DE19715703A1 - Überwachungselement aus einem Band für den Einbau in elastomeren Fördereinrichtungen - Google Patents

Description

Die Patentanmeldung betrifft Elemente aus elektrisch leitfähigen, bandförmigen Materialien in textiler Machart, die zum Zwecke der Übertragung oder Abstrahlung elektromagnetischer Ener­ gie, für die Überwachung elastomerer Förder- oder Speichereinrichtungen, insbesondere von Fördergurten, in diesen untergebracht werden.

Für die Überwachung von elastomeren Fördergurten sind induktive Verfahren bekannt, die mit Hilfe elektromagnetischer Signalübertragung von einem ortsfesten Sender über Elemente, die im Fördergurt untergebracht sind, so auf einen ortsfesten Empfänger wirken, daß bei Beeinflussung dieses Elements infolge physikalischer Effekte eine Auswertung des dann veränder­ ten Empfängersignals gegebenenfalls zur sofortigen Stillsetzung des betreffenden Fördergurts führen kann, um beispielsweise größere Schäden an diesem zu vermeiden. Diese induktiv koppelbaren Elemente werden in Form von Drähten, Litzen oder Seilen so von Hand hergerichtet, daß sie einen elektrisch wirksamen Ring bilden.

Es hat in der Vergangenheit nicht an Vorschlägen zur Ausgestaltung eines betriebs­ sicheren Überwachungselements in Form eines Kurzschlußringes, der auch als Leiterschleife bezeichnet wird, gefehlt.

In der DE-PS 19 19 327 werden dazu nähere Angaben gemacht. Erfindungsgemäß wird ein flexibler Kern vorgesehen, der aus einer Reihe von Fäden aus einem Material wie Polyester, Nylon, Glasfasern usw. verflochten wird und um den herum ein elektrischer Leiter, bestehend aus einem Draht oder einer Folie aus einer Kupferiegierung gewickelt wird. Zusätzlich wird noch eine Abdeckschicht, die auch aus Polyester, Nylon oder Glasfasern in Form eines Gespinstes oder als Gewebe ausgeführt werden kann, aufgebracht. Die den Leiter umgebende Abdeckschicht hat die Aufgabe, die Korrosion des aus einer Kupferlegierung bestehenden Leiters zu verhindern.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß ein Gespinst um den Leiter oder ein den Leiter rohrförmig umgebendes Gewebe weder in der Lage ist bei der Herstellung der Fördergurte dem Druck des zu vulkanisierenden Gummis eine genügende Dichtigkeit, noch bei dem Transportvorgang durch ständiges Walken und Beaufschlagen durch große Brocken genügende Widerstandsfähigkeit entgegenzusetzen. Die Folge ist ein chemischer Zerfallsprozeß der Kupferlegierung, der durch den beim Vulkanisieren benötigten freien Schwefel im Gummi des För­ dergurtes ausgelöst wird und nach genügender Einwirkungszeit ein elektrisch nichtleitendes Produkt erzeugt und damit die Leiterschleife zerstört.

DE-AS 1 940 945 beschreibt eine Einrichtung, bei der das Leitermaterial in Form einer Litze, freibeweglich in einem Hohlraum eines Gummiformstückes untergebracht wird. Die Litze wird mit einem Gummimaterial, das weder Schwefel noch Beschleuniger enthält und damit nicht vulkanisiert werden kann, ummantelt. Durch die freie Beweglichkeit des Leitermaterials in einem plastisch ausgefüllten Hohlraum wird zwar der Kontakt mit vulkanisiertem Gummi verhindert, jedoch wird durch die Bewegungen bei dem Betrieb eines so ausgerüsteten Fördergurtes die Litze langsam zerrieben.

DE-OS 20 30 796 schlägt als Leiterschleife einen aus Messing, Zink oder dgl. überzogenes und endlos geschlossenes Stahldrahtkabel vor. Wegen der bei der Verbindung der Stahldrahtkabelenden an diesen Stellen auftretenden Probleme durch Biegebrüche, wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, die Enden der das Kabel bildenden Elemente wie Litzen oder Seile, abgestuft auslaufen zu lassen. Bei einem Kabel, das z. B. sieben Seile mit vierzehn Seilenden hat, können so sieben Windungen für die Bildung einer Leiterschleife entstehen. In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die Seile endlos zu spleißen und die jeweiligen Seilenden im Seilverbund zu verstecken. Diese Machart der Leiterschleifen hat sich in der Praxis deshalb nicht bewährt, weil die Kontaktierung der jeweiligen Seilenden zueinander oder mit den übrigen Seilen bei der Vulkanisation des Fördergurts vom teigigen Gummi unterwandert wird. Zudem tritt noch ein Langzeiteffekt der auch hier durch den beim Vulkanisieren benötigten freien Schwefel im Gummi des Fördergurtes ausgelöst wird und nach genügender Einwirkungszeit eine elektrisch nichtleitende Kontaktstelle erzeugt und damit die Leiterschleife unbrauchbar macht.

