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Zweiteilige Meßspule für mit Gleichstrom betriebene Vorrichtungen
zur magnetischen Prüfung (Feststellung von mechanischen Zerstörungen) von Stahldrahtseilen
Die bekannten elektromagnetischen Prüfeinrichtungen zur Feststellung von Drahtbrüchen
in Stahldrahtseilen benutzen beim Gleichstromverfahren zum Magnetisieren des Seiles
einen mit Gleichstrom erregten Elektromagneten oder einen Dauermagneten. Im Seil
wird dadurch ein magnetisches Feld parallel zur Seilachse erzeugt. Eine um das Seil
gelegte Prüfspule zeigt beim Bewegen dieser Prüfspule entlang dem Seil mit Hilfe
einer Anzeigevorrichtung, z. B. einem Galvanometer, Störungen im Magnetfeld, hervorgerufen
z. B. durch Drahtbrüche, an.
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Da die Prüfspule bei den zu prüfenden Seilen des Förderbetriebs wegen
der Seilbefestigungen oder des Aufliegens des Seiles auf Stützen, Rollen od. dgl.
nicht von einem der beiden Enden her über das Seil geschoben werden kann, muß die
Prüfspule entweder an Ort und Stelle durch Wickeln von Hand oder mit Hilfe von Wickelmaschinen
hergestellt und nach Durchführung der Messung wieder abgewickelt oder die Prüfspule
bekannterweise derart teilbar gemacht werden, daß das Seil von zwei getrennten Spulenhälften
umfaßt wird oder daß die beiden Spulenhälften aus
Lamellen bestehen,
die abwechselnd und scharnierartig ineinandergreifen.
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Bei elektromagnetischen Prüfungen von Stahldrahtseilen hat sich nun
gezeigt, daß die Verwendung einer derartigen einzigen Niießspule keine brauchbaren
Niießergehnisse liefert.
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Bei Nilagnetisierung der Drahtseile durch einen Elektromagneten oder
Dauermagneten ist es notwendig, die durch Schwankungen des Magnetisierungsstromes
bzw. durch Schwingungen des Seiles im AIagnetspalt hervorgerufenen Änderungen der
Magnetisierung des Drahtseiles und die dadurch hervorgerufenen Störspannungen in
der Meßspule zu kompensieren. Werden diese Störspannungen nicht kompensiert, so
täuschen sie Fehler im Seil vor an Stellen, an denen Fehlstellen (Drahtbrüche, Verschleiß
und I&orrosion) im Seil gar nicht vorhanden sind.
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Die durch Stromschwankungen im Elektromagneten bzw. Seilschwingungen
im WIagnetspalt erzeugten Spannungsschwankungen in der Meßspule bewegen sich bei
der Verwendung einer Äießspule in denselben Größenordnungen wie die durch Fehlstellen
im Seil erzeugten Spannungsschwankungen in der Meßspule. Eine Kompensation dieser
Störspannungen wurde bisher dadurch erzielt, daß zwei möglichst genau gleiche, einteilige
Meßspulen über das Seil geschoben wurden. Die Spulen lagen um das Seil in zwei parallelen
Ebenen. Die Spulen waren so gegeneinandergeschaltet, daß die in der einen Spule
erzeugte Störspannung durch die in der anderen Spule erzeugte Störspannung kompensiert
wurde.
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Das WIel3instrument zeigte also bei Verwendung zweier Spulen keinen
Ausschlag infolge der Störspannungen au, sofern die beiden Spulen, was praktisch
sehr schwierig herzustellen ist, genau gleiche Windungszahl besaßen und die Spulen
aus den genau gleich dicken Drähten hergestellt waren. Bei nicht genau gleicher
Windungszahl und bei nicht genau gleichen Drahtdicken der Drähte in den Spulen erfolgte
keine genaue Kompensation, und es mußten in nachteiliger Weise zusätzlitze Hilfseinrichtungen
den beiden Spulen zugeschaltet werden, um die für solche Messungen erforderliche
genaue Kompensation zu erzielen. Die Verwendung zweier einzelner Spulen führt also
zu dem Nachteil einer unvollständigen Isompensatiori, der S:otwendigkeit der Zuschaltung
von Hilfseinrichtungen zur Erzielung einer genauen Kompensation und der Erschwerung
der Teilbarkeit der Spulen.
