DE102017202589A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Treibfähigkeit einer Förderanlage über eine Drehmomentmessung - Google Patents

Abstract

Um ein Verfahren und eine Prüfausrüstung zur Prüfung einer Kenngröße und/oder eines Betriebszustands einer Förderanlage (1), wobei die Förderanlage (1) eine Antriebswelle (4), eine mit der Antriebswelle (4) betriebsmäßig verbundene Treibscheibe (3), ein über die Treibscheibe (3) geführtes Lastseil (5), einen an einem Ende des Lastseils (5) angeordneten Fahr- oder Lastkorb (8) mit einer Masse FK und ein am anderen Ende des Lastseils (5) angeordnetes Gegengewicht (7) mit einer Masse GG aufweist, zur vereinfachten und für einen ausführenden Techniker leichter handhabbaren Prüfung anzugeben, wird vorgeschlagen, dass ein an der Antriebswelle (4) anliegendes Drehmoment M gemessen wird,
und aus dem gemessenen Drehmoment M rechnerisch die Kenngröße und/oder der Betriebszustand ermittelt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer Kenngröße und/oder eines Betriebszustands einer Förderanlage, wobei die Förderanlage eine Antriebswelle, eine mit der Antriebswelle betriebsmäßig verbundene Treibscheibe, ein über die Treibscheibe geführtes Lastseil, einen an einem Ende des Lastseils angeordneten Fahr- oder Lastkorb mit einer Masse FK und ein am anderen Ende des Lastseils angeordnetes Gegengewicht mit einer Masse GG aufweist.
• Die Erfindung betrifft gleichermaßen eine Prüfausrüstung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
• Aufzüge in Förderanlagen, die sowohl für Lasten als auch für Personen genutzt werden können, müssen vorgeschriebene Sicherheitsstandards erfüllen. Für die Beurteilung des Zustandes einer Förderanlage, ist gemäß einschlägigen Vorschriften, insbesondere der Technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS 1201) eine wiederkehrende Überprüfung vorgeschrieben. Diese wiederkehrende Prüfungspflicht für Förderanlagen ist gemäß der TRBS 1201 für verschiedene Werte unter anderem für die Treibfähigkeit vorgeschrieben.
• Die Bestimmung der Treibfähigkeit, die eine Aussage über die Rutschfestigkeit zwischen Lastseil und Treibscheibe in einer Förderanlage ermöglicht, kann dabei beispielsweise über eine Messung der Bremsbeschleunigung erfolgen.
• Aus der DE 10 2006 042 909 B4 ist ein derartiges Verfahren zur Prüfung der Treibfähigkeit einer Treibscheibe bei Aufzugsanlagen bekannt, wobei die Aufzugsanlage einen Treibscheibenantrieb, einen Fahrkorb, ein Gegengewicht und mindestens ein über die Treibscheibe geführtes Tragseil aufweist, wobei die Treibscheibe in Schnellfahrt des Fahrkorbs aufwärts verzögert wird, wobei sich der Fahrkorb zum Zeitpunktes des Verzögerns der Treibscheibe in Aufwärtsfahrt im Bereich des oberen Drittels des Schachtes befindet, und die beim Verzögern am Gegengewicht, Fahrkorb und /oder Tragseil auftretenden maximale Bremsbeschleunigung erfasst wird.
• Nachteilig an diesem Verfahren ist es jedoch, dass für die Bestimmung der Treibfähigkeit sowohl die Beschleunigung als auch die zurückgelegte Wegstrecke des Fahr- oder Lastkorbs ermittelt werden muss, um auf die Treibfähigkeit schließen zu können. Für die Bestimmung der Treibfähigkeit ist somit die Einbringung eines Beschleunigungssensors und eines Wegstreckenaufnehmers in die Aufzugsanlage erforderlich.
• Basierend auf diesen Nachteilen des nächstliegenden Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur vereinfachten und für einen ausführenden Techniker leichter handhabbaren Ermittlung der Treibfähigkeit einer Förderanlage anzugeben.
• Erfindungsgemäß wird die Verfahrensaufgabe mit einem gattungsgemäßen Verfahren gelöst, bei welchem ein an der Antriebswelle anliegendes Drehmoment M gemessen wird, und aus dem gemessenen Drehmoment M rechnerisch die Kenngröße und/oder der Betriebszustand ermittelt wird. Die Messung des Drehmoments, welches an der Antriebswelle anliegt, ist messtechnisch für den ausführenden Techniker problemlos möglich. In vielen Fällen weisen die zu prüfenden Förderanlagen bereits in die Antriebswelle integrierte Drehmomentengeber auf. Beispielsweise ist in der DE 10160926 A1 eine Aufzugsanlage offenbart, bei welcher eine Steuerung den Motor auf Basis eines von einem in der Antriebswelle integrierten Drehmomentsensor erhaltenen Rückkopplungssignals steuert. Unter Berücksichtigung der mechanischen Verhältnisse bei der zu prüfenden Förderanlage lassen sich anhand des Drehmoments M wichtige Kenngrößen im Rahmen einer Prüfung ermitteln. Gleichermaßen bietet das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment M Aufschluss über den Betriebszustand der Förderanlage.
• In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Kenngröße ein Maß für die Treibfähigkeit T der Treibscheibe und/oder der Betriebszustand ist eine Beschleunigung a des Fahr- oder Lastkorbs. Insbesondere die Treibfähigkeit T der Treibscheibe ist eine regelmäßig zu prüfende Kenngröße bei Aufzugsanlagen. Auf der anderen Seite kann die Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs eine wichtige Größe sein als Eingang für die Aufzugssteuerung.
• In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Radius r der Treibscheibe ermittelt, wobei die Kenngröße und/oder der Betriebszustand auch in Abhängigkeit des Radius ermittelt wird. Wiederum unter Berücksichtigung der mechanischen Zusammenhänge in der Förderanlage lässt sich bei Kenntnis des Drehmoments M aufgrund der Messung und gleichzeitiger Kenntnis des Radius r der Treibscheibe auf die an der Treibscheibe anliegende Radialkraft aufgrund der Reibung zwischen dem Lastseil und der Treibscheibe rückschließen. Dabei ist für den zuständigen Fachmann ersichtlich, dass der in Rede stehende Radius r der Radius der Umfangsfläche der Treibscheibe ist, an welcher das Lastseil auf der Treibscheibe aufliegt und von dieser geführt wird.
• In spezieller Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung wird die Treibfähigkeit T als Funktion des Drehmoments M, des Radius r sowie der Masse GG berechnet, und zwar insbesondere nach folgender Formel: $$T=\frac{M}{r\times GGg}+\mathrm{1,}$$

