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Technisches
Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden von Spleißverbindungen
an den Enden von Förderbändern.
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Hintergrund
der Erfindung
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Förderbänder werden
gewöhnlich
als Mittel zum Bewegen von Material von einem Ort zu einem anderen
verwendet. In großen
Bergbaubetrieben ist das Förderband
allgemein aus einem Gummikörper gebildet,
in den Stahlkorde oder -litzen eingebettet sind. Auf der Oberfläche, auf
der Material transportiert werden soll, kann eine Abdeckmischung
verwendet werden. Im Allgemeinen ist die Mischung sehr abrieb- und
schnittbeständig
und besitzt eine ausreichende Dicke, um zu verhindern, dass die
transportierten Steine das Band zerreißen. Auf der inneren Oberfläche kann
eine Riemenscheiben-Mischung verwendet werden, wobei dieser Gummi
im Idealfall geeignet ist, den Verschleiß zu verringern, wenn sich das
Band über
die Riemenscheiben bewegt, die für den
Antrieb des Bandes verwendet werden.
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Diese mit Stahlkord oder Stahllitzen
versehenen Bänder
können
mehrere Meilen lang sein, ferner kosten ihre Installation und ihre
Herstellung mehrere Millionen Dollar. Die Herstellung solcher Bänder erfolgt
anfangs in einer Fabrik, in der die Stahllitzen oder -korde koplanar
zueinander und parallel zu der Oberfläche des Bandes angeordnet werden,
damit das Band eine gleichmäßige Ausdehnung
und ein minimales Flattern bei seiner Vorbeibewegung zeigt, weil
sonst das Band beschädigt
werden könnte.
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Das Verfahren des Standes der Technik
für die
Herstellung von Bändern
erfordert die Schritte des Vulkanisierens des Gummibandes und des
Wickelns des Bandes auf große
Spulen, um sie zum Einsatzort zu transportieren. Sobald die Bandspulen am
Einsatzort entgegengenommen werden, müssen die Enden für die Spleißverbindung
vorbereitet werden, indem der vulkanisierte Gummi von den Litzen auf
einer bestimmten Strecke, die für
eine Verbindungslänge
ausreicht, die eine sichere Spleißverbindung ergibt, entfernt
wird.
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Die Entfernung des Gummis kann eine
sehr zeitaufwändige
und ermüdende
Aufgabe sein. Oftmals wird Klavierdraht verwendet, um den vulkanisierten
Gummi von den Litzen abzuschälen.
In großen
Bändern
mit einer Breite von mehreren Fuß müssen an jedem Verbindungsende
etwa hundert Litzen freigelegt werden. Sobald die Litzen freigelegt
waren, mussten sie von dem vulkanisierten Gummi so weit wie möglich gereinigt
werden. Die Litzen wurden dann mit Lösungsmitteln wie etwa Toluol
gereinigt, anschließend
wurde ein Haftmittel aufgebracht, das beispielsweise eine 3 : 2-Mischlösung aus "Chemlok Nr. 203" und Dimethylbenzol
enthält,
schließlich
wurde ein Gummizement auf die Litzen aufgebracht und getrocknet.
Nach der Vorbereitung der beiden, Enden, wie in dem US-Patent Nr.
3,487,871 mit dem Titel "A
METHOD OF JOINING CONVEYER BELTS HAVING STEEL KORDS EMBEDDED THEREIN", erteilt am 6. Januar
1970, beschrieben ist, wird ein Verbindungselement gebildet, das
aus vulkanisiertem oder halb vulkanisiertem Gummi mit der gleichen Qualität wie der
bei der Bildung des Bandes verwendete Gummi hergestellt ist. Die
Oberseite des Elements ist vorzugsweise aus einem nicht vulkanisierten
Gummi hergestellt und mit mehreren Litzenaufnahmenuten versehen.
