DE4136527A1

DE4136527A1 - Vorrichtung und verfahren zur untersuchung eines drahtseils

Info

Publication number: DE4136527A1
Application number: DE4136527A
Authority: DE
Inventors: Nicolaas Tjaart Van Walt
Original assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Current assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 1992-05-14
Also published as: FR2668830A1; ITRM910842A1; TW209918B; IT1250795B; AU8706591A; GB2250097A; ITRM910842A0; BR9104845A; ZW15591A1; CA2054797A1; ATA221191A; GB9123258D0; US5198765A; AU641818B2

Description

Die Erfindung betrifft die elektromagnetische Untersuchung eines Drahtseils.

Das europäische Patent Nr. 87 810 158.3 derselben Anmelde rin beschreibt ein Verfahren zur gleichzeitigen Untersuchung eines Drahtseils, um Änderungen bezüglich dreier Eigenschaf ten festzustellen, nämlich in bezug auf die Querschnittsflä che des Seils, das Drahtberührungsmuster innerhalb des Seils, und das Auftreten gebrochener Drähte. Es wird ein magneti scher Testkopf verwendet, der zwei Magnetfelder aufbaut, die benachbarte Abschnitte des Seils in entgegengesetzten Rich tungen magnetisieren. Man läßt das Seil entlang eines Weges durch den Kopf laufen, und das Auftreten der erwähnten drei Eigenschaften wird durch geeignete Sensoren festgestellt, die an Positionen angeordnet sind, die in bezug auf den Kopf festgelegt sind.

Im Betrieb des voranstehend angegebenen Kopfes sind die unter schiedlichen Sensoren nahe an dem Seil an optimalen Orten an geordnet. Das Seil bewegt sich verhältnismäßig langsam in be zug auf den Versuchskopf unter kontrollierten Bedingungen wäh rend des Untersuchungsvorganges.

Läßt man den Versuchskopf in situ, und wird das Drahtseil im normalen Betrieb eingesetzt und bewegt sich mit normalen Be triebsgeschwindigkeiten, dann kann der Versuchskopf oder das Seil durch die Querbewegung des Drahtseils beschädigt werden, die dann auftritt, wenn die Seilgeschwindigkeit erhöht wird. Verwendet man Führungsmittel wie beispielsweise Rollen oder dergleichen, um das Seil zu stabilisieren, wenn es durch den Versuchskopf läuft, so kann ein unnötiger Verschleiß bei dem Seil auftreten.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Untersuchung eines Drahtseils bezüglich einer oder mehre rer der voranstehend genannten Eigenschaften, welche verhält nismäßig kompakt ist und - falls erwünscht - in situ als per manente Untersuchungseinrichtung verbleiben kann. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist allerdings nicht hierauf be schränkt, und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit glei cher Wirksamkeit als tragbares Seiluntersuchungsgerät einge setzt werden.

Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Drahtseils bezüglich Querschnittsvariationen zur Verfügung, welche einen Magnetisierungskopf zur Einrichtung eines Magnet feldes aufweist, eine Einrichtung zur Ausbildung eines Durch gangsweges für das Seil, welcher es gestattet, daß sich das Seil in einer Axialrichtung durch das Magnetfeld bewegt, wo durch das Seil in einer ersten Richtung an einem ersten Ort magnetisch gesättigt wird, und auch in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, an einem zweiten Ort, und weiterhin an einem dritten Ort, wobei der zweite und der dritte Ort sich jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Ortes befinden, und die Vorrichtung weist zumindest ei ne erste Abtasteinrichtung auf, die jeweils am ersten, zweiten oder dritten Ort angeordnet ist, um eine Magnetflußänderung in dem Seil festzustellen.

Eine Magnetflußänderung, die durch die erste Abtasteinrichtung festgestellt wird, welche wie voranstehend angegeben angeord net ist, läßt sich in Beziehung zu einer Querschnittsflächen änderung in dem Seil setzen.

Die Vorrichtung kann dafür verwendet werden, gleichzeitig das Drahtseil bezüglich Kontaktmusteränderungen zu untersuchen, und kann zu diesem Zweck zumindest eine zweite und eine drit te Abtasteinrichtung aufweisen, die zwischen dem ersten und zweiten Ort bzw. dem ersten und dritten Ort angeordnet sind, wobei sowohl die zweite als auch die dritte Abtasteinrichtung sich in einem zugehörigen Bereich befinden, in welchem die Flußdichte in dem Seil annähernd Null ist, und dazu verwen det werden, die Änderungsrate der Flußdichte als Funktion der Seillänge zu messen.

Die auf die voranstehend beschriebene Weise verwendete zweite und dritte Abtasteinrichtung stellen Variationen in der Ände rungsrate der Flußdichte fest, welche in Beziehung zu Kontakt musteränderungen in dem Seil gesetzt werden können.

Sowohl die erste, zweite als auch dritte Abtasteinrichtung kann irgendein geeignetes Gerät umfassen. Diese Abtasteinrich tungen können beispielsweise als Spulen ausgebildet sein, und können so angeordnet sein, daß sie sich in Umfangsrichtung um das Drahtseil herum erstrecken.

Die Vorrichtung kann eine vierte Abtasteinrichtung aufweisen, und die erste und vierte Abtasteinrichtung können jeweils an zwei Orten angeordnet sein, die aus dem ersten, zweiten und dritten Ort ausgewählt sind. Die vierte Abtasteinrichtung ar beitet auf dieselbe Weise wie die erste Abtasteinrichtung in der Hinsicht, daß sie auf Magnetflußänderungen in dem Seil reagiert, die sich in Beziehung zu Querschnittsflächenände rungen in dem Seil setzen lassen. Signale, die von der ersten Abtasteinrichtung und von der vierten Abtasteinrichtung er zeugt werden, können beispielsweise dadurch addiert werden, daß die erste Abtasteinrichtung und die vierte Abtasteinrich tung in Reihe geschaltet werden.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiter hin dafür eingesetzt werden, gleichzeitig das Drahtseil in bezug auf gebrochene Drähte zu untersuchen, und kann für die sen Zweck zwei Spulen aufweisen, die jeweils einen ersten Ra dius haben, und die voneinander um eine Entfernung beabstan det sind, die etwa gleich dem ersten Radius ist, und die je weils auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Ortes angeord net sind, wobei die beiden Spulen dazu eingesetzt werden, Mag netflußänderungen festzustellen.

Von den beiden Spulen festgestellte Magnetflußänderungen kön nen in eine Beziehung zur Wirkung unterbrochener Drähte in dem Drahtseil gesetzt werden.

Von den beiden Spulen erzeugte Signale können zeitlich inte griert werden, und können auf irgendeine geeignete Weise wei terverarbeitet werden, um die Möglichkeit des Nachweises von Signalen relativ geringen Pegels im Hintergrundrauschen zu vergrößern, welches während des Durchgangs des Seils entlang dem Durchgangsweg erzeugt wird.

Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Verfahren zur Untersuchung eines Drahtseils in bezug auf Querschnittsflä chenänderungen, welches folgende Schritte aufweist: Einrich tung eines Magnetfeldes, Veranlassung der Bewegung des Draht seils in einer axialen Richtung entlang einem Führungsweg durch das Magnetfeld, wodurch das Seil in einer ersten Rich tung an einem ersten Ort magnetisch gesättigt wird, in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, an einem zweiten Ort, und an einem dritten Ort, wobei der zweite und dritte Ort jeweils auf entgegengesetzten Sei ten des ersten Ortes angeordnet sind, und Ermittlung von Mag netflußänderungen in dem Seil an zumindest einem Ort unter den drei Orten, also dem ersten, zweiten und dritten Ort.

Magnetflußänderungen, die an einem der drei Orte, also dem ersten, zweiten oder dritten Ort festgestellt werden, lassen sich in bezug setzen zu Querschnittsflächenänderungen in dem Seil.

Magnetflußänderungen können zumindest an zwei Orten oder - falls gewünscht - an allen diesen drei Orten ermittelt wer den, und die Signale, die nach Feststellung der Magnetfluß änderungen erzeugt werden, können addiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu eingesetzt werden, gleichzeitig das Drahtseil in bezug auf Berührungsmuster änderungen zu untersuchen, indem die Änderungsrate der Fluß dichte als Funktion der Seillänge in zwei Bereichen festge stellt wird, in denen die Flußdichte in dem Seil annähernd Null ist, wobei die beiden Bereiche jeweils zwischen dem er sten und zweiten Ort angeordnet sind, bzw. zwischen dem er sten und dritten Ort.

