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Anordnung zur Brandfrüherkennung an einem Gurtförderer
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Brandfrüherkennung
an einem Gurtförderer, dessen Gurtband auf etwa axial nebeneinander und mit Abstand
in Förderrichtung hintereinander gelagerten Laufrollen abgestützt ist.
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Das Gurtband einer Gurtförderanlage ist bei einer Länge von beispielsweise
1000 m von etwa 2000 bis 3000 Laufrollen abgestützt. Diese Laufrollen sind freilaufend
und drehen sich im normalen Betriebszustand mit einer der Umlaufgeschwindigkeit
des von ihnen abgestützten Gurtbandes entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit. Wird
eine Laufrolle blockiert, so treten an ihrer Oberfläche starke Reibungen auf>
die dazu führen können, daß sich die Rolle unzulässig stark erwärmt und sogar bis
zum Glühen kommen kann. Sie bildet dadurch eine Zündquelle für Grubenbrände.
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Ein-bisher ungelöstes Problem bestand darin, die Brandgefahr rechtzeitig
zu erkennen, um die erforderlichen Maßnahmen zur Verhinderung eines Grubenbrandes
zu veranlassen. Eine visuelle und ständige Beobachtung der Laufrollen im Betrieb
ist einerseits aus Personalmangel und andererseits wegen der teilweisen verdeckten
Anordnung vor allem der innengelegenen Laufrollen nicht realisierbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur
Verfügung zu stellen, mit der eine unzulässig starke Erwärmung der Laufrollen an
einem Gurtförderer so rechtzeitig erkannt werden kann, daß ein Grubenbrand verhindert
werden kann.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß das Gurtband an der den
Laufrollen zugewandten Seite mit einer bei Er-Erwärmung die- Farbe wechselnden Thermomeßsubstanz
versehen ist, daß die Thermomeßsubstanz in punkt-, flecken- oder streifenförmigen
Zonen über die Bandbreite derart verteilt angeordnet ist, daß bei einem Bandumlauf
jede Laufrolle mit wenigstens einc Thermomeßzone in Kontakt kommt und daß der Abtastkopf
eines auf Farbänderungen der Thermomeßsubstanz ansprechenden Farberkennungsgeräts
an einem Abtastbereich des Gurtförderers auf die Thermomeßzonen über die Breite
des Gurtbandes ausgerichtet ist.
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Wenn eine der Thermomeßzonen beim Umlauf des Gurtbandes eine unzulässig
stark erwärmte, u.U. sogar rotglühende Laufrolle überfährt, wird sie so stark erwärmt,
daß ihre Thermofarbsubstanz die Farbe ändert. Sobald diese Thermomeßzone den am
Gurtförderer stationär angeordneten Abtastkopf passiert, wird die Farbänderung von
dem mit dem Abtastkopf verbundenen Farbüberwachungsgerät erkannt, das ein geeignetes
Signal abgibt, mit welchem die Anlage in den gewünschten Betriebszustand geschaltet
wird. (Zu beachten ist, daß der bei einer Farbänderung von dem Farbüberwachungsgerät
abgegebene Schaltbefehl die Gurtbandanlage nicht stillsetzen darf, da sich die Gefahr
eines Grubenbrandes an einer übermäßig erhitzten Laufrolle bei stationärem Band
noch erheblich erhöht. Es muß vielmehr sichergestellt werden, daß bei einer unzulässig
hohen Erwärmung einer Laufrolle die Gurtbandanlage nicht ohne weiteres abgeschaltet
werden kann, jedenfalls solange nicht, wie die Störung sur sache, d. h. die fehlerhafte
Laufrolle nicht gefunden und entsprechend gekühlt worden ist.)
Um
einen frühzeitigen Abrieb der Thermomeßzonen beim normalen Umlauf des Gurtbandes
zu vermeiden, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Thermomeßsubstanz
oder deren Trägermaterial eine größere Härte hat als das umgebende Material des
Gurtbandes. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Thermomeßzonen
aus stift- oder leistenförmigen Elektroden, die in das Gurtband eingebettet sind
und etwas aus der den Laufrollen zugewandten Fläche des Gurtbandes vorstehen. Auf
diese Weise ist gewährleistet, daß die Thermomeßzonen mit besonders hoher Flächenpressung
die Laufrollen überstreichen und ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den
Laufrollen und den Thermomeßzonen besteht.
