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Die Erfindung betrifft ein Temperatursensorsystem zur Verwendung in einem Fördergurt eines Gurtbandförderers. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Fördergurt mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensorsystem und einen Gurtbandförderer mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensorsystem. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Temperaturmessung in einem Fördergurt eines Gurtbandförderers.
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Bei Gurtbandförderern handelt es sich um Stetigförderer, die für Förder- und Transportaufgaben z. B. im Bergbau sowie in der Industrie eingesetzt werden. Grundsätzlich weisen Gurtbandförderer eine hohe Betriebssicherheit auf. Insbesondere aufgrund des kontinuierlichen und regelmäßigen langjährigen Betriebs kommt es jedoch auch bei Gurtbandförderern zu Störungen des Betriebs. Aus dem Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, den Fördergurt im Hinblick auf seinen Ausrichtungszustand zu überwachen. Hierzu ist es bspw. aus der
DE 2005 021 627 bekannt, in den Fördergurt Sensoren zu integrieren.
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Die Integration derartiger Sensoren in den Fördergurt eines Gurtbandförderers ist zur Detektion von Rissen in dem Förderband beispielsweise auch aus der
EP 0 213 057 bekannt.
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Störungen der Betriebssicherheit eines Gurtbandförderers treten, neben den beschriebenen Störungen durch mangelhafte Ausrichtung oder durch Bildung von Rissen im Fördergurt, dadurch auf, dass es aufgrund eines Lagerverschleißes einzelner Tragrollen des Fördergurtes zu Temperaturerhöhungen an den Tragrollen kommt. Derartige Temperaturerhöhungen führen im einfachsten Fall zu einer Beschleunigung des Verschleißes der erhitzten Lager. Bei fortlaufendem Betrieb können sich die Tragrollen durch heißlaufende Lager bis in Temperaturbereiche erwärmen, die eine Brandquelle bilden können. Hierzu kommt es insbesondere während Stillstandzeiten nach langanhaltendem Betrieb, währenddessen sich die Tragrollen auch deutlich über 100°C erhitzen können. Bei Stillstand kommt der Fördergurt und das Fördergut dann über einen längeren Zeitraum mit den überhitzten Tragrollen zumindest indirekt in Kontakt.
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Je nach Brennbarkeit des geförderten Gutes können hierbei Brände mit schwerwiegenden Folgen entstehen. Allein ein Brand des Fördergurtes selber verursacht jedoch regelmäßig bereits erhebliche Schäden.
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Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Temperatursensorsystem zur Verwendung in einem Fördergurt eines Gurtbandförderers zur Verfügung zu stellen, mit welchem in einfacher Art und Weise eine Überwachung eines Gurtbandförderers auf unerwünschte Temperaturerhöhungen möglich ist.
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Erfindungsgemäß ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Temperatursensorsystem zur Verwendung in einem Fördergurt eines Gurtbandförderers mindestens einen Temperaturmesswertaufnehmer und mindestens eine erste Datenübertragungseinheit zur drahtlosen Datenübertragung aufweist.
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Durch in dem Fördergurt eingebrachte Temperaturwertaufnehmer können im laufenden Betrieb sämtliche Bauteile des Gurtbandförderers, an dem sich die Temperaturmesswertaufnehmer vorbei bewegen, unerwünschte Temperaturerhöhungen überwacht werden. Dadurch, dass mindestens eine Datenübertragungseinheit zur drahtlosen Datenübertragung vorgesehen ist, können die mit Hilfe der Temperaturmesswertaufnehmer des Temperatursensorsystems erfassten Temperaturen sehr einfach übertragen werden. Werden Temperaturerhöhungen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Temperatursensorsystems detektiert, können von dem Betreiber des Gurtbandförderers gezielte Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, mit denen zum Beispiel der Ausbruch eines Brandes verhindert werden kann.
