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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Überwachung eines Fördergurtes auf Beschädigung, einen Fördergurt für ein derartiges Verfahren sowie ein System mit einem derartigen Fördergurt zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
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Da Ausfälle von Förderanlagen die gesamte Produktion z.B. einer Mine etc. zum Stillstand bringen können, besteht eine hohe Notwendigkeit und Motivation, Ausfälle dadurch zu vermeiden bzw. zu minimieren, dass Beschädigungen von Fördergurten möglichst frühzeitig erkannt werden können, um hierauf z.B. durch den Halt der Fördergurtes zu reagieren. Zu diesem Zweck bisher eingesetzte Schlitzschutzsysteme für Fördergurte nutzen in die Deckplatte eingelegte endlos geschlossene Leiterschleifen, wobei mittels eines Sendegerätes eine Wechselspannung in die jeweils zu überprüfende Leiterschleife induziert wird. Ein Empfangsgerät kann bei intakter Leiterschleife das die Leiterschleife umgebende Magnetfeld detektieren. Bei Zerstörung oder Beschädigung der Leiterschleife durch mechanische Einwirkung auf den Fördergurt wird kein elektromagnetisches Signal von der Leiterschleife zurückgesendet, so dass die Zerstörung bzw. Beschädigung dieser Leiterschleife hierdurch detektiert werden kann. Auf diese Weise kann auf eine Beschädigung des die Leiterschleife umgebenden Gurtmaterials geschlossen und die Förderanlage rechtzeitig angehalten werden, bevor sich die Beschädigung auf dem Fördergurt weiter ausbreitet und sich z.B. durch herunterfallenden Fördergut auf die ganze Förderanlage und deren Umgebung auswirkt.
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Die
DE 28 54 562 C2 betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Überwachen von Fördergurten zum Feststellen von Längsschlitzen mit wenigstens einem außerhalb des Fördergurtes angebrachten Sender und Empfänger und einer Auswerteschaltung, die eine den Betriebszustand des Empfängers ändernde Lage des Fördergurtes zur Auslösung eines Signals nutzt. Im Fördergurt sind besondere Einlagen wie Induktionsspulen vorgesehen, die auf ein Magnetfeld des Senders reagieren und diese Reaktion kann durch den Empfänger detektiert werden. Die Sender-Empfänger-Einheit dient der Überwachung der Position des Fördergurtes in Form einer Schranke, die die Querabmessungen des Fördergurtes erfassen kann. Aus einer Änderung der Breite des Fördergurtes soll auf das Auftreten von Längsschlitzen rückgeschlossen werden, weil dann der Gurt durch sich überdeckende Flächen schmaler wird oder diese auseinander wandern und die Gurtbreite damit zunimmt.
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Die
US 6,158,576 betrifft einen endlos geschlossenen Fördergurt mit wenigstens einem Sensor, der eine elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge aussendet, wenn er durch eine Energiequelle außerhalb des Fördergurtes mit einer ersten Wellenlänge angeregt wird. Die Strahlung der zweiten Wellenlänge kann von einem Detektor außerhalb des Fördergurtes erfasst werden, um Informationen über den Zustand des Fördergurtes von dem Sensor zu erhalten. Als Sensor können fluoreszierende, phosphoreszierende und Farbstofflaser-Stoffe verwendet werden, die als Fasern oder Fäden quer zur oder in Förderrichtung des Gurtes in dessen Schichten vorgesehen sein können.
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Nachteilig ist bei den in die Deckplatte des Fördergurtes einzubringenden Leiterschleifen, das sie Fremdkörper darstellen. Die Leiterschleifen und ihre Endlosverbindung sind ebenfalls einer mechanischen Belastung aufgesetzt, die zum vorzeitigen Ausfall führen kann, d.h. zur Zerstörung bzw. Beschädigung der Leiterschleife, ohne dass der umgebende Fördergurt beschädigt wurde; dies würde einen Fehlalarm auslösen. Ferner erfolgt die Induktion einer Spannung in die Leiterschleifen lediglich über das Streufeld des Senders, so dass das vorteilhafte Umfassen des Leiters mit einer Spulenanordnung nicht möglich ist. Aufgrund der niedrigen Signalstärken ist das Schlitzschutzsystem anfällig für Störungen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, das Beschädigungen bei Fördergurten mit einer höheren Zuverlässigkeit erkennen kann als bisher bekannt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, einen Fördergurt mit den Merkmalen nach Anspruch 5 sowie ein System mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur berührungslosen Überwachung eines Fördergurtes auf Beschädigung, wobei der Fördergurt eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Einlagen aufweist, die sich zumindest teilweise in Querrichtung erstrecken. Das Verfahren weist die Schritte auf:
- • Aussenden eines ersten elektromagnetischen Signals an den Fördergurt, und
- • in einem ersten Zustand wenigstens einer elektrisch leitfähigen Einlage, Reflektieren des ersten elektromagnetischen Signals durch die wenigstens eine elektrisch leitfähige Einlage als zweites elektromagnetischen Signals und Empfangen des zweiten elektromagnetischen Signals von dem Fördergurt, und
- • in einem zweiten Zustand der wenigstens einen elektrisch leitfähigen Einlage, Nicht-Empfangen des zweiten elektromagnetischen Signals von dem Fördergurt.