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Bei Untersuchung des Seiles wird so vorgegangen, daß das Seil durch
die Magnetisierungs- und bleßeinrichtung durchgezogen oder die Alagnetisierungs-
und WIeßeinrichtung über das Seil gezogen wird. Der nun z. B. durch einen Drahtbruch
erzeugte magnetische Streufluß des Drahtseiles erzeugt also zuerst in der einen
Spule eine Meßspannung und damit im Anzeigeinstrument einen Ausschlag und sodann
in der zweiten Nießspule.
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Gegenüber der gekennzeichneten Anordnung zweier Spulen gibt eine
Meßanordnung mit einer einzigen Meßspule keine brauchbare Anzeige der Fehlerstelle
im Seil aus folgendem Grund: Der durch einen Drahtbruch erzeugte Streufluß im Drahtseil
erstreckt sich über eine er hebliche Länge vor und nach dem Drahtbruch.
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Eine einzige Meßspule zeigt also einen sehr weichen, unbestimmten
Verlauf der Anzeige des Fehlers im Seil, so daß die Fehlstelle nicht lokalisiert
werden kann, insbesondere wenn mehrere Fehlstellen gehäuft auftreten. Eine AIeßanordnung
mit zwei Meßspulen unterdrückt bei der Messung den Streufluß, der sich in größerem
Abstand vor und hinter dem Drahtbruch befindet. Die Nießanordnung spricht nur an
der Streuspitze, d. h. nur am Ort der Fehlstelle selbst an. Die aus zwei einteiligen
Spulen bestehende AZIeßanordnung hat also gegenüber der Mel3anordnung mit einer
einzigen Spule eine Verbesserung der Wirkung in doppelter Hinsicht. I. Kompensation
der von außen kommenden Störeinflüsse; 2. Unterdrückung der weitab von der Fehlstelle
im Seil liegenden Streuflüsse und damit genaue Lokalisierung der Fehlstelle im Seil.
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Diesem Bekannten gegenüber soll durch den Erfindungsgegenstand eine
Spule geschaffen werden, die durch ihre Anordnung ohne zusätzliche Hilfseinrichtungen
zwangsläufig vollkommene Kompensation ergibt und Teilbarkeit ermöglicht. Die Erfindung
geht von einer zweiteiligen Nießspule aus, deren beide gleich großen Spulenteile
das zu untersuchende Stahldrahtseil je zur Hälfte umfassen. Die Kennzeichnung der
Erfindung besteht darin, daß jeder der beiden Spulenteile um eine Achse senkrecht
zur Achse des zu prüfenden Seiles gewickelt ist und die Wicklungsenden so liegen,
daß in jedem der beiden Spulenteile zwei spiegelbildlich gleiche Wieklungsteile
gebildet werden. Diese beiden Wicklungsteile werden hintereinandergeschaltet und
die beiden restlichen Wiclilullgsenden der Gesamtspule zum Anzeigeinstrument geführt.
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In Fig. I bedeutet a das zu prüfende und parallel zur Seilachse zu
magnetisierende Stahldrahtseil; b und stellen die beiden länglichen Spulen dar,
die aus beliebig vielen MTindungen bestehen können und die das Drahtseil a je etwa
bis zur Hälfte umfassen. Mit d bzw. e sind die Spulen b bzw. c in der vom Seil abgenommenen
Lage gekennzeichnet.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen
zxveiteiligen
Meßspule. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Spule
parallel zur Achse des Drahtseiles.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Spule senkrecht zur Achse des
Drahtseiles in der Ebene AB nach Fig. 2. Die Wicklungen b und c liegen auf den beiden
schalenförmigen Spulenkörpern j und g, die durch irgendein geeignetes Mittel, z.
B. durch Schrauben k und i> wällrend des Prüfvorganges zusammengehalten werden.
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Die Erfindung vereinigt die Forderungen nach Teilbarkeit der Meßspule,
Kompensation der Störspannungen und genauer Lokalisierung der Fehlstellen. Die geteilte
Meßspule nach der Erfindung entspricht in ihrer elektrischen Wirkungsweise einer
Anordnung zweier einzelner um das Seil gelegter Meßspulen und ist mechanisch gleichzeitig
geteilt.
