DE2043521C3

DE2043521C3 - Device for detecting broken wires in wire ropes

Info

Publication number: DE2043521C3
Application number: DE19702043521
Authority: DE
Inventors: Lourens Petrus Johannesburg Transvaal Swanepoel (Südafrika)
Original assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Current assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Priority date: 1969-09-03
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1977-09-29

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung gebrochener Drähte in Drahtseilen mit einem ringförmigen Magneten, durch den das Seil hindurchgeleitet wird, und mit wenigstens zwei das Seil umgebenden Meßspulen, die das Vorliegen magnetischer, auf gebrochenen Drähten beruhender Dipole im Seil erfassen und auf einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige bringen.The invention relates to a device for detecting broken wires in wire ropes with a ring-shaped magnet through which the rope is passed, and with at least two the rope surrounding measuring coils, which detect the presence of magnetic dipoles based on broken wires in the Detect the rope and display it on a display device.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der GB-PS !032 343. Bei der bekannten Vorrichtung wird das zu untersuchende Drahtseil einem magnetischen Fluß unterworfen und es werden Änderungen der magnetischen Permeabilität erfaßt, die auf Brüche oder Störungen in den das Drahtseil bildenden Strängen oder Drähten zurückzuführen sind. Um von den das Drahtseil konzentrisch umgebenden Spulen erzeugte Ausgangssignale auswerten zu können, werden diese einem Registriergerät zugeführt, welches auf Regisirierpapier einen Schrieb erzeugt, der dem Seilzustand entspricht.Such a device is known from GB-PS 032 343. In the known device, this becomes The wire rope being examined is subjected to a magnetic flux and changes in the magnetic permeability are detected, which are based on breaks or Disturbances in the strands or wires forming the wire rope can be traced back to. To get away from the tightrope To be able to evaluate output signals generated concentrically surrounding coils, these become a Registration device supplied, which generates a record on registration paper that corresponds to the condition of the rope.

Zur Durchführung dieses Gleichstrommeßverfahrens zur Seilprüfuiig wird ein gespaltener, rohrförmiger Magnet mit einem Satz i>i seinem Inneren angeordneter Meßspulen um das zu prüfende Seil gelegt. Der Magnet erzeugt in Längsrichtung des Seils einen stationären, axialen Fluß von so ausreichender Intensität, daß das Seit magnetisch gesättigt ist.To carry out this DC measuring method for rope testing, a split, tubular one is used Magnet with a sentence i> i arranged in its interior Measuring coils placed around the rope to be tested. The magnet creates a stationary, axial flux of sufficient intensity that the side is magnetically saturated.

Irgendwelche gebrochenen Drähte in dem Seil erzeugen in dem Spalt zwischen den Enden der gebrochenen Drähte sehr kleine magnetische Dipole. Wenn das Seil sich durch den magnetischen Prüfkopf hifsdurchbewegt, verursacht da? Vorbeilaufen dieser Dipole an den Meßspulen die Induzierung einer elektromotorischen Kraft. Die Größe dieser <:lcktromo-Any broken wires in the rope create in the gap between the ends of the broken wires very small magnetic dipoles. When the rope passes through the magnetic probe moved by the hand, caused there? Walking past this Dipoles on the measuring coils induce a electromotive force. The size of this <: lcktromo-

6060 torischen Kraft ist der Geschwindigkeit des Seils direkt und dem Quadrat des Abstands der Spule von dem betreffenden Dipol etwa umgekehrt proportional.Toric force is the speed of the rope directly and approximately inversely proportional to the square of the distance between the coil and the relevant dipole.

Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung jedoch, daß das Vorliegen eines Schadens zwar bei gewöhnlichen, gedrillten Seilen sowie bei Seilen mit einem nichtmetallischen Kern in Längsrichtung festgestellt werden kann, daß jedoch unglücklicherweise auch eingekerbte Drähte ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen, und zwar aufgrund der magnetischen Pole, welche an jeder Durchmesserdiskontinuität gebildet werden. Die auf diese Weise erzeugten Signale werden »Rauschen« genannt, da sie bei der Bestimmung der Seileigenschaft keine Rolle spielen; das Rauschen wird jedoch von der Untersuchungsanordnung erfaßt, entsprechend verstärkt und führt dazu, daß insbesondere kleine, auf gebrochene Stellen im Inneren der zu untersuchenden Seile zurückzugehende Signale überdeckt werden und daher nicht festgestellt werden können. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß bei nicht gedrehten Seilen von großem Durchmesser und hohem Füllfaktor ein im Inneren gebrochener Draht wegen des auf ihn zurückgehenden, nur kleinen Impulses nicht unter der größeren Anzahl stärkerer Rauschimpnlse festzustellen ist, die beispielsweise durch Quereinkerbungen in der Nähe der Seiloberfläche entstehen.The disadvantage of the known method and the known device, however, is that the presence damage to ordinary, twisted ropes and ropes with a non-metallic core in In the longitudinal direction it can be ascertained that unfortunately notched wires also generate an electrical output signal due to the magnetic poles formed at each diameter discontinuity. That way The generated signals are called "noise" because they are irrelevant when determining the properties of the rope play; however, the noise is detected by the examination arrangement, amplified accordingly and leads to the fact that in particular small, broken spots inside the ropes to be examined signals to be returned are covered and therefore cannot be determined. In other words this means that in the case of non-twisted ropes of large diameter and high fill factor, an im Inner broken wire because of the only small impulse going back to it, not under the determine a larger number of stronger noise impulses caused, for example, by transverse notches near the surface of the rope.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteilen zu begegnen und eine Vorrichtung zur Entdeckung gebrochener Drähte auch in entsprechend kompakten Drahtseilen zu schaffen, die in der Lage ist, jeden auf einen Drahtbruch oder eine ähnliche Beschädigung zurückzugehenden Schaden festzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß eine Multipliziereinrichtung vorgesehen ist, in der das Ausgangssignal der einen Meßspule mit dem Ausgangssignal der anderen Meßspule multipliziert wird.The invention is based on the object of countering these disadvantages and a device for Detection of broken wires also in appropriately compact wire ropes, which is able to determine any damage attributable to a wire break or similar damage. To solve this problem, the invention is based on the device mentioned at the beginning and consists according to the invention in that a multiplier is provided in which the output signal of the one Measuring coil is multiplied by the output signal of the other measuring coil.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Multipliziereinrichtung so ausgebildet, daß ein Ausgangssignal von ihr nicht erzeugt wird, wenn nur ein Eingangssignal von einer Spule vorliegt und außerdem die Frequenz der von der Multipliziereinrichtung erzeugten Ausgangssignale nicht verdoppelt wird, wenn dieses Ausgangssignal auf identische, an beiden Eingängen der Multipliziereinrichtung anliegende Impulse zurückzuführen ist.According to a preferred development of the invention, the multiplication device is designed in such a way that that an output signal from it is not generated when there is only one input signal from one coil and in addition, the frequency of the output signals generated by the multiplier is not doubled, if this output signal is due to identical pulses applied to both inputs of the multiplier.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Ausgangssignale beider Meßspulen über Verstärker der Multipliziereinrichtung zugeführt, deren Verstärkungsgrad zur Seilgeschwindigkeit umgekehrt proportional ist, so daß die Eingangssignale der Multipliziereinrichtung von der Seilgeschwindigkeit unabhängig sind.According to a further preferred embodiment, the output signals of both measuring coils are fed via amplifiers to the multiplying device, the degree of amplification of which is related to the rope speed is inversely proportional, so that the input signals to the multiplier depend on the rope speed are independent.

Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung der Umstand, daß durch die Multiplikation Störeinflüsse oder Störimpulse, die auf Rauschen, also auf Einkerbungen und sonstige, nicht als Beschädigung des Seils zu wertende Einflüsse zurückgehen, wirksam eliminiert werden können, denn die Multipliziereinrichtung Wertet nur Signale aus, die in beiden Spulen gleichzeitig auftreten und unterdrückt im wesentlichen alle anderen. Da jedoch die Rauschsignale statistisch verteilt sind, treten sie nicht gleichzeitig auf und sind daher auch in beiden Spulen nicht in Phase.Particularly advantageous in the invention is the fact that the multiplication has interfering influences or glitches that are related to noise, i.e. notches and other, not as damage to the rope evaluative influences decrease, can be effectively eliminated, because the multiplier evaluates only signals that occur simultaneously in both coils and essentially suppresses all others. However, since the noise signals are statistically distributed, they do not occur simultaneously and are therefore also in both coils out of phase.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die echte Schäden anzeigenden Signale stark hervorgeho-In the device according to the invention, the signals indicating real damage are strongly emphasized.

ben und können eindeutig identifiziert und ausgewertet werden, insbesondere da die Multipliziereinrichtung so ausgebildet ist, daß bei gleichzeitigem Auftreten eines echien Schadsignals in beiden Verstärkerkanäien die Frequenz des Signals nicht verdoppelt wird, während die statischen Rauschsignal einer Frequenzverdoppelung unterworfen werden und eine Aufzeichnung diese Rauschsignale durch eine entsprechende Empfindlichkeitsbegrenzung des zugeordneten Registriergeräts verhindert werden kann.ben and can be clearly identified and evaluated, especially since the multiplier is so is designed that with the simultaneous occurrence of a real damage signal in both amplifier channels the Frequency of the signal is not doubled, while the static noise signal is frequency doubling are subjected and a recording of these noise signals by a corresponding sensitivity limitation of the associated recorder can be prevented.

Die nachstehende Beschreibung erläutert eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nach Aufbau und Wirkungsweise im einzelnen anhand der Zeichnung. Es zeigtThe following description explains a preferred embodiment of the invention according to structure and How it works in detail based on the drawing. It shows

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung zur Feststellung gebrochener Drähte in Drahtseilen;1 shows a schematic sectional illustration through a device for detecting broken wires in wire ropes;

Fig.2 einen Querschnitt durch den das Drahtseil umgebenden Prüfkopf und2 shows a cross section through the wire rope surrounding probe and

Fig.3 die dem Prüfkopf zugecrdnete elektrische Schaltung.Fig. 3 the electrical connected to the test head Circuit.

Anhand von Fig. 1 und 2 wird zunächst das Prinzip der Erfindung erläutert. Ein gespaltener, rohrförmiger Permanentmagnet 10 ist so ausgebildet, daß er das zu prüfende Seil 11 umgibt.The principle will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2 the invention explained. A split, tubular permanent magnet 10 is designed so that it can testing rope 11 surrounds.

Zwischen jeder Magnethälfte und dem Seil sind Meßspulen 12 angeordnet. Die Magnete und die Meßspulen sind zu einem kompakten Prüf- oder Meßkopf vereinigt.Measuring coils 12 are arranged between each magnet half and the rope. The magnets and the Measuring coils are combined to form a compact test or measuring head.

Wie bereits eingangs erwähnt, bewirkt das auf den kreisförmigen Magnet zurückgehende, axiale Magnetfeld im Seil die Erzeugung kleiner magnetischer Dipole zwischen den Enden gebrochener Seildrähte. Wenn das Seil an den Meßspulen vorbeiläuft, induzieren dieseAs already mentioned at the beginning, the axial magnetic field which goes back to the circular magnet causes the creation of small magnetic dipoles in the rope between the ends of broken rope wires. If that Rope running past the measuring coils induce them

prüfenden Seinn Drehung versetzt wird. Das Rad 20 ist seinerseits mit Hilfe eines Getriebes an einen kleinen Wechselstromgenerator 21 angekoppelt, dessen Ausgang eine zur Seilgeschwindigkeit proportionale Frequenz hat. Die Amplitude des Generatorausganges hängt ebenfalls von der Seilgeschwindigkeit ab, jedoch ist dies für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ohne Bedeutung.
Der Ausgang des Generators 21 wird an einenverifying being is rotated. The wheel 20 is in turn coupled with the aid of a gear to a small alternating current generator 21, the output of which has a frequency proportional to the rope speed. The amplitude of the generator output also depends on the rope speed, but this is of no importance for the purposes of the present invention.
The output of the generator 21 is to a

ίο Frequenz/Spannungs-Wandler 22 angelegt. Der Ausgang des Generators 21 wird somit in eine Spannung umgewandelt, die der Seilgeschwindigkeit proportional ist.ίο Frequency / voltage converter 22 applied. The exit of the generator 21 is thus converted into a voltage which is proportional to the rope speed is.