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Unter elektrisch leitfähigen Einlagen werden alle Elemente verstanden, die in einen vorzugsweise elastomeren Fördergurt z.B. in die obere Deckplatte, untere Deckplatte oder in den Festigkeitsträger eingebracht werden können, die eine auftreffende elektromagnetische Welle reflektieren können und die beim Auftreten einer Beschädigung, insbesondere bei einem (Längs-)Schlitz im Fördergurt, derart verändert werden können, dass sie ihre reflektierende Eigenschaft verändern bzw. verlieren. Vorzugsweise werden hierzu offene Leiterbahnen in Form von Metallstäben in den Aufbau des Fördergurtes eingebracht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, anstelle von endlos geschlossenen Leiterschleifen offene Leiterbahnen zu nutzen, um deren Beschädigung, Zerstörung bzw. Unterbrechung von außen sicher detektieren und hierdurch auf eine Beschädigung des Fördergurtes im Bereich der betreffenden Leiterbahn schließen zu können. Hierzu werden die Leiterbahnen von außen mit einem elektromagnetischen Signal angeregt und es wird von außen erfasst, ob eine Reflektion dieses Signals erfasst werden kann bzw. in welchem Maß (Amplitude) die Reflektion auftritt. Aus diesem reflektierten Signal bzw. dessen Ausbleiben kann dann auf den Zustand der Leiterbahnen geschlossen werden. Erfindungsgemäß wird hierdurch eine bessere Störfestigkeit eines Verfahrens bzw. System zur Überwachung eines Fördergurtes auf Beschädigung erreicht.
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Dabei kann eine z.B. mittige Durchtrennung einer Leiterbahn deren Reflektion auf ein vorbestimmtes elektromagnetisches Signal soweit verhindern, dass gar kein bzw. nur ein sehr schwaches Reflektionssignal erfasst wird. Auch könnte ein vergleichsweise kurzes Randstück von der Leiterbahn abgetrennt werden, so dass sich die Amplitude der Reflektion abschwächt, das Signal an sich jedoch erkannt wird. Hierdurch können aus dem zweiten Signal Rückschlüsse auf den Ort bzw. das Maß der Beschädigung bzw. Zerstörung gezogen werden.
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Werden mehrere benachbarte Leiterbahnen gleichzeitig durch das erste elektromagnetische Signal angeregt und sind nicht aller dieser Leiterbahnen beschädigt, d.h. reflektieren nicht wie vorbestimmt, so kann sich dies in einer Schwächung der Amplitude des empfangenen zweiten Signals auswirken, aus der dann auf den Ausfall entsprechend vieler angeregter einzelner Leiterbahnen in diesem Bereich des Fördergurtes geschlossen werden kann. Somit ist auch in einem empfangenen zweiten elektromagnetischen Signal ein Anteil enthalten, der als Nicht-Empfangen eines Signalanteils einer einzelnen beschädigten bzw. zerstörten Leiterbahn gewertet werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine elektrisch leitfähige Einlage in ihrem ersten Zustand unbeschädigt oder unzerstört und in ihrem zweiten Zustand beschädigt oder zerstört. Dabei wird unter einer Zerstörung einer offenen Leiterbahn eine Unterbrechung verstanden, so dass ihre vorbestimmte Reflektionseigenschaft verloren geht. Entsprechend ist für die vorliegenden Erfindung auch erforderlich, dass das Verlieren der vorbestimmten Reflektionseigenschaft zum einen aus dem reflektierten Signal bzw. dessen Ausbleiben sicher und zuverlässig erkannt werden kann und zum anderen dies durch eine Beschädigung des Fördergurtes im Bereich der betreffenden Leiterbahn, insbesondere durch einen Schlitz in Längsrichtung, hervorgerufen wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen das erste elektromagnetische Signal und das zweite elektromagnetische Signal die gleiche Frequenz auf. Hierdurch wird eine vollständige Reflektion des ersten Signals durch die Leiterbahn angezeigt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist diese ferner die folgenden Schritte auf:
- • Erkennen des zweiten Zustands der wenigstens einen elektrisch leitfähigen Einlage durch das Ausbleiben des Empfangens des zweiten elektromagnetischen Signals bei ausgesendetem ersten elektromagnetischen Signal, und
- • im Ansprechen auf den erkannten zweiten Zustand, Anhalten des Fördergurtes.