Die DE-OS 22 46 137 beschreibt eine in einem dreistufigen Zwirnvorgang aus Kupferrund­ draht hergestellte Leiterschleife, deren Kupferdrähte nach Unteranspruch 4 mit einem durch Tauchen aufgebrachten Zinnbelag oder (Unteranspr. 5) galvanisch mit einem Messingbelag versehen sind. Als Verbindungstechnik wird Verspleißen angegeben. Der Nachteil dieser Lehre liegt wie bei den oben bewerteten Lehren darin, daß durch Walk- und Aufschlagbeanspruchung jeder auf den Leiter aufgebrachte Belag an mindestens einer, wenn auch noch so kleinen Stelle, beschädigt wird und damit der Reaktion des Kupfers mit dem im Fördergurt vorhandenen freien Schwefel ausgesetzt ist. Dies führt, wie die Praxis gezeigt hat, zum Ausfall der Leiterschleife. Außerdem läßt sich eine, wie beispielhaft angegebene Leiterschleife mit 651 Drähten und einem Außendurchmesser von etwa 2,3 mm nur in Fördergurten mit einer außergewöhnlich dicken Gummischicht unterbringen.

Um die bei der Verwendung von Kabeln oder kabelähnlichen Konstruktionen der zu schaffenden Leiterschleife als kritische Verbindungstechnik einzustufende Spleißverbindung stabilere elektrische Kontaktierungen zu ermöglichen, wird in DE-OS 22 46 139 vorgeschlagen, die Langspleiße seitlich herauszuführen und miteinander zu verdrillen und ggfls. nachträglich die gesamte so gebildete Leiterschleife mit einem Messingüberzug zu versehen. Auch diese Konstruktion vermag den besonderen chemischen und dynamischen Verhältnissen in einem Fördergurt nicht gerecht zu werden, da der o.a. chemische Prozeß auch hier wirksam wird. Zusätzliche Kräfte wirken auf die seitlich, entgegen der Kraftrichtung des gespleißten Seils herausgeführte Drillverbindung ungünstig ein und führt am Austritt der Drillverbindung aus dem Kabelverbund zu Dauerbrüchen. Auch die verdrillten Litzenenden werden beim Vulkanisierprozeß vom teigigen Gummi unterwandert.

Die DE-OS 28 29 933 schlägt für die Bildung einer Leiterschleife metallische Stapelfasern vor, die zuvor zu Fäden versponnen wurden, wobei die Stapelfasern aus extrem kurzen feinen Metallfasern bestehen. Die Endlosschließung geschieht durch Verknoten. Da es sich bei der notwendigen Stromleitung längs der Stapelfasern um eine vieltausendfache Kontaktierung der Fasern mit jeweils ihren Nachbarfasern handelt, ist leicht einzusehen, daß die zuvor geltend gemachten chemischen und dynamischen Probleme, sowie Unterwanderung von Kontakten durch Gummi in großem Maße auftreten und die Leiterschleife unwirksam machen. Verknotungen stellen den schlechtesten Kontakt dar und bilden gegen Unterwanderung keinen Schutz. Das Ziel der Schaffung eines preiswerten Elements wird mit einer betrieblich bedenklichen Konstruktion erkauft.

Die in den vorgenannten Patentschriften aufgeführten Nachteile will die DE-OS 39 27 746 dadurch vermeiden, daß bei der Endlosverbindung eines Metallseils die einzeln zu verbindenden Litzenenden kräftefrei nebeneinander angeordnet und auf einer Länge von wenigen Millimetern miteinander weich verlötet werden, wobei die so verbundenen Litzenenden so dicht am Seil anliegen, daß eine der Litzen ihre ursprüngliche Lage im Seilverband beibehält. Obgleich diese neue Lehre erfahrungsgemäß zu einem zuverlässigen Betriebsmittel führt, haftet ihr der Nachteil an, daß sich diese Konstruktion nicht für eine mechanisierte oder automatisierte Herstellung eignet, da der Seilverbund zunächst durch handwerkliches Spleißen vorbereitet werden muß, dem ein sorgfältiges Zuordnen der Litzenenden und ein von Hand durchzuführendes Einlegen der insgesamt sieben von vierzehn zu verbindenden Litzenenden geschehen muß. Es ist einzusehen, daß diese Vorgänge zeitbedürftig und demzufolge sehr kostenintensiv sind.