Die Ausgangssignale der Meßspulen 23 und 24 werden Verstärkern 25 und 26 zugeführt. Jeder Verstärker besitzt einen Verstärkungsgrad, welcher dem Ausgängssignal des Wandlers 22 umgekehrt proportional ist, wobei der Ausgang des Wandlers 22 seinerseits der Seilgeschwindigkeit proportional ist. Der Ausgang jedes Verstärkers 25 und 26 ist auf diese Weise von der Seilgeschwindigkeit unabhängig.The output signals of the measuring coils 23 and 24 are fed to amplifiers 25 and 26. Everyone Amplifier has a gain which is the reverse of the output signal from converter 22 is proportional, the output of transducer 22 in turn being proportional to the rope speed. the The output of each amplifier 25 and 26 is independent of the rope speed in this way.

Die Ausgangssignale der Verstärker 25 und 26 werden an einen Vier-Quadranten-Analogvervielfacher 27 angelegt, in dem die Ausgangssignale der beiden Verstärker 25 und 26 miteinander multipliziert werden.The output signals of amplifiers 25 and 26 are sent to a four-quadrant analog multiplier 27 applied, in which the output signals of the two amplifiers 25 and 26 are multiplied with one another.

DuS Ausgangssignal des Vervielfachers 27 wird zunächst an einen Anpassungsverstärker 28 angelegt, bevor es einem Aufzeichnungsgalvanometer zugeleitet wird.DuS output signal of the multiplier 27 is first applied to a matching amplifier 28, before it is sent to a recording galvanometer.

Es läßt sich mathematisch zeigen, daß die Multiplikation der beiden Ausgangssignale aus den Verstärkern 25 und 26 zu einem großen Ausgangssignal des Vervielfachers 27 führt, wobei keine Frequenzverdopplung erfolgt, insoweit die in Phase befindlichen SpannungenIt can be shown mathematically that the multiplication of the two output signals from the amplifiers 25 and 26 results in a large output signal from multiplier 27 with no frequency doubling takes place, insofar as the tensions in phase

kleinen Dipole kleine Spannungen in den Meßspulen, 35 der gebrochenen Drähte betroffen sind; hingegen führt und diese Spannungen werden einem Vervielfacher 13 die Multiplikation zu einem kleinen Agailsmall dipoles small voltages in the measuring coils, 35 of the broken wires are affected; however, leads and these tensions become a multiplier 13 multiplying it to a little agail

und diese Spannungen werden einem Vervielfacher 13 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Aufzeichnungsgalvanornef er verbunden ist.and these voltages are fed to a multiplier 13, the output of which is connected to a recording galvanic he is connected.

Kernpunkt der Erfindung ist die Multiplizierung der Ausgangssignale der Meßspulen. Wenn man bedenkt, daß das Rauschen aus statistischen oder zufälligen Signalen besteht und die Spannungen, welche aufgrund gebrochener Drähte in den Meßspulen induziert werden, immer in Phase sind, erkennt man, daß durch Multiplikation der in den Meßspulen induzierten Spannungen die Rauschimpulse auf dem Meßstreifen des Aufzeichnungsgalvanometers effektiv eliminiert werden, während die auf gebrochene Drähte zurückgehenden Impulse hervorgehoben werden. Die Meßstreifen können daher viel leichter als bekannte Meßstreifen dieser Art ausgewertet werden.The core of the invention is the multiplication of the output signals from the measuring coils. Considering, that the noise consists of statistical or random signals and the voltages which are due to broken wires are induced in the measuring coils, are always in phase, one recognizes that by Multiplication of the voltages induced in the measuring coils, the noise pulses on the measuring strip of the recording galvanometer can be effectively eliminated while that due to broken wires Impulses are highlighted. The measuring strips can therefore be much lighter than known measuring strips of this type can be evaluated.