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In alternativen Ausführungsformen können die Thermomeßzonen auch auf
der den Laufrollen zugewandten Seite des Gurtbandes befestigte Marken sein, oder
sie können aus mit der Thermomeßsubstanz imprägnierten Material zonen des Gurtbandes
bestehen.
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Um das Erkennen einer Farbänderung der Thermomeßzone eindeutiger und
von Schmutzablagerungen unabhängiger zu machen, ist in Weiterbildung der Erfindung
in Umlaufrichtung des Gurtbandes vor dem Abtastkopf eine Bürsten- oder Schwammleiste
derart stationär angebracht, daß sie alle Farbmeßzonen reinigt, bevor diese in den
Abtastspalt unter dem Abtastkopf einlaufen.
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Das Farbüberwachungsgerät ist bekannt und wird beispielsweise von
der Firma Grieshaber, Frankfurt, angeboten. Da ein solches Gerät in der Regel an
einer Stelle neben der Gurtbandanlage installiert werden muß, der Abtastkopf das
Gurtband jedoch über die volle Breite überstreichen, also zwischen dem unteren und
dem oberen Gurttrum angeordnet sein muß, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß erste optische Faserbündel als Lichtleiter zur Übertragung des das Gurtband
im Abtastbereich beleuchtenden Lichts und
zweite optische Faserbündel
zur Übertragung des an den Thermomeßzonen im Abtastbereich reflektierten Lichts
im Abtastkopf enden und mit dem Farbüberwachungsgerät verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Brandfrüherkennung ist für explosionsgefährdete
Bereiche, so insbesondere in Grubenbetrieben von besonderem Vorteil und schützt
vor Bränden, die auf unzulässige Erwärmung der Laufrollen in Gurtbandanlagen zurückgehen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf
einen Abschnitt eines Gurtförderers mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur Brandfrüherkennung;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch einen Gurtbandabschnitt, der mit Thermomeßzonen
unterschiedlicher Ausbildung versehen ist; Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf
die den Laufrollen zugewandte Seite eines Gurtbandabschnitts, der mit Feldern unterschiedlich
ausgebildeter Thermomeßzonen versehen ist; und Fig. 4 eine schematische Schnittansicht
durch ein Ausführungsbeispiel eines Abtastkopfes in der Abtaststellung über einem
mit Thermomeßzonen versehenen Gurtband.
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In Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts einer Gurtbandanlage
1 gezeigt. Das Gurtband 10 hat in der Praxis eine relativ große Länge von beispielsweise
1000m und ist auf etwa axial nebeneinander und mit Abstand in Förderrichtung F hintereinander
gelagerten Laufrollen abgestützt, von denen in Figur 1 nur eine Laufrolle 11 gezeigt
ist. Das Gurtband ist an seiner
den Laufrollen 11 zugewandten Seite
12 mit Thermomeßzonen 13 versehen, die eine bei Erwärmung die Farbe wechselnde Thermomeßsubstanz
enthalten. Die Anordnung der Thermomeßzonen 13 ist auf dem Gurtband 10 so getroffen,
daß bei einem Bandumlauf jede Laufrolle 11 wenigstens mit einer Thermomeßzone in
Kontakt kommt; d. h. die Thermomeßzonen 13 sind in wenigstens einer Reihe über die
Breite des Gurtbandes 10 verteilt angeordnet, wie schematisch in Figur 3 gezeigt
ist. Thermomeßzonen stehen vorzugsweise geringfügig über die den Laufrollen 11 zugewandte
Fläche 12 des Gurtbandes 10 vor, um die Flächenpressung und damit den Wärmeübergang
zwischen der Laufrolle 11 und der diese überfahrenden Thermomeßzone zu erhöhen.
Diese Vorsprünge sind in den Figuren 1, 2 und 4 übertrieben dargestelIt. Damit die
vorspringenden Bereiche der Thermomeßzonen 13 nicht vorzeitig durch Reibung auf
den Laufrollen und den in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsrädern abgetragen
werden, hat ihr Material vorzugsweise eine größere Härte als das umgebende Material
des Gurtbandes 10.
