DE10156448A1 - Chain conveyor chain has processor-controlled microsystem in protected position on some or all chain locks and/or elements for detecting and/or monitoring corrosion-relevant parameters. - Google Patents
Chain conveyor chain has processor-controlled microsystem in protected position on some or all chain locks and/or elements for detecting and/or monitoring corrosion-relevant parameters.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Förderkette für Kettenförderer, vorzugsweise für den Einsatz im Bergbau, bei welcher Kette aus Kettengliedern gebildete Kettenstränge durch Kettenschlösser verbunden sind. The invention relates to a conveyor chain for chain conveyors, preferably for use in mining, in which chain is formed from chain links Chain strands are connected by chain locks.
Insbesondere Förderketten für Kettenförderer in der Art von sogenannten Kratzförderern unterliegen im Bergbau im Betrieb hohen Verschleißbeanspruchungen. Aufgrund der hohen Kettenlängen entstehen neben den statischen und dynamischen Zugbeanspruchungen und abrasiven Verschleißbeanspruchungen dieser Ketten Schwingungsbeanspruchungen. Es zeigt sich daher in der Praxis, daß Überbeanspruchungen und Verschleißerscheinungen, zu denen auch unter Umständen korrosive Beanspruchungen in entsprechenden Umgebungen hinzukommen können, häufig zu kostenintensiven Betriebsstillständen führen, beispielsweise bei einem Ketten- oder Schloßbruch. In particular conveyor chains for chain conveyors in the manner of so-called Scratch conveyors are subject to high levels in mining Wear conditions. Due to the high chain lengths, in addition to the static and dynamic tensile loads and abrasive Wear strains on these chains. It is therefore evident in practice that overuse and Signs of wear, which may also be corrosive Stresses can be added in appropriate environments, often lead to costly downtimes, for example at a broken chain or lock.
Zum Zwecke der Erhöhung der Effektivität durch Erhöhung der Leistungssicherung von Strebförderern ist es bereits versucht worden, neben der Erhöhung der Kettensicherheit, einzelne Maschinenelemente einer solchen Förderanlage zu überwachen und die Messung der Kettenkräfte über Dehnungsmeßstreifen durchzuführen. Dabei bestand der Wunsch, durch diese Messungen Störungsursachen aufgrund der gemessenen physikalischen Zusammenhänge zu erkennen. Die in bestimmten Probe- Meßdurchläufen an einem Kettenglied ermittelten Kettenkräfte über die Streblänge sollen dabei Widerstandsbeiwerte eines solchen Förderers ergeben. Im wesentlichen eignen sich solche Ergebnisse jedoch nur zur Auslegung und Planung von entsprechenden Fördereinrichtungen. Eine Störungsortung mit solchen Messungen erweist sich in der Praxis als wenig zuverlässig und geräteaufwendig. Im ständigen Förderbetrieb läßt sich eine solche Überwachungseinrichtung nicht einsetzen. (Aufsatz "Hochleistungsförderer in langen Streben - Auslegung und Betrieb", Zeitschrift Glückauf 133 von 1997 Nr. 12, Seiten 762-768). For the purpose of increasing the effectiveness by increasing the performance assurance of face conveyors, attempts have been made to monitor individual machine elements of such a conveyor system and to measure the chain forces via strain gauges in addition to increasing the chain security. There was a desire to use these measurements to identify the causes of faults based on the measured physical relationships. The chain forces determined in certain sample measurement runs on a chain link over the face length should result in drag coefficients of such a conveyor. However, such results are essentially only suitable for the design and planning of corresponding funding institutions. In practice, fault location with such measurements proves to be less reliable and requires less equipment. Such a monitoring device cannot be used in continuous conveyor operation. (Article "High performance enhancers in long pursuit - Design and operation", Journal Glückauf 133 1997 No. 12, pages 762-768.).