Änderungen der Änderungsrate der Flußdichte als Funktion der Seillänge lassen sich in bezug zu Kontaktmusteränderungen in dem Seil setzen.

Das Verfahren kann ebenfalls dazu verwendet werden, gleich zeitig das Drahtseil in bezug auf gebrochene Drähte zu unter suchen, und zwar durch Verwendung zumindest zweier Spulen, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten des ersten Ortes angeord net sind, wobei die Spulen voneinander um eine Entfernung be abstandet sind, die annähernd gleich dem Radius der Spulen ist, und wobei die Spulen auf Flußdichteänderungen reagieren.

Spulen der voranstehend angegebenen Art, die auf die angegebe ne Weise verwendet werden, stellen gebrochene Drähte in dem Seil fest.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigt

Fig. 1 eine Endansicht eines Magnetisierungskopfes, der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Magnetisierungskopfes von Fig. 1;

Fig. 3 und 4 jeweils ein Polstück und einen Magneten, die zur Verwendung in dem Magnetisierungskopf der Fig. 1 und 2 geeignet sind;

Fig. 5 ein Polstück mit Magneten einer anderen Form als in Fig. 4.

Fig. 6 eine Kurve der Flußdichte B als Funktion der Seil länge, die mit dem Magnetisierungskopf der Fig. 1 und 2 erhalten wurde;

Fig. 7 ein von einem Integrierer erzeugtes Signal, der bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kopf verwen det wird, zur Untersuchung eines Seils, welches eine Querschnittsflächenänderung aufweist;

Fig. 8, 9 und 10 jeweils die integrierte Reaktion einer Meß spule, die an unterschiedlichen Orten in dem Magne tisierungskopf angeordnet ist, bezüglich einer Stu fenfunktionsänderung der Querschnittsfläche des un tersuchten Seils;

Fig. 11 die Kurven der Fig. 8, 9 und 10 auf gemeinsamen Achsen;

Fig. 12 und 13 unterschiedliche Kurven, die sich ergeben, wenn die Signale, welche die Grundlage der Kurven der Fig. 8, 9 und 10 ergeben, voneinander subtra hiert werden;

Fig. 14 die Kurve von Fig. 6, welche die Flußdichte als Funktion der Seillänge relativ zum Magnetisie rungskopf darstellt, multipliziert mit einem Fak tor 10, zusammen mit einer Kurve der Änderungs rate der Flußdichte als Funktion der Seillänge;

Fig. 15 ein Ausgangssignal eines Integrierers, der an zwei Spulen angeschlossen ist, die zur Bestimmung von Berührungsänderungen in dem Drahtseil verwen det werden, wobei das Ausgangssignal in Reaktion auf eine Stufenfunktion mit einer unendlich langen Fläche in dem Drahtseil erzeugt wird;

Fig. 16 eine Erläuterung von Änderungen, die an einem Draht seil für Untersuchungszwecke vorgenommen werden;

Fig. 17 ein Signal, welches erzeugt wird, wenn man das Draht seil von Fig. 16 durch den Magnetisierungskopf hin durch führt;

Fig. 18 einen vergrößerten Abschnitt der Kurve von Fig. 6 zur Erläuterung der Positionen von Spulen in bezug auf den Magnetisierungskopf, die zur Bestimmung des Vorliegens gebrochener Drähte in dem Seil verwendet werden;

Fig. 19 einen Impuls, der durch einen gebrochenen Draht in dem Seil erzeugt wird;

Fig. 20 das Ausgangssignal eines Integrierers, an welchen der Impuls von Fig. 18 angelegt wird;

Fig. 21 einen Abschnitt eines Seils, welches modifiziert ist, um die Anwesenheit gebrochener Drähte zu si mulieren; und

Fig. 22 ein Signal, welches erzeugt wird, wenn das Seil von Fig. 20 durch den Magnetisierungskopf geführt wird.

Die Fig. 1 und 2 stellen einen Magnetisierungskopf 10 von dessen Ende und von dessen Seite dar.

Der Kopf 10 weist Polstücke 12 bzw. 14 auf, die eine ring förmige Form haben und bei denen in diesem Beispiel sechzehn Magnetstapel 16 dazwischen angeordnet sind.

