WO2009124775A1 - Device and method for the non-destructive monitoring of the operating state of components made of elastomers - Google Patents

Device and method for the non-destructive monitoring of the operating state of components made of elastomers Download PDF

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WO2009124775A1
WO2009124775A1 PCT/EP2009/002660 EP2009002660W WO2009124775A1 WO 2009124775 A1 WO2009124775 A1 WO 2009124775A1 EP 2009002660 W EP2009002660 W EP 2009002660W WO 2009124775 A1 WO2009124775 A1 WO 2009124775A1
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Klaus Zengerle
Christoph Gund
Ralf Heinrich
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Klaus-Gerhard Scholz
Klaus Zengerle
Christoph Gund
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/02Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting detecting dangerous physical condition of load carriers, e.g. for interrupting the drive in the event of overheating

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for non-destructive in-situ monitoring of the operating condition of components made of plastics, in particular elastomeric materials (rubber), wherein the components may be preferably designed as quasi-endless belts, straps or belts and perform various engineering functions (eg power transmission, transport of bulk materials, etc.). Also conceivable are elastomeric components which are exposed during their use of a thrust, bending, tensile and / or compressive load, which cause a deformation of the components.
  • elastomeric components which are exposed during their use of a thrust, bending, tensile and / or compressive load, which cause a deformation of the components.
  • elastomers Due to their macromolecular structure (high polymers) as well as a wide-meshed cross-linking of their molecular chains, elastomers have a very specific stress / deformation mechanism, which differs from the metallic materials. They show, for example, thermodynamically entropy-elastic behavior, ie that with a deformation under elongation of the clogged chain molecules, the statistically probable arrangement state of these decreases, but a higher order state is reached (unlikely state with decreasing entropy). After deformation, the macromolecules endeavor to regain the initial state of ideal random disorder with maximum entropy.
  • Polymer materials such as elastomers are viscoelastic substances, ie the deformation process is characterized by both elastic and viscous deformations. In the case of purely elastic deformation, the stored energy is released again after discharge, whereas viscous deformations cause a transformation of the deformation energy into heat. These viscous components cause a strong time, temperature, frequency and amplitude dependence of the material data characterizing the deformation.
  • this characteristic material behavior also offers the possibility of recording deviations of the typical stress / deformation behavior for each component and of comparing normal states with deviating states.
  • the definition of the deviation or the achievement of a so-called damage limit presupposes the knowledge of the process under the operating conditions as material and component-appropriate, ie normal running process. In doing so, both continuum-mechanical and primarily fracture-mechanical laws must be observed.
  • conveyor belts are used as steel cable, textile or aramid fiber conveyor belts.
  • these are provided with steel cables, textiles or fibers in such a way that they withstand the highest loads in the main loading (transport) direction are able to.
  • Conveyor belts are system-specific designed so that they can complete an endless circulation along the projected conveyor or transport route. The endless closure is realized by connecting two end pieces by means of special connection methods. This technique is also used to partially renew the conveyor belt by replacing worn sections with new parts or regenerated belt segments.
  • DE 196 03 578 shows a monitoring method which works on the principle that transponders, integrated into integrated circuits, are no longer capable of being transported by an increased unacceptable load in a conveyor belt to send signals to the transmitting and receiving stations arranged on the conveyor system.
  • Magnetic inductive tests on conveyor belts provide insight into the interior of a suspected damaged section. An interpretation is difficult and must be supported by an additional X-ray technique.
  • the damage criterion is an increase in the connection length (7 m long) of 1% o, since this already corresponds to a doubling of the scattering range of 3 mm.
  • Material damage beginning to arrive in a component in particular to detect the zones of critical deformations and voltages high resolution to define different areas of the damage can.
  • the object of the invention is therefore to specify a method, a device and a locally high-resolution measuring system for the nondestructive detection of the operating state of elastic components, in particular conveyor belts, conveyor belts or belts, the statically and / or dynamically loaded components in situ safely and can reliably monitor.
  • the measuring system should be able to accurately determine the measuring location as an integrated measuring task without separate
  • To identify or locate additional measuring devices and due to the special arrangement of the measuring points opens up an additional possibility to take over a number of other monitoring functions (eg belt misalignment, wear).
  • an evaluation method is to be provided, by means of which it is possible to reliably detect critical component states.
  • the device for nondestructive detection of an operating state of elastic components in particular conveyor belts, conveyor belts or belts may have at least one elastic component which has a band-shaped configuration and has at least one first measuring range and / or at least one second measuring range in a band-circumferential direction of the elastic member elastomerecoder can be embedded.
  • a sensor station can be provided, with which magnetic fields emanating from the elastomer encoders can be detected as they pass through the sensor station and can be converted into output signals.
  • a process unit can be provided which receives signals transmitted by the sensor unit, processes them into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders which are located in a first measuring range and / or a second elongation of the elastomere encoders which are located in a second measuring range of the elastic component.
  • the process unit can determine a first expansion difference between the first expansion and a first predetermined expansion value and / or determine a second expansion difference between the first expansion and the second expansion and / or based on the determined expansion difference determine an operating condition of the elastic member.
  • the conveyor can be kept permanently in operation whereby the service life is reduced.