  

  wobei g die Erdbeschleunigung bezeichnet. Voraussetzung für die Berechnung der Treibfähigkeit gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, dass der Fahr- oder Lastkorb entweder stillsteht oder mit konstanter Geschwindigkeit nach oben oder unten fährt, ohne einer Beschleunigung zu unterliegen.
• Insbesondere wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fahr- oder Lastkorb beschleunigt, wobei gleichzeitig das Drehmoment M gemessen wird. Hierdurch erhöht sich mit Vorteil das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment aufgrund der von der trägen Masse des aus Fahrkorb, Tragseil und Gegengewicht bestehenden Systems aufgebrachten Trägheitskraft. Die von der trägen Masse erzeugte Kraftkomponente erzeugt somit zusätzlich zu dem durch die auf beiden Seiten des Lastseils unterschiedlichen schweren Massen hervorgerufenen Drehmoment auf die Antriebswelle. Die Signalstärke wird erfindungsgemäß somit durch die Maßnahme, die Drehmomentmessung während einer Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrkorbs durchzuführen, verbessert.
• Insbesondere kann in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fahr- oder Lastkorb aufwärts und/oder abwärts gefahren werden, während das Drehmoment M gemessen wird. Der Vorteil einer Messung des Drehmoments zur Bestimmung einer Kenngröße oder eines Betriebszustands der Förderanlage in Aufwärtsfahrt oder Abwärtsfahrt ist, dass die Prüfung bei praxisnahen Bedingungen erfolgt. Insbesondere wenn die Kenngröße ein Maß für die Treibfähigkeit T der Treibscheibe ist, stellt die Messung in Aufwärtsfahrt oder in Abwärtsfahrt sicher, dass die Treibfähigkeit bei dynamischen Bedingungen festgestellt wird. Außerdem lässt sich die Treibfähigkeit an verschiedenen Positionen der Treibscheibe ermitteln, die während der Auf- oder Abwärtsfahrt durchlaufen werden. Insbesondere wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Beschleunigen des Fahr- oder Lastkorbs ein Verzögern sein. Für die Durchführung des Prüfverfahrens nach der Erfindung ist es besonders einfach, eine definierte und gezielte Verzögerung des Fahr- oder Lastkorbs zu erzeugen und gleichzeitig eine Drehmomentmessung auszulösen.
• Vorzugsweise wird in bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens die Treibscheibe, vorzugsweise mittels einer, insbesondere auf die Treibscheibe wirkenden, Bremsvorrichtung, abgebremst, um den Fahr- oder Lastkorb zu beschleunigen, während das Drehmoment gemessen wird. Förderanlagen, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, sind stets mit einer Bremsvorrichtung, welche in der Regel auf die Treibscheibe wirkt, ausgestattet, sodass mit Vorteil zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verzögerung des Fahr- oder Lastkorbs keine Modifikationen an der zu prüfenden Förderanlage vorgenommen werden müssen.
• Wenn in vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fahr- oder Lastkorb durch Auslösen eines in der Förderanlage vorgesehenen Nothalts beschleunigt wird, wird die zu prüfende Förderanlage in eine Grenzsituation gebracht, bei welcher ein besonders großes Drehmoment M an der Antriebswelle anliegt. Dies ist vorteilhaft für die Signalstärke und damit die Fehlertoleranz der Messung. Außerdem ist in der Praxis jede Förderanlage mit einer wie auch immer ausgestalteten Nothaltfunktion ausgerüstet. Daher kann mit Vorteil das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfahrensführung diesbezüglich ohne Modifikationen an der zu prüfenden Förderanlage durchgeführt werden.
• Soweit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der zu prüfende Betriebszustand die Beschleunigung a des Fahr- oder Lastkorbs ist, wird in bevorzugter Ausgestaltung die Beschleunigung a anhand folgender Formel ermittelt: $$a=\frac{\raisebox{1ex}{$M$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$r$}\right.-\left(GG-FK\right)g}{GG+FK}.$$

  
• Somit lässt sich aufgrund des gemessenen Drehmoments M während einer Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs bei Kenntnis des Radius r der Treibscheibe, der Masse GG des Gegengewichts sowie der Masse FK des Fahrkorbs die Beschleunigung des Fahrkorbs berechnen. Die aus dem gemessenen Drehmoment M an der Antriebswelle ermittelte Beschleunigung a des Fahrkorbs kann für die Zwecke der Fahrkorbsteuerung verwendet werden, beispielsweise um einen Antrieb zu steuern, um etwa das Auftreten übermäßiger Beschleunigungen zu verhindern. Andererseits lässt sich die auf die beschriebene Weise ermittelte Beschleunigung a des Fahrkorbs auch zur Berechnung eines Maßes für die Treibfähigkeit T der Treibscheibe verwenden.
• In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass das Maß für die Treibfähigkeit T ein Überlastfaktor X ist, wobei $$X=\frac{1}{Q}\left[\frac{GG\left(g+a\right)}{FK\left(g-a\right)}\ast GG-FK\right],$$

  

