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Es
ist bekannt, daß der
Laufwiderstand des Gummigurtes von Gurtförderern erheblich davon abhängt, in
welchem Maße
die Tragrollenstationen bei Inbetriebnahme oder nach längerem Betrieb
von ihrer Sollstellung abweichen. Die Ursache des höheren Laufwiderstandes
bei schlecht ausgerichteten Bandstraßen liegt darin, daß sich z.
B. die vertikalen Einbaufehler der Tragrollenstationen wie eine
Vergrößerung des
Gurtdurchhanges zwischen den Tragrollenstationen auswirken und damit
höhere
Widerstände
aus Walkung des Gurtes und des Fördergutes
sowie aus Eindrückrollwiderstand
zur Folge haben. Aus diesem Grunde beschränken die technischen Vorschriften
den zulässigen
Durchhang auf 1 % des Tragrollenabstandes. Diese Beschränkung des
Durchhanges kommt nur dann zum Tragen, wenn bei höheren Gurtgeschwindigkeiten
die Einbaufehler der Tragrollenstationen deutlich unter 1 % des
Tragrollenabstandes liegen, d. h. in der Größenordnung von wenigen Millimetern.
Die Praxis zeigt, daß z.
B. bei in Tagebauen verlegten Gurtförderern immer Regelabweichungen
in der Vertikalen zwischen benachbarten Tragrollen auftreten, die über den
wirtschaftlich vertretbaren Werten liegen. Das Vermessen der Einbaufehler
ist aufwendig und unzuverlässig.
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In
der
DE 197 13 586
A1 wird eine Vorrichtung beschrieben, die während des
Betriebes der Anlage, in Laufrichtung des Gurtes gesehen, hinter
der Einbaustelle eine automatische Korrektur des Gurtlaufes im Falle
eines vorhandenen Schieflaufes erzeugen kann. Aus der
DE 197 13 586 A1 geht hervor,
daß dies
nur im Untertrum und nur für
den Bereich der Strecke hinter den Einbaustellen der Fall ist.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Vermessung
der Einbaufehler von Tragrollenstationen in langen Bandanlagen genauer
und weniger aufwendig ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß im
Inneren oder auf der Oberfläche
eines Fördergurtes
Druckmeßgeber
und Wegmeßgeber
angeordnet sind, aus deren Meßwerten
beim Lauf des leeren Fördergurtes über die
Tragrollen die Einbaufehler der Tragrollenstationen des Obertrums
registriert und berechnet werden. Mit der Eichung über eine
Einzellast ist im Folgebetrieb bei Einsatz eines Volumen- und Dichtescanners
oder einer Bandwaage und damit Kenntnis des über dem Transponder befindlichen
aktuellen Fördergutgewichtes
jederzeit bei Bedarf die Lage der Tragrollenstationen und kompletten
Traggerüste
abfragbar. Diese Überwachung kann
für eine
Diagnose in der Form ausgerüstet
werden, daß sowohl
eine Historie der Entwicklung der Lageveränderung der Tragrollenstationen
und Gerüstfelder
als auch Melde- und Warnwerte als Information eines Handlungsbedarfes
zur Instandsetzung erzeugt werden.
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An
einem Praxisbeispiel sollen die Auswirkungen dieser Einbaufehler
erläutert
werden. Es zeigen:
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1:
die Seitenansicht der regelmäßigen Anordnung
von Tragrollenstationen mit dem Tragrollenabstand 1T und
dem Einbaufehler Δh
für eine
Station,
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2:
die Draufsicht auf die Anordnung nach 1 mit dem
Einbaufehler Δa
für eine
Station und
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3:
die Anordnung der Druck- und Wegmeßgeber.
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Gemäß 1 sind
die Tragrollenstationen 1 mit dem Gurtdurchhang f und mit
dem regelmäßigen Abstand
1T in gleicher Höhe angeordnet, eine Tragrollenstation 2 ist
mit dem Einbaufehler Δh
eingebaut.
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Die
rechnerische Tragrollenkraft F
RE beträgt bei gleichmäßiger Beladung
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Für einen
repräsentativen
Tagebaugurtförderer
von 3,4 km Länge,
Tragrollenabstand 1T = 1,5 m, Gummigurt
ST 5400 mit 2,6 m Breite und einer mittleren Gurtzugkraft von FG = 1500 kN beträgt der mittlere Durchhang f
des beladenen Förderers fb ≈ 3 mmund des leeren Fördergurtes fl ≈ 0,3 mm.
