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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, des Anspruchs 2 und des Anspruchs 7 sowie die entsprechenden Verfahren gemäß der Ansprüche 5, 6 und 8.
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Es sind verschiedene elastische längliche Bauteile wie z.B. Gurte, Bänder oder Riemen bekannt, welche endlos geschlossen eingesetzt werden, um Kräfte zu übertragen oder Güter zu befördern. Hierzu gehören z.B. die Fördergurte, welche z.B. der Beförderung von losem Schüttgut z.B. im Bergbau dienen können.
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Derartige elastische längliche Bauteile weisen üblicherweise in Längsrichtung verlaufende Festigkeitsträger auf, welche z.B. Stahlseile oder Textilgewebe sein können. Um die Enden des elastischen länglichen Bauteils endlos zu schließen, sind die Enden der Festigkeitsträger zu verbinden. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen. In jedem Fall kann der Verbindungsbereich der Enden des elastischen länglichen Bauteils mit den verbundenen Enden der Festigkeitsträger eine Schwachstelle des elastischen länglichen Bauteils darstellen. Kommt es zu einem Versagen der Verbindung, so kann das elastische längliche Bauteil im schlimmsten Fall reißen. Hierdurch kann z.B. bei einem Fördergurt die Förderanlage vollständig lahmgelegt werden, was zu enormen Kosten insbesondere durch den Produktionsausfall führen kann.
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Aus diesem Grund ist es wünschenswert, ein drohendes Versagen einer geschwächten Verbindung im Verbindungsbereich so rechtzeitig zu erkennen, dass z.B. der Fördergurt einer Förderanlage kontrolliert angehalten und die geschwächte Verbindung repariert bzw. der Fördergurt ausgetauscht werden kann.
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Zu diesem Zweck ist aus der
EP 1 053 447 B1 eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung einer Verbindung eines Fördergurtes aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff bekannt, wobei der Fördergurt mit eingebetteten Festigkeitsträgern versehen ist. Der Fördergurt weist wenigstens zwei Messmarken auf, die im Bereich des Verbindungsanfangs bzw. des Verbindungsendes angeordnet sind, so dass sie die beiden Grenzen des Verbindungsbereichs in Längsrichtung des Fördergurtes markieren können. Die beiden Messmarken können mittels eines Messmarkendetektionssystem erkannt werden, welches von dem laufenden Fördergurt passiert werden kann.
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Das Messmarkendetektionssystem kann ferner die Laufgeschwindigkeit des Fördergurtes erfassen. Die Zeitpunkte, an denen die beiden Messmarken jeweils durch das Messmarkendetektionssystem erkannt werden, können bestimmt werden. Aus der Zeitdifferenz dieser beiden Zeitpunkte sowie der erfassten Laufgeschwindigkeit des Fördergurtes lässt sich der Abstand zwischen den beiden Messmarken in Längsrichtung bzw. Laufrichtung des Fördergurtes bestimmen. Erreicht bzw. überschreitet dieser Abstand einen vorgegebenen Grenzwert, welcher z.B. der Länge des Verbindungsbereichs in Längsrichtung im ungeschwächten Zustand der Verbindungen entspricht, so kann hieraus auf eine unzulässige Schwächung der Verbindungen des Verbindungsbereichs geschlossen und hierauf reagiert werden.
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Nachteilig ist hierbei, dass es zu fehlerhaften Rückschlüssen kommen kann, weil auch Längenänderungen als unzulässig eingestuft werden können, welche nicht durch eine unzulässige Schwächung der Verbindungen des Verbindungsbereichs erzeugt werden. So kann es z.B. durch die Beladung eines Fördergurtes im Betrieb bereits zu einer Dehnung der Fördergurtes als Ganzes in Längsrichtung kommen, welche zulässig sein kann, jedoch zu einem Abstand der beiden Messmarken in Längsrichtung führen kann, welcher den vorgegeben Grenzwert überschreiten kann. Diese Längenänderung würde dann zu Unrecht als unzulässig eingestuft werden.
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Zur Überwindung dieses Nachteils ist es z.B. durch das CONTI PROTECT Splice Elongation Measurement System bekannt, das zusätzlich die Zugkraft betrachtet wird, welche aktuell in Längsrichtung auf den Fördergurt wirkt. Die Länge des Verbindungsbereichs ist nämlich signifikant von der Zugkraft des Fördergurtes und damit von den unterschiedlichen Beladungszuständen abhängig. Es wird eine entsprechende Kennlinie verwendet, welche den Grenzwert des Abstandes der beiden Messmarken über die gemessene Zugkraft abbildet. Auf diese Weise kann der Grenzwert des Abstandes der aktuellen Belastung des Fördergurtes angepasst und fehlerhafte Rückschlüsse aus dem beladungsbedingten verlängerten Abstand der beiden Messmarken vermieden werden, indem bei größerer Beladung und damit größerer Zugkraft auch ein größerer Abstand der beiden Messmarken als zulässig eingestuft werden kann.