  wobei g die Erdbeschleunigung, a die Beschleunigung des Fahrkorbs und Q die Masse einer Nennlast bezeichnet. Die Beschleunigung a des Fahrkorbs kann als Funktion des gemessenen Drehmoments M an der Antriebswelle nach der oben genannten Formel berechnet werden. Dabei gibt der Überlastfaktor an, welche Last, in Einheiten der Nennlast Q, die Treibscheibe aufgrund Ihrer Treibfähigkeit anzutreiben vermag. Mit Vorteil muss für das erfindungsgemäße Verfahren dazu der Fahrkorb jedoch weder mit einer Nennlast geschweige denn mit einer die Nennlast übersteigenden Überlast beladen werden. Vielmehr wird durch das Beschleunigen, insbesondere Verzögern, des Fahr- oder Lastkorbs aufgrund der trägen Masse des Systems aus Fahr- oder Lastkorb, Tragseil und Gegengewicht die Auswirkung einer Nennlast und Überlast auf die Treibscheibe dynamisch simuliert. Anhand der obigen Formel wird aus der durch die Messung des Drehmoments M an der Antriebswelle berechneten Beschleunigung a des Fahr- oder Lastkorbs die entsprechende um den Überlastfaktor X beaufschlagte Nennlast zurückgerechnet, mit welcher der Fahr- oder Lastkorb bei stationärer Fahrt zur Erzeugung des entsprechenden Drehmoments M an der Antriebswelle hätte beladen werden müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher mit Vorteil die Feststellung, ob die Treibscheibe eine für einen gegebenen Überlastfaktor ausreichende Treibfähigkeit aufweist, indem bequem das Drehmoment M an der Antriebswelle gemessen wird, ohne dass der Fahrkorb tatsächlich mit einer Nenn- bzw. Überlast beladen werden muss.
• Insbesondere kann in einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Treibfähigkeit als ausreichend bewertet werden, wenn der Überlastfaktor einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet, vorzugsweise falls X ≥ 1,25, insbesondere X ≥ 1,5, erfüllt ist. Diese Werte entsprechen gängigen gesetzlichen Anforderungen in unterschiedlichen Normen.
• Um in Weiterbildung des erfindergemäßen Verfahrens möglichst wenige Eingriffe an der zu prüfende Förderanlage vornehmen zu müssen, ist es günstig, wenn das Drehmoment M berührungslos gemessen wird. Beispielsweise kann eine Torsion der Antriebswelle optisch oder magnetostriktiv gemessen werden und zur Ermittlung des Drehmoments M herangezogen werden.
• Die auf eine Prüfausrüstung der eingangs genannten Art gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine derartige Prüfausrüstung gelöst, welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 geeignet ist und welche einen Sensor zum, insbesondere berührungslosen, Messen eines an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments M und einer Auswerteeinheit zur rechnerischen Bestimmung der Kenngröße und/oder des Betriebszustands aus dem Drehmoment M umfasst. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ein tragbarer Rechner oder ein Smartphone sein, auf welchem die vorgenannten Formeln implementiert sind, um zu einem gemessenen Drehmoment M entsprechende Kenngrößen oder Betriebszustände zu ermitteln und auszugeben.
• In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfausrüstung ist der Sensor zur Messung einer Torsion ausgebildet.
