DE19838831A1 - Anordnung zur Datenübertragung mittels eines HF-Senders aus dem Inneren einer mindestens abschnittsweise gebogenen und mindestens teilweise metallisch gekapselten Förderstrecke, insbesondere mittels eines bewegten HF-Senders, der an einem innerhalb der Kapselung umlaufenden Zugmittel eines mechanischen Stetigförderers angeordnet ist - Google Patents

Abstract

Die Übertragung von Daten wie Meßwerten u. dgl. mittels HF-Signalen aus dem Inneren einer mindestens abschnittsweise gebogenen und mindestens teilweise metallisch gekapselten Förderstrecke erfolgt mit einem miniaturisierten HF-Sender und mindestens einer außerhalb der Kapselung angeordneten HF-Empfangsanlage. Diese HF-Empfangsanlage ist mittels einer aus der Umhausung herausgeführten Antennenzuleitung an eine innerhalb der Kapselung ortsfest angeordnete Antenne angeschlossen. Diese Anordnung ermöglicht auch dann die Datenübertragung, wenn zeitweilig die Sichtverbindung zwischen HF-Sender und Antenne unterbrochen ist. Als Anwendungsgebiet kommt u.a. auch die Datenübertragung in Rohren oder Kanälen für den Transport von Schütt- und Stückgütern sowie in Pipelines für Gase oder Flüssigkeiten u.ä. in Betracht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Datenübertragung mittels eines HF-Senders aus dem Inneren einer mindestens abschnittsweise gebogenen und mindestens teilweise metallisch gekapselten Förderstrecke, insbesondere mittels eines bewegten HF-Senders, der an einem innerhalb der Kapselung umlaufenden Zugmittel eines mechanischen Stetigförderers angeordnet ist. Im Sinne der Erfindung umfaßt die Bezeichnung "Förderstrecke" auch Rohre oder Kanäle für den Transport von Schütt- und Stückgütern durch einen Gas- oder Flüssigkeitsstrom (pneumatische oder hydraulische Förderer) bzw. Kanäle für reine Gas- oder Flüssigkeitsströme (Pipelines für Gase oder Flüssigkeiten, Klimaanlagen u.ä.).

Die zu übertragenden Daten sind in der Regel ein- oder mehrkanalige Meßsignale (z. B. physikalischer Größen wie Kräfte), die in unmittelbarer Nähe zum genannten HF-Sender mit geeigneten Meßwertaufnehmern (z. B. Dehnmeßstreifen) erfaßt und mit miniaturisierter Elektronik bearbeitet werden (z. B. Signalverstärkung).

Die Überwachung der Zugkraft an Ketten, die als Zugmittel von Fördergeräten dienen, ist während des gesamten Fördervorgangs von größter Bedeutung für die Havariesteuerung (Kettenverklemmung, Kettenriß, Überlastsicherung). In der Forschung, Entwicklung, Projektierung und Betrieb ermöglicht erst eine Messung der Zugkraft während des gesamten Fördervorgangs und entlang des gesamten Förderweges Grundlagen für die optimierte Berechnung derartiger Geräte. Insofern besteht seit Jahrzehnten ein Bedarf an einfachen Lösungen, um in metallisch gekapselten Förderwegen mit beliebiger Linienführung die Zugkraft während des Betriebes zu überwachen und zumindest näherungsweise in Echtzeit anzuzeigen oder für Steueraufgaben nutzen zu können. In metallisch gekapselten Fördergeräten mit beliebiger Linienführung ist eine derartige Überwachungsmöglichkeit, die eine Übertragung der Meßwerte aus dem Inneren der metallischen Kapselung nach außen voraussetzt, derzeit nicht bekannt.

Für die Datenübertragung mittels HF-Signalen innerhalb eines abgeschirmten Bereiches, z. B. einem Tunnel, einem Bohrloch oder Förderschacht sind verschiedene Lösungen bekannt. Es ist auch bekannt, Meßwerte wie Gurt-, Seil- oder Kettenzugkräfte einer Fördereinrichtung während des Betriebs zu erfassen und telemetrisch zu übertragen.

Zur Gewährleistung des Funkverkehrs in einem abgeschirmten Innenraum, z. B. einem Tunnel, ist es gemäß DE 30 18 471 A1 bekannt, in dem abgeschirmten Innenraum eine Hochfrequenzkoppelleitung vorzusehen, die als Koaxialleitung mit geschlitztem Außenleiter ausgebildet ist und deren Strahlungsvolumen den übertragungsbestimmenden Bewegungsraum der Funkstellen erfaßt.