  • the number of components is reduced since the same encoders are used to detect the conveyor belt speed and belt wear.
  • the reference measurement in the second measuring ranges can prevent incorrect measurements due to environmental influences such as temperature, pressure and humidity.
  • the first predetermined expansion value can correspond to a maximum permissible elongation of the component to be examined.
  • This value can be stored in a memory or a database.
  • the database may be in the form of a table with strain values that vary depending on the material, age, environmental conditions of the component. According to these criteria, a first strain value from the table is predetermined. The first and the second strain difference are compared with a first and second value, respectively. This first or second value corresponds to a maximum permissible expansion difference of the component to be examined.
  • These values can be stored in a memory or a database.
  • the database may have a table of strain differential values, which may vary depending on the material, age, environmental conditions of the component. According to these criteria, a first or second value from the table is predetermined.
  • the first measuring area may be an area in which two ends of the elastic member are connected to each other.
  • the first measuring range may have a tensile strength that decreases more rapidly over time than the second measuring range. Furthermore, if the determined first strain difference exceeds a first predetermined value or the determined second strain difference exceeds a second predetermined value, the process unit may output at least one predetermined operating condition signal.
  • the operating state signal may correspond to a current strain state or a strain state in which the first strain difference exceeds the first predetermined value or the second strain difference exceeds the second predetermined value.
  • the magnetic fields detectable by the sensor station can have alternating polarity, the elongation of the elastic component can be determined simultaneously with the rotational speed of the elastic component, and / or a second, parallel embedded, barcode magnetized elastomeric encoder and at least one additional sensor in the sensor station be, with the additional elastomere encoder a band section can be clearly identified.
  • the device may have a sensor station with at least two analog sensors with preamplifier and / or a local processor unit.
  • the device can have a second, parallel embedded, barcode magnetized elastomeric encoder and / or at least one additional, third sensor in the sensor station, wherein a band section is uniquely identifiable with the additional elastomeric encoder.
  • the band section to be monitored can be uniquely identified in a particularly simple manner. Furthermore, in the strain measurement, the device can double determine the strain by independent measurements.
  • the elongation can be localized with the device, preferably with a spatial resolution of a pole width of not more than 50 mm.
  • the elongation can be localized with the device, preferably with a spatial resolution of two pole widths of not more than 100 mm.
  • the elastomeric encoder can be prepared by adding a filler, wherein the filler may be strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), wherein the elastomeric encoder by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), however, preferably 30 vol.% strontium ferrite (SrFeO), and / or from 5 to 30 vol% iron alloy (NdFeB) modified elastomer mixture can be produced and may be covered by non-magnetic material.
  • the filler may be strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB)
  • SrFeO Strontiumferrit
  • SrFeO strontium ferrite
  • NdFeB iron alloy
  • the elastomere encoder can be present as a band and / or plate with a thickness of 1 mm to 5 mm and dimensions preferably of 1000 mm length and 100 mm width and / or composable from such bands and / or plates.
  • the Polumblen or Polab the Elastomerencoders of 20mm to 50mm, but preferably 40mm amount.
  • the device may be characterized in that the orientation of the Elastomercoder deviates at most 5 ° from the conveying direction or direction of travel of the conveyor.
  • the elastomere encoder can be fastened in the conveyor device with the joining methods developed for elastomers.
  • a width of the Elastomerencoders can be adapted to a measuring width of the sensor so that at extreme belt misalignment of the conveyor, the sensor no longer reaches the measuring range of Elastomerencoders and thus an error message can be triggered.
  • the Elastomerecoder be coded so that its installation point can be identified.
  • a device for conveying goods may consist of at least one elastic component, which may have a band-like shape and may have at least one first measuring range and / or at least one second measuring range in a band circumferential direction.
  • elastomere encoders can be embedded in the measuring regions of the elastic component.
  • a sensor station can be provided, with the magnetic fields (pulses) emanating from the elastomeric encoder can be detected when passing through the sensor station and can not be converted into output signals.
  • a process unit may be provided, which is provided by the Sensor unit receives signals transmitted, processed into strain data, and thus a first strain of elastomerecoder which are located in a first measuring range and / or a second strain of elastomerecoder which are located in a second measuring range of the elastic member determine. Furthermore, the process unit can determine a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value and / or determine a second strain difference between the first strain and the second strain and / or determine an operating state of the elastic component based on the determined strain difference.
  • the first measuring area may be an area in which two ends of the elastic member are connected to each other. Furthermore, the first measuring range may have a tensile strength that decreases more rapidly over time than the second measuring range.
  • the processing unit may output at least one predetermined operating condition signal.
  • the operating state signal may correspond to a current strain state or a strain state in which the strain exceeds the first predetermined value or the strain difference exceeds the second predetermined value.
  • At least one running side and at least one carrying side can be provided, wherein between the running side and the carrying side elastic elastomer encoders are embedded, which are suitable to output changing magnetic signals.
  • the elastomere encoders can be embedded in a specific layout, which corresponds to the arrangement of sensors of a sensor station.
  • At least three elastomere encoders in the transition zones which may extend into deflection zones of cables or an offset zone of cable ends, and / or are in Seilendabstandszonen.
