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Die Erfindung betrifft die Überwachung von Kettenlauf und Kettenspannung in einem Trogkettenförderer, wobei die Kette bezüglich Kettenspannung und Kettenbruch mittels eines Abstandssensors überwacht wird.
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In einem Trogkettenförderer wird eine Kette zwischen einer Spannstation und einer Antriebsstation über Laufrollen geführt. Herkömmlich wird zur Überwachung der Kettenspannung der Spannweg einer Feder an der Spannstation über ein Federsystem elektrisch abgegriffen. Eine Vergrößerung des Federwegs meldet eine nachlassende Kettenspannung. Wenn sich die Kettenspannung in einem kritischen Bereich befindet, meldet der Sensor diesen Mangel und die Kette muss nachgespannt werden.
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Bekannt ist auch eine Ausführung eines Kettenförderers, bei der Antriebs- und Spannstation kombiniert sind, wie in 3 gezeigt, und die Kette über diese kombinierte Station und eine Umlenkstation geführt wird. Bei einer solchen Ausführungsform verursacht das Gewicht des Motors 101 eine ungleichmäßige Antriebswellenbelastung und somit ungleichmäßige Federwege. Eine Überwachung mittels eines Federsystems ist daher nicht bzw. nur sehr ungenau möglich. Der Federweg einer Feder 110 auf der Seite des Motors 101 ist nahezu null. Zur Überwachung der Kettenspannung muss daher der Federweg der Feder 120 an der motorabgewandten Position 130 der Spannstation mittels eines Sensors 131 bestimmt werden Bei dieser Anordnung liefert der Sensor allerdings einen ungenauen Messwert, da er durch die ungleichmäßige Belastung schräg steht. Weiterhin kann durch die ungleichmäßige Belastung die Welle brechen.
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Eine Überwachung der Kettenspannung mittels eines Federsystems ist weiterhin insbesondere bei einem Antrieb mit großen Drehmomenten nachteilig, wie sie typischerweise in Kettenförderern zum Einsatz kommen. Federn mit an diese großen Drehmomente angepassten Federkonstanten sind nicht verfügbar bzw. sehr kostenintensiv.
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Zur Überwachung eines Kettenbruchs wird in der Regel die Drehzahl der Umlenkwelle mit Umlenkrad überwacht und mit der Drehzahl des Antriebsrades verglichen. Hierdurch kann aber nur ein Bruch im Untertrum der Kette sicher überwacht werden, wohingegen ein Bruch im Obertrum zunächst unbemerkt bleibt. Ist nämlich die Kette im Obertrum gebrochen, meldet der Drehzahlsensor am Umlenkrad zunächst kein Signal, das ungleich zur Drehzahl des Antriebsrades ist, da die gerissene Kette zunächst weitergezogen wird, so dass die Drehzahl am Umlenkrad konstant bleibt, zumindest so lange, bis das Ende der Kette die Umlenkrolle erreicht. Solange der Kettenbruch nicht erkannt ist, wird der Motor weiterbetrieben, so dass in diesem Fall die gerissene Kette weitergezogen wird und möglicherweise Schaden beispielsweise am Antriebsrad verursachen kann. Weiterhin kann es zu einer Bildung von Funken kommen, so dass insbesondere bei staubigen organischen Förderprodukten Explosionsgefahr besteht.
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Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen der Band- bzw. Kettenspannung sind beispielsweise aus der
DE 10 2013 108 577 A1 ,
WO 2015/039736 A2 ,
US 2011/0220699 A1 ,
DE 44 13 321 A1 und
US 2009/0317216 A1 bekannt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Überwachung der Kette bereitzustellen, durch die eine Bruchüberwachung und eine Spannungsüberwachung in einem Trogkettenförderer betriebssicher und kostengünstig durchgeführt werden kann. Der Trogkettenförderer soll insbesondere auf seiner ganzen Länge auf Kettenbruch überwacht werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, Kettenlauf und Kettenspannung mittels eines Abstandssensors zu überwachen, der den Abstand zu der Kette des Trogkettenförderers detektiert bzw. misst. Auf der Basis des gemessenen Abstands wird ein Signal erzeugt, und abhängig von dem Signal werden Maßnahmen ergriffen, die die Kettenspannung bzw. den Kettenlauf betreffen. Zeigt das Signal eine ungenügende Kettenspannung an, weisen die Maßnahmen das Nachspannen der Kette auf. Zeigt das Signal einen Kettenbruch an, wird der Kettenförderer abgeschaltet.
