DE4413924A1 - Meßeinrichtung zur Anzeige von Spleißstellen in einem aus Litzen gebildeten Stahlseil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Anzeige von Spleißstellen in einem aus Litzen gebildeten Stahlseil während des Betriebes, insbesondere in Umlauf-Seilbahnen.

Bei Seilbahnen, bei denen an ein mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufendes Stahlseil nach Bedarf Fördereinrichtungen wie beispielsweise Personengondeln, Einzelsessel oder dergleichen angeklemmt werden, besteht die Vorschrift der Aufsichtsbehörden, daß im Bereich der Spleißstellen des Stahlseiles derartige Fördereinrichtungen nicht angeklemmt werden dürfen. Dies hängt damit zusammen, daß an Spleißstellen wegen der dort veränderten Seilgeometrie die Sicherheit der angeklemmten Fördereinrichtungen nicht gewährleistet ist und daß außerdem in diesem Bereich mit erhöhtem Verschleiß am Stahlseil durch die Klemmeinrichtungen gerechnet werden muß. Da Spleißstellen eines Stahlseiles während des laufendem Betriebes visuell praktisch nicht zu erkennen sind, besteht die Notwendigkeit, Vorkehrungen zu treffen, Spleißstellen durch geeignete Überwachungsmittel kenntlich zu machen. Aus Sicherheitsgründen muß eine solche Überwachungseinrichtung so beschaffen sein, daß die Spleißstelle bei ihrer Annäherung an die Ankoppelstelle der Beförderungseinrichtung mit großer Zuverlässigkeit erfaßt wird, um so ein vorübergehendes Blockieren der Starteinrichtung für die einzuklemmenden Fördereinrichtungen zu ermöglichen.

Bislang werden für diese Zwecke beispielsweise optoelektrische und radioaktive Einrichtungen benutzt. Bei der optoelektrischen Einrichtung wird die Oberfläche des Stahlseils vor Beginn einer Spleißstelle mit einer kontrastierenden Farbe markiert, die dann von einem optoelektrischen Sensor erkannt werden kann. Nachteilig hierbei ist vor allem, daß sich die Farbmarkierung während des Betriebes abnutzt oder durch Schmiermittel verschmutzt, so daß die Notwendigkeit einer laufenden Erneuerung besteht, wenn die Sicherheit nicht beeinträchtigt werden soll.

Bei Einrichtungen auf radioaktiver Basis werden kleine hochradioaktive Präparate am Anfang einer Spleißstelle in das Innere des Stahlseils eingebracht und mit äußeren Strahlungsdetektoren erkannt. Diese Einrichtungen arbeiten solange zuverlässig, wie die Strahlungsintensität des Präparats nicht unter einen Mindestwert gesunken ist. Da derart hochaktive Strahler zu meist geringe Halbwertzeiten aufweisen, müssen die Präparate in regelmäßigen Zeitabständen ausgetauscht werden, was einen hohen finanziellen Aufwand erforderlich macht. Da zudem die Akzeptanz radioaktiver Substanzen allgemein zurückgegangen ist und gleichzeitig die Auflagen der Überwachungsbehörden hinsichtlich des Strahlenschutzes bei Betrieb und Entsorgung radioaktiver Rückstände gestiegen sind, besteht bei Seilbahnbetreibern ein allgemeines Interesse an einer Überwachungseinrichtung, bei der die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht auftreten.

Bei stahlseilarmierten Fördergurten ist es bekannt, periodische oder laufende Überprüfungen mit Hilfe eines im Stahlseil erzeugten Magnetfeldes durchzuführen, um so Aufschluß über den jeweiligen Zustand der Armierungsstahlseile zu erhalten (DE 39 04 612 A1). Dabei werden die Stahlseile bei laufendem Betrieb auf einer begrenzten Länge magnetisiert und die erzeugten Magnetfelder gemessen. Den magnetischen Fluß stören dabei Durchmesserveränderungen oder Unterbrechungen einzelner Litzen. Die dabei gemessenen Unregelmäßigkeiten des magnetischen Flusses werden in einem Rechengerät weiterverarbeitet, welches registrierbare Signale liefert, die das Erkennen von Unregelmäßigkeiten bzw. Schäden im Stahlseil ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem vorbekannten Prüfverfahren auf der Basis der Messung eines in einem Stahlseil erzeugten magnetischen Flusses eine Meßeinrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, in einem Stahlseil während des laufenden Betriebes Spleißstellen mit größtmöglicher Sicherheit zu erkennen, und die gegenüber den bekannten Einrichtungen dieser Art den Vorteil hat, daß sie nach ihrer Installation praktisch wartungsfrei arbeitet und auch keinerlei Bestandteile enthält, die in ihrer Wirksamkeit nachlassen und deshalb in kurzen Zeitabständen erneuert werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einer Meßeinrichtung zur Anzeige von Spleißstellen in einem aus Litzen gebildeten Stahlseil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die mit einem Spleiß verbundene Erhöhung des ferromagnetischen Querschnitts des zu überwachenden Stahlseils in einem magnetischen Feld zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses führt. In einer das Stahlseil konzentrisch umschließenden Meßspule wird als Folge einer Flußerhöhung eine elektrische Spannung induziert. Wird diese Spannung über die Zeit oder die Seillänge integriert, dann stellt das Integral ein Maß für die Veränderung des magnetisch aktiven Querschnitts des Stahlseils dar. Am Ende der Spleißstelle wird durch die Verringerung des magnetisch aktiven Querschnitts auf den Normalquerschnitt des Stahlseils eine gegenpolige Spannung erzeugt, die bei Integration zu einer Abnahme des Integrals auf den Anfangswert führt. Aus den positiven und negativen Änderungen des Integrals, welches sich als elektrisches Signal darstellt, sind mit Hilfe einer geeigneten Auswerteschaltung Anfang und Ende einer Spleißstelle zuverlässig erkennbar und durch Schaltsignale darstellbar.

