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Verfahren und Einrichtung zum Überwachen der Vor-
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spannung einer Schraubverbindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Überwachen einer vorgegebenen Vorspannung einer Schraubverbindung einer Arbeitsvorrichtung,
insbesondere einer Schraubverbindung zum Verbinden zweier Gurtenden an der Verbindungsstelle
eines mittels einer sog. Klemmverbindung endlos gemachten Fördergurtes eines Gurtbecherwerkes,
sowie eine Einrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.
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Schraubverbindungen von Arbeitsvorrichtungen unterschiedlichster Art
stehen im montierten Zustand in aller Regel unter einer bestimmten Spannung, die
in einer Vielzahl von Anwendungsfällen nicht mehr oder weniger beliebig,
sondern
vorgegeben ist, damit während des Betriebes sichergestellt ist, daß sich die Schraubverbindung
nicht löst.
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Ein derartiges Lösen von Schraubverbindungen - und zwar auch in Fällen,
in denen diese bei der Montage unter eine Vorspannung versetzt worden sind - kann
unterschiedlichste Ursachen haben. Häufig bestehen diese in einem betrieblichen
Auftreten von Vibrationsbeanspruchungen. In anderen Fällen kann beispielsweise ein
sogenanntes "Setzen" des Materials der von der Schraubverbindung zusammengehaltenen
Bauteile die Ursache des Lösens einer Schraubverbindung sein.
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Dieses ist beispielsweise bei sogenannten Klemmverbindungen für Fördergurte
der Fall, wie sie insbesondere für Becherwerke Verwendung finden.
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Bei einer derartigen sog. Klemmverbindung handelt es sich um eine
mechanische Endlosverbindung für einen aus einer Deckplatte, einem Zugträger und
einer Laufplatte bestehenden Fördergurt, bei der die beiden miteinander zu verbindenden
Endabschnitte des endlos zu machenden Fördergurtabschnittes an der Verbindungsstelle
- im allgemeinen nach einem abgerundeten Übergang - im wesentlichen rechtwinklig
von der Laufseite des Fördergurtes weg nach außen abgewinkelt werden sowie an ihren
Außen- und Innenseiten durch Verbindungselemente wie Schrauben miteinander verbundenen
Formstücken anliegen, mit denen der Fördergurtverlauf an der Verbindungsstelle vorzugeben
ist.
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Eine konkrete Ausgestaltung einer derartigen Klemmverbindung ist beispielsweise
aus der DE-PS 23 41 992 bekannt, die über die vorgenannten Merkmale hinaus dadurch
gekennzeichnet ist, daß der aus Stahlseilen bestehende Zugträger an den freien Enden
der Fördergurtabschnitte aus der Deckplatte
und der Laufplatte
herausgeführt ist, wobei die Drahtseilendabschnitte des einen Fördergurtendabschnittes
mit den Drahtseilendabschnitten des anderen Fördergurtendabschnittes durch wenigstens
ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden sind, welches über ein Widerlager gegen
den Fördergurt abgestützt ist.
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Obwohl sich diese in den Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung wiedergegebene
"Klemmverbindung" in praxi ganz hervorragend bewährt hat, mußte man häufig feststellen,
daß sich die bei der Montage aufgebrachte Vorspannung der als Verbindungselemente
wirkenden Schrauben während des Betriebes abbaut und es trotz der Konterung der
Schraube-Muttern-Verbindungen mit dem Abbau der eingestellten, vorgegebenen Vorspannung
zu einem Lösen kommen kann, und zwar insbesondere bei Gurtbecherwerken mit verhältnismäßig
großen Achsabständen.
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Dieser Abbau der vorgegebenen Vorspannung beruht offenbar zumindest
in erster Linie darauf, daß das zwischen den Formstücken vorhandene Gummi der Fördergurtendabschnitte
während des Betriebes "nachgibt", sich also"bleibend" setzt. Wird dieses bei der
Wartung nicht bemerkt bzw. nicht rechtzeitig eine entsprechende Wartung vorgenommen,
so kommt es nach einem Unterschreiten eines vorgebenen Grenzwertes der Vorspannung
dann sehr leicht zu Schraubenbrüchen mit dem Ergebnis, daß die Klemmverbindung dann
nicht mehr hält und schließlich der Gurt reißt. Ein solches Reißen des Gurtes hat
stets, insbesondere aber bei einem Becherwerk mit großem Achsabstand, geradezu verheerende
Folgen, weil es nicht nur zu einer im allgemeinen längeren Betriebsunterbrechung
führt, sondern der Gurt mit den daran befestigten Bechern in den Becherwerksschacht
nach unten fällt,
wobei es zu (anz erheblj chen Beschädiqurlgen
des Gurtschachtes, der Becher, der Trommeln etc. kommen kann, die bis zu einem Totalverlust
führen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren sowie eine Einrichtung zum Überwachen einer vorgegebenen Vorspannung einer
Schraubverbindung einer Arbeitsvorrichtung wie beispielsweise und insbesondere eine
Schraubverbindung einer sogenannten Klemmverbindung eines Gurt-Becherwerkes, anzugeben,
mit denen mit Sicherheit zu verhindern ist, daß es nicht zu den vorgenannten Schäden
kommen kann.
