem Filter den notwendigen Unterdruck erzeugenden Saugaggregat.

Staubmessungen sind überall dort erforderlich, wo solche Stäube im Rahmen mechanischer Prozesse oder durch Aufwirbelung in die Luft gelangen, vor allem in die Atemluft. Zur Beurteilung der Gesundheitsgefahren von Stäuben ist deshalb die Kon­ zentration des Staubes und auch die Partikelgröße zu berücksichtigen, wobei nach neue­ ren Gesichtspunkten die einatembare Staubfraktion besonderer Beachtung bedarf. Be­ kannt ist das sogenannte SMS3-Probenahmesystem, das aus einer geregelten elektri­ schen Probenahmepumpe und je nach Aufgabenstellung wahlweise einsetzbaren Pro­ benahmeköpfe für die Feinstaubfraktion, Dieselruß oder die Gesamtstaubfraktion und fasrige Stäube besteht. Die zum Einsatz kommende Probenahmepumpe benötigt einen 220 V-Anschluss, wobei der Einsatz in ex-geschützten Bereichen und Untertage im Steinkohlenbergbau nicht möglich ist. Damit kann der Vorteil, dass durch entsprechen­ de Probenahmeköpfe unterschiedliche Fraktionen bzw. unterschiedliche Arten von Stäu­ ben und Arten von Stäuben, die die Atemluft belasten, ermittelt werden können, gerade in den wichtigen Bereichen, beispielsweise im untertägigen Bergbau, nicht genutzt wer­ den. Gerade unter dem Gesichtspunkt, dass es immer mehr auf den sogenannten Ge­ samtstaub ankommt, ist dies von erheblichem Nachteil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine auch in ex-geschützten Bereichen einsetzbare Vorrichtung zum Betrieb von Staubmessgeräten, insbesondere zur Messung der einatembaren Staubfraktion nach EN 481, zu schaffen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass in Saugrichtung hinter dem Filter ein Druckluft-Ejektor mit Ejektorkammer als Saugaggaregat dienend angeordnet ist, an die der zum Filter führende Saugschlauch mit integrierter Grenzdüse angeschlossen ist.

Druckluft-Ejektoren sind für die verschiedenen Einsatzzwecke grundsätzlich bekannt. Dadurch, dass ein derartiger Druckluft-Ejektor hier an einer bestimmten Stelle angeordnet und seine Ejektorkarruner mit entsprechenden Regelorganen versehen ist, besteht erstmals die Möglichkeit, die geforderten Volumenströme für Feinstaub-, Die­ selruß- und Gesamtstaubmessgeräte ohne Volumenstrombegrenzungsdüse (Grenzdüse) mit der notwendigen Sicherheit zur Verfügung zu stellen, sodass das zum Einsatz kom­ mende Filter mit den entsprechenden Stäuben gleichmäßig belastet und bei Erreichen einer entsprechenden Belastung dann auch zur Messung verwertet werden kann. Durch den Druckluft-Ejektor wird hinter dem Filter der notwendige Unterdruck erzeugt, der dafür sorgt, dass genau in der vorgegebenen Richtung das Filter durch den Gesamtstaub belastet wird, der sich nun auf dem Filter niederschlägt und nach Erreichen der ent­ sprechenden Grenzwerte für die genaue Messung der Staubbelastung zur Verfügung steht. Die integrierte Grenzdüse sorgt dafür, dass der jeweils benötigte Unterdruck zur Verfügung steht und zwar genau in den vorgegebenen Grenzen, sodass auch reprodu­ zierbare Werte mit einer derartigen Vorrichtung ermittelt werden können. Die entspre­ chenden Staubmessungen laufen dabei bezüglich des Unterdrucks ohne eine elektrische Pumpe und nur über den Druckluft-Ejektor, sodass eine Gefährdung in ex-geschützten Bereichen und vor allem auch im untertägigen Bergbau nicht gegeben ist. Gerade im untertägigen Bergbau, wo die Belastung durch Staub bzw. deren Überwachung von besonderer Bedeutung ist, ist mit einer derartigen Vorrichtung erstmals die Möglichkeit gegeben, Gesamtstaubmessungen nach VDI 2463 bzw. nach EN 481 vorzunehmen. Mit der Vorrichtung sind dann auch weitere Messköpfe für wie Feinstaubmessungen, Dieselrußmessungen u. Ä. zu betreiben.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen Grenzdüse und Ejektorkammer ein Unterdruckmanometer angeordnet ist. Durch dieses Unterdruckmanometer lässt sich rein optisch genau überwachen, ob der notwendige und eingestellte Unterdruck in seinen Grenzen eingehalten ist oder aber ob und wann nach entsprechender Beaufschlagung des Filters der Unterdruck soweit absinkt, dass dann die vorgeschriebenen Messgrenzen nicht mehr eingehalten sind, sodass der Messvorgang abgebrochen werden muss und kann, um das Filter durch ein neues zu ersetzen. Das mit dem Gesamtstaub oder entsprechenden Stäuben belastete Filter wird dann für weite­ re Messzwecke aus dem Gehäuse herausgenommen und durch ein neues Filter ersetzt. Mit Inbetriebnahme der Vorrichtung stellt sich dann der vorgeschriebene und notwendi­ ge Druck von -0,4 bis 0,2 bar ein, sodass die Probenahme weiter laufen oder beginnen kann.