Diese Schaltsignale können z. B. bei einer Umlauf-Seilbahn in bekannter Weise dazu benutzt werden, die Startvorrichtung für das Anklemmen der Seilbahnkabinen für die Dauer des Durchlaufs der Spleißstelle zu blockieren.

Eine vorteilhafte Ausführung einer Meßeinrichtung nach der Erfindung enthält als Magnetfelderreger entweder einen Dauermagneten oder eine Erregerspule. Bei Verwendung einer Erregerspule ist es zweckmäßig, diese aus zwei, mit axialem Abstand voneinander angeordneten Halbspulen zu gestalten und die Meßspule zwischen den beiden Halbspulen anzuordnen. Die Aufteilung in zwei Halbspulen begünstigt die Bildung eines homogenen Magnetfeldes im Bereich der Meßspule.

Im Hinblick auf die Signalverarbeitung ist es zweckmäßig, die Erregerspule mit Gleichstrom konstanter Stärke zu speisen. Grundsätzlich ist jedoch auch die Anwendung eines niederfrequenten Wechselstroms zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Innern eines Stahlseils möglich.

Da entlang der Länge einer Spleißstelle ebenso viele Stoßstellen von Litzen vorhanden sind wie das Stahlseil Litzen hat, ergibt sich an jeder Litzenstoßstelle ein kurzzeitiger Einbruch des magnetischen Flusses mit anschließendem Wiederanstieg auf den vorherigen Wert. Dieses Spleißmuster ist für jede Spleißstelle typisch und wiederholt sich nach jedem Seilumlauf in identischer Form. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird diese Erkenntnis zu einer weiteren Erhöhung der Sicherheit der Meßeinrichtung genutzt. Diese Weiterbildung besteht darin, daß in einem Mikroprozessor als Bestandteil der elektronischen Integrationseinheit das gemessene Muster einer tatsächlichen Spleißstelle mit einem in einem Speicher abgelegten Muster des Spleißverlaufes des zu untersuchenden Stahlseils verglichen wird, so daß die gemessenen Signale einer tatsächlichen Spleißstelle von zufälligen, störungsbedingten Signalen unterscheidbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsform einer Meßeinrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der räumlichen Anordnung von zwei Erregerhalbspulen und einer Meßspule an einem Stahlseil,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer vereinfachten Darstellung einer Stoßstelle eines Stahlseils und

Fig. 3 eine Auswerteschaltung in Form eines Blockschaltbildes.

In Fig. 1 sind zwei in Reihe schaltbare Halbspulen 1, 2 einer Erregerspule in Verbindung mit einem Stahlseil 3 veranschaulicht, die in dem Stahlseil einen achsparallelen magnetischen Fluß 4 erzeugen. Gespeist wird die Erregerspule 1, 2 mit einem konstanten Gleichstrom, dessen Stärke in Abhängigkeit von der Windungszahl so gewählt wird, daß das Stahlseil etwa bis zur Sättigung magnetisierbar ist.

Zwischen den beiden Halbspulen 1, 2 der Erregerspule ist eine aus mehreren Windungen bestehende Meßspule 5 angeordnet, die mit dem magnetischen Fluß 4 gekoppelt ist und bei Flußänderungen Spannungssignale liefert, die in einer Auswerteschaltung weiter verarbeitet werden.

Erregerspule 1, 2 und Meßspule 5 umschließen das zu untersuchende endlose Stahlseil 3 einer Umlauf-Seilbahn konzentrisch und können folglich erst am Verwendungsort um das Stahlseil 3 herum gewickelt werden. Der auf diese Weise gebildete Meßkopf wird anschließend mit einer geeigneten Halterung an einer vorhandenen Tragkonstruktion der Seilbahn oder dergleichen befestigt.

Der grundsätzliche Aufbau einer Spleißstelle in einem Stahlseil 6, welches aus einer Anzahl Litzen 7 gebildet ist, ergibt sich aus der schematischen Darstellung in Fig. 2. Die einzelnen Litzen 7, die in Wirklichkeit auf einem Kreisumfang hintereinanderliegen, sind in Fig. 2 der besseren Übersicht wegen flächig nebeneinander dargestellt. Das abgebildete Stahlseil 6 enthält insgesamt sechs Litzen 7 mit gleichem Querschnitt.