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Als Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß bei einem Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der zu überwachenden
Vorspannung ein Signal erzeugt wird, welches entweder das Betriebspersonal auf die
Unterschreitung des Vorspannungsgrenzwertes aufmerksam macht oder/und vorzugsweise
einen Schaltvorgang auslöst, der einen weiteren Betrieb der Arbeitsvorrichtung unterbindet
bzw. - je nach deren Ausgestaltung - die Arbeitsleistung der Arbeitsvorrichtung
auf einen Wert reduziert, bei dem der Istwert der Vorspannung noch für eine ordnungsgemäße
Betriebsweise ausreicht.
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Der sich auf die erfindungsgemäße Einrichtung beziehende Aufgabenteil
ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Schraubverbindung ein Schaltmittel
angeordnet ist, welches sich in einem ersten Schaltzustand befindet, wenn der Istwert
der Vorspannung größer oder gleich dem Sollwert der Vorspannung ist, und welches
bei einem Unterschreiten des minimalen Sollwertes (=Grenzwert) der Vorspannung vorzugsweise
selbsttätig in einen zweiten Schaltzustand gelangt, in welchem der weitere Betrieb
der Arbeitsvorrichtung
unterbunden ist bzw. die Arbeitsleistung
der Arbeitsvorrichtung auf einen Wert reduziert ist, bei dem der Istwert der Vorspannung
noch für eine ordnungsgemäße Arbeitsweise ausreicht.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel ein von der Schraubverbindung reibschlüssig
gehaltenes (erstes) Schaltteil aufweist, welches sich bei ordnungsgemäßer Vorspannung
der Schraubverbindung in einer ersten Stellung befindet, in welcher es formschlüssig
mit einem zweiten Schaltteil zusammenwirkt und dieses außer Eingriff mit einem dritten
Schaltteil hält (welches ggf. die Arbeitsvorrichtung abschaltet), und welches sich
bei einem Unterschreiten des Grenzwertes der Vorspannung selbsttätig in eine zweite
Stellung bewegt, in welcher es außer Eingriff mit dem zweiten Schaltteil gelangt,
so daß dieses mit dem dritten Schaltteil in Eingriff und ggf. die Arbeitsvorrichtung
ab- oder auf eine geringere Arbeitsleistung umschaltet.
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Bei einer insbesondere für eine Fördergurt-Klemmverbindung eines Becherwerk-Fördergurtes
geeignete und bestimmte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung, also einer
Einrichtung für eine mechanische Endlosverbindung eines Fördergurtes, bei der die
beiden Endabschnitte des Fördergurtes an der Verbindungsstelle - vorzugsweise nach
einem abgerundeten Übergang - im wesentlichen rechtwinklig von der Laufseite des
Fördergurtes weg nach außen abgewinkelt sind sowie an ihren Außen- und Innenseiten
an durch Schrauben miteinander verbundenen Formstücken anliegen, mit denen der Fördergurtverlauf
an der Verbindungsstelle vorzugeben ist, ist in bevorzugter Weise gemäß der vorliegenden
Erfindung so ausgestaltet, daß das erste Schaltteil ein von einer auf Vorspannung
zu überwachenden Verbindungsschraube
gehaltenes Bauteil ist, welches
einen nockenartigen Vorsprung aufweist, der im normalen Betriebszustand mit dem
unter Vorspannung bzw. Druck stehenden zweiten Schaltteil beaufschlagt ist, wobei
das zweite Schaltteil bei Unterschreiten des Grenzwertes das erste Schaltteil aus
dessen normaler Betriebsstellung dreht, so daß es frei wird und das dritte Schaltteil
betätigen kann.