Bekannt sind auch Maschinendiagnosesysteme an Gewinnungsmaschinen und Fördermittel im Steinkohlenbergbau. In der Art von Frühdiagnosen ist eine vorausschauende Instandhaltung und dabei eine Inspektion in regelmäßigen Abständen durch Off-line-Meßsysteme (Datensammler) und die kontinuierliche Inspektion durch On-line-Meßsysteme (Diamis) vorgeschlagen worden. Bei dem Off-line-Meßsystem werden die Maschinenzustandsindikatoren routinemäßig mit einem mobilen Datensammler gemessen und die Daten in einem PC übertage gespeichert und ausgewertet. Über Körperschallsensoren werden Signale mit einem eigens hierfür entwickelten Meßwerterfassungsmodul aufgenommen und vorverarbeitet. Zur Aufnahme des Körperschalls wurden eigensichere, gekapselte Piezo- Beschleunigungssensoren auf der Grundlage eines Klopfsensors entwickelt, der dafür sowohl für elektrisch wie auch mechanisch an die Anforderung des Bergbaus angepaßt ist. Nicht mit diesen Methoden bzw. Verfahren können dabei überwacht werden die Kettenstränge bzw. die entsprechenden Kettenglieder und Kettenschlösser. Lediglich die Kettenspannung konnte mit solchen Verfahren überwacht werden, jedoch nicht der Zustand am einzelnen Kettenglied bzw. Kettenschloß. ("Diamis - ein Diagnosesystem für Maschinen im Strebbereich" Zeitschrift Glückauf 135 (1999) Nr. 6, Seiten 362-370). Machine diagnostic systems on extraction machines and funding in the coal industry are also known. In the manner of early diagnoses, predictive maintenance and inspection at regular intervals by off-line measuring systems (data collectors) and continuous inspection by on-line measuring systems (Diamis) have been proposed. In the off-line measuring system, the machine condition indicators are routinely measured with a mobile data collector and the data is stored and evaluated in a PC above ground. Structure-borne noise sensors are used to record and pre-process signals with a specially developed measured value acquisition module. Intrinsically safe, encapsulated piezo acceleration sensors based on a knock sensor have been developed to record the structure-borne noise, which is adapted to the requirements of the mining industry both electrically and mechanically. The chain strands or the corresponding chain links and chain locks cannot be monitored using these methods or processes. Only the chain tension could be monitored with such methods, but not the condition of the individual chain link or chain lock. ("Diamis - a diagnostic system for machines in the longwall area" magazine Glückauf 135 ( 1999 ) No. 6, pages 362-370).
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Bruchgefahr einzelner oder aller Bauteile einer Förderkette der eingangs genannten Art im Betrieb rechtzeitig und zuverlässig von außen sichtbar erkennbar zu machen. The object of the invention is to reduce the risk of breakage individually or all components of a conveyor chain of the type mentioned at the outset in operation make it recognizable from the outside in a timely and reliable manner.
Gelöst wird die Erfindungsaufgabe mit einer Förderkette mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Durch die Anordnung von entsprechenden Mikrosystemen in einzelnen oder allen Schlössern und Gliedern einer Kette wird die Festigkeit des Bauteiles nicht beeinträchtigt. Es ist bei entsprechender Anordnung sichergestellt, daß äußere Einflüsse, wie Steinschlag, Reibung oder Schläge diese Überwachungseinrichtungen für korrosionsrelevante Einflußgrößen nicht beschädigen können. Es kann daher im Betrieb erfindungsgemäß festgestellt werden, daß mit Korrosionsschäden zu rechnen ist und gegebenenfalls auch, ob bereits Korrosion erfolgt ist. The invention task is solved with a conveyor chain with the Features of claim 1. By arranging appropriate Microsystems in individual or all locks and links in a chain the strength of the component is not affected. It is at appropriate arrangement ensures that external influences such as stone chips, Friction or impact this monitoring equipment for Corrosion-relevant influencing variables can not damage. It can therefore in Operation according to the invention can be found that with corrosion damage is to be expected and, if necessary, also whether corrosion has already occurred.
Um diese Korrosionseinflüsse und deren Auswirkungen in Form von zu erwartenden Spannungskorrosionsrissen bei der Überwachung erfassen zu können, wird vorgeschlagen, in den Trennebenen der Kettenschlösser, beispielsweise Vertikal-, Block- oder Horizontalschlösser, oder in den die zusammengefügten Schloßhälften sichernden Bolzen ein energieversorgtes Mikrosystem in einer zu der Umgebung offenen Vertiefung anzuordnen. Korrosionsrelevante Einflußgrößen können dabei pH-Werte einer feuchten Umgebung oder elektrische Leitwerte sein, die auch im Bereich der Trennspalte erfaßbar sind. Die Datenübermittlung erfolgt über eine außerhalb der Vertiefung anzuordnende Antenne, beispielsweise im Bereich nach außen vorstehender Verbindungsbolzen. To these corrosion influences and their effects in the form of Detect expected stress corrosion cracks during monitoring to be able to, it is proposed that in the parting planes of the chain locks, for example vertical, block or horizontal locks, or in the assembled lock halves securing bolts energy-supplied microsystem in a recess open to the environment to arrange. Corrosion-relevant influencing variables can have a pH value humid environment or electrical conductivities that are also in the area the separation column can be detected. The data is transmitted via a antenna to be arranged outside the recess, for example in the Area of projecting connecting bolts.
