Die Bewetterung
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Die Bewetterung
Bewetterung oder Grubenbewetterung steht als Begriff aus dem Bergbau ganz allgemein für technische Maßnahmen zur Versorgung von Bergwerken mit frischer Luft.[1][2] Eine ausreichende Bewetterung ist in der Europäischen Union für alle untertägigen Arbeitsstätten gesetzlich vorgeschrieben.[3]
Schornstein eines Wetterofens zur Versorgung eines Bergwerks mit frischen Wettern (Wetterschornstein Buchholz)
Geschichte
Die Grubenbewetterung ist etwa so alt wie der Untertagebau. Als die Bergleute Mineralien im Untertagebergbau abbauten und dabei immer weiter in das Gebirge eindrangen, reichte die durch natürliche Diffusion in den Grubenbauen zirkulierende Luft nicht mehr aus. Schon sehr früh mussten die Bergleute Hilfsmittel und technische Maßnahmen anwenden, um nicht unter Tage zu ersticken.[4] Agricola beschreibt in seinen zwölf Büchern vom Berg- und Hüttenwesen, wie die Bergleute mit hölzernen Konstruktionen wie dem Wetterhut den Wind in die Grubenbaue lenkten oder mit Blasebälgen einen künstlichen Wetterzug erzeugten.[5] Im Harzer Bergrevier verwendete man im 16. Jahrhundert Wetterscheider, um eine gezielte Wetterführung zu erreichen und um dadurch Lichtlöcher einzusparen. Die ersten Wettermaschinen wurden im Harzer Bergbaurevier Anfang des 18. Jahrhunderts entwickelt.[6]
Aufgaben
Näher betrachtet lassen sich drei wesentliche Aufgaben unterscheiden:
Zuführung frischer Luft der Frischwetter
Abführung verbrauchter Luft und schädlicher Gase
Senkung der Temperatur in warmen Gruben[7]
Die Zuführung von frischen Wettern ist erforderlich, um allen unter Tage befindlichen Menschen und Tieren die zum Atmen notwendige Luft zuzuführen. Außerdem muss genügend Luft für bestimmte Verbrennungsprozesse, wie z. B. beim Betrieb des Geleuchts, zugeführt werden. Diese frischen Wetter müssen im gesamten Grubengebäude verteilt werden.[8]
Zur Abführung der verbrauchten Luft gehört das Fortspülen oder zumindest Verdünnen der unter Tage auftretenden matten, giftigen oder schlagenden Wetter.[7] Alle diese Gasgemische treten dann als Abwetter wieder aus dem Bergwerk aus.[8] In vielen Steinkohlenbergwerken werden unter Tage seit langem Fahrzeuge mit Dieselmotor betrieben. Die Emissionen dieser Motoren müssen ebenfalls durch die Bewetterung verdünnt oder fortgespült werden.[9]
Aufgrund unterschiedlicher Prozesse erwärmt sich die Luft in den Grubenbauen. So spielt die geothermische Tiefenstufe eine wesentliche Rolle für die Erwärmung der Wetter. Aber auch durch die Verdichtung der Wetter bei großen Teufen kommt es zur Erwärmung der Wetter.[7] Hier spielt die Bewetterung eine große Rolle bei der Klimatisierung der Grubenbaue.[8]
Erzeugung der Wetterbewegung
Natürlicher Wetterzug und dessen jahreszeitlicher Richtungswechsel infolge des Temperaturunterschieds zwischen Grube und Umgebung
Um eine Wetterbewegung zu erreichen, muss man entweder zu der im Grubengebäude befindlichen Wettermenge etwas Luft hinzufügen, also hineinblasen, oder etwas Luft entfernen, also absaugen. Entsprechend dieser Art der Wetterbewegung spricht man von blasender- oder saugender Bewetterung. Bei der blasenden Bewetterung werden die Frischwetter aus der Umgebung angesaugt und in das Bergwerk eingepresst. Die Abwetter gelangen durch den Ausziehschacht ins Freie. Bei der saugenden Bewetterung werden die Wetter aus dem Bergwerk angesaugt und ins Freie geblasen. Am Einziehschacht fallen die Frischwetter, dem bestehenden Druckgefälle folgend, in das Bergwerk ein.[10] Die Bewetterung kann durch natürliche Vorgänge entstehen oder künstlich hervorgerufen werden. Besteht zwischen Bergwerk und Umgebung eine Temperaturdifferenz und/oder herrschen an den Tagesöffnungen unterschiedliche Luftdrücke, beginnt die Luft durch das Bergwerk zu strömen, und zwar umso stärker, je größer die oben genannten Unterschiede ausfallen. Luftdruck- und Temperaturwirkung überlagern sich dabei, sodass sie sich ergänzen oder einander entgegenwirken können.