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Das erste Schaltteil kann bevorzugt im wesentlichen scheibenförmig
ausgebildet sein und eine Durchgangsbohrung für die Verbindungsschraube aufweisen
sowie beispielsweise an seinem Randabschnitt den bereits erwähnten, vorzugsweise
integral ausgebildeten nockenartigen Vorsprung aufweisen. Dabei hat es sich insbesondere
bei einer derartigen Ausgestaltung herausgestellt, daß das zweite Schaltteil ein
von einer Feder beaufschlagter Bolzen sein kann, der an seinem der Feder abgekehrten
Endabschnitt eine Schulter aufweist, die im normalen Betriebszustand mit dem ersten
Schaltteil im Eingriff steht, wobei es weiterhin zweckmäßig sein kann, wenn der
Bolzen und die Feder in einer Buchse geführt sind.
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Im Hinblick auf den Umstand, daß sich der Fördergurt während des Betriebes
bewegt, hat es sich weiterhin als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn das
dritte Schaltteil seitlich zum Gurt angeordnet ist, und wenn das zweite Schaltteil
nach Auslösung des Schaltzustandes seitlich so weit über den Gurt vorsteht, daß
es mit dem dritten Schaltteil in Eingriff kommt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung weiter erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine mechanische Endlosverbindung
(Klemmverbindung) eines Fördergurtes für ein Heißgut-Gurtbecherwerk gemäß der DE-PS
23 41 992; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines die Klemmverbindung enthaltenen
Fördergurtabschnittes mit zwei der Endlosverbindung benachbarten Bechern; Fig. 3
eine etwas schematisierte Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Überwachungseinrichtung in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 4 gesehen;
Fig. 4 die Überwachungseinrichtung gemäß Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV in Fig.
3 gesehen; und Fig. 5 das zweite Schaltteil der Überwachungseinrichtung gemäß den
Fig. 3 und 4, wie es auch ausschnittsweise bereits oben in Fig. 3 ersichtlich ist.
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Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine aus der DE-PS 23 41 992 bekannte mechanische
Endlosverbindung ("Klemmverbindung") zum Verbinden der Fördergurtendabschnitte 1
und 2 eines Fördergurtes 3 für ein weiterhin nicht dargestelltes Heißgut-Gurtbecherwerk.
Der Zugträger des Fördergurtes 3 besteht aus Stahlseilen 4.
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Es ist erkennbar, daß der Fördergurt 3 an der Verbindungsstelle außen
abgewinkelt ist, wobei die beiden Endabschnitte 1, 2 im wesentlichen rechtwinklig
zum übrigen Abschnitt des Fördergurtes 3 nach außen stehen, wobei der Fördergurt
3 im übrigen im Bereich der Antriebstrommel 6 in Fig. 1 in ausgezogenen Linien und
im Bereich zwischen der Antriebs- und der nicht gezeichneten Umlenktrommel in strichpunktierten
Linien dargestellt ist. Die Übergangsstellen 7 der Fördergurtendabschnitte 1, 2
sind sanft abgerundet, damit es nicht zu Knickbeschädigungen kommt.
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Zur Vorgabe des vorstehend kurz beschriebenen Verlaufes der Fördergurtendabschnitte
1, 2 ist an deren Außenseite jeweils ein Formstück 8 angeordnet. Ein weiteres Formstück
9 befindet sich an der Innenseite der Fördergurtendabschnitte 1, 2, wobei auch das
Formstück 9 an seinem oberen Bereich entsprechend der vorgesehenen Krümmung der
Fördergurtendabschnitte 1, 2 an der Verbindungsstelle abgerundet ist und weiter
unten eben ausgebildet ist.
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An seiner der Antriebstrommel 6 zugekehrten Seite weist das Formstück
9 einen Steg 11 auf, dessen Krümmung dem Radius der Antriebstrommel 6 entspricht.
Der Steg 11 stützt den Fördergurt 3 beim Umlauf um die Trommeln und verhindert gleichzeitig
ein Eindringen von Fördergut an dieser Stelle, was zu Beschädigungen führen könnte.
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Zwischen den Fomstücken 8 und dem jeweiligen Fördergurtendabschnitt
1 bzw. 2 ist eine jeweils aus Textilgewebe bestehende Zwischenlage 12 vorgesehen.