Eine neue Lehre DE 196 01 899 betrifft Leiterschleifen, die aus einer elektrisch leitfähigen Folie, die nach den Merkmalen von weiteren Nebenansprüchen endlos und aus extrem dünn gehaltenem Material zwischen 20 µm und 200 µm gefertigt sind. Der Nachteil dieser Lehre liegt in der mangelnden Festigkeit gegenüber Aufschlägen scharfkantiger Materialien, die bei einem Aufprall im Bereich der Fördergurtaufgabe zu erwarten sind. Was die Dehnung im Normalbetrieb durch wechselnde Muldung des Fördergurtes und ständiges Biegen im Bereich der Stützrollen und der Umlenktrommeln betrifft, ist zu erwarten, daß trotz einer in einem Nebenanspruch vorgeschlagenen Wendelung keine höhere Dehnung auftritt, da die Querbeweglichkeit nicht in gleichem Maße zunehmen kann.

In einer älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 196 52 236.6 wird ein Verfahren zur Herstellung von Überwachungselementen für Fördergurte ausführlich beschrieben, das von der Herstellung der jeweils induktiv koppelbaren Ringe in einem besonderen Webverfahren Gebrauch macht. Obgleich dieses Verfahren das Ziel einer mechanisierten oder automatisierten Herstellung erreicht, so sind doch für jede spezielle Fördergurtbreite besondere Webelemente anzufertigen.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein vergleichsweise kostengünstiges Überwachungselement für den Einbau in elastomere Fördereinrichtungen, z. B. Fördergurte in maschineller, automatischer Herstellungsweise mit hoher dynamischer Festigkeit und Biegetüchtigkeit zu schaffen.

Nach der Erfindung zeichnen sich Überwachungselemente, z. B. für die Meldung auf Gurtbeschädigungen, -abschnitte, -verbindungen, -temperaturen, -verschleiß oder dgl. dadurch aus, daß sie im textilen Herstellungsverfahren, wie Weben, 'Wirken, Stricken oder dgl. herstellbar sind. Die beispielsweise aus Stahl, Messing oder anderen in Gummimischungen inerten Metallen oder anderen elektrisch leitfähigen Materialien in Form von Drähten, Bändern, Litzen oder Seilen bestehenden Elemente können wahlweise mit weiteren leit- oder nichtleitfähigen Elementen, bestehend z. B. aus Bändern, Fasern, Litzen oder Seilen oder dgl. so in eine Textur gebracht werden, daß eine fortlaufende Bordüre bzw. ein Band mit mehreren nebeneinanderliegenden Bordüren entsteht. Aus den vorgenannten Materialien gefertigte Bänder lassen sich ebenso aus einer zuvor angefertigten breiteren Texturfläche streifenförmig heraustrennen.

Aus einer so gefertigten Bordüre, Breitbordüre oder einem Band wird in einem weiteren Fertigungsprozeß ein Polygon, vorzugsweise ein Rechteck gebildet, das den an ein Überwachungselement zu stellenden elektrischen Anforderungen genügt. Dabei wird in der Regel ein geschlossenes Rechteck zur Ausführung kommen. Es kann aber auch an beliebiger Stelle zum Anschluß weiterer elektrischer Komponenten offen sein.

Wenn eine Breitbordüre mit mehreren nebeneinanderliegenden, voneinander isolierten Bordüren zur Anwendung kommt, so ist man in der Lage, diese Einzelbordüren jeweils für sich zu schließen oder durch Hintereinanderschaltung der jeweiligen voneinander isolierten Bordüren eine gegenüber einem einzelnen geschlossenen Rechteck höhere Induktivität zu erzielen.

Oft ist es von Vorteil, wenn die Induktivität der nach dem Verfahren der neuen Lehre hergestellten Überwachungselemente gegenüber dem Hintereinanderschalten dadurch vergrößert wird, wenn ein Verbundmaterial aus Ferrit und Kunststoff im magnetischen Feld des Überwachungselementes angeordnet wird.

In einer weiteren Ausgestaltung lassen sich bordürenartige Streifen aus gewebter leit­ fähiger Textur abtrennen, die wie die vorgenannten Bordüren zu Überwachungselementen verarbeitet werden.

In Fällen, in denen aus Lagerhaltungsgründen genormte Abmessungen von Bordüren oder Bändern Vorteile bringen, können die zu schaffenden Überwachungselemente auch aus mehr als einem Stück Bordüren oder Bändern, die hintereinander angeordnet werden, gefertigt werden.

