DE19713560B4 - Anordnung zur Überwachung von Temperatur und Druck an einem Fördergurt - Google Patents

Abstract

Überwachungsanordnung zur induktiven Überwachung eines Fördergurtes (2)
– mit in Gurtrichtung in Abständen aufeinanderfolgend eingelegten Transpondern (4), die jeweils an eine Leiterschleife (6) angeschlossen sind und
– mit mindestens jeweils einer außerhalb des Gurtes (2) ortsfest angeordneten Sende- und Empfangseinrichtung (10), wobei die Transponder (4) ihre Spannungsversorgung durch induktive Kopplung an eine als Primärspule wirkende fortlaufend erregten Wicklung der außerhalb des Gurtes (2) ortsfest angebrachten Sende-Einrichtung(en) erhalten,
gekennzeichnet durch
einen in die Leiterschleife (6) integrierten digitalen Druck- und/oder Temperatursensor (8), wobei während der induktiven Spannungsversorgung Dauersignale induktiv an die Wicklung mindestens einer ortsfesten Sende-/Empfangseinrichtung („Lese-Controller") (10) übertragbar sind, sofern nicht der in die Leiterschleife (6) integrierte digitale Druck- und/oder Temperatursensor (8) die Leiterschleife (6) während eines Unter-/Überschreitens eines Grenzdrucks/einer Grenztemperatur unterbricht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Fördergurte, wie sie insbesondere zum Transport von Schüttgut benutzt werden, stellen einen großen Wert dar. Deshalb ist es von besonderer Bedeutung, laufend über diverse Zustandsgrößen und sonstige Daten, die den Gurt betreffen, wie z.B. Temperatur, Druck usw., informiert zu werden.
• Zur Steuerung von Bandstraßen hat man versucht, mit Hilfe von Lochmarkierungen in Verbindung mit Lichtschranken eine Positionierung von Bandabschnitten vorzugeben. Auch hat man versucht, mittels einer auf den Fördergurt angebrachten Magnetspur nach Art eines Tonbandes eine Steuerspur zur Verfügung zu haben. Eine derartige Magnetspur ist zwar in der Lage, eine große Anzahl von Informationen zu speichern und mittels eines einem Tonkopf entsprechenden Abtastkopfes abfragbar bereitzuhalten. Auch kann die Magnetspur gelöscht, beziehungsweise wieder „überspielt" werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Magnetspurtechnik für den rauhen Betrieb, wie er bei Fördergurten für den Transport von Schüttgut gegeben ist, weniger geeignet ist. Unter den starken Beanspruchungen ergeben sich in den Gurten sowohl Längs- als auch Höhenschwingungen, wodurch ein zuverlässiger Band/Kopf-Kontakt nicht gewährleistet ist. Zudem führen die Längsschwingungen zu Verfälschungen der abzutastenden Daten. Bei Änderung der Bandlaufgeschwindigkeit werden die abzutastenden Daten unbrauchbar; bei Stillstand des Bandes lassen sich gar keine Daten mehr abtasten. Auch verfügt die Magnetspur des Bandes über keinerlei Sensorik zur Bestimmung von Überwachungsdaten, wie z.B. Temperatur, Druck usw., und auch keine zu deren Auswertung erforderliche „Intelleigenz".
• Die DE 44 44 264 C1 offenbart ein Verfahren zur induktiven Überwachung eines Fördergurtes, bei dem in den Fördergurt eingelegte Datenträger/Transponder über eine Sekundärspule und eine induktive Kopplung mit einer außerhalb des Gurtes befindlichen Primärspule mit Energie versorgt werden und während der Energieversorgung ein Dauersignal mit individueller Kennung an die außerhalb des Gurtes liegende Sende- und Empfangseinrichtung überträgt. Verbunden ist die Übertragung des Dauersignals mit dem Zustand einer am Datenträger/Transponder angeordneten Leiterschleife, wobei im Fall der Zerstörung der Leiterschleife der daran angeschlossenen Sender des Datenträgers/Transponders nicht mehr sendebereit ist.
• Nachteilig bei diesen Verfahren ist es, daß die Unterbrechung der Leiterschleife nicht reversibel ist und daß darum nach Eintreten eines Schadensfalles die gesamt im Gurt befindliche Datenträger- und Sendeeinheit, mindestens aber die Leiterschleife, erneuert werden muß. Ein solches Überwachungsverfahren ist daher nicht geeignet für kurzzeitige reversible Überlastungen eines Fördergurtes, bei denen nach einer Ruhe- und Erholungsphase ein normaler Betrieb durchaus wieder möglich ist.
• Die DE-AS 12 74 499 beschreibt eine Überwachungseinrichtung für Fördergurte mit auf dem Gurt mitgeführten Sendern. Diese Sender können von ortsfesten Einrichtungen induktiv mit Energie versorgt werden. Diese Überwachungseinrichtungen sind ausschließlich für die Warnung vor Längsrissen geeignet. Zu diesem Zweck sind zwischen den für die Spannungsversorgung vorgesehenen Induktionsspulen und den Sensdern Leiterschleifen angebracht. Wird nun durch einen Gurtriß die entsprechende Leiterschleife zerstört, so wird die Stromversorgung zum Sender unterbrochen und der Sender ist nicht mehr sendebereit. Dies wird als Defekt im Fördergurt gedeutet. Die Position des Defekts läßt sich so nicht bestimmen. Der jeweilige Sender hat weder eine individuelle Kennung, noch verfügt er über einen programmierbaren Speicher. Temperaturfühler und dergleichen sind ebenfalls nicht vorhanden.