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Gurtbandförderer weisen in Transportrichtung hintereinanderliegende Tragrollensätze auf. Diese Tragrollensätze bestehen in der Regel aus mehreren, in Transportrichtung gesehen nebeneinander liegenden Tragrollen. Häufig weisen diese Tragrollensätze drei Tragrollen auf. Diese Tragrollen weisen regelmäßig zwei im Bereich der Tragrollenenden vorgesehene Tragrollenlager auf. Um eine möglichst vollständige Überwachung insbesondere der Tragrollen auf Temperaturerhöhungen zu gewährleisten, wird das erfindungsgemäße Temperatursensorsystem dadurch ausgestaltet, dass über die Breite des Fördergurtes in Laufrichtung mindestens zwei Temperaturmesswertaufnehmer angeordnet sind. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der über die Breite des Fördergurtes angeordneten Temperaturmesswertaufnehmer der Anzahl der über diese Breite verteilten Tragrollenlager.
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Ein Fördergurt ist insbesondere auf seiner Tragseite aufgrund des Kontaktes mit dem Fördergut einem fortschreitenden Verschleiß unterworfen. Hierdurch und durch den in der Regel lang andauernden Betrieb von Gurtbandförderern kommt es zu einer Reduzierung der Dicke eines Fördergurtes. Um über die langen Standzeiten eine hinreichende Überwachung von Temperaturänderungen detektieren zu können, besteht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperatursensorsystems darin, mindestens zwei Temperaturmesswertaufnehmer, von der Tragseite des Fördergurtes aus gesehen, in unterschiedlichen Tiefen des Fördergurtes anzuordnen. Näher an der Tragseite angeordnete Temperaturmesswertaufnehmer sind dabei als zu opfernde Elemente anzusehen, die beispielsweise in der ersten Hälfte der Standzeit des Fördergurtes die erfindungsgemäßen Temperaturmesssignale liefern. Diese fallen aus, sobald der Fördergurt bis zu der Einbautiefe dieser Temperaturmesswertaufnehmer abgetragen wurde. Sind Temperaturmesswertaufnehmer in unterschiedlichen Tiefen funktionsfähig, so können über die Unterschiede in den mit Hilfe dieser Temperaturmesswertaufnehmer gemessenen Temperaturen Rückschlüsse zum Beispiel über die aktuelle Dicke des Fördergurtes gezogen werden. Hierzu kann beispielsweise der Vorbeitransport der Temperaturmesswertaufnehmer an – auch im Regelbetrieb – erhitzten Antriebsrollen genutzt werden.
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Aufgrund der geringen Kontaktzeiten des Fördergurtes mit den zu überwachenden Bauteilen eines Gurtbandförderers bei laufendem Betrieb müssen die Temperaturmesswertaufnehmer in der Lage sein, auch sehr geringe Temperaturschwankungen zu erfassen. Zu diesem Zweck wird das erfindungsgemäße Temperatursensorsystem dadurch weitergebildet, dass die Temperaturmesswertaufnehmer als Thermosäulen ausgebildet sind. Bei Thermosäulen handelt es sich um eine Mehrzahl von thermisch parallel und elektrisch in Reihe geschalteten Thermoelementen. Hierdurch werden die geringen zu messenden Thermospannungen der Thermoelemente addiert und das Nutzsignal der Temperaturmesswertaufnehmer deutlich verbessert.
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Es ist denkbar, dass erfindungsgemäße Temperatursensorsystem mit der notwendigen elektrischen Energie von außen, zum Beispiel durch Schleifkontakte oder berührungslos über ein elektromagnetisches Feld zu versorgen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird alternativ die Anordnung einer Batterie zur Energieversorgung vorgeschlagen. Die heute verfügbaren Datenübertragungssysteme für eine kontaktlose Datenübertragung benötigen elektrische Energie in derart geringen Mengen, dass mit Hilfe von in dem Fördergurt angeordneten Batterien Standzeiten erreichet werden können, die als ausreichend betrachtet werden können.
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Um diese Standzeiten weiter zu verlängern, können die Batterien gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung austauschbar in einem Batteriefach angeordnet sein. Beim Stillstand des Gurtbandförderers können diese Batterien einfach ausgetauscht werden.
