DE102008018238A1 - Apparatus and method for non-destructive monitoring of the operating state of components made of elastomers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung eines Betriebszustandes von elastischen Bauteilen (9), insbesondere Fördergurten, Förderbändern oder Riemen mit einem elastischen Bauteil (9), das eine bandförmige Gestalt hat und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich (3) und mindestens einen zweiten Messbereich (1) aufweist, wobei der erste Messbereich (3) eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich (1) aufweist und in den Messbereichen (1, 3) des elastischen Bauteils Elastomerencoder (8, 8') eingebettet sind, einer Sensorstation (15), mit der von den Elastomerencoder (8, 8') ausgehende magnetische Felder beim Passieren der Sensorstation (15) detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind, und einer Prozesseinheit (16), die von der Sensoreinheit (15) ausgesendete Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder (8) die sich in einem ersten Messbereich befinden und eine zweite Dehnung der Elastomerencoder (8') die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmt.The invention relates to a device for nondestructive detection of an operating state of elastic components (9), in particular conveyor belts, conveyor belts or belts with an elastic member (9), which has a band-like shape and in a band circumferential direction at least a first measuring range (3) and at least one second measuring range (1), wherein the first measuring range (3) has a faster over time at least decreasing tensile strength than the second measuring range (1) and in the measuring ranges (1, 3) of the elastic member Elastomerencoder (8, 8 ') embedded are, a sensor station (15), with the of the Elastomerencoder (8, 8 ') outgoing magnetic fields when passing the sensor station (15) are detectable and unchangeable in output signals, and a process unit (16) of the sensor unit (15) receives transmitted signals, processed to strain data, and thus a first elongation of the elastomeric encoder (8) extending into a In the first measuring range are located and a second elongation of Elastomerencoder (8 ') which are located in a second measuring range of the elastic member determined.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur zerstörungsfreien in-situ-Überwachung des Betriebszustandes von Bauteilen aus Kunststoffen, insbesondere elastomeren Werkstoffen (Gummi), wobei die Bauteile vorzugsweise als quasi-endlose Riemen, Gurte oder Bänder ausgebildet sein können und verschiedene ingenieurtechnische Funktionen ausüben (z. B. Kraftübertragung, Transport von Schüttgütern, etc.). Ebenso denkbar sind elastomere Bauteile, die während ihres Einsatzes einer Schub-, Biege-, Zug- und/oder Druckbelastung ausgesetzt sind, wobei diese eine Verformung der Bauteile bewirken.The The invention relates to a device and a method for non-destructive In-situ monitoring of the operating status of components made of plastics, in particular elastomeric materials (rubber), the components preferably as quasi-endless belts, straps or bands can be formed and different engineer technical functions (eg power transmission, Transport of bulk goods, etc.). Also conceivable are elastomeric components that during their use of a Shear, bending, tensile and / or compressive load are exposed, wherein this cause a deformation of the components.
Elastomere besitzen aufgrund ihrer makromolekularen Struktur (Hochpolymere) sowie einer weitmaschigen Vernetzung ihrer Molekularketten einen sehr spezifischen, von den metallischen Werkstoffen unterschiedlichen Spannungs/Verformungs-Mechanismus. Sie zeigen beispielsweise thermodynamisch entropieelastisches Verhalten, d. h. dass bei einer Verformung unter Dehnung der geknäulten Kettenmoleküle der statistisch wahrscheinliche Anordnungszustand dieser abnimmt, jedoch ein höherer Ordnungszustand erreicht wird (unwahrscheinlicher Zustand mit abnehmender Entropie). Nach der Verformung sind die Makromoleküle bestrebt, den Anfangszustand idealer statistischer Unordnung mit maximaler Entropie wieder einzunehmen. Polymerwerkstoffe wie Elastomere sind viskoelastische Stoffe, d. h. dass der Verformungsvorgang sowohl durch elastische als auch viskose Verformungen geprägt ist.elastomers possess due to their macromolecular structure (high polymers) and a wide-meshed networking of their molecular chains very specific, different from the metallic materials Stress / strain mechanism. They show, for example thermodynamically entropy-elastic behavior, d. H. that at a deformation under Elongation of the clogged chain molecules of the statistically probable arrangement state of this decreases, however, a higher one Order state is reached (unlikely state with decreasing Entropy). After deformation, the macromolecules endeavor to the initial state of ideal statistical disorder with maximum To take entropy again. Polymer materials such as elastomers are viscoelastic substances, d. H. that the deformation process both characterized by elastic as well as viscous deformations is.
Bei rein elastischer Verformung wird die gespeicherte Energie nach der Entlastung wieder abgegeben, viskose Deformationen hingegen bewirken eine Umwandlung der Verformungsenergie in Wärme. Diese viskosen Anteile bewirken eine starke Zeit-, Temperatur-, Frequenz- und Amplitudenabhängigkeit der die Verformung charakterisierenden Stoffdaten.at purely elastic deformation is the stored energy after the Relief released again, viscous deformations, however, cause a Transformation of the deformation energy into heat. These viscous Shares cause a strong time, temperature, frequency and amplitude dependence the material characterizing the deformation.
Je nach Beanspruchung der Bauteile machen sich diese Abhängigkeiten in verschiedenen Materialeffekten deutlich. Elastomere zeigen unter definierten Belastungen, ob statisch, quasistatisch oder dynamisch aufgebracht, Erscheinungen der Spannungsabnahme bei konstanter Verformung (Relaxation) oder eine Verformungszunahme bei konstanter Spannung (Fließen oder Kriechen; Retardation), d. h. dass bei mehrmaliger Deformation ein immer größerer Weg zu absolvieren ist, um die gleiche Kraft zu erzielen. Dynamische Beanspruchungen machen sich ebenso in Spannungserweichungen oder frequenz- und/oder amplitudenabhängigen Modulabweichungen bemerkbar. Diese besonderen Gesetzmäßigkeiten gilt es zu beachten, wenn das Betriebsverhalten von elastomeren Bauteilen unter praxisgerechten Beanspruchungen überwacht werden soll.ever After loading of the components, these dependencies are made clearly in different material effects. Elastomers show under defined Loads, whether static, quasi-static or dynamically applied, Phenomena of the decrease in tension at constant deformation (relaxation) or a strain increase at constant stress (flow or creeping; Retardation), d. H. that with repeated deformation an ever-increasing way to complete is to to achieve the same power. Make dynamic demands also in voltage softening or frequency- and / or amplitude-dependent Module deviations noticeable. These special laws It is important to note if the operating behavior of elastomeric Components monitored under practical conditions shall be.
Andererseits bietet dieses charakteristische Materialverhalten auch die Möglichkeit, Abweichungen des für jedes Bauteil typischen Spannungs/Verformungs-Verhaltens aufzuzeichnen und Normalzustände mit abweichenden Zuständen zu vergleichen. Die Definition der Abweichung bzw. des Erreichens einer sogenannten Schadensgrenze setzt die Kenntnis des unter den Betriebsbedingungen als Werkstoff- und bauteilgerecht, d. h. normal ablaufenden Prozesses voraus. Dabei sind sowohl kontinuumsmechanische als auch in erster Linie bruchmechanische Gesetzmäßigkeiten zu beachten.on the other hand this characteristic material behavior also offers the possibility Deviations of the typical for each component stress / deformation behavior record and normal states with different states to compare. The definition of deviation or achievement of a so-called damage limit sets the knowledge of the operating conditions as material and component-appropriate, d. H. normal process ahead. There are continuum mechanics as well as first Line bruchmechanische regularities to note.
Eine Betriebsfestigkeits- bzw. Lebensdauerprognose aufzustellen, setzt eine langjährige Betriebserfahrung sowie ein fachspezifisches Knowhow sowohl des Komponenten-Lieferanten als auch des Anlagenbetreibers voraus und ist Aufgabe des technischen Fachpersonals z. B. einer Gurtförderanlage, welches mit der Bedienung, Betreuung, Instandhaltung und Wartung betraut ist. Gurtförderer sind wesentliche technische Hilfsmittel zur Gewinnung und zum Transport von Schüttgütern. Sie werden u. a. in der Kohle-, Erz- und Mineralstoffindustrie eingesetzt und finden sowohl im Bergwerk unter Tage als auch im Tagebaubetrieb über Tage eine immer größer werdende Verwendung. Neben der Konstruktion der Förderanlagen sowie deren wichtigsten Maschinenelementen wie Antrieben, Kupplungen, Bremsen, Trag-Antriebs-, Umlenk-, Spannungs- und Knickrollen bzw. -trommeln gehört der zur Aufnahme der Schüttgüter vorgesehene Fördergurt zu den Anlagenkomponenten, die im besonderen Interesse aller Instandhaltungsbestrebungen stehen, da sie sich im direkten Kontakt zum oftmals stark abrasiven Schüttgut befinden und somit besonderem Verschleiß ausgesetzt sind.A Establish fatigue life or service life prognosis sets Many years of operating experience and a subject-specific Know-how of both the component supplier and the plant operator ahead and is the task of the technical staff z. B. one Belt conveyor, which with the operation, care, Maintenance and servicing is entrusted. Belt conveyors are essential technical aids for extraction and transport of bulk materials. You will u. a. in the coal, Mineral and mineral industries are used and found both in the mine underground as well as in open pit mining over days one always increasing use. In addition to the construction the conveyor systems as well as their most important machine elements such as drives, clutches, brakes, carrying-drive, deflection, tension and buckling rolls or drums belongs to the recording the bulk goods provided conveyor belt to the plant components, which are in the special interest of all maintenance efforts because they are in direct contact with the often highly abrasive Bulk goods are and thus exposed to special wear are.
Je nach fördertechnischer Anforderung kommen Fördergurte als Stahlseil-, Textil- oder Aramidfaser-Fördergurte zum Einsatz. Zum Zwecke der Verstärkung der elastomeren Materialkomponente mit der Zielstellung der Gewährleistung und Einhaltung höchster Materialfestigkeitswerte sowie der Erfüllung maximierter Betriebsanforderungen bei erstrebter längstmöglicher Betriebseinsatzdauer sind diese mit Stahlseilen, Textilien oder Fasern derart versehen, dass sie in Hauptbeanspruchungs-(Transport-)Richtung höchsten Belastungen Widerstand entgegenzusetzen in der Lage sind.ever conveyor technology demands conveyor belts as steel cable, textile or aramid fiber conveyor belts for Commitment. For the purpose of reinforcing the elastomeric material component with the objective of ensuring and maintaining the highest Material strength values and the fulfillment of maximized Operating requirements for the longest possible Operation duration are those with steel cables, textiles or Fibers provided so that they in the main stress (transport) direction highest resistance to oppose in the Location are.
Fördergurte sind anlagenspezifisch so ausgebildet, dass sie einen endlosen Umlauf entlang der projektierten Förder- bzw. Transportstrecke absolvieren können. Der Endlos-Verschluss wird dadurch realisiert, dass zwei Endstücke mittels spezieller Verbindungsverfahren verbunden sind. Diese Technik wird auch zur partiellen Erneuerung des Fördergurtes durch Austausch verschlissener Teilstücke mit Neuteilen oder regenerierten Gurtsegmenten eingesetzt.Conveyor belts are system-specific designed so that they can complete an endless circulation along the projected conveyor or transport route. The endless closure is realized in that two end pieces by means of special Ver binding procedures are connected. This technique is also used to partially renew the conveyor belt by replacing worn sections with new parts or regenerated belt segments.
Da in diesem Fall die direkte Verbindung der Verstärkungsmaterialien unterbrochen bzw. geschwächt ist, verdient diese Verbindungssektion besondere Aufmerksamkeit bei betriebsfestigkeitsbedingten Inspektionen. Durch besondere Überlappungstechniken der Verstärkungselemente wird erreicht, dass sich die Übertragungs- bzw. Gurtkraft in das andere, zu verbindende Element einleiten lässt, wobei das dazwischengelagerte elastomere Material auf Schub beansprucht wird. Somit ist das Langzeit-Spannungsverformungsverhalten der beteiligten Elastomerschichten für die Erreichung einer hohen Betriebsfestigkeit bzw. Lebensdauer der Fördergurte maßgebend. Dies trifft auch zu, wenn durch Beschädigung der Verstärkungslagen (Riss, Durchschlag, Bruch) deren Wirkung aufgehoben oder eingeschränkt ist und die elastomeren Schichten erhöhten Beanspruchungen ausgesetzt sind. Es nimmt nicht Wunder, dass es in der Vergangenheit viele Versuche gegeben hat, durch eine Vielzahl von Überwachungstechniken das Versagen das Fördergurtes, insbesondere jedoch der Verbindung als eine der kritischen Bauteilregionen vorauszubestimmen und damit einen Störfall bzw. einen Anlagenstillstand mit weitreichenden volks- und betriebswirtschaftlich negativen Folgen zu vermeiden.There in this case the direct connection of the reinforcing materials broken or weakened, deserves this connection section special attention in operational fatigue inspections. By special overlapping techniques of reinforcing elements is achieved that the transmission or belt force into the other element to be connected, where the interposed elastomeric material is subjected to shear becomes. Thus, the long-term stress-strain behavior of the involved elastomer layers for achieving a high level of operational stability or Life of the conveyor belts decisive. This is true also too, if by damaging the reinforcing layers (Crack, punch, break) whose effect is canceled or restricted is and the elastomeric layers increased stresses are exposed. It does not take that for granted in the past Many attempts have been made through a variety of monitoring techniques the failure of the conveyor belt, but in particular the Predetermining connection as one of the critical component regions and thus a major accident or plant shutdown with far-reaching to avoid negative economic and business consequences.
Neben den üblicherweise stark subjektiv beeinflussbaren manuellen Kontrollen an besagten Förderanlagen, die aus verschiedenen betriebswirtschaftlichen Gründen nicht permanent zu gewährleisten sind, haben sich insbesondere technische Lösungsansätze durchgesetzt, die immer mehr neue Erkenntnisse der Elektronik, Sensorik und Datenverarbeitung nutzen. Von Vorteil ist, dass sich infolge der Bandbeobachtungen die Möglichkeit eröffnet hat, die typischen Schadensbilder und -phänomene statistisch zu erfassen und in Form eines kausalen Ursachen-Wirkungs-Zusammenhanges darzustellen. Es muss dabei zwischen Schäden unterschieden werden, die durch eventuelle Material- oder Fertigungsfehler a priori bedingt oder prozessabhängig initiiert oder a posteriori als Folge von Überlastungen auftreten.Next the usually highly subjectively influenced manual Controls on said conveyor systems, consisting of various business reasons not permanently to ensure are, in particular, technical solutions enforced, the more and more new findings of electronics, sensors and use data processing. The advantage is that as a result the band observations opened the possibility has the typical damage patterns and phenomena statistically and in the form of a causal cause-and-effect relationship display. It must distinguish between damage caused by material or manufacturing defects a priori conditionally or process-dependent initiated or a posteriori as a result of overloads occur.
Prozessbedingt sind Deckplattenschäden (Durchschläge, Risse) des Fördergurtes, insbesondere an der Trag- und Laufseite durch Verschleiß (impact wear), Abrasion (abrasion wear), Reibung (adhesive wear), Erosion (erosional wear) und Ermüdung (fatigue wear) sowie deren Kombinationen (combined wear) als Reduktion oder havarieähnliche Störungen festzustellen. Dies trifft auch für sogenannte Kantenschäden zu. Ablösung von Materialschichten hat oft ihre Ursache in Werkstoff- und fertigungs- bzw. montagebedingten Prozessen und führen immer zu Schwächungen des Gurtmaterials und/oder der Verbindung. Dies betrifft in erster Linie eine Schwächung der Verbindung zwischen neu aufgebrachtem (Verbindungs-)Material und des mit Elastomeren verbundenen Verstärkungsmaterials (Karkasse). Diese Schäden äußern sich im Gebiet höchster Spannungskonzentration, d. h also unmittelbar jeweils beidseitig vor oder direkt in der Kontaktzone, die aus Verbindungs- und Basismaterial gebildet wird oder in den Zonen, wo sich die Seilenden beider Verbindungsseiten ungebunden gegenüber stehen.Due to the process are cover plate damage (punctures, cracks) the conveyor belt, in particular on the support and running side through wear (wear wear), abrasion (abrasion wear), Rubbing (adhesive wear), erosion (erosional wear) and fatigue (fatigue wear) and their combinations (combined wear) as a reduction or havarieähnliche disorders. This also applies to so-called edge damage to. Replacement of material layers often has its cause in materials and production or assembly-related processes and always lead to weakening of the belt material and / or the connection. This concerns primarily a weakening the connection between newly applied (connecting) material and the reinforcing material (carcass) bonded to elastomers. These damages are highest in the area Stress concentration, d. h thus directly on both sides before or directly in the contact zone, made of bonding and base material is formed or in the zones where the cable ends of both sides of the connection stand unbound.
Die Belastung der eigentlichen Verbindungslänge ist infolge der Schubspannungsübertragung des Verbindungselastomer mit den Zugträgern relativ überschaubar und im Vergleich zur Kontaktzone stabiler, ohne jedoch das Festigkeitsniveau des Original-Gurtmaterials zu erreichen.The Loading the actual connection length is due the shear stress transmission of the coupling elastomer with the train carriers relatively manageable and in the Compared to the contact zone more stable, but without the strength level to reach the original belt material.
Die
Druckschrift
Ebenso
unter Verwendung der RFID-(Transponder-)Technik ist in der
Magnetinduktive Prüfungen an Fördergurten ermöglichen einen Einblick in das Innere einer vermutet geschädigten Sektion. Eine Interpretation ist erschwert und muss dann durch eine zusätzliche Röntgentechnik gestützt werden.Magnetic induction Allow tests on conveyor belts an insight into the interior of a suspected damaged Section. An interpretation is difficult and must then by a additional X-ray technology are supported.
Die
Verwendung energiereicher (Röntgen-)Strahlen ist in der
Eine ähnliche
Lösung ist in der
In
den Gurt bzw. die Verbindung eingearbeitete sogenannte Leiterschleifen
nach
Aus den dargestellten Betriebserfahrungen ist zu schlussfolgern, dass Weiterentwicklungen der Technik der mittels magnetischen Messmarken ermittelten Längenänderungen der Verbindungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und verringerter Anfälligkeit in Angriff genommen werden sollten. Als Schadenskriterium wird eine Vergrößerung der Verbindungslänge (7 m lang) von 1‰ festgelegt, da dies bereits einer Verdoppelung des Streubereichs von 3 mm entspricht.Out The illustrated operating experience is to conclude that Further developments of the technique of magnetic measuring marks determined changes in length of the compounds in terms of reliability and reduced susceptibility in Attack should be taken. As a damage criterion is a Increase of the connection length (7 m long) of 1 ‰, since this is already a doubling of the scattering range of 3 mm.
Neuere Untersuchungen zur Bestimmung und Berechnung der Bauteilfestigkeit bzw. Lebensdauer von elastomeren Werkstoffen sowie zur Verfeinerung der Prüftechnik unter Anwendung neuer dynamischer Risswachstumsuntersuchungen (Tear Fatigue Analyser-Test (TFA)) unter Einbeziehung kontinuums- und bruchmechanischer Materialansätze gestatten es, das Versagensverhalten von Elastomeren präziser zu beschreiben und den Schadensfortlauf besser zu bewerten. In spannungsbestimmten Prozessen wie in einer Gurtförderanlage interessieren dabei die verformungsbezogenen Kennwerte. Danach ist es erforderlich, um zu einer eindeutigeren Bestimmung bzw. messtechnisch zuverlässigen Erfassung eines Materialschadensbeginnes in einem Bauteil zu gelangen, insbesondere die Zonen kritischer Verformungen und Spannungen hochauflösend zu detektieren, um verschiedene Bereiche des Schadensverlaufes definieren zu können.newer Investigations to determine and calculate the component strength or lifetime of elastomeric materials and for refinement the testing technique using new dynamic crack growth studies (Tear Fatigue Analyzer Test (TFA)) incorporating continuum and fracture mechanics material approaches allow the To describe the failure behavior of elastomers more precisely and to better evaluate the progress of the damage. In tension-determined Processes such as in a belt conveyor are of interest here the deformation-related characteristics. After that it is necessary to a clearer determination or metrologically reliable Detection of a material damage beginning to arrive in a component, in particular the zones of critical deformations and high-resolution stresses to detect to define different areas of damage history to be able to.
Alle bisher bekannten Verfahren und Methoden besitzen den Nachteil, dass sie die teilweise sehr engen Zonen der Bruchimitiierung und des Risswachstums am Bauteil als Ausgangspunkt des Versagens nicht präzise erfassen und somit relativ unzuverlässige Werte für die Lebensdauerprognose liefern. Diese sind jedoch erforderlich, um eine Entscheidung zu treffen, dass in einem bestimmen Versagensstadium befindliche Bauteil zumindest partiell zu reparieren bzw. zu ersetzen sind. Eine weitere Schwierigkeit ist in der Tatsache zu sehen, dass die Zuordnung zum Schadensort, d. h. die Identifikation mit zwei unterschiedlichen Systemen realisiert wird, welche zusätzliche Fehlerquelle beinhaltet.All Previously known methods and methods have the disadvantage that they are the sometimes very narrow zones of Bruchimitiierung and the Crack growth on the component as the starting point of the failure is not precise capture and thus relatively unreliable values for provide the life expectancy. However, these are required to make a decision that in a certain stage of failure at least partially repair or replace existing component are. Another difficulty is to be seen in the fact that the assignment to the place of damage, d. H. the identification with two different systems is realized which additional Error source includes.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein lokal hochauflösendes Messsystem zur zerstörungsfreien Erfassung des Betriebszustandes von elastischen Bauteilen, insbesondere von Fördergurten, Förderbänder oder Riemen, anzugeben, die statisch und/oder dynamisch belastete Bauteile in-situ sicher und zuverlässig überwachen können.The The object of the invention is therefore a method, a device and a locally high-resolution non-destructive measurement system the operating state of elastic components, in particular of Conveyor belts, conveyor belts or belts, specify the statically and / or dynamically loaded components in situ safe and reliable monitoring.
Darüber hinaus soll das Messsystem in der Lage sein, den Messort genau als integrierte Messaufgabe ohne gesonderte Zusatzmesseinrichtungen identifizieren bzw. lokalisieren zu können und infolge der besonderen Anordnung der Messstellen sich eine zusätzliche Möglichkeit eröffnet, eine Reihe weiterer Überwachungsfunktionen zu übernehmen (z. B. Bandschieflauf, Verschleiß). Weiterhin soll ein Auswertungsverfahren bereitgestellt werden, mit dessen Hilfe es möglich ist, kritische Bauteilzustände sicher zu erfassen.About that In addition, the measuring system should be able to determine the measuring location exactly as Identify integrated measuring task without separate additional measuring systems or localize and as a result of the particular Arrangement of the measuring points is an additional possibility opened, a number of other monitoring functions to take over (eg belt misalignment, wear). Furthermore, an evaluation method should be provided with whose help it is possible, critical component states safe to capture.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The Task is by the independent claims solved. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
Die Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung eines Betriebszustandes von elastischen Bauteilen, insbesondere Fördergurten, Förderbändern oder Riemen kann mindestens ein elastisches Bauteil aufweisen, das eine bandförmige Gestalt hat und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich und/oder mindestens einen zweiten Messbereich aufweist, wobei in den Messbereichen des elastischen Bauteils Elastomerencoder eingebettet sein können. Weiterhin kann eine Sensorstation vorgesehen sein, mit der von den Elastomerencodern ausgehende magnetische Felder beim Passieren der Sensorstation detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind. Weiterhin kann eine Prozesseinheit vorgesehen sein, die von der Sensoreinheit ausgesendete Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder, die sich in einem ersten Messbereich befinden und/oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder, die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmen. Dabei kann die Prozesseinheit eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermitteln und/oder eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermitteln und/oder basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass zur Erfassung des Betriebszustandes und somit zur Überwachung des Verschleißes die Gurtfördervorrichtung nicht angehalten bzw. demontiert werden muss. Somit kann die Fördervorrichtung permanent in Betrieb gehalten werden wodurch die Standzeit reduziert wird. Darüber hinaus wird die Anzahl der Bauteile verringert, da für die Erfassung der Förderbandgeschwindigkeit und des Förderbandverschleißes dieselben Encoder verwendet werden. Durch die Referenzmessung in den zweiten Messbereichen können Fehlmessungen aufgrund von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise Temperatur, Druck und Feuchtigkeit verhindert werden.The device for nondestructive detection of an operating state of elastic components, in particular conveyor belts, conveyor belts or belts may have at least one elastic component which has a band-shaped configuration and has at least one first measuring range and / or at least one second measuring range in a band-circumferential direction of the elastic member elastomerecoder can be embedded. Furthermore, a sensor station can be provided, with which magnetic fields emanating from the elastomer encoders can be detected as they pass through the sensor station and can be converted into output signals. Furthermore, a process unit can be provided which receives signals transmitted by the sensor unit, processes them into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders located in a first measuring range and / or a second elongation of the elastomere encoders located in a second measuring range of the elastic component. In this case, the process unit can determine a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value and / or determine a second strain difference between the first strain and the second strain and / or determine an operating state of the elastic component based on the determined strain difference. This results in the advantage that for detecting the operating state and thus for monitoring the wear, the belt conveyor does not have to be stopped or dismantled. Thus, the conveyor can be kept permanently in operation whereby the service life is reduced. In addition, the number of components is reduced since the same encoders are used to detect the conveyor belt speed and belt wear. Through the reference measurement in the second measurement can be poor measurements due to environmental influences, such as temperature, pressure and humidity are prevented.
Dabei kann der erste vorbestimmte Dehnungswert einer maximal zulässigen Dehnung des zu untersuchenden Bauteils entsprechen. Dieser Wert kann in einem Speicher oder einer Datenbank abgelegt sein. Die Datenbank kann in Form einer Tabelle vorliegen mit Dehnungswerten, die je nach Material, Alter, Umgebungsbedingungen des Bauteils, variieren. Entsprechend dieser Kriterien wird ein erster Dehnungswert aus der Tabelle vorbestimmt. Die erste und die zweite Dehnungsdifferenz werden mit einem ersten bzw. zweiten Wert verglichen. Dieser erste bzw. zweite Wert entspricht einer maximal zulässigen Dehnungsdifferenz des zu untersuchenden Bauteils. Diese Werte können in einem Speicher oder einer Datenbank abgelegt sein. Die Datenbank kann eine Tabelle mit Dehnungsdifferenzwerten aufweisen, die je nach Material, Alter, Umgebungsbedingungen des Bauteils, variieren können. Entsprechend dieser Kriterien wird ein erster bzw. zweiter Wert aus der Tabelle vorbestimmt.there may be the first predetermined elongation value of a maximum allowable Elongation of the component to be examined correspond. This value can be stored in a memory or a database. Database may be in the form of a table with elongation values, each according to material, age, environmental conditions of the component, vary. According to these criteria, a first strain value is calculated from the Table predetermined. The first and the second strain difference are compared with a first and second value, respectively. This first or second value corresponds to a maximum permissible expansion difference of the component to be examined. These values can be in one Memory or a database stored. The database can be a Have a table of strain differential values, which vary depending on the material, Age, environmental conditions of the component, may vary. According to these criteria becomes a first or second value from the table.
Weiterhin kann der erste Messbereich ein Bereich sein, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der erste Messbereich eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich aufweisen.Farther For example, the first measuring range may be an area in which two ends of the elastic member are connected together. Furthermore, the first measuring range one at least faster over time have decreasing tensile strength as the second measuring range.
Weiterhin kann die Prozesseinheit, wenn die ermittelte erste Dehnungsdifferenz einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte zweite Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben.Farther can the process unit if the determined first strain difference exceeds a first predetermined value or the determined second strain difference exceeds a second predetermined value, at least output a predetermined operating condition signal.
Weiterhin kann das Betriebzustandssignal einem aktuellen Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die erste Dehnungsdifferenz den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die zweite Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Farther the operating state signal can be a current strain state or correspond to a strain state in which the first strain difference exceeds the first predetermined value or the second Elongation difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin können die mit der Sensorstation detektierbaren magnetischen Felder wechselnde Polarität aufweisen, die Dehnung des elastischen Bauteils gleichzeitig mit der Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils bestimmbar sein, und/oder ein zweiter, parallel eingebetteter, als Barcode magnetisierten Elastomerencoder sowie mindestens ein zusätzlicher Sensor in der Sensorstation vorgesehen sein, wobei mit dem zusätzlichen Elastomerencoder eine Bandsektion eindeutig identifizierbar sein kann.Farther can detect detectable with the sensor station magnetic Fields have alternating polarity, the stretching of the elastic component simultaneously with the rotational speed be determined of the elastic member, and / or a second, parallel embedded, as barcode magnetized elastomeric encoder and at least one additional sensor in the sensor station be provided, wherein with the additional Elastomerencoder a Band section can be clearly identified.
Weiterhin kann die Vorrichtung eine Sensorstation mit mindestens zwei analogen Sensoren mit Vorverstärker und/oder eine lokale Prozessoreinheit aufweisen.Farther For example, the device may include a sensor station having at least two analogue stations Have sensors with preamplifier and / or a local processor unit.
Weiterhin kann die Vorrichtung einen zweiten, parallel eingebetteten, als Barcode magnetisierten Elastomerencoder und/oder mindestens einen zusätzlichen, dritten Sensor in der Sensorstation aufweisen, wobei mit dem zusätzlichen Elastomerencoder eine Bandsektion eindeutig identifizierbar ist.Farther The device may have a second, parallel embedded, as Barcode magnetized elastomeric encoder and / or at least one additional, third sensor in the sensor station, with the additional Elastomerencoder a band section is clearly identifiable.
Damit kann auf besonders einfache Weise die zu überwachende Bandsektion eindeutig identifiziert werden.In order to can in a particularly simple way the monitored band section be clearly identified.
Weiterhin kann die Vorrichtung bei der Dehnungsmessung die Dehnung durch unabhängige Messungen doppelt bestimmen.Farther In the strain measurement, the device can stretch by independent measurements double determine.
Somit kann eine Verbesserung der Redundanz erzielt werden.Consequently An improvement of the redundancy can be achieved.
Weiterhin kann mit der Vorrichtung die Dehnung lokalisiert, vorzugsweise mit einer Ortsauflösung von einer Polbreite, von maximal 50 mm, bestimmbar sein.Farther can with the device locates the strain, preferably with a spatial resolution of one pole width, of a maximum of 50 mm, be determinable.
Weiterhin kann mit der Vorrichtung die Dehnung lokalisiert, vorzugsweise mit einer Ortsauflösung von zwei Polbreiten, von maximal 100 mm, bestimmbar sein.Farther can with the device locates the strain, preferably with a spatial resolution of two pole widths, of a maximum of 100 mm, be determinable.
Weiterhin kann der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes herstellbar sein, wobei der Füllstoff Strontiumferrit (SrFeO) und/oder eine Eisen-Legierung (NdFeB) sein kann, wobei der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes von 20 bis 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), bevorzugt jedoch 30 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), und/oder von 5 bis 30 Vol% Eisen-Legierung (NdFeB) modifizierten Elastomermischung herstellbar sein kann und von unmagnetischem Material überdeckt sein kann.Farther can the Elastomerencoder by adding a filler wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), the elastomeric encoder by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), but preferably 30 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), and / or from 5 to 30 vol% iron alloy (NdFeB) modified elastomer blend can be produced and covered by non-magnetic material can be.
Weiterhin können durch die Zugabe dieses Füllstoffes die mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Vulkanisates des Elastomerencoders nur unwesentlich veränderbar sein.Farther can by adding this filler the mechanical-physical properties of Vulkanisates the Elastomerencoders only be immaterial changeable.
Weiterhin kann der Elastomerencoder als Band und/oder Platte mit einer Dicke von 1 mm bis 5 mm sowie Abmessungen bevorzugt von 1000 mm Länge und 100 mm Breite vorliegen und/oder aus derartigen Bänder und/oder Platten zusammensetztbar sein.Farther For example, the elastomeric encoder may be a tape and / or a plate having a thickness from 1 mm to 5 mm and dimensions preferably of 1000 mm in length and 100 mm wide and / or from such bands and / or plates be composable.
Weiterhin kann der Elastomerencoder sowohl vor dem Einbau in das elastische Bauteil (eine Fördervorrichtung) als auch nach dessen Einbau mittels der Impulsmagnetisiertechnik, bei Verwendung speziell modifizierter Elastomermischungen, magnetisierbar sein.Farther The elastomer encoder can be used both before installation in the elastic Component (a conveyor) as well as after its installation by means of pulse magnetization technology, when using specially modified Elastomer mixtures, be magnetizable.
Weiterhin können die Polbreiten oder Polabständen des Elastomerencoders von 20 mm bis 50 mm, bevorzugt jedoch 40 mm betragen.Farther can the Polbreiten or Polabständen the Elastomerencoders from 20 mm to 50 mm, but preferably 40 mm.
Weiterhin kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Ausrichtung der Elastomerencoder maximal 5° von der Förderrichtung oder Fahrrichtung der Fördervorrichtung abweicht.Farther the device may be characterized in that the orientation the Elastomerencoder a maximum of 5 ° from the conveying direction or direction of travel of the conveyor deviates.
Weiterhin kann der Elastomerencoder mit den für Elastomere entwickelten Fügeverfahren in der Fördervorrichtung befestigbar sein kann.Farther The elastomer encoder can be designed with those for elastomers Joining method fastened in the conveyor can be.
Weiterhin kann eine Breite des Elastomerencoders an eine Messbreite der Sensorik so anpassbar sein, dass bei extremem Bandschieflauf der Fördervorrichtung die Sensorik den Messbereich des Elastomerencoders nicht mehr erreicht und somit eine Fehlermeldung auslösbar sein kann.Farther can be a width of Elastomerscoders to a measuring width of the sensor be so adaptable that at extreme belt misalignment of the conveyor the sensors no longer reach the measuring range of the elastomer encoder and thus an error message can be triggered.
Weiterhin kann der Elastomerencoder so codiert sein, dass seine Einbaustelle identifizierbar sein kann.Farther For example, the elastomeric encoder may be coded such that its mounting location can be identifiable.
Weiterhin kann eine Vorrichtung zum Fördern von Gütern zumindest aus einem elastischen Bauteil bestehen, das eine bandförmige Gestalt haben kann und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich und/oder mindestens einen zweiten Messbereich aufweisen kann. Dabei können in den Messbereichen des elastischen Bauteils Elastomerencoder eingebettet sein. Weiterhin kann eine Sensorstation vorgesehen sein, mit der von den Elastomerencoder ausgehende magnetische Felder (Impulse) beim Passieren der Sensorstation detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind. Weiterhin kann eine Prozesseinheit vorgesehen sein, die von der Sensoreinheit ausgesendeten Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem ersten Messbereich befinden und/oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmen. Weiterhin kann die Prozesseinheit eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermitteln und/oder eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermitteln und/oder basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmen.Farther may be a device for conveying goods at least consist of an elastic member, which is a band-shaped Can have at least one shape and in a band rotation direction first measuring range and / or at least one second measuring range can have. It can be in the measuring ranges of the elastic Embedded component elastomeric encoder. Furthermore, a Sensor station be provided with that of the Elastomerencoder outgoing magnetic fields (pulses) when passing the sensor station detectable and unchangeable in output signals. Farther For example, a process unit may be provided by the sensor unit receives transmitted signals, processed into strain data, and thus a first elongation of the Elastomerecoder located in a located first measuring range and / or a second elongation of the Elastomerencoder which are located in a second measuring range of the elastic component, determine. Furthermore, the process unit may have a first expansion difference between the first strain and a first predetermined strain value determine and / or a second strain difference between the first strain and determine the second strain and / or based on the determined Elongation difference an operating condition of the elastic member determine.
Weiterhin kann der erste Messbereich ein Bereich sein, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der erste Messbereich eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich aufweisen.Farther For example, the first measuring range may be an area in which two ends of the elastic member are connected together. Furthermore, the first measuring range one at least faster over time have decreasing tensile strength as the second measuring range.
Weiterhin kann die Prozesseinheit, wenn die ermittelte erste Dehnung einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben.Farther For example, if the determined first strain is one exceeds or first determines the predetermined value Strain difference exceeds a second predetermined value, at least output a predetermined operating condition signal.
Weiterhin kann das Betriebzustandssignal einem aktuellen Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die Dehnung den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Farther the operating state signal can be a current strain state or correspond to a strain state in which the strain is the first exceeds predetermined value or the expansion difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin kann zumindest eine Laufseite und zumindest eine Tragseite vorgesehen sein, wobei zwischen der Laufseite und der Tragseite dehnfähige Elastomerencoder eingebettet sind, die geeignet sind wechselnde magnetische Signale auszugeben.Farther can at least one running side and at least one support side provided be, between the running side and the support side stretchable elastomere encoder are embedded, which are suitable alternating magnetic signals issue.
Weiterhin können die Elastomerencoder in einem bestimmten Legeschema eingebettet sein, welches mit der Anordnung von Sensoren einer Sensorstation korrespondiert.Farther For example, the elastomers encoders can be specified in a particular layout embedded, which with the arrangement of sensors of a sensor station corresponds.
Weiterhin können über die Breite der Vorrichtung zum Fördern von Gütern verteilt, mindestens drei Elastomerencoder in den Übergangszonen, welche sich bis in Auslenkzonen von Seilen oder eine Versetzungszone von Seilenden erstrecken können, und/oder sich in Seilendabstandszonen befinden.Farther can across the width of the device for conveying distributed by goods, at least three elastomere encoders in the transition zones, which extend into deflection zones of Ropes or a displacement zone of cable ends can extend, and / or are in rope end clearance zones.
Weiterhin können zwischen Verbindungen der Vorrichtung mindestens drei Referenz-Elastomerencoder jeweils in der Mitte sowie in den rechten und linken Randbereichen angeordnet sein.Farther can at least between connections of the device three reference elastomere encoder in each case in the middle and in the be arranged on the right and left edge areas.
Weiterhin können die Elastomerencoder in einem von der Messausstattung der Sensorstation abhängigen Abstand von der Laufseite, von der Tragseite und/oder von der oberen und/oder unteren Ebene von Stahlseilen, in Abhängigkeit ihres Seildurchmessers, befinden.Farther The elastomer encoders can be used in one of the measuring equipment the sensor station dependent distance from the running side, from the support side and / or from the upper and / or lower level of steel cables, depending on their rope diameter, are located.
Weiterhin kann der Elastomerencoder in einer Übergangszone mit einer Hälfte seiner Baulänge in einer Gurtseite und mit der anderen Hälfte in einer Verbindungsseite verankert sein.Farther the elastomeric encoder can be used in a transition zone with a Half of its length in a strap side and anchored to the other half in a connection page be.
Weiterhin können die Elastomerencoder in einer Seilendenabstandszone so positioniert sein, dass sie beide Seilenden überdecken.Farther For example, the elastomeric encoders may be in a rope end clearance zone be positioned so that they cover both ends of the rope.
Weiterhin kann eine Sensorstation, mit der von Elastomerencodern ausgehende magnetische Felder bei deren Passieren der Sensorstation detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind, vorgesehen sein. Dabei können die Elastomerencoder in Messbereichen eines elastischen Bauteils, das eine bandförmige Gestalt hat eingebettet sein. Dabei kann das elastische Bauteil in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich und mindestens einen zweiten Messbereich aufweisen. Weiterhin kann eine Prozesseinheit vorgesehen sein, die von der Sensoreinheit ausgesendeten Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem ersten Messbereich befinden und/oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmen. Weiterhin kann die Prozesseinheit eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermitteln und/oder eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermitteln und/oder basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmenFurthermore, a sensor station with which magnetic fields emanating from elastomer encoders can be detected as they pass through the sensor station and can not be converted into output signals can be provided. In this case, the elastomere encoders can be embedded in measuring areas of an elastic component which has a band-shaped form. there For example, the elastic component may have at least one first measuring range and at least one second measuring range in a band circumferential direction. Furthermore, a process unit may be provided which receives the signals emitted by the sensor unit, processed into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders located in a first measurement range and / or a second elongation of the elastomere encoders located in a second measurement range of the elastic component determine. Furthermore, the process unit can determine a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value and / or determine a second strain difference between the first strain and the second strain and / or determine an operating state of the elastic component based on the determined strain difference
Weiterhin kann der erste Messbereich ein Bereich sein, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der erste Messbereich eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich aufweisen.Farther For example, the first measuring range may be an area in which two ends of the elastic member are connected together. Furthermore, the first measuring range one at least faster over time have decreasing tensile strength as the second measuring range.
Weiterhin kann die Prozesseinheit, wenn die ermittelte erste Dehnung einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben.Farther For example, if the determined first strain is one exceeds or first determines the predetermined value Strain difference exceeds a second predetermined value, at least output a predetermined operating condition signal.
Weiterhin kann das Betriebzustandssignal einem aktuellen Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die Dehnung den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Farther the operating state signal can be a current strain state or correspond to a strain state in which the strain is the first exceeds predetermined value or the expansion difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin kann die Sensorstation an einer Gurtförderanlage positionierbar sein, wobei sie je nach Kopf- oder Heckantriebsituation, sowohl auf der Laufseite eines Obertrums als auch der Lauf- und Tragseite eines Untertrums, der Gurtförderanlage, positionierbar ist.Farther The sensor station can be positioned on a belt conveyor depending on the head or rear drive situation, both on the running side of an upper run as well as the running and carrying side a lower strand, the belt conveyor, positionable is.
Weiterhin kann die Sensorstation je nach Anlagensituation in der Nähe einer Gurtfördertrommel, einem Rollensystem und/oder einer Andrückrolle in Form einer Stütz- oder Anpresstrommel positionierbar sein, wobei ihr Abstand zur Laufseite des Fördergurtes minimal ist und/oder die Sensorstation direkt auf diesem aufliegt.Farther Depending on the system situation, the sensor station can be close by a belt conveyor drum, a roller system and / or a Pressure roller in the form of a support or Anpresstrommel be positioned, with their distance to the running side of the conveyor belt is minimal and / or the sensor station rests directly on this.
Weiterhin kann die Sensorstation je nach Anlagensituation zwischen einer Schüttgutaufgabestelle und/oder einer Schüttgutübergabe oder Schüttabwurfstelle im Unter- oder Obertrum an der Laufseite montierbar sein.Farther Depending on the plant situation, the sensor station can be located between a bulk material feed point and / or a bulk material transfer or bulk discharge point be mounted in the lower or upper strand on the running side.
Weiterhin kann die Sensorstation über der konstruktiv bedingten normalen Transportposition der Fördervorrichtung so ausgerichtet sein, dass sowohl zwei mit Elastomerencodern bestückten Randbereiche als auch ein Mittelbereich der Fördervorrichtung detektierbar sind.Farther can the sensor station on the constructive normal Transport position of the conveyor so aligned be that both are equipped with Elastomerencodern Edge regions as well as a central region of the conveyor are detectable.
Weiterhin kann die Sensorstation wahlweise traversierend beweglich als Einzelstation, und/oder fest installiert als Dreifach-Station mit je einer Einzelstation in den Randbereichen und einer Einzelstation in dem Mittelbereich, anordenbar sein.Farther the sensor station can optionally be traversingly movable as a single station, and / or permanently installed as a triple station, each with a single station in the peripheral areas and a single station in the central area, be arranged.
Weiterhin kann die Sensorstation mindestens zwei Sensoren mit einem vorbestimmten Sensorabstand umfassen.Farther For example, the sensor station may have at least two sensors with a predetermined one Include sensor distance.
Weiterhin können die Sensoren Hallsensoren von ratiometrisch linearer Bauart sind.Farther The sensors can Hall sensors of ratiometric linear Type are.
Weiterhin kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Sensorstation mit einer Prozesseinheit verbunden ist.Farther the device may be characterized in that the sensor station connected to a process unit.
Weiterhin kann zumindest eine Verbindung zwischen der Sensorstation und der Prozesseinheit vorgesehen sein, wobei diese via Kabel und/oder kabellos ausgeführt ist.Farther can at least one connection between the sensor station and the Process unit be provided, these via cable and / or wireless is executed.
Weiterhin können mit der Prozesseinheit Daten an ein anlagenspezifisches Betriebsdatenerfassungssystem weiterleitbar sind, wobei Informationen zu etwaigen Störsituationen lieferbar sind, aufgrund deren mit einer Anlagensteuerung eine Notabschaltung der Anlage ausführbar ist.Farther can use the process unit to send data to a plant-specific Operational data collection system are forwarded, with information about any sturgeon situations are available, due to their An emergency shutdown of the system can be carried out with a system control is.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur zerstörungsfreien Erfassung eines Betriebszustands von elastischen Bauteilen, insbesondere von Fördervorrichtungen und kann folgende Schritte aufweisen: Erfassen einer ersten Dehnung von Elastomerencodern, die in einem ersten Messbereich einer Fördervorrichtung eingebettet sind, Ermittlung einer ersten Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert, und/oder Erfassen einer zweiten Dehnung von Elastomerencoder, die in einem zweiten Messbereich der Fördervorrichtung eingebettet sind, Ermittlung einer zweiten Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung, Bestimmung eines Betriebszustands des elastischen Bauteils basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz, Ausgabe zumindest eines Betriebszustandssignals, wenn die ermittelte erste Dehnungsdifferenz einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt und/oder wenn die ermittelte zweite Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt.The The invention further relates to a method for nondestructive Detecting an operating state of elastic components, in particular of conveying devices and can have the following steps: Detecting a first elongation of elastomer encoders that are in a embedded first measuring range of a conveyor are, determining a first strain difference between the first Elongation and a first predetermined strain value, and / or detection a second stretch of elastomeric encoder, in a second Measuring range of the conveyor are embedded, determination a second strain difference between the first strain and the second strain, determining an operating condition of the elastic Component based on the determined strain difference, output at least one operating state signal when the determined first Strain difference exceeds a first predetermined value and / or if the determined second strain difference is a second exceeds predetermined value.
In einem weiteren Schritt kann, wenn die ermittelte erste Dehnung einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben werden.In a further step, if the determined first elongation is a first predetermined Value exceeds or the determined strain difference exceeds a second predetermined value, at least a predetermined operating condition signal are output.
Das Betriebzustandssignal kann einem aktuellen Dehnungszustand und/oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die Dehnung den ersten vorbestimmten Wert überschreitet und/oder die Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.The Operating state signal can be a current strain state and / or correspond to a strain state in which the strain is the first exceeds predetermined value and / or the expansion difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin können durch das Verfahren die Dehnung der Bauteile und die Fördergeschwindigkeit gleichzeitig erfasst werden.Farther can by the process of elongation of the components and the conveying speed are recorded simultaneously.
Weiterhin kann ein Elastomerencoders zur Dehnungsmessung von elastischen Bauteilen verwendet werden, wobei die Dehnung eines elastischen Bauteils anhand einer Dehnung zumindest eines Elastomerencoders erfassbar ist.Farther can be an elastomerecoders for strain measurement of elastic components be used, wherein the elongation of an elastic member based an elongation of at least one elastomerecoders can be detected.
Weiterhin kann die Dehnung des elastischen Bauteils gleichzeitig mit der Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils erfassbar sein.Farther can the elongation of the elastic member simultaneously with the rotational speed of the be detected elastic component.
Weiterhin kann der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes herstellbar sein, wobei der Füllstoff Strontiumferrit (SrFeO) und/oder eine Eisen-Legierung (NdFeB) ist, wobei der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes von 20 bis 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), bevorzugt jedoch 30 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), und/oder von 5 bis 30 Vol% Eisen-Legierung (NdFeB) modifizierten Elastomermischung herstellbar ist und von unmagnetischem Material überdeckt wird.Farther can the Elastomerencoder by adding a filler wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), the elastomeric encoder by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), but preferably 30 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), and / or from 5 to 30 vol% iron alloy (NdFeB) modified elastomer blend can be produced and covered by non-magnetic material becomes.
Weiterhin können durch die Zugabe dieses Füllstoffes die mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Vulkanisates des Elastomerencoders nur unwesentlich veränderbar sein.Farther can by adding this filler the mechanical-physical properties of Vulkanisates the Elastomerencoders only be immaterial changeable.
Weiterhin kann der Elastomerencoder als Band oder Platte mit einer Dicke von 1 mm bis 5 mm sowie Abmessungen bevorzugt von 1000 mm Länge und 10 bis 100 mm Breite vorliegt und/oder aus derartigen Bänder oder Platten zusammensetzbar sein.Farther For example, the elastomeric encoder may be in the form of a belt or plate having a thickness of 1 mm to 5 mm and dimensions preferably of 1000 mm in length and 10 to 100 mm wide and / or from such bands or plates be composable.
Weiterhin kann der Elastomerencoder sowohl vor Einbau als auch nach dessen Einbau mittels Impulsmagnetisiertechnik magnetisierbar sein.Farther can the Elastomerencoder both before installation and after the Installation by means of pulse magnetization be magnetized.
Weiterhin können die Polbreiten oder Polabstände des Elastomerencoders bevorzugt von 100% bis 400% des effektiven Sensorabstandes betragen.Farther can the Polbreiten or pole distances of Elastomerencoders preferably from 100% to 400% of the effective sensor distance.
Weiterhin kann die Ausrichtung der Elastomerencoder maximal 5° von der Fördervorrichtung oder Fahrrichtung der Fördervorrichtung abweichen.Farther the orientation of the elastomere encoder can not exceed 5 ° of the conveyor device or direction of travel of the conveyor differ.
Weiterhin kann der Elastomerencoder mit den für Elastomere entwickelten Fügeverfahren in der Fördervorrichtung befestigbar sein.Farther The elastomer encoder can be designed with those for elastomers Joining method fastened in the conveyor be.
Weiterhin kann eine Breite des Elastomerencoders an eine Messbreite der Sensorik so anpassbar sein, so dass bei extremem Bandschieflauf der Fördervorrichtung die Sensorik den Messbereich des Elastomerencoders nicht mehr erreicht und somit eine Fehlermeldung auslösbar ist.Farther can be a width of Elastomerscoders to a measuring width of the sensor be so adaptable, so that at extreme belt misalignment of the conveyor the sensors no longer reach the measuring range of the elastomer encoder and thus an error message can be triggered.
Weiterhin kann der Elastomerencoder so codiert sein, dass seine Einbaustelle identifizierbar ist.Farther For example, the elastomeric encoder may be coded such that its mounting location is identifiable.
Weiterhin kann das zu überwachende Bauteil (Fördervorrichtung), beispielsweise ein Fördergurt aus verstärkten Kunststoffen, insbesondere Elastomere sein, das mit Elastomerencodern aus magnetisierten Elastomeren (Magnetelastomer) versehen ist, und/oder in einer Magnetencoderanordnung während seines funktionsbedingten Einsatzes an einem Sensorsystem (Sensorstation, Sensorik) vorbeigeführt wird, wobei permanent der Verformungszustand des Bauteils an besonders spannungs- und verformungsexponierten Stellen (z. B. Übergangszone, Übergangsnahe Zone, Seilendenabstandszone) gemessen und messtechnisch mit Hilfe eines Prozessrechners ausgewertet wird, welcher mit dem Betriebsdatenerfassungs- bzw. Steuersystem der Anlage verbunden ist.Farther can the component to be monitored (conveyor), For example, a conveyor belt made of reinforced Plastics, in particular elastomers be that with Elastomerencodern is provided of magnetized elastomers (magnetic elastomer), and / or in a magnet encoder assembly during its functional condition Insert on a sensor system (sensor station, sensors) passed is, where permanently the state of deformation of the component to particular stress and deformation exposed areas (eg transition zone, transitional Zone, Seilendenabstandszone) measured and metrologically with the help a process computer is evaluated, which with the Betriebsdatenerfassungsungs- or control system of the system is connected.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert.in the The invention will be described below with reference to exemplary embodiments only illustrative drawings explained.
Es zeigen schematisch und nicht einschränkend:It show schematically and not restrictive:
Entsprechend der Erfindungsbeschreibung sowie Aufgabenstellung besteht das Funktionsprinzip (Methode) der Überwachungseinrichtung darin, in Zonen höchster Betriebsbeanspruchung die Bauteildeformation zu bestimmen um daraus dessen Ermüdungsverhalten (fatigue wear) festzustellen.Corresponding the description of the invention and the task is the principle of operation (Method) of the monitoring device in it, in zones highest Operating stress to determine the component deformation in order to determine its fatigue wear (fatigue wear).
Erfindungsgemäß ist
die kritische Deformation als solche Längenänderung
zu bestimmen, die im Unterschied zur bauteilspezifischen immanenten Streckung
unter der Betriebsbelastung einen bestimmten Betrag überschreitet.
In der Literatur werden dazu Werte von 2% bis 4% je nach Gurtausführung
genannt. Die in der Verbindung gemessenen Werte im Übergangsbereich
Gurtseite zu Verbindungsseite
Unter Einsatz von Transpondern in Verbindung mit Dehnungsmesssystemen wäre es erforderlich, dehnungsübersetzende Systeme einzusetzen. Allerdings ist die Ermittlung diskreter maximaler Dehnungswerte nicht allein erfolgversprechend für die Ermittlung einer Schadensgrenze, sondern nur die Feststellung der funktionellen Abhängigkeit der Dehnungszunahme ΔD von der Belastungszeit gestattet mit hoher Sicherheit eine allgemeingültige Bewertung des Ermüdungsverhaltens.Under Use of transponders in conjunction with strain gages It would be necessary to strain-translating systems use. However, the determination of discrete maximum strain values not alone promising for the determination of a Damage limit, but only the determination of functional dependence the strain increase ΔD of the loading time allowed with high safety a general evaluation of the fatigue behavior.
Da
die Anwendung der Dehnungsmesssensorik an gewisse Grenzen stößt,
ist es erfindungsgemäß vorgesehen, über
eine Zeitmessung mit einem Sensorsystem die Felder eines speziellen
Magnetencoders zu erfassen. Dieser ist so ausgebildet, dass er die
Bauteildehnung zu 100% reproduziert. Verwendet werden deshalb sogenannte
Magnetelastomere, die aus einer magnetisierbaren Elastomermischung bestehen.
Diese Elastomermischungen beinhalten eine gewisse Füllmenge
an ferritische Teilchen (Füllstoff), die sich beim für
die Elastomerherstellung typischen Misch- und Verarbeitungsprozess
ideal ausrichten. Mit Hilfe einer speziellen Magnetisiervorrichtung
gelingt es nun, diese so präparierte Mischung magnetisch
in Form von präzise positionierten Nord/Süd-Polen
mit definierten Polbreiten und -abständen zu codieren.
Dieses Magnetelastomer kann in Form eines dehnbaren ca. 1–3
mm dicken Magnetencoders als Elastomerencoder
Die
möglichen Varianten der Einbringung der Encoder sind in
Die
Einbringung ist sinnvollerweise bei der Verbindungsherstellung,
der Reparatur, der Regenerierung in der Werkstatt als auch vor Ort
mit den bekannten Verfahren der Verbindungs- bzw. Fügetechnik
für Elastomere möglich. Die Breite der Elastomerencoder
Der
Abstand zwischen Laufseite
Die
Positionierung des Sensors
Der
Pfeil R zeigt die Drehrichtung des Fördergurtes
Die
Sensorstation
In
der
- I) schnell, ungedehnt
- II) langsam, ungedehnt
- III) langsam, gedehnt und
- IV) schnell, gedehnt
- I) fast, unstretched
- II) slow, unstretched
- III) slow, stretched and
- IV) fast, stretched
Referenzmessungen
zwischen den Encodern
Zwecks Integration in ein EDV-gestütztes Betriebsdatenerfassungssystem ist es vorgesehen, den Prozessrechner über ein Bussystem mit dem Instandhaltungsportal zu verbinden und im Rahmen der Gesamtanlagenüberwachung Daten zur Auswertung für die Steuerzentrale zwecks eventuell notwendig werdenden, in Notfallsituationen unerlässlichen Anlagenstillsetzungen zu liefern. In Verbindung mit anderen Messgrößen kann dieser Betriebsfall redundant so gesteuert werden, dass Fehlschaltungen durch eventuelle Messstörungen ausgeschlossen werden können.For the purpose of Integration into a computerized operating data acquisition system it is intended, the process computer via a bus system To connect with the maintenance portal and in the context of the overall system monitoring Data for evaluation for the control center for the purpose of possibly Necessary, in emergency situations indispensable plant closures to deliver. In conjunction with other measured variables This operating case can be controlled redundantly so that faulty circuits by possible measurement errors can be excluded.
Über
eine gesonderte Codierung der Elastomerencoder
Selbstverständlich
lassen sich Elastomerencoder
Wie
bereits in der Beschreibung sowie der Aufgabenstellung ausgeführt,
kann es sinnvoll sein, die Bestimmung einer Schadensgrenze anhand
von Referenzdehnungsdaten wie beispielsweise einer gemessenen Beziehung
Dehnungszunahme = f (Lastzyklenzahl, Belastungsdauer) vorzunehmen, wobei
die Dehnungen an den Encodern
In
Während in Zone I eine absolute unkritische Dehnungszunahme (Fließen) zu verzeichnen ist, beginnt ab Punkt A in Zone II bereits eine unkritische partielle Bauteilschädigung, die sich ab Punkt B in Zone III merklich verschärft und bereits als kritisch zu bezeichnen ist. Mit Erreichen der Zone IV im Punkt C tritt ein bereits deutliches Versagen des Bauteils ein, welches im Punkt D zum Ausfall der Betriebstüchtigkeit führt.While in zone I an absolute uncritical increase in strain (flow) can be observed, starting from point A in zone II an uncritical partial damage of the component begins, which starts at point B in Zone III is noticeably tightened and can already be described as critical. Upon reaching zone IV at point C, an already significant failure of the component occurs, which at point D leads to the failure of the operability.
Referenzkurven dieser Art lassen sich natürlich auch mit Proben aus Stahlseilgurtverbindungen erstellen, in dem mit Hilfe von dynamischen Prüfmaschinen (Hydropulser) entsprechende Graphen aufgezeichnet werden. Entscheidend ist, dass die Prüfung die Praxisbedingungen nahezu ideal widerspiegelt.reference curves of course this type can also be created with samples of steel cord connections, in which with the help of dynamic testing machines (Hydropulser) corresponding graphs are recorded. It is crucial that the exam almost perfectly reflects the practical conditions.
In
einer höheren tribologischen Prüfkategorie (Arbeitsblatt
Nr. 7 der Gesellschaft für Tribologie (GfT) „Tribologie”)
durchgeführte Prüfstandsversuche nach
Die
oberhalb liegende Förderzone des Gurtförderers
wird als Obertrum, die untere schüttgutfreie Zone als Untertrum
bezeichnet. Zum Zwecke des sicheren Schüttguttransports
ist die obere Zone meist gemuldet, d. h an den Rändern
jeweils um einen gewissen Winkelbetrag nach oben abgeknickt. Die
Positionierung der Sensorik
Alle in der vorliegenden Beschreibung angegebenen Wertebereiche umfassen auch die Randwerte. Die im vorangehenden genannten Merkmale und beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können teilweise oder als Ganzes beliebig miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind. Sofern sich solche Ausführungsformen für einen Fachmann aus den vorgenannten Ausführungsbeispielen ergeben, sollen diese als mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen implizit offenbart gelten.All in the present description also the marginal values. The features mentioned in the foregoing and Exemplified embodiments of the present invention Invention may be partially or wholly as each other combined to form further embodiments, which are adapted to corresponding applications of the invention. Provided such embodiments for a person skilled in the art result from the aforementioned embodiments are intended this implicit as with the aforementioned embodiments disclosed apply.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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