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Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für eine Förderanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Verfahren zur Überwachung einer Förderanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 10.
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Förderanlagen, insbesondere Fördergurte, werden zum effizienten Transport von vornehmlich Schuttgütern genutzt, wobei eine Begrenzung hinsichtlich der Steilheit der realisierbaren Anlagen durch den sogenannten Schüttwinkel des Schüttgutes gegeben ist. Um steilere Fördergeometrien als solche, die durch den natürlichen Schüttwinkel des Schüttgutes möglich sind, umzusetzen, ist aus der Praxis bekannt die Förderanlagen, insbesondere den Fördergurt, mit Anbauteilen beispielsweise in Form von Wellenkanten und/oder Querstollen auszurüsten. Diese Anbauteile sind auf der Oberfläche eines Fördergurtes angeordnet und wirken einem Zurückrutschen des Schüttgutes entgegen. Diese Anbauteile werden dabei üblicherweise auf der Oberfläche des Fördergurtes mittels Verschrauben, Vulkanisation oder Verkleben befestigt.
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Ein solches Förderband ist aus der
DE 43 40 132 A1 bekannt, bei der Anbauteile in Form von Stollen als Mitnehmer für das Fördergut an der Oberfläche eines Fördergurtes ausgebildet sind und über Schrauben mit dem Gurtmaterial verbunden sind. Hierbei wird zur Erhöhung der Festigkeit der Stollen die Schraubverbindung durch eine gemeinsame Trägerschiene unterstützt, die eine linienförmige Befestigung des Anbauteiles an dem Fördergurt ermöglicht. Nachteilig ist hierbei ist jedoch, dass trotz der verstärkten Befestigung des Anbauteiles an dem Fördergurt bei einer entsprechend großen Belastung, beispielsweise bei einer Überladung oder nicht bestimmungsgemäßer Anlagenausführung, eine Ablösegefahr für die Anbauteile besteht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Überwachungssystem für eine Förderanlage bereitzustellen, dass vor dem Ablösen eines Anbauteiles bereits das Anlösen eines Anbauteiles erkennen kann, und einem Betreiber der Förderanlage und des Überwachungssystemes einen frühzeitigen Hinweis auf das Anlösen eines Anbauelementes geben kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Überwachungssystem für eine Förderanlage mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, sowie durch ein Verfahren zur Überwachung einer Förderanlage mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Überwachungssystem für eine Förderanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei eine Detektiervorrichtung zur Überwachung eines Zustandes des mindestens einen Verbindungselementes vorgesehen ist, wobei das Verbindungselement eine definierte Bruchfestigkeit und einen Signalgeber aufweist, wobei das Verbindungselement derart ausgebildet und ausgestaltet ist, dass der Zustand des Verbindungselementes beim Überschreiten seiner definierten Bruchfestigkeit durch ein Lösen des Signalgebers veränderbar ist.
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Ein das erste Bauteil und das zweite Bauteil übergreifend angeordnetes Verbindungselement kann ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüber angeordnet liegendes zweites Ende aufweisen, wobei ein Signalgeber an dem zweiten Ende des Verbindungselementes angeordnet sein kann. Das Verbindungselement kann derart an dem ersten und dem zweiten Bauteil angeordnet sein, dass Kräfte, beispielsweise durch Schüttgut, die auf das erste und das zweite Bauteil einwirken, in das Verbindungselement einleitbar sind. Das Verbindungselement weist dabei eine definierte Bruchfestigkeit auf, wobei ein Überschreiten der Bruchfestigkeit durch die, in das Verbindungselement über das erste und das zweite Bauteil, eingeleiteten Kräfte zu einem Bruch des Verbindungselementes führen kann. Der Bruch des Verbindungselementes kann dabei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende erfolgen, wobei das Verbindungselement derart ausgebildet und ausgestaltet sein kann, dass bei einem Bruch, also einem Überschreiten der definierten Bruchfestigkeit des Verbindungselementes, der Signalgeber sich von zumindest einem Teil des Verbindungselementes löst und aus seiner Position und insbesondere aus dem Fördergurt herausfällt. Die Bruchfestigkeit kann abhängig von der geometrischen Ausgestaltung des Verbindungselementes und/oder der Anordnung des Verbindungselementes an dem ersten und dem zweiten Bauteil beispielsweise die Zugfestigkeit, Scherfestigkeit oder Torsionsfestigkeit des Verbindungselementes sein.