Mikrosysteme der vorgesehenen Art haben außerordentlich kleine Abmessungen und lassen sich daher in entsprechenden Vertiefungen geringer Vertiefungshöhe unterbringen. Vorzugsweise werden die prozessorgesteuert gesammelten, gespeicherten und gegebenenfalls ausgewerteten Daten über eine Antenne entweder ständig oder in Zeitabständen zur externen Meßdatenauswertung gegeben. Auf der Oberfläche der Bauteile anbringbare, beispielsweise anklebbare Antennen wie sie bei Transpondersystemen bekannt sind, lassen sich verwenden. Microsystems of the intended type are extremely small Dimensions and can therefore be in appropriate recesses accommodate a shallow depression. Preferably the Processor-controlled collected, saved and, if necessary evaluated data via an antenna either continuously or at intervals external measurement data evaluation. On the surface of the components attachable, for example stick-on antennas as in Transponder systems are known can be used.
An Kettenschlössern sollen gemäß Anspruch 2 die Mikrosensoren in den sicherungsbolzen oder gemäß Anspruch 3 vorzugsweise in der Trennebene einer Schloßhälfte angeordnet werden, wobei die der Datenübertragung dienende Antenne außen anzubringen ist bzw. der Bolzen sein kann. On chain locks according to claim 2, the microsensors in the securing bolt or preferably according to claim 3 in the Partition plane of a lock half can be arranged, the Antenna used for data transmission is to be attached to the outside or the bolt can.
Dem Datenspeicher kann mittels eines Mikroprozessors eine interne Datenauswertung zugeordnet werden, die ebenfalls für Mikrosysteme geeignet zum Stand der Technik gehört. Damit ist es auch möglich, die Datenauswertung anhand von eingegebenen Programmen vorzunehmen. An internal microprocessor can be used to store the data Data evaluation can be assigned, which is also for microsystems suitably belongs to the state of the art. It is also possible to use the Perform data evaluation based on programs entered.
Grundsätzlich können die verwendeten Mikrosysteme über Batterien versorgt werden. Im Falle der drahtlosen Datenübertragung bieten sich die Antennen zur induktiven Energieübertragung an. Der Einsatz von Energiegewinnungssystemen entsprechend Anspruch 10 ist möglich beispielsweise durch Nutzung der elastischen Verformungen der Kettenglieder über piezoelektrische Wandler. In principle, the microsystems used can be powered by batteries be supplied. In the case of wireless data transmission, the Antennas for inductive energy transmission. The use of Energy generation systems according to claim 10 is possible for example, by using the elastic deformations of the Chain links via piezoelectric transducers.
Übliche Selbstidentifikationen in Verbindung mit den vorgeschlagenen Mikrosystemen ermöglichen die Erfassung der einzelnen überwachten Bauteile, die im Betrieb von äußeren Meßdatenauswertungen nur jeweils kurzfristig erreichbar sind. Der entsprechende Informationsaustausch zur Übermittlung eines Fixcodes kann dabei passiv erfolgen entsprechend bekannten berührungslos arbeitenden Identsystemen. Usual self-identification in connection with the proposed Microsystems enable the acquisition of the individual monitored Components that are only used in the operation of external measurement data evaluations can be reached at short notice. The corresponding exchange of information on A fixed code can be transmitted passively accordingly known contactless working identification systems.
Anhand abgebildeter Ausführungsbeispiele von Bauteilen eines Stranges einer Förderkette wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Using illustrated exemplary embodiments of components of a strand A conveyor chain, the invention is explained in more detail. Show it:
Fig. 1 Einen Abschnitt eines Kettenstranges, bestehend aus mehreren Kettengliedern und einem Kettenschloß, Fig. 1 a portion of a chain strand, consisting of several chain links and one chain lock,
Fig. 2 eine perspektivische Teildarstellung der unteren Hälfte des Kettenschlosses in Fig. 1, Fig. 2 is a partial perspective view of the lower half of the chain lock in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Sicherungsbolzens in Fig. 3 und Fig. 3 is a perspective view of the locking bolt in Fig. 3 and
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 3. Fig. 4 shows a section along the line II in Fig. 3.