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In den Figuren 2 und 3 sind Thermomeßzonen unterschiedlicher Ausbildung
in bzw. an einem Gurtband 10 veranschaulicht. In der Darstellung gemäß Figur 2 sind
verschiedene Ausführungsformen der Thermomeßzonen in einem im Querschnitt dargestellten
Bandabschnitt gezeigt. Besonders abriebfest sind die mit 13a und 13b bezeichneten
Thermomeßzonen, die stiftartig (13a) oder leistenförmig (13b) ausgebildet und in
das Gurtförderband 10 eingebettet sind. In alternativer Ausführung können die Thermomeßzone
13c punkt- oder streifenförmig auf der den Laufrollen 11 zugewandten Seite 12 des
Gurtbandes 10 angebracht sein. Die Schicht 13c kann entweder aufgeklebt, aufgesprüht
oder aufgestrichen sein. Eine andere Ausführungsform der Thermomeßzonen ist in Figur
2 mit 13d bezeichnet. In dieser Ausführungsform sind Oberflächenzonen des Gurtbandes
10 bis in eine bestimmte Tiefe mit dem bei Erwärmung die Farbe wechselnden Thermomeßfarbstoff
imprägniert,
wobei das Gurtmaterial das Trägermaterial für den Thermomeßfarbstoff bildet.
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Wie in Figur 3 dargestellt ist, können die punkt- oder streifenförmigen
Thermomeßzonen 13a oder 13b in einer im wesentlichen die Gesamtbreite des Gurtbandes
10 überspannenden Reihe nebeneinander angeordnet sein. Streifenförmige Meßzonen
13b werden zweckmäßigerweise schräg zur Förderrichtung F angeordnet, damit die Zonen
jeweils eine möglichst lange Zeit mit den auf ihrer Umlaufspur liegenden Laufrollen
11 in Berührung stehen. Dadurch mit wird die Sicherheit des Farbwechsels beim Kontakt/unzuiassig
stark erwärmten Laufrollen erhöht.
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Die Thermomeßzonen werden an einer Stelle der Gurtförderanlage 1 vom
einem stationären Abtastkopf 20 abgetastet, der mit einem Farbüberwachungsgerät
21 verbunden ist. Der Abtastkopf 20 überstreicht den Gesamtbereich der Thermomeßzonen
13, d. h. in der Regel die Gesamtbreite des Gurtbandes 10.
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Das Abtasten erfolgt lichtoptisch durch auf das Gurtband im Abtastbereich
geworfenes Licht, das an der den Laufrollen zugewandten Seite des Gurtbandes 10
reflektiert und über den Abtastkopf 20 zum Überwachungsgerät 21 geleitet wird. Um
einen ausreichend genau definierten Abstand für die lichtoptische Abtastung und
Farberkennung zwischen dem Abtastkopf 20 und der abgetasteten Wandoberfläche 12
zu erhalten, wird das Gurtband 10 unter dem Abtastkopf 20 über eine Führungsfläche
oder Rampe 22 geleitet, die auch durch eine oder mehrere Stützrollen gebildet sein
kann. Beim Durchlauf der Thermomeßzonen 13 durch den Abtastspalt 23 zwischen Abtastkopf
20 und Gurtband 10 werden die Thermomeßzonen abgetastet, und bei Verfärbung wenigstens
einer der Thermomeßzonen wird im Farbüberwachungsgerät 21 ein Signal erzeugt, das
die Anlage in einen eine unzulässige Erwärmung einer Laufrolle berücksichtigenden
Betriebszustand schaltet.
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In Bandlaufrichtung vor dem Abtastkopf 20 ist eine Reinigungsbürste
24 angeordnet, die die Oberfläche 12 des Gurtbandes 10 von vor allem im Grubenbetrieb
anfallenden Oberflächenschmutz und Staub befreit. Durch die dem Durchlauf durch
den Abtastspalt 23 vorausgehende Reinigung-der Bandoberfläche 12 und der auf dieser
angeordneten Thermomeßzonen 13 wird die Zuverlässigkeit der Farbänderungserkennung
erhöht. Anstelle einer Bürste kann auch ein Schwamm zum Auftragen eines Reinigungsmittels
und zum Entfernen der Staubreste verwendet werden.