  • At least three reference elastomere encoders can each be arranged in the middle and in the right and left edge regions between connections of the device.
  • the elastomere encoders can be located at a distance from the running side, from the carrying side and / or from the upper and / or lower plane of steel cables, depending on the measuring equipment of the sensor station, depending on their rope diameter.
  • the Elastomercoder can be anchored in a transition zone with one half of its length in a belt side and with the other half in a connecting side.
  • the elastomeric encoders may be positioned in a rope end clearance zone so as to cover both ends of the rope.
  • a sensor station with which magnetic fields emanating from elastomer encoders can be detected as they pass through the sensor station and can not be converted into output signals can be provided.
  • the elastomere encoders can be embedded in measuring areas of an elastic component which has a band-shaped form.
  • the elastic member in a band circumferential direction at least one first measuring range and at least one second measuring range aur und.
  • a process unit may be provided which receives the signals emitted by the sensor unit, processed into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders located in a first measurement range and / or a second elongation of the elastomere encoders located in a second measurement range of the elastic component determine. Furthermore, the process unit can determine a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value and / or determine a second strain difference between the first strain and the second strain and / or determine an operating state of the elastic component based on the determined strain difference
  • the first measuring area may be an area in which two ends of the elastic member are connected to each other. Furthermore, the first measuring range may have a tensile strength that decreases more rapidly over time than the second measuring range.
  • the processing unit may output at least one predetermined operating condition signal.
  • the operating state signal may correspond to a current strain state or a strain state in which the strain exceeds the first predetermined value or the strain difference exceeds the second predetermined value.
  • the sensor station can be positioned on a belt conveyor system, and depending on the head or rear drive situation, both on the running side of an upper run and the running and carrying side of a lower run, the belt conveyor, can be positioned.
  • the sensor station depending on the system situation in the vicinity of a belt conveyor drum, a roller system and / or a pressure roller in the form of a support or Anpresstrommel be positioned, their distance from the running side of the conveyor belt is minimal and / or the sensor station rests directly on this.
  • the sensor station can be mounted on the running side between a bulk material feed point and / or a bulk material transfer or bulk discharge point in the lower or upper strand.
  • the sensor station can be aligned over the design-related normal transport position of the conveyor so that both equipped with Elastomerencodern edge areas and a central region of the conveyor can be detected.
  • the sensor station can optionally be traversing movable as a single station, and / or permanently installed as a triple station, each with a single station in the edge regions and a single station in the central region, be arranged.
  • the sensor station may comprise at least two sensors with a predetermined sensor spacing.
  • the device may be characterized in that the sensor station is connected to a process unit. Furthermore, at least one connection can be provided between the sensor station and the process unit, this being implemented via cable and / or wireless.
  • data can be forwarded to a plant-specific operating data acquisition system with the process unit, it being possible to provide information about possible disruption situations, as a result of which an emergency shutdown of the plant can be carried out with a plant controller.
  • the invention further relates to a method for nondestructive detection of an operating state of elastic components, in particular of conveying devices and may comprise the following steps: detecting a first elongation of elastomer encoders embedded in a first measuring range of a conveying device, determining a first expansion difference between the first elongation and a first predetermined strain value, and / or detecting a second strain of elastomer encoders embedded in a second measurement range of the conveyor, determining a second strain difference between the first strain and the second strain, determining an operating state of the elastic member based on the determined strain difference, Output of at least one operating state signal when the determined first strain difference exceeds a first predetermined value and / or when the determined second strain difference is a second vorb value exceeds.
  • At least one predetermined operating condition signal may be output.
  • the operating state signal may correspond to a current strain state and / or a strain state in which the strain exceeds the first predetermined value and / or the strain differential exceeds the second predetermined value.
  • the elongation of the components and the conveying speed can be detected simultaneously.
  • a Elastomerencoders can be used for measuring the elongation of elastic components, wherein the elongation of an elastic member based on an elongation of at least one Elastomerencoders can be detected.
  • the elongation of the elastic member can be detected simultaneously with the rotational speed of the elastic member.
  • the elastomeric encoder can be prepared by adding a filler, wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), wherein the elastomeric encoder by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), preferred However, 30 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), and / or 5 to 30 vol% iron alloy (NdFeB) modified elastomer mixture is produced and is covered by non-magnetic material.
  • a filler wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB)
  • SrFeO strontium ferrite
  • NdFeB iron alloy
  • the elastomeric encoder can be present as a band or plate with a thickness of 1 mm to 5 mm and dimensions of preferably 1000 mm in length and 10 to 100 mm in width and / or be composed of such bands or plates. Furthermore, the Elastomerecoder can be magnetized before installation as well as after its installation by means of pulse magnetization.
  • pole widths or pole spacings of the elastomer encoder may preferably be from 100% to 400% of the effective sensor spacing.
  • orientation of the elastomeric encoder can deviate a maximum of 5 ° from the conveying device or driving direction of the conveying device.
  • the elastomere encoder can be fastened in the conveyor device with the joining methods developed for elastomers.
  • a width of the elastomer encoder can be adapted to a measuring width of the sensor system so that the sensor system no longer reaches the measuring range of the elastomer encoder in the event of an extreme belt slippage of the conveying device and thus an error message can be triggered.