Der in Fig. 1 mit der Ziffer 1 bezeichnete Kettenstrang ist Teil einer horizontal im Betrieb angeordneten Kette. Die einzelnen ineinander greifenden Kettenglieder tragen die Ziffer 2. Der Kettenstrang 1 gemäß Fig. 1 umfaßt auch das zugehörige Kettenschloß 3 zur Verbindung mit einem weiteren Kettenstrang. The chain strand designated by the number 1 in FIG. 1 is part of a chain arranged horizontally during operation. The individual interlocking chain links have the number 2 . The chain strand 1 according to FIG. 1 also includes the associated chain lock 3 for connection to another chain strand.
Das dargestellte Schloß besteht aus einer unteren Schloßhälfte 31 und einer mit dieser formschlüssig verbundenen oberen Schloßhälfte 32. Zur Verriegelung der formschlüssig ineinander greifenden Schloßhälften dienen Bolzen 33. Der Trennspalt zwischen beiden Schloßhälften ist mit der Ziffer 34 bezeichnet. The lock shown consists of a lower lock half 31 and an upper lock half 32 positively connected to it. Bolts 33 are used to lock the interlocking halves of the lock. The separation gap between the two lock halves is designated by the number 34 .
Geeignete Mikrosensoren 41 können beispielsweise direkt auf dem Grund einer Vertiefung 312 anzuordnende pH-Wert-Meßeinrichtungen, elektrische Leitwertfeststellungseinrichtungen oder auch entsprechende Einrichtungen sein, mit denen auftretende Korrosionsprodukte der Werkstoffe der Kettenschlösser registriert sind. Suitable microsensors 41 can be, for example, pH value measuring devices to be arranged directly on the base of a recess 312 , electrical conductivity determination devices or also corresponding devices with which occurring corrosion products of the materials of the chain locks are registered.
Entsprechende analog oder digital umgewandelte Signale der Mikrosensoren 41 werden vorzugsweise prozessorgesteuert in einem Datenspeicher 45 gesammelt und gegebenenfalls ausgewertet und/oder programmüberwacht. Über eine entsprechende Datenübermittlungseinrichtung 46 kann die externe Meßdatenauswertung erfolgen, die die ständige oder zeitweise Überwachung des Kettenzustandes bzw. der überwachten Bauteile ermöglicht. Corresponding analog or digitally converted signals from the microsensors 41 are preferably collected in a processor-controlled manner in a data memory 45 and, if necessary, evaluated and / or monitored by the program. The external measurement data evaluation can be carried out via a corresponding data transmission device 46 , which enables the chain condition or the monitored components to be monitored continuously or temporarily.
Die über die Leitung 47 elektrisch mit dem Datenspeicher 45 verbundenen Mikrosensoren 41 sind zusammen als chipartige Einheit, die auch eine Trägerplatte 43 umfassen kann, in der Vertiefung 312 offen angeordnet. Solche prozessorgesteuerten Mikrosysteme 4 können über die mit der Ziffer 44 angedeutete Batterie elektrisch eigenversorgt sein. Es ist jedoch auch möglich, induktiv über eine außerhalb der Vertiefung anzuordnenden Antenne elektrische Energie dem System ständig oder in Zeitabständen zuzuführen. Eine elektrische Versorgung kann über entsprechend in den Kettengliedern bzw. Kettenschlössern eingefügte Elemente erfolgen, die ihre dafür notwendige Energie aus der elastischen Verformung dieser Bauteile beziehen. The microsensors 41, which are electrically connected to the data memory 45 via the line 47, are arranged openly together in the recess 312 as a chip-like unit, which can also comprise a carrier plate 43 . Processor-controlled microsystems 4 of this type can be self-supplied electrically via the battery indicated by the number 44 . However, it is also possible to supply electrical energy to the system inductively or at time intervals inductively via an antenna to be arranged outside the recess. An electrical supply can take place via elements which are correspondingly inserted in the chain links or chain locks and which derive their required energy from the elastic deformation of these components.
Vorzugsweise können die Mikrosysteme 4 entsprechend den Fig. 3 und 4 auch in einer Vertiefung 331 an Bolzen 33 angeordnet sein. Ein solcher Bolzen könnte auch als Nachrüstung bzw. Ersatz für die bisher vorhandenen Bolzen entsprechender Kettenschlösser sein. Der Bolzen sichert die Verbindung der zusammengefügten Schloßhälften. Sein herausragendes Ende kann die notwendige Antenne bilden. The microsystems 4 according to FIGS. 3 and 4 can preferably also be arranged in a recess 331 on bolts 33 . Such a bolt could also be used as a retrofit or replacement for the existing chain lock bolts. The bolt secures the connection of the assembled lock halves. Its protruding end can form the necessary antenna.