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Sobald die Litzen angeordnet sind,
wird ein Haftmittel des oben beschriebenen Typs vorzugsweise auf
die Oberflächen
aufgebracht, um eine vollständige
Haftung sicherzustellen. Dieses Patent des Standes der Technik verwendet
zwar den Ausdruck "nicht
vulkanisierter Gummi",
der vorzugsweise auf den schmelzenden Oberflächen des ansonsten vulkanisierten
oder halb vulkanisierten Elements (13) verwendet wird,
es wird jedoch angenommen, dass dieser Ausdruck bedeutet: "bei dem wenigstens
seine obere Oberfläche
aus einem unvollständig
vulkanisierten Gummi gebildet ist", wie dies im Anspruch des Patents gefordert
wurde. Eine wichtige Beschränkung
besteht dann, wenn das Element für
die Spleißverbindung
an der mit Nuten versehenen Oberfläche halb vulkanisiert ist,
darin, dass der halb vulkanisierte Gummi den Einsatz von Haftlösungsmitteln
erzwang. Diese Lösungsmittel
sind reich an VOCs, außerdem
schafft der freie Umgang mit Dimethylbenzol und Toluol für das Personal
eine Krebsgefahr. In entwickelten Teilen der Welt wird die Verwendung
solcher Lösungsmittel
stark missbilligt.
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Der näheste Stand der Technik lässt sich
in EP-A-0 372 510 finden, worin ein Verfahren offenbart ist für die Spleißverbindung
der Enden von Förderbändern, die
einen vulkanisierten Gummi mit in den vulkanisierten Gummi eingebetteten
Stahllitzen besitzen, das die Schritte umfasst, bei denen mehrere Litzen
freigelegt werden; wenigstens zwei nicht vulkanisierte Streifen 90, 92 aus
Gummi vorgesehen werden, wobei wenigstens ein Streifen, 92,
ein unterer Streifen mit mehreren im Wesentlichen parallelen Litzenaufnahmenuten
ist, die sich an einer oberen Oberfläche befinden, während der
andere wenigstens eine Streifen, 90, ein oberer Streifen
ist; die freigelegten Litzen 100 auf den zu verbindenden
Bandenden in den Nuten des wenigstens einen unteren Streifens angeordnet
werden; und der obere Streifen 90 über dem unteren Streifen 92 angeord net
wird und die Streifen miteinander und mit den Litzen 100 vulkanisiert
werden, um dadurch die Spleißverbindung zu
bilden.
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Eine zweite Beschränkung des
Spleißverbindungselements
des Standes der Technik besteht darin, dass das Element offensichtlich
auf die exakte Breite des Bandes gegossen wurde und genau die doppelte
Anzahl von Litzen wie das Band hatte. Das bedeutete, dass für jede Bandbreite
ein spezifisches Element vorhanden sein musste, da Förderbänder hinsichtlich
der Breite oder der Größe oder
der Anzahl der zu verwendenden Litzen nicht genormt sind, so dass
das Konzept, das in diesem Patent gelehrt wird, speziell entworfene
Heizformen erforderte.
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Eine dritte Beschränkung des
Spleißverbindungsverfahrens,
das in dem US-Patent Nr. 3,487,871 beschrieben ist, bestand darin,
dass die Litzen frei von jeglichem vulkanisierten Bandgummi sein
mussten, da dieser, wenn er auf den Litzen verblieb, die Haftung
nachteilig beeinflusste.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Notwendigkeit zu beseitigen, das Spleißverbindungselement
halb zu vulkanisieren.
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Ein weiteres Ziel ist es, die Verwendung
von Lösungsmitteln
unnötig
zu machen.
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Ein nochmals weiteres Ziel ist es,
den Bedarf an einer vollständigen
Reinigung der Litzen von jeglichem vulkanisierten Gummi vor dem
Spleißverbinden
zu beseitigen.
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Ein nochmals weiteres Ziel ist es,
einen Spleißverbindungsstreifen
zu schaffen, der unabhängig
von der Breite des Bandes oder der entsprechenden Anzahl von Litzen
vielfach verwendet werden kann.