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Nachteilig ist hierbei jedoch, dass die Zugkraft ermittelt werden muss, um die Kennlinie verwenden zu können. Dies stellt einen zusätzlichen Aufwand dar. Somit kann diese erweiterte Funktion der Einrichtung der
EP 1 053 447 B1 nicht bei jeder Fördergurtanlage genutzt werden, so dass die zuvor beschriebenen Nachteile unzulässiger Rückschlüsse nicht behoben werden können. Nachteilig ist hierbei ferner, dass die ermittelte Zugkraft aufgrund von Messfehlern Ungenauigkeiten aufweisen kann, welche sich über die Kennlinie auf den Grenzwert der zulässigen Längenänderung auswirken können. Dies kann einen signifikanten Einfluss auf die Qualität der Verbindungsüberwachung haben.
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Aus der
DE 10 2008 018 238 A1 ist eine vergleichbare Vorrichtung zur zerstörungsfreien in-situ-Überwachung des Betriebszustandes von elastischen Bauteilen aus Kunststoffen wie z.B. quasi-endlosen Riemen, Gurten oder Bändern bekannt. In einem ersten Messbereich des elastischen Bauteils, welcher dem Bereich entspricht, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden werden, sind sog. Elastomerencoder in Längsrichtung ausgerichtet im elastischen Bauteil angeordnet. Die Elastomerencoder weisen jeweils eine magnetisierbare Elastomermischung auf. Die magnetischen Felder der Elastomerencoder können erfasst werden, so dass sich aus den magnetischen Feldern in Kombination mit einer Zeitmessung eine erste Dehnung bzw. erste Dehnungsveränderung im Verbindungsbereich bestimmen lässt. Diese erste Dehnung bzw. erste Dehnungsänderung kann mit einem vorbestimmten Dehnungswert einer maximal zulässigen Dehnung bzw. Dehnungsänderung verglichen werden, um hieraus eine Aussage über die Zulässigkeit der gemessenen ersten Dehnung bzw. gemessenen ersten Dehnungsänderung im Verbindungsbereich treffen zu können.
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Alternativ kann auf die gleiche Art und Weise eine zweite Dehnung bzw. zweite Dehnungsänderung in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils bestimmt werden, welcher kein Verbindungsbereich ist. Da in diesem zweiten Messbereich keine Schwächung einer Verbindung auftreten kann, kann die zweite Dehnung bzw. zweite Dehnungsänderung alternativ zum vorbestimmten Dehnungswert als Vergleichswert dienen, gegenüber dem eine unzulässig große Dehnung bzw. Dehnungsänderung des ersten Messbereichs erkannt werden kann. Durch diese Referenzmessung im zweiten Messbereich können Fehlmessungen aufgrund von Umgebungseinflüssen wie z.B. Temperatur, Druck und Feuchtigkeit verhindert werden.
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Nachteilig ist hierbei, dass zuerst Dehnungswerte zu bestimmen sind, um hieraus Rückschlüsse auf eine unzulässige Schwächung der Verbindungen im ersten Messbereich ziehen zu können. Dies erhöht den Aufwand dieser Vorrichtung, insbesondere durch die entsprechenden aufwendigen Eingriffe in den Fördergurt. Insbesondere kann es aufwendig und teuer sein, Elastomerencoder einzusetzen und insbesondere in den Fördergurt einzubringen.
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Nachteilig ist bei allen zuvor beschriebenen Einrichtungen, dass entweder eine Messung der Laufgeschwindigkeit erforderlich ist, um aus zeitlichen Abständen der Erfassung zweier Messmarken eine Länge zu bestimmen, oder eine Zeitmessung, um aus der Dauer des erfassten magnetischen Feldes der Elastomerencoder eine Dehnung zu bestimmen.