[11] Der Einfluss des Temperaturunterschieds überwiegt in der Regel. Man spricht in diesem Zusammenhang vom natürlichen Wetterzug. In kleinen, oberflächennahen Bergwerken kann die durch natürlichen Zug entstehende Luftströmung durchaus für einen ausreichenden Wetterwechsel genügen.[12] Die erforderliche Stärke eines Wetterstroms hängt von der Anzahl der unter Tage arbeitenden Personen, der Anzahl und Leistung dort eingesetzter Maschinen mit Verbrennungsmotoren sowie der aus dem Gebirge zuströmenden Menge schädlicher Gase ab. Bei den meisten Bergwerken reicht die natürliche Wetterführung im Allgemeinen nicht aus, sodass der Wetterstrom mit Hilfe technischer Maßnahmen erzeugt werden muss.[8]
Grubenlüfter eines Bergwerks
Eine einfache Möglichkeit, den Wetterzug künstlich zu verstärken, ist es, durch Erwärmung der Abwetter einen Wärmeauftrieb zu erzeugen. Diese Methode wurde beim Feuerkübeln angewendet.[13] Wesentlich effektiver war der erstmals zu Beginn des 18. Jahrhunderts eingesetzte Wetterofen. Er wirkte nach dem Prinzip der saugenden Bewetterung. Die Konvektion des in ihm brennenden Feuers erzeugte einen Luftstrom, der die Abwetter beschleunigte.[12] Eine weitere Möglichkeit, eine Wetterbewegung zu erzeugen, ist die Ausnutzung des natürlichen Windes. Hierzu werden auf den Schacht Windfänge oder Wetterhüte aufgesetzt, die dann die Luftströmungen an der Erdoberfläche ins Bergwerk lenken sollen.[14] Es wurden auch mit Menschen- oder Tierkraft angetriebene Blasebälge oder Wetterräder eingesetzt.[8] Die zur künstlichen Bewetterung dienenden Einrichtungen werden als Wettermaschinen bezeichnet. Man unterscheidet dabei wettersaugende- und wetterblasende Wettermaschinen.[15] Heute werden als Wettermaschinen ausschließlich Grubenlüfter (d. h. große Ventilatoren) eingesetzt. Diese Maschinen werden in der Regel als zweistufige Lüfter errichtet, um bei großen Teufen die nötige Druckdifferenz bereitzustellen. Grubenlüfter können Nenndurchmesser bis zu fünf Meter bei einer elektrischen Antriebsleistung von 2500 kW haben und gehören damit zu den größten gebauten Ventilatoren.[8]
weiteres dazu im Link:
https://de.wikipedia.org/wiki/Bewetterung
Schornstein eines Wetterofens zur Versorgung eines Bergwerks mit frischen Wettern (Wetterschornstein Buchholz)
Geschichte
Die Grubenbewetterung ist etwa so alt wie der Untertagebau. Als die Bergleute Mineralien im Untertagebergbau abbauten und dabei immer weiter in das Gebirge eindrangen, reichte die durch natürliche Diffusion in den Grubenbauen zirkulierende Luft nicht mehr aus. Schon sehr früh mussten die Bergleute Hilfsmittel und technische Maßnahmen anwenden, um nicht unter Tage zu ersticken.[4] Agricola beschreibt in seinen zwölf Büchern vom Berg- und Hüttenwesen, wie die Bergleute mit hölzernen Konstruktionen wie dem Wetterhut den Wind in die Grubenbaue lenkten oder mit Blasebälgen einen künstlichen Wetterzug erzeugten.[5] Im Harzer Bergrevier verwendete man im 16. Jahrhundert Wetterscheider, um eine gezielte Wetterführung zu erreichen und um dadurch Lichtlöcher einzusparen. Die ersten Wettermaschinen wurden im Harzer Bergbaurevier Anfang des 18. Jahrhunderts entwickelt.[6]
Aufgaben
Näher betrachtet lassen sich drei wesentliche Aufgaben unterscheiden:
Zuführung frischer Luft der Frischwetter
Abführung verbrauchter Luft und schädlicher Gase
Senkung der Temperatur in warmen Gruben[7]
Die Zuführung von frischen Wettern ist erforderlich, um allen unter Tage befindlichen Menschen und Tieren die zum Atmen notwendige Luft zuzuführen. Außerdem muss genügend Luft für bestimmte Verbrennungsprozesse, wie z. B. beim Betrieb des Geleuchts, zugeführt werden. Diese frischen Wetter müssen im gesamten Grubengebäude verteilt werden.[8]
Zur Abführung der verbrauchten Luft gehört das Fortspülen oder zumindest Verdünnen der unter Tage auftretenden matten, giftigen oder schlagenden Wetter.[7] Alle diese Gasgemische treten dann als Abwetter wieder aus dem Bergwerk aus.[8] In vielen Steinkohlenbergwerken werden unter Tage seit langem Fahrzeuge mit Dieselmotor betrieben. Die Emissionen dieser Motoren müssen ebenfalls durch die Bewetterung verdünnt oder fortgespült werden.[9]