Um in allen vorgenannten Fällen an den Verbindungspunkten der leitfähigen Elemente eine dauerhafte elektrische Verbindung zu erhalten, kann diese durch Löten, Schweißen oder in Verbindung mit bekannten mechanischen oder chemischen Verbindungstechniken hergestellt wer­ den.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellungen verdeutlicht. Es zeigt

Fig. 1 den Abschnitt einer fortlaufend hergestellten, z. B. gewebten Bordüre, die zum Zwecke der elektrischen Leitfähigkeit aus leitfähigen Kett- und zur mechanischen Stabilisierung aus nichtleitfähigen Schußelementen besteht,

Fig. 2 eine breitere, z. B. gewebte Bordüre, die mehrere parallele, leitfähige Bereiche auf­ weist bzw. einen aus einer größeren Webfläche herausgeschnittenen Streifen und

Fig. 3 ein durch Faltung einer einzigen Bordüre bzw. eines Streifens hergestelltes recht­ eckförmiges Überwachungselement.

Die erfindungsgemäßen neuen Überwachungselemente in textiler Herstellungsweise für die Anwendung z. B. in Fördergurten zum Zwecke der vorgenannten Aufgaben werden nachfolgend näher beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Teilstück einer solchen Bordüre 3, die beispielsweise webtechnisch aus elektrisch leitfähigen Kettelementen 1, nichtleitfähigen Kettelementen 2 und nicht leitfähigen Schüssen 4 hergestellt ist bzw. ein aus einer größeren Webfläche herausgeschnittener Streifen oder eine in einem anderen textilen Fertigungsverfahren hergestellte Textur. Anwendbar sind jedoch auch leitfähige Schüsse.

Fig. 2 zeigt in Abwandlung dazu eine breitere Bordüre 5, die abwechselnd zwischen mehreren leitfähigen Kettelementen 1 einige nichtleitfähige Kettelemente 2 aufweist. Nach Herstellung dieser Bordüre ist man in der Lage, damit Überwachungselemente herzustellen oder aus der breiten Bordüre 5 durch Auftrennen der nichtleitfähigen Elemente 4 im Bereich der Elemente 2 mehrere schmale Bordüren für die Herstellung von Überwachungselementen zu bilden.

Fig. 3 zeigt als Beispiel die Herstellung eines Überwachungselements in Form eines geschlossenen rechteckigen elektrisch leitfähigen Rahmens 8, gefertigt aus einer schmalen Bordüre 3. Dazu kann an drei Seiten 6 des zu bildenden Rechtecks die Bordüre jeweils um 90 Winkelgrade umgelegt werden, während an den beiden Enden der Bordüre eine elektrische Verbindung 7 zwischen ihnen hergestellt wird und so ein endlos geschlossenes Überwachungselement entsteht. Wahlweise kann an den Umlenkpunkten 6 die Bordüre 3 in einem Bogen umgelenkt werden.

Bezugszeichenliste

1

Leitfähiges Kettelement

2

Nichtleitfähiges Kettelement

3

Bordüre, Band oder Streifen

4

Nichtleitfähiges Schußelement

5

Breitbordüre

6

Umlenkpunkt

7

Elektrische Verbindung

8

Induktiv wirksamer Rahmen

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von induktiven Überwachungselementen, aus elektrisch leitfähigem textilen Material in Form eines polygonen Rahmens für die Übertragung oder Abstrahlung elek­ tromagnetischer Energie zum Zwecke der Überwachung von Fördergurten, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (8) in textiler Technik, wie Wirken, Stricken oder dgl. aus leitfähigen Drähten, Litzen, -Seilen, -Bändern oder dgl. hergestellt werden.

2. Überwachungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (8) aus streifenförmigem Material, das in textiler Technik, wie Weben, Wirken, Stricken oder dgl. hergestellt ist in der Ausführung als Bordüre oder Streifen (3) oder Breitbordüre (5), so gestaltet wird, daß diese jeweils an den Rahmenecken (6) umgeknickt, umgebogen oder umgelenkt und an ihren Enden elektrisch miteinander verbunden werden (7).

3. Überwachungselemente nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des streifenförmigen Materials für den herzustellenden Rahmen (8) nicht miteinander verbunden sind, sondern an elektrische Bauelemente oder Baugruppen angeschlos­ sen werden.

4. Überwachungselemente nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der herzustellende Rahmen (8) aus mehr als einem Streifen (3) zusammengesetzt ist.

5. Überwachungselemente nach Ansprüchen 1 und 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rahmen (8) so verbunden werden, daß sich die Induktivität des so geschaffenen Überwachungselementes erhöht.

6. Überwachungselemente nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität des Rahmens (8) durch Ferrit, vorzugsweise in flexibler Form, erhöht wird.