Titel: Apparat zum Melden von Barometerschwankungen in Gruben.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 262 (S. 451–455)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj262/ar262155

Apparat zum Melden von Barometerschwankungen beim Auftreten von Grubengasen in Steinkohlengruben.

Mit Abbildungen auf Tafel 30.

Durch die groſsen Schlagwetterunfälle des J. 1885 wurde R. v. Walcher-Uysdal in Teschen, Oesterr.-Schlesien, veranlaſst, in den Kohlengruben zu Karwin eine groſse Reihe von Beobachtungen und Versuchen anzustellen, um einen etwaigen Zusammenhang der Grubenausströmung mit den Vorgängen in der Atmosphäre, vornehmlich dem veränderlichen Luftdrucke, festzustellen. Diese Beobachtungen und Versuche hatten einen durchschlagenden Erfolg, indem dieselben vollständig klarlegten, daſs das Ausströmen des Grubengases aus der Kohle dem Luftdrucke umgekehrt proportional sei, so daſs dieselbe mit dem abnehmenden Luftdrucke wächst und mit dem steigenden sich vermindert.1) Dabei ist neben der |452| Tiefe des Barometerfallens namentlich die Raschheit des Sinkens von Wichtigkeit, indem die Lüftungsgebläse bei einem plötzlichen Fallen des Barometers die massenhaft austretenden Gase nicht zu bewältigen vermögen. Das Steigen des Barometers beseitigt sofort die Gefahr. Dieses aus dem Barometergange und den Analysen der Grubenluft abgeleitete Gesetz wurde während der Versuchszeit vielfach durch die praktischen Wetterbeobachtungen der Bergbeamten bestätigt und durch künstlich in der Grube hervorgerufene Luftverdünnungen nachgewiesen; ja bei allen Unglücksfällen des J. 1885, welche durch Schlagwetter herbeigeführt wurden, läſst sich der genaue Zusammenhang mit einem starken Fallen des Barometers nachweisen. Man kann mithin durch genaue Beobachtung des Barometers das Eintreten erhöhter Gefahr erkennen und danach Vorkehrungen treffen.

Die genaue und unausgesetzte Beobachtung des Barometers ist jedoch eine Aufgabe, welche dem vielbeschäftigten Bergbeamten für die Länge der Zeit kaum zugemuthet werden kann. R. v. Walcher-Uysdal (* D. R. P. Kl. 74 Nr. 37184 vom 18. August 1885) hat daher einen Apparat entworfen, welcher das Sinken des Luftdruckes und die damit eintretende Gefahr anzeigt. Dieser Apparat enthält ein Barometer, eine Uhr und ein Läutewerk. Die Bewegungen des Barometers werden auf das Läutewerk so übertragen, daſs dieses die Anzahl Millimeter, um welche das Barometer fällt, durch die Zahl seiner Schläge anzeigt. Diese Meldung beschränkt sich jedoch auf einen bestimmten Zeitabschnitt, z.B. 8 Stunden, so daſs die Zahl der Schläge der Anzahl Millimeter entspricht, um welche das Barometer in den letzten 8 Stunden gefallen ist. Zu diesem Zwecke muſs die Uhr das beim Fallen des Barometers um 1mm eintretende Signal nach Ablauf der 8 Stunden auslösen. Sowie das Barometer steigt, hören alle Meldungen auf und der Apparat wird auf den Anfangszustand zurückgestellt.

Diese Thätigkeit des Apparates kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Das Barometer kann ein Metall- oder ein Quecksilberbarometer sein; zum Melden kann ein gewöhnliches Uhrschlagwerk oder ein elektrisches Läutewerk dienen und endlich kann das Eingreifen der Uhr in das Läutewerk auf elektrischem und mechanischem Wege bewirkt werden. Unter diesen verschiedenen zulässigen Anordnungen werden die beiden nachfolgend beschriebenen als besonders geeignet hervorgehoben.