  • the Elastomerecoder be coded so that its installation point is identifiable.
  • the component to be monitored (conveying device), for example a conveyor belt made of reinforced plastics, in particular elastomers, which is provided with elastomer encoders of magnetized elastomers (magneto elastomer), and / or in a Magnetcoderan whatsoever during its functional use of a sensor system (sensor station, sensor ) is passed, whereby permanently the deformation state of the component at particularly stress and deformation exposed areas (eg transition zone, transitional zone, Seilendenabstandszone) is measured and metrologically evaluated by means of a process computer, which is connected to the Radiologically evaluated by means of a process computer, which is connected to the Radioly processedsungs- or control system of the system.
  • a process computer which is connected to the Radio Service
  • FIG. 1 shows the laying scheme of a 3-stage steel cord conveyor connection with magnetic encoders and comparison measuring points positioned therein;
  • FIG. 2 shows a cross section through a transition zone of one side of a belt connection with transverse reinforcements and steel cable and the positioning of the magnetic encoder to the running cords of the conveying device and carrying side of the conveying device,
  • FIG. 3 shows an arrangement of the measuring sensor system on the belt conveyor system above the conveyor belt provided with magnetic encoders
  • FIG. 4A shows an arrangement of the sensors in a sensor station with respect to the elastomer encoder and the coding of the encoder in the north pole and south pole.
  • FIG. 4B sensor signals which are sent from the sensor station to the process unit
  • Figure 5 the increase in strain as a function of the load cycle number at a predetermined load (load duration)
  • Figure 6 a belt conveyor.
  • the operating principle (method) of the monitoring device is to determine the component deformation in zones of highest operating stress in order to determine its fatigue behavior (fatigue wear).
  • the critical deformation is to be determined as such a change in length which, in contrast to the component-specific intrinsic extension, exceeds a certain amount under the operating load.
  • Values of 2% to 4% depending on the belt version are mentioned in the literature.
  • the values measured in the connection in the transition area between belt side and connection side Fig. 2, area 4 and Fig. 1 area 4 or 4 ' may assume higher values, so that an accurate strain measurement in the range between 4% and 8% and beyond is.
  • the strain gauges Since the application of the strain gauges encounters certain limits, it is inventively provided with a time measurement To detect a sensor system, the fields of a special Magnetcoders. This is designed so that it reproduces the component elongation to 100%. Therefore, so-called magnetic elastomers are used, which consist of a magnetizable elastomer mixture. These elastomer blends contain a certain amount of ferritic particles (filler) which ideally align with the mixing and processing process typical of elastomer production. With the aid of a special magnetizing device, it is now possible to magnetically encode this mixture thus prepared in the form of precisely positioned north / south poles with defined pole widths and spacings. This magnetic elastomer can be regarded as elastomerscoder 8 or 8 'in the form of a stretchable magnetic encoder about 1-3 mm thick.
  • the possible variants of the introduction of the encoder are shown in Fig. 1.
  • the elastic member is shown in the form of a conveyor belt 9.
  • the positioning of the elastomere encoders 8 or 8 'takes place according to a predetermined scheme both for reference measurement in at least one second measuring range (reference ranges). on the two belt ends to be connected (in the belt side 1, see Fig. 2) and for the strain measurement in at least one measuring range (range of critical elongation) in the connection itself (connecting side 3, see Fig. 2).
  • the elastomere encoders 8 'between the connections are preferably embedded in the lateral edge regions as well as in the middle of the conveyor belt 9.
  • elastomere encoders 8 can optionally be accommodated in the first measuring range (the zones of critical loads), so-called transition zones 4, 4 ', 5, 6 and 7.
  • the introduction is usefully possible in connection, repair, regeneration in the workshop as well as on site with the known methods of joining or joining technology for elastomers possible.
  • the width of the Elastomerecoder 8, 8 ' is to be chosen so that in normal running inaccuracies of the conveyor belt 9, a measurement is still feasible.
  • FIG. 2 shows a cross section through a contact zone of the belt side 1 and the connection side 3 of a cross-armored steel cord conveyor belt 9 with the possible height arrangement of the elastomere encoder 8 in relation to the belt running side 14 and belt support side 13.
  • the distance between the running side 14 and the possible transverse reinforcements 17 and the steel cable 18 of the conveyor belt 9 depends both on magnetic sensor (up to 24 mm) and wear criteria. It can be seen immediately that if the elastomer layer of the running side 14 should be reduced so far by wear that the encoder 8 are exposed to abrasion, they can send out any further signals to the sensor station 15 and thus an additional wear monitoring the running side 14 is given. This arrangement is of course conceivable on the support side 13. An impairment of Elastomerecoder 8 and the sensor station 15 through the transverse reinforcements 17 and steel cables 18 is excluded.
  • FIG. 3 shows one of the possible arrangements of the sensor system 15 on a belt conveyor system in the vicinity of a drive or deflection drum 10.
  • the conveyor belt 9 doped with elastomer encoders 8 is guided through or via various cleaning systems 19 and fixed by means of a usually arranged buckling drum 11 with a support or Anpresstrommel 12.