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Eine Detektiervorrichtung des Überwachungssystems dient der Überwachung eines Zustandes des Verbindungselementes. Die Detektiervorrichtung kann dabei derart angeordnet sein, dass ein Verbindungselement bei einer bewegten Förderanlage wiederholt an der Detektiervorrichtung vorbeigeführt werden kann. Die Detektiervorrichtung kann dabei den Zustand des Verbindungselementes wiederholt bestimmen. Die Bestimmung des Zustandes des Verbindungselementes kann dabei auf der Erfassung des Signalgebers des Verbindungselementes beruhen, wobei in einem normalen Betriebszustand der Förderanlage der Signalgeber des Verbindungselementes wiederholt erfasst wird. Bei einem Überschreiten der definierten Bruchfestigkeit des Verbindungselementes, welches zu einem Lösen oder Herausfallen des Signalgebers führt, ist der Signalgeber des betroffenen Verbindungselementes durch die Detektiervorrichtung nicht erfassbar, so dass sich der geänderte Zustand, das heißt der Bruch des Verbindungselementes, mittels der Detektiervorrichtung erfassen lässt. Die Bruchfestigkeit des Verbindungselementes kann in Verbindung mit der Anordnung des Verbindungselementes zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil derart ausgelegt sein, dass ein Bruch des Verbindungselementes vor einem Bruch eines Befestigungselementes des ersten und des zweiten Bauteils erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass das Verbindungselement bereits bei einer kurzfristigen Überlastung, beispielsweise durch einmalige Überladung der Förderanlage, brechen kann und so die Überlastung des zugeordneten Anbauteiles anzeigen kann. Dies ermöglicht eine frühzeitige Kontrolle und gegebenenfalls eine Instandsetzung des angezeigten, überlasteten Anbauteiles, noch bevor es zu einer Ablösung des betreffenden Anbauteiles kommen kann. Dadurch können Stillstandszeiten der Förderanlage und größere Beschädigungen der Förderanlage vermieden.
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Vorteilhafterweise weist das Verbindungselement eine Soll-Bruchstelle mit einer definierten Bruchfestigkeit auf. Dies hat den Vorteil, dass bei Überschreiten der Bruchfestigkeit des Verbindungselementes die geometrische und räumliche Anordnung der Bruchlinie bestimmbar ist, wodurch ein sicheres Lösen und/oder Verlieren des Signalgebers beispielsweise mit einem zweiten Teilende des Verbindungselementes gewährleistet werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Signalgeber elektromagnetisch detektierbar, und insbesondere in Form eines Magneten ausgebildet. Um das Verbindungselement und den Signalgeber vor Umwelteinflüssen zu schützen, kann das Verbindungselement in einer Bohrung angeordnet sein. Die Bohrung kann dabei zumindest teilweise in dem ersten und/oder zweiten Bauteil ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Sackloches oder einer Durchgangsbohrung. Denkbar ist auch, dass mehrere an einer Förderanlage eingesetzte Verbindungselemente unterschiedlich ausgebildet und/oder angeordnet sein können, beispielsweise in einheitlichen oder unterschiedlichen Bohrungen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Verbindungselement aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Dabei kann das Verbindungselement aus einem einheitlichen oder unterschiedlichen Werkstoff ausgebildet sein. Beispielsweise kann das erste Ende des Verbindungselementes aus Kunststoff ausgebildet sein, und das zweite Ende des Verbindungselementes kann beispielsweise vollständig aus Metall gebildet sein, welches gleichzeitig als Signalgeber dienen kann und durch die Detektiervorrichtung detektierbar sein kann. Das erste und das zweite Ende sind dabei durch die Soll-Bruchstelle getrennt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Verbindungselement in Form einer Schraube, eines Nietes oder einer, insbesondere mehrteiligen, Steckhülse ausgebildet sein. Bei einem Verbindungselement