• In anderer günstiger Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfausrüstung ist der Sensor als magnetostriktiver Sensor und/oder als optischer Sensor ausgestaltet. Magnetostriktive Sensoren sind im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Prüfausrüstung vorteilhaft aufgrund ihrer einfachen Konstruktion. Zur Messung von Drehmomenten nutzen sie das physikalische Prinzip der Magnetostriktion aus. Demnach ändert sich das Magnetfeld eines magnetisch kodierten Bauteils bei Einwirken eines Drehmoments. Alternative Ausgestaltungen des Sensors können zum Beispiel einen Dehnungsmessstreifen umfassen.
• Insbesondere ist es für die Praxistauglichkeit der erfindungsgemäßen Prüfausrüstung günstig, wenn der Sensor als Handsensor ausgestaltet ist. In diesem Falle kann die Prüfung der Förderanlage ohne Eingriffe in die Förderanlage erfolgen.
• Im günstigsten Fall weist die Förderanlage alle erforderlichen technischen Einrichtungen zur Verfahrensführung, insbesondere also ein Bremssystem, auf. Bei der Verwendung eines Handsensors ist es für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit der erfindungsgemäßen Prüfausrüstung nicht erforderlich, dass die zu prüfende Förderanlage in der Antriebswelle einen Drehmomentsensor integriert hat. Mit Vorteil kann die gattungsgemäße Prüfausrüstung daher zur Prüfung von beliebigen Förderanlagen der eingangs genannten Art genutzt werden.
• Ein Verfahren nach der Erfindung kann in Ausgestaltung die folgenden Schritte umfasst:
1. a. Einbringen eines Sensors in die Förderanlage,
2. b. Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs,
3. c. Erfassen des bei der Beschleunigung auftretenden Drehmoments M an der Antriebswelle,
4. d. Übermittlung des gemessenen Drehmoments M an eine Auswerteeinheit,
5. e. Ermittlung einer Treibfähigkeit aus dem gemessenen Drehmoment M durch die Auswerteeinheit.
• Das derartige Verfahren bietet den Vorteil, dass eine Treibfähigkeit der Förderanlage allein basierend auf der Messung des Drehmoments M ermittelbar ist. Somit bedarf es für die Bestimmung der Treibfähigkeit keiner Messung der Bremsbeschleunigung und keiner Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke des Fahr- oder Lastkorbs. Dies ermöglicht eine vereinfachte und für einen ausführenden Arbeiter handhabbarere Ermittlung der Treibfähigkeit.
• Der Sensor wird vorzugsweise mobil lösbar in die Förderanlage eingebracht. Alternativ wird der Sensor stationär in die Förderanlage eingebracht. Insbesondere wird der Sensor im Bereich der Antriebswelle oder an der Antriebswelle eingebracht.
• Das Drehmoment M wird während einer Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs gemessen. Vorzugsweise erfolgt die Beschleunigung dabei während einer Abwärtsfahrt des Fahr- oder Lastkorbs. Alternativ erfolgt die Beschleunigung während einer Aufwärtsfahrt. Optional erfolgt die Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs durch die Bremse der Förderanlage.
• Das Drehmoment M wird bei der Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs an der Antriebswelle gemessen. Dabei ist die Messung des Drehmoments M an der Antriebswelle vorzugsweise gleichbedeutend mit der Messung des Drehmoments M an dem Antrieb.
• Das gemessene Drehmoment M wird an eine Auswerteeinheit übermittelt, die basierend auf dem gemessenen Drehmoment M eine Treibfähigkeit der Förderanlage ermittelt. Wobei das Drehmoment M sich gemäß dem Hebelgesetz folgendermaßen zusammensetzt: $$M=r\ast F,$$