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Hierdurch werden entsprechende Messeinrichtungen benötigt und es sind Umrechnungen erforderlich, was jeweils den Aufwand der Einrichtung erhöhen kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung einer Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, so dass die Verbindung des elastischen länglichen Bauteils einfacher als bisher bekannt und gleichzeitig belastungsabhängig überwacht werden kann. Insbesondere soll die Belastung des elastischen länglichen Bauteils bei der Überwachung möglichst einfach berücksichtigt werden können, insbesondere ohne eine Erfassung von Zugkräften im oder am elastischen länglichen Bauteil.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 und Anspruch 7 sowie die entsprechenden Verfahren gemäß der Ansprüche 5, 6 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das elastische längliche Bauteil erstreckt sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung, welche auch der Bewegungsrichtung des elastischen länglichen Bauteils im Betrieb entspricht. Das elastische längliche Bauteil kann ein elastomeres Material aufweisen, welches in Längsrichtung Festigkeitsträger aufweisen kann, welcher der Aufnahme von Zugkräften in Längsrichtung dienen können. Diese Festigkeitsträger können Stahlseile oder auch Textilgewebe sein.
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Das elastische längliche Bauteil ist über seine Enden in Längsrichtung endlos geschlossen. Hierbei werden ggfs. auch die Festigkeitsträger miteinander verbunden. Dies geschieht als Verbindung in einem Verbindungsbereich, indem z.B. die Stahlseile in Querrichtung nebeneinander angeordnet und z.B. in das elastomere Material des elastischen länglichen Bauteils einvulkanisiert werden.
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Um eine derartige Verbindung zu überwachen ist es bekannt, am Anfang und am Ende der Verbindung bzw. des Verbindungsbereichs jeweils wenigstens eine Messmarke auf- bzw. einzubringen, welche von außen, d.h. feststehend gegenüber dem sich im Betrieb bewegenden elastischen länglichen Bauteil, erkannt werden können. Bekannt ist ferner, unter Berücksichtigung der zeitlichen Differenz der beiden Zeitpunkte des Erkennens sowie der zusätzlich erforderlichen Laufgeschwindigkeit des elastischen länglichen Bauteils den geometrischen Abstand der beiden Messmarken in Längsrichtung zu bestimmen. Nimmt dieser im Laufe des Betriebs zu, so kann hierdurch auf eine Schwächung der Verbindung geschlossen werden, so dass der Betrieb unterbrochen werden kann, bevor es zu einem Riss des elastischen länglichen Bauteils kommen kann.
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Tritt jedoch eine gewisse Dehnung der Verbindung bzw. des Verbindungsbereichs aus anderen Gründen wie z.B. aufgrund der Belastung des elastischen länglichen Bauteils wie z.B. der Beladung bei einem Fördergurt auf, so kann hier zu Unrecht auf eine Schwächung geschlossen werden. Daher ist es bekannt, die Zugbelastung z.B. bei Fördergurten zu messen und mittels einer Kennlinie zu berücksichtigen, über die der zu einzuhalten Grenzwert der zulässigen Längenänderung des Verbindungsbereichs an die aktuelle gemessene Belastung angepasst werden kann. Dies erfordert jedoch den zusätzlichen Aufwand der Kraftmessung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, die aktuelle Belastung des elastischen länglichen Bauteils auch ohne zusätzlich Kraftmessung berücksichtigen zu können. Zu diesem Zweck kann eine dritte Messmarke verwendet werden, welche in Längsrichtung in einem zweiten Abstand zur ersten Messmarke oder zur zweiten Messmarke angeordnet ist, wobei das Überwachungssystem ferner ausgebildet ist, die sie passierende dritte Messmarke zu erkennen und eine zweite Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten der Erkennung der ersten Messmarke oder der zweiten Messmarke und der dritten Messmarke zu bestimmen, wobei der erste Abstand und der zweite Abstand identisch sind.
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Auf diese Weise können zum einen lediglich Zeitdifferenzen zwischen den Messmarken bestimmt werden, so dass auf den Aufwand einer Umwandlung in geometrische Abstände oder in Dehnungen, welche zusätzliche Informationen wie z.B. die Laufgeschwindigkeit des elastischen länglichen Bauteils oder die Erfassung von Elastomerencodern erfordert, verzichtet werden kann. Ferner können lediglich zwei Zeitdifferenzen miteinander verglichen werden, so dass auf weitere Vorgaben verzichtet werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist jedoch, dass die Zeitdifferenzen über einen Bereich des elastischen länglichen Bauteils, welcher die zu überwachende Verbindung einschließt, und ein verbindungsfreier Bereich, welche die gleiche Länge in Längsrichtung aufweisen, miteinander verglichen werden können. Mit anderen Worten dient der Bereich zwischen der zweiten und dritten Messmarke als Referenz- bzw. Vergleichswert für den Bereich zwischen der ersten und zweiten Messmarke. Diese beiden Zeitdifferenzen sind identisch, solange auch die Abstände der Messmarken identisch sind. Vergrößert sich die erste Zeitdifferenz der Messmarken, welche den Verbindungsbereich einschließen, gegenüber der zweiten Zeitdifferenz, so kann hierdurch auf eine Schwächung der Verbindung geschlossen werden. Da beide durch Messmarken eingeschlossenen Bereiche jedoch dieselbe Belastung erfahren, ist dieser Umstand durch die Art der Zeiterfassung bereits berücksichtigt, so dass auf eine separate Erfassung der Zugkraft verzichtet werden kann.