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Auf diese Weise kann über die Erkennung des zweiten Zustands einer Leiterbahn und damit einer Beschädigung des Fördergurtes in diesem Bereich verhindert werden, dass diese Beschädigung weiter zunimmt und wohlmöglich auf die Förderanlage und deren Umgebung gefährdet. Dieses Anhalten erfolgt daher vorzugsweise automatisch, wobei hierzu bei der Erkennung des zweiten Zustands Schwellwerte verwendet werden können, bei deren Über- bzw. Unterschreiten der zweite Zustand erkannt wird, um Messungenauigkeiten abfangen zu können und Fehlalarme zu vermeiden.
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Die vorliegenden Erfindung betrifft auch einen Fördergurt mit einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Einlagen, die sich zumindest teilweise in Querrichtung erstrecken, vorzugsweise im Wesentlichen in Querrichtung erstrecken, besonders bevorzugt sich senkrecht zur Längsrichtung erstrecken, wobei die elektrisch leitfähigen Einlagen derart ausgebildet sind, ein vorbestimmtes erstes elektromagnetisches Signal reflektieren zu können, welches vorzugsweise hochfrequent ist.
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Hierbei kommt es erfindungsgemäß darauf an, das die Leiterbahnen in ihrem Verlauf wenigstens einen Teilbereich besitzen, der sich zumindest teilweise in Querrichtung des Fördergurtes erstreckt, damit dieser von einer Beschädigung in Längsrichtung wie z.B. einem Längsschlitz betroffen sein könnte. Derartige Beschädigungen sind nämlich für Fördergurte am gefährlichsten, weil sie sich ggfs. unter Verlust des Fördergutes in Längsrichtung weiter fortsetzen können, ohne dass der Betrieb der Förderanlage unterbrochen wird. So können derartige Beschädigungen nach ihrem Auftreten lange unbemerkt bleiben, was den hierdurch verursachten Verlust an Fördergut und die Auswirkungen auf die Förderanlage und das Umfeld vergrößern. Daher verlaufen die Leiterbahnen vorzugsweise auch in Querrichtung, wobei der erfindungsgemäße Nutzen der Leiterbahnen pro Materialeinsatz umso größer wird, desto ausschließlicher die Leiterbahnen in Querrichtung und damit senkrecht zur Längsrichtung ausgerichtet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die wenigstens eine elektrisch leitfähige Einlage eine Länge auf, die auf die Reflektion des ersten elektromagnetischen Signals abgestimmt ist. Hierdurch wird die Reflektion durch die Leiterbahnen auf das vorbestimmte Anregungssignal optimiert, so dass die Leistung der Anregung gering gehalten und dennoch eine ausreichend starkes reflektiertes Signal empfangen werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine elektrisch leitfähige Einlage ein Metallstab. Auf diese Weise werden vergleichsweise widerstandsfähige Leiterbahnen geschaffen, die erst bei ernsthaften Beschädigungen des Fördergurtes auch selbst Beschädigungen aufweisen, so dass Fehlalarme vermieden werden. Die einzelnen Metallstäbe können in ein Gewebe eingebunden sein, um bei der Herstellung wie z.B. der Vulkanisation eines elastomeren Fördergurtes deren Orientierung und die Abstände zueinander sicherstellen zu können. Dies erlaubt eine einfache Integration der Metallstäbe in den Fördergurt, weil diese auf diese Weise kontinuierlich konfektioniert werden können. Die Metallstäbe besitzen vorzugsweise einen Durchmesse von einigen Millimetern, je nach Anwendungsfall, d.h. Dicke der Fördergurtes.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die elektrisch leitfähigen Einlagen in Längsrichtung um weniger als 10 cm zueinander beabstandet angeordnet. Hierdurch wird eine sichere und schnelle Erkennung von Beschädigungen des Fördergurtes erreicht, weil diese schon frühzeitig, d.h. bevor sie sich über den Fördergurt in Längsrichtung weiter ausbreiten können, erkannt werden können. Dies ermöglicht eine schnelle Reaktion auf eine erkannte Beschädigung des Fördergurtes.
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Die vorliegenden Erfindung betrifft auch ein System zur Durchführung eines Verfahrens wie zuvor beschrieben mit einem Fördergurt wie zuvor beschrieben, einem außerhalb des Fördergurtes angeordneten Sender, der eingerichtet ist, das erste elektromagnetische Signal an den Fördergurt auszusenden, und einem außerhalb des Fördergurtes angeordneten Empfänger, der eingerichtet ist, das zweite elektromagnetische Signal von dem Fördergurt zu empfangen.
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Ein derartiges System kann in Form von einem Sender und einem Empfänger sowie der entsprechenden Elemente zur z.B. Ansteuerung, Auswertung, Datenweiterleitung etc. einfach und vergleichsweise kostengünstig an bestehenden Anlagen nachgerüstet bzw. bei Neuanlagen vorgesehen werden. Die Komponenten können vergleichsweise klein und kompakt ausgeführt werden, so dass sie den Anlagenaufbau nicht bzw. minimal beeinflussen. Dies fördert die Akzeptanz des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Anlagenbetreiber.
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Gemäß einem weiteren Aspekt sind der Sender und der Empfänger als kombinierte Einheit ausgebildet, die vorzugsweise im Duplexbetrieb arbeiten kann. Hierdurch kann ein einziges kompaktes Element unmittelbar in der Nähe des Fördergurtes an der Förderanlage verwendet werden, um das erfindungsgemäße Verfahren einsetzen zu können. Auch sind kombinierte Sende-/Empfängereinheiten günstiger in der Beschaffung und in der Montage, auch hinsichtlich der erforderlichen Leitungsführung und mechanischen Befestigungen etc.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im ersten Zustand wenigstens einer elektrisch leitfähigen Einlage; und
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2 eine schematische Draufsicht auf ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im zweiten Zustand wenigstens einer elektrisch leitfähigen Einlage.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im ersten Zustand wenigstens einer elektrisch leitfähigen Einlage 2. Die Einlage 2 ist Bestandteil eines Fördergurtes 1, der eine Erstreckung in eine Längsrichtung X und eine Querrichtung Y aufweist. Die Einlage 2 ist in diesem Fall als Leiterbahn 2 in Form eines Metallstabes 2 ausgebildet, der sich vollständig in der Querrichtung Y erstreckt. In der Umgebung des Fördergurtes 1 sind ein Sender 3 und ein Empfänger 5 angeordnet, die in der Lage sind, ein erstes elektromagnetisches Signal 5 zum Fördergurt 1 hin auszusenden und dessen Reflektion von wenigstens einem Metallstab 2 als zweites elektromagnetisches Signal 6 zu empfangen.
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Erfindungsgemäß läuft der Fördergurt 1 in der Förderanlage in Längsrichtung X fortlaufend an dem Sender 3 und Empfänger 4 vorbei. Zur Überwachung des Fördergurtes 1 auf Beschädigung 7, insbesondere auf Längsschlitze 7, sendet der Sender 3 fortlaufend oder periodisch das erste elektromagnetische Signal 4 mit einer vorbestimmten Frequenz aus, die so auf die Länge der Metallstäbe 2 abgestimmt ist, dass das erste elektromagnetische Signal 4 die Metallstäbe 2 optimal zur Reflektion anregen kann. Diese Reflektion wird als zweites elektromagnetisches Signal 6 von dem Empfänger 5 empfangen und ausgewertet, so dass hieraus auf einen unbeschädigten Fördergurt 1 im Bereich der reflektierenden Metallstäbe 2 geschlossen werden kann.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im zweiten Zustand wenigstens einer elektrisch leitfähigen Einlage 2. Hier liegt ein Längsschlitz 7 vor, der die Metallstäbe 2 bereits über eine große Länge durchtrennt hat, so dass diese auf das empfangene erste elektromagnetische Signal 4 keine Reflektion mehr ausstrahlen können. Diese Ausbleiben der empfangenen Reflektion als zweites elektromagnetisches Signal 6 durch den Empfänger 5 wird erfindungsgemäß erkannt und hierüber auch die vorliegenden Beschädigung 7 des Fördergurtes 1 in diesem Bereich, so dass ein automatischer Nothalt der Förderanlage veranlasst werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- X
- Längsrichtung, Laufrichtung
- Y
- Querrichtung, Breite
- 1
- Fördergurt
- 2
- elektrisch leitfähigen Einlagen, Querstäbe, Metallstäbe
- 3
- Sender
- 4
- ausgesendetes Signal, erstes elektromagnetisches Signal
- 5
- Empfänger
- 6
- reflektiertes Signal, zweites elektromagnetisches Signal
- 7
- Schadstelle, Beschädigung, Längsschlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2854562 C2 [0003]
- US 6158576 [0004]