  

  wobei r der Radius der Treibscheibe und F die Verzögerungskraft ist.
• In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird das Drehmoment M durch den Sensor gemessen. Alternativ wird das Drehmoment M durch ein optisches System gemessen oder durch einen Sensor, der in der Antriebswelle integriert ausgebildet ist.
• Besonders vorteilhaft wird das Drehmoment M berührungslos durch den Sensor gemessen. Dies bietet den Vorteil, dass basierend auf dem Prinzip der Magnetostriktion das Drehmoment M kontaktlos zur Antriebswelle durch den Sensor ermittelbar ist.
• Zweckmäßigerweise wird der Sensor vorzugsweise im Bereich der Antriebswelle oder an der Antriebswelle eingebracht. Dies bietet den Vorteil, dass eine exakte Messung des Drehmoments M ermöglicht wird. Zudem ist das Drehmoment M durch den Sensor auch kontaktlos zur Antriebswelle ermittelbar.
• Vorteilhafterweise wird das Drehmoment M bei einer negativen Beschleunigung gemessen. Insbesondere erfolgt eine negative Beschleunigung während einer Abbremsung des Fahr- oder Lastkorbs. Bei einer negativen Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs, wird die Antriebswelle durch das Drehmoment M stark beansprucht und verwunden. Das Drehmoment M ist somit vorzugsweise ein Torsionsmoment.
• Besonders vorteilhaft wird das Drehmoment M bei einer maximalen negativen Beschleunigung gemessen. Die maximal negative Beschleunigung wird durch die Bremse der Förderanlage ausgeführt, wobei die maximal negative Beschleunigung vorzugsweise ein Nothalt des Fahr- oder Lastkorbs ist. Die Messung des Drehmoments M während einer maximal negativen Beschleunigung bietet den Vorteil, dass das Drehmoment M zu diesem Zeitpunkt am größten ist.
• Besonders vorteilhaft wird durch die Auswerteeinheit ein Überlastfaktor X ermittelt, mit $$X=\frac{1}{Q}\left[\frac{GG\left(g+a\right)}{FK\left(g-a\right)}\ast GG-FK\right],$$

  

  wobei Q eine Masse einer Nennlast, GG eine Masse des Gegengewichts GG, FK eine Masse des Fahr- oder Lastkorbs FK, g eine Erdbeschleunigung und a eine Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs ist. Der Überlastfaktor X ist vorzugsweise ein Maß dafür, ob die Masse des Fahr- oder Lastkorbs FK höher ist als die ihr entgegengesetzte Masse des Gegengewichts GG.
• Zweckmäßigerweise muss für die Ermittlung des Überlastfaktors X die folgende Prüfbedingung erfüllt werden: $$\frac{X\ast Q+FK}{GG}=\frac{GG\left(g+a\right)}{FK\left(g-a\right)},$$

  

  wobei X der Überlastfaktor, Q die Masse der Nennlast, GG die Masse des Gewichts, g die Erdbeschleunigung, a die Beschleunigung und FK die Masse des Fahr- oder Lastkorbs ist.
• Die Prüfbedingung [4] basiert auf der Gleichsetzung der Seilspannungsverhältnisse. Dies bietet den Vorteil, dass von einer gleichmäßigen Belastung der Treibscheibe während der Ermittlung der Treibfähigkeit ausgegangen wird, wie dies in der Praxis zutrifft.
• Zweckmäßigerweise ist eine Treibfähigkeit ausreichend bei einem Überlastfaktor von X>= 1,25 oder X>= 1,5.
• Die Aufgabe kann alternativ durch eine Vorrichtung zur Ermittlung von Betriebsdaten einer Förderanlage mit einem Antrieb, einer Bremse, einer Antriebswelle, einer mit der Antriebswelle verdrehsicher verbundenen Treibscheibe, einem über die Treibscheibe geführten und angetriebenen Lastseil, wobei an einem Ende des Lastseils ein Fahr- oder Lastkorb angeordnet ist und am anderen Ende des Lastseils ein Gegengewicht angeordnet ist, dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen Sensor und eine Auswerteeinheit umfasst. Dabei ist der Sensor in die Förderanlage einbringbar ausgebildet. Vorzugsweise ist der Sensor mobil lösbar einbringbar ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass ein Sensor für eine Vielzahl von Überprüfungen einer Vielzahl von Förderanlagen nutzbar ist. Alternativ ist der Sensor stationär einbringbar ausgebildet. Die Auswerteeinheit ist optional extern oder intern in der Förderanlage ausgebildet. Eine externe Auswerteeinheit ist insbesondere als mobil tragbare Einheit ausgebildet.
• In einer bevorzugten Variante ist der Sensor vorzugsweise als Handsensor ausgebildet ist. Der Handsensor bietet den Vorteil, dass das Drehmoment M berührungslos über das Prinzip der Magnetostriktion ermittelbar ist. Alternativ ist der Sensor als optisches System ausgebildet. Optional ist der Sensor in der Antriebswelle integriert ausgebildet.
• Vorteilhafterweise ist die Auswerteeinheit ausgebildet durch den Sensor übermittelte Daten auszuwerten. Dies bietet den Vorteil, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, einen oder eine Vielzahl an der Überprüfungspflicht unterliegenden Werten zu ermitteln. So ist eine kompakte und einfach handhabbare Einheit ausbildbar, die den Prüfungsaufwand für ausführenden Arbeiter verringert.
• Besonders vorteilhaft ist die Auswerteeinheit ausgebildet, um eine Treibfähigkeit der Förderanlage zu ermitteln basierend auf einem gemessenen Drehmoment M. Dies unterstützt eine vereinfachte und für einen ausführenden Techniker eine leicht handhabbarere Ermittlung der Treibfähigkeit.
• Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
• Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
• Die Figur der Zeichnung zeigt im Einzelnen:
• 1 einen schematischen Aufbau eines Antriebs in einer Förderanlage zum Zeitpunkt der Beschleunigung der Förderanlage
• Gemäß 1 weist eine zu prüfende Förderanlage 1 einen Antrieb 2, eine nicht dargestellte Bremse, eine Antriebswelle 4, eine mit der Antriebswelle 4 betriebsmäßig verbundene Treibscheibe 3, ein über die Treibscheibe 3 geführtes Lastseil 5, einen an einem Ende des Lastseils 5 angeordneten Fahr- oder Lastkorb 8 und ein am anderen Ende des Lastseils 5 angeordnetes Gegengewicht 7 auf. Die Treibscheibe 3 weist einen Radius 6 auf. Der Radius 6 bezieht sich auf den Abstand der Umfangsfläche der Treibscheibe 3, mit welcher das Lastseil 6 in Berührung steht, von der Achse der Antriebswelle 4.
• Erfindungsgemäß wird ein nicht dargestellter Sensor in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 4 gebracht, um das an der Antriebswelle 4 anliegende Drehmoment M zu ermitteln. Aus dem anhand des Sensors ermittelten Drehmoment M wird mithilfe einer nicht dargestellten Auswerteeinheit gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Maß für die Treibfähigkeit der Treibscheibe 3 bestimmt oder eine Beschleunigung des Fahrkorbs 7 bestimmt.
• Bei den beschriebenen Verhältnissen kann an der Förderanlage 1 bei statischen Verhältnissen, das heißt bei ruhendem Fahrkorb 7 oder bei Bewegung des Fahrkorbs 7 mit konstanter Geschwindigkeit, aufgrund der mechanischen Verhältnisse anhand nachstehender Formel die Treibfähigkeit T der Treibscheibe 3 als Funktion des gemessenen Drehmoments M bestimmt werden. $$T=\frac{M}{r\times GGg}+1.$$

  
• Dabei Bezeichnet GG die Masse des Gegengewichts, M das Drehmoment, g die Erdbeschleunigung.
• Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fahr- oder Lastkorb 8 zunächst in eine Aufwärtsfahrt gebracht und sodann anhand der nicht dargestellten Bremse notgebremst. Während der Bremsung erfolgt die Messung des Drehmoments M an der Antriebswelle 4. Das gemessene Drehmoment M wird an die Auswerteeinheit übermittelt, wobei die Auswerteeinheit die Treibfähigkeit wie folgt ermittelt:
• Das an der Antriebswelle 4 anliegende Drehmoment M setzt sich gemäß dem Hebelgesetz wie folgt zusammen. $$M=r\ast F,$$

  

  wobei r der Radius 6 der Treibscheibe 3 und F aufgrund der Reibung zwischen der Treibscheibe 3 und dem Lastseil 5 bei der Notbremsung anliegende Tangentialkraft bezeichnet.
• Die Tangentialkraft F ergibt sich anhand der Masse des Gegengewichts 7 GG, der Masse des Fahr- oder Lastkorbs 8 FK sowie der Beschleunigung a des Fahr- oder Lastkorbs 8 anhand nachfolgender Formel, welche die Summe aus der von der trägen Masse des Systems aus Fahrkorb und Gegengewicht ausgeübten Trägheitskraft und der Gewichtskraft, welche auf schwere Differenzmasse zwischen Fahrkorb und Gegengewicht wirkt, bezeichnet: $$F=\left(GG-FK\right)\ast g+\left(GG+FK\right)\ast a$$

  
• Durch Einsetzen der Formel [2] in die Formel [1] und Umstellung nach a, der Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs 8, ergibt sich basierend auf dem gemessenen Drehmoment M, dem Radius r 6 der Treibscheibe 3, der Masse des Gegengewichts 7, der Masse des Fahr- oder Lastkorbs 8 und der Erdbeschleunigung g für die Beschleunigung a als Funktion des gemessenen Drehmoments M folgendes: $$a=\frac{\raisebox{1ex}{$M$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$r$}\right.-\left(GG-FK\right)g}{GG+FK}.$$

  
• Basierend auf dem gemessenen Drehmoment M ermittelt die Auswerteeinheit mittels der aufgezeigten Umformung den Überlastfaktor X, wobei die folgende Prüfbedingung, die Gleichsetzung der Seilspannungsverhältnisse, zu erfüllen ist: $$\frac{X\ast Q+FK}{GG}=\frac{GG\left(g+a\right)}{FK\left(g-a\right)},$$

  

  wobei X der Überlastfaktor, Q eine Masse einer Nennlast, GG die Masse des Gegengewichts 7, g die Erdbeschleunigung, a die Beschleunigung und FK die Masse des Fahr- oder Lastkorbs 8 ist.
• Unter Berücksichtigung der Prüfbedingung [4] ermittelt die Auswerteeinheit basierend auf dem gemessenen Drehmoment M mittels der aufgezeigten Herleitung den Überlastfaktor X, mit $$X=\frac{1}{Q}\left[\frac{GG\left(g+a\right)}{FF\left(g-a\right)}\ast GG-FK\right],$$