in Form einer Schraube kann beispielsweise das zweite Ende des Verbindungselementes in Form eines Schraubenkopfes ausgebildet sein, welcher den Signalgeber aufnimmt. Das Verbindungselement kann mit einem Ende stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem ersten Bauteil verbunden sein, und mit dem zweiten Ende formschlüssig, bei Überschreitung der Bruchfestigkeit verlierbar, mit dem zweiten Bauteil verbunden sein. Das Verbindungselement kann vorgespannt an dem ersten und dem zweiten Bauteil angeordnet sein, wodurch das Erreichen der vorgegebenen bzw. definierten Bruchfestigkeitsgrenze einstellbar ist, wodurch einstellbar ist, bei welcher Belastung des Anbauteiles der Zustand des Verbindungselementes sich ändern soll.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement ein Befestigungsmittel eines Bauteiles. Dadurch ist das Anbringen eines zusätzlichen Verbindungselementes unnötig. Ein oder mehrere Verbindungselemente, die als Befestigungsmittel eines Bauteils dienen, können durch eine individuelle Vorspannung ebenfalls einen Hinweis auf das Anlösen eines Bauteiles dienen, da durch die individuelle Vorspannung das entsprechende Verbindungselement als erstes Brechen wird und so eine Überlastung vor einem Ablösen des Anbauteils anzeigen kann.
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Zum Bestimmen des Zustandes des Verbindungselementes, das heißt um festzustellen, ob das Verbindungselement überlastet wurde und gebrochen ist, weist die Detektiervorrichtung mindestens einen Magnetfeldsensor und/oder einen Metalldetektor zur Überwachung und/oder Bestimmung des Zustandes des mindestens einen Verbindungselementes auf. Die Sensorik der Detektiervorrichtung ist dabei abgestimmt auf die verwendeten Signalgeber. Bei einem Signalgeber in Form eines Magneten kann die Detektiervorrichtung einen Magnetfeldsensor aufweisen, bei einem Verbindungselement, das lediglich ein nicht-magnetisches bzw. die keinen Magneten, sondern ein Metallstück als Signalgeber aufweist, kann die Detektiervorrichtung entsprechend einen Metalldetektor aufweisen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Förderanlage, insbesondere mit einem wie oben beschrieben ausgebildeten Überwachungssystem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, wiederholtes Bestimmen des Zustandes mindestens eines Verbindungselementes basierend auf der Erfassung eines Signalgebers des Verbindungselementes mittels einer Detektiervorrichtung, Detektieren einer Zustandsänderung eines Verbindungselementes bei ausbleibender Erfassung des zugeordneten Signalgebers, und Anzeigen einer ausbleibenden Erfassung des Signalgebers, insbesondere unter Anzeige des dem fehlenden Signalgeber zugeordneten Verbindungselementes.
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Ein an der Förderanlage angeordnetes Verbindungselement kann wiederholt an einer Detektiervorrichtung vorbeigeführt werden, wobei die Detektiervorrichtung wiederholt den Zustand des mindestens einen Verbindungselementes bestimmen kann. Die Bestimmung des Zustandes des Verbindungselementes basiert dabei auf der Erfassung des Signalgebers des Verbindungselementes. Bei einem Ausbleiben der Erfassung des Signalgebers detektiert die Detektiervorrichtung die Änderung des Zustandes des Verbindungselementes, das heißt das Lösen und/oder Abfallen des Signalgebers nach einer Überlastung des Verbindungselementes durch eine Überschreitung der Bruchfestigkeit des Verbindungselementes. Das Ausbleiben der Erfassung des Signalgebers deutet auf eine Überlastung des Verbindungselementes und damit der zugeordneten Bauteile der Förderanlage hin, so dass dies einem Bediener der Förderanlage angezeigt werden kann, vorteilhafterweise kann dabei das Bauteil angezeigt werden, dem das Verbindungselement zugeordnet ist, dessen Zustand sich geändert hat, insbesondere durch Überschreiten dessen Bruchfestigkeit und damit Verlust des Signalgebers.