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Ein nochmals weiteres Ziel ist es,
die Spleißverbindungsfestigkeit
zu verbessern und bei der Spleißverbindungsvorbereitung
Zeit zu sparen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Durch die vorliegende Erfindung,
wie sie in den Ansprüchen
definiert ist, sind ein Verfahren für die Spleißverbindung der Enden von Förderbändern, die
vulkanisierten Gummi mit in den vulkanisierten Gummi eingebetteten
Stahllitzen besitzen, elastomere Streifen zum Spleißverbinden
von stahldrahtverstärkten
Bändern
und ein Spleißverbindungs-Bausatz
für die
elastomeren Streifen zum Spleißverbinden
von stahldrahtverstärkten
Bändern
vorgesehen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Teilquerschnittsansicht einer beispielhaften Bandstruktur mit
Stahllitzen, die in vulkanisierten Gummi eingebettet sind.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Bandendes, das für die Befestigung
an einem entsprechenden Bandende vorbereitet ist, und mehrerer vorgeformter
nicht vulkanisierter Streifen aus Gummi für die Spleißverbindung.
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3 ist
eine Stahlkordlitze, die in einen Überzug aus dem vulkanisierten
Bandgummi eingehüllt
ist.
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4 ist
eine Seitenansicht einer Vulkanisierungspresse zum Bilden einer
Bandverbindung gemäß der Erfindung.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Kalandriervorrichtung zum Bilden
des vorgeformten elastomeren Streifens.
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6 ist
eine Querschnittsansicht der Kalanderwalze mit Stegen, die für die Formung
der Litzenaufnahmenuten in dem Streifen geeignet sind.
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7 ist
eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Streifens.
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines vorgeformten Streifens mit einer
Schicht aus einem unteren Riemengummi, der auf den Streifen laminiert ist.
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9 ist
eine Querschnittsansicht eines vorgeformten Streifens mit einer
darauf laminierten Schicht aus einem oberen Abdeckgummi.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht der Streifen-Baueinheit in einem beispielhaften
Bausatz zum Spleißen
einer Verbindung für
ein Band, das mit in Gummi eingebetteten Stahllitzen verstärkt ist.
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Genaue Beschreibung
der Erfindung
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In 1 ist
ein beispielhaftes Förderband (10)
gezeigt. Das Band (10) besitzt mehrere Stahlkorde oder
-litzen (1), die in einen Kern oder eine Mittelschicht
aus Gummi (2) eingebettet sind. Wie gezeigt ist, ist die
Mittelschicht (2) von einer unteren Gummischicht (3)
aus einer Mischung, die für
einen Kontakt mit den Antriebsriemenscheiben des (nicht gezeigten)
Fördersystems
ideal geeignet ist, und von einer oberen Schicht (4) aus
einer Gummimischung, die für eine
Abrieb- und Schnittbeständigkeit
ideal geeignet ist, eingeschlossen. Weiterhin können solche Bänder (10)
zusätzliche
Textil- oder Gewebeschichten enthalten, alternativ sind sie unter
Verwendung eines einzigen homogenen Gummis ohne obere oder untere
Mischung gebildet, wobei die Stahllitzen des Bandes mit einer dünnen Gummihaftschicht
oder -beschichtung (5) imprägniert oder beschichtet sein
können,
um die Kordhaftung zu steigern. Dennoch ist die vorliegende Erfindung
ideal geeignet, um die Spleißverbindung
nahezu jeden bekannten Typs von Gummiförderbändern (10) mit Stahlkorden
oder -litzen (1) zu erleichtern.
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In 2 ist
die Vorbereitung der Bandenden (11, 12), die miteinander
verbunden werden sollen, gezeigt. Die Bandenden (11, 12)
besitzen einen Abschnitt, in dem der Körper (14) des Bandes
(10) entfernt ist, um die Stahllitzen (1) freizulegen.
Zur Vereinfachung soll der Ausdruck "Körper
(14) des Bandes (10)" alle Körperelemente wie etwa die Mittelschicht
(2), die untere Schicht (3), die Abdeckschicht (4)
sowie irgendwelche anderen Schichten umfassen. Dieser Abschnitt
des Körpers
(14) ist vorzugsweise über
die Breite des Bandes in einer diagonalen Richtung freigelegt. Dadurch
ist sichergestellt, dass sich nicht die gesamte Spleißverbindungsnaht
auf einmal einer Antriebsriemenscheibe nähert. Weiterhin kann die Schicht
aus Gummi auf der oberen Oberfläche
der Litzen weiter zurückgeschnitten
sein als die untere Schicht aus Gummi unter den Litzen, wobei dieses
Verfahren der Vorbereitung der Enden (11, 12) üblicherweise
als gestufte Kontur bezeichnet wird. Diese Merkmale können, obwohl
nicht erforderlich, die Spleißverbindung
in einigen Anwendungen verbessern.