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Der
mittlere Einbaufehler Δh
einer normal ausgerichteten Großbandanlage
kann mit Δh
= 5 mm abgeschätzt
werden. Mit der Beziehung (1) ergibt sich daraus näherungsweise
folgendes Ergebnis:
Für
eine beladene Großbandanlage
ist die Tragrollenlast FRE der mit Fehler
eingebauten Tragrollenstation 2,3 mal größer als die gleichmäßig verteilte
Rollenkraft FRO. Für den unbeladenen Fördergurt
beträgt
dieses Verhältnis
5:1. Berücksichtigt
man auch negative Einbaufehler Δh,
so kann man feststellen, daß die
Tragrollenkräfte
einer mit leerem Gurt betriebenen, normal ausgerichteten Großbandanlage
im Verhältnis
10 : 1 schwanken. Diese Erscheinung eröffnet die Möglichkeit, lange Gurtbandstraßen mit
Hilfe eines effektiven Meßverfahrens
auszurichten.
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Gemäß 1 bis 3 sind
im Inneren des Mittelbereiches eines Gummigurtes 1 Druckmeßgeber 2 und
Wegmeßgeber 3 angeordnet.
Werden die Werte der Meßgeber 2 und 3 beim
Lauf des leeren Gurtes über die
Tragrollenstationen des Obertrums registriert, so kann man die vertikalen
Einbaufehler der Tragrollenstationen nach folgendem Verfahren mit
beliebiger Genauigkeit beseitigen.
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Beim
Lauf des leeren Gummigurtes mit der größtmöglichen Gurtspannkraft werden
wegen der vielfach höheren
Tragrollenkraft vom Druckmeßgeber 2 nur
die am höchsten
stehenden Tragrollenstationen registriert. Der berechneten Höhenabweichung
entsprechend können
dann die Einbaufehler Δhi, z. B. durch Absenken der entsprechenden
Gerüstfelder
im geschütteten
oder gewachsenen Stützbett
beseitigt werden. Will man die Ausrichtung der Bandstraße weiter
verbessern, so muß das
Verfahren mit verringertem Gurtzug wiederholt werden.
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Mit
diesem Verfahren können
nur Tragrollen vermessen werden, die höher als die benachbarten positioniert
sind.
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Sollen
die Einbaufehler aller, auch tiefer gelegener Tragrollenstationen
im Vergleich zu den benachbarten lokalisiert und vermessen werden,
so ist das folgende Verfahren anzuwenden.
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Wird
eine Referenzlast
7 gemäß
1 und
3 über dem
Druckmeßgeber
2 angeordnet
und auf dem leeren Fördergurt
1 über die
zu vermessenden z hintereinanderliegenden Tragrollenstationen gefahren, so
wird bei bekannter Gurtzugkraft F
G jede
der Tragrollenstationen i beim Überfahren
mit einer Tragrollenkraft F
Ri belastet, aus
der sich der Einbaufehler Δh
i berechnen läßt. Die zwischen benachbarten
Tragrollenstationen mit Δh
max am tiefsten stehenden Tragrollen werden
nur dann von der Referenzlast F
ref mit einer
Tragrollenkraft F
R belastet, wenn F
ref nach folgender Gleichung bemessen wird:
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Es
bedeuten:
- Δhmax[m]
- – größte Absenkung einer Tragrollenstation
zwischen zwei benachbarten
- qF[kN/m]
- – Meterlast des Fördergurtes.
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Beim Überfahren
der Tragrollenstationen mit der Referenzlast F
ref wird
der Druckmeßgeber
2 mit
einer Tragrollenkraft F
R nach folgender
Beziehung beaufschlagt:
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Ist
eine Tragrollenstation mit einer Überhöhung Δh eingebaut, welche die Bedingung
erfüllt, so werden die benachbarten
Tragrollen wie in
2 vom Fördergurt nicht mehr berührt und
der Druckmeßgeber
2 wird
mit einer Tragrollenkraft F
R beaufschlagt,
die sich aus folgender Gleichung ergibt:
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Für das oben
angeführte
Beispiel mit qF = 1,65 kN/m, Δhmax = 10 mm und einer auf 700 kN verringerten Gurtzugkraft
ergibt sich aus (2) eine Mindestreferenzlast von Fref =
6,8 kN und aus (5) eine maximale Tragrollenlast FRmax =
16,4 kN.
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In
diesem Beispiel würden
beim Lauf der Referenzlast von 6,8 kN über die z Tragrollenstationen
und Einbaufehler von Δh
= ± 10
mm die angezeigten Tragrollenkräfte
FRi zwischen Null und 16,4 kN schwanken.