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Der Abtastkopf 20 ist vorzugsweise am unteren Trum des umlaufenden
Gurtbandes 10 wirksam. Es empfiehlt sich eine Anordnung des Abtastkopfes 20 unmittelbar
hinter der Umlenkstelle des Gurtbandes von dem oberen Trum zum unteren Trum, damit
die Totzeit der Überführung der Thermomeßzonen 13 nach deren Farbwechsel über einem
erhitzten Laufrad 11 bis zum Abtastbereich 23 möglichst klein gehalten wird.
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In Figur 4 ist eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines
Abtastkopfs 20 über einem Schnitt schematisch dargestellten Gurtband 10 mit Thermomeßzonen
13 gezeigt. Im Abtastkopf 20 enden optische Faserbündel 30 und 31, durch die einerseits
Licht von einer im Überwachungsgerät 21 befindlichen Lichtquelle zur Beleuchtung
der Thermomeßzonen 13 und andererseits von den Thermomeßzonen bzw. dem Gurtband
10 reflektiertes Licht zum Überwachungsgerät 21 übertragen wird. Die das Beleuchtungslicht
zum Abtastbereich 23 übertragenden optischen Faserbündel 30 sind mit ihren optischen
Achsen im Bereich der Stirnflächen etwa rechtwinklig auf die Thermomeßzonen 13 gerichtet.
Ebenso sind die reflektiertes Licht zum Überwachungsgerät 21 übertragenden zweiten
optischen Faserbündel 31 mit ihren optischen Achsen an den Stirnflächen auf die
Meßzonen 13 gerichtet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist am Austrittsende
der die Lichtleiter bildenden
Faserbündel 30 bzw. am Eintrittsende
der die reflektierte Strahlung, d. h. das abgetastete Licht zum Überwachungsgerät
übertragenden optischen Faserbündel 31 eine Farbfilterplatte 32 angeordnet. Mit
Hilfe der Farbfilterplatte 32, die auch durch ein Polarisationsfilter ersetzt werden
kann, kann diejenige Farbe durchgelassen werden, in die die Thermomeßsubstanz der
Thermomeßzonen 13 bei Überschreiten einer bestimmten Themperatur umschlägt. Das
Farbfilter 32 kann jedoch auch auf der Seite des Überwachungsgeräts 21 angeordnet
sein.
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In einer den Abtastspalt 23 begrenzenden Abschlußplatte 33 sind geeignete
Öffnungen 34 ausgebildet, die jeweils mit einer optischen Achse der optischen Faserbündel
30 bzw. 31 und mit einer Laufspur der vorbeibewegten Thermomeßzonen 13 ausgerichtet
sind. In den Öffnungen 34 können geeignete optische Elemente angeordnet sein, welche
in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Beleuchtungs- oder Reflexionskegel
die Abmessungen der abzutastenden Thermomeßzonen 13 an den Querschnitt der optischen
Faserbündel 30 und 31 anpassen. In alternativer Ausführung können die Einzel fasern
der Faserbündel 30 und 31 zur Erweiterung des jedem Faserbündel zugeordneten Abtast-
bzw. Beleuchtungsbereichs auch um die optische Achse schräg nach außen gerichtet
sein. Bei einer solchen Ausführung kann auf besondere optische Elemente im Bereich
der Abschlußplatte 33 des Abtastkopfs 20 verzichtet werden.
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Mit Hilfe der außerhalb des Abtastkopfs 20 flexibel angeordneten Faserbündel
30 und 31 kann das Überwachungsgerät 21 mit Abstand von dem zwischen den beiden
Trums des Gurtbandes 10 stationär angeordneten Abstandkopf 20 an geeigneter Stelle
installiert werden. In dem in Fig. 4 dargestellten.
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Ausführungsbeispiel sind nur vier Abtastkanäle für vier nebeneinander
angeordnete Thermomeßzonen 13 vorgesehen. Selbstverständlich können Abtastköpfe
in einer beliebigen Anzahl
von Abtastkanälen 30, 31 in der in Figur
4 prinzipiell dargestellten Anordnung vorgesehen werden. Es können auch mehrere
Abtastkanäle 20 sowohl nebeneinander als auch hintereinander in stationärer Anordnung
zum Abtasten der Thermomeßzonen 13 eines Gurtbandes 10 vorgesehen werden.