Als Länge 1 einer Spleißstelle wird der Abstand zwischen den freien Stoßenden 8, 9 der äußeren Litzen 7 bezeichnet. Im Bereich der Spleißstelle überlappen sich jeweils zwei benachbarte Litzen 7 auf einer Länge, die einem Sechstel der Gesamtlänge 1 der Spleißstelle entspricht. Dabei entstehen fünf Stoßstellen 10, an denen sich zwei Litzen 7 mit ihren Stirnenden einander gegenüberstehen.

Die Länge 1 einer Spleißstelle ist aus Sicherheitsgründen sehr groß, sie beträgt im allgemeinen das Zweitausendfache des Seildurchmessers. Bei einem Seil mit einem Durchmesser von 33 mm hat die Spleißstelle folglich eine Länge von 66 m. Nicht nur diese relativ große Länge einer Spleißstelle, sondern auch der Tatbestand, daß Seilbahnen vielfach mit veränderlicher Seilgeschwindigkeit betrieben werden, machen deutlich, daß einer zuverlässigen Erkennung von Anfang und Ende einer Spleißstelle eine besondere Bedeutung zukommt.

Das Prinzip einer Auswerteschaltung ist in Fig. 3 veranschaulicht. In den beiden Halbspulen 1, 2 der Erregerspule fließt ein konstanter Erregerstrom, den eine Stromquelle 11 liefert. Dadurch wird im zu untersuchenden, sich bewegenden ferromagnetischen Stahlseil 3 ein magnetischer Fluß 4 erzeugt, der weitgehend dem magnetischen Widerstand und damit der wirksamen Querschnittsfläche des Stahlseils 3 proportional ist.

Solange sich der Querschnitt des sich bewegenden Stahlseils 3 nicht ändert, bleibt der magnetische Fluß 4 konstant. Sobald aber durch eine Querschnittsänderung der magnetische Fluß 4 sich ändert, wird in der Meßspule 5 eine elektrische Spannung induziert, deren Höhe der Änderung des Flusses 4 nach der Zeit proportional ist. Integriert man diese Spannung über die Zeit oder über die Seillänge, wird der daraus resultierende Wert von der Geschwindigkeit des Stahlseils 3 unabhängig und nur der absoluten Flußänderung, d. h. der Querschnittsänderung proportional. Die Geschwindigkeit des Stahlseils 3 hat also auf das Meßergebnis keinen Einfluß mehr.

Das Meßsignal der Meßspule 5 wird dem Eingang eines Analogverstärkers 12 zugeführt und erscheint als verstärktes Meßsignal an dessen Ausgang, von dem es dem Eingang eines Integrators 13 zugleitet wird. Dessen Ausgang liefert ein integriertes Signal, das an einen Schaltverstärker mit Komparator 14 angelegt wird und in diesem mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen wird, wobei bei deren Überschreiten ein Signal einem Ausgabegerät 15 zugeführt wird, welches an zugehörigen Kontakten 16 einen Schalt- oder Umschaltvorgang auslöst. Dieser Schaltvorgang kann beispielsweise bei einer Umlauf-Seilbahn in an sich bekannter Weise das Starten der für das Anklemmen bereitstehenden Seilbahngondeln verhindern oder freigeben.

Claims (7)

1. Meßeinrichtung zur Anzeige von Spleißstellen in einem aus Litzen gebildeten Stahlseil während des Betriebes, insbesondere in Umlauf-Seilbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfelderreger vorgesehen ist, der das Stahlseil (3) konzentrisch umschließt und im Stahlseil (3) einen achsparallelen magnetischen Fluß (4) erzeugt, daß ferner eine das Stahlseil (3) umschließende und durch den magnetischen Fluß (4) beeinflußbare Meßspule (5) vorgesehen ist und daß an die Meßspule (5) eine Auswerteschaltung (12, 13, 14) zum Erfassen und Verarbeiten der in der Meßspule induzierten Spannungen angeschlossen ist, die auswertbare Signale bei einer Änderung des magnetischen Flusses (4) als Folge einer Querschnittsänderung des Stahlseils (3) liefert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderreger aus einem Dauermagneten oder einer Erregerspule (1, 2) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1, 2) aus zwei, mit axialem Abstand voneinander angeordneten Halbspulen besteht und daß die Meßspule (5) zwischen diesen Halbspulen (1, 2) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1, 2) mit Gleichstrom konstanter Stärke gespeist wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung der von der Meßspule (5) kommenden Signale eine elektronische Integrationseinheit (13) vorgesehen ist, mittels der Anfang und Ende einer Spleißstelle als Signal darstellbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Integrationseinheit (13) einen Mikroprozessor umfaßt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikroprozessor das gemessene Muster einer tatsächlichen Spleißstelle mit einem in einem Speicher abgelegten Muster des Spleißverlaufes des zu untersuchenden Stahlseils verglichen wird, so daß die gemessenen Signale einer tatsächlichen Spleißstelle von zufälligen, störungsbedingten Signalen unterscheidbar sind.