Eine entsprechende Zwischenlage 13 befindet sich zwischen dem Formstück 9 und jedem
der beiden Fördergurtendabschnitte 1,2. Die Zwischenlagen 12, 13 verhindern, daß
sich die Stahlseile 4 beim Auftreten hoher Druckkräfte in die Deck- und Laufplatte
des Fördergurtes 3 eindrücken.
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Die Formstücke 8,9 mit den dazwischen geklemmten Fördergurtendabschnitten
1, 2 sind mittels gekonterter, hochfester Schrauben 14 miteinander verbunden, die
an sich ein späteres Nachziehen entbehrlich machen würden, wenn es nicht im Verlaufe
des Betriebes zu den bereits oben kurz erwähnten Setzerscheinungen des Gummis des
Fördergurtes 3 kommen würde.
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Die Schraubenköpfe 16 der Schrauben 14 und die Muttern 17 liegen jeweils
an Verstärkungsplatten 18 der Formstücke 8 an und sind mit diesen verschweißt.
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Zum Verbinden der Stahlseile 4 der beiden Fördergurtendabschnitte
1, 2 ist ein Klemmblock 19 vorgesehen, der Bohrungen 21 zur Aufnahme der Endabschnitte
der Drahtseile 4 sowie quer zu den Bohrungen 21 verlaufende Gewindebohrungen 22
zur Aufnahme von gekonterten Klemmschrauben 23 aufweist, mit denen die Drahtseilendabschnitte
im Klemmblock 19 festzuklemmen sind. Statt einer derartigen klemmenden Halterung
der Endabschnitte der Drahtseile im Klemmblock 19 können die Endabschnitte der Drahtseile
4 auch beispielsweise in dem Klemmblock 19 z.B. mit einer Kunststoffmasse vergossen
werden, wie dieses bei der Ausqestaltung der Fig. 3 bis 5 der Fall ist,
wie
weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird.
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Fig. 2 zeigt eine derartige, im ganzen mit 25 bezeichnete, "Klemmverbindung"
(bei welcher wie bei der Ausgestaltung gemäß den Fig. 3 bis 5 die Endabschnitte
der Stahlseile 4 in Kunststoff vergossen sind) in verkleinerter, perspektivischer
Darstellung, wobei außerdem die beiden der Klemmverbindung 25 benachbarten Becher
26 des Gurtbecherwerkes sowie eine durch Ketten 27 realisierte Fangvorrichtung erkennbar
sind.
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Die Fig. 3 bis 5 zeigen nunmehr, wie bereits erwähnt, in einer etwas
schematisierten Darstellung eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung zum Überwachen
der Vorspannung der Schrauben 14. Auch im übrigen sind in den Fig. 3 bis 5 die gleichen
Bezugszeichen verwendet worden wie in den Fig. 1 und 2.
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Wie aus den Fig. 3 und 5 erkennbar ist, ist an der Schraubverbindung
14, 16, 17, 17 ein Schaltmittel angeordnet, welches sich in einem ersten Schaltzustand
befindet, wenn der Istwert der Vorspannung größer oder gleich dem Sollwert der Vorspannung
der Schraubverbindung 14, 17 ist, und welches bei einem Unterschreiten des minimalen
Sollwertes (= Grenzwertes) der Vorspannung selbsttätig in einen zweiten Schaltzustand
gelangt, in welchem der weitere Betrieb des Becherwerkes unterbunden ist.
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Das Schaltmittel weist ein von der Schraubverbindung 14, 17 reibschlüssig
gehaltenes erstes Schaltteil 28 auf, welches sich bei ordnungsgemäßer Vorspannung
der Schraubverbindung 14, 17 in einer ersten Stellung befindet, wie sie aus Fig.
3 erkennbar ist, in welcher es formschlüssig
mit einem zweiten
Schaltteil 29 zusammenwirkt und dieses außer Eingriff mit einem in Fig. 3 oben links
lediglich schematisch angedeuteten, dritten Schaltteil 30 hält, und welches sich
bei einem Unterschreiten des Grenzwertes der Vor spannung selbsttätig in eine zweite
Stellung bringt, in welcher es außer Eingriff mit dem zweiten Schaltteil 29 gelangt,
so daß dieses mit dem dritten Schaltteil 30 in Eingriff kommt.
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Konkret ist die Ausgestaltung so getroffen, daß das erste Schaltteil
28 ein von der betreffenden, auf Vorspannung zu überwachenden Verbindungsschraube
14 gehaltenes Bauteil ist, welches scheibenförmig ausgebildet ist und eine Durchgangsbohrung
für die Verbindungsschraube 14 aufweist sowie an seinem Randabschnitt mit einem
nockenartigen Vorsprung 31 versehen ist, der (s.
