WO2012004050A1 - Einrichtung zur überwachung einer förderanlage unter einsatz eines elektrodenbauteils zur erfassung von schäden eines fördergurtes - Google Patents

Einrichtung zur überwachung einer förderanlage unter einsatz eines elektrodenbauteils zur erfassung von schäden eines fördergurtes Download PDF

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WO2012004050A1
WO2012004050A1 PCT/EP2011/058522 EP2011058522W WO2012004050A1 WO 2012004050 A1 WO2012004050 A1 WO 2012004050A1 EP 2011058522 W EP2011058522 W EP 2011058522W WO 2012004050 A1 WO2012004050 A1 WO 2012004050A1
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WO
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conveyor belt
electrode
cover plate
side cover
electrode component
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/058522
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Sostmann
Wolfram Herrmann
Tobias Wennekamp
Original Assignee
Contitech Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contitech Ag filed Critical Contitech Ag
Priority to EP11721315.7A priority Critical patent/EP2590883A1/de
Publication of WO2012004050A1 publication Critical patent/WO2012004050A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/02—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting detecting dangerous physical condition of load carriers, e.g. for interrupting the drive in the event of overheating

Definitions

  • the invention relates to a device for continuous and non-destructive
  • running side cover plate each made of a polymeric material having elastic properties and a mixed electrically conductive filler and with an embedded tensile member
  • a monitoring system for detecting damage to the conveyor belt which is provided with at least one scanning unit, the non-contact the surface of the support-side cover plate within a material-free area and / or the
  • the scanning unit corresponds to a measuring unit and an evaluation unit, while detecting the actual values when compared with the target values.
  • Patent literature referenced DE 25 20 943 AI DE 38 01 120 AI
  • the support-side cover plate and the run-side cover plate usually each consist of a rubber mixture containing a rubber component or a
  • Processing aids and / or an aging inhibitor and / or a plasticizer and / or other additives for example fibers, color pigments.
  • Rubber base is in particular: natural rubber (NR)
  • SBR Styrene butadiene rubber
  • NBR Nitrile rubber
  • EPM Ethylene-propylene rubber
  • EPDM Ethylene-propylene-diene rubber
  • CR which is characterized by a high resistance to fire, weathering and aging, in particular for conveyor belts used in underground mining.
  • NR has also become more important in surface mining. Due to the vulcanization of a rubber mixture of the type mentioned above, the conveyor belt undergoes the necessary elastic properties.
  • embedded tension members steel or aramid ropes running in the longitudinal direction of the conveyor belt are used, ropes made of steel being of particular importance.
  • the tension member may also be a textile fabric, in particular a single- or multi-ply fabric, for example a polyester-polyamide fabric.
  • a textile fabric in particular a single- or multi-ply fabric, for example a polyester-polyamide fabric.
  • Further components of a conveyor system can be a task chute within the
  • Conveyor belts are heavily stressed when impacting the conveying material, for example ores. This often causes damage to the support-side cover plate of the conveyor belt, in the form of cuts, material chipping or other
  • Measuring method can be detected. Instead of conductor loops or in
  • transponders can also be used.
  • a disadvantage of this monitoring concept is the sensitivity of the systems to the
  • Conductor loops and / or transponders are extremely susceptible to interference.
  • Ferromagnetic layer embedded in the support side and / or running side cover plate which shields the signal of an underlying transponder, unless this layer is damaged.
  • This monitoring concept is very complex and only applicable to specially equipped conveyor belts.
  • Cover plate come opto-electronic systems, in particular in the form of a line or area camera, are used, in this regard, in particular the following
  • Patent Literature is referenced:
  • the opto-electronic system is additionally provided with a blow-off device, which, however, shows the limits of cost-effectiveness.
  • a device for nondestructive inspection of a conveyor belt by means of high-energy radiation, in particular X-rays is known, reference being made in this regard, in particular, to the following patent literature: DE 35 17 314 A1 JP 04158208 A (Patent Abstracts of Japan)
  • Monitoring system must be integrated into a housing, which also shows the limits of cost-effectiveness.
  • the object is to provide a generic device for monitoring a conveyor system, in which the damage of the support side and / or running side cover plate, in particular the support side cover plate, can be detected early and also wear-free, low maintenance and at economical as possible.
  • the scanning unit is an electrode component consisting of at least one first electrode and second electrode and a gap between these two electrodes comprising a medium, thereby generating an electric field, by which
  • the polymeric materials typically used in conveyor belts for the support-side and / or run-side cover plate are usually around
  • These are polymeric Materials with good conductive fillers in an insulating polymer matrix.
  • This polymer matrix usually has a significant polarizability, as described by the dielectric constant.