Jeder Magnetstapel 16 weist acht Magneten 17 rechteckiger Form auf, die einander benachbart in einer magnetischen Rei henanordnung angeordnet sind. Das Polstück 14 ist ein Nord pol, während das Polstück 12 ein Südpol ist.

Ein Spuleneinsatz 18 ist innerhalb der Anordnung der Magnet stapel 16 vorgesehen. Der Einsatz nimmt Meßspulen für Messun gen auf, die nachstehend beschrieben werden.

Der Versuchskopf legt einen kreisförmigen Führungsweg 20 fest, durch welchen ein Drahtseil 22 hindurchgeführt wird, welches untersucht werden soll. Es ist deutlich, daß ein beträchtlicher Freiraum zwischen dem Seil und dem Spulen einsatz 18 vorgesehen ist, und dieser Faktor macht es mög lich, daß der Versuchskopf zur permanenten Installation unter solchen Bedingungen geeignet ist, unter welchen sich das Seil 22 um ein beträchtliches Maß in Querrichtung im Gebrauch bewegen kann. Andererseits führen die Spulen ver hältnismäßig großen Durchmessers, die verwendet werden, zu verringerten Signal/Rauschverhältnissen, und es lassen sich Signalverarbeitungsverfahren einsetzen, um die Beiträge zu den Signalen zu identifizieren, die von Defekten in dem Seil 22 herrühren.

Als Alternative zu der beschriebenen rechteckigen Magnetan ordnung lassen sich trapezförmige Magneten 24 einsetzen, wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt, die axial ausgerichtet und an Orten 26 zusammengebaut sind, die auf einem Polstück 28 in Fig. 3 gezeigt sind. Die trapezförmige Anordnung nutzt wirksamer den verfügbaren Raum als rechteckige Magneten, be zogen auf eine gewünschte Magnetfeldintensität in dem Kopf 10. Tatsächlich läßt sich eine kompaktere Magnetanordnung durch Verwendung von Magneten 30 erreichen, die Segmente ei nes Kreisrings sind, wie in Fig. 5 gezeigt.

Fig. 6 ist eine Kurve B(l) einer Flußdichte B, die in dem Seil 22 durch den Kopf 10 erzeugt wird, als Funktion der Seillänge l, relativ zu einer Referenzkoordinate, die durch O bezeichnet ist, die sich mehr oder weniger in einer zen tralen Position in dem Kopf befindet, an welcher die Fluß dichte in dem Seil 22 einen maximalen positiven Wert annimmt.

An dem Ort, der mit d auf der Kurve der Fig. 6 bezeichnet ist, der mit der voranstehend erwähnten Referenzkoordinate zusammenfällt, ist das Seil in einer positiven Richtung oder in einem positiven Sinn magnetisch gesättigt, wogegen das Seil an Orten, die durch b und f bezeichnet sind, magnetisch in einem negativen Sinn gesättigt ist.

An den Orten c und e ist die Flußdichte Null.

Die Orte b und f stellen annähernd die axialen Extremwerte des Kopfes 10 dar. Abgesehen von diesen Extremwerten ist an variablen Orten a und g innerhalb des Seils die Magnetfluß dichte in der Praxis im wesentlichen gesättigt im negativen Sinn, allerdings auf einem Pegel, der geringfügig niedriger ist als die Spitzensättigungspegel an den Punkten b und f.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Meßspule 32, die an dem Spulen einsatz 18 angebracht ist, und die sich in Umfangsrichtung um das Seil herum erstreckt, welches auf einer Achse liegt, die durch den Punkt d ragt. Wenn das Seil eine nominelle Querschnittsfläche A aufweist, dann beträgt die Flußänderung Δ⌀ infolge einer Stufenfunktionsänderung in der Fläche ΔA entsprechend der folgenden Gleichung:

wobei
l ein Maß für die Seillänge ist, wie in Fig. 6 dargestellt;
R der Radius der Spule 32 ist, und
B(l) die Flußdichte in dem Seil als Funktion von l ist.

Wenn die Spule 32 N Wicklungen aufweist, und wenn ihr Aus gangssignal an den Eingang eines Integrierers 34 angelegt wird, der schematisch in Fig. 6 gezeigt ist, mit einer Zeit konstanten T, dann ergibt sich die Integrierer-Ausgangsspan nung V₀ durch die folgende Gleichung:

An dem Ort d ist die Änderungsrate der Flußdichte in bezug auf die Seillänge dB/dl Null. Daher treten keine induzierten Wirbelströme auf, die die gleichmäßige Verteilung der Fluß dichte im Querschnitt des Seils stören könnten. Der Ort dl ist daher dazu geeignet, Flußvariationen festzustellen, die sich in bezug auf Querschnittsflächenänderungen in dem Seil setzen lassen.

Das Seil 22 wurde für Versuchszwecke dadurch geändert, daß eine Anzahl sich in Axialrichtung erstreckender Drähte an einer Außenoberfläche eines Normalenquerschnitts des Seils befestigt wurde. Das Seil wurde axial durch den Kopf 10 ge zogen, und das sich am Ausgang des Integrierers 34 ergeben de Signal ist in Fig. 7 gezeigt. Der Spitzenwert in der Kur ve, der mit 36 bezeichnet ist, entspricht der Position der zusätzlichen Drähte.

Fig. 8 erläutert die integrierte Reaktion, die von der Spu le 32 erzeugt wird, welche an dem Ort d angeordnet ist, wenn eine unendlich lange Stufenfunktionsänderung bezüglich der Fläche des Seils auftritt, während das Seil von links nach rechts durch das Zentrum der Spule bewegt wird. Sobald die Diskontinuität durch die Ebene der Spule gelangt ist, bleibt das Ausgangssignal des Integrierers konstant.

Es ist offensichtlich, daß die Spule 32 an anderen Orten an geordnet werden kann, an welchen die Flußdichte ein Maximum ist, also entweder am Ort b oder am Ort f. Fig. 9 zeigt das Integrierer-Ausgangssignal, wenn sich die Meßspule 32 an dem Ort b befindet, und Fig. 10 zeigt eine ähnliche Kurve, die von dem Integrierer erzeugt wird, wenn sich die Meßspule an dem Ort f befindet.

In jedem der in bezug auf die Fig. 8, 9 und 10 besprochenen Fälle ist das Integrierer-Ausgangssignal proportional zur Flußdichte in dem Seil. Die Kurven sind ähnlich, sind aber - wie in Fig. 11 gezeigt - axial um einen Betrag verschoben, welcher der Spulenposition entspricht. Die Meßspule 32 kann an irgendeinem der drei Orte verwendet werden, um Flächen änderungen festzustellen. In jedem Falle ist die Diskrimi nierungslänge, welche die Genauigkeit darstellt, mit der die Position ermittelt wird, an welcher die Stufenfunktionsände rung in der Fläche auftritt, im wesentlichen die gleiche, und sie beträgt etwa 400 mm unter den vorgegebenen Versuchs bedingungen.

Tatsächlich können zwei oder drei Spulen eingesetzt werden, die an dem jeweiligen Ort d, b und f angeordnet sind. Fig. 12 zeigt die Wirkung der Spule an dem Ort d, die in Reihe ent gegengesetzt mit ähnlichen Spulen am Ort b bzw. f geschaltet ist, zusammen mit dem Signal, welches von der Spule d erzeugt wird.

Fig. 13 zeigt das Ausgangssignal, wenn Spulen an den Orten b und f in Reihe entgegengesetzt zur Spule am Ort d geschal tet sind.

Es ist offensichtlich aus den Fig. 12 und 13, daß die Meß empfindlichkeit verdoppelt oder verdreifacht werden kann, indem Kombinationen von zwei Spulen oder drei Spulen verwen det werden, allerdings unter Beeinträchtigung der Diskrimi nierungslänge. Die Diskriminierungslänge für ein System mit zwei Spulen beträgt annähernd 1000 mm, und die eines Systems mit drei Spulen etwa 1600 mm.

Die Systeme mit zwei Spulen, die in Verbindung mit Fig. 12 besprochen wurden, sind äquivalent zu Sattelspulensystemen, bei welchen einerseits die Halbspulen an den Orten d und b angeordnet sind, und andererseits an den Orten d und f. Hier aus ergibt sich, daß anstelle von Umfangsspulen, die das Seil umgeben, der voranstehend beschriebenen Art, die durch die Bezugsziffer 32 bezeichnet sind, Sattelspulen an den Orten d und b oder an den Orten d und f verwendet werden können, um Flächenänderungen zu messen.