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Alternativ zur Verwendung von Batterien oder kumulativ zur Unterstützung der in den Batterien gespeicherten elektrischen Energie wird die Erfindung dadurch weitergebildet, dass zur Energieversorgung mindestens ein Generator vorgesehen ist. Ein derartiger Generator zur Erzeugung elektrischer Energie wird beispielsweise in der
DE 10 2008 019 037 A1 offenbart. Darüber hinaus sind verschiedene andere Generatoren denkbar, die dazu geeignet sind aus der im laufenden Betrieb in dem Fördergurt eingebrachten mechanischen Energie elektrische Energie zu erzeugen Eine weitere Ausgestaltung erfährt das erfindungsgemäße Temperatursensorsystem dadurch, dass ein Positionsdetektor vorgesehen ist. Dieser Positionsdetektor kann beispielsweise aus einem Detektor für ein magnetisches Feld bestehen, welcher beim Vorbeibewegen des Temperatursensorsystems an einem ortsfest mit dem Gurtbandförderer verbundenen Magneten ein Signal liefert. Mit Hilfe eines solchen Positionsdetektors wird gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Temperatursensorsystem die gemessenen Temperaturmesssignale einzelnen Tragrollen entlang der Förderstrecke zuordnen kann.
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Eine besonders dauerhafte und verschleißbeständige Anordnung des Temperatursensorsystems in einem Fördergurt wird dadurch gewährleistet, dass die Bestandteile des Temperatursensorsystems zumindest teilweise in den Fördergut einvulkanisiert sind. Bereits eine Anordnung der Bestandteile innerhalb des Querschnitts des Fördergurtes bewirkt einen mechanischen Schutz dieser Bestandteile, welcher durch das Einvulkanisieren weiter verbessert wird. Je nach Anwendung ist jedoch auch die Anordnung der Bestandteile des Temperatursensorsystems auf der Oberfläche des Fördergurtes möglich.
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Ist das erfindungsgemäße Temperatursensorsystem gemäß einer Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Messwerte eine Messwertverarbeitungseinheit vorgesehen ist, so ist gewährleistet, dass das Temperatursensorsystem selbst eine Auswertung und Zuordnung der Temperaturmesswerte zu einzelnen Bauteilen des Gurtbandförderers liefern kann. Es ist jedoch auch möglich, die Temperaturmesssignale der Temperaturmesswertaufnehmer ohne weitere Verarbeitung mit Hilfe der ersten Datenübertragungseinheit zu übertragen.
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Dadurch, dass am oder in der Nähe der Tragkonstruktion des Gurtbandförderers mindestens eine zweite Datenübertragungseinheit zur drahtlosen Datenübertragung mit der ersten Datenübertragungseinheit angeordnet ist, können erste und zweite Datenübertragungseinheiten zum Einsatz kommen, welche mit einer geringen Reichweite ausgestattet sind. Der Vorteil von Datenübertragungseinheiten, welche ein Protokoll verwenden, welches lediglich eine geringe Reichweite aufweist, besteht insbesondere darin, dass die Datenübertragung mit geringem Energieverbrauch gewährleistet werden kann. In diesem Fall können lange Standzeiten des erfindungsgemäßen Temperatursensorsystems zum Beispiel mit kleinen Batterien oder ausschließlich mit im Fördergurt angeordneten Generatoren gewährleistet werden.
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Gemäß einer zweiten Lehre betrifft die Erfindung einen Fördergurt mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Temperatursensorsystems.
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Eine dritte Lehre der Erfindung besteht darin, einen Gurtbandförderer mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensorsystem auszustatten.
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Schließlich wird die zuvor hergeleitete aufgezeigte Aufgabe gemäß einer vierten Lehre der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Temperaturmessung in einem Fördergurt eines Gurtbandförderers mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Temperatursensorsystems, wobei der zeitliche Verlauf des Temperaturmesssignals ausgewertet wird. Die Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Temperaturmesssignals gewährleistet die Erfassung von erhitzten Bauteilen des Gurtbandförderers unabhängig von einer Schwankung der Umgebungstemperatur.
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Das Verfahren gemäß der vierten Lehre der Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass der zeitliche Verlauf des Temperaturmesssignals mit dem Umlauf des Temperatursensorsystems im Gurtbandförderer korreliert wird. Hierdurch wird eine räumliche Zuordnung der Temperaturerhöhung innerhalb des Gurtbandförderers möglich.