Mit solchen Mikrosystemen 4 lassen sich zwar nicht die momentanen Zustände der Bauteile einer Kette exakt erfassen. Es ist jedoch bekannt, daß bestimmte Umwelteinflüsse sogenannte Spannungs- oder Schwingungsrißkorrosion fördern, so daß unter solchen Umständen entsprechende Rißbildungen zu erwarten sind. Die Messung bzw. die Erfassung von pH- Werten in der Umgebung der Bauteile oder der Nachweis von Korrosionsprodukten, insbesondere an den Kettenschlössern im Bereich ihrer Trennebenen, kann Aufschluß über die zu erwartende Lebensdauer bzw. Beeinträchtigung der maximalen Zugbeanspruchungsbelastung der Bauteile geben. With such microsystems 4 , the current states of the components of a chain cannot be detected exactly. However, it is known that certain environmental influences promote so-called stress or vibration crack corrosion, so that appropriate crack formation can be expected under such circumstances. The measurement or recording of pH values in the vicinity of the components or the detection of corrosion products, especially on the chain locks in the area of their parting planes, can provide information about the expected service life or impairment of the maximum tensile load of the components.
Die individuelle Abgleiche der Mikrosysteme und entsprechende Kalibrierungen sind insbesondere dann möglich und notwendig, wenn identische Mikrosysteme in unterschiedlichen Ketten eingesetzt werden können. Herstellungsgünstige Mikrosysteme gleicher Art und Größe können dann verwendet werden, wobei elektronische Abgleiche, Kalibrierungen und entsprechende Programmierungen der Prozessoren möglich und teilweise erforderlich sind. The individual comparison of the microsystems and corresponding Calibrations are possible and necessary in particular if they are identical Microsystems can be used in different chains. Microsystems of the same type and size that are inexpensive to manufacture can then are used, whereby electronic comparisons, calibrations and appropriate programming of the processors possible and in part required are.
Notwendig ist es zur Erkennung der Bauteile in den
Überwachungsphasen diesen Bauteilen vorzugsweise zusammen mit den Mikrosystemen
Selbstidentifikationssysteme zuzuordnen, um jeweils die Bauteile ermitteln
zu können, die gegebenenfalls ersetzt werden oder einer entsprechenden
externen Überprüfung zugeführt werden müssen.
Bezugszeichenliste
1 Kettenstrang
2 Kettenglied
3 Kettenschloß
31 Schloßhälfte
311 Trennebene
312 Vertiefung
32 Schloßhälfte
33 Bolzen
331 Vertiefung
34 Trennspalt
4 prozessorgesteuertes Mikrosystem
41 Mikrosensor
42 Trennschichtplatte
43 Trägerplatte
44 Batterie
45 Datenspeicher und Prozessor
46 Datenübermittlungseinrichtung, Antenne
47 elektrische Verbindung
In order to identify the components in the monitoring phases, it is necessary to assign self-identification systems to these components, preferably together with the microsystems, in order to be able to determine the components that may need to be replaced or subjected to a corresponding external check. LIST OF REFERENCES 1 chain strand
2 chain links
3 chain lock
31 half of the lock
311 parting plane
312 deepening
32 lock half
33 bolts
331 deepening
34 separation gap
4 processor-controlled microsystem
41 microsensor
42 interface layer plate
43 carrier plate
44 battery
45 data storage and processor
46 Data transmission device, antenna
47 electrical connection
Claims (11)
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DE2001156448 DE10156448A1 (en) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Chain conveyor chain has processor-controlled microsystem in protected position on some or all chain locks and/or elements for detecting and/or monitoring corrosion-relevant parameters. |
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DE2001156448 Withdrawn DE10156448A1 (en) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Chain conveyor chain has processor-controlled microsystem in protected position on some or all chain locks and/or elements for detecting and/or monitoring corrosion-relevant parameters. |
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Cited By (1)
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WO2024098664A1 (en) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | Scraper conveyor chain monitoring sensor and monitoring system |
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2001
- 2001-11-16 DE DE2001156448 patent/DE10156448A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
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WO2024098664A1 (en) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | Scraper conveyor chain monitoring sensor and monitoring system |
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