• Die Verwendung von Tranponderchips zur berührungslosen, induktiven übertragung von Daten ist ebenfalls bekannt. Durch die Verwendung von Transpondern haben sich auf den verschiedensten Anwendungsgebieten neue Möglichkeiten zur überwachung von Arbeitsprozessen und sonstigen Vorgängen erschlossen.
• So beschreibt z. B. die DE-OS 37 11 237 ein Verfahren zur Steuerung von Stückgutförderanlagen, das dadurch zu charakterisieren ist, daß man die für die Beförderung von Stückgut vorgesehenen Transportbehälter mit abfragbaren Transpondern versieht. Da lediglich die Transportbehälter mit Transpondern versehen sind, der Fördergurt jedoch nicht, ist es so nicht möglich, die jeweilige Bandposition anzugeben. Für Massengut, wie z. B. Schüttgut, ist dies Verfahren deshalb nicht geeignet. Auch verfügt der beschriebene Transponder über keinerlei Sensorik zur Bestimmung von gurtspezifischen Daten.
• Ferner ist die Verwendung von Transpondern als Markierung von zu transportierenden Reifen bekannt ( DE 42 43 021 A1 ). Zu diesem Zweck werden die Reifen statt mit Balkenkennzeichnungen entweder lose mit Transponderchips versehen oder die Transponder werden in den Gummi einvulkanisiert.
• Auch dieses Verfahren gibt keine Auskunft über (gurt)spezifische Daten, auch sind keinerlei Sensoren für die Erfassung von sonstigen Meßgrößen beschrieben.
• Nach der EP 05 05 905 werden derartige Transponderchips ebenfalls in die Reifen einvulkanisiert.
• Die DE-PS 44 44 263 beschreibt die Verwendung von Transponderchips mit integrierten miniaturisierten Datenträgern zur berührungslosen induktiven Uberwachung von Fördergurten. Diese Überwachungs-Transponder sind in bestimmten Abständen voneinander in den Fördergurt eingelegt. Sie erhalten ihre Spannungs- bzw. Stromversorgung durch induktive Kopplung an eine ortsfest angeordnete Primärspule, wobei jeweils eine an die Sende/Empfangs-Transponder angebrachte Datenträgerspule als Antenne wirkt. Die Transponder können mit weiteren Einheiten, wie z.B. Temperaturbewertungseinheit mit Temperatursendor, Druckbewertungseinheit mit Drucksensor, jeweils in Verbindung mit A/D-Wandler, ausgestattet sein.
• Bei den an die Transponder anschließbaren oder in die Transponder integrierbaren Sensoreinheiten handelt es sich zwar bevorzugt um solche Typen, die ohne besondere Energieversorgung arbeiten, wie z.B. Piezokristalle zur Druckerfassung, Thermoelemente zur Temperaturerfassung usw.. Da sowohl die Piezoelemente als auch die Thermoelemente analog-arbeitende Sonsoren sind, ist in jedem Fall jeweils ein Analog/Digital-Wandler erforderlich. Hiermit ist ein zusätzlicher Aufwand gegeben. Auch benötigen diese A/D-Wandler eine Energieversorgung.
• Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung zur Druck- und Temperaturüberwachung an einem mit Transpondern versehenen Fördergurt zu schaffen, wobei zur Druck- und Temperaturbestimmung auf zusätzliche A/D-Wandler nebst entsprechender Energieversorgung verzichtet werden kann.
• Bei einer Überwachungsanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Anläßlich einer solchen Unterbrechung der von dem Transponder übertragenen Dauersignal wird vorzugsweise eine vorprogrammierte Maßnahme (wie z.B. Warnung, Abschalten des Fördergurtes oder dergleichen eingeleitet.
• Die Leiterschleife nebst digitalem Druck-/Temperatursensor ist vorzugsweise als eine in den Fördergurt zu integrierende Stahlfolie ausgebildet.
• Alternativ kann eine in dem Fördergurt befindliche Überwachungseinheit folgenden Aufbau aufweisen:
  Die Überwachungseinheit ist schlauchförmig ausgebildet und im wesentlichen quer zur Fördergurt-Längsrichtung angeordnet. An der Transponderseite befindet sich ein stabförmiger Transponder mit einer Spulenwicklung; an der Abfrageseite befindet sich eine Sendespule nebst Ferritkern. Transponder und Sendespule sind durch eine längenjustierbare Doppelleitung miteinander verbunden. In den aus Transponder, Spule und Doppelleitung gebildeten Leiterkreis ist ein Sensor mit digitaler Druck- bzw. Temperaturfunktion integriert.
• Durch Längenjustierbarkeit der Doppelleitung kann die überwachungseinheit jeder beliebigen Fördergurtbreite angepaßt werden. Dabei kann eine Längenjustierbarkeit entweder durch längselastische Spiralfedern (sogenannte "Längen-Speicher") oder durch eine mehr oder weniger schlangenlinienförmige Verlegung einer reichlich dimensionierten Doppelleitung erfolgen.