  

  wobei GG die Masse des Gegengewichts 7, FK die Masse des Fahr- oder Lastkorbs 8, g die Erdbeschleunigung und a die Beschleunigung des Fahr- oder Lastkorbs 8 ist.
• Die Treibfähigkeit ist dabei beispielsweise ausreichend bei einem Überlastfaktor von X>= 1,25 oder X>= 1,5.
• Bezugszeichenliste

1

Förderanlage

2

Antrieb

3

Treibscheibe

4

Antriebswelle

5

Lastseil

6

Radius der Treibscheibe; r

7

Gegengewicht; GG

8

Fahr- oder Lastkorb; FK

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102006042909 B4 [0005]
• DE 10160926 A1 [0008]

Claims (17)

1. Verfahren zur Prüfung einer Kenngröße und/oder eines Betriebszustands einer Förderanlage (1), wobei die Förderanlage (1) eine Antriebswelle (4), eine mit der Antriebswelle (4) betriebsmäßig verbundene Treibscheibe (3), ein über die Treibscheibe (3) geführtes Lastseil (5), einen an einem Ende des Lastseils (5) angeordneten Fahr- oder Lastkorb (8) mit einer Masse FK und ein am anderen Ende des Lastseils (5) angeordnetes Gegengewicht (7) mit einer Masse GG aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Antriebswelle (4) anliegendes Drehmoment M gemessen wird, und aus dem gemessenen Drehmoment M rechnerisch die Kenngröße und/oder der Betriebszustand ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße ein Maß für die Treibfähigkeit T der Treibscheibe und/oder dass der Betriebszustand eine Beschleunigung a des Fahr- oder Lastkorbs (8) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius r der Treibscheibe ermittelt wird, wobei die Kenngröße und/oder der Betriebszustand auch in Abhängigkeit des Radius ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibfähigkeit T als Funktion des Drehmoments M, des Radius r sowie der Masse GG berechnet wird, insbesondere nach folgender Formel: $$T=\frac{M}{r\times GGg}+1$$

   

   wobei g die Erdbeschleunigung bezeichnet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahr- oder Lastkorb (8) beschleunigt wird, wobei gleichzeitig das Drehmoment M gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahr- oder Lastkorb (8) aufwärts und/oder abwärts gefahren wird, während das Drehmoment M gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigen des Fahr- oder Lastkorbs (8) ein Verzögern ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheibe, vorzugsweise mittels einer, insbesondere auf die Treibscheibe wirkenden, Bremsvorrichtung, abgebremst wird, um den Fahr- oder Lastkorb (8) zu beschleunigen, während das Drehmoment gemessen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahr- oder Lastkorb (8) durch Auslösen eines in der Förderanlage (1) vorgesehenen Nothalts beschleunigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung a anhand folgender Formel ermittelt wird: $$a=\frac{\raisebox{1ex}{$M$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$r$}\right.-\left(GG-FK\right)g}{GG+FK}$$

    
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß für die Treibfähigkeit T ein Überlastfaktor X ist, wobei $$X=\frac{1}{Q}\left[\frac{GG\left(g+a\right)}{FK\left(g-a\right)}\ast GG-FK\right],$$

    

    wobei g die Erdbeschleunigung, a die Beschleunigung des Fahrkorbs (8) und Q die Masse einer Nennlast bezeichnet.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibfähigkeit als ausreichend bewertet wird, wenn der Überlastfaktor einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet, vorzugsweise falls X >= 1,25, insbesondere X> = 1,5, erfüllt ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment M berührungslos gemessen wird.
14. Prüfausrüstung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sensor zum, insbesondere berührungslosen, Messen eines an der Antriebswelle (4) anliegenden Drehmoments M und eine Auswerteeinheit zur rechnerischen Bestimmung der Kenngröße und/oder des Betriebszustands aus dem Drehmoment M umfasst.
15. Prüfausrüstung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Messung einer Torsion ausgebildet ist.
16. Prüfausrüstung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als magnetostriktiver Sensor und/oder als optischer Sensor ausgestaltet ist.
17. Prüfausrüstung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Handsensor ausgestaltet ist.

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