Überwachungseinrichtung für Förderbänder
Zur Überwachung des Betriebs von Förderbändern hat man Überwachungseinrichtungen entwickelt, mit deren Hilfe die durch mechanische Zerstörung und/ oder thermische Überhitzung entstandenen Schäden frühzeitig erkannt werden können.
Eine bekannte Überwachungseinrichtung für Förderbänder besteht aus in das Band eingelegten, die gesamte Bandbreite überdeckenden, geschlossenen Leiterschleifen und ortsfesten Empfangseinrichtungen ausserhalb des Bandes, wobei die Schleife als Verbindungselement zwischen Spannungsquelle und Sender dient. Die Spannungsquelle kann Gleichstrom oder Wechselstrom führen, während der im Band untergebrachte Sender eine davon abweichende Frequenz benutzt, um den ausserhalb des Bandes angeordneten Empfänger nur vom Sender und nicht von der Schleife zum Ansprechen zu bringen. Diese Einrichtung ist jedoch sehr aufwendig. Bei einem Leiterschleifenriss bleibt überdies die Erregung des Empfängers aus, so dass die Meldung der Zerstörung durch Ausbleiben eines ständigen Signals erfolgt, das verständlicherweise ebenfalls von Nachteil ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die die vorstehend aufgeführten Mängel nicht besitzt und die für die Hersteflung von überwachbaren Förderbändern wegen ihrer Einfachheit wesentliche Vorteile bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im oder am Förderband geschlossene Leiterschleifen untergebracht sind, denen auf einem Abschnitt ein Hochfrequenzsender und auf einem weiteren Abschnitt ein Hochfrequenzempfänger im Wirkbereich der Schleifen ausserhalb des Förderbandes zugeordnet sind, wobei der Empfänger sein Ausgangssignal einer Auswerteinrichtung zuführt, die mit dem Steuerstromkreis des Antriebsmotors des Förderbandes und/oder einer Warneinrichtung verbunden ist.
Hochfrequenzsender und Empfänger werden vorzugsweise im Bereich der beiden Förderbandkehren angebracht; man kann aber auch weitere Hochfrequenzsender und Empfänger längs des Förderbandes vorsehen.
Bei der Erfindung dienen somit die im oder am Förderband angeordneten geschlossenen Leiterschleifen - im folgenden Überwachungsschleifen genannt für die elektromagnetische Übertragung elektrischer Energie zwischen einem Sender des einen tZberwa- chungsschleifenabschnittes und einem Empfänger des anderen Überwachungsschleifenabschnittes.
Bei störungsfreiem Lauf des Förderbandes findet diese Übertragung jeweils dann statt, wenn eine Über- wachungsschleife in den Wirkbereich der Antennenkreise mit ihren Spulen gelangt. Ist eine tJberwachungs- schleife durch mechanische oder thermische Einflüsse zerstört, so fällt diese Übertragung aus. Der Hochfrequenzsender liefert eine Leistung bis maximal 2 Watt.
Der Antennenkreis des Empfängers kann sowohl auf die Frequenz des Senders abgestimmt sein, als auch unabgestimmt betrieben werden.
Um insbesondere bei schmalen Förderbändern eine direkte Kopplung der Induktivitäten von Sende- und Empfangsantenne zu verhindern, sind nach einer der möglichen Ausführungsformen der Erfindung die Sendeund Empfangsspule der Antennenkreise in ihren magnetischen Achsen senkrecht zueinander angeordnet, so dass die Sende- und Empfangsspule gleichzeitig mit einer Überwachungsschleife in Wirkverbindung gelangt und somit beide Induktivitäten zueinander eine neutrale Stellung einnehmen.
Zur Überwindung räumlicher Schwierigkeiten kann man auch bei dieser Anordnung von Sende- und Empfangsspule beide Spulen in unmittelbarer Nachbarschaft an einer Seite des zu überwachenden Förderbandes unterbringen.
Zum Zwecke einer möglichst frühzeitigen Erfassung einer zerstörten Überwachungsschleife empfiehlt es sich, die Überwachungsschleifen in regelmässigen Abständen im oder am Förderband unterzubringen. Dieser Abstand kann je nach gewünschter Genauigkeit der Über- wachung etwa 20-50 Meter betragen. Bei störungs freiem Lauf des Förderbandes erfolgt sodann eine ununterbrochene Übertragung von Signalen vom Sender über die Über,vachungsschleifen auf den Empfänger in entsprechendem Rhythmus. Bei Ausbleiben eines oder mehrerer Impulse aufgrund zerstörter Überwachungsschleifen wird die bislang rhythmische Impulsfolge unregelmässig, so dass das Förderband über die Auswerteinrichtung, z. B. ein abfallverzögertes Relais stillgesetzt werden kann.
Die Impulsfolge wird gleichfalls unregelmässig, wenn das Förderband infolge Feuchtigkeit oder zu geringer Vorspannung auf der Antriebsrolle rutscht, so dass die Gefahr des Bandbrandes infolge Erhitzung entsteht.
Bei Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung kann deshalb auf die eigens zu dem Zweck der Erfassung von Bandrutschen sonst eingebauten kostspieligen Überwachungsgeräte verzichtet werden.
Die Überwachungsschleifen besitzen vorzugsweise die Form eines mit seiner langen Seite quer zur Förderbandlaufrichtung angeordneten Rechteckes. Stattdessen sind auch andere Formen entsprechend einer Ellipse, einem Parallelogramm, einem Trapez, einem Kreis oder einer anderen in sich geschlossenen Figur möglich.
Um eine gute Überwachung der Kanten der Förderbänder auf Beschädigung zu erreichen, sollen die Überwachungsschleifen möglichst nahe an den Förderbandkanten entlang geführt sein. Besonders geeignet sind zu diesem Zweck an den Bandkanten T-förmig ausgebildete Schleifen.
Die Überwachungsschleifen können sowohl aus Metall als auch aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Leitgummi bestehen. Im Interesse einer frühzeitigen Erfassung von Fördband- schäden an der Oberfläche des Förderbandes empfiehlt es sich, die Übertragungsehleifen auf oder möglichst dicht unterhalb der Oberfläche des Förderbandes anzuordnen.
Da bei der Herstellung der Förderbänder oder bei nachträglichem Einbau von Überwachungsschleifen oder von mit Überwachungsschleifen ausgerüsteten Bandabschnitten die Abstände zwischen den einzelnen Schleifen schwanken können, ist eine streng gleichmässige Aufeinanderfolge der Abfrageimpulse nicht immer gewährleistet. Diese Schwierigkeit kann dadurch überwunden werden, dass vor oder neben jeder Überwachungsschleife zusätzlich eine Hilfsschleife angeordnet ist, wobei die Hilfsschleife das Förderband bis zur Hälfte seiner Breite überstreichen kann. über einen gemeinsamen elektromagnetischen Hochfrequenzsender und je einen Hochfrequenzempfänger ist es möglich, sowohl die Überwachungs- als auch die Hilfsschleife zu erfassen.
Es wird also eine Aussage über den einwandfreien Zustand des Förderbandes dadurch gegeben, dass durch eine induktive Kopplung über beide Schleifen die Hochfreqeunzempfänger angeregt werden.
Falls eine Schleife zerstört wird, werden in einer Vergleichsschaltung die von den Empfängern gelieferten Ausgangssignale so ausgewertet, dass die auftretende Differenz dieser Signale über die Auswerteinrichtung zum Stillstand des Förderbandes führt.
In vielen Fällen ist es erwünscht, sogenannte Doppelschlitzfehler eines Förderbandes frühzeitig zu erfassen. Bei Doppelschlitzfehlern besteht die Gefahr der gleichzeitigen Zerstörung von Überwachungsschleife und Hilfsschleife. Vorsorglich können daher nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung den im Förderband untergebrachten Schleifen Schaltinitiatoren, vorzugsweise Permanentmagnete zugeordnet werden, sowie die passenden Schaltelemente, vorzugsweise Ma gnetschalter ausserhalb des Förderbandes. Diese Schaltinitiatoren und ihre Schaltelemente bewirken für die Überwachungseinrichtung eine Ankündigung der Überwachungsschleifen und können insofern die Verwendung einer Hilfsschleife und des dieser zugeordneten Hochfrequenzempfängers erübrigen.
Der Einbau von Schaltinitiatoren für die Ankündigung von Überwachungsschleifen hat den besonderen Vorteil, dass derartige Schaltinitiatoren leicht aus den Förderbändern entfernt werden können, so dass auch nach Zerstörung von Überwachungsschleifen, z. B. durch LänlgsaufschFlitzung dessen ungeachtet der Betrieb des Förderbandes fortgesetzt werden kann, nachdem die be treffenden Schaltinitiatoren aus dem Band entfernt wurden. Als Schlaltinitiatoren eignen sich insbesondere Per manentmagnete, aber auch andere Schaltinitiatoren wie radioaktive, kapazitive, gnlvanische, induktive oder optische Initiatoren.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Förderbändern mit Stahleinlagen dadurch Störungen auftreten können, dass die Stahleinlagen sich aufmagnetisieren. Infolgedessen ist der ordnungsgemässe Betrieb der Überwachungseinrichtung bei Verwendung von Permanentmagneten nicht mehr möglich. Es wurde jedoch gefunden, dass dessen ungeachtet die Verwendung von Permanentmagneten als Schaltinitiatoren beibehalten werden kann, indem zwei oder mehrere Permanentmagnete unterschiedlicher Polarität vor jeder Überwachungsschleife angeordnet werden, denen ausserhalb des Förderbandes eine Spule mit etwa 15-25 000 Windungen mit einem Eisenkern, die mit einem senkrecht zur Laufrichtung des Förderbandes angeordneten Polschuh verbunden ist oder ein sonstiges polaritätsabhängiges Schaltelement, z. B. ein Hall-Generator zugeordnet ist.
Diese zusätzliche Einrichtung bietet die Gewähr dafür, dass die Polarität der als Schaltinitiatoren dienenden Permanentmagnete kaum durch die magnetisierte Stahleinlage nachgebildet wird.
Die Signale, die durch Induktion in dem ausserhalb des Förderbandes angeordneten polaritätsunabhängigen Schaltelement durch das Vorbeiführen der im Förderband befindlichen Permanentmagnete entstehen, haben in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des Magnetfeldes nach dem Inudtionsgesetz eine ganz bestimmte Polarität. Durch die Anordnung von zwei oder mehreren Permanentmagneten unterschiedlicher Polarität ergibt sich ein aus der Folge der induzierten Polarisationsrichtung gebildeter Code, der aus der Polaritätsrichtung selbst und aus der Anzahl der Magnete gebildet wird. Dieser Signalcode wird in einer elektronischen Schaltung, die nur auf einen bestimmten Signalcode anspricht, ausgewertet. Auf diese Weise wird eine Fremdbeeinflussung des polaritätsabhängigen Schaltelements wirkungslos.
Der Code gibt also die Garantie dafür, dass ein Magnetismus von Metallteilen der Stahleinlage des Förderbandes kein Schaltsignal an die Überwachungseinrichtung gibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt den Abschnitt eines Förderbandes mit den Überwachungsorganen in Aufsicht,
Fig. 2 einen Abschnitt eines Förderbandes mit Überwachungsschleifen einer besonderen Form und
Fig. 3a und 3b besondere Anordnungen für die Sende- und Empfangsspule von Sender und Empfänger, die ober- oder unterhalb des Förderbandes angeordnet sind.
Gemäss Fig. 1 sind in einem Förderband 1 Überwachungsschleifen 2 in regelmässigen Abständen angeordnet. Ein Hochfrequenzgenerator 3 mit aussenliegen dem Antennenkreis 4, bestehend aus der Ilndulktivität 5 und der Kapazität 6, überträgt induktiv seine Energie auf die Leiterschleifen 2. Auf der diesem Sender gegen überliegenden Seite des Förderbandes befindet sich der Empfänger 7, der wie der Sender einen aussenliegenden Antennenkreis 8 aus der Induktivität 9 und der Kapazität 10 besitzt. Der Empfänger 7 empfängt wegen der induktiven Kopplung zwischen seinem Antennenkreis 8 und den Leiterschleifen 2 die in diese induzierte Energie des Senders 3. Wird das Förderband in Richtung 11 fortbewegt, so treten infolge der regelmässig vorbeigewanderten Schleifen 2 impulsförmige Signale am Empfänger 7 auf.
Diese Signale können über eine an sich bekannte abfallverzögerte Schaltstufe 12 die Förderanlage sofort stillsetzen, wenn die Impulsfolge wegen eines Schleifenrisses oder Rutschen des Förderbandes auf der Antriebsrolle unregelmässig wird.
Gemäss Fig. 2 besitzen die Überwachungsschleifen 2 an der Bandkante T-förmige Abschnitte 13 und 14.
Die Fig. 3 a und 3b zeigen eine zueinander senkrecht vorgenommene Anordnung der magnetischen Achsen der Antenneninduktivitäten von Sender und Empfänger.
Diese Position hat den Vorteil, dass auch bei geringer Förderbandbreite und somit geringem Abstand der Antenneninduktivitäen 5 und 9, die Induktivitäten voneinander entkoppelt sind. Eine Übertragung von elektrischer Energie vom Sender 3 auf den Empfänger 7 erfolgt jedesmal nur dann, wenn eine in Richtung 11 wandernde Überwachungsschleife 2 beide Induktivitäten 5 und 9 überdeckt.
Die Fig. 4 bis 8 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Hilfsschleife sowie von Sendern und Empfängern auf einem Förderbandabschnitt.
Gemäss Fig. 4 sind im Förderband 1, das beispielsweise 1 m breit ist, mehrere Überwachungsschleifen 2 angeordnet, die eine Ausdehnung von etwa 30-50 cm in Längsrichtung des Förderbandes besitzen und nur zum Teil die gesamte Bandbreite überstreichen. Jeder Überwachungsschleife 2 ist eine Hilfsschleife 2a zugeordnet, die in der Nähe der Bandkante 15 angeordnet ist und die ebenfalls 30-50 cm Länge in Längsrichtung des Förderbandes misst. Die Zuordnung und Bemessung der Überwachungsschleifen 2 und der jeweiligen Hilfsschleifen 2a ist so getroffen, dass - in Bandlängsrichtung gesehen - die Schleifen 2 und 2a sich nicht überlappen, wie auch Fig. 5 veranschaulicht.
Der Sender 3 mit aussenliegendem Antennenkreis 4 überträgt seine Energie auf die Schleifen 2 und 2a.
Der Empfänger 7, der wie der Sender einen aussenliegenden Antennenkreis 8 besitzt, empfängt die Energie des Senders, sobald die Schleife 2 sich zwischen Sender und Empfänger befindet. In gleicher Weise empfängt der Empfänger 7a mit seinem aussenliegenden An tennenkreis 8a die Senderenergie über die Hilfssehlelfe 2a. Wird das Förderband in Richtung 11 fortbewegt, so treten an den Empfängern 7 und 7a infolge der vorbeigeführten Schleifen Signale auf. Diese Signale erden in einer Vergleichsschaltung 27 so ausgewertet, dass bei auftretender Differenz infolge Zerstörung einer der beiden Schleifen über eine Auswerteinrichtung 28 das Förderband stillgesetzt wird.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei abwechselnd die Hilfsschleifen 2a an den gegenüberliegenden Bandkanten 15 und 16 des Förderbandes angeordnet sind. Für diesen Fall muss die Anordnung der Hochfrequenz-Sender und Empfänger aus je zwei Sendern 3 und 3a mit den Antennenkreisen 4 bzw. 4a und zwei Empfängern 7 und 7a mit den Antennenkreisen 8 bzw. 8a bestehen.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Hilfsschleife 2a neben der Überwachungsschleife 2 angeordnet ist.