  • the positioning of the sensor 15 is to be matched with the Elastomerencoderumble 8 and 8 '. Deviations during belt misalignment result in false signals. With the help of this lack of signaling, the belt misalignment can ideally also be monitored.
  • the distance of the sensor 15 to the belt side 14 is to be chosen so that a direct contact or a metrologically still feasible distance is made possible.
  • the arrow R indicates the direction of rotation of the conveyor belt 9.
  • the functionality of the detection device is also given in the opposite direction of movement.
  • the sensor station 15 is connected to a process computer 16 for the purpose of measured value detection and measured value evaluation.
  • FIG. 4A illustrates the measuring principle of the active magnetic encoder in the form of the described elastic elastomer encoder 8 or 8 '.
  • the magnetic encoder speeds (+/- 1% with a standard deviation of 0.3%) as well as the strains (+/- 1%) can be calculated with high precision in one measurement cycle and with Compare the measurements at a arranged next to the compound or between the compounds reference measuring point 8 '.
  • An encoded elastomere encoder 8 is passed to two sensors Sl and S2, which detect magnetic north south pulses of Elastomerencoders.
  • FIG. 4B schematically shows the measurement signals emanating from the sensor station. The four combinations demonstrate the measuring principle used in the stages:
  • A corresponds to the signal duration of a reference signal of an encoder 8 ', with which the rotational speed of the conveyor belt can be detected at a position uncritical with respect to the elongation.
  • B corresponds to the duration of a signal from an encoder 8 which is located at a stretch-critical point in a connection point of the conveyor belt.
  • Operating data acquisition system it is intended to connect the process computer via a bus system with the maintenance portal and as part of the overall system monitoring data for evaluation for the control center for the purpose of possibly necessary, in emergency situations indispensable plant closures to deliver.
  • this operating case can be controlled redundantly in such a way that faulty circuits can be excluded by possible measurement disturbances.
  • Via a separate coding of the elastomere encoder 8 it is achieved that an exact positioning of the damage can be detected. If required for further additional identification and information messages, it is quite possible to provide the use of transponders.
  • elastomere encoder 8 can also be introduced into the intermediate layers of textile conveyor belts in the case of single-stage or multi-stage connections or applied to the transition zones 4, 4 'between the two layer ends. This also applies to any other type of conveyor belts and conveyor belts 9, drive belts or the like.
  • zone I While in zone I an absolute uncritical increase in strain (flow) can be observed, starting from point A in zone II an uncritical partial component damage already begins, which noticeably intensifies from point B in zone III and can already be described as critical. Upon reaching zone IV at point C, an already significant failure of the component occurs, which at point D leads to the failure of the operability.
  • FIG. 6 shows the diagram of a belt conveyor 20 with alternative possibilities for positioning the sensor system 15 to its drives.
  • these are referred to as head or tail drives (depending on the bulk material conveying direction) according to DIN 22101, wherein rear drives usually the bulk material feeding station at the beginning and Head drives the bulk material discharge station at the end of the conveying path are assigned.
  • the above lying conveying zone of the belt conveyor is referred to as upper run, the lower bulk-free zone as Untertrum.
  • the upper zone is usually troughed, d. h at the edges each bent by a certain angle upwards.
  • the positioning of the sensor 15 has to adapt to these conditions so that both the overload of bulk material largely avoided as well as the zones highest Gurtübertragungs mechanism, depending on the type of drive metrologically be achieved safely.

Abstract

The invention relates to a device for the non-destructive detection of an operating state of elastic components (9), particularly conveyor strips, conveyor belts, or straps having an elastic component (9), which has a band-shaped design and comprises at least one first measuring region (3) and at least one second measuring region (1) in a circumferential conveyor direction, wherein elastomer encoders (8, 8’) are embedded in the measuring regions (1, 3) of the elastic component, further having a sensor station (15) by means of which magnetic fields originating from the elastomer encoders (8, 8') can be detected when passing the sensor station (15) and converted into output signals, and a processor unit (16), which receives signals transmitted by the sensor unit (15), processes the same into expansion data, thus determining a first expansion of the elastomer encoder (8) located in a first measuring region, and a second expansion of the elastomer encoders (8') located in a second measuring region of the elastic component.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur zerstörungsfreien Überwachung des Betriebszustandes von Bauteilen aus Elastomeren Apparatus and method for non-destructive monitoring of the operating state of components made of elastomers
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur zerstörungsfreien in-situ-Überwachung des Betriebszustandes von Bauteilen aus Kunststoffen, insbesondere elastomeren Werkstoffen (Gummi), wobei die Bauteile vorzugsweise als quasi- endlose Riemen, Gurte oder Bänder ausgebildet sein können und verschiedene ingenieurtechnische Funktionen ausüben (z.B. Kraftübertragung, Transport von Schüttgütern, etc.). Ebenso denkbar sind elastomere Bauteile, die während ihres Einsatzes einer Schub-, Biege-, Zug- und/oder Druckbelastung ausgesetzt sind, wobei diese eine Verformung der Bauteile bewirken.The invention relates to a device and a method for non-destructive in-situ monitoring of the operating condition of components made of plastics, in particular elastomeric materials (rubber), wherein the components may be preferably designed as quasi-endless belts, straps or belts and perform various engineering functions (eg power transmission, transport of bulk materials, etc.). Also conceivable are elastomeric components which are exposed during their use of a thrust, bending, tensile and / or compressive load, which cause a deformation of the components.