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Sobald der Gummikörper (14) von einem Ende
(11, 12) entfernt ist, liegen die Litzen (1)
aus Stahlkord frei. In einigen Techniken des Entfernens des Gummikörpers (14)
wird ein Stahlklavierdraht verwendet, um den Gummi von den Korden
(1) abzuschälen.
In diesem Verfahren der Entfernung (14) des Körpers wird
im Wesentlichen der gesamte Gummi, der den Stahlkord umgibt, entfernt,
so dass die Korde nur teilweise von einem vulkanisierten Gummi eingehüllt sind.
Falls gewünscht,
kann der verbleibende Gummi, der an den Korden oder Litzen haftet, durch
Drahtbürsten
oder dergleichen entfernt werden. Diese Technik ist jedoch sehr
ermüdend
und zeitaufwändig
und wird vorzugsweise vermieden.
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Ein alternatives Verfahren zum Entfernen des
Gummikörpers
(14) umfasst die Verwendung eines Mittels mit angepassten
Schneidoberflächen,
die den Gummikörper
(14) entfernen und dabei die Litzen (1) so zurücklassen,
dass sie mit einer dünnen Gummihülle (5) überzogen
sind, wie in 3 gezeigt ist.
In dieser Technik können
die Litzen (1) geschwabbelt werden, um die Haftung der
vulkanisierten Gummihülle
(5) zu verbessern, bevor die Verbindung gespleißt wird.
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Es ist wichtig anzumerken, dass die
vorliegende Erfindung ideal für
die Verwendung auf Bändern
geeignet ist, wobei die Litzen am Ende der Bänder infolge einer Herstellungstechnik
freigelegt sind. In einem solchen Fall kann der Schritt des Vorbereitens
der Enden (11, 12) für die Spleißung vermieden oder modifiziert
sein, wodurch der Schritt des Entfernens des gehärteten Gummis beseitigt wird.
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Wie in 2 gezeigt
ist, sind die freigelegten Litzen oder Korde (1) im Idealfall
in Vertiefungen in vorgeformten Streifen (20) aus nicht
vulkanisiertem Gummi angeordnet. Diese Vertiefungen stellen jeweils
eine Litzenaufnahmenut (22) dar. Im Idealfall ist die Anzahl
der Nuten (22) pro Zoll gleich der doppelten Anzahl von
Litzen pro Zoll an einem Ende des Bandes.
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Jeder vorgeformte Streifen (20)
der Gummispleißverbindung
besitzt eine Breite (WS) und eine Länge (LS), wie in 2 gezeigt
ist. Die Streifen (20) besitzen eine erste Oberfläche (24)
mit mehreren Nuten (22) und eine zweite Oberfläche (26),
wobei die zweite Oberfläche
(26) im Allgemeinen flach oder eben ist.
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Durch Orientieren des flachen Streifens
(20) mit der mit Nuten versehenen ersten Oberfläche (24) in
der Nähe
der Litzen (1), können
die Litzen (1) eines Endes (11) in jeder anderen
Nut (22) angeordnet werden, während die Litzen (1)
des anderen Endes (12) die noch zu füllenden Nuten (22)
füllen.
Die resultierenden Litzen (1) von dem einen Ende (11)
und jene von dem anderen Ende (12) bilden eine überlappende
Anordnung aus Litzen (1).
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Da die Anzahl der Litzen (1)
in den Spleißverbindungen
angenähert
gleich der doppelten Anzahl der Litzen im übrigen Förderband (10) ist,
ist es möglich,
die Länge
der Korde oder Litzen (1) in einer Anzahl bemusterter Folgen
zu verändern.