Es läßt sich zeigen, daß Kontaktmustervariationen dadurch festgestellt werden können, daß geeignete Messungen an einem Ort vorgenommen werden, an welchem das Produkt Vµ·dB/dl ei nen Maximalwert annimmt, und gleichzeitig B = 0 ist, wobei V die Seilgeschwindigkeit und µ die magnetische Permeabili tät des Drahtseils ist.

Fig. 14 erläutert eine Kurve dB/dl zusammen mit einer Kurve der Flußdichte B(l) für den Versuchskopf 10. Die Kurve B(l) ist identisch mit der in Fig. 6 gezeigten Kurve und wird hier nur zum Zwecke des einfacheren Vergleichs wiederholt.

Es wird darauf hingewiesen daß die Orte c und e, an welchen B = 0 ist, nicht vollständig mit den Spitzenwerten der Kurve für dB/dl zusammenfallen.

Fig. 14 zeigt schematisch Spulen 38 und 40, die mehr oder we niger an den Orten c und e angeordnet sind. Die optimale Lage dieser Spulen wird vorzugsweise durch Experimente ermittelt, und liegt im allgemeinen zwischen dem Ort, an welchem dB/d einen Maximalwert annimmt, und dem Ort c bzw. e.

Fig. 15 zeigt eine Kurve V₀, die von einem Integrierer 42 erzeugt wird, der an die Spulen 38 und 40 angeschlossen ist, als Funktion der Seillänge, wenn eine unendlich lange Stufen funktionsänderung bezüglich der Fläche durch die Spulen ge langt. Wenn die Flußdichten an den Orten c und e gleich sind, und vorzugsweise gleich Null sind, dann gibt es kein Integrie rer-Nettoausgangssignal infolge der unendlich langen Flächen stufenfunktion, sondern es gibt einen kleinen verbleibenden Übergangsimpuls.

Zur Untersuchung der voranstehend angegebenen Theorie und der Fähigkeit des Systems, zwischen Flächenänderungen und Kontaktmusteränderungen zu unterscheiden, wurde ein Seil 44 auf die in Fig. 16 dargestellte Weise modifiziert. Vier Dräh te 46 mit einem Durchmesser von 3,18 mm und einer Länge von annähernd 600 mm, die sich in einer Axialrichtung erstrecken, wurde an einer äußeren Oberfläche des Seils befestigt. Etwa einen Meter entfernt von den Drähten 46 wurden zehn Lagen einer 0,25 mm dicken Aluminiumfolie 48, die eine Länge von 450 mm in der Axialrichtung aufwies, eng um das Seil herum gewickelt.

Wirbelströme, die in der Aluminiumfolie induziert werden, wenn eine Relativbewegung zwischen dem Seil 44 und dem Kopf 10 auftritt simulieren eine Stufenfunktionserhöhung in dem Kontaktmuster.

Fig. 17 stellt das Ausgangssignal des Integrierers 42 bei einer Seilgeschwindigkeit von 2 m/sec dar. Der Beitrag zum Signal infolge der Aluminiumfolie ist ein mit der Bezugszif fer 50 bezeichneter Spitzenwert, wogegen die Drähte 46 einen Spitzenwert 52 in entgegengesetzter Richtung erzeugen.

Es zeigt sich, daß die durch die Aluminiumfolie simulierte Kontaktmusteränderung feststellbar ist, und von der Quer schnittsflächenänderung unterscheidbar ist, die durch die Drähte 46 simuliert wird. Der Spitzenwert 52 ist in dem Hin tergrundrauschen nicht einfach feststellbar, und es kann - wie bereits erwähnt - erforderlich sein, Signalverarbeitungs verfahren einzusetzen, um die Möglichkeit der Feststellung des Spitzenwertes 52 zu vergrößern.

Fig. 18 erläutert einen Abschnitt der Kurve der Fig. 6 in ver größertem Maßstab. Es läßt sich zeigen, daß gebrochene Drähte in dem untersuchten Drahtseil durch zwei Spulen 54 bzw. 56 feststellbar sind, die an Orten g und h angeordnet sind, auf entgegengesetzten Seiten bezüglich dem Ort d, wobei der axia le Abstand zwischen den Spulen annähernd gleich dem Radius der Spulen ist, der in diesem Fall 110 mm beträgt. Die Spulen 54 und 56 erzeugen einen Impuls der in Fig. 19 gezeigten Art, wenn ein gebrochener Draht ermittelt wird, wobei der Spitzen wert des Impulses proportional zur Anzahl der Wicklungen der Spulen ist, zum Volumen der Drahtunterbrechung, und zur Ge schwindigkeit des Seils zum Versuchszeitpunkt. Die Impulsform hängt nicht von der Anzahl der Wicklungen oder dem Volumen der Drahtunterbrechung ab.

Wie bereits erwähnt, weisen die Spulen, die in dem Spulenein satz 18 angeordnet sind, verhältnismäßig große Durchmesser auf, und daher ist das Signal/Rausch-Verhältnis für diese Spulen niedrig. Die Fähigkeit zur Feststellung des Signals wird dadurch verbessert, daß die Impulse für die gebrochenen Drähte integriert werden, und Fig. 20 zeigt das Ausgangssig nal V₀ eines Integrierers, der an die Spulen 54 und 56 an geschlossen ist. Es wird eine Integration in bezug auf die Zeit durchgeführt, und daher ist das Signal V₀ unabhängig von der Seilgeschwindigkeit.

Eine erhebliche künstliche Drahtunterbrechung wurde in einem Seil 58 simuliert, wie in Fig. 21 gezeigt ist, durch Verbin dung zweier Sätze von Drähten 60 und 62 mit einer Außenober fläche des Seils, die voneinander um etwa 10 mm beabstandet sind. Die in Fig. 21 dargestellte Anordnung simuliert ein Drahtbruchvolumen von annähernd 160 mm³.

Die in Fig. 22 gezeigte Kurve stellt das Ausgangssignal eines Integrierers dar, der an die Spulen 54 und 56 angeschlossen ist, welches dann erzeugt wird, wenn das Seil 58 durch den Kopf 10 gelangt. Das Seil 58 ist der Kurve überlagert. Orte x und z entsprechen den Außenabmessungen der Drähte 60 und 62, und der Ort y gibt den Spalt zwischen den beiden Drähten an.

Die Wirkung der unterbrochenen Drähte ist feststellbar, al lerdings ist sie gegenüber dem Hintergrundrauschpegel nicht einfach unterscheidbar. Hier kann man Kreuzkorrelationsver fahren und Impulsformerkennungsverfahren einsetzen, zusammen mit anderen Verfahren der Signalverarbeitung, um die von den gebrochenen Drähten erzeugten Signale zu verstärken und zu identifizieren.

Aus der voranstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeich nungen wird deutlich, daß der Versuchskopf 10 zusammen mit geeigneten und ordnungsgemäß positionierten Meßgeräten dazu verwendet werden kann, gleichzeitig Flächenänderungen und Kontaktmusteränderungen zu messen, und unterbrochene Drähte festzustellen. Der Kopf 10 kann permanent installiert werden, oder kann bei einem tragbaren Untersuchungsgerät eingesetzt werden. Im letztgenannten Fall können, da Seiluntersuchungs geschwindigkeiten allgemein gesteuert werden und erheblich geringer sind als tatsächliche Betriebsgeschwindigkeiten, die verwendeten Meßspulen kleinere Durchmesser aufweisen als voranstehend beschrieben und in Fig. 1 und 2 dargestellt, und daher ergeben sich größere Signal/Rausch-Verhältnisse. Allgemein gesprochen muß man sich daher mit steigendem Spu lendurchmesser relativ zur Größe des untersuchten Seils im mer mehr auf Signalverarbeitungstechniken verlassen, um das Vorliegen oder die Abwesenheit unterbrochener Drähte, von Flächenänderungen und Berührungsmusteränderungen festzustel len.