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Fig. 3) im normalen Betriebszustand mit einem unter Vorspannung stehenden
Teil des zweiten Schaltteiles 29 beaufschlagt, wobei das zweite Schaltteil 29 bei
Unterschreiten des Grenzwertes das erste Schaltteil in Richtung des Pfeiles 32 um
die Achse M der Verbindungsschraube 14 dreht bzw. schwenkt und das dritte Schaltteil
30 betätigt, um den Antriebsmotor des Becherwerkes auszuschalten.
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Das zweite Schaltteil 29 weist einen von einer Druckfeder 33 beaufschlagten
Bolzen 34 auf, der an seinem der Feder 33 abgekehrten Endabschnitt eine Schulter
36 besitzt, die im normalen Betriebszustand mit dem nockenartigen Vorsprung 30 des
ersten Schaltteiles 28 im Eingriff steht, nämlich formschlüssig (haltend) zusammenwirkt.
Der Bolzen 34 und die Feder 33 sind in einer Buchse 37 geführt.
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Das dritte Schaltteil 30 ist seitlich neben dem Fördergurt 3 angeordnet,
und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß
das zweite Schaltteil
29 - genauer gesagt der Bolzen 34 -nach Auslösung des Schaltzustandes bei Entriegelung
der formschlüssigen Verbindung 31/36 bei Unterschreiten des Grenzwertes der Vorspannung
seitlich über den Fördergurt 3 so weit vorsteht, daß der Bolzen 34 mit dem dritten
Schaltteil 30 in Eingriff kommt und einen Schaltvorgang auslöst, der unverzüglich
zu einem Abschalten des Antriebsmotors führt.
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Obwohl sich bei zahlreichen Versuchen gezeigt hat, daß bei Verwirklichung
des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens beispielsweise mittels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Sicherheit gewährleistet ist, daß es bei einem Unterschreiten des
Grenzwertes der vorgegebenen Vorspannung unverzüglich zu einem Abschalten des Antriebsmotors
kommt und damit mit der gleichen Sicherheit Schäden zu vermeiden sind, wie sie weiter
oben beschrieben sind, ist die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ersichtlich
außerordentlich einfach darstellbar, indem nämlich beispielsweise eine unter Bezugnahme
auf die Fig.
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1 und 2 beschriebene, bekannte Klemmverbindung nur geringfügig verändert
bzw. durch die drei Schaltteile 28, 29 und 30 ergänzt wird.
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Selbstverständlich sind zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens
zahlreiche andere Ausgestaltungen denkbar. Ebenso selbstverständlich ist es, daß
die Erfindung ersichtlich auch bei anderen Ausgestaltungen von Klemmverbindungen
Anwendung finden kann, die von der Ausgestaltung gemäß der DE-PS 23 41 992 abweicht,
und daß eine Anwendung im übrigen nicht etwa nur bei Becherwerken oder gar nur bei
Förderern möglich ist, sondern auch bei allen möglichen anderen Arbeitsvorrichtungen,
bei denen die gleiche Problematik besteht,
wie sie vorstehend insbesondere
unter Bezugnahme auf Gurtbecherwerke beschrieben und dargestellt worden ist.
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BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF REFERENCENUMERALS) 1 Endabschnitt (von
3) 1 Endabschnitt (von 3) 3 Fördergurt 4 Stahlseile 4 5 5 6 Antriebstrommel 6 7
Übergangsstellen 7 8 Formstücke 9 Formstück 9 10 -11 Steg 11 12 Zwischenlage 12
13 Zwischenlage 13 14 Schrauben 14 15 ~ 15 16 Schraubenköpfe (von 14) 16 17 Muttern
17 18 Verstärkungsplatten (von/für 8) 18 19 Klemmblock 19 20 - 20 21 Bohrungen 22
Gewindebohrungen 23 Klemmschrauben 24 -25 Klemmverbindung 5 ph Becher 27 Ketten
7 28 erstes Schaltteil 29 zweites Schaltteil 2? 30 drittes Schaltteil 30
3
Vorsprung (von 28) Pfeil Feder 34 Bolzen 35 - 55 36 Schulter (von 34) 37 Buchse
37 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50 50 51
51 52 52 5n 53 54 54 55 55 56 56 57 57 55 58 59 59 60 60 61 61 62 63 65 65