Die benötigte handelsübliche, auch in anderen Staubmessgeräten gebräuchliche Grenzdüse und das Unterdruckmanometer sind an den Druckluft-Ejektor angeschlossen, und zwar auf die Art und Weise, dass die Ejektorkammer zum Anschluss des Saug­ schlauches mit einem Stutzen ausgerüstet ist, in den die Grenzdüse und der Anschluss für das Unterdruckmanomometer integriert sind. Damit kann auf bekannte und zweck­ mäßige Druckluft-Ejektoren zurückgegriffen werden, ohne deren Wirkungsgrade zu beeinflussen. Der Stutzen wird mit der Grenzdüse vorzugsweise lösbar mit der Ejektor­ kammer bzw. dem Druckluft-Ejektor verbunden, wobei auch der Anschluss für das Unterdruckmanometer an diesem Bauteil mit angeordnet ist, sodass die Nachrü­ stung/Umrüstung o. Ä. derartiger Druckluft-Ejektoren wesentlich erleichtert ist.

Wie bereits erwähnt, ist der die Grenzdüse und den Anschluss für das Unter­ druckmanometer aufweisende Stutzen lösbar mit der Ejektorkammer verbunden, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass der Stutzen an der Ejektorkammer ein Außen­ gewinde aufweist, das mit dem Innengewinde eines dem Saugschlauch zuzuordnenden Ansaugstutzen korrespondierend ausgebildet ist. Damit kann gleichzeitig auch der Saug­ schlauch einfach und zweckmäßig mit dem Stutzen verbunden werden, der als solcher einmal mit der Ejektorkammer und zum anderen eben mit dem Ansaugstutzen verbun­ den ist. Der Ansaugstutzen seinerseits weist den nötigen Anschluss für den Saug­ schlauch auf, der aufgesteckt oder sonstwie damit verbunden wird. Die Aufrüstung einer entsprechenden Vorrichtung ist damit wesentlich vereinfacht.

Die Messgenauigkeit bzw. die Einrichtung einer derartigen Vorrichtung wird gemäß der Erfindung dadurch optimiert, dass der Ejektorkammer Richtung Druckluft­ versorger ein Druckluftmesser und ein Absperrventil vorgeordnet sind. Der Druckluft­ versorger, der im untertägigen Bergbau um die 6 bar Druckluft liefert, kann bezüglich seiner Grenzwerte schwanken. Um negative Beeinträchtigungen zu vermeiden, ist das Absperrventil und der Druckluftmesser vorgeordnet. Über diese kann sichergestellt werden, dass immer ein etwa gleicher Druck vorgegeben ist, der für den notwendigen Unterdruck im Bereich des Saugschlauches Sorge trägt. Über das Absperrventil wird die gesamte Vorrichtung stillgelegt, wenn die Messungen abgeschlossen sind.

Eine Automatisierung der zur Messung der Gesamtstaubkonzentration dienenden Vorrichtung ist möglich, wenn das Unterdruckmanometer das Absperrventil bei Über- oder Unterschreiten vorgegebener Unterdruckwerte regelnd ausgebildet ist. Weiter vorne ist bereits darauf hingewiesen worden, dass dann wenn der Unterdruck im Be­ reich des Unterdruckmanometers zu weit absinkt ein Austausch des Filters erforderlich ist. Durch entsprechende Ausbildung des Unterdruckmanometers und des Absperrven­ tils kann sichergestellt werden, dass sehr frühzeitig und zu einem genau vorgegebenen Zeitpunkt die Abschaltung der Druckluftzufuhr vorgenommen wird, sodass der Mess­ vorgang unterbrochen wird, bis ein neues Filter aufgesetzt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im untertägigen Bergbau aber auch in anderen, vor allem ex-geschützten Bereichen eingesetzt. Eine zu hohe Geräuschbela­ stung durch den Druckluft-Ejektor wird dadurch vermieden, dass der Ejektorkammer ein Schalldämpfer zugeordnet ist. Dieser Schalldämpfer hinter der Ejektordüse sorgt für eine Reduzierung des Lärmbelastung, sodass entsprechende Vorrichtungen praktisch überall einsetzbar sind.