Elastomere besitzen aufgrund ihrer makromolekularen Struktur (Hochpolymere) sowie einer weitmaschigen Vernetzung ihrer Molekularketten einen sehr spezifischen, von den metallischen Werkstoffen unterschiedlichen Spannungs/ Verformungs- Mechanismus. Sie zeigen beispielsweise thermodynamisch entropieelastisches Verhalten, d. h. dass bei einer Verformung unter Dehnung der geknäulten Kettenmoleküle der statistisch wahrscheinliche Anordnungszustand dieser abnimmt, jedoch ein höherer Ordnungszustand erreicht wird (unwahrscheinlicher Zustand mit abnehmender Entropie). Nach der Verformung sind die Makromoleküle bestrebt, den Anfangszustand idealer statistischer Unordnung mit maximaler Entropie wieder einzunehmen. Polymerwerkstoffe wie Elastomere sind viskoelastische Stoffe, d. h. dass der Verformungsvorgang sowohl durch elastische als auch viskose Verformungen geprägt ist. Bei rein elastischer Verformung wird die gespeicherte Energie nach der Entlastung wieder abgegeben, viskose Deformationen hingegen bewirken eine Umwandlung der Verformungsenergie in Wärme. Diese viskosen Anteile bewirken eine starke Zeit-, Temperatur-, Frequenz- und Amplitudenabhängigkeit der die Verformung charakterisierenden Stoffdaten.Due to their macromolecular structure (high polymers) as well as a wide-meshed cross-linking of their molecular chains, elastomers have a very specific stress / deformation mechanism, which differs from the metallic materials. They show, for example, thermodynamically entropy-elastic behavior, ie that with a deformation under elongation of the clogged chain molecules, the statistically probable arrangement state of these decreases, but a higher order state is reached (unlikely state with decreasing entropy). After deformation, the macromolecules endeavor to regain the initial state of ideal random disorder with maximum entropy. Polymer materials such as elastomers are viscoelastic substances, ie the deformation process is characterized by both elastic and viscous deformations. In the case of purely elastic deformation, the stored energy is released again after discharge, whereas viscous deformations cause a transformation of the deformation energy into heat. These viscous components cause a strong time, temperature, frequency and amplitude dependence of the material data characterizing the deformation.
Je nach Beanspruchung der Bauteile machen sich diese Abhängigkeiten in verschiedenen Materialeffekten deutlich. Elastomere zeigen unter definierten Belastungen, ob statisch, quasistatisch oder dynamisch aufgebracht, Erscheinungen der Spannungsabnahme bei konstanter Verformung (Relaxation) oder eine Verformungszunahme bei konstanter Spannung (Fließen oder Kriechen; Retardation), d. h. dass bei mehrmaliger Deformation ein immer größerer Weg zu absolvieren ist, um die gleiche Kraft zu erzielen. Djiiamische Beanspruchungen machen sich ebenso in Spannungserweichungen oder frequenz- und/ oder amplitudenabhängigen Modulabweichungen bemerkbar. Diese besonderen Gesetzmäßigkeiten gilt es zu beachten, wenn das Betriebsverhalten von elastomeren Bauteilen unter praxisgerechten Beanspruchungen überwacht werden soll.Depending on the load on the components, these dependencies become apparent in different material effects. Elastomers exhibit under defined loads, whether static, quasi-static or dynamic, phenomena of decrease in stress at constant strain (relaxation) or strain increase at constant stress (creep or creep; H. that with repeated deformation an ever greater way is to be completed in order to achieve the same force. Djiiamic stresses are also noticeable in voltage softening or frequency- and / or amplitude-dependent module deviations. These special laws must be observed if the operating behavior of elastomeric components is to be monitored under practical conditions.
Andererseits bietet dieses charakteristische Materialverhalten auch die Möglichkeit, Abweichungen des für jedes Bauteil typischen Spannungs/Verformungs-Verhaltens aufzuzeichnen und Normalzustände mit abweichenden Zuständen zu vergleichen. Die Definition der Abweichung bzw. des Erreichens einer sogenannten Schadensgrenze setzt die Kenntnis des unter den Betriebsbedingungen als Werkstoff- und bauteilgerecht, d. h. normal ablaufenden Prozesses voraus. Dabei sind sowohl kontinuumsmechanische als auch in erster Linie bruchmechanische Gesetzmäßigkeiten zu beachten. Eine Betriebsfestigkeits- bzw. Lebensdauerprognose aufzustellen, setzt eine langjährige Betriebserfahrung sowie ein fachspezifϊsches Know- how sowohl des Komponenten- Lieferanten als auch des Anlagenbetreibers voraus und ist Aufgabe des technischen Fachpersonals z.B. einer Gurtförderanlage, welches mit der Bedienung, Betreuung, Instandhaltung und Wartung betraut ist. Gurtförderer sind wesentliche technische Hilfsmittel zur Gewinnung und zum Transport von Schüttgütern. Sie werden u.a. in der Kohle-, Erz- und Mineralstoffindustrie eingesetzt und finden sowohl im Bergwerk unter Tage als auch im Tagebaubetrieb über Tage eine immer größer werdende Verwendung. Neben der Konstruktion der Förderanlagen sowie deren wichtigsten Maschinenelementen wie Antrieben, Kupplungen, Bremsen, Trag- Antriebs-, Umlenk-, Spannungs- und Knickrollen bzw. -trommeln gehört der zur Aufnahme der Schüttgüter vorgesehene Fördergurt zu den Anlagenkomponenten, die im besonderen Interesse aller Instandhaltungsbestrebungen stehen, da sie sich im direkten Kontakt zum oftmals stark abrasiven Schüttgut befinden und somit besonderem Verschleiß ausgesetzt sind.On the other hand, this characteristic material behavior also offers the possibility of recording deviations of the typical stress / deformation behavior for each component and of comparing normal states with deviating states. The definition of the deviation or the achievement of a so-called damage limit presupposes the knowledge of the process under the operating conditions as material and component-appropriate, ie normal running process. In doing so, both continuum-mechanical and primarily fracture-mechanical laws must be observed. Establishing a fatigue life or operating life presupposes many years of operating experience as well as specialist know-how of both the component supplier and the plant operator, and is the responsibility of the technical staff, eg a belt conveyor, which is entrusted with operation, support, maintenance and servicing , Belt conveyors are essential technical aids for the extraction and transport of bulk materials. They are used, inter alia, in the coal, ore and mineral industries and find both in the underground mine as well as in open-pit mining over days an ever-increasing use. In addition to the design of the conveyor systems and their main machine elements such as drives, clutches, brakes, carrying drive, deflection, tension and buckling rollers or drums belonging to the intake of bulk materials conveyor belt is one of the system components, in the particular interest of all maintenance efforts because they are in direct contact with the often highly abrasive bulk material and thus are subject to special wear.
Je nach fördertechnischer Anforderung kommen Fördergurte als Stahlseil-, Textil- oder Aramidfaser- Fördergurte zum Einsatz. Zum Zwecke der Verstärkung der elastomeren Materialkomponente mit der Zielstellung der Gewährleistung und Einhaltung höchster Materialfestigkeitswerte sowie der Erfüllung maximierter Betriebsanforderungen bei erstrebter längstmöglicher Betriebseinsatzdauer sind diese mit Stahlseilen, Textilien oder Fasern derart versehen, dass sie in Hauptbeanspruchungs- (Transport-) Richtung höchsten Belastungen Widerstand entgegenzusetzen in der Lage sind. Fördergurte sind anlagenspezifisch so ausgebildet, dass sie einen endlosen Umlauf entlang der projektierten Förder- bzw. Transportstrecke absolvieren können. Der Endlos- Verschluss wird dadurch realisiert, dass zwei Endstücke mittels spezieller Verbindungsverfahren verbunden sind. Diese Technik wird auch zur partiellen Erneuerung des Fördergurtes durch Austausch verschlissener Teilstücke mit Neuteilen oder regenerierten Gurtsegmenten eingesetzt.Depending on conveyor requirements, conveyor belts are used as steel cable, textile or aramid fiber conveyor belts. For the purpose of reinforcing the elastomeric material component with the objective of ensuring and maintaining highest material strength values and fulfilling maximized operational requirements with the longest possible service life, these are provided with steel cables, textiles or fibers in such a way that they withstand the highest loads in the main loading (transport) direction are able to. Conveyor belts are system-specific designed so that they can complete an endless circulation along the projected conveyor or transport route. The endless closure is realized by connecting two end pieces by means of special connection methods. This technique is also used to partially renew the conveyor belt by replacing worn sections with new parts or regenerated belt segments.
Da in diesem Fall die direkte Verbindung der Verstärkungsmaterialien unterbrochen bzw. geschwächt ist, verdient diese Verbindungssektion besondere Aufmerksamkeit bei betriebsfestigkeitsbedingten Inspektionen. Durch besondere Überlappungstechniken der Verstärkungselemente wird erreicht, dass sich die Übertragungs- bzw. Gurtkraft in das andere, zu verbindende Element einleiten lässt, wobei das dazwischengelagerte elastomere Material auf Schub beansprucht wird. Somit ist das Langzeit- Spannungsverformungsverhalten der beteiligten Elastomerschichten für die Erreichung einer hohen Betriebsfestigkeit bzw. Lebensdauer der Fördergurte maßgebend. Dies trifft auch zu, wenn durch Beschädigung der Verstärkungslagen (Riss, Durchschlag, Bruch) deren Wirkung aufgehoben oder eingeschränkt ist und die elastomeren Schichten erhöhten Beanspruchungen ausgesetzt sind. Es nimmt nicht Wunder, dass es in der Vergangenheit viele Versuche gegeben hat, durch eine Vielzahl von Überwachungstechniken das Versagen das Fördergurtes, insbesondere jedoch der Verbindung als eine der kritischen Bauteilregionen vorauszubestimmen und damit einen Störfall bzw. einen Anlagenstillstand mit weitreichenden volks- und betriebswirtschaftlich negativen Folgen zu vermeiden. Neben den üblicherweise stark subjektiv beeinflussbaren manuellen Kontrollen an besagten Förderanlagen, die aus verschiedenen betriebswirtschaftlichen Gründen nicht permanent zu gewährleisten sind, haben sich insbesondere technische Lösungsansätze durchgesetzt, die immer mehr neue Erkenntnisse der Elektronik, Sensorik und Datenverarbeitung nutzen. Von Vorteil ist, dass sich infolge der Bandbeobachtungen die Möglichkeit eröffnet hat, die typischen Schadensbilder und - phänomene statistisch zu erfassen und in Form eines kausalen Ursachen- Wirkungs-Zusammenhanges darzustellen. Es muss dabei zwischen Schäden unterschieden werden, die durch eventuelle Material- oder Fertigungsfehler a priori bedingt oder prozessabhängig initiiert oder a posteriori als Folge von Überlastungen auftreten.In this case, since the direct connection of the reinforcing materials is broken or weakened, this connecting section deserves special attention in operational fatigue inspections. By special overlapping techniques of the reinforcing elements is achieved that the transmission or belt force can be introduced into the other element to be connected, wherein the interposed elastomeric material is subjected to shear. Thus, the long-term stress-strain behavior of the elastomer layers involved is decisive for achieving a high fatigue strength or service life of the conveyor belts. This is also the case if damage to the reinforcing layers (crack, breakdown, breakage) has the effect of being canceled or restricted and the elastomeric layers are exposed to increased stresses. It is not surprising that there have been many attempts in the past, through a variety of monitoring techniques, the failure of the conveyor belt, but in particular the connection as one of the critical component regions predetermine and thus a major accident or plant downtime with far-reaching negative in terms of economics and business To avoid consequences. In addition to the usually subjectively influenceable manual controls on said conveyor systems, which are not permanently guaranteed for various business reasons, in particular technical solutions have prevailed that use more and more new findings in electronics, sensor technology and data processing. It is advantageous that as a result of the tape observations the possibility has opened up to statistically record the typical damage patterns and phenomena and present them in the form of a causal cause-and-effect relationship. A distinction must be made between damages that are caused by possible material or manufacturing errors a priori conditionally or process-dependent or occur a posteriori as a result of overloads.
Prozessbedingt sind Deckplattenschäden (Durchschläge, Risse) des Fördergurtes, insbesondere an der Trag- und Laufseite durch Verschleiß (impact wear), Abrasion (abrasion wear), Reibung (adhesive wear), Erosion (erosional wear) und Ermüdung (fatigue wear) sowie deren Kombinationen (combined wear) als Reduktion oder havarieähnliche Störungen festzustellen. Dies trifft auch für sogenannte Kantenschäden zu. Ablösung von Materialschichten hat oft ihre Ursache in Werkstoff- und fertigungs- bzw. montagebedingten Prozessen und führen immer zu Schwächungen des Gurtmaterials und/ oder der Verbindung. Dies betrifft in erster Linie eine Schwächung der Verbindung zwischen neu aufgebrachtem (Verbindungs-) Material und des mit Elastomeren verbundenen Verstärkungsmaterials (Karkasse). Diese Schäden äußern sich im Gebiet höchster Spannungskonzentration, d. h also unmittelbar jeweils beidseitig vor oder direkt in der Kontaktzone, die aus Verbindungs- und Basismaterial gebildet wird oder in den Zonen, wo sich die Seilenden beider Verbindungsseiten ungebunden gegenüber stehen.Due to the process cover plate damage (punctures, cracks) of the conveyor belt, especially on the support and running side by wear (impact wear), abrasion (abrasion wear), friction (adhesive wear), erosion (erosional wear) and fatigue (fatigue wear) and their Combinations (combined wear) as reduction or caviar-like disturbances. This also applies to so-called edge damage. Removal of material layers often has its cause in material and production or assembly-related processes and always lead to weakening of the belt material and / or the connection. This relates primarily to a weakening of the bond between newly applied (joining) material and the reinforcing material (carcass) associated with elastomers. These damages are expressed in the area of highest stress concentration, i. h thus directly on either side before or directly in the contact zone, which is formed of compound and base material or in the zones where the rope ends of both sides of the connection are unbounded.
Die Belastung der eigentlichen Verbindungslänge ist infolge derThe burden of the actual connection length is due to the
Schubspannungsübertragung des Verbindungselastomer mit denShear stress transmission of the coupling elastomer with the
Zugträgern relativ überschaubar und im Vergleich zur Kontaktzone stabiler, ohne jedoch das Festigkeitsniveau des Original- Gurtmaterials zu erreichen.Tensile beams relatively manageable and more stable compared to the contact zone, but without reaching the strength level of the original Gurtmaterials.
Die Druckschrift US 4,020,945 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Anbringen von Markierungen am Anfang und am Ende der Verbindung, eine Längenänderung zwischen den Markierungen mittels sensorischer Erfassung nachweisbar ist. Durch Permanentmagnete ausgelöste Zeitimpulse definieren eine „kritische Dehnung" