DE102011051790A1

DE102011051790A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit von Gewebe

Info

Publication number: DE102011051790A1
Application number: DE201110051790
Authority: DE
Inventors: Torsten Everwand; Rüdiger Heinrich; Vincent Delatour; Klaus Fennenkötter
Original assignee: Haver and Boecker OHG
Current assignee: Haver and Boecker OHG
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit eines Gewebes (1), insbesondere Siebgewebes, oder einer Folie. Es wird eine Suspension aus einer Flüssigkeit (2) und einem Abrasivmittel (3) gebildet und ein Strahl (4) der Suspension erzeugt und auf das Gewebe (1) oder die Folie gerichtet. Eine durch den Suspensionsstrahl (4) auf das Gewebe (1) bzw. die Folie ausgeübte Kraft (F_G) und/oder eine durch den Suspensionsstrahl (4) auf eine in Richtung des Suspensionsstrahls (4) gesehen hinter dem Gewebe (1) bzw. hinter der Folie angeordnete Prallplatte (24) ausgeübte Kraft (F_D) wird gemessen wird und anhand eines Zeitverlaufs zumindest einer der gemessenen Kräfte (F_G, F_D) die Verschleißfestigkeit des Gewebes (1) bzw. der Folie bestimmt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit von Gewebe, insbesondere von Siebgewebe. Weiterhin betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Gewebe, zum Beispiel Metalldrahtgewebe oder Kunststoffgewebe, werden in technischen Verfahren und Prozessen vielfältig eingesetzt, beispielsweise zur Filterung oder Siebung. Häufig sind die Gewebe dabei Verschleißprozessen ausgesetzt, beispielsweise abrasiven Prozessen. Die Verschleißprozesse führen zu Verschleißerscheinungen bis hin zu einem Bruch des Gewebes. Diese Verschleißerscheinungen bestimmen die maximale Nutzungsdauer des Gewebes im entsprechenden Verfahren, auch Lebensdauer genannt.
Im Hinblick auf eine Optimierung eines technischen Prozesses ist eine Kenntnis der zu erwartenden Lebensdauer eines im Prozess eingesetzten Gewebes oder Folie von großer Bedeutung. Wenn die Verschleißfestigkeit eines Gewebes oder einer Folie bekannt ist, können Gewebe oder Folien im Vorfeld passend für den Prozess bzw. die Prozesserfordernisse ausgewählt werden.
Gewebe werden beispielsweise in Form von Siebgeweben eingesetzt, z.B. in Siebmaschinen für Laboranalysen oder auch für Industriezwecke. Ein besonders effizient arbeitender Siebmaschinentyp ist dabei beispielsweise die sogenannte Mehrdecksiebmaschine, bei der mehrere Siebdecks übereinander angeordnet sind, wodurch mehrere Siebschritte gleichzeitig ausgeführt werden können. Die verschiedenen Siebschritte können sich dabei beispielsweise in der Art und/oder Größenverteilung des zu siebenden Siebguts sowie dem Durchsatz des Siebguts unterscheiden, so dass verschiedene Siebdecks unter Umständen unterschiedliche Lebensdauern aufweisen können. Dieses ist für eine optimale Prozessführung nachteilig, da ein Austausch eines der Siebdecks den Stillstand der gesamten Mehrdecksiebmaschine erfordert. Ein sukzessiver Wechsel von Siebdecks mit unterschiedlichen Lebensdauern zieht somit eine erhöhte Anzahl von Wartungsunterbrechungen nach sich und verringert die Zeitdauer der Wartungsintervalle. Als Folge sinkt die Auslastungszeit der Mehrdecksiebmaschine. Bei Kenntnis der Verschleißfestigkeit der eingesetzten Siebgewebe können dagegen Prozessparameter so eingestellt werden bzw. die Siebgewebe so ausgewählt werden, dass eine einheitliche Lebensdauer für alle eingesetzten Siebdecks erreicht wird, was zu einer Optimierung der Auslastungszeit der Mehrdecksiebmaschine führt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von Gewebe oder Folie zu schaffen, die reproduzierbare und aussagekräftige Ergebnisse innerhalb einer kurzen Messzeit liefert, da die realen Verschleißzeiten im Bereich von Wochen, Monaten und mehr liegen können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Suspension aus einer Flüssigkeit und einem Abrasivmittel gebildet und ein Strahl der Suspension erzeugt und auf das Gewebe oder die Folie gerichtet. Eine durch diesen Suspensionsstrahl auf das Gewebe oder die Folie ausgeübte Kraft und/oder eine durch den Suspensionsstrahl auf eine in Richtung des Suspensionsstrahls gesehen hinter dem Gewebe oder der Folie angeordnete Prallplatte ausgeübte Kraft wird gemessen. Es wird anhand eines Zeitverlaufs zumindest einer der gemessenen Kräfte die Verschleißfestigkeit des Gewebes oder der Folie bestimmt.
Bei einer Verschleißmessung nach diesem Verfahren kann auf kontrollierte Weise innerhalb einer kurzen Messzeit ein abrasiver Verschleiß des Gewebes oder der Folie nachvollzogen werden. Der Verschleiß des Gewebes oder der Folie ändert die Angriffsfläche, mit der der Suspensionsstrahl mit dem Gewebe oder der Folie wechselwirkt. Dadurch ändert sich während der Messung die mindestens eine erfasste Kraft, die das Gewebe bzw. die Folie und/oder die dahinter angeordnete Prallplatte durch den Aufprall des Suspensionsstrahls erfährt. Aus der Änderung kann somit auf den Verschleißzustand des Gewebes oder der Folie rückgeschlossen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Steigung des Zeitverlaufs zumindest einer der gemessenen Kräfte ermittelt und es wird eine signifikante Änderung der Steigung als ein Zeitpunkt bestimmt, zu dem ein Bruch des Gewebes oder der Folie einsetzt. Bevorzugt wird die Verschleißfestigkeit als eine Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt, von dem an der Suspensionsstrahl auf das Gewebe oder die Folie gerichtet ist, und dem anhand der Steigung ermittelten Zeitpunkt bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass sich in der Steigung des Zeitverlaufs, d.h. der Größe der zeitlichen Änderung der gemessenen Kraft bzw. Kräfte, ein beginnender Bruch ausgesprochen deutlich widerspiegelt. Die Steigung stellt daher ein besonders geeignetes Kriterium für die Bestimmung der Verschleißfestigkeit dar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Zeitpunkt, zu dem sich die Steigung signifikant ändert, bereits bestimmt, während der Suspensionsstrahl auf das Gewebe oder die Folie gerichtet ist. Anhand des auf diese Weise bestimmten Zeitpunkts wird der Suspensionsstrahl ausgesetzt und der Messvorgang beendet. Auf diese Weise kann das Verfahren automatisiert beendet werden und die Menge an benötigter Suspension minimiert werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit eines Gewebes, insbesondere Siebgewebes, oder einer Folie weist einen Strahlabschnitt mit einer Pumpe zur Bildung eines Strahls einer Suspension aus einer Flüssigkeit und einem Abrasivmittel auf. Weiter umfasst sie einen Messabschnitt mit einem Halter zur Aufnahme des Gewebes oder der Folie, auf das oder die im Betrieb der Vorrichtung der Suspensionsstrahl gerichtet ist, und mindestens einen Kraftmesser, der mit dem Halter und/oder einer in Richtung des Suspensionsstrahls gesehen hinter dem Gewebe oder der Folie angeordneten Prallplatte verbunden ist, um eine Kraft, die im Betrieb von dem Suspensionsstrahl auf das Gewebe bzw. die Folie und/oder die Prallplatte ausgeübt wird, zu messen. Die Vorrichtung ist weiter dazu eingerichtet, das oben genannte Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich durch die Vorrichtung die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten Vorteile.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Halter in einem verstellbaren Winkel zur Richtung des Suspensionsstrahls angeordnet. Durch Auswahl eines geeigneten Winkels zwischen dem Suspensionsstrahl und dem Halter und somit dem Gewebe oder der Folie kann eine möglichst realitätsnahe Belastung des Gewebes bzw. der Folie durch den Suspensionsstrahl bei der Messung der Verschleißfestigkeit simuliert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von Gewebe oder Folie und
2 ein Diagramm mit beispielhaften Messkurven, die von der Vorrichtung gemäß 1 aufgezeichnet sind zur Illustration eines Verfahrens zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von Gewebe.
1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit von Gewebe oder Folie in einer schematischen Darstellung. Im Folgenden wird die Vorrichtung beispielhaft in Verbindung mit einem zu testenden Gewebe 1 erläutert. Es versteht sich jedoch, dass anstelle des Gewebes 1 ebenso eine Folie auf ihre Verschleißfestigkeit getestet werden kann.
Die Vorrichtung gliedert sich grob in drei Abschnitte, einen Strahlerzeugungsabschnitt 10, einen Messabschnitt 20 und einen Entsorgungsabschnitt 30.
Der Strahlerzeugungsabschnitt 10 weist eine Pumpe 11 auf, der über eine Flüssigkeitszufuhr 12 eine Flüssigkeit 2 zugeführt wird. Beispielhaft und ohne Einschränkung wird im Folgenden davon ausgegangen, dass als Flüssigkeit 2 Wasser eingesetzt wird. Entsprechend könnte im dargestellten Ausführungsbeispiel die Flüssigkeitszufuhr 12 mit einem üblichen Frischwasserzulauf verbunden sein. Grundsätzlich ist das anmeldungsgemäße Verfahren zur Verschleißmessung jedoch mit beliebigen Flüssigkeiten durchführbar, wobei die Flüssigkeit in vorteilhafter Weise so ausgewählt wird, dass die Verschleißmessung die Gegebenheiten des Prozesses, in dem das Gewebe eingesetzt werden soll und für den der auftretende Verschleiß bestimmt werden soll, möglichst gut widerspiegelt.
Weiter weist der Strahlerzeugungsabschnitt 10 eine Einrichtung zum Zuführen von einem rieselfähigem Abrasivmittel 3, beispielsweise einem Korund oder Sand, zur Flüssigkeit 2 auf. Um eine hohe Wiederholgenauigkeit zu erreichen, wird vorteilhafterweise ein Abrasivmittel 3 eingesetzt, dass eine definierte Körnung bzw. Korngrößenverteilung aufweist. Unter diesem Aspekt ist Korund als Abrasivmittel 3 besonders bevorzugt, da es in Chargen erhältlich ist, die gewissen Qualitätsnormen, u.a. im Hinblick auf die Korngrößenverteilung, unterliegen, z.B. gemäß ISO 11 126-7.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung zum Zuführen des Abrasivmittels 3 einen Vorratstrichter 13 für das Abrasivmittel 3. Der Vorratstrichter 13 mündet in einem Auslassstutzen 14, welcher oberhalb eines Transportbandes 16 positioniert ist. Zwischen dem Auslassstutzen und dem Transportband 16 ist ein Dosierspalt 15 einer Höhe d gebildet. Im Betrieb der Vorrichtung wird das Transportband 16 mit einer möglichst konstanten Geschwindigkeit v bewegt. Aus dem Auslassstutzen 14 des Vorratstrichters 13 tretendes Abrasivmittel 3 wird durch die Bewegung des Transportbands 16 von diesem mitbewegt. Dabei ist die pro Zeiteinheit von dem Transportband 16 wegtransportierte Menge des Abrasivmittels 3 von dem Durchmesser des Auslassstutzens 14, der Höhe d des Dosierspalts 15 sowie der Transportgeschwindigkeit v des Transportbands 16 abhängig. Bei konstanter Transportgeschwindigkeit v und ausreichender Rieselfähigkeit des Abrasivmittels 3 ergibt sich ein sehr konstanter Massenstrom des Abrasivmittels 3 durch das Transportband 16.
Vom Transportband 16 fällt das Abrasivmittel 3 in einen Auffangtrichter 17, der mit einer Venturidüse 18 in Verbindung steht. Diese Venturidüse 18 ragt in einen aus der Pumpe 11 tretenden Strom der Flüssigkeit 2 hinein. Entsprechend wird das Abrasivmittel 3 von dem Strom der Flüssigkeit 2 mitgerissen und so unter Bildung einer Suspension in die Flüssigkeit 2 eingemischt. Die gebildete Suspension aus der Flüssigkeit 2 und dem Abrasivmittel 3 wird einer Strahldüse 19 zugeführt, aus der im Betrieb ein Suspensionsstrahl 4 in einer Hauptstrahlrichtung 5 austritt. Der Suspensionsstrahl 4 weist dabei eine hohe Homogenität in der lateralen Dichte- und Korngrößenverteilung des Abrasivmittels 3 in der Flüssigkeit 2 auf.
Die Eigenschaften des Suspensionsstrahls 4 sind dabei von einer Mehrzahl von Parametern abhängig, beispielsweise dem Durchmesser, der Form und der Länge der Strahldüse 19, der Viskosität der Flüssigkeit 2, der Menge und Art des zugeführten Abrasivmittels 3 sowie dem von der Pumpe 11 an ihrem Auslass vor der Strahldüse 19 aufgebauten Druck. Typische Größenordnungen für diese Parameter sind beispielsweise ein Durchmesser der Strahldüse 19 von einigen Millimetern, ein Druck am Ausgang der Pumpe 11 von einigen bis einigen zehn bar oder auch deutlich darüber und eine zugeführte Menge an Abrasivmitteln 3 von einigen Gramm pro Sekunde, wobei eine mittlere Körnung des Abrasivmittels 3 im Bereich von einigen zehntel Millimetern (mm) bis in den mm-Bereich hinein liegen kann. Die genannten Wertebereiche sind lediglich beispielhaft und können je nach Typ und Material des Gewebes, dessen Verschleißfestigkeit bestimmt werden soll, abweichend von diesen Bereichen gewählt werden. Auch die Wahl des Abrasivmittels ist ebenso wie die der Flüssigkeit 2 und der Strahlparameter von dem zu testenden Gewebe abhängig.
Im Messabschnitt 20 trifft der Suspensionsstrahl 4 im Betrieb auf eine Probe eines Gewebes 1. Das Gewebe 1 ist dabei in einen Halter 21 eingesetzt, der in einem Winkel α, auch Auftreffwinkel genannt, zur Hauptrichtung 5 des Suspensionsstrahls 4 steht. Der Halter 21 wird beispielsweise von zwei planen Ringen gebildet, zwischen denen eine Probe des Gewebes 1 eingeklemmt werden kann. In die zueinander weisenden Flächen der beiden Ringe kann dabei komplementär eine Nut bzw. eine Feder eingearbeitet sein, um die Klemmung des Gewebes 1 zwischen den Ringen zu unterstützen. Bevorzugt haben die Nut und die Feder dabei einen halbrunden, dreieckigen oder prismatischen Querschnitt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Größe des Auftreffwinkels α etwa 45°. Die gezeigte Vorrichtung ist insbesondere für die Bestimmung der Verschleißfestigkeit von Siebgeweben für Schwingungs-Siebmaschinen eingerichtet. Bei diesen Maschinen wird Siebgut durch eine Schwingungsbewegung über das Siebgewebe transportiert, wobei das Siebgut durch die Schwingungsbewegung hochgeworfen wird und unter einem Winkel von etwa 45° auf das Siebgewebe auftrifft. In Anlehnung an diesen Winkel ist der Auftreffwinkel α im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgewählt, um für die Verschleißmessung durch die dargestellte Vorrichtung möglichst realistische Bedingungen zu erzeugen, denen das Gewebe 1 auch im realen Siebprozess unterworfen ist. Es versteht sich jedoch, dass der Auftreffwinkel α in anderen Ausgestaltungen der Vorrichtung auch andere Werte annehmen kann, beispielsweise einen Wert von 90°.
Der Halter 21 ist mittels mehrerer Lagerungen 22 derart beweglich gelagert, dass er eine Bewegung in der Hauptstrahlrichtung 5 ausführen kann. Im gezeigten Beispiel wird die Lagerung 22 durch eine Parallelwippe realisiert. Es versteht sich, dass auch andere Lagerungen an dieser Stelle eingesetzt werden können. Mit dem Halter 21 verbunden ist ein erster Kraftmesser 23, der eine in Hauptstrahlrichtung 5 wirkende Kraft auf den Halter 21 und damit auf das Gewebe 1 messen kann. Der erste Kraftmesser 23 kann beispielsweise ein Piezoelement oder einen Dehnungsmessstreifen zur Kraftmessung aufweisen. Zudem ist bevorzugt die Befestigung der Lagerungen 22 an einem Grundgestell der Vorrichtung so ausgeführt, dass der Auftreffwinkel α variiert werden kann. Dieses kann beispielsweise über einen relativ zum Grundgestell drehbaren Rahmen erreicht werden, auf dem Lagerungen 22 befestigt sind. Auch eine Verschiebbarkeit der Lagerungen 22 in entsprechenden, am Grundgestell angebrachten Führungen ist zu Verstellbarkeit des Auftreffwinkels α denkbar.
Auf der in der Hauptstrahlrichtung 5 der Strahldüse 19 gegenüberliegenden Seite des Halters 21 ist eine Prallplatte 24 angeordnet, der wie der Halter 21 in der Hauptstrahlrichtung 5 beweglich gelagert ist und der mit einem zweiten Kraftmesser 25 gekoppelt ist. Im dargestellten Beispiel wird die Lagerung der Prallplatte 24 vom zweiten Kraftmesser 25 bereitgestellt. Die Prallplatte 24 ist scheibenförmig, wobei ihr Mittelpunkt auf der Hauptstrahlachse liegt. Die Abmessungen der Prallplatte 24 sind derart, dass der Suspensionsstrahl 4 vollständig auf die Prallplatte 24 auftrifft, wenn kein Gewebe 1 im Strahlengang angeordnet ist.
Zur Kalibrierung der beiden Kraftmesser 23, 25 können Gewichte vorgesehen sein, die über Drähte oder Fäden und Umlenkrollen mit dem Halter 21 bzw. der Prallplatte 24 verbindbar sind.
Im Betrieb der Vorrichtung trifft der Suspensionsstrahl 4 auf das Gewebe 1 auf. Ein Teil des Suspensionsstrahls 4 wechselwirkt dabei mit dem Gewebe 1 und überträgt einen Teil seines kinetischen Impulses auf das Gewebe 1. Im Resultat erfährt das Gewebe 1 dadurch eine in der Hauptstrahlrichtung 5 von der Strahldüse 19 wegweisende Kraft, die von dem ersten Kraftmesser 23 gemessen wird. Diese Kraft wird im Folgenden auch als „Gewebekraft“ F_G bezeichnet. In der 1 ist der auf das Gewebe 1 auftreffende Anteil des Suspensionsstrahls 4 durch einen abgeprallten Strahlanteil 6 symbolisiert. Ein weiterer Anteil des Suspensionsstrahls 4 dringt durch Maschen des Gewebes 1 hindurch und trifft ohne oder mit nur geringer Wechselwirkung mit dem Gewebe 1 auf die Prallplatte 24 auf. Dieser Strahlanteil ist in der 1 als durchgehender Strahlanteil 7 dargestellt. Der durchgehende Strahlanteil 7 übergibt beim Auftreffen seinen Impuls an die Prallplatte 24, der dadurch eine von der Strahldüse 19 weg weisende Kraft erfährt, die vom zweiten Kraftmesser 25 erfasst wird. Diese Kraft wird im Folgenden auch als „Durchstrahlkraft“ F_D bezeichnet. Der abgeprallte Strahlanteil 6 und der durchgehende Strahlanteil 7 werden von hier nicht dargestellten, den Messabschnitt 20 umgebenden Tropffängern als benutzte Suspension 8 in den Entsorgungsabschnitt 30 geleitet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Figur nur der am Gewebe 1 abprallende Strahlanteil dargestellt.
Der Entsorgungsabschnitt 30 umfasst ein Setzbecken 31, in dem sich das ggf. mit Gewebeabrieb durchsetzte Abrasivmittel 3 aus der benutzten Suspension 8 am Boden absetzt, wohingegen die Flüssigkeit 2 der benutzten Suspension 8 über einem im oberen Bereich des Setzbeckens 31 angeordneten Ablauf 32 ablaufen kann. Die aus dem Ablauf 32 austretende Flüssigkeit 2 wird einer Entsorgung, zum Beispiel einem Abwasseranschluss, zugeführt. Um die Trennung von Abrasivmittel 3 von der Flüssigkeit 2 weiter zu verbessern, kann der Entsorgungsabschnitt 30 mehrstufig ausgeführt sein, indem dem dargestellten Setzbecken 31 ein oder mehrere weitere Setzbecken kaskadenartig nachgeordnet sind.
Bei der dargestellten Vorrichtung wird ein Verschleiß des Gewebes 1 durch das im Suspensionsstrahl 4 enthaltene Abrasivmittel 3 bewirkt. Bedingt durch einen hohen Druck am Ausgang der Pumpe 11 treten im Suspensionsstrahl 4 extrem hohe Partikelgeschwindigkeiten auf, durch die ein Abrieb des Gewebes 1 bis hin zum Gewebebruch innerhalb von kurzen Zeiten hervorgerufen werden kann. Bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit des Gewebes 1, wie es beispielsweise von der in der 1 dargestellten Vorrichtung ausgeführt werden kann, werden während der Bestrahlung mit dem Suspensionsstrahl 4 die von dem ersten Kraftmesser 23 und/oder dem zweiten Kraftmesser 25 bestimmten Kräfte auf das Gewebe 1 bzw. die Prallplatte 24 erfasst und deren Zeitabhängigkeit protokolliert. Wie im Folgenden im Zusammenhang mit 2 näher erläutert wird, kann aus den protokollierten Zeitabhängigkeiten der Kräfte ein Maß für die Verschleißfestigkeit bestimmt werden.
2 zeigt einen beispielhaften aber typischen Zeitverlauf der beiden Kräfte F_G und F_D während einer Verschleißmessung, also die zeitliche Veränderung der Kräfte während der Messung. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist die laufende Messzeit t in Sekunden (s) angegeben. Auf der vertikalen Achse des Diagramms ist die gemessene Kraft F in beliebigen Einheiten (a.u. – arbitrary units) angegeben. Als dünne Linien sind Kurven 40, 50 für die gemessenen Werte der vom ersten Kraftmesser 23 gemessenen Gewebekraft F_G (Kurve 40) und der vom zweiten Kraftmesser 25 gemessene Durchstrahlkraft F_D (Kurve 50) eingezeichnet. Zu beiden Kurven 40, 50 ist mit größerer Linienstärke ein gemittelter Kurvenverlauf 41, 51 angegeben, der sich als gleitender Durchschnitt zu den gemessenen Werten ergibt.
Das Verfahren startet zum Zeitpunkt t = 0, in dem die Pumpe 11 und das Transportband 16 gestartet werden. Der Zeitabschnitt 0 < t < t₁ kennzeichnet eine Anlaufphase des Strahlerzeugungsabschnitts 10, in dem noch keine definierten Zustände vorliegen. Diese haben sich jedoch spätestens zum Zeitpunkt t₁ eingestellt, der daher für das Folgende als der Referenzstartpunkt der Messungen angesehen wird. In einem Zeitbereich t₁ < t < t₂ wird ein im Wesentlichen monoton ansteigender Wert für die Gewebekraft F_G (vgl. Kurvenverlauf 41) und ein monoton, in etwa linear fallender Wert für die Durchstrahlkraft F_D (vgl. Kurvenverlauf 51) beobachtet. Der Grund für dieses Verhalten liegt darin, dass im Laufe der Messung zunehmend Maschen des Gewebes 1 durch sich in den Maschen verklemmende Partikel des Abrasivmittels 3 zusetzen falls, wie im gezeigten Beispiel, im Abrasivmittel 3 Partikel enthalten sind, die größer als die Maschen des Gewebes 1 sind.
Für Zeiten t > t₂ ändert sich die Größe der Steigung und ihr Vorzeichen für beide Kurven 40, 50 bzw. Kurvenverläufe 41, 51 abrupt. Die Kurve für die Gewebekraft F_G sinkt für t > t₂ und die Kurve für die Durchstrahlkraft F_D steigt für t > t₂ an.
Die Steigung ist für t > t₂ in beiden Fällen annähernd linear. In die Bereiche links und rechts des Zeitpunktes t₂ sind jeweils getrennt Tangenten 42, 43 bzw. 52, 53 an die Kurvenverläufe 41, 51 angepasst. Die Tangenten 42 und 43 bzw. 52 und 53 schneiden sich jeweils paarweise gut übereinstimmend beim Zeitpunkt t₂. Der Zeitpunkt t₂ ist folglich aus der Steigung der beiden aufgenommenen und gemittelten Kurvenverläufe 41, 51 unabhängig voneinander und übereinstimmend genau bestimmbar.
Wie Vergleiche mit Gewebeproben von Geweben 1, bei denen die dargestellte Messung kurz vor, im und kurz nach dem Zeitpunkt t₂ abgebrochen wurde, zeigen, kennzeichnet der Zeitpunkt t₂ den Zeitpunkt, bei dem Gewebebrüche des Gewebes 1 einsetzen. Die Auswertung der Steigung der gemessenen Kurvenverläufe 41, 51 der Gewebekraft F_G bzw. der Durchstrahlkraft F_D ermöglicht also eine genaue Bestimmung des Zeitpunkts eintretender Gewebebrüche. Entsprechend ist die Zeitdifferenz t₂ – t₁, d.h. die Zeitspanne, der das Gewebe 1 dem Suspensionsstrahl 4 bis zum Eintritt von Gewebebrüchen ausgesetzt war, ein gutes Maß für die Verschleißfestigkeit des Gewebes 1 unter den eingesetzten Messbedingungen. Die Zeitdifferenz t₂ – t₁ wird daher auch als Verschleißzeit bezeichnet. Da die Messbedingungen, wie im Zusammenhang mit 1 ausgeführt, durch die Parameter des Strahlerzeugungsabschnitts 10 sehr genau reproduziert werden können, ist die Verschleißzeit eine reproduzierbare, die Verschleißfestigkeit gut charakterisierende Größe. Durch das beschriebene Verfahren ist daher eine schnelle und verlässliche Messung der Verschleißfestigkeit gegeben.
Unter der Annahme, dass die gemessene Verschleißzeit t₂ – t₁ umgekehrt proportional zur Lebensdauer eines Gewebes 1 in einem bestimmten technischen Prozess ist, lässt sich die Eignung unterschiedlicher Gewebe für diesen Prozess und die zu erwartende relative Lebensdauer eines Gewebes im Vergleich zu anderen Geweben damit vorhersagen. Eine absolute Angabe der zu erwartenden Lebensdauer kann erfolgen, wenn für Referenzgewebe, bei dem die Lebensdauer im realen Prozess bekannt ist, eine entsprechende Verschleißmessung durchgeführt wird. Die dabei bestimmte Verschleißzeit wird als Referenzwert für eine Vorhersage der absoluten Lebensdauer weiterer Gewebe herangezogen.
Wie aus der 2 ersichtlich, kann sowohl der Kurvenverlauf 41 der Gewebekraft F_G, als auch der Kurvenverlauf 51 der Durchstrahlkraft F_D zur Bestimmung des Zeitpunktes t₂ und damit der Verschleißzeit t₂ – t₁ herangezogen werden. Abhängig von den Messparametern und von den Eigenschaften des Gewebes ist die Änderung der Steigung beim Kurvenverlauf 41 oder dem Kurvenverlauf 51 ausgeprägter. Es ist denkbar, zur Bestimmung des Zeitpunktes t₂ nur die Kurve mit der deutlicheren Änderung der Steigung auszuwerten. Auch ist es möglich, beide Kurvenverläufe 41, 51 der Auswertung zugrunde zu legen und die Ergebnisse zu mitteln, wobei ggf. eine Gewichtung erfolgen kann, die auf der Änderung der Steigung und/oder einem Niveau der Fluktuation in den Messwerten (Kurven 40, 51) berücksichtigt.
Neben dieser Auswertung, die bevorzugt nach erfolgter Messung mithilfe der protokollierten Kurven 40, 50, bzw. den gemittelten Kurvenverläufen 41, 51 durchgeführt wird, kann eine vorläufige Bestimmung des Zeitpunktes t₂ bereits während der Messung durchgeführt werden. Dazu kann beispielsweise nur das Vorzeichen der Steigung des Kurvenverlaufs 41 oder 51 betrachtet werden. Ist dieses Vorzeichen negativ (Kurvenverlauf 41) bzw. positiv (Kurvenverlauf 51), ist der Zeitpunkt t₂ bereits überschritten. Diese vorläufige Bestimmung des Zeitpunktes t₂ kann zur automatisierten Beendigung der Messung herangezogen werden, indem die Messung nach dem vorläufig bestimmten Zeitpunkt t₂ nur noch für eine vorgegebene Zeitspanne weitergeführt und dann beendet wird. Die in dieser Zeitspanne gemessenen Daten dienen dann in einer Auswertung der Bestimmung der Tangenten 43 und 53, die in einer entsprechenden Zeitspanne vor dem vorläufigen Zeitpunkt t₂ aufgenommenen Daten werden zur Bestimmung der Tangenten 42 und 52 eingesetzt. Aus Sicherheitsgründen kann zudem vorgesehen sein, dass unabhängig von gemessenen Werten für die Gewebekraft F_G und die Durchstrahlkraft F_D eine vorgegebene Höchstmesszeit nicht überschritten wird.
Bezugszeichenliste

1: Gewebe
2: Flüssigkeit
3: Abrasivmittel
4: Suspensionsstrahl
5: Hauptstrahlrichtung
6: abprallender Strahlanteil
7: durchgehender Strahlanteil
8: benutzte Suspension
10: Strahlerzeugungsabschnitt
11: Pumpe
12: Flüssigkeitszufuhr
13: Vorratstrichter
14: Auslassstutzen
15: Dosierspalt
16: Transportband
17: Auffangtrichter
18: Venturidüse
19: Strahldüse
20: Messabschnitt
21: Halter
22: Lagerung
23: Kraftmesser
24: Prallplatte
25: Kraftmesser
30: Entsorgungsabschnitt
31: Setzbecken
32: Ablauf
40: Kurve der Messwerte der Gewebekraft F_G
41: Kurve der gemittelten Messwerte der Gewebekraft F_G
42, 43: Tangenten
50: Kurve der Messwerte der Durchstrahlkraft F_D
51: Kurve der gemittelten Messwerte der Durchstrahlkraft F_D
52, 53: Tangenten
d: Dosierspalthöhe
v: Transportgeschwindigkeit
t: Messzeit
F: Kraft
F_G: Gewebekraft
F_D: Durchstrahlkraft
α: Auftreffwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 11 126-7 [0020]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit eines Gewebes (1) oder einer Folie, insbesondere Siebgewebes, bei dem: – eine Suspension aus einer Flüssigkeit (2) und einem Abrasivmittel (3) gebildet wird, – ein Strahl (4) der Suspension erzeugt und auf das Gewebe (1) oder die Folie gerichtet wird, – eine durch den Suspensionsstrahl (4) auf das Gewebe (1) oder die Folie ausgeübte Kraft (F_G) und/oder eine durch den Suspensionsstrahl (4) auf eine in Richtung des Suspensionsstrahls (4) gesehen hinter dem Gewebe (1) oder der Folie angeordnete Prallplatte (24) ausgeübte Kraft (F_D) gemessen wird und – anhand eines Zeitverlaufs zumindest einer der gemessenen Kräfte (F_G, F_D) die Verschleißfestigkeit des Gewebes (1) oder der Folie bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Steigung des Zeitverlaufs zumindest einer der gemessenen Kräfte (F_G, F_D) ermittelt wird und bei dem eine signifikante Änderung der Steigung als ein Zeitpunkt (t₂) bestimmt wird, zu dem ein Bruch des Gewebes (1) oder der Folie einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Verschleißfestigkeit als eine Zeitdifferenz (t₂ – t₁) zwischen einem Zeitpunkt (t₁), von dem an der Suspensionsstrahl (4) auf das Gewebe (1) oder die Folie gerichtet ist, und dem aus der Steigung ermittelten Zeitpunkt (t₂) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Zeitpunkt (t₂) zumindest vorläufig bereits bestimmt wird, während der Suspensionsstrahl (4) auf das Gewebe (1) oder die Folie gerichtet ist, wobei anhand des vorläufig bestimmten Zeitpunkts (t₂) der Suspensionsstrahl (4) ausgesetzt und der Messvorgang beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zur Bildung der Suspension das Abrasivmittel (3) von einem Auslassstutzen (14) durch einen Dosierspalt (15) auf ein Transportband (16) rieselt, wobei die pro Zeiteinheit der Flüssigkeit (2) zugeführte Menge des Abrasivmittels (3) über die Abmessungen des Dosierspaltes (15) und eine Transportgeschwindigkeit (v) des Transportbands (16) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zur Bildung der Suspension das Abrasivmittel (3) der Flüssigkeit (2) über eine Venturidüse (18) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Suspensionsstrahl (4) unter einem Winkel (α) auf das Gewebe (1) oder die Folie auftrifft, der in einem Bereich von 30 bis 90° liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem als Abrasivmittel (3) Korund oder Sand o.ä. eingesetzt wird, wobei eine mittlere Körnung bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 mm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem als Flüssigkeit (2) Wasser eingesetzt wird.
Vorrichtung zur Bestimmung einer Verschleißfestigkeit eines Gewebes (1), insbesondere Siebgewebes, oder einer Folie aufweisend: – einen Strahlabschnitt (10) mit einer Pumpe (11) zur Bildung eines Strahls (4) einer Suspension aus einer Flüssigkeit (2) und einem Abrasivmittel (3) und – einen Messabschnitt (20) mit einem Halter (21) zur Aufnahme des Gewebes (1) oder der Folie, auf das im Betrieb der Vorrichtung der Suspensionsstrahl (4) gerichtet ist, und mindestens einem Kraftmesser (23, 25), der mit dem Halter (21) und/oder einem in Richtung des Suspensionsstrahls (4) gesehen hinter dem Gewebe (1) oder der Folie angeordneten Prallplatte (24) zur Messung einer Kraft (F_G, F_D), die im Betrieb von dem Suspensionsstrahl (4) auf das Gewebe (1) oder die Folie und/oder die Prallplatte (24) ausgeübt wird, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der Halter (21) zur Aufnahme des Gewebes (1) oder der Folie in Richtung des Suspensionsstrahls (4) beweglich gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der der Halter (21) in einem verstellbaren Winkel (α) zur Richtung des Suspensionsstrahls (4) angeordnet ist.