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Um den Eingriff von Wartungspersonal zu gewährleisten, wird vorzugsweise ein Fördergurtzustandssignal ausgegeben. Dieses Signal kann verschiedenste Formen annehmen. So kann auf einem elektronischen Display die genaue Lage des Ortes mit erhöhter Temperatur angezeigt werden. Gemäß einer anderen Alternative kann in einem Abschnitt, in dem die erhöhte Temperatur auftritt, ein optisches oder akustisches Signal ausgelöst werden. Denkbar ist auch, dass die Lage eines erfindungsgemäßen Temperatursensorsystems am Fördergurt dauerhaft markiert ist und dass ein optisches oder akustisches Signal ausgelöst wird, wenn sich das Temperatursensorsytem an dem Ort erhöhter Temperatur befindet.
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Schließlich wird das Verfahren gemäß der vierten Lehre der Erfindung dadurch ausgestaltet, dass im Falle eines kritischen Messwertverlaufs ein Alarmsignal ausgegeben wird, welches die Einleitung von Gegenmaßnahmen gewährleistet.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäßen Lehren auszugestalten und weiterzubilden. Derartige mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
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1. eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gurtbandförderers mit integriertem erfindungsgemäßem Temperatursensorsystem.
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2. eine schematische Darstellung der Anordnung von Temperaturmesswertaufnehmern in einem Fördergurt.
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3. den Temperaturverlauf einer Tragrolle in Längsrichtung,
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4. einen Schnitt durch einen Fördergurt mit in dem Fördergurt angeordneten Temperaturmesswertaufnehmern und
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5. ein Temperaturmesswertsignal eines Temperaturmesswertaufnehmers bei der Bewegung über eine Tragrolle mit erhöhter Temperatur.
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In 1. ist ein nur schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes Temperatursensorsystem 1 in einem Fördergurt 2 eines Gurtbandförderers 3 angeordnet. Der Gurtbandförderer 3 weist in an sich bekannter Art und Weise Tragrollensätze 4 sowie Antriebs- oder Umlenkrollen 5 auf. Erfindungsgemäß weist das Temperatursensorsystem 1, hier nicht im Einzelnen dargestellt, mindestens einen Temperaturmesswertaufnehmer und mindestens eine erste Datenübertragungseinheit zur drahtlosen Datenübertragung auf.
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In 2, welche die Aufsicht auf einen Abschnitt des Fördergurtes 2 zeigt, ist angedeutet dargestellt ein Tragrollensatz 4, bestehend aus in diesem Fall drei Tragrollen 6. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die drei Tragrollen 6 in der Nähe ihrer Enden nicht dargestellten Tragrollenlager auf. Diese Tragrollenlager sind einem Verschleiß ausgesetzt und können bei fortgesetztem Verschleiß im Betrieb überhitzen. Zur Detektion der Temperatur der Tragrollenlager sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Fördergurt 2 sechs Temperaturmesswertaufnehmer 7 vorgesehen. Diese sind über die Breite des Fördergurtes 1 in Laufrichtung derart angeordnet, dass ihre Position in etwa mit der Position der Tragrollenlager der Tragrollen 6 übereinstimmt.
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Eine derartige Anordnung der Temperaturmesswertaufnehmer ist vorteilhaft, da, wie sich aus 3 ergibt, die Überhitzung eines Tragrollenlagers einer Tragrolle in der Regel lediglich zu einer Temperaturerhöhung auf einer Seite der Tragrolle führt. In
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3 dargestellt ist die Temperatur in °C die an der Tragrollenoberfläche entsteht, wenn diese Tragrolle an einem ihrer Enden erhitzt wird. Wie man erkennt, klingt die Temperaturerhöhung hier innerhalb von etwa 20 cm über die Länge der Tragrolle ab. Ein Temperatursensor, welcher dem in 3 dargestellten rechten Ende der Tragrolle zugeordnet wäre, kann demzufolge eine Temperaturerhöhung auf der linken Seite der Tragrolle, die durch ein defektes Tragrollenlager verursacht wird, nur sehr schwer oder bei sehr hohen Temperaturüberhöhungen, detektieren.
