DE19730025A1 - Dehnungsfähiges Überwachungselement für elastomere Erzeugnisse - Google Patents

Description

Die Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnen, dehnungsfähigen, elektrisch leitfähigen Überwachungselementen aus textilen, homogenen, beschichteten oder bedampften Werkstoffen, die zum Zwecke der Übertragung oder Abstrahlung elektromagnetischer Energie in eine kurzgeschlossene polygonale Form gebracht, oder mit elektronischen Baugruppen verbunden werden. Die Überwachungselemente zur Erfassung und Übertragung physikalischer Effekte können in elastomeren Betriebsmitteln, beispielsweise Fördergurten, untergebracht werden.

Für die Überwachung von elastomeren Fördergurten sind induktive Verfahren bekannt, die mit Hilfe elektromagnetischer Signalübertragung von einem ortsfesten Sender über Kurzschlußringe, die im Fördergurt untergebracht sind, so auf einen ortsfesten Empfänger wirken, daß bei Beeinflussung dieser Kurzschlußringe infolge physikalischer Effekte eine Auswertung des dann veränderten Emp­ fängersignals zu einer Meldung oder gegebenenfalls zur sofortigen Stillsetzung des betreffenden Fördergurts führen kann, um Schäden an diesem zu vermeiden. Diese induktiv koppelbaren Elemente werden in Form von Drähten, Litzen oder Seilen so von Hand hergerichtet, daß sie einen elektrisch wirksamen Ring bilden. Sie lassen sich auch an anderen elastomeren Betriebsmitteln einsetzen.

Die DE-15 81 062 beschreibt das Prinzip einer bewährten, so ausgestalteten induktiven Überwa­ chungseinrichtung zur Kontrolle eines Fördergurtes auf Beschädigungen mechanischer Art. Es hat in der Vergangenheit nicht an Vorschlägen zur Verbesserung eines dazu erforderlichen Kurzschlußringes, der auch als Leiterschleife bezeichnet wurde, gefehlt.

In der DE-19 19 327 werden hierzu nähere Angaben gemacht. Erfindungsgemäß wird ein flexibler Kern vorgesehen, der aus einer Reihe von Fäden aus einem Material wie Polyester, Nylon, Glasfasern usw. verflochten wird und um den herum ein elektrischer Leiter, bestehend aus einem Draht oder einer Folie aus einer Kupferiegierung gewickelt wird. Zusätzlich wird noch eine Abdeckschicht, die auch aus Polyester, Nylon oder Glasfasern in Form eines Gespinstes oder als Gewebe ausgeführt werden kann, aufgebracht. Die den Leiter umgebende Abdeckschicht hat die Aufgabe, die Korrosion des aus einer Kupferlegierung bestehenden Leiters zu verhindern.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt daß ein Gespinst um den Leiter oder ein den Leiter rohrförmig umgebendes Gewebe weder in der Lage ist bei der Herstellung der Fördergurte dem Druck des zu vulkanisierenden Gummis eine genügende Dichtigkeit, noch bei dem Transportvorgang durch ständiges Walken und Beaufschlagen durch große Brocken genügende Widerstandsfähigkeit entgegenzusetzen. Die Folge ist ein chemischer Zerfallsprozeß der Kupferlegierung, der durch den beim Vulkanisieren benötigten freien Schwefel im Gummi des För­ dergurtes ausgelöst wird und nach genügender Einwirkungszeit ein elektrisch nichtleitendes Produkt erzeugt und damit die Leiterschleife zerstört.

DE-19 40 945 beschreibt eine Einrichtung, bei der das Leitermaterial in Form einer Litze, freibeweglich in einem Hohlraum eines Gummiformstückes untergebracht wird. Die Litze wird mit einem Gummimaterial, das weder Schwefel noch Beschleuniger enthält und damit nicht vulkanisiert werden kann, ummantelt. Durch die freie Beweglichkeit des Leitermaterials in einem plastisch ausgefüllten Hohlraum wird zwar der Kontakt mit vulkanisiertem Gummi verhindert, jedoch wird durch die Bewegungen bei dem Betrieb eines so ausgerüsteten Fördergurtes die Litze im Laufe der Betriebszeit zerrieben.

Alle vorgenannten Lehren gehen von einem gestreckten Leiter aus. In DE-40 14 475 wird vorge­ schlagen, diesem Leiter, ausgeführt als Seil, eine gewellte Form zu geben und die zu verbindenden Seilenden in einen Abschnitt des Kurzschlußringes zu legen, der sinusförmig gewellt ist um Dehnungen des Fördergurtes mitzumachen und Kräfte von der Verbindung fernzuhalten.

Wegen der Verwendung von verzinkten Stahlseilen mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm als Kurzschlußringe können daher nur Fördergurte mit relativ dicken Gummideckplatten überwacht werden.