Der Einbau einer Hochfrequenzkoppelleitung ist jedoch nicht in allen Fällen erwünscht, zulässig oder möglich. Eine solche Lösung scheidet regelmäßig z. B. innerhalb von Umhausung aus, die dem Transport abrasiver oder heißer Medien dienen oder in denen Fördermittel mit mechanischem Kontakt entlang der Wandung bewegt werden.

Die DE 33 07 020 A1 beschreibt eine Anordnung zur Messung von Seilkräften und zur Übertragung der Meßwerte für in Betrieb befindliche Aufzüge und Schachtförderanlagen. Die Anordnung weist Kraftmeßgeräte auf, die zwischen dem Seil und dem Fördergefäß angeordnet sind. Die Meßwertübertragung erfolgt hier mittels induktiver Übertragung durch das aus Stahl bestehende Aufzugsseil oder mittels Radiowellen durch die Luft. Um lange Übertragungsabstände zu überbrücken, wird das Aufzugsseil als Wellenleiter benutzt. Diese Lösung ist jedoch auf die Meßwertübertragung zwischen zwei Punkten eines langgestreckten, geradlinigen Hohlraumes beschränkt, wobei diese Punkte durch ein leitfähiges Seil verbunden sind und die Radiowellenausbreitung zwischen den beiden Punkten nicht durch insbesondere metallische Einbauten behindert wird.

Auch die DE 36 10 203 A1 betrifft eine Anordnung zur Feststellung der Seilspannung bei Aufzugen mittels einer zwischen Förderseil und Förderkorb angeordneten Kraftmeßdose, deren Meßwerte über einen HF-Sender an einen entfernten Empfänger ausgestrahlt werden. Obwohl bei dieser Lösung das Förderseil keine Funktion bei der Meßwertübertragung besitzt, liegt jedoch auch hier Beschränkung auf eine Meßwertübertragung in einem langgestreckten, geradlinigen Hohlraum vor, in dem die Radiowellenausbreitung nicht durch Einbauten behindert wird.

Es ist auch eine Meßeinrichtung zum Messen des Kettenzuges von umlaufenden Förderketten bekannt (DE 30 40 480 A1), die z. B. in einem Hängeförderer einsetzbar ist. Diese Meßeinrichtung besteht aus einem in den Kraftfluß der Förderkette eingebauten Meßkettenglied, das die Form der übrigen Kettenglieder besitzt und auf seinen Seitenstegen Dehnmeßstreifen aufweist. Die Meßwerte werden mittels eines mit der Förderkette mitlaufenden Telemetriesenders zu einem stationären Empfänger weitergeleitet, so daß über den gesamten Kettenumlauf die Kettenbelastung abgelesen werden kann. Mangels anderweitiger Angaben ist jedoch auch bei dieser Lösung eine Voraussetzung für die Meßwertübertragung, daß die Funksicht zwischen Telemetriesender zum -empfänger nicht durch Krümmungen, Bögen oder Einbauten der Förderstrecke gestört ist.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zum Messen der Zugkraft in einem Fördergurt bekannt (DE 34 23 043 A1 ), bei der zwischen den an den Gurtenden angeordneten Verbindungsteilen ein Zugkraft-Meßfühler angeordnet ist, dessen Meßwerte mittels eines Funksenders zu einem stationären Funkempfänger übertragen wird. Die Antenne des Funkempfängers erstreckt sich entlang des Gurtförderers oder wenigstens über einen Teil seiner Länge, um für jede Position des mit dem Fördergurt mitbewegten Funksenders eine einwandfreie Meßwertübertragung zu gewährleisten. Der Einbau einer langgestreckten Antenne scheidet jedoch regelmäßig z. B. innerhalb von metallischen Umhausungen aus.

Aufgrund der vorbekannten Lösungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Anordnung zu schaffen, welche die Übertragung von Daten wie Meßwerten u. dgl. mittels HF-Signalen aus dem Inneren einer mindestens abschnittsweise gebogenen und mindestens teilweise metallisch gekapselten Förderstrecke ermöglicht.

Die anzustrebende Lösung darf infolge von z. B. Krümmungen oder Umlenkungen der metallischen Kapselung oder von Einbauten bzw. Baugruppen des Förderers keine direkte Sichtverbindung zwischen den innerhalb der Umhausung befindlichen Sende- und Empfangsantennen für die Datenübertragung voraussetzen.

