AT6114U1

AT6114U1 - Verschleissindikator für schläuche aus kunststoff oder gummi

Info

Publication number: AT6114U1
Application number: AT0035302U
Authority: AT
Inventors: Gregor Dipl Ing Waldstein
Original assignee: Gregor Dipl Ing Waldstein
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verschleißindikator für Schäuche (1) aus Kunststoff oder Gummi zum Transport abrasiver Medien, welcher in der Schlauchwand (2) angeordnet ist und zumindest einen elektrischen Leiter (3) aufweist, welcher Teil eines elektronischen Schaltkreises (4) ist. Erfindungsgemäß wird der zumindest eine elektrische Leiter (3) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff- oder Gummimaterial hergestellt und unter Ausbildung einer elektrischen Isolierschicht (8, 8) zur Innen- und zur Außenseite der Schlauchwand homogen in die Schlauchwand (2) eingebettet. Der elektrische Leiter (3) kann parallel zur Schlauchachse (1) oder spiralförmig in der Schlauchwand (2) geführt sein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschleissindikator für Schläuche aus Kunststoff oder
Gummi zum Transport abrasiver Medien, weicher in der Schlauchwand angeord- net ist und zumindest einen elektrischen Leiter aufweist, welcher Teil eines elektronischen Schaltkreises ist.

Flexible Schläuche, die zum Transport abrasiver Medien benutzt werden, ver- schleissen an der Innenschicht, insbesondere im Bereich von Schlauchbiegungen.

Da derartige Abnützungen von aussen normalerweise nicht sichtbar sind, ist eine einfache Beurteilung des Verschleisszustandes meist nicht möglich. Dadurch wer- den derartige Schläuche entweder zu spät oder zu früh ausgetauscht, wodurch entweder ein Sicherheitsrisiko bzw. Einbussen in der Wirtschaftlichkeit resultieren.

Üblicherweise werden derartige Schläuche ausgewechselt, wenn sie wegen der durch den Verschleiss verringerten Wandstärke "weich" geworden sind. Diese
Vorgangsweise ist allerdings nicht zufriedenstellend, da die Schwächung der
Wandstärke nicht gleichmässig erfolgt und die Ausbildung von Schwachstellen oft zu spät erkannt wird.

In diesem Zusammenhang wurde bereist vorgeschlagen, in die Verschleissschicht einer Schlauchwand Kupferdrähte zu integrieren, welche mit einem Silikonmantel isoliert sind, um den hohen Temperaturen beim Vulkanisieren des Schlauches stand zu halten. Durch das abrasive Fördergut wird am Ende der Lebensdauer des Schlauches der elektrische Leiter unterbrochen, so dass beispielsweise durch eine Widerstands- oder Leitfähigkeitsmessung ein Warnsignal erzeugt werden kann. Nachteilig ist allerdings der inhomogene Aufbau der Schlauchwand, wobei es insbesondere bei mechanischer Beanspruchung des Schlauches zu einem Riss oder Bruch der elektrischen Leitung kommen kann, wodurch der Verschleissindikator seine Funktion verliert. Weiters kann das abrasiv zerstörte Kabel das Fördergut verunreinigen.

Aus der ZA 9 302 794 A ist beispielsweise ein Verschleissindikator zur Überwachung von Rohrleitungen bekannt geworden, welche im Bergbau eingesetzt und zur Förderung von abrasivem Material verwendet werden. Die Rohrleitungen sind mit Kunststoff (Polyethylen oder Polyurethan) oder Keramik als Verschleissschicht ausgekleidet und weisen jeweils in der Flanschebene aneinander stossender Rohrleitungen einen Verschleissindikator auf, welcher den selben abrasiven Kräften, wie die Verschleissschicht in den Rohren ausgesetzt ist. Der Verschleissindikator weist eine Vielzahl gedruckter elektrischer Leitungen in einem Kunststoffträger auf, welche kreisabschnittförmig um eine kreisrunde Öffnung des flächigen

Indikators angeordnet sind.

Die gedruckten Schaltungen führen zu einem Signal- generator samt Auswerteeinrichtung, welcher bei Abnützung des Verschleissindi- kators, d. h. bei Unterbrechung einzelner gedruckter Leitungen, entsprechende
Signaländerungen anzeigt. Da der Verschleissindikator nur jeweils in den Kupp- lungsstellen der einzelnen aneinander gekoppelten Rohrleitungen angeordnet ist, kann der Verschleiss der Innenauskleidung nur punktförmig festgestellt werden und eignet sich daher nicht für eine gleichmässige Überwachung entlang der gesamten Schlauchlänge.

Überwachungseinrichtungen zur Feststellung des Abriebes eines verschleissbaren
Belags sind auch aus anderen Anwendungsgebieten bekannt. So beschreibt bei- spielsweise die EP 0 345 208 Al ein Überwachungsorgan für den Bremsbelag eines Kraftfahrzeugs, welches in einem verschleissbaren Kunststoffkörper zumin- dest zwei mit unterschiedlichem Abstand zur Verschleissfläche angeordnete Fühler aufweist. Diese Fühler werden durch isolierte elektrische Leiter gebildet, welche über einen zweipoligen Schalter mit einer Auswerteeinheit verbunden sind. Die elektrischen Leiter werden gemeinsam mit dem verschleissbaren Belag abgebaut, wobei beim Unterbrechen einer Leitung ein Warnsignal geschaltet wird. Derartige Überwachungsorgane sind allerdings für den Einbau in eine Schlauchwand ungeeignet, da dadurch ein inhomogener, unflexible Schlauchaufbau entstehen würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von bekannten Ver- schieissindikatoren für Schläuche eine Verbesserung dahingehend vorzuschlagen, dass ein derartiger Verschleissindikator gemeinsam mit dem Schlauch auf einfache Weise hergestellt werden kann, wobei die mechanischen Eigenschaften des Schlauches möglichst unverändert beibehalten werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der zumindest eine elektrische Leiter aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff- oder Gummimaterial besteht und unter Ausbildung einer elektrischen Isolierschicht zur Innen- und zur Aussenseite der Schlauchwand homogen in die Schlauchwand eingebettet ist. Die mechanischen Eigenschaften der Schlauchwand werden durch die elektrisch leitfähigen Stränge nicht wesentlich beeinflusst, weiters ist eine Verunreinigung des Fördergutes durch Metallsplitter ausgeschlossen. Der zumindest eine elektrische Leiter kann parallel zur Schlauchachse oder spiralförmig in der Schlauchwand geführt sein.

In der einfachsten Ausführungsvariante kann der zumindest eine elektrische Leiter aus elektrisch leitfähigem Kunststoff- oder Gummimaterial in eine Schlauchwand aus elektrisch isolierendem Kunststoff- oder Gummimaterial eingebettet sein, so dass der innen liegende Bereich der Isolierschicht gleichzeitig

als Verschleissschicht fungiert. Gemäss einer Ausführungsvariante der Erfindung kann allerdings an der Innenseite der Schlauchwand eine separate Verschleiss- schicht angeordnet sein.

Werkstoffe aus Gummi oder Kunststoff sind normalerweise elektrisch nicht oder nur gering leitfähig. Durch die Zugabe leitfähiger Füllstoffe kann die Leitfähigkeit im Bereich zwischen 109 bis 103 Ohm/m variiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine elektrische Leiter sowie die Isolierschicht aus dem- selben Grundmaterial bestehen wie die Verschleissschicht, beispielsweise aus
Naturkautschuk oder Polybutadien-Kautschuk, wobei der elektrische Leiter einen elektrisch leitenden Füllstoff, beispielsweise Russ oder Russpartikel, enthält und einen Durchgangswiderstand < 106 Ohm/m aufweist.

Gemäss einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist der zumindest eine elektrische Leite als Flachbandleiter ausgebildet ist, welcher in eine von einer Stütz- oder Trägerschicht umgebene Isolierschicht eingebettet ist, wobei an der
Innenseite der Isolierschicht eine Verschleissschicht angeordnet ist.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass der zumindest eine elektrische Leiter einen im Wesentlichen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist und von einer Isolierschicht ummantelt ist, wobei der elektrische
Leiter samt Isolierschicht in eine Verschleissschicht eingebettet ist, welche von einer Stütz- oder Trägerschicht umgeben ist. Bei beiden Varianten kann ausserhalb der Stütz- oder Trägerschicht bzw. Karkasse eine Schutz- oder Deckschicht aus Kunststoff oder Gummi angeordnet sein.

Erfindungsgemäss wird der elektrische Leiter mit einem hochfrequenten elektronischen Signal beaufschlagt (z. B. Modemsignal mit 9500 Baud), wobei der Abrieb der Verschleissschicht bzw. der innenliegenden Isolierschicht eine detektierbare Änderung des elektrischen Signals erzeugt. Beispielsweise können Änderungen des kapazitiven oder des induktiven Widerstandes festgestellt werden, weiters ist es auch möglich eine Unterbrechung des Leiters zu detektieren, wenn dieser durch fortgesetzte Beanspruchung durch das abrasive Material unterbrochen wird. Zu diesem Zeitpunkt weist dieser Schlauch nach aussen noch kein Leck auf und kann rechtzeitig gewechselt werden.

Es sind zwar bereits Schläuche mit elektrisch leitfähigen Schichten in einem anderem Zusammenhang bekannt geworden, diese dienen jedoch dazu, elektrostatisch Aufladungen bei der Durchleitung fluider, pastöser oder partikelförmiger Medien, insbesondere im Lebensmittelbereich, zu vermeiden. So wird beispielsweise in der DE 44 36 971 C2 ein Schlauch mit elektrisch nicht leitfähiger Innenschicht beschrieben, wobei diese Innenschicht mindestens einen schmalen, in

Längsrichtung des Schlauches durchgehenden, elektrisch leitfähigen Streifen aufweist, der sich zumindest teilweise bis zu inneren Oberfläche der Innenschicht des Schlauches erstreckt und der zumindest teilweise mit einer elektrisch leitfä- higen Schicht an der Aussenseite des Schlauches in Berührung kommt.

Die elek- trisch leitfähige Schicht der DE 44 36 971 C2 aus einem wendelförmig gewickel- ten Folienband ist allerdings nicht Teil eines elektronischen Schaltkreises und könnte auch nicht als Verschleissindikator eingesetzt werden, da diese zur
Schlauchinnenwand bzw. Schlauchaussenwand elektrisch nicht isoliert ist.

Gleiches gilt für die DE 32 02 854 AI, welche eine elektrisch leitfähige Schlauch- leitung, insbesondere zur Förderund brennbarer oder explosiver Medien, beschreibt. Die Schlauchleitung besteht aus Elastomer- oder Kunststoffmaterial und mindestens ein Teil des Schlauchquerschnittes ist aus elektrisch leitfähigem
Elastomer- oder Kunststoffmaterial ausgeführt, das sich zumindest in partiellen
Bereichen bis zur inneren Oberfläche der Innenschicht erstreckt. Die punktförmig angeordneten, elektrisch leitfähigen Bereiche, welche die bei der Förderung der
Medien entstehende elektrostatische Aufladung nach aussen abführen, können beispielsweise aus einem Kunststoff-Russ-Gemisch bestehen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der bzw. die elektrischen Leiter in der Schlauchwand als Signalleiter ausgebildet sind, welche Schaltsignale, beispielsweise zum Ein- oder Ausschalten einer Förderanlage, zwischen den beiden Schlauchenden übertragen. Der bzw. die elektrischen Leiter in der Schlauchwand dienen somit nicht nur als wesentliche Teile eines Verschleissindikators, sondern auch als Leitungen für die Signalübertragung von einem Schlauchende zum anderen, so dass zusätzliche Signalübertragungsmittel entfallen können.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt eines Schlauches aus Kunststoff oder Gummi mit einem erfindungsgemässen Verschleissindikator, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 sowie die Fig. 3 und 4, bzw. Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsvarianten der Erfindung in den Fig. 1 und 2 entsprechenden Schnittdarstellungen.

Der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte Verschleissindikator für Schläuche 1 aus Kunststoff oder Gummi zum Transport abrasiver Medien (beispielsweise Lebensmittel aber auch Lieferbeton, Estrichbeton, Mörtel, etc. ) weist zumindest einen in der Schlauchwand 2 eingebetteten elektrischen Leiter 3 auf, welcher Teil eines elektronischen Schaltkreises 4 ist. Zur besseren Darstellung der einzelnen Schichten der Schlauchwand 2 wurde diese in ihrer Dicke im Ver-

hältnis zum Schlauchdurchmesser stark überhöht dargestellt. Im dargestellten
Beispiel sind vier elektrische Leiter 3 vorgesehen, welche gemäss Fig. 1 parallel zur Schlauchachse l'in der Schlauchwand 2 geführt sind.

Gemäss einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist es auch möglich die elektrischen Leiter 3 spiraförmig in der Schlauchwand 2 einzubetten.

Die elektronische Einheit 5 enthält einen Signalgenerator zur Beaufschlagung der elektrischen Leiter 3 mit einem hochfrequenten elektronischen Signal sowie eine
Auswerte- und Anzeigeeinrichtung zur Detektion und Anzeige der erfassten
Messgrösse bzw. deren Änderung, beispielsweise Gleichstromwiderstand, Impe- danz, Kapazität oder Induktivität.

Die elektrischen Leiter 3 sind sowohl zur Innenseite 6 als auch zur Aussenseite 7 der Schlauchwand mit einer Isolierschicht 8 bedeckt, welche - wie in Fig. 1 und 2 dargestellt-aus einer homogenen Schicht bestehen kann, in welche die elektrischen Leiter 3 einvulkanisiert sind. Es ist allerdings auch möglich, die Isolierschicht 8 zweiteilig (Innenschicht und Aussenschicht) auszuführen und die elektrischen Leiter 3 dazwischen einzubetten. Der innere Teil der Isolierschicht 8 kann in einer einfachen Ausführungsvariante als Verschleissschicht dienen, wobei durch Abnützung dieser Verschleissschicht in der elektronischen Einheit 5 eine Signal- änderung beobachtet werden kann. Bei fortgesetzter Abnützung kommt es zur Unterbrechung zumindest eines elektrischen Leiters 3, wodurch die angelegte elektrische Spannung unterbrochen wird.

Als Druckträger ist ausserhalb der elektrischen Leiter 3 eine Stütz- oder Trägerschicht 9 aus Stahl- oder Textilgewebe einbettet. An der Innenseite 6 der Schlauchwand 2 kann eine separate Verschleissschicht 10 angeordnet sein, welche bis zu den elektrischen Leitern 3 reichen kann.

Neben der Funktion als Verschiiessindikator können die elektrischen Leiter 3 als Signalleiter verwendet werden, welche Schaltsignale, beispielsweise zum Einoder Ausschalten einer nicht weiter dargestellten Förderanlage zwischen den beiden Schlauchenden übertragen.

Bei den in den Fig. 3 und 4 bzw. Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsvarianten weist der Schlauch 1 eine aussenliegende Schutz- oder Deckschicht 11, eine Trägerschicht bzw. Karkasse 9 zur Aufnahme der Druckkräfte sowie eine unterschiedlich aufgebaute Innenschicht auf.

Gemäss Ausführungsvariante Fig. 3 und 4 sind die vier elektrische Leiter 3 als Flachbandleiter ausgebildet, welche in eine von der Stütz- oder Trägerschicht 9 umgebene Isolierschicht 8 eingebettet sind. An der Innenseite der Isolierschicht 8 ist eine Verschleissschicht 10 angeordnet.

In der Ausführungsvariante der Fig. 5 und 6 weisen die elektrischen Leiter 3 einen im Wesentlichen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt auf und sind von einer Isolierschicht S'ummantelt, wobei die elektrischen Leiter 3 samt Isolierschicht 8'in eine Verschleissschicht 10'eingebettet sind, welche von der Stützoder Trägerschicht 9 umgeben ist.

Die elektrischen Leiter 3 können mit unterschiedlichem, radialem Abstand ri, rz, r3 und r4 von der Schlauchachse l'in der Verschleissschicht 10'angeordnet sein, sodass der Fortschritt des Verschleisses stufenweise angezeigt werden kann.

Alle Varianten der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass die dem abrasiven Medium ausgesetzten Schichten des Schlauches aus einem homogenen Werkstoff (z. B. Naturkautschuk, Polybutadien-Kautschuk) bestehen, welcher in bestimmten Bereichen durch Zugabe unterschiedlicher Füllstoffe (z. B. Russ) leitfähig (Leiter 4) ausgeprägt ist, wobei es auch möglich ist, die isolierende Wirkung im Bereich der Isolierschichten 8. 8'durch Zugabe entsprechender Füllstoffe (Silica) zu erhöhen.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Verschleissindikator für Schläuche (1) aus Kunststoff oder Gummi zum Transport abrasiver Medien, welcher in der Schlauchwand (2) angeordnet ist und zumindest einen elektrischen Leiter (3) aufweist, welcher Teil eines elektronischen Schaltkreises (4) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Leiter (3) aus einem elektrisch leitfähigen Kunst- stoff- oder Gummimaterial besteht und unter Ausbildung einer elektrischen Isolierschicht (8 ; 8') zur Innen- und zur Aussenseite (6,7) der Schlauch- wand homogen in die Schlauchwand (2) eingebettet ist.
2. Verschleissindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Leiter (3) parallel zur Schlauchachse (1') in der Schlauchwand (2) geführt ist.
3. Verschleissindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Leiter (3) spiralförmig in der Schlauchwand (2) geführt ist.
4. Verschleissindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zumindest eine elektrische Leiter (3) als Flachbandleiter ausgebildet ist, welcher in eine von einer Stütz- oder Trägerschicht (9) umgebene Isolierschicht (8) eingebettet ist, wobei an der Innenseite der Isolierschicht (8) eine Verschleissschicht (10) angeordnet ist.
5. Verschleissindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zumindest eine elektrische Leiter (3) einen im Wesentli- chen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist und von einer Isolierschicht (8') ummantelt ist, wobei der elektrische Leiter (3) samt Iso- lierschicht (8') in eine Verschleissschicht (10') eingebettet ist, welche von einer Stütz- oder Trägerschicht (9) umgeben ist.
6. Verschleissindikator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrische Leiter (3) mit unterschiedlichem, radialem Abstand (ri, rs, r3 und r4) von der Schlauchachse l'vorgesehen sind.
7. Verschleissindikator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zumindest eine elektrische Leiter (3) sowie die Isolier- schicht (8,8') aus demselben Grundmaterial bestehen wie die Verschleiss- schicht (10,10'), beispielsweise aus Naturkautschuk oder Polybutadien- Kautschuk, wobei der elektrische Leiter (3) einen elektrisch leitenden Füll- stoff, beispielsweise Russ oder Russpartikel, enthält und einen Durchgangs- widerstand < 106 Ohm/m aufweist. <Desc/Clms Page number 8>
8. Verschleissindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass der elektrische Leiter (3) mit einem hochfrequenten elek- tronischen Signal beaufschlagt ist.
9. Verschleissindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass der bzw. die elektrischen Leiter (3) in der Schlauchwand (2) als Signalleiter ausgebildet sind, weiche Schaltsignale, beispielsweise zum Ein- oder Ausschalten einer Förderanlage, zwischen den beiden Schlauch- enden übertragen.