Die beim bekannten Probenahmesystem SMS3 zum Einsatz kommende Pro­ benahmepumpe ist für den untertägigen Einsatz und für ex-geschützte Bereiche nicht zugelassen. Diese Probenahmepumpe wird, wie weiter vorne erläutert, daher durch den Druckluft-Ejektor ersetzt. Damit wird die Gesamtvorrichtung in diesen ansonsten nicht zulässigen Bereichen einsetzbar. Denkbar ist es natürlich, dass auch in nicht ex-ge­ schützten Bereichen solche Druckluft-Ejektoren statt der elektrischen Probenahmepum­ pen zum Einsatz kommen. Weiter ist es denkbar und vorteilhaft, wenn in nicht ex-ge­ schützten Bereichen der Druckluft-Ejektor durch eine preisgünstige Vakuumpumpe ergänzt oder ersetzt ist. Mit Hilfe einer derartigen preisgünstigen Vakuumpumpe ist es möglich, auch dort zu arbeiten, vvo kein Drucklufterzeuger vorhanden ist oder aber wo dieser Schwankungen unterlegen ist, sodass über die preisgünstige Vakuumpumpe ein Ausgleich vorgenommen werden kann. Umgekehrt ist es auch denkbar, dass die preis­ günstigere Vakuumpumpe durch den Druckluft-Ejektor unterstützt wird, um auf diese Art und Weise die vorteilhafte gleichmäßige Unterdruckbelastung zu erzeugen, die für die geschilderten Gesamtstaubmessungen von besonderer Bedeutung ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Vorrichtung zur Staubmessung auch in ex-geschützten Bereichen geschaffen ist, die die notwendigen genauen Messwerte sichert und die vorhandenen Energien nutzt bzw. die an das vor­ handene Druckluftnetz anschließbar ist und daher den Einsatz in diesen gefährdeten Bereichen möglich macht. Zum Einsatz kommt also ein Druckluft-Ejektor, der hinter dem Filter für einen gleichmäßigen Unterdruck sorgt, wobei dieser Unterdruck über­ prüft und kontinuierlich abgescheckt wird, sodass die notwendige Reproduzierbarkeit der Messungen gewährleistet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Staub­ messung können die geforderten Volumenströme für Feinstaub-, Dieselruß- und Ge­ samtstaubmessungen gewährleistet werden, sodass damit in ex-geschützten Bereichen Übertage und im Steinkohlenbergbau Untertage derartige Messungen problemlos durch­ geführt werden können. Vorteilhaft ist weiter, dass mit einer derartigen Vorrichtung vor allem auch die einatembare Staubfraktion nach EN 481 überprüft werden kann, ohne dass es aufwendiger Einrichtungen und Messverfahren bedarf.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 den den Unterdruck erzeugenden Saugapparat, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Wiedergabe der Grenzdüse im Schnitt.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Gesamtstaubmessung in ex-geschützten Be­ reichen bzw. im untertägigen Bergbau, teilweise im Schnitt. Das Filter 1, das im Ge­ häuse 4 untergebracht ist, ist nur angedeutet. Wiedergegeben ist der Saugschlauch 2, der dafür sorgt, dass das Filter 1 in Saugrichtung 3 von staubhaltiger Luft durchströmt wird. Der notwendige Unterdruck wird über das Saugaggregat 5 erzeugt.

Als Saugaggregat 5 dient hier ein Druckluft-Ejektor 6, dessen Ejektorkammer 7 mit einer an sich bekannten Ejektordüse 8 ausgerüstet ist. Hinter der Ejektordüse 8 ist ein Schalldämpfer 9 angeordnet, der dafür sorgt, dass die Lärmbelastung sich in den vorgeschriebenen Grenzen hält.

An die Ejektorkammer 7 angeschlossen ist ein Stutzen 15, in den eine Grenzdü­ se 10 integriert und an den ein Unterdruckmanometer 11 über einen Anschluss 16 an­ geschlossen ist. Über das Unterdruckmanometer 11 wird der Unterdruck überprüft, der in der Ejektorkammer 7 ansteht bzw. im Saugschlauch 2.