Aufgrund unterschiedlicher Prozesse erwärmt sich die Luft in den Grubenbauen. So spielt die geothermische Tiefenstufe eine wesentliche Rolle für die Erwärmung der Wetter. Aber auch durch die Verdichtung der Wetter bei großen Teufen kommt es zur Erwärmung der Wetter.[7] Hier spielt die Bewetterung eine große Rolle bei der Klimatisierung der Grubenbaue.[8]
Erzeugung der Wetterbewegung
Natürlicher Wetterzug und dessen jahreszeitlicher Richtungswechsel infolge des Temperaturunterschieds zwischen Grube und Umgebung
Um eine Wetterbewegung zu erreichen, muss man entweder zu der im Grubengebäude befindlichen Wettermenge etwas Luft hinzufügen, also hineinblasen, oder etwas Luft entfernen, also absaugen. Entsprechend dieser Art der Wetterbewegung spricht man von blasender- oder saugender Bewetterung. Bei der blasenden Bewetterung werden die Frischwetter aus der Umgebung angesaugt und in das Bergwerk eingepresst. Die Abwetter gelangen durch den Ausziehschacht ins Freie. Bei der saugenden Bewetterung werden die Wetter aus dem Bergwerk angesaugt und ins Freie geblasen. Am Einziehschacht fallen die Frischwetter, dem bestehenden Druckgefälle folgend, in das Bergwerk ein.[10] Die Bewetterung kann durch natürliche Vorgänge entstehen oder künstlich hervorgerufen werden. Besteht zwischen Bergwerk und Umgebung eine Temperaturdifferenz und/oder herrschen an den Tagesöffnungen unterschiedliche Luftdrücke, beginnt die Luft durch das Bergwerk zu strömen, und zwar umso stärker, je größer die oben genannten Unterschiede ausfallen. Luftdruck- und Temperaturwirkung überlagern sich dabei, sodass sie sich ergänzen oder einander entgegenwirken können.[11] Der Einfluss des Temperaturunterschieds überwiegt in der Regel. Man spricht in diesem Zusammenhang vom natürlichen Wetterzug. In kleinen, oberflächennahen Bergwerken kann die durch natürlichen Zug entstehende Luftströmung durchaus für einen ausreichenden Wetterwechsel genügen.[12] Die erforderliche Stärke eines Wetterstroms hängt von der Anzahl der unter Tage arbeitenden Personen, der Anzahl und Leistung dort eingesetzter Maschinen mit Verbrennungsmotoren sowie der aus dem Gebirge zuströmenden Menge schädlicher Gase ab. Bei den meisten Bergwerken reicht die natürliche Wetterführung im Allgemeinen nicht aus, sodass der Wetterstrom mit Hilfe technischer Maßnahmen erzeugt werden muss.[8]
Grubenlüfter eines Bergwerks
Eine einfache Möglichkeit, den Wetterzug künstlich zu verstärken, ist es, durch Erwärmung der Abwetter einen Wärmeauftrieb zu erzeugen. Diese Methode wurde beim Feuerkübeln angewendet.[13] Wesentlich effektiver war der erstmals zu Beginn des 18. Jahrhunderts eingesetzte Wetterofen. Er wirkte nach dem Prinzip der saugenden Bewetterung. Die Konvektion des in ihm brennenden Feuers erzeugte einen Luftstrom, der die Abwetter beschleunigte.[12] Eine weitere Möglichkeit, eine Wetterbewegung zu erzeugen, ist die Ausnutzung des natürlichen Windes. Hierzu werden auf den Schacht Windfänge oder Wetterhüte aufgesetzt, die dann die Luftströmungen an der Erdoberfläche ins Bergwerk lenken sollen.[14] Es wurden auch mit Menschen- oder Tierkraft angetriebene Blasebälge oder Wetterräder eingesetzt.[8] Die zur künstlichen Bewetterung dienenden Einrichtungen werden als Wettermaschinen bezeichnet. Man unterscheidet dabei wettersaugende- und wetterblasende Wettermaschinen.[15] Heute werden als Wettermaschinen ausschließlich Grubenlüfter (d. h. große Ventilatoren) eingesetzt. Diese Maschinen werden in der Regel als zweistufige Lüfter errichtet, um bei großen Teufen die nötige Druckdifferenz bereitzustellen. Grubenlüfter können Nenndurchmesser bis zu fünf Meter bei einer elektrischen Antriebsleistung von 2500 kW haben und gehören damit zu den größten gebauten Ventilatoren.[8]
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https://de.wikipedia.org/wiki/Bewetterung
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