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Die ersten beiden Messmarken sind so anzuordnen sein, dass sie die Verbindung zwischen sich in Längsrichtung einschließen. Daher können die beiden Messmarken etwa am Verbindungsanfang und am Verbindungsende angeordnet werden, so dass die Verbindung beidseitig eingeschlossen wird. Die Messmarken können jedoch auch einen gewissen Abstand zum Verbindungsanfang und zum Verbindungsende aufweisen, so dass die Verbindung beidseitig großzügig in Längsrichtung eingeschlossen wird. Hierdurch wirkt sich zwar eine Schwächung der Verbindung bzw. die hierdurch bewirkte Dehnung des Verbindungsbereichs prozentual geringer auf die Zeitdifferenz aus, jedoch können sich auch Messungenauigkeiten bei der Bestimmung der beiden Zeitpunkte weniger auf die hieraus zu berechnende Zeitdifferenz auswirken.
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Die zweite Messmarke zur Bestimmung beider Zeitdifferenzen zu bestimmen, hat den Vorteil, dass mit lediglich einer zusätzlichen Messmarke der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden kann, was den Aufwand reduzieren kann. Ferner können die beiden Bereiche, deren Zeitdifferenzen zu vergleichen sind, möglichst nahe beieinander in Längsrichtung angeordnet werden, so dass sie möglichst identische und vergleichbare Belastungen erfahren. Dabei kann die dritte Messmarke in Bewegungsrichtung des elastischen länglichen Bauteils sowohl vor oder nach den anderen beiden Messmarken angeordnet werden.
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Statt jeweils einzelner Messmarken können auch jeweils Paare von Messmarken verwendet werden, welche sicherer zu detektieren sein können. Ferner kann hierdurch eine Redundanz geschaffen werden, um bei Ausfall einer Messmarke eines Messmarkenpaares die Überwachung weiterhin betreiben zu können. Die Messmarken können Magnete oder sonstige magnetische Komponenten, Transponder wie z.B. RFID-Chips, optische Markierungen wie z.B. farbliche Markierungen, Konturen, reflektierende Elemente etc. sein. Das Überwachungssystem kann wenigstens eine entsprechende Detektionseinheit oder auch mehrere Detektionseinheiten aufweisen, um auch diesbezüglich eine Redundanz zu schaffen und die Überwachung an mehreren Stellen nehmen zu können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche neben der dritten Messmarke ferner eine vierte Messmarke aufweist, welche in Längsrichtung in einem zweiten Abstand zueinander angeordnet sind, wobei das Überwachungssystem ferner ausgebildet ist, die sie passierende dritte und vierte Messmarke zu erkennen und eine zweite Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten der Erkennung zu bestimmen, wobei der erste Abstand und der zweite Abstand identisch sind.
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Dieser Erfindung liegen im Wesentlichen die gleichen Erkenntnisse zugrunde wie zuvor beschrieben, wobei hier nicht die zweite Messmarke doppelt verwendet wird, sondern die zweite Zeitdifferenz zwischen einer dritten und vierten Messmarke bestimmt wird. Auf diese Weise können die dritte und vierte Messmarke zu den ersten beiden Messmarken des Verbindungsbereich in Längsrichtung beabstandet sowohl in Bewegungsrichtung des elastischen länglichen Bauteils vor oder hinter diesen angeordnet werden. Dies schafft eine größere Flexibilität bei der Anordnung der dritten und vierten Messmarken.