Claims

1. Vorrichtung zur Untersuchung eines Drahtseils (22) in be zug auf Querschnittsflächenänderungen, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung einen Magnetisierungskopf (10) aufweist, um ein Magnetfeld auszubilden, eine Ein richtung (12, 14, 18) zur Ausbildung eines Durchgangs weges für das Seil, welcher es dem Seil gestattet, sich in einer axialen Richtung durch das Magnetfeld hindurch zu bewegen, wodurch das Seil in einem ersten Sinn an ei nem ersten Ort (d, Fig. 6) magnetisch gesättigt wird, und in einem zweiten Sinn, der dem ersten Sinn entgegen gesetzt ist, an einem zweiten Ort (b, Fig. 6) , und an einem dritten Ort (f, Fig. 6), wobei der zweite und drit te Ort jeweils an entgegengesetzten Seiten in bezug auf den ersten Ort angeordnet sind, und zumindest eine erste Abtasteinrichtung (32) vorgesehen ist, die jeweils am ersten, zweiten oder dritten Ort angeordnet ist, um eine Magnetflußänderung in dem Seil festzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur gleichzeitigen Untersuchung des Draht seils in bezug auf Kontaktmusteränderungen eingesetzt wird, und daß die Vorrichtung zumindest eine zweite und eine dritte Abtasteinrichtung (38, 40; Fig. 14) aufweist, die zwischen dem ersten und zweiten Ort (d bzw. b) angeordnet sind, bzw. zwischen dem ersten und dem dritten Ort (d bzw. f), wobei sich sowohl die zweite als auch die dritte Ab tasteinrichtung in einem zugehörigen Bereich (c, e) befin den, in welchem die Flußdichte in dem Seil annähernd Null ist, und zur Messung der Änderungsrate der Flußdichte als Funktion der Seillänge eingesetzt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß sie eine vierte Abtasteinrichtung aufweist, wo bei die erste Abtasteinrichtung (32) und die vierte Ab tasteinrichtung (32) jeweils an zwei Orten von der Gesamt heit des ersten, zweiten und dritten Ortes (b, d, f) an geordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der ersten Abtasteinrichtung (32) und der vierten Abtasteinrichtung (32) erzeugten Signale addiert werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur gleichzeitigen Untersuchung des Drahtseils in bezug auf gebrochene Dräh te eingesetzt wird, und daß die Vorrichtung zwei Spulen (54, 56; Fig. 18) aufweist, die jeweils einen ersten Ra dius aufweisen, und die um eine Entfernung beabstandet sind, die annähernd gleich dem ersten Radius ist, und die jeweils auf entgegengesetzten Seiten des ersten Ortes (d) angeordnet sind, wobei die beiden Spulen zur Feststellung von Magnetflußänderungen verwendet werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Integriereinrichtung aufweist, um von den beiden Spulen erzeugte Signale in bezug auf die Zeit zu integrieren.

7. Verfahren zur Untersuchung eines Drahtseils in bezug auf Querschnittsflächenänderungen, gekennzeichnet durch fol gende Schritte:
Ausbildung eines Magnetfeldes, Veranlassung einer Bewegung des Drahtseils in einer Axialrichtung entlang einem Füh rungsweg durch das Magnetfeld, wodurch das Seil an einem ersten Ort in einem ersten Sinn magnetisch gesättigt wird, und in einem zweiten Sinn, der dem ersten Sinn entgegen gesetzt ist, an einem zweiten Ort, und an einem dritten Ort, wobei der zweite und der dritte Ort jeweils auf ent gegengesetzten Seiten des ersten Ortes angeordnet sind,
und Ermittlung von Magnetflußänderungen in dem Seil an zumindest entweder dem ersten, zweiten oder dritten Ort.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetflußänderungen zumindest an zwei der genannten Orte ermittelt werden, und daß die nach Feststellung von Mag netflußänderungen erzeugten Signale addiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtseil gleichzeitig in bezug auf Kontaktmuster änderungen durch Ermittlung der Änderungsrate der Flußdich te als Funktion der Seillänge untersucht wird, in beiden der Bereiche, in welchen die Flußdichte in dem Seil an nähernd Null ist, wobei die beiden Bereiche zwischen dem ersten und dem zweiten Ort bzw. zwischen dem ersten und dem dritten Ort angeordnet sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtseil gleichzeitig in bezug auf gebrochene Drähte dadurch untersucht wird, daß zu mindest zwei Spulen verwendet werden, die auf entgegen gesetzten Seiten in bezug auf den ersten Ort angeordnet sind, wobei die Spulen voneinander um einen Abstand be abstandet sind, der annähernd gleich dem Radius der Spu len ist, und wobei die Spulen auf Flußdichteänderungen reagieren.