Um aber Fördergurte mit relativ dünnen elastomeren Deckplatten ebenfalls gegen Beschädigungen überwachen zu können, hat es nicht an Vorschlägen zu neuen, maßlich geringer dimensionierten Kurzschlußringen gefehlt. DE-196 01 899 schlägt einen aus einer elektrisch leitfähigen Folie gefertigten Kurzschlußring vor, der mittels Perforationslöchern und einer sog. Wendelung in planarer Form die durch Walk- bzw. Aufschlagbewegung auftretenden Längenveränderungen aufnehmen sollen ohne zerstört zu werden.

Diese Annahme, daß sich die so gewellte Folie mit der Längenveränderung des Gurtes streckt, kann sich aber wegen der mangelnden Übertragung der Querkraftkomponente über eine verankerte Folie nicht erfüllen.

Eine noch nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung DE-197 15 703.3 betrifft Elemente aus elektrisch leitfähigen Materialien in textiler, bandförmiger Machart, die zu einem Kurzschlußpolygon zusammengefügt ist und beispielsweise aus den Litzen gefertigt werden, aus denen die sonst verwendeten Stahlseile hergestellt sind.

Obgleich diese Lehre das Ziel, ein kostengünstiges und zugleich leicht in automatisierter Herstellungsart anzufertigendes Signalübertragungselement zu schaffen, erreicht, so können Fälle auftreten, bei denen die durch die textile Machart erzielbare Dehnfähigkeit nicht ausreicht, da gerade dünne elastomere Fördergurte eine höhere Dehnmöglichkeit als dicke, stahlseilarmierte Fördergurte aufweisen.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein vergleichsweise kostengünstiges Überwachungselement für den Einbau in elastomere Betriebsmittel, z. B. auch in dünne Fördergurte, in maschineller, automatischer Herstel­ lungsmöglichkeit mit hoher dynamischer Festigkeit, Biegetüchtigkeit und Dehnbarkeit zu schaffen.

Nach der Erfindung zeichnen sich solche Überwachungselemente, z. B. für die Meldung auf Beschädigungen, Betriebsmittellokalisierung, -verbindungen, -temperaturen, -verschleiß oder dgl. dadurch aus, daß sie zunächst in bekannter Herstellungsart in Form eines elektrisch leitfähigen Streifens, bestehend aus textilen, homogenen, beschichteten oder bedampften Werkstoffen hergestellt und erfindungsgemäß in bestimmter Weise weiterbehandelt werden, so daß sie einen hohen Grad an Dehnbarkeit erreichen. Die Dehnbarkeit wird dadurch erreicht, daß in einem Winkel quer zur Dehnrichtung die vorgefertigten Materialien durch Weilung oder Biegung mit abwechselnden Richtungen in eine Form gebracht werden, die einen Dehnweg zuläßt bevor bei Überschreitung desselben eine Zerstörung eintritt. Durch jeweilige Auslegung der sinus-, kreis- oder dreieckförmigen oder ähnlichen Ausgestaltungen, lassen sich durch die Parameter sowohl Dicke als auch zulässige Dehnung des so ausgestalteten Überwachungselementes an die gestellten Anforderungen anpassen. Die so behandelten Streifen werden anschließend zu Überwachungselementen kurzgeschlossen, oder mit elektronischen Baugruppen, wie Sensoren, Identitätsmeldern oder passiven Bauelementen, wie Induktivitäten, Kapazitäten etc. verbunden. Die Einbringung der Wellung kann sowohl vor als auch nach der Herstellung eines Überwachungselementes geschehen.

In einer weiteren Anwendung der Erfindung können auch in textiler, oder anderer Weise hergestellte Überwachungselemente in polygonaler Form so weiterbehandelt werden, daß sie durch Einbringung einer Wellung in einem wahlweise festzulegenden Winkel in Bezug auf die Hauptdehnrichtung eine größere zulässige Dehnung erreichen.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung verdeutlicht. Es zeigen

Fig. 1 in Aufsicht einen Abschnitt eines fortlaufend hergestellten, gewellten Streifens für die Herstellung eines Überwachungselementes,

Fig. 2 die Seitenansicht dieses Streifens mit dreieckförmiger Wellung,

Fig. 3 desgl., jedoch mit sinusförmiger Wellung,

Fig. 4 wie Fig. 1, jedoch mit einer Wellung, die 45 Winkelgrade zur Dehnungsrichtung beträgt.

Fig. 5 einen Eckpunkt eines Polygons mit einer Wellung von 90 Winkelgraden und in

Fig. 6 wie vor, jedoch mit einer Wellung von 45 Winkelgraden.