  • the dielectric constant describes how much under the influence of an electric field charges can shift within the material, for example by training and / or alignment of existing dipoles. Bringing such a material in an electric field, it causes a change in the capacitance measurable at the electrodes. The change is material-specific and depends on the amount of polarizable polymer material in the field. This effect is now exploited in the device according to the invention by passing the conveyor belt on an electric field, which is monitored continuously with respect to its capacity. Are now, for example, outbreaks or
  • Polymer material changed in the electric field and you can observe this in a changed capacity in the electrical measurement.
  • the amount of polymeric material in the electric field is crucial for the measurement signal.
  • the electrode component is arranged such that the electric field covers the entire conveyor belt width. This is preferably the case when the conveyor belt is not too wide, for example up to 1000 mm.
  • the electrode component is arranged in such a way that the electric field essentially only covers the middle region of the conveyor belt, which with respect to the support side
  • Cover plate is particularly affected by impact damage. For example, if the conveyor belt is 2000 mm wide, the center area is detected with a dimension of about 1000 mm. - Variant III
  • Conveyor belt has a width of 2000 mm, it is divided into 20 longitudinal strips, each with a width of 100 mm. After each round this will happen
  • Conveyor belt would then be completely recorded in 20 cycles. In this way, you can work with smaller electrode components, for example, with the dimensions of 100 x 100 mm.
  • Conveyor belt are integrated, with the formation of a respective
  • Each section is assigned a unique address, for example, in a number or letter sequence.
  • the detectable element is completely embedded in the conveyor belt or attached to the belt surface.
  • the preferred variant is the complete embedding, specifically to protect the detectable element.
  • This detectable element consists in particular of a dielectrically active material. Examples are given in particular:
  • the detectable element is a metal strip.
  • the detectable element comprises a polymer matrix, preferably on the basis of the cover plate material, wherein in this polymer matrix evenly distributed small-sized metal particles, for example in powder form, are incorporated.
  • FIG. 1 shows a conveyor system with an electrode component as a scanning unit, which corresponds to a measuring unit and evaluation unit.
  • FIG. 2 shows an annularly formed electrode component
  • FIG. 3 shows an electrode component in a combing construction.
  • Fig. 1 shows a conveyor system 1 with a conveyor belt 2, comprising a support-side cover plate 3 and a running cover plate 4 each made of a polymeric material having elastic properties, for example, a vulcanized rubber mixture based on CR, and an embedded Zunos, for example in shape from
  • the running side cover plate 4 is supported within the upper strand A and the upper strand B on support rollers 6.
  • the conveyor system 1 is equipped with a monitoring system 7, comprising a scanning unit 8, measuring unit 9 and an evaluation unit 10.
  • the scanning unit 8 detects contactlessly the surface of the support-side cover plate 3 within the
  • Scanning unit can be arranged.
  • the distance of the scanning unit 8 to the passing conveyor belt 2 is ⁇ 10 mm, in particular 2 to 5 mm. This preferred small distance is in an arrangement principle of the scanning unit 8 within the
  • the scanning unit can be arranged both in the upper run and in the lower run. However, the arrangement of the scanning unit within the lower strand is also preferred here.
  • a brush or a scraper may still be arranged, which cleans the belt surface.
  • a single scanning unit 8 is sufficient. In large-scale conveyor systems, several scanning units can be arranged at certain intervals.
  • the conveyor system 1 can also be equipped with an additional component in the form of an audible and / or visual warning, which responds when a critical condition with regard to the damage of the support-side cover plate 3 and / or running side cover plate 4 is reached. An automatic shutdown of the conveyor system upon reaching such a critical state is possible.
  • an additional component in the form of an audible and / or visual warning, which responds when a critical condition with regard to the damage of the support-side cover plate 3 and / or running side cover plate 4 is reached.
  • An automatic shutdown of the conveyor system upon reaching such a critical state is possible.
  • the scanning unit 8 is now a
  • Electrode member The electrode component is designed in terms of area so that a significant capacity of the polymer mixture in question can be measured.
  • the standard electrode according to DIN 53483 can be used.
  • Fig. 2 shows an electrode member 11 in an annular design.
  • the first electrode 12 forms the core and is surrounded by the sleeve-shaped second electrode 13. Between these two electrodes is an annular air gap 14. Between the two electrodes, an alternating electrical field is now applied.
  • a corresponding measuring electronics behind it for example by means of a dielectric network channel, the capacitance signal and thus the dielectric constant can be evaluated.
  • the measurement is preferably carried out at a fixed frequency. Medium frequencies of 10 to 200 kHz have proven to be ideal.
  • the penetration depth of the electric field in the sample can be controlled by the distance between the two electrodes to each other. With a distance of several millimeters, the penetration depth is large enough so that the field also interacts with the cover layer of the conveyor belt to be measured.
  • the typically conveyed bulk materials are so low in their dielectricity that residues still adhering to the surface are negligible. However, it is advantageous if the presented in connection with FIG. 1 additional
  • Cleaning measure the belt surface is made by a running bust or a scraper.
  • Fig. 3 shows an electrode component 15 in a combing construction.