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In 4 ist ein Schnitt durch einen Fördergurt 2 quer zur Laufrichtung dargestellt. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Temperaturmesswertaufnehmer 7 innerhalb des Fördergurtes 2 von der Oberfläche des Fördergurtes 2, zum Beispiel der Tragseite 8, aus gesehen in unterschiedlichen Tiefen des Fördergurtes 2 angeordnet. Die in einer geringeren Tiefe angeordneten Temperaturmesswertaufnehmer 7 fallen bei zunehmendem Verschleiß des Fördergurtes 2 aus, woraufhin die in größerer Tiefe angeordneten Temperaturmesswertaufnehmer 7 alleine die erfindungsgemäße Funktion gewährleisten können. Aus 4 ist ersichtlich, dass die Temperaturmesswertaufnehmer 7 sowohl in der Nähe der Tragseite 8 als auch in der Nähe der Laufseite 9 angeordnet sind. Dies gewährleistet eine optimale Überwachung der Temperaturen der Tragrollen auch im Rücklauf, da im Rücklauf die Tragseite 8 mit den Tragrollen in Kontakt steht.
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Das Einbringen der Temperaturmesswertaufnehmer in das Förderband, insbesondere das Einvulkanisieren bietet mechanischen Schutz der Temperaturmesswertaufnehmer 7 vor Stoßbelastungen, beispielsweise während der Materialaufgabe auf den Gurtbandförderer.
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In 5 dargestellt ist der Signalverlauf eines im Fördergurt 2 befindlichen Temperaturmesswertaufnehmers 7, der sich über eine erwärmte Tragrolle 6 bewegt. Bei Fördergeschwindigkeiten von beispielsweise bis zu 7 m/s sowie einer Berührungsbogenlänge von 2 cm ergibt sich eine Kontaktzeit zwischen der Tragrolle 8 und dem Fördergurt 2 von beispielsweise 3 Millisekunden. Dadurch, dass die Temperaturmesswertaufnehmer 7 in den Fördergurt 2 eingebettet sind, beeinflussen die Materialeigenschaften des Fördergurtes 2 das von den Temperaturmesswertaufnehmern gemessene Temperaturmesssignal. Wie man aus 5 erkennen kann, führt die Wärmekapazität des Gurtmaterials dazu, dass relevante Temperaturmesssignale über einen vielfach längeren Zeitraum anliegen. In dem dargestellten Beispiel über einen Zeitraum von etwa 20 Sekunden. Hierdurch ist es möglich, das Temperaturmesssignal mit einer geringeren Abtastrate auszuwerten, was wiederum den Energiebedarf des Temperatursensorsystems senkt.
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Eine Unterscheidung zwischen einer unerwünschten Erhöhung der Temperatur, beispielsweise verursacht durch eine Tragrolle 6 des Gurtbandförderers 3, oder durch thermischen Störquellen, die die Betriebssicherheit des Gurtbandförderers 3 nicht beeinflussen, kann durch eine geeignete Analyse des Messsignals beispielsweise durch Filterung, gewährleistet werden. Hierzu wird das Temperaturmesssignal vorzugsweise mit Hilfe eines Optimal- oder Korrelationsfilters ausgewertet. Mit Hilfe eines solchen Optimalfilters wird eine bestmögliche Auswertung einer erwarteten Signalform auch in der Gegenwart von Störungen gewährleistet.
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In 1 wird schließlich dargestellt, dass das Temperatursensorsystem 1, welches eine hier nicht dargestellte erste Datenübertragungseinheit aufweist, mit einer zweiter Datenübertragungseinheit 10 drahtlos Daten austauscht. Die zweite Datendatenübertragungseinheit 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Auswerteeinheit 11 verbunden, welche die Temperaturmesssignale des erfindungsgemäßen Temperatursensorsystems 1 auswertet und ein Fördergurtzustandssignal bzw. ein Alarmsignal ausgibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2005021627 [0002]
- EP 0213057 [0003]
- DE 102008019037 A1 [0014]