Fig. 7 zeigt ein rahmenförmiges Überwachungselement, das aus einem bandförmigen Streifen hergestellt ist mit diagonaler Wellung,

Fig. 8 zeigt ein textil hergestelltes Überwachungselement mit diagonal eingebrachter Wellung.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen jeweils Details eines Überwachungselementes, während Fig. 7 und Fig. 8 Formen von Überwachungselementen darstellen.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Überwachungselementes mit der Dehnrichtung D und den einge­ brachten Wellenbergen 1 und -tälern 2. Der Winkel der Wellung verlaufe mit 90 Winkelgraden in Bezug auf die Seitenkanten. Das Einbringen der beliebig gestalteten Wellung, sowohl in Sinus-,
Halbkreis-, Rechteck- oder Dreieckform kann z. B. mittels entsprechend geformter Walzen- oder Zahnradpaare kontinuierlich geschehen. Um bei geringer Dickenzunahme infolge der Wellung trotzdem eine ausreichende Dehnung zu erzielen, sollten die Wellenfolgen eng gehalten sein. Es ist nicht erforderlich, daß der Werkstoff des Überwachungselementes federhart ausgeführt ist, da nach dem Einbau in ein elastomeres Betriebsmittel, die Elastizität vom Elastomer übertragen wird.

Fig. 2 stellt in der zu Fig. 1 gehörenden Seitenansicht eine unmaßstäbliche Dreieckwellung mit den Wellenbergen 1 und -tälern 2 dar. Bevor das Überwachungselement in ein elastomeres Betriebsmittel eingebaut wird, kann es entweder durch Vorrecken, oder mittels Kalibrierwalzen auf das gewünschte Maß 3 eingestellt werden.

Fig. 3 stellt aus den vielen möglichen Wellenformen eine sinusähnliche Wellung vor.

Fig. 4 zeigt einen Abschnitt eines Überwachungselementes mit der Dehnrichtung D und den einge­ brachten Wellenbergen 1 und -tälern 2. Der Winkel der Wellung verlaufe mit 45 Winkelgraden in Bezug auf die Seitenkanten.

Fig. 5 zeigt, wie aus einem bandförmigen Ausgangsmaterial nach dem Wellen durch Umknicken die Eckpunkte 4 für ein polygonales Oberwachungselement geschaffen werden können. Dadurch, daß die Weilung mit einem Winkel von 90° eingebracht wurde, erreichen alle Seiten des Polygons eine optimale Dehnfähigkeit.

Fig. 6 zeigt, wie beispielsweise ein bandförmiges Ausgangsmaterial entweder vor oder nach der Wellung mit einem Winkel von 45° zu einer Ecke 5 umgeknickt wird. Im zweiten Fall wird das polygonal geformte Überwachungselement insgesamt gewellt.

Fig. 7 zeigt ein durch Umknicken eines bandförmigen Ausgangsmaterials geformtes Überwachungselement 6, wobei entweder das Ausgangsmaterial oder das Überwachungselement gewellt wurde.

Fig. 8 zeigt ein beispielsweise textil hergestelltes Überwachungselement 8. Dieses kann entweder in bekannter Webtechnik hergestellt oder aus einer Webfläche herausgeschnitten werden. Zwischen den Abschnitten A und B soll die Textur 10 dargestellt werden. Diese kann ihrerseits jedoch auch jeden beliebigen Winkel in Bezug auf die Außenkanten einnehmen. Außerhalb dieser Abschnitte ist die diagonal gewellte Fläche 9 dargestellt.

Bezugszeichenliste

D Dehnrichtung

1

Wellenberg

2

Wellental

3

Maß der Dicke der Wellung

4

Eckpunkte bei 90°-Wellung

5

Eckpunkte bei Diagonalwellung

6

Polygon aus Bandmaterial

8

Textil hergestelltes Überwachungselement

9

Diagonal gewellte Fläche

10

Textur
A, B Abschnitt zur Darstellung der Textur

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Elementen aus dünnen, elektrisch leitfähigen Materialien, die aus textilen, homogenen, beschichteten oder bedampften Werkstoffen bestehen und zum Zwecke der Übertragung oder Abstrahlung elektromagnetischer Energie für die Überwachung von elastomeren Transport- oder Speichereinrichtungen eine polygonale oder kreisförmige Form haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente dadurch dehnfähig gestaltet werden, daß sie winklig zu einer Hauptdehnungs­ richtung einer bleibenden Wellung bzw. wechselnden Biegung, vertikal zur Werkstoffoberfläche, unterzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien zur Herstellung der Elemente dadurch dehnfähig gestaltet werden, daß sie einer bleibenden Wellung bzw. wechselnden Biegung, vertikal zur Werkstoffoberfläche, unterzogen werden.