• Dabei sind nicht nur überschreitungen von kritischen Druck- und/oder Temperaturwerten sondern aufgrund der Querlage und der Längenjustierbarkeit der Doppelleitung auch im Fördergurt auftretende Längsschlitze zuverlässig anzeigbar.
• Zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen überwachungs-Transponders sind zwei Prinzipdarstellungen beigefügt.
• 1 zeigt eine sogenannte "Stahlfolien-Ausführung"; 2a/2b stellt eine flexible Ausführung dar.
• "Herzstück" der in 1 dargestellten "Stahlfolien-Ausführung" sind im Randbereich eines zu überwachenden Fördergurtes 2 eingelegte (Rundfunkfrequenz-)Transponder 4. An diese Transponder 4, die in etwa gleichgroßen Abständen über die Länge des Fördergurtes 2 verteilt sind, ist jeweils eine quer zum Fördergurt 2 angeordnete Leiterschleife 6 angebracht. In den Leiterschleifenkreisen 6 ist jeweils ein Sensor 8 mit digitaler Funktion für Druck- und/oder Temperatur angeschlossen.
• Außerhalb des Fördergurtes 2 ist eine externe Sende-Empfangseinrichtung 10 mit einer Antenne 26 angeordnet. Wenn eine in den Fördergurt 2 eingebrachte überwachungseinheit, bestehend aus einer Leiterschleife 6 und einem induktiv an die Leiterschleife 6 gekoppelten Transponder 4, in den Wirkungsbereich der externen Sende-Empfangseinrichtung 10 kommt, wird der Transponder 4 über die Antenne 26 und die Leiterschleife 6 mit Energie versorgt. Die Sende-Empfangseinrichtung 10 kann dann aus dem Transponder 4 Daten auslesen und in diesen einschreiben.
• Wird ein vorgegebener Druck- oder Temperaturwert über- bzw. unterschritten, so schaltet ein in die Leiterschleife 6 integrierter digitaler Druck- bzw. Temperatursensor 8, was bedeutet, daß die Leiterschleife 6 geöffnet wird.
• Infolgedessen kann der Transponder 4 seine Daten (z. B. die einprogrammierte individuelle Kennung) nicht mehr an die externe Sende-Empfangs-Einrichtung 10 übermitteln, so daß die Sende-Empfangs-Einrichtung 10 das Umschalten "wahrnimmt" und die Abgabe eines Warnsignals bzw. die Abschaltung des Fördergurtes auslöst. Sinkt der Druck- oder Temperaturwert wieder unter den vorgegebenen Grenzwert (z. B., weil der Fördergurt durch Entladung entlastet wurde, wodurch der Druck auf dem Fördergurt sinkt oder weil sich der Fördergurt wieder abgekühlt hat), so schaltet der Druck- bzw. Temperatursensor 8 wieder in den ursprünglichen Zustand zurück, so daß die Leiterschleife wieder geschlossen ist und die ortsfeste Sende-Empfangs-Einrichtung 10 wieder Daten aus dem Transponder 4 auslesen kann (also beispielsweise wieder die individuelle Kennung empfangen kann). In diesem Fall kann das Warnsignal ausgeschaltet bzw. der Fördergurt wieder in Betrieb genommen werden.
• Z. B. ist es möglich, wenn ein Temperatursensor 8 gewählt worden ist, der bei 130°C öffnet, die Temperaturinformation oberhalb 130°C, d. h. die übertragung der individuellen Kennung, abzuschalten. Sinkt die Temperatur wieder unter diesen Grenzwert, so schaltet der Sensor 8 wieder durch und die individuelle Kennung wird wieder gelesen (Bi-Metall-Funktion).
• D. h.: Beträgt die Temperatur 130°C oder mehr, so wird der Transponder 4 nicht mehr gelesen und es kann eine entsprechende Maßnahme eingeleitet werden (Warnung, Abschaltung usw.).
• Solch ein überwachungsverfahren kann auch umgekehrt konzipiert werden, d. h. die Transponderinformation wird immer erst dann gelesen, wenn der Sensor 8 angesprochen hat.
• Im Unterschied zu der in 1 dargestellten sogenannten "Stahlfolien-Ausführung" wird gemäß 2 (a, b) eine flexible Ausführung (Schlauch) vorgeschlagen. Diese Ausführung ist in einem (Kunststoff-)Schlauch 12, der einen Durchmeser von ca 5 mm hat, untergebracht.
• An einem Ende des Schlauchs 12 (Transponder-Seite) befindet sich ein stabförmiger Transponder 4 mit ca 20 Windungen, dessen Durchmesser d = 3 mm ist. An dem anderen Ende des Schlauchs (Ferrit-Seite) befindet sich eine Spule 14 mit ebenfalls ca 20 Windungen. Diese Spule 14 weist einen ca 3 mm dicken Ferritkern 16 auf. "Transponderseite" und "Ferritseite" sind durch einen zweiadrigen Stahl- oder Kupferdraht 18 miteinander verbunden. Zwischengeschaltet ist ein Sensor 8 mit digitaler Funktion für Temperatur, Druck usw.. Zum Längenausgleich kann zusätzlich ein sogenannter "Längen-Speicher" 20 zwischengeschaltet sein. Auf diese Weise läßt sich die überwachungseinheit verschiedenen Fördergurt-Breiten 22 mühelos anpassen.
• Eine Anpassung an unterschiedliche Gurtbreiten 22 kann statt mittels eines "Längen-Speichers" 20 auch durch eine schlangenlinienförmige Verlegung der flexiblen Sende-Transponder-Einheit 24 über die Gurtbreite 22 erfolgen (2b).