Der Stutzen 15 verfügt über ein Außengewinde 17, sodass er einmal bei Bedarf in die Ejektorkammer 7 bzw. deren Wandung eingeschraubt werden kann und zum anderen die Möglichkeit bietet, den Ansaugstutzen 18 des Saugschlauches 2 anzuschlie­ ßen. Der Ansaugstutzen 18 ermöglicht die lösbare Verbindung mit dem Saugschlauch 2, der nach Fig. 1 einfach hier aufgesteckt ist. Aufgrund des hier angreifenden Unter­ druckes reicht ein derartiges Aufsetzen bzw. Aufschieben.

Der für die gleichmäßige Belastung des Filters 1 benötigte Unterdruck wird im Druckluft-Ejektor 6 erzeugt, indem vom Druckluftversorger 20 Druckluft durch die Ejektordüse 8 hindurchgeleitet wird, sodass der entsprechende Unterdruck in der Ejek­ torkammer 7 entsteht. Über einen Druckluftmesser 21 wird der Druck der Druckluft überprüft, während das Absperrventil 22 mit dem Handrad 23 benötigt wird, um die Druckluftzufuhr bei Bedarf abzusperren bzw. eben freizugeben. Die Untertage anste­ hende Druckluft hat in der Regel einen Wert von rund 6 bar. Hiermit ist die Möglich­ keit gegeben, den hier benötigten Unterdruck von -0,4 bis 0,2 bar im Bereich der Grenzdüse 10 sicherzustellen. Die Grenzdüse 10 zeigt einen besonderen Aufbau, wie Fig. 2 ihn erläutert.

Die Grenzdüse 10 weist zunächst einen muldenförmigen Düseneingang 25 und einen sich trompetenförmig erweiternden Düsenkanal 26 auf, sodass eine gleichmäßige Strömung entsteht, die nicht durch Wirbel beeinträchtigt werden kann. Am Düsenaus­ gang 27 wird die Luft durch den Trompetenauslass freigegeben, sodass die am anderen Ende des Saugschlauches 2 vorgesehene Halterung für den Filter 1 diesen sicher arre­ tieren und durch die Formgebung des Gehäuses 4 auch dafür Sorge tragen kann, dass das jeweilige Filter gleichmäßig mit dem angesaugten Staub belastet wird.

Die Grenzdüse 10 weist ein Gewinde 28 auf, über das ein Einschrauben in die Wandung der Ejektorkammer 7 möglich ist bzw. in die des Stutzens 15. Die besondere Form bzw. das besondere Innenleben der Grenzdüse 10 ist in Fig. 2 dargestellt.

Die Druckluftversorgung erfolgt über den nur angedeuteten Druckluftversorger 20, wobei beispielsweise der entsprechende Schlauch oder auch eine Rohrleitung in das Anschlussgewinde 30 einschraubbar ist, das den Anschlusskopf 31 des Druckluft-Ejek­ tors 6 darstellt.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Betrieb von Staubmessgeräten, insbesondere zur Gesamtstaubmessung in ex-geschützten Bereichen und Untertage im Steinkohlenberg­ bau, mit einem das Filter (1) aufnehmenden Gehäuse (4) mit Staublufteingang oder Probenahmekopf sowie einem hinter dem Filter (1) den notwendigen Unterdruck er­ zeugenden Saugaggregat (5), dadurch gekennzeichnet, dass in Saugrichtung (3) hinter dem Filter (1) ein Druckluft-Ejektor (6) mit Ejektor­ kammer (7) als Saugaggaregat (5) dienend angeordnet ist, an die der zum Filter (1) führende Saugschlauch (2) mit integrierter Grenzdüse (10) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Grenzdüse (10) und Ejektorkammer (7) ein Unterdruckmanometer (11) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ejektorkammer (7) zum Anschluss des Saugschlauches (2) mit einem Stutzen (15) ausgerüstet ist, in den die Grenzdüse (10) und der Anschluss (16) für das Unter­ druckmanomometer (11) integriert sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (15) an der Ejektorkammer (7) ein Außengewinde (17) aufweist, das mit dem Innengewinde eines dem Saugschlauch (2) zuzuordnenden Ansaugstutzen (18) korrespondierend ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ejektorkammer (7) Richtung Druckluftversorger (20) ein Druckluftmesser (21) und ein Absperrventil (22) vorgeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckmanometer (11) das Absperrventil (22) bei Unter- oder Überschrei­ ten vorgegebener Unterdruckwerte regelnd ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ejektorkammer (7) ein Schalldämpfer (9) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in nicht ex-geschützten Bereichen der Druckluft-Ejektor (6) durch eine preisgün­ stige Vakuumpumpe ergänzt oder ersetzt ist.