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Der Abstandssensor ist vorzugsweise im oberen Kettenstrang zwischen einer Spannstation und einer Antriebsstation in unmittelbarer Nähe zur Antriebsstation des Kettenförderers zwischen zwei Rücklaufrollen angeordnet. Die in der Regel metallische Förderkette ist insbesondere dann optimal gespannt, wenn der Kettendurchhang zwischen zwei Rücklaufrollen, die im Abstand von 1500mm angeordnet sind, 10mm beträgt. Bei induktiver Abstandserkennung sitzt ein induktiver Näherungsschalter, der einen Messbereich von 60mm hat, 45mm über der gespannten Metallkette. Daraus ergibt sich für die Förderkette ein sicherer Arbeitsbereich von +/-15mm
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Die Kettenspannung kann in vorbestimmten Kontrollintervallen im Ruhezustand des Kettenförderers bestimmt werden, beispielsweise vor jeder Inbetriebnahme des Kettenförderers. Liegt beispielsweise die Förderkette im Messbereich eines induktiven Sensors ist die Kettenspannung ausreichend. Wird die Förderkette im Ruhezustand des Förderers nicht mehr vom Sensor erfasst, wird ein Signal ausgegeben, „ Kette spannen“.
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Zur Überwachung der Kette auf Kettenbruch wird im Betrieb des Kettenförderers die Kette vom Sensor kontinuierlich detektiert. Bei Kettenbruch im laufendem Betrieb sackt die Kette zwischen den beiden Rücklaufrollen durch und ist vom Sensor nicht mehr detektierbar, unabhängig davon, wo der Kettenbruch stattgefunden hat. Auf diese Weise kann also ein Kettenbruch unabhängig vom Ort sicher und unmittelbar bestimmt werden, und somit in diesem Fall der Kettenförderer unmittelbar abgeschaltet werden.
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Der Abstandssensor ist vorzugsweise ein induktiver Näherungsschalter. Die Abstandserfassung, wie oben mit einem induktiven Sensor beschrieben, ist aber auch optisch oder per Ultraschall möglich. Wählt man dabei einen Ultraschallsensor oder einen optischen Sensor mit einem analogen Ausgang, ist es möglich, Kettenspannung und Kettenbruch bei laufendem Förderer zu erkennen. Dabei nutzt man die Schwingung der Förderkette im Betrieb aus. Diese Schwingung findet innerhalb eines definierbaren Arbeitsbereiches, der durch den Stromausgang des Sensors von beispielsweise 4 - 20mmA begrenzt ist, in einem gewissen Milliamperebereich statt. Zur Kontrolle der Kettenspannung wird ein unterer Schwellwert definiert, beispielsweise kleiner 20mmA. Erreicht die Kettenschwingung diesen Schwellwert, wird ein Signal ausgegeben „Kette spannen“. Kettenbruch wird festgestellt, wenn für den Sensor keine Kettenschwingung erkennbar ist. Die induktive Kettenüberwachung ist die kostengünstigste Lösung und zu bevorzugen.
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Der Abstandssensor ist auf einem Trogdeckel montiert.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Überwachung der Kettenspannung und eine Überwachung auf Kettenbruch mit einer einzigen Sensoreinrichtung. Weiterhin kann der Trogkettenförderer betriebssicher und kostengünstig im gesamten Bereich der Kette auf Kettenbruch überwacht werden. Durch die erfindungsgemäße Überwachung ist ein Sensor, der die Drehzahl am Umlenkrad misst, zur Überwachung auf Kettenbruch nicht mehr nötig. Ferner kann die Überwachung der Kettenspannung mittels einer Feder am Umlenkrad entfallen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei
- 1 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Trogkettenförderers mit einer Kettenüberwachung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 einen Detailausschnitt aus 1 mit der Überwachungsvorrichtung und
- 3 eine Draufsicht auf eine herkömmliche kombinierte Antriebs- und Spannstation, wie sie in einem bekannten Trogkettenförderer eingesetzt werden kann, zeigt.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Trogkettenförderers, bei dem Kettenlauf und Kettenspannung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung überwacht werden können. Insbesondere wird im Detail X, das in 2 näher gezeigt ist, ein Abstandssensor 1 eingesetzt, der den Abstand zur Kette 2 des Kettenförderers misst.