2

Fördergurt

4

Transponder

6

Leiterschleife, Leiterschleifenkreis

8

Sensor mit digitaler Funktion (Druck und/oder Temperatur)

10

(ortsfeste) Sende-Empangs-Einrichtung („Lese-Controller")

12

(Kunststoff-)Schlauch

14

Spule

16

Ferritkern

18

zweiadriger Stahl- oder Kupferdraht

20

„Längen-Speicher"

22

Fördergurt-Breite

24

flexible Sende-Transponder-Einheit

26

Antenne

Claims (3)

1. Überwachungsanordnung zur induktiven Überwachung eines Fördergurtes (2) – mit in Gurtrichtung in Abständen aufeinanderfolgend eingelegten Transpondern (4), die jeweils an eine Leiterschleife (6) angeschlossen sind und – mit mindestens jeweils einer außerhalb des Gurtes (2) ortsfest angeordneten Sende- und Empfangseinrichtung (10), wobei die Transponder (4) ihre Spannungsversorgung durch induktive Kopplung an eine als Primärspule wirkende fortlaufend erregten Wicklung der außerhalb des Gurtes (2) ortsfest angebrachten Sende-Einrichtung(en) erhalten, gekennzeichnet durch einen in die Leiterschleife (6) integrierten digitalen Druck- und/oder Temperatursensor (8), wobei während der induktiven Spannungsversorgung Dauersignale induktiv an die Wicklung mindestens einer ortsfesten Sende-/Empfangseinrichtung („Lese-Controller") (10) übertragbar sind, sofern nicht der in die Leiterschleife (6) integrierte digitale Druck- und/oder Temperatursensor (8) die Leiterschleife (6) während eines Unter-/Überschreitens eines Grenzdrucks/einer Grenztemperatur unterbricht.
2. Überwachungsanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife (6) nebst digitalem Druck-/Temperatursensor (8) als in den Fördergurt (2) integrierte Stahlfolie ausgebildet ist.
3. Überwachungsanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau: – eine Sende-(Transponder)-Einheit (24) ist schlauchförmig ausgebildet und quer zur Fördergurt-Längsrichtung angeordnet; – an der Transponderseite befindet sich ein stabförmiger Transponder (4) mit einer Spulenwicklung; – an der Abfrage-Seite („Lese-Controller", 10) befindet sich eine Sendespule (14) nebst Ferritkern (16); – Transponder (4) und Sendespule (14) sind durch eine längenjustierbare Doppelleitung (18) miteinander verbunden; – in den, aus Transponder (4), Spule (14) und Doppelleitung (18) gebildeten Leiterkreis (6) ist ein Sensor (8) mit digitaler Druck-/Temperaturfunktion integriert.