Als Mindestanforderung soll es die vorliegende Erfindung ermöglichen, Zugkraft-Meßwerte, die an einem innerhalb der Kapselung umlaufenden Zugmittel eines mechanischen Stetigförderers erfaßt wurden, insbesondere eines mit einer Kapselung versehenen Rohrketten- bzw. Stauscheibenförderers mit einer Kette als umlaufendes Zugmittel, an eine außerhalb des Förderers angeordnete Empfangsanlage zu übertragen.

Infolge der Biegungen und/oder Einbauten der metallisch gekapselten Förderstrecke sind nach dem Stand der Technik Reflexionen und Abschirmungen der HF-Signale zu erwarten, wodurch diese Aufgabe an sich nur mittels Verlegung einer Koppelleitung, einer Induktionsschleife bzw. einer langgestreckten Antenne lösbar ist. Derartige Lösungen erfordern jedoch einen erheblichen Verlegeaufwand, um Beschädigungen dieser Baugruppen während des Förderbetriebes auszuschließen. So müßten z. B. Nuten in die Innenwand des Förderers eingefräßt, darin die Koppelleitung verlegt und anschließend mit einer HF-transparenten Abdeckung versehen werden.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst wird. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 verschiedene Linienführungen eines Stauscheibenförderers als beispielhafte Einsatzfälle der Erfindung,

Fig. 2 die Lage der telemetrischen Sendeeinrichtung und mögliche alternative Installationen der Empfangsantenne in einem metallischen Rohrsystem,

Fig. 3 einen Rohrabschnitt mit einer Sendeeinrichtung, die an einer umlaufenden Kette angeordnet ist.

Die Erfindung kann beispielsweise ihren Einsatz in Stauscheibenförderern mit verschiedenartigen Linienführungen finden, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind.

Fig. 2 zeigt die Lage der telemetrischen Sendeeinrichtung 1 und mögliche alternative Installationen der Empfangsantenne 2 im metallischen Rohrsystem 6 eines Stauscheibenförderers. Konstruktiv mögliche Installationsorte der Empfangsantenne sind die Umlenkstation der Kette 5 und die Antriebsstation 7 des Förderers, Rohrflansche und Rohrsegmente. Die Empfangsanlage 3 ist über ein Kabel mit der Empfangsantenne verbunden. In Fig. 3 ist ein Rohrabschnitt mit der umlaufende Kette mit Sendeeinrichtung 1 und radial angebrachter Sendeantenne 4 dargestellt. Die mögliche Anbringung der Empfangsantenne 2 ist hier als radialer Einbau in einem Rohrflansch zwischen zwei Rohrsegmenten dargestellt.

Claims (6)

1. Anordnung zur Datenübertragung mittels eines HF-Senders aus dem Inneren einer mindestens abschnittsweise gebogenen und mindestens teilweise metallisch gekapselten Förderstrecke, insbesondere mittels eines bewegten HF-Senders, der an dem innerhalb der Kapselung umlaufendem Zugmittel eines mechanischen Stetigförderers angeordnet ist, mit mindestens einem miniaturisierten HF-Sender (1) zum Senden der Daten und mindestens einer außerhalb der Kapselung angeordneten HF-Empfangsanlage (3), die mittels einer aus der Umhausung herausgeführten Antennenzuleitung an eine innerhalb der Kapselung ortsfest angeordnete Antenne (2) angeschlossen ist, wobei mindestens zeitweilig die Sichtverbindung zwischen HF-Sender (1) und Antenne (2) unterbrochen ist.

2. Anordnung zur Datenübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Standort der Empfangsantenne (2) ohne Gewährleistung einer dauerhaften Sichtverbindung zwischen HF-Sende- und Empfangsantenne ausgewählt ist.

3. Anordnung zur Datenübertragung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßfühler und der HF-Sender (1), welche die zu übertragenden Zustandsdaten des Förderers erfassen und übertragen, an dem als umlaufende Kette ausgebildeten Zugmittel angeordnet sind.

4. Anordnung zur Datenübertragung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (2) der HF-Empfangsanlage (3) als undichtes Koaxialkabel ausgebildet ist, mit einem definierten Widerstand gegen Masse abgeschlossen ist und einen Ausgangsstecker für den Anschluß an ein Empfängerkabel von außen aufweist.

5. Anordnung zur Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (2) der HF-Empfangsanlage (3) im Bereich der Umlenksteilen (5) des Zugmittels oder innerhalb konstruktionsbedingter Spalten wie Rohrstutzen u. dgl. angeordnet ist.

6. Anordnung zur Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der batteriegespeiste HF-Sender (1) im Frequenzbereich für allgemeine Nutzung mit geringer Leistung arbeitet und die Sendeantenne (4) in ihren Abmaßen an die Sendefrequenz angepaßt ist.