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Der in 1 gezeigte Ausschnitt zeigt den antriebsseitigen Abschnitt eines Trogkettenförderers mit der Antriebsstation 11. Die Figur zeigt ferner den Ablauf 15 des Trogkettenförderers. Die entsprechende Spannstation und der Zulauf am anderen Ende des Förderers sind nicht gezeigt. Die erfindungsgemäße Abstandsmessung findet in der gezeigten Ausführungsform mittig zwischen zwei Tragrollen 13 in der Nähe der Antriebsstation 11 im Obertrum der Kette statt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind, wie in der Zeichnung angegeben, die beiden Tragrollen 13 in einem Abstand von 1500 mm angeordnet, wobei der Abstandssensor 1 mittig zwischen den Tragrollen, also im Abstand von jeweils 750 mm von den Tragrollen entfernt. In der 2 wird die optimal gespannte Förderkette im Ruhezustand mit 10mm Kettendurchhang zwischen den beiden Rücklaufrollen gezeigt.
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Der gemäß der Erfindung eingesetzte Abstandssensor 1 kann als induktiver Sensor oder auch als Ultraschallsensor mit einer analogen Abstandserfassung ausgeführt sein. Mit einem solchen Sensor kann die Erfindung überall dort eingesetzt werden, wo sich durch Belastung eines metallischen Zugtrums im Dauerbetrieb eine Wegänderung senkrecht zur Laufrichtung des Zugtrums abgreifen lässt. Weiterhin ist ein Einsatz eines optischen Abstandssensors möglich, mit dem die absolute Lage der Kette in der Maschine, und damit den Abstand zu einem Referenzpunkt, über eine Lichtschranke gemessen wird, um die vertikale Bewegung der Kette zu erfassen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn keine staubigen Produkte gefördert werden sollen, da sonst durch den entstehenden Staub der optische Sensor gestört werden könnte. Weiterhin ist der Einsatz eines mechanischen Anstandssensors möglich, bei dem die Lage der Kette über eine auf einer Wippe gelagerten Druckrolle gemessen wird, die über Federkraft angedrückt wird. Die Lage der Wippe kann dann beispielsweise mit einem induktiven Sensor überwacht werden.
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Überwachung der Kettenspannung
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Vor der Inbetriebnahme des Trogkettenförderers wird die Kette 2 derart gespannt, dass durch den Abstandssensor 1 ein Kettendurchhang zwischen den beiden Laufrollen 13 von 10 mm gemessen wird. Bei jedem Einschalten des Förderers wird zunächst der Abstand zwischen Sensor 1 und Förderkette 2 gemessen. Liegt die Förderkette außerhalb des Messbereichs des Sensors, wird eine Störung angezeigt und die Kette muss nachgespannt werden.
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Eine solche Überwachung der Kettenspannung ist auch im Betrieb des Trogkettenförderers möglich. Allerdings ist in diesem Fall wie oben beschrieben ein Sensor mit analogem Ausgang erforderlich, was allerdings zu höheren Kosten führen kann. Hier kann, bei Überschreiten eines gegebenenfalls angepassten Maximalwerts eine entsprechende Warnung ausgegeben werden und die Maschine gegebenenfalls auch abgeschaltet werden.
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Das regelmäßige bzw. kontinuierliche Überwachen der Kettenspannung ist notwendig, da eine ungenügende Kettenspannung zu einem erhöhten Verschleiß und möglicherweise sogar zu einem Kettenbruch führen kann. Durch die im Folgenden noch näher beschriebene Schwingung der Kette zwischen den Tragrollen kann es nämlich im Betrieb bei ungenügender Kettenspannung zum „Schlagen“ der Kette 2 kommen. Ist die Kettenspannung ungenügend, ist es weiterhin möglich, dass die Kette 2 im Trogkettenförderer „aufsteigt“, was dazu führt, dass das Produkt nicht mehr transportiert werden kann. Dabei neigt eine ungespannte Förderkette dazu, sich vom Trogboden des Förderers abzuheben. Das Fördergut bleibt zwischen Trogboden und Kette liegen und wird nicht mehr transportiert.
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Überwachung auf Kettenbruch
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Im Betrieb des Kettenförderers kommt es zu Schwingungen der Kette 2 zwischen zwei Tragrollen 13, in dem Bereich, der durch den Abstandssensor 1 überwacht wird. Bricht die Kette 2, endet die Schwingbewegung abrupt und die Kette sackt unter den Messbereich des induktiven Sensors. Dies gilt unabhängig von der Position des Kettenbruchs. Verliert der Sensor bei Kettenbruch abrupt den Kontakt zur Förderkette, kann der Antriebsmotor des Förderers sofort stillgesetzt und damit die oben beschriebenen Gefahren vermieden werden, die sich durch ein auch kurzzeitiges Weiterlaufen des Kettenförderers nach einem Kettenbruch ergeben. Gleichzeitig mit dem Stillsetzen des Förderers wird auch die Produktzufuhr kontrolliert gestoppt.