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Vorzugsweise sind die dritte und vierte Messmarke in der Nähe der beiden ersten Messmarken anzuordnen, um eine möglichst vergleichbare Belastung für alle vier Messmarken zu erreichen. Es können auch weitere Paare von Messmarken mit identischen Abständen in Längsrichtung über die Länge des elastischen länglichen Bauteils angeordnet werden. Dies kann durch Redundanz zu einer gewissen Ausfallsicherheit führen. Auch kann die Überwachung an mehreren Stellen vorgenommen werden. Ferner können die bestimmten Zeitdifferenzen der verbindungsfreien Bereiche z.B. gemittelt werden, um Messfehler zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Überwachungssystem ausgebildet, die erste Zeitdifferenz und die zweite Zeitdifferenz zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses, insbesondere bei Überschreitung eines Grenzwertes einer zeitlichen Abweichung, ein Signal auszugeben. Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund der im Wesentlichen identischen ersten und zweiten Abstände in Längsrichtung sich bei konstanter Bewegungsgeschwindigkeit des elastischen länglichen Bauteils die bestimmten Zeitdifferenzen direkt miteinander vergleichen lassen, so dass keine Umrechnung in Dehnung oder längliche Abstände erforderlich ist. Hierbei kann über den Grenzwert des Vergleichsergebnisses der beiden Zeitdifferenzen berücksichtigt werden, dass auch bei einer intakten Verbindung die Dehnung im Verbindungsbereich größer ist als in den übrigen Bereichen des länglichen elastischen Bauteils.
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Vorzugsweise kann bei einer zu großen Abweichung der beiden Zeitdifferenzen eine Reaktion hierauf wie z.B. ein Signal wie z.B. eine Notstop-Auslösung der Bewegung des elastischen länglichen Bauteils ausgeführt werden. Hierdurch kann bei einem erkannten drohenden Riss der Verbindung das elastische längliche Bauteil angehalten werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Überwachungssystem ausgebildet, aus einer Mehrzahl zusammengehöriger erster und zweiter Zeitdifferenzen einen Zusammenhang, insbesondere eine Formel, eine Wertetabelle und/oder eine Kennlinie, zu bestimmen und zu hinterlegen. Unter zusammengehörig ist zu verstehen, dass diese ersten und zweiten Zeitdifferenzen im gleichen Umlauf des elastischen länglichen Bauteils erfasst wurden, so dass davon auszugehen ist, dass diese derselben Belastung unterlegen haben.
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Hierdurch kann ein Zusammenhang zwischen Belastung und Zeitdifferenz ermittelt und hiterlegt werden, wie dies bisher bei der Nutzung von derartigen Überwachungssystemen mit Kraftmessung der Zugbelastung üblich ist. Dieser Zusammenhang kann z.B. als Formel, als Wertetabelle und bzw. oder als Kennlinie hinterlegt werden, so dass der erkannte Zusammenhang einfach ermittelbar sein kann. Ferner kann dieser Zusammenhang durch bekannte Systeme anstelle eines externen Kraftsignals verwendet werden, so dass die vorliegende Erfindung auch auf vorhandene Überwachungseinrichtungen übertragbar und anwendbar sein kann.
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Die vorliegende Erfindung betriff auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, mittels einer Einrichtung wie zuvor beschrieben mit den Schritten:
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden ersten Messmarke, Bestimmung eines ersten Zeitpunkts,
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden zweiten Messmarke, Bestimmung eines zweiten Zeitpunkts, und
- • Bestimmung einer ersten Zeitdifferenz aus dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt.
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Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte:
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden dritten Messmarke, Bestimmung eines dritten Zeitpunkts, und
- • Bestimmung einer zweiten Zeitdifferenz aus dem zweiten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt.
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Auf diese Weise kann eine der zuvor beschriebenen Einrichtungen erfindungsgemäß angewendet werden.
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Die vorliegende Erfindung betriff auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, mittels einer Einrichtung wie zuvor beschrieben mit den Schritten:
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden ersten Messmarke, Bestimmung eines ersten Zeitpunkts,
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden zweiten Messmarke, Bestimmung eines zweiten Zeitpunkts, und
- • Bestimmung einer ersten Zeitdifferenz aus dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt.
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Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte:
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden dritten Messmarke, Bestimmung eines dritten Zeitpunkts,
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden vierten Messmarke, Bestimmung eines vierten Zeitpunkts, und
- • Bestimmung einer zweiten Zeitdifferenz aus dem dritten Zeitpunkt und dem vierten Zeitpunkt.
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Auf diese Weise kann die andere der zuvor beschriebenen Einrichtungen erfindungsgemäß angewendet werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Das Überwachungssystem dieser Einrichtung ist auch dazu ausgebildet, einen Belastungszustand des elastischen länglichen Bauteils, insbesondere einen Beladungszustand des Fördergurtes, zu erkennen, wobei das Überwachungssystem ferner ausgebildet ist, die erste Zeitdifferenz mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses, insbesondere bei Überschreitung eines Grenzwertes einer zeitlichen Abweichung, ein Signal auszugeben, wobei die vorbestimmte Zeitdifferenz von dem erkannten Belastungszustand abhängt. Derartige Funktionen sind z.B. durch das CONTI PROTECT Splice Elongation Measurement System bekannt, wobei hier zur Erkennung des Belastungszustands des elastischen länglichen Bauteils eine Kraftmessung der Zugkraft verwendet wird, die jedoch nicht immer zur Verfügung steht bzw. einen zusätzlichen Aufwand bedeuten kann.
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Daher ist diese Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem ausgebildet ist, den Belastungszustand des elastischen länglichen Bauteils, insbesondere den Beladungszustand des Fördergurtes, mittels einer Waageeinheit, einer optischen Messeinheit und bzw. oder einer Radareinheit zu erkennen. Dabei liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass es bisher bekannt ist, den Belastungszustand mittels eine Kraftsensors zu erfassen, was jedoch einen zusätzlichen Aufwand alleinig durch diesen Sensor bedeuten kann. Ferner stellt die Umrechnung des erfassten Kraftwertes über eine hinterlegte Kennlinie einen zusätzlichen Aufwand dar.
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Daher kann erfindungsgemäß auf einen Kraftsensor oder dergleichen verzichtet werden, welcher der Erfassung der z.B. Zugkräfte im elastischen länglichen Bauteil dienen kann, indem stattdessen eine Waageeinheit, eine optische Messeinheit und bzw. oder eine Radareinheit verwendet werden, mittels derer die Belastung und insbesondere die Beladung von außen, d.h. ohne Eingriff in das elastische längliche Bauteil, erfasst werden kann. Hierbei kann es ausreichend sein, lediglich ein relatives Maß für die Belastung bzw. Beladung zu bestimmen anstelle von konkreten Werten, weil es bei der Nutzung der erfassten Belastung bzw. Beladung lediglich auf eine Anpassung des Grenzwertes ankommt, bei dem eine unzulässige Schwächung der Verbindung erkannt werden soll. Auf konkrete Werte der erfassten Belastung bzw. Beladung kommt es hierbei nicht an.
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Vorzugsweise wird die Belastung bzw. Beladung in Kombination mit der Geschwindigkeit des elastischen länglichen Bauteils betrachtet. Beispielsweise kann bei einem Fördergurt auf diese Weise die Beladung in Form des auf der Tragseite aufgehäuften Fördergutes erfasst und über die zusätzlich erfasste Laufgeschwindigkeit des Fördergurtes in den Massestrom umgerechnet werden, aus dem sich die Beladung und damit die durch das Fördergut wirkenden Zugkräfte ergeben können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils, insbesondere eines Fördergurtes, mittels einer Einrichtung wie zuvor beschrieben mit den Schritten:
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden ersten Messmarke, Bestimmung eines ersten Zeitpunkts,
- • bei Erkennung einer das Überwachungssystem passierenden zweiten Messmarke, Bestimmung eines zweiten Zeitpunkts, und
- • Bestimmung einer ersten Zeitdifferenz aus dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt.
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Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte:
- • Erkennung einer Belastung, insbesondere einer Beladung, des elastischen länglichen Bauteils, insbesondere des Fördergurtes,
- • Ermitteln einer vorbestimmten Zeitdifferenz in Abhängigkeit des erkannten Belastungszustands,
- • Vergleichen der ersten Zeitdifferenz mit der vorbestimmten Zeitdifferenz, und
- • Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses, insbesondere bei Überschreitung eines Grenzwertes einer zeitlichen Abweichung.
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Auf diese Weise kann die andere der zuvor beschriebenen Einrichtungen erfindungsgemäß angewendet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist jede Messmarke eine individuelle Kennung auf, welche vom Überwachungssystem erkannt und einem Zeitpunkt der Erkennung der jeweiligen Messmarke zugeordnet werden kann. Auf diese Weise kann eine Zuordnung eines Zeitpunktes der Erfassung einer Messmarke zu der jeweiligen Messmarke erfolgen, deren Position relativ zur Verbindung hierdurch bestimmt werden kann. Hierdurch lassen sich die bestimmten Zeitdifferenzen den einzelnen Messmarken und damit dem Verbindungsbereich sowie den verbindungslosen Bereichen des elastischen länglichen Bauteils zuordnen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Messmarke, sind vorzugsweise alle Messmarken, in Querrichtung randseitig angeordnet. Diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in der Mitte des Fördergurtes in Querrichtung im Wesentlichen das Fördergut befördert und insbesondere stoßartig an der Aufgabestelle aufgegeben werden kann. Dies kann zu starken Belastungen in diesem Bereich der Tragseite führen, welche zur Beschädigung oder Zerstörung der Messmarke bzw. der Messmarken führen können, so dass eine Messmarke ausfallen kann. Wird nun die Messmarke bzw. werden die Messmarken randseitig und damit außerhalb des förderguttragenden Bereichs der Tragseite des Fördergurtes angeordnet, so können diese Belastungen vermieden bzw. reduziert werden, was sich positiv auf die Lebensdauer der Messmarke bzw. der Messmarken auswirken kann.
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Mehrere Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils in Form eines Fördergurtes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils in Form eines Fördergurtes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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3 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung eines elastischen länglichen Bauteils in Form eines Fördergurtes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung 12 eines elastischen länglichen Bauteils 1 in Form eines Fördergurtes 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Fördergurt 1 ist endlos geschlossen und erstreckt sich in Wesentlichen in einer Längsrichtung X, in welche sich der Fördergurt 1 im Betrieb auch bewegen kann, so dass sich in der Längsrichtung X auch die Bewegungsrichtung A bzw. Laufrichtung A des Fördergurtes 1 erstreckt. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich die Querrichtung Y.
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Der Fördergurt 1 besteht im Wesentlichen aus einem elastomeren Material, welches dem Fördergurt 1 seine Elastizität verleiht. In dem elastomeren Material sind mehrere Festigkeitsträger 10 in Form von Stahlseilen 10 in Längsrichtung X eingebettet. Die Stahlseile 10 liegen in Querrichtung Y parallel zueinander. Um den Fördergurt 1 endlos zu schließen sind die Enden 11 der Stahlseile 10 in einem Verbindungsbereich 12 in Querrichtung Y nebeneinander angeordnet (siehe gestrichelte Darstellung), so dass eine Verbindung 12 der Stahlseilenden 11 hergestellt werden kann. Der Verbindungsbereich 12 bzw. die Verbindung 12 erstreckt sich in Längsrichtung X von einem Verbindungsanfang 13 bis zu einem Verbindungsende 14.
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Da die Verbindung 12 eine Schwachstelle des Fördergurtes 1 darstellt, wird die Verbindung 12 dahingehend überwacht, dass eine Längenänderung in Längsrichtung X erkannt werden kann. Hierzu weist der Verbindungsanfang 13 eine erste Messmarke 15 und das Verbindungsende 14 eine zweite Messmarke 16 auf, welche einen ersten Abstand B zueinander in Längsrichtung X aufweisen, welcher dem Abstand zwischen dem Verbindungsanfang 13 und dem Verbindungsende 14 entspricht.
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Auf diese Weise kann die Länge der Verbindung 12 als erster Abstand B der ersten und zweiten Messmarke 15, 16 mittels eines Überwachungssystems 2 erfasst und ausgewertet werden. Das Überwachungssystem 2 weist hierzu eine Detektionseinheit 21 auf, welche feststehend neben dem Fördergurt 1 angeordnet ist, so dass die erste und zweite Messmarke 15, 16 des im Betrieb an der Detektionseinheit 21 vorbeilaufenden Fördergurtes 1 erkannt werden können. Hierbei weisen die erste und zweite Messmarke 15, 16 eine individuelle Kennung auf, welche ebenfalls durch die Detektionseinheit 21 erkannt werden kann. Auf diese Weise lassen sich die erste und zweite Messmarke 15, 16 durch die Detektionseinheit 21 erkennen, identifizieren sowie einem bestimmten Zeitpunkt zuordnen.
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Mittels einer Rechnereinheit 20 des Überwachungssystems 2 wird dann aus diesen beiden Zeitpunkten eine erste Zeitdifferenz bestimmt, die ein Maß für den ersten Abstand B ist. Überschreitet diese erste Zeitdifferenz einen vorbestimmten Wert, so kann hieraus mittels der Rechnereinheit 20 eine unzulässig zugenommene Länge des Verbindungsbereichs 12 bzw. der Verbindung 12 erkannt und damit auf eine Schwächung der Verbindung 12 geschlossen werden. Dies kann zu einem Notstop der Förderanlage führen.
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Erfindungsgemäß ist eine dritte Messmarke 17 an dem Fördergurt 1 in Laufrichtung A hinter dem Verbindungsbereich 12 angeordnet. Die dritte Messmarke 17 weist einen zweiten Abstand C zur zweiten Messmarke 16 auf, welcher dem ersten Abstand B entspricht. Auch die dritte Messmarke 17 wird von der Detektionseinheit 21 erfasst, erkannt und einem Zeitpunkt zugeordnet. In der Rechnereinheit 20 wird dann aus den Zeitpunkten, an denen die zweite und dritte Messmarke 16, 17 erkannt wurden, eine zweite Zeitdifferenz bestimmt. Entsprechen sich die beiden Zeitdifferenzen, so kann hieraus auf eine intakte Verbindung geschlossen werden. Überschreitet die Differenz der beiden Zeitdifferenzen einen vorbestimmten Grenzwert, so kann hierdurch auf eine Schwächung der Verbindung 12 geschlossen werden.
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Die zweite Zeitdifferenz dient dabei erfindungsgemäß als Referenz für die erste Zeitdifferenz, weil zwischen der zweiten und dritten Messmarke 16, 17 keine Verbindung 12 eingeschlossen wird und somit in diesem Bereich keine Schwächung einer Verbindung auftreten kann, welche zu einer Längenänderungen und damit zu einer Zunahme der zweiten Zeitdifferenz führen könnte. Gleichzeitig wirken jedoch Belastungen z.B. durch die Beladung des Fördergurtes 1 mit Fördergut auf die Bereiche zwischen den drei Messmarken, 15, 16, 17 gleichermaßen, so dass hierdurch bewirkte Längenänderungen die beiden Zeitdifferenzen vergleichbar erhöhen. Somit verändert die Belastung des Fördergurtes 1 die Differenz der beiden Zeitdifferenzen nicht.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung 12 eines elastischen länglichen Bauteils 1 in Form eines Fördergurtes 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Fall ist die dritte Messmarke 17 zur zweiten Messmarke 16 derart beabstandet, dass diese beiden Messmarken 16, 17 einen Abstand in Längsrichtung X aufweisen, welcher nicht dem ersten Abstand B entspricht. Es ist ferner eine vierte Messmarke 18 vorgesehen, welche in Laufrichtung A hinter der dritten Messmarke 17 in einem zweiten Abstand C angeordnet ist, so dass der zweite Abstand C dem ersten Abstand B entspricht. Im Übrigen entspricht die Einrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels der Einrichtung des ersten Ausführungsbeispiels. Es wird lediglich die zweite Zeitdifferent zwischen der dritten und vierten Messmarke 17, 18 erfasst.
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3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Verbindung 12 eines elastischen länglichen Bauteils 1 in Form eines Fördergurtes 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird lediglich die erste Zeitdifferenz erfasst und mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Um diesen vorbestimmten Grenzwert der Beladung des Fördergurtes 1 anpassen zu können, wird die Menge des Fördergutes alternativ oder ergänzend durch eine Waageeinheit 22, welche unterhalb des Fördergurtes 1 mittig in Querrichtung Y angeordnet ist, mittels einer optischen Messeinheit 23, welche oberhalb der Tragseite des Fördergurtes 1 und vorzugsweise mittig in Querrichtung Y sowie direkt auf die Tragseite des Fördergurtes 1 ausgerichtet (nicht dargestellt) ist, und mittels einer Radareinheit 24, welche vergleichbar der optischen Messeinheit 23 angeordnet ist, erfasst.
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Auf diese Art und Weise kann in Kombination mit der Geschwindigkeit des Fördergurtes 1 die Fördergutmenge bzw. der Fördergutstrom bestimmt und hieraus die aktuelle Beladung bzw. Belastung bestimmt werden. Es kann jedoch ausreichend sein, ein Maß für die Beladung ohne Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Fördergurtes 1 zu bestimmen und so den vorbestimmten Grenzwert der ersten Zeitdifferenz aus einer Kennlinie ablesen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Bewegungsrichtung, Laufrichtung des elastischen länglichen Bauteils 1
- B
- erster Abstand, Abstand zwischen erster Messmarke 15 und zweiter Messmarke
- 16,
- Länge der Verbindung 12
- C
- zweiter Abstand, Abstand zwischen zweiter Messmarke 16 und dritter Messmarke
- 17
- oder zwischen dritter Messmarke 17 und vierter Messmarke 18
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
- 1
- elastisches längliches Bauteil, Fördergurt
- 10
- Festigkeitsträger, Stahlseile, Textilgewebe
- 11
- Festigkeitsträgerenden, Stahlseilenden, Textilgewebeenden
- 12
- Verbindung, Verbindungsbereich
- 13
- Verbindungsanfang
- 14
- Verbindungsende
- 15
- erste Messmarke
- 16
- zweite Messmarke
- 17
- dritte Messmarke
- 18
- vierte Messmarke
- 2
- Überwachungssystem
- 20
- Rechnereinheit
- 21
- Detektionseinheit
- 22
- Waageeinheit
- 23
- optische Messeinheit
- 24
- Radareinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1053447 B1 [0005, 0009]
- DE 102008018238 A1 [0010]