Das Prinzip besteht dabei darin, dass ein an einem Ende (11) kurz
abgeschnittener Kord an einen oder zwei lange Korde (1)
am Ende (12) angrenzt oder umgekehrt. Die resultierende
Wirkung besteht darin, dass die Kordenden sich nicht gleichzeitig
um die Antriebsriemenscheibe biegen, was Anlass zu einer Spitzenbeanspruchung
geben würde.
Diese Spleißtechniken sind
zwar im Stand der Technik wohlbekannt, es ist jedoch wichtig anzumerken,
dass sie für
die vorliegende Erfindung einfach angepasst werden können.
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Sobald alle Korde oder Litzen (1)
in den Nuten (22) in einer geeigneten Spleißfolge angeordnet sind,
wird ein oberer Streifen oder mehrere obere Streifen über der
Spleißöffnung angeordnet,
wodurch die Litzen durch einen Streifen aus nicht vulkanisierten
Gummistreifen sowohl von oben als auch von unten abgedeckt sind.
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Vorzugsweise kann der obere Streifen ähnlich wie
der untere mit Nuten versehen sein. Am stärksten bevorzugt besitzen die
oberen und unteren Streifen das gleiche Profil und die gleiche Zusammensetzung.
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Alternativ kann der obere Streifen
einfach eine flache Komponente aus nicht vulkanisiertem Gummi sein.
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Abhängig vom Öffnungsbetrag, der für die Spleißverbindung
notwendig ist, kann der Streifen (20) etwas größer als
notwendig vorgesehen sein, wobei in einem solchen Fall die Streifen
so zugeschnitten sein können,
dass sie darauf wie erforderlich passen.
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Stärker bevorzugt ist die Länge der
Streifen so bemessen, dass die für
die Festigkeit und die Dauerhaftigkeit optimale Spleißungslänge (LS) geschaffen wird, ohne dass ein Zuschneiden
oder Abschneiden des Streifens erforderlich wäre. In diesem Fall kann die
Bandherstellung wenigstens sicherstellen, dass die Spleißungslänge ausreicht.
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Was die Streifenbreite (WS) betrifft, besteht ein wichtiges Merkmal
der Spleißverbindungsstreifen darin,
dass sie auf eine Breite (WS) vorgeformt
werden, die im Allgemeinen schmäler
als die Bandbreite (WB) ist. Für Bänder mit
einer Breite von 5 Fuß oder mehr
ist es ohne weiteres einsichtig, dass die Vielzahl schmälerer Streifen
einfacher zu handhaben sind. Die Bedienungsperson für den Spleißvorgang kann
einfach so viele Streifen anordnen, wie erforderlich sind, um die
Litzen abzudecken, woraufhin sie den letzten Streifen so zuschneiden
muss, dass er an die Gesamtbandbreite angepasst ist. Im Idealfall
erfordert dieses Zuschneiden einfach die Verwendung eines heißen Messers
oder eines ähnlichen
Schneidelements und des Führens
des Messers durch eine Nut (22) des Streifens.
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Dieses Verfahren ist sowohl auf die
Oberseite als auch auf die Unterseite der Spleißverbindung anwendbar.
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Sobald die nicht vulkanisierten Streifen
(20) angeordnet sind und die Litzen geeignet in den Nuten (22)
angeordnet sind, wird der Verbindungsbereich in einer Vulkanisierungspresse
(30) angeordnet, wie in 4 gezeigt
ist. Sobald die Vulkanisierung erfolgt ist, ist die Spleißverbindung
vollständig.
Die Vorteile der Verbesserungen der Genauigkeit und der Qualitätskontrolle
können
gegenüber
den im Stand der Technik verwendeten, undurchsichtigeren Techniken einfach
anerkannt werden, zusätzlich
zu einer besseren Spleißverbindung
kann dieses Verfahren jedoch die Spleißverbindungszeit um mehr als
die Hälfte
gegenüber
derzeitigen Techniken verringern. Wenn berücksichtigt wird, dass in einem
großen
Bergbau-Band etwa hundert Spleißverbindungen
erforderlich sein können,
hat eine Verringerung von 8 Stunden auf weniger als 4 Stunden für die Fertigstellung
einer einzigen Spleißverbindung
offensichtliche Kosten- und Zeiteinsparungen zur Folge.