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Im Gegensatz zu der nicht geteilten, bekannten, aus zwei einteiligen
Spulen bestehenden Einrichtung wird aber die Kompensation nicht erzielt durch Gegenschaltung
zweier getrennter einteiliger Spulen, sondern die Kompensation wird bei der Erfindung
in jeder Spulenhälfte für sich durch die Art der Wicklung bewirkt. Die Kompensation
der oben gekenuzeichneten Störspannungen erfolgt in der erfindungsgemäßen Meßspule,
wie nachstehend erläutert: Bei den vorn erwähnten Störungen des Magnetfeldes durch
Einflüsse, die außerhalb des Seiles liegen, z. B. Spannungsschwankungen im Elektromagneten
oder Schwingungen des Seiles im Magnetspalt, werden in den beiden Spulenhälften
b und c (Fig. I) keine Spannungen induziert, da die Wicklung b bzw. c jeweils wie
eine bifilare Wicklung wirkt.
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Im Gegensatz hierzu werden beim Durchziehen des Seiles a (Fig. I)
durch die Prüfspulen b und c beim Durchlauf eines Drahtbruchs durch die Spule, beispielsweise
beim Durchziehen des Seiles von oben nach unten, zuerst die oberen Leiter der Spulen
b und c getroffen, in ihnen eine Spannung erzeugt und im Anzeigeinstrument ein Ausschlag
hervorgerufen. Beim Weiterlauf des Drahtbruchs werden die unteren Leiter der Spule
b und c getroffen, in ihnen wieder eine Spannung erzeugt und im Anzeigeinstrument
ein weiterer Ausschlag hervorgerufen. Fehler im Seil zeigen sich also im Meßinstrument
an. Die Spule gemäß der Erfindung ist also elektrisch gleich einer üblichen Anordnung
aus zwei ungeteilten Spulen, die um das Seil gelegt werden und die gegeneinandergeschaltet
sind.
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Die Wirkungsweise der beiden Spulenhälften ist genau gleich. Die beiden
Spulenhälften b und c werden hintereinandergeschaltet, so daß sich die durch Fehlstellen
im Seil, z. B. Drahtbrüche, erzeugten Spannungen in den beiden Spulen b und c addieren.
Etwaige Störspannungen sind sowohl in b als auch in c selber lsompensiert, so daß
bei Hintereinanderschaltung von b und c keine Störspannungen nach außen treten können.
Bei der Erfindung ist also eine Teilbarkeit der Spule erreicht in Kombination mit
einer vollkommenen Kompensation von Störspannungen und einer genauen Lokalisierung
der Fehlstellen im Seil.
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Die Spule gemäß der Erfindung hat gegenüber zwei getrennten einteiligen
Spulen den Vor teil, daß ganz von selbst die oberen und unteren Spulenhälften gleichartig
werden, was für die Herstellung solcher Spulen von Bedeutung ist. Die Leiterzahl
im oberen Spulentcil und im unteren Spulenteil wird zwangsläufig gleich groß. Bei
zwei getrennten einteiligen Spulen besteht hinsichtlich der Kompensation die Fehlerquelle,
daß die Windungszahlen verschieden werden können und daß die Leiterquerschnitte
nicht genau dieselben sind. Bei der Genauigkeit der Kompensation, wie sie bei derartigen
Messungen gefordert wird, waren bei der bisherigen Ausführung zweier getrennter
einteiliger Spulen zusätzliche Einrichtungen notwendig, die den beiden Spulen zugeschaltet
wurden, um eine vollständige Kompensation zu erreichen.
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VATENTANSPRUCN: Zweiteilige Meßspule für mit Gleichstrom betriebene
Vorrichtungen zur magnetischen Prüfung (Feststellung von mechanischen Zerstörungen)
von Stahldrahtseilen, die von den beiden gleich großen Spulenteilen je zur Hälfte
umfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Spulenteile um eine
Achse senkrecht zur Achse des zu prüfenden Seiles gewickelt ist und die Wicklungsenden
so liegen, daß in jedem der beiden Spulenteile zwei spiegelbildlich gleiche NVicklungsteile
gebildet werden.