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Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
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1 eine perspektivische schematische Darstellung einer Förderanlage mit Anbauteilen und daran befestigten Verbindungselementen;
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verbindungselement;
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3 zeigt ein Verbindungselement in einem montierten ersten Zustand, insbesondere Normalzustand;
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4 zeigt ein Verbindungselement in einem veränderten zweiten Zustand; und
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5 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform eines Verbindungselementes.
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1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines Überwachungssystems 10, welches an einer Förderanlage 12 angeordnet ist. Die Förderanlage 12 weist einen Fördergurt 14 auf, an dessen Oberfläche Anbauteile in Form einer Wellenkante 16, und eines Querstollens 18 angeordnet sind, wobei der Querstollen 18 mittels zweier Stollenfüße 20 an dem Fördergut 14 befestigt ist. Das Überwachungssystem 10 überwacht dabei die Anbauteile 16, 18, 20, um deren Anlösen, beispielsweise bei einer Überlastung, rechtzeitig zu detektieren. Das Überwachungssystem 10 weist dafür Verbindungselemente 22 auf, welche ein erstes Bauteil 24 und ein zweites Bauteil 26 übergreifend angeordnet sind. Hierbei ist beispielhaft ein Stollenfuß 20 als erstes Bauteil 24 an dem Fördergut 14, welcher das zweite Bauteil 26 darstellt, angeordnet. Die Verbindungselemente 22 sind jeweils in einer nicht dargestellten Bohrung mit einem ersten Ende 28 in dem ersten Bauteil 24, dem Stollenfuß 20, kraft- und formschlüssig mittels eines Gewindes 38 verankert. Ein zweites Ende 30 der Verbindungselemente 22 ist in dem zweiten Bauteil 26, dem Fördergurt 14, formschlüssig angeordnet. Zwischen dem ersten Ende 28 und dem zweiten Ende 30 des Verbindungselementes 22 ist eine Soll-Bruchstelle 32 in Form einer umlaufenden Nut ausgebildet. In dem zweiten Ende 30 des Verbindungselementes 22 ist ein Signalgeber 34 in Form eines Magneten angeordnet. Bei einer Bewegung der umlaufenden Förderanlage 12 in Pfeilrichtung werden die Verbindungselement 22 wiederholt an einer Detektiervorrichtung 36 vorbeigeführt, welche einen Zustand der Verbindungselemente 22 erfassen kann. In einem Normalzustand ist das Verbindungselement 22 dabei einstückig, und weist an seinem zweiten Ende 30 den Signalgeber 34 auf. Der Signalgeber 34 kann beispielsweise in Form eines Magneten mittels Magnetfeldsensoren erfasst werden.
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Eine Detailansicht eines Verbindungselementes 22 ist in 2 dargestellt. Das Verbindungselement 22 weist dabei zwischen dem ersten Ende 28 und dem zweiten Ende 30 eine Soll-Bruchstelle in Form einer umlaufenden Nut 32 auf. Das Verbindungselement 22 ist in Form einer Schraube ausgebildet, und weist an seinem ersten Ende 28 ein Gewinde 38 zur form- und kraftschlüssigen Verankerung in dem ersten Bauteil 24 auf. Das zweite Ende 30 des Verbindungselementes 22 ist in Form eines Senkkopfes ausgebildet, und weist einen in dem Senkkopf angeordneten Signalgeber 34 auf, wobei der Signalgeber 34 beispielsweise in Form eines Selten-Erd-Magneten ausgebildet sein kann. Die Ausgestaltung des Verbindungselementes 22 in Form einer Schraube gewährleistet bei einer Überschreitung der Bruchfestigkeit, dass der Zustand des Verbindungselementes 22 sich dahingehend ändert, dass sich das zweite Ende 30 mit dem Signalgeber 34 löst und aufgrund der lediglich formschlüssigen Anordnung in dem zweiten Bauteil 26 aus dem zweiten Bauteil 26 herausfällt. Dadurch kann bei einem erneuten Passieren der Detektiervorrichtung (nicht dargestellt) der Signalgeber 34 nicht detektiert werden, woraus geschlossen werden kann, dass das Verbindungselement 22 überlastet wurde und seine Bruchfestigkeit überschritten wurde.