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Aus
den Meßwerten
FRi lassen sich mit den Gleichungen (3)
und (5) die Einbaufehler Δhi berechnen und aus den Werten Δhi die für
das Ausrichten notwendigen Informationen wie Standardabweichung
der Einbaufehler, optimale Lage der Nullinie, Ort und Maß der anzuhebenden
Tragrollenstationen bzw. Gerüstfelder, Ort
und Maß der
abzusenkenden Tragrollenstationen bzw. Gerüstfelder.
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Das
Verfahren ermöglicht,
daß die
Unterschiede oder Tragrollenkräfte
FR zwischen benachbarten Tragrollenstationen
bzw. benachbarten Gerüstfeldern
gegen Null gehen.
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Werden
gemäß 2 Druckmeßgeber 5 im
Seitenbereich des Fördergurtes 1 angeordnet,
so kann man mit einem analogen Verfahren die horizontalen Einbaufehler Δai beseitigen.
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Die
Verringerung des Eindrückrollwiderstandes
w [N/m] der Tragrollen durch Verkleinern der Einbaufehler Δh läßt sich
wie folgt abschätzen:
Der
Eindrückrollwiderstand
wurde vielfach untersucht, beträgt
nach LACHMANN (Verfahren zur Ermittlung der Einzelwiderstände von
Förderbändern, Fördern und
Heben 8 (1958), H. 1)
nach SCHWARZ (Zum Eindrückrollwiderstand
zwischen Fördergurt
und Tragrolle, Fördern
und Heben 17 (1967))
und nach KEHLERT (Untersuchungen
zur Bestimmung des Bewegungswiderstandes von Gurtförderern,
Dissertation 1977, Technische Hochschule Otto von Guericke Magdeburg)
mit d
R als
Tragrollendurchmesser und k als Konstante.
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Im
Mittel kann man mit KEHLERT (Untersuchungen zur Bestimmung des Bewegungswiderstandes von
Gurtförderern,
Dissertation 1977, Technische Hochschule Otto von Guericke Magdeburg)
annehmen, daß der
Eindrückrollwiderstand
w nicht linear mit der Tragrollenkraft FR,
sondern exponentiell mit FR 1,33 wächst.
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Für die oben
erwähnte
Tagebau-Bandanlage wurde als Folge der Einbaufehler eine durchschnittliche Erhöhung der
Tragrollenkräfte
FR auf das 2,3fache abgeschätzt.
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Der
Eindrückrollwiderstand
w
E bei Einbaufehlern ergibt sich dann mit
(8) zu
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Das
Verhältnis
der Eindrückrollwiderstände w
E mit Einbaufehlern und wo ohne Einbaufehler
ergibt sich dann mit den Gleichungen (8) und (9) zu
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Der
Eindrückrollwiderstand
einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gut ausgerichteten Großbandanlage
ist somit um ca. 20 % niedriger zu erwarten als der einer normal
ausgerichteten. Die Verringerung des Gutwalkwiderstandes als dem
anderen Hauptanteil des Bewegungswiderstandes liegt in ähnlicher
Größenordnung.
Die Funktion der Druckmeßgeber 2 und 5 können auch
auf der Gutseite des leeren Fördergurtes 1 angeordnete
Beschleunigungsmeßgeber 6 übernehmen.
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Aus
den registrierten Beschleunigungssprüngen an den erhöhten Tragrollenstationen
lassen sich dann Ort und Größe der Einbaufehler
zwar komplizierter, aber ebenso genau berechnen.
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Das
Wesentliche dieses Meßverfahrens
besteht darin, daß die
kleinen schwer meßbaren
Einbaufehler der Tragrollenstationen, im angeführten Beispiel zwischen 0 und
10 mm über
mehrere Kilometer verteilt, indirekt über die großen, im Beispiel zwischen 0
und 16 000 N liegenden Tragrollenkräfte gemessen werden.
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- 1
- Fördergurt
- 2
- Druckmeßgeber im
Mittelbereich des Fördergurtes
- 3
- Wegmeßgeber
- 4
- Tragrolle
- 5
- Druckmeßgeber im
Seitenbereich des Fördergurtes
- 6
- Beschleunigungsmeßgeber
- 7
- Referenzlast
und nach KEHLERT (Untersuchungen zur Bestimmung des Bewegungswiderstandes von Gurtförderern, Dissertation 1977, Technische Hochschule Otto von Guericke Magdeburg)
mit dR als Tragrollendurchmesser und k als Konstante.