  • Electrode 17 form an interdigitated electrode system to form an air gap 20 here. With such an electrode construction, the capacitance signal can be increased. Otherwise, here on in conjunction with the

Landscapes

  • Control Of Conveyors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen und zerstörungsfreien Überwachung einer Förderanlage (1) mit wenigstens folgenden Bauteilen: einem endlos geschlossenen Fördergurt (2) mit einer tragseitigen Deckplatte (3) und laufseitigen Deckplatte (4) aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und einem eingemischten elektrisch leitfähigen Füllstoff sowie mit einem eingebetteten Zugträger; Trommeln (5), Tragrollen (6) und Tragerüste, wobei die vorgenannten Bauteile in Verbindung mit dem Fördergurt (2) ein materialförderndes Obertrum (A) und ein materialfreies Untertrum (B) bilden; sowie einem Überwachungssystem (7) zur Erfassung von Schäden des Fördergurtes (2), das mit wenigstens einer Abtasteinheit (8) versehen ist, die berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte (3) innerhalb eines materialfreien Bereiches und/oder die Oberfläche der laufseitigen Deckplatte (4) des vorbeilaufenden Fördergurtes (2) erfasst, wobei die Abtasteinheit (8) mit einer Messeinheit (9) und Auswerteeinheit (10) korrespondiert, und zwar unter Erfassung der Ist-Werte bei Abgleich mit den Soll-Werten. Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Rahmen eines dielektrischen Messsystems die Abtasteinheit (8) ein Elektrodenbauteil ist, das aus wenigstens einer ersten Elektrode und zweiten Elektrode und aus einem zwischen diesen beiden Elektroden vorhandenen Spalt, der ein Medium umfasst, besteht und dabei ein elektrisches Feld erzeugt, womit Veränderungen im Aufbau der tragseitigen Deckplatte (3) und/oder laufseitigen Deckplatte (4) des Fördergurtes (2) erfassbar sind.

Description

Beschreibung
Einrichtung zur Überwachung einer Förderanlage unter Einsatz eines
Elektrodenbauteils zur Erfassung von Schäden eines Fördergurtes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen und zerstörungsfreien
Überwachung einer Förderanlage mit wenigstens folgenden Bauteilen:
- einem endlos geschlossenen Fördergurt mit einer tragseitigen Deckplatte und
laufseitigen Deckplatte aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und einem eingemischten elektrisch leitfähigen Füllstoff sowie mit einem eingebetteten Zugträger;
- Trommeln, Tragrollen und Traggerüste, wobei die vorgenannten Bauteile in
Verbindung mit dem Fördergurt ein materialförderndes Obertrum und ein
materialfreies Untertrum bilden; sowie
- einem Überwachungssystem zur Erfassung von Schäden des Fördergurtes, das mit wenigstens einer Abtasteinheit versehen ist, die berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte innerhalb eines materialfreien Bereiches und/oder die
Oberfläche der laufseitigen Deckplatte des vorbeilaufenden Fördergurtes erfasst, wobei die Abtasteinheit mit einer Messeinheit und einer Auswerteeinheit korrespondiert, und zwar unter Erfassung der Ist-Werte bei Abgleich mit den Soll- Werten.
Was den Aufbau eines Fördergurtes betrifft, so wird insbesondere auf folgende
Patentliteratur verwiesen: DE 25 20 943 AI DE 38 01 120 AI
DE 25 32 190 AI DE 43 33 839 AI
DE 44 36 042 AI EP 0 753 471 AI
EP 0 336 385 AI WO 2008/034483 AI
Die tragseitige Deckplatte und laufseitige Deckplatte bestehen zumeist jeweils aus einer Kautschukmischung, enthaltend eine Kautschukkomponente oder einen
Kautschukkomponentenverschnitt, ein Vernetzungsmittel oder ein Vernetzungssystem, umfassend ein Vernetzungsmittel und einen Beschleuniger, sowie zumeist weitere Mischungsingredienzien, insbesondere einen Füllstoff und/oder ein
Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Alterungsschutzmittel und/oder einen Weichmacher und/oder sonstige Zusatzstoffe (z.B. Fasern, Farbpigmente). Die diesbezügliche
Kautschukbasis ist insbesondere: Naturkautschuk (NR)
Butadien-Kautschuk (BR)
Chloropren-Kautschuk (CR)
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
Nitrilkautschuk (NBR)
Butylkautschuk (HR)
Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM)
Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM)
SBR/BR-Verschnitt
NR/BR-Verschnitt
Von besonderer Bedeutung ist bislang CR, das sich durch eine hohe Flamm-, Witterungsund Alterungsbeständigkeit auszeichnet, insbesondere für Fördergurte mit Einsatz im Untertagebergbau. Im Übertagebergbau hat ferner NR eine größere Bedeutung erlangt. Bedingt durch die Vulkanisation einer Kautschukmischung der oben genannten Art erfährt der Fördergurt die erforderlichen elastischen Eigenschaften. Als eingebettete Zugträger kommen in Fördergurtlängsrichtung verlaufende Seile aus Stahl oder Aramid zum Einsatz, wobei Seile aus Stahl von besonderer Bedeutung sind.
Insbesondere in Verbindung mit Stahlseil-Fördergurten wird zwecks Schlitzschutz zusätzlich eine eingebettete Querarmierung aus Synthesecorden, beispielsweise aus
Polyamid (PA), verwendet (WO 2008/034483 AI). Der Zugträger kann auch ein textiles Flächengebilde, insbesondere ein ein- oder mehrlagiges Gewebe, beispielsweise ein Polyester-Polamid-Gewebe, sein. Zumeist erfolgt die Führung eines Fördergurtes in einer Förderanlage in geöffneter Form, und zwar im Rahmen eines gemuldeten Tragrollenstuhls.
In den letzten 20 Jahren wurde jedoch auch das geschlossene Fördersystem unter Einsatz eines Rohrfördergurtes weiterentwickelt. Die Anlagenbauteile sind bei dem geschlossenen Fördersystem neben den Trommeln (Antriebstrommel, Umkehrtrommel), Tragrollen und Traggerüsten zumeist noch Korrekturrollen sowie eine Niederhalterolle beim Schließen des Fördergurtes. Diesbezüglich wird insbesondere auf folgende Patentliteratur verwiesen:
DE 36 06 129 AI DE 10 2009 003 552 AI
DE 36 12 765 AI EP 0 336 385 AI
DE 43 33 839 B4
Weitere Bauteile einer Förderanlage können eine Aufgabeschurre innerhalb des
Obertrums, Umlenkrollen im Bereich des Untertrums sowie Fördergurtprofüe aus einem polymeren Werkstoff, beispielsweise Randprofile, sein.
Fördergurte werden beim Auftreffen des Fördermaterials, beispielsweise Erze, stark beansprucht. Dadurch kommt es oft zu Beschädigungen der tragseitigen Deckplatte des Fördergurtes, und zwar in Form von Schnitten, Materialausbrüchen oder anderen
Beschädigungen. Diese sind für die Lebensdauer des Fördergurtes kritisch und müssen daher möglichst früh erkannt werden. Verschleißerscheinungen durch Abrieb können auch bei der laufseitigen Deckplatte mit Kontakt zu den Trommeln und Tragrollen sowie gegebenenfalls zu weiteren Rollenbauteilen, die oben erwähnt sind, auftreten. Darüber hinaus können bei einem Stahlseil-Fördergurt die tragseitige und/oder laufseitige
Deckplatte bei extremen Belastungen durch die Stahlseile aufgeschlitzt werden, wobei die bereits vorgestellte Synthesecord-Querarmierung einen - wenn auch nicht immer - ausreichenden Schlitzschutz bietet. Letztlich kann auch der Zugträger bei einem
Dauerbetrieb beschädigt werden, was negative Auswirkungen auf die Zugkraft eines Fördergurtes haben kann. Neben der regelmäßigen visuellen Inspektion gibt es verschiedene Systeme zur
Überwachung des Zustands des Fördergurtes im Betrieb einer Förderanlage. Ein Abriss des diesbezüglichen Standes der Technik wird im Folgenden wiedergegeben:
- Die Druckschriften DE 44 44 264 Cl, DE 197 15 703 AI und WO 02/40 384 AI
beschreiben einen Ansatz, bei der die Fördergurte mit Leiterschleifen in regelmäßigen
Abständen versehen werden, deren Beschädigungen durch elektroinduktive
Messverfahren detektiert werden können. Anstelle der Leiterschleifen oder in
Kombination mit diesen können auch Transponder zum Einsatz gelangen. Nachteilig bei diesem Überwachungskonzept ist die Empfindlichkeit der Systeme auf die
Einsatzbedingungen und die notwendige Modifikation der Gurtaufbauten mit den
Leiterschleifen und/oder Transpondern. Insbesondere die Transponder sind äußerst störanfällig.
- Die Druckschriften DE 195 39 980 AI und EP 0 787 669 Bl beschreiben eine
Überwachungseinrichtung unter Verwendung von quer zur Förderrichtung in den
Fördergurt eingebauten Überwachungselementen und Identifikationselementen, die bei Vorbeiführen an ortsfesten Leseeinrichtungen sowohl den Zustand als auch die Position meldet. Dieses Überwachungskonzept ist jedoch in seiner Umsetzung sehr aufwendig. - Die Offenlegungsschrift DE 198 40 081 AI stellt ein System zur Überwachung einer einem Verschleiß unterworfenen Schicht vor. So wird beispielsweise eine
ferromagnetische Schicht in die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte eingebettet, die das Signal eines darunter liegenden Transponders abschirmt, es sei denn, dass diese Schicht beschädigt ist. Auch dieses Überwachungskonzept ist sehr aufwendig und nur auf speziell ausgerüstete Fördergurte anwendbar.
- Die Kontrolle des Zustandes der Stahlseile in Fördergurten erfolgt durch ein außen vorbeigeführtes induktives Feld (DE 199 21 224 AI) oder durch ein magnetisches Feld (DE 10 2006 036 668 AI). Nachteilig ist, dass hiermit nur Beschädigungen der
Stahlseilstrukturen erfassbar sind.
- Bei der Überwachung der Beschädigungen der tragseitigen und/oder laufseitigen
Deckplatte kommen opto-elektronische Systeme, insbesondere in Form einer Zeilen- oder Flächenkamera, zum Einsatz, wobei diesbezüglich insbesondere auf folgende
Patentliteratur verwiesen wird:
DE 24 13 543 AI DE 101 29 091 AI
DE 42 40 094 AI DE 101 40 920 AI
DE 100 29 545 AI EP 1 187 781 Bl
DE 100 48 552 AI WO 2005/023688 AI
DE 101 00 813 AI WO 2008/031648 AI
Die hier dokumentierten umfangreichen Entwicklungsarbeiten unterstreichen die zunehmende Bedeutung dieser Überwachungseinrichtung. Neben dem großen technischen Aufwand ist dieses Überwachungskonzept jedoch von einer
Gurtoberfläche ohne wesentliche Verschmutzung abhängig. Aus diesem Grunde wird das opto-elektronische System zusätzlich mit einer Freiblasvorrichtung versehen, was jedoch die Grenzen der Wirtschaftlichkeit aufzeigt. - Ferner ist eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion eines Fördergurtes mittels energiereicher Strahlen, insbesondere Röntgenstrahlen, bekannt, wobei diesbezüglich insbesondere auf folgende Patentliteratur verwiesen wird: DE 35 17 314 AI JP 04158208 A (Patent Abstracts of Japan)
WO 2006/066519 AI JP 2000292371 A (Patent Abstracts of Japan)
Nachteilig ist, dass bei derartigen Strahlen aus Sicherheitsgründen das
Überwachungssystem in ein Gehäuse integriert werden muss, was ebenfalls die Grenzen der Wirtschaftlichkeit aufzeigt.
Ferner wird bei diesem Überwachungseinrichtung vorrangig das Innenleben eines Fördergurtes, insbesondere die eingebetteten Stahlseile, erfasst. Im Hintergrund der oben genannten Gesamtproblematik besteht die Aufgabe darin, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Überwachung einer Förderanlage bereitzustellen, bei der die Beschädigung der tragseitigen und/oder laufseitigen Deckplatte, insbesondere die der tragseitigen Deckplatte, frühzeitig erkannt werden kann und die zudem verschleißfrei, wartungsarm und bei möglichst geringem Aufwand wirtschaftlich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass im Rahmen eines dielektrischen Messsystems die Abtasteinheit ein Elektrodenbauteil ist, das aus wenigstens einer ersten Elektrode und zweiten Elektrode und aus einem zwischen diesen beiden Elektroden vorhandenen Spalt, der ein Medium umfasst, besteht und dabei ein elektrisches Feld erzeugt, womit
Veränderungen im Aufbau der tragseitigen Deckplatte und/oder laufseitigen Deckplatte des Fördergurtes erfassbar sind.
Bei den typischerweise in Fördergurten verwendeten polymeren Werkstoffe für die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte handelt es sich in der Regel um
Elastomerrezepturen auf der eingangs genannten Kautschukbasis mit einem signifikanten Anteil an Ruß als Füllstoff in der Rezeptur. Dadurch handelt es sich um polymere Werkstoffe mit gut leitfähigen Füllstoffen in einer isolierenden Polymermatrix. Diese Polymermatrix hat in der Regel eine signifikante Polarisierbarkeit, beschrieben durch die Dielktrizitätszahl. Die Dielektrizitätszahl beschreibt, wie stark sich unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes Ladungen innerhalb des Werkstoffs verschieben können, beispielsweise durch Ausbildung und/oder Ausrichtung von vorhandenen Dipolen. Bringt man einen solchen Werkstoff in ein elektrisches Feld, so bewirkt es eine Änderung der an den Elektroden messbaren Kapazität. Die Änderung ist materialspezifisch und hängt von der Menge des im Feld befindlichen polarisierbaren Polymerwerkstoffes ab. Diesen Effekt macht man sich nun bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zunutze, indem man den Fördergurt an einem elektrischen Feld, das kontinuierlich bezüglich seiner Kapazität überwacht wird, vorbeiführt. Sind nun beispielsweise Ausbrüche oder
Beschädigungen der tragseitigen Deckplatte vorhanden, ist die Menge an dem
Polymermaterial im elektrischen Feld verändert und man kann dies in einer veränderten Kapazität bei der elektrischen Messung beobachten.
Auch reagiert dieses Messprinzip auf Veränderungen im polymeren Werkstoff,
beispielsweise in Bezug auf die mechanische Alterung, die aber in dem Fördergurt in diesem Maße nicht zu erwarten sind. Hier ist die Menge an polymerem Werkstoff im elektrischen Feld für dass Messsignal entscheidend.
Die Druckschrift WO 2007/109896 AI beschreibt ebenfalls einen dielektrischen
Messansatz zur Überwachung von Antriebsriemen im Einsatz, wobei jedoch im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Einrichtung Änderungen im polymeren Werkstoff verfolgt werden.
Die Druckschrift WO 2009/003853 A2 beschreibt die Nutzung der dielektrischen Messung von Polymerwerkstoffen zur Verfolgung von Alterungs- und Ermüdungsvorgängen.
Hinsichtlich der Anordnung des Elektrodenbauteils nahe an dem vorbeilaufenden
Fördergurt werden im Folgenden drei Varianten vorgestellt: - Variante I
Das Elektrodenbauteil ist derart angeordnet, dass das elektrische Feld die gesamte Fördergurtbreite erfasst. Dies ist vorzugsweise dann der Fall, wenn der Fördergurt nicht allzu breit ist, beispielsweise bis 1000 mm.
- Variante II
Das Elektrodenbauteil ist derart angeordnet, das das elektrische Feld im Wesentlich nur den Mittenbereich des Fördergurtes erfasst, der im Hinblick auf die tragseitige
Deckplatte besonders von Aufschlagschäden betroffen ist. Ist beispielsweise der Fördergurt 2000 mm breit, so wird der Mittenbereich mit einer Dimension von etwa 1000 mm erfasst. - Variante III
Große Überlandfördergurte, für die die Überwachung von besonderer Bedeutung ist, sind in der Regel bis zu 2800 mm breit. Unter diesen Gesichtspunkten ist es vorteilhaft, wenn der Fördergurt in Längsstreifen aufgeteilt wird. Wenn beispielsweise der
Fördergurt eine Breite von 2000 mm aufweist, so wird dieser in 20 Längsstreifen mit jeweils einer Breite von 100 mm aufgeteilt. Nach jedem Umlauf wird das
Elektrodenbauteil als Abtasteinheit um 100 mm versetzt. Ein 2000 mm breiter
Fördergurt wäre dann in 20 Umläufen komplett aufgezeichnet. Auf diese Weise kann mit kleineren Elektrodenbauteilen gearbeitet werden, beispielsweise mit den Baumaßen 100 x 100 mm.
Ferner ist es von Vorteil, wenn zwecks Lokalisierung des Schadens in regelmäßigen Abständen, beispielsweise im Abstand von 20 m, detektierbare Elemente in dem
Fördergurt integriert sind, und zwar unter Ausbildung einer jeweiligen
Abschnittsmarkierung. Jedem Abschnitt ist dabei eine eindeutige Adresse zugeordnet, beispielsweise in einer Nummern- oder Buchstabenabfolge. Das detektierbare Element ist dabei vollständig im Fördergurt eingebettet oder an der Gurtoberfläche angebracht. Die bevorzugte Variante ist dabei die vollständige Einbettung, und zwar zum Schutz des detektierbaren Elementes. Dieses detektierbare Element besteht insbesondere aus einem dielektrisch aktiven Werkstoff. Als Beispiele werden insbesondere genannt:
- Das detektierbare Element ist ein Metallstreifen.
- Das detektierbare Element umfasst eine Polymermatrix, vorzugsweise auf der Basis des Deckplattenwerkstoffes, wobei in diese Polymermatrix möglichst gleichmäßig verteilt kleinstückige Metallteilchen, beispielsweise in Pulverform, eingearbeitet sind.
Weitere Gestaltungsvarianten der Überwachungseinrichtung wie auch
Konstruktionsformen des Elekrodenbauteils als Abtasteinheit werden im Rahmen der Figurenbeschreibung noch näher vorgestellt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Förderanlage mit einem Elektrodenbauteil als Abtasteinheit, die mit einer Messeinheit und Auswerteeinheit korrespondiert;
Fig. 2 ein ringförmig ausgebildetes Elektrodenbauteil;
Fig. 3 ein Elektrodenbauteil in einer kämmenden Konstruktion.
Fig. 1 zeigt eine Förderanlage 1 mit einem Fördergurt 2, umfassend eine tragseitige Deckplatte 3 und eine laufseitige Deckplatte 4 aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, beispielsweise aus einer vulkanisierten Kautschukmischung auf der Basis von CR, sowie einen eingebetteten Zuträger, beispielsweise in Form von
Stahlseilen. In die vulkanisierte Kautschukmischung ist ein elektrisch leitfähiger Füllstoff in Form von Ruß beigemischt. In Laufrichtung (Pfleilrichtung) wird der Fördergurt 2 um eine Trommel 5 geführt, wobei innerhalb des Obertrums A die Materialförderung stattfindet. Die Trommel 5, die keinen Kontakt mit dem Fördermaterial hat, ist zumeist die Antriebstrommel. Die
Umkehrtrommel, wo der Fördergurt 2 vom Obertrum A in den Untertrum B überführt wird, und zwar bei gleichzeitigem Abwurf des Fördermaterials, ist hier nicht dargestellt. Hinsichtlich diesbezüglicher Details wird auf den eingangs genannten Stand der
Fördertechnologie verwiesen. Die laufseitige Deckplatte 4 stützt sich innerhalb des Obertrums A und des Obertrums B an Tragrollen 6 ab.
Die Förderanlage 1 ist mit einem Überwachungssystem 7 ausgestattet, umfassend eine Abtasteinheit 8, Messeinheit 9 und eine Auswerteeinheit 10. Die Abtasteinheit 8 erfasst dabei berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte 3 innerhalb des
Untertrums B, wo keine Materialförderung stattfindet. Da die Trommel 5 ebenfalls frei von einer Materialförderung ist, kann auch innerhalb dieses Trommelbereiches die
Abtasteinheit angeordnet werden. Der Abstand der Abtasteinheit 8 zu dem vorbeilaufenden Fördergurt 2 beträgt < 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm. Dieser bevorzugte geringe Abstand ist bei einem Anordnungsprinzip der Abtasteinheit 8 innerhalb des
Untertrums B oder innerhalb des Bereiches der Trommel 5 realisierbar.
Im Rahmen der Untersuchung der laufseitigen Deckplatte kann die Abtasteinheit sowohl im Obertrum als auch im Untertrum angeordnet werden. Bevorzugt ist jedoch auch hier die Anordnung der Abtasteinheit innerhalb des Untertrums. In Laufrichtung des Fördergurtes 2 kann vor der Abtasteinheit 8, beispielsweise an der Position X, noch eine Bürste oder ein Abstreifer angeordnet sein, der die Gurtoberfläche reinigt.
Zumeist genügt eine einzige Abtasteinheit 8. Bei Großförderanlagen können auch in bestimmten Abständen mehrere Abtasteinheiten angeordnet sein. Die Förderanlage 1 kann zudem mit einem Zusatzbauteil in Form eines akustischen und/oder optischen Warnhinweises ausgestattet sein, das dann reagiert, wenn ein kritischer Zustand hinsichtlich der Beschädigung der tragseitigen Deckplatte 3 und/oder laufseitigen Deckplatte 4 erreicht ist. Auch eine automatische Abschaltung der Förderanlage bei Erreichen eines derartigen kritischen Zustandes ist möglich. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf den eingangs genannten Stand der Technik um die Überwachung einer Förderanlage mittels opto-elektronischer Systeme verwiesen.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Einrichtung ist nun die Abtasteinheit 8 ein
Elektrodenbauteil. Das Elektrodenbauteil ist dabei flächenmäßig so ausgelegt, dass eine signifikante Kapazität an der betreffenden Polymermischung messbar ist. Eingesetzt werden kann beispielsweise die Standardelektrode nach DIN 53483.
In Verbindung mit den Fig. 2 und 3 werden nun zwei bevorzugte Elektrodenbauteile näher vorgestellt.
Fig. 2 zeigt ein Elektrodenbauteil 11 in ringförmiger Ausführung. Die erste Elektrode 12 bildet den Kern und ist dabei von der hülsenförmigen zweiten Elektrode 13 umgeben. Zwischen diesen beiden Elektroden befindet sich ein ringförmiger Luftspalt 14. Zwischen den beiden Elektroden wird nun ein elektrisches Wechselfeld angelegt. Mit einer entsprechenden Messelektronik dahinter, beispielsweise mittels eines dielektrischen Netzwerkkanalysators, kann das Kapazitätsignal und damit die Dielektrizitätszahl ausgewertet werden. Die Messung wird vorzugsweise bei einer festen Frequenz durchgeführt. Als ideal haben sich dabei mittlere Frequenzen von 10 bis 200 kHz herausgestellt.
Die Eindringtiefe des elektrischen Feldes in die Probe kann durch den Abstand der beiden Elektroden zueinander gesteuert werden. Mit einem Abstand von mehreren Millimetern ist die Eindringtiefe groß genug, so dass das Feld auch mit der zu messenden Deckschicht des Fördergurtes wechselwirkt. Die typischerweise geförderten Schüttgüter sind in ihrer Dielektriztätszahl so niedrig, dass noch auf der Oberfläche anhaftende Reste vernachlässigbar sind. Allerdings ist es vorteilhaft, wenn die in Verbindung mit der Fig. 1 vorgestellte zusätzliche
Reinigungsmaßnahme der Gurtoberfläche durch eine mitlaufende Büste oder einen Abstreifer vorgenommen wird.
Fig. 3 zeigt ein Elektrodenbauteil 15 in einer kämmenden Konstruktion. Die
Kammspitzen 18 der ersten Elektrode 16 und die Kammspitzen 19 der zweiten
Elektrode 17 bilden hier unter Ausbildung eines Luftspaltes 20 ein ineinandergreifendes Elektrodensystem. Mit einer derartigen Elektrodenkonstruktion kann das Kapazitätssignal vergrößert werden. Ansonsten wird hier auf das in Verbindung mit dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 Ausgesagte verwiesen.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Förderanlage
2 Fördergurt
3 tragseitige Deckplatte
4 laufseitige Deckplatte
5 Trommel
6 Tragrollen
7 Überwachungssystem
8 Abtasteinheit
9 Messeinheit
10 Auswerteeinheit
11 Elektrodenbauteil in ringförmiger Ausführung
12 erste Elektrode
13 zweite Eklektrode
14 Spalt in Form eines Luftspaltes
15 Elektrodenbauteil in kammförmiger Ausführung
16 erste Elektrode
17 zweite Elektrode
18 Kammspitze der ersten Elektrode
19 Kammspitze der zweiten Elektrode
20 Spalt in Form eines Luftspaltes
A Obertrum
B Untertrum
X Position einer Bürste oder eines Abstreifers

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur kontinuierlichen und zerstörungsfreien Überwachung einer
Förderanlage (1) mit wenigstens folgenden Bauteilen:
- einem endlos geschlossenen Fördergurt (2) mit einer tragseitigen Deckplatte (3) und laufseitigen Deckplatte (4) aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und einem eingemischten elektrisch leitfähigen Füllstoff sowie mit einem eingebetteten Zugträger;
- Trommeln (5), Tragrollen (6) und Traggerüste, wobei die vorgenannten Bauteile in Verbindung mit dem Fördergurt (2) ein materialförderndes Obertrum (A) und ein materialfreies Untertrum (B) bilden; sowie - einem Überwachungssystem (7) zur Erfassung von Schäden des Fördergurtes (2), das mit wenigstens einer Abtasteinheit (8) versehen ist, die berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte (3) innerhalb eines materialfreien Bereiches und/oder die Oberfläche der laufseitigen Deckplatte (4) des vorbeilaufenden Fördergurtes (2) erfasst, wobei die Abtasteinheit (8) mit einer Messeinheit (9) und einer Auswerteeinheit (10) korrespondiert, und zwar unter Erfassung der Ist-Werte bei Abgleich mit den Soll- Werten; dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen eines dielektrischen Messsystems die Abtasteinheit (8) ein Elektrodenbauteil (11, 15) ist, das aus wenigstens einer ersten Elektrode (12, 16) und zweiten Elektrode (13, 17) und aus einem zwischen diesen beiden Elektroden vorhandenen Spalt (14, 20), der ein Medium umfasst, besteht und dabei ein elektrisches Feld erzeugt, womit Veränderungen im Aufbau der tragseitigen Deckplatte (3) und/oder laufseitigen Deckplatte (4) des Fördergurtes (2) erfassbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenbauteil (11) ringförmig ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenbauteil (15) in einer kämmenden Konstruktion ausgebildet ist, indem die erste Elektrode (16) und die zweite Elektrode (17) mit ihren jeweiligen Kammspitzen (18, 19) ineinander greifen.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (14, 20) zwischen der ersten Elektrode (12, 16) und der zweiten Elektrode
(13, 17) ein Luftspalt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Elektrodenbauteil (11, 15) bei der Erfassung der Schäden der tragseitigen
Deckplatte (3) des Fördergurtes (2) im Bereich derjenigen Trommel (5), wo kein
Fördermaterial abgeworfen wird, oder innerhalb des Untertrums (B) der
Förderanlage (1) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenbauteil (11, 15) derart angeordnet ist, dass das elektrische Feld die gesamte
Fördergurtbreite erfasst.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Elektrodenbauteil (11, 15) derart angeordnet ist, dass das elektrische Feld den Mittenbereich des Fördergurtes (2) erfasst.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein versetzbares Elektrodenbauteil (11, 15) ein Längsstreifensystem des Fördergurtes (2) erfasst.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Elektrodenbauteil (11, 15) in einem Abstand < 10 mm zu dem vorbeilaufenden
Fördergurt (2) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenbauteil (11, 15) in einem Abstand von 2 bis 5 mm zu dem vorbeilaufenden Fördergurt (2) angeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Elektrodenbauteil (11, 15) bei einer festen Frequenz arbeitet.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenbauteil (11, 15) bei einer Frequenz von 10 bis 200 kHz arbeitet.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
zwecks Lokalisierung des Schadens in regelmäßigen Abständen detektierbare Elemente in dem Fördergurt (2) integriert sind, und zwar unter Ausbildung einer jeweiligen Abschnittsmarkierung.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das detektierbare
Element vollständig im Fördergurt (2) eingebettet ist oder an der Gurtoberfläche angebracht ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das detektierbare
Element aus einem dielektrisch aktiven Werkstoff besteht.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in
Laufrichtung des Fördergurtes (2) vor der Abtasteinheit (8) eine Bürste oder ein Abstreifer angeordnet ist.
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