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In 3 ist ein Verbindungselement 22 dargestellt, welches das erste Bauteil 24 in Form eines Stollenfußes 20 und das zweite Bauteil 26 in Form des Fördergurtes 14 übergreifend angeordnet ist. Das Verbindungselement 22 ist dabei in Form einer Schraube ausgebildet, die mit ihrem ersten Ende 28 und dem daran angeordneten Gewinde 38 kraft- und formschlüssig in dem Stollenfuß 20 verankert ist. Die Soll-Bruchstelle 32 liegt in etwa auf Höhe der Oberfläche des Fördergurtes 14. Das einstückig ausgebildete Verbindungselement 22 ist bei einer Bewegung des Vordergurtes 14 in Pfeilrichtung in Höhe der Detektiervorrichtung 36 angeordnet, so dass der Signalgeber 34, beispielsweise in Form eines Magneten, durch die Detektiervorrichtung 36 erfasst werden kann. Dadurch kann die Detektiervorrichtung 36 von einem Normalzustand des Verbindungselementes 22 ausgehen, bei dem die Bruchfestigkeit des Verbindungselementes 22 nicht überschritten wurde. Bei einer Überlastung der Förderanlage 12, beispielsweise durch zu starke Beanspruchung des Querstollens 18 kann es zu einem Überschreiten der Bruchfestigkeit des Verbindungselementes 22 kommen, die ein Anlösen der Anbauteile (4) beispielsweise des Stollenfußes 20 anzeigen kann. Das formschlüssig mit dem ersten Bauteil 24, dem Stollenfuß 20, verbundene erste Ende 28 des Verbindungselementes 22 ist fest in dem ersten Bauteil 24 angeordnet. Nach einem Überschreiten der Bruchfestigkeit des Verbindungselementes 22, wie es in 4 dargestellt ist, ist das Verbindungselement 22 in der Soll-Bruchstelle 32 gebrochen, so dass das zweite Ende 30 des Verbindungselementes 22 mit dem Signalgeber 34 aus dem zweiten Bauteil 26, dem Fördergurt 14, herausfällt. Dadurch kann bei einem erneuten Passieren des gebrochenen Verbindungselementes 22, dessen Bruchfestigkeit überschritten wurde, die Detektiervorrichtung 36 den Signalgeber 34 nicht erfassen. Dadurch kann die Detektiervorrichtung 36 die Änderung des Zustandes des Verbindungselementes 22 erfassen, und daraus ein Anlösen der Anbauteile 18, 20 bestimmen.
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In 5 ist eine alternative Ausgestaltung eines Verbindungselementes 22 dargestellt. Das Verbindungselement 22 ist in Form einer Schraube ausgebildet, wobei das erste Ende 28 in einer Hülse 40 angeordnet ist, welche mittels einer Auskragung außenseitig an dem Stollenfuß 20, insbesondere formschlüssig, angeordnet ist. Dadurch kann bei einem Überschreiten der Bruchfestigkeit des Verbindungselementes 22 nicht nur das zweite Ende des Verbindungselementes 22 herausfallen und sich lösen, sondern auch das erste Ende 28 kann zusammen mit der Hülse 40 aus dem Stollenfuß 20 herausfallen. Weiterhin kann die Hülse 40 stoffschlüssig mit dem Stollenfuß 20, beispielsweise durch Kleben, verbunden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Überwachungssystem
- 12
- Förderanlage
- 14
- Fördergut
- 16
- Wellenkante
- 18
- Querstollen
- 20
- Stollenfuß
- 22
- Verbindungselement
- 24
- erstes Bauteil
- 26
- zweites Bauteil
- 28
- erstes Ende
- 30
- zweites Ende
- 32
- Sollbruchstelle
- 34
- Signalgeber
- 36
- Detektiervorrichtung
- 38
- Gewinde
- 40
- Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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