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In 5 ist
eine Kalandriervorrichtung (100) für die Bildung des vorgeformten
elastomeren Streifens (20) gezeigt. Die Vorrichtung (100)
besitzt eine oder mehrere Kalandriereinheiten (200), wobei
jede Einheit (200) ein Paar Kalanderwalzen (350, 352) enthält.
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In 6 besitzt
eine der Walzen (352) mehrere Stege (356), die
in einer parallelen Anordnung orientiert sind, bilden die Stege
(356) die mehreren Vertiefungen (22) in dem Querschnittsprofil
der Streifen (20) und formen diese Nutbildungsstege (356)
die Litzenaufnahmenuten (22). Eine der Kalanderwalzen (352),
vorzugsweise diejenige mit den Stegen (356), weist eine
Komponentenbildungsvertiefung (354) auf, die das Gesamtprofil
des Streifens (20) aufbaut. Der Streifen (20)
selbst wird durch Ausgeben des nicht vulkanisierten Gummis (40)
in den Walzenspalt der Kalanderwalzen gebildet. Wie gezeigt ist
das Mittel (360) zum Beschicken der Walze eine Strangpresseinrichtung
(360), die den Gummi zu einer runden Litze (40)
verarbeitet, die in den Walzenspalt geführt wird. Wenn das Streifenprofil
geformt ist, wird der Streifen (20) direkt zu einem Fördermittel
(600) umgeladen. Wie gezeigt ist, kann sich in dem Fördermittel
ein Stahlförderband
(207) befinden.
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Alternativ kann der Streifen (20)
auf eine weitere Gummischicht (3, 4) umgeladen
werden. Wie in den 8 bzw. 9 gezeigt ist, können die
vorgeformten Streifen auf eine Schicht aus einem unteren Riemenscheibengummi
(3) oder auf eine Schicht aus einem oberen Abdeckgummi
(4) laminiert werden, wodurch spezifische obere Streifen
(20) und untere Streifen (20) hergestellt werden.
In einem solchen Fall können
zwei Kalandriereinheiten verwendet werden, um gleichzeitig die beiden
Schichten zu bilden, wie in 5 gezeigt
ist.
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Es wird vorzugsweise angenommen,
den Streifen (20) auf ein Trägerelment wie etwa eine Unterlage
(50) zu übertragen.
Am stärksten
wird eine halbsteife Polyester-Unterlage (50) bevorzugt.
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Wie in 10 gezeigt
ist, kann der Streifen (20) dann, wenn er auf einer Unterlage
(50) angeordnet ist, gewickelt und vertikal gestapelt werden.
Unter der Annahme, dass der Streifen (20) am Ort seiner Erzeugung,
d. h. bei der Kalanderwalze, an der Unterlage (50) befestigt
oder zu dieser umgeladen worden ist, ist die Haftung an der Unterlage
(50) derart, dass der Streifen (20) an der Unterlage
(50) sicher befestigt ist. Dadurch wird eine mögliche Transport- und
Handhabungsbeschädigung
minimiert. Wie gezeigt ist, sollte die Anzahl von Wicklungen, die
in einen Bausatz gegeben werden, gleich dem Betrag sein, der für die Herstellung
einer Spleißverbindung notwendig
ist.
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Wie gezeigt ist, kann die obige Vorrichtung (100)
zur Fertigung der Streifen (20) zusätzliche Kalandriereinheiten
(200) umfassen, die entweder die obere Abdeckschicht (4)
oder eine untere Riemenscheibenschicht (3) formen.
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Dennoch ermöglichen die Prinzipien der
Erzeugung von Streifen (20) vorteilhaft die Vorformung der
Komponente in einem rohen oder nicht vulkanisierten Zustand. Dadurch
ist sichergestellt, dass die Streifen (20) verwendet werden
können,
ohne dass die Verwendung von Lösungsmitteln
oder Zementen notwendig ist.