Die Erfindung ist im einzelnen in F i g. 3 dargestellt. Ein Gummirad 20 ist so angeordnet, daß es von dem zu die Multiplikation zu einem kleinen Ausgangssignal höherer Frequenz, insoweit die statistischen Rauschsignale betroffen sind. Die Galvanometerempfindlichkeit wird entsprechend begrenzt, und die eine höhere Frequenz besitzenden Rauschkomponenten werden infolgedessen effektiv durch das Galvanometer ausgefiltert, so daß im wesentlichen lediglich die in Phase befindlichen Signale auf dem Galvanometer-Meßstreifen aufgezeichnet werden.The invention is shown in detail in FIG. 3 shown. A rubber wheel 20 is arranged so that it does the multiplication to a small output signal higher frequency as far as the statistical noise signals are concerned. The galvanometer sensitivity is limited accordingly, and the noise components having a higher frequency become consequently effectively filtered out by the galvanometer so that essentially only those in phase signals located on the galvanometer measuring strip are recorded.

Bei der Prüfung eines Seiles mit einer bekannten Vorrichtung, betrug das Rausch-Signal-Verhältnis für gebrochene Drähte im Zentrum des Seiles etwa 6:1. Somit war es praktisch unmöglich, gebrochene Drähte festzustellen. Bei der Prüfung des gleichen Seiles mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung betrug das Signal-Rausch-Verhältnis 7 :1. Mit anderen Worten: Das Signal-Rausch-Verhältnis wurde durch die Erfindung um den Faktor 42 verbessert.When testing a rope with a known device, the signal-to-noise ratio was for broken wires in the center of the rope about 6: 1. Thus it was practically impossible to find broken wires ascertain. When testing the same rope with a device according to the invention, this was Signal-to-noise ratio 7: 1. In other words, the signal-to-noise ratio was improved by the invention improved by a factor of 42.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vorrichtung zur Feststellung gebrochener Drähte in Drahtseilen mit einem ringförmigen Magneten, durch den das Seil hindurchgeleitet wird, und mit wenigstens zwei das Seil umgebenden Meßspulen, die das Vorliegen magnetischer, auf gebrochenen Drähten beruhender Dipole im Seil erfassen und auf einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige bringen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mtiltipliziereinrichtung (27) vorgesehen ist, in der das Ausgangssignal der einen Meßspule (23) mit dem Ausgangssignal der anderen Meßspule(24) multipliziert wird.1. Device for detecting broken wires in wire ropes with a ring-shaped Magnets through which the rope is passed and at least two surrounding the rope Measuring coils, which detect the presence of magnetic dipoles based on broken wires in the rope detect and display on a display device, characterized in that a multiplying device (27) is provided in which the output signal of the one Measuring coil (23) is multiplied by the output signal of the other measuring coil (24).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Multipliziereinrichtung (27) so ausgebildet ist, daß dann kein Ausgangssignai geliefert wird, wenn lediglich ein Eingangssignal vorliegt, und außerdem die Frequenz nicht verdop- to pelt wird, wenn an beide Eingangsklemmen der Multipliziereinrichtung (27) identische Impulse gelangen.2. Device according to claim 1, characterized in that the multiplying means (27) is formed so that then no Ausgangssignai is supplied when only an input signal is present, and in addition the frequency is not doubled is to pelt when to both input terminals of the multiplier (27) get identical impulses.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Meßspulen (23, 24) der Multipliziereinrichtung (27) über Verstärker (22, 25) zugeführt sind, deren Verstärkungsgrad zur Seilgeschwindigkeit umgekehrt proportional ist, derart, daß die der Multipliziereinrichtung zugeführten Signale von der Seiige- schwindigkeit unabhängig sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the output signals of the two Measuring coils (23, 24) of the multiplier (27) via amplifiers (22, 25) are fed, the Gain is inversely proportional to the rope speed, such that the signals fed to the multiplier from the rope speed are independent.