Gemäss Fig. 7 sind die Überwachungsschleife 2 und die Hilfsschleife 2a abwechselnd an den Bandseiten 15 und 16 angeordnet. Fig. 7 veranschaulicht überdies, dass beide Schleifen die gleiche Grösse besitzen können und auch mit einem gemeinsamen Sender betrieben werden können. Stattdessen kann jede Schleife, wie in Fig. 3 und 3a gezeigt, mit einem Sender und eigenem Empfänger überwacht werden.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die besonders zum Erfassen von Doppelschlitzfehlern geeignet ist.
In das zu überwachende Förderband 1 sind Überwachungsschleifen 2 eingelegt, die die ganze Förderbandbreite überdecken. Über die Schleifen ist ein Sender 3 mit zugehörigem Antennenkreis 4 auf einen Empfänger 7 mit zugehörigem Antennenkreis 8 elektromagnetisch gekoppelt. Im Empfänger 7 befindet sich ein Relais 17 mit seinen Arbeitskontakten 18a und 18b. Die Kontakte schliessen und öffnen sich, wenn das Förderband an den ausserhalb befindlichen, feststehenden Antennenkreisen vorbeibewegt wird, und hierbei die in mehr oder weniger regelmässigen Abständen in das Förderband 1 eingelegten Überwachungsschleifen 2 über oder unter den Antennenkreisen 4 und 8 vorbeigeführt werden.
Um zum Zwecke der Auswertung die eingelegten Überwachungsschleifen 2 nicht in korrekt gleichem Abstand einbringen zu müssen, sind in der Nähe jeder Überwachungsschleife mehrere kleine Permanentmagnete 19a und 19b im Förderband 1 untergebracht.
Die eingebrachten Magnete wirken auf eine Spule 20, die ausserhalb des Förderbandes in einem Abstand von etwa 50 mm vor den im Förderband befindlichen Magneten angeordnet ist. Die Spule 20 hat einen Eisenkern 20a, in dessen Verlängerung sich ein Polschuh 21 über etwa 20 cm quer zur Bandlaufrichtung erstreckt. Durch das Vorbeiführen der Magnete 19a und 19b an der Spule 20 entsteht an ihren Anschlüssen 22a und 22b eine induzierte Spannung, deren Polarität von der Richtung der Magnetfelder der Permanentmagnete 19a und 19b abhängt.
In einer Auswerteinrichtung 23 werden die induzierten Stromimpulse nach Polarität und Anzahl ausgewertet und wirken somit auf einen Öffnungskontakt 24 derart ein, dass beim Vorbeiführen der fest im Förderband 1 befindlichen Magnete 1 9a und 1 9b der Ruhekontakt 24 jeweils geöffnet wird. Durch die entgegengesetzte Arbeitsweise der Kontakte 18a, 18b einerseits und 24 anderseits werden bei intakten thberwachungs- schleifen 2 die Kontakte 1 8a und 18b geschlossen, bevor sich der Kontakt 24 infolge der Einwirkung der Magnete 19a und 19b auf die Auswerteinrichtung 23 öffnet. Dadurch wird eine Unterbrechung des Steuerstromkreises für das zugehörige Motorschütz verhindert.
Durch die Klemmen 25 und 26 ist daher ein dauernder Stromfluss möglich.
Bei einem eintretenden Förderbandlängsriss mit Riss der Überwachungsschleife 2 werden infolge der fehlen den Übertragung zwischen Sender 3 und Empfänger 7 die Kontakte 18a und 18b nicht geschlossen, so dass durch die Auswerteinrichtung 23 der Kontakt 24 ge öffnet und der durch 25 und 26 fliessende Steuerstromkreis des zugehörigen Motorschützes unterbrochen und somit das beschädigte Förderband stillgesetzt wird.