Die erste Anordnung ist in Fig. 1 bis 4 Taf. 30 veranschaulicht. Das Barometer (Fig. 4), aus 6 bis 7 Dosen des Aneroidsystemes bestehend, überträgt seine Bewegung auf die Achse a, mit welcher ein Zeiger Z und ein kürzerer Hebel R verbunden sind. Der Zeiger trägt ein Contacträdchen P aus Platin-- |453| Silber oder einer ähnlichen geeigneten Legirung, welches auf dem die Skala tragenden Ringe F abwechselnd einen elektrischen Strom schlieſst. Die Plättchen T sind nämlich aus Elfenbein und in die Metallskala F eingelegt; T1 sind aufgelöthete Platinplättchen, deren Oberfläche mit der Oberfläche der Elfenbeinplättchen in einer Ebene liegt. Der Hebel R, welcher sich in der Gabel Q bewegt, kann mit dieser nur bei steigendem Barometer Contact schlieſsen, da die Gabel Q bei Q1 mit einem Elfenbeinplättchen belegt ist. o ist eine schleifende Contactfeder, welche gleichzeitig als Bremse für die Gabel Q dient.

Ist nun das Barometer im Fallen begriffen, so wird durch das Rädchen P auf den Platinstreifen T1 bei jedem Millimeter der Stromkreis 1-2 geschlossen. Dadurch wird der in diesem Stromkreise befindliche Elektromagnet M (Fig. 1) erregt und der Stemmhebel H in Thätigkeit gesetzt. Der Anker G und der Hebel H drehen sich nämlich um dieselbe Achse, sind jedoch nur durch die Klinke J verbunden, so daſs nach der Anziehung diese Klinke durch die Stellschraube J1 ausgelöst wird und der Hebel H zurückfällt. Dadurch wird bewirkt, daſs auch bei längerem Contacte an einem bestimmten Plättchen auf F der Stemmhebel H seine Wirkung rasch und nur einmal ausführt. Wird dieses Plättchen der Skala F überschritten, so hört der Contact bei T1 auf, der Anker G wird durch die Feder zurückgezogen und die Klinke J fällt an dem Stemmhebel H ein.

So oft nun das fallende Barometer 1mm zurücklegt, wird also das Steigrad D um einen Zahn vorwärts gestoſsen. An der Achse des Steigrades D ist die Stufenscheibe A des in Fig. 3 dargestellten Schlagwerkes und die Schnurtrommel E (Fig. 2) befestigt. Das Steigrad D ist mit einem Anschlage versehen, damit die Stufenscheibe A nicht über die erste und zehnte Stufe hinausbewegt werden kann. Es wird somit das Schlagwerk, welches von der Uhr durch Heben der Klinke B jede Minute ausgelöst wird, durch die Anzahl der Schläge die Zahl der Millimeter bezeichnen, um welche das Barometer gefallen ist.2)

Wie bereits bemerkt, hat sich durch die Beobachtungen herausgestellt, daſs nicht allein die Tiefe, sondern namentlich die Raschheit des Barometerfallens die Gasausströmung erheblich vermehrt. Fällt z.B. das Barometer in 8 bis 10 Tagen um 10mm, so wird sich die Gasausströmung nicht sehr erheblich vermehrt zeigen, da die Gebläse die langsam austretenden Gase bewältigen können; fällt dagegen das Barometer in einem Tage um 10mm, so wird die Gasausströmung eine sehr gefährliche sein. Der Apparat ist daher so eingerichtet, daſs die Meldung jedes Millimeters des Barometerfallens nicht durch die ganze Zeit des Sinkens, sondern nur durch 8 Stunden andauert, mit anderen Worten: die Zahl der Schläge des Schlagwerkes entspricht der Anzahl Millimeter, um welche das Barometer in den letzten 8 Stunden gefallen ist. Diese Wirkung wird durch folgende Einrichtung erreicht.

Die Scheibe C ist mit 64 umlegbaren Stiften S oder Winkeln3) versehen und wird in jeder Viertelstunde einmal um 1/64 Umdrehung ruckweise durch das Uhrwerk fortbewegt, macht also in 8 Stunden einen halben Umlauf. So oft nun der Stemmhebel H das Steigrad um einen Zahn vorwärts bewegt, wirft derselbe durch den Winkelhebel h (vgl. Fig. 2) einen Stift der Scheibe C um. Dieser umgeworfene Stift kommt nach 8 Stunden mit dem Daumen V des auf der gleichen Achse befestigten Ankerhebels U in Berührung, drückt |454| dadurch diesen zurück und bewirkt die Auslösung des Steigrades D und der Stufenscheibe A, wodurch diese um eine Stufe zurückgeht. Die umgelegten Stifte S werden durch die am Gehäuse des Apparates befestigte Bahn K wieder aufgerichtet. Der linksseitige Haken des Ankerhebels U hindert das Steigrad D, um mehr als einen Zahn zurückzugehen. Dieser Haken kann sich in einem Gelenke nach auſsen bewegen. Für den Fall nämlich, daſs einmal die Auslösung des Sperrhebels S1 mit einem Vorstoſsen des Stemmhebels H zusammentreffen sollte, würde durch das Vorgehen des Steigrades die Auslösung des Sperrhebels nicht vollständig erfolgen können, wenn nicht der an den Zahn des Steigrades sich anlegende Haken nach links ausweichen könnte.

Wenn das Barometer steigt, so wird der Strom 1-3 geschlossen, der in diesem Stromkreise liegende Elektromagnet m erregt, der Sperrhebel S1 zurückgezogen und dadurch das Steigrad D sammt der Stufenscheibe A ganz ausgelöst, so daſs letzteres auf die erste Stufe zurückgeht. Durch das Zurückgehen des Sperrhebels S1 wird zugleich der federnde Contact N unterbrochen und somit eine Erregung des im Stromkreise 1-2 liegenden Elektromagnetes M unmöglich gemacht. Dieser federnde Contact N ist so beschaffen, daſs derselbe bei der gewöhnlichen Auslösung des Sperrhebels S1 durch den Ankerhebel U noch nicht unterbrochen wird, sondern erst durch das vollständige Zurückziehen des Sperrhebels durch den an diesem ruhenden Elektromagnet m. Wenn ferner das Barometer innerhalb 8 Stunden sinkt, steigt und wieder sinkt, so würden die beim ersten Sinken umgeworfenen Stifte S die Stellung der Stufenscheibe beim zweiten Sinken unrichtig machen. Es muſs also bei jedem Steigen des Barometers eine Gesammtauslösung eingreifen, welche alle auf dem Wege begriffenen umgelegten Stifte S wieder aufstellt; dies besorgt die excentrische Scheibe W, welche, mit der Schnurtrommel C1 verbunden, sich entgegengesetzt zum Uhrzeiger dreht, wenn die Klinke x ausgelöst wird und bei dieser Bewegung alle etwa umgelegten Stifte S aufrichtet. Die Auslösung der Klinke x geschieht plötzlich beim Zurückgehen des Steigrades D, also beim eintretenden Steigen des Barometers, durch einen an dem Anschlagstifte des Steigrades D angebrachten Arm, welcher die auf der linken Seite mit Hartgummi belegte Feder y streift und dadurch den Stromkreis 4-5 schlieſst.

Die an beliebigen Orten im Schachtgebäude u.s.w. aufgestellten Nebenglocken L (Fig. 3) treten, sobald das Schlagwerk in Bewegung gesetzt wird, durch den Contact N1 und die Lokalbatterie M1 in Thätigkeit.

Bei der in Fig. 5 und 6 Taf. 30 dargestellten zweiten Ausführung des Apparates erfolgen die elektrischen Contacte durch das Barometer in ganz ähnlicher Weise wie vorhin, nur ist insofern eine Vereinfachung angebracht, daſs die Gabel Q durch eine Isolirung in zwei leitende Hälften getheilt wird und der Zeiger Z von seiner Achse isolirt ist, wodurch der Stromschluſs 1-2 nur bei fallendem, der Stromschluſs 1-3 nur bei steigendem Barometer möglich gemacht und der Contact N (Fig. 1) der ersten Anordnung unnöthig wird.

Bei fallendem Barometer wird durch den Stromschluſs 1-2 (vgl. Fig. 5) und den Elektromagnet M (vgl. Fig. 6) ebenfalls der Stemmhebel H bei jedem neuen Millimeter des Barometerfalles einmal vorgestoſsen und dadurch das Steigrad D und die Stufenscheibe A um einen Zahn bezieh. eine Stufe vorgerückt. Mit der Stufenscheibe A ist wieder ein gewöhnliches Schlagwerk in Verbindung. Das Steigrad D und die Stufenscheibe A haben aber 11 Zähne bezieh. Stufen und die erste Stufe der Scheibe A ist so hoch, daſs bei dieser eine Auslösung des Schlagwerkes überhaupt nicht stattfindet, daſs also das Schlagwerk bei steigendem Barometer keine Schläge gibt. Die nächste Stufe, welche einem Fallen von 1mm entspricht, gibt dann je einen Schlag in der Minute. Bei steigendem Barometer wird ferner durch den Stromschluſs 1-3 der Elektromagnet m erregt, der Sperrhebel S1 angezogen und dadurch das Steigrad D sammt der Stufenscheibe A freigegeben, wodurch dieselben in die Anfangsstellung zurückgeführt werden.

Die Auslösung des Schlagwerkes nach einem bestimmten Zeitabschnitte (8 Stunden) erfolgt hier in ganz anderer Weise wie vorher. Die Vorrichtung bei P ist dem Hipp'schen Chronoskop (vgl. 1849 114 * 255. 1852 125 * 12. 1854 132 * 259) entnommen. Die bewegliche Spindel n trägt die Hipp'sche Nadel o, |455| ferner eine Schnurrolle s und die Scheibe t. Die Scheibe t hat einen Daumen u (vgl. Fig. 6 rechts), welcher nach einer vollständigen Umdrehung mit v Contact macht, wodurch der Stromkreis 4-5 geschlossen wird. Dieser Strom umkreist ebenfalls den Elektromagnet m. Die radial gezahnte Scheibe p wird durch ein Rad r des Uhrwerkes in 8 Stunden einmal umgedreht. So oft nun das Steigrad D um einen Zahn vorwärts gestoſsen wird, drückt es den Sperrhebel S1 zurück und dieser drückt die Achse n nach rechts. Dadurch wird die Nadel o aus den Zähnen der Scheibe p ausgehoben und die Scheibe t durch das Gewicht G in die gezeichnete Anfangsstellung gedreht. Sowie der Daumen u vorbeigegangen ist, rückt die Feder F die Achse n zurück, die Nadel o legt sich wieder in die Zähne des Rades p und die Achse n wird nun vom Uhrwerke mitgenommen, bis nach 8 Stunden der Contact u, v eintritt, wodurch der Stromschluſs 4-5 die Nadel o wieder ausrückt und die Scheibe t in die Anfangsstellung geht. Bei steigendem Barometer hat der Stromschluſs 1-3 dieselbe Wirkung. Tritt nun innerhalb 8 Stunden nach dem ersten Millimeterfallen ein zweites Sinken des Barometers um 1mm ein, so geht die Scheibe t in die Anfangsstellung und das Schlagwerk gibt jetzt das Doppelsignal durch 8 Stunden, wenn in dieser Zeit kein neues Fallen oder kein Steigen des Barometers eintritt.

Diese etwas geänderte Art der Meldung hat zur Folge, daſs nach einem Sinken des Barometers um mehrere Millimeter die Glockenzeichen alle zugleich 8 Stunden nach dem letzten Millimeterfallen aufhören, was für den Warnungszweck beim Grubenbetriebe keineswegs als ein Nachtheil erscheint.

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Dieses Gesetz wurde nach der Zeitschrift für das Berg-, Hütten- und Salinenwesen, 1886 * S. 155 auch bei Versuchen über den Einfluß des Luftdruckes auf |452| die ausströmende Gasmenge eines Bläsers, welche Dr. Broockmann in Bochum vorgenommen hat, bestätigt. Dabei wurde der Einfluſs des Luftdruckes auf die angesammelten Gasmengen an deren Ausflüssen, also an den Bläsern, durch Messung der Höhe einer Bläserflamme mit Vergleichung des Barometerstandes bestimmt.

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In Fig. 3 ist die Stufenscheibe A so eingerichtet, daſs das Schlagwerk jede Minute einmal schlägt, auch wenn das Barometer steigt. Beim Fallen um 1mm kommt dann ein zweiter Schlag hinzu u.s.w. Diese Einrichtung hat darin ihre Begründung, daſs der jede Minute erfolgende Schlag den Beobachter über das richtige Arbeiten des Apparates in Klarheit erhält. Will man jedoch die Wirkungsweise des Schlagwerkes so einrichten, daſs es nur bei fallendem Barometer schlägt und zwar gerade so oft, als das Fallen Millimeter beträgt, so kann man durch den Magnet, welcher bei steigendem Barometer erregt ist, einfach eine Hemmung in das Flügelrad des Schlagwerkes eintreten lassen.

|453|

In Fig. 1 Taf. 30 sind diese Stifte oder Winkel S bis auf einige der Einfachheit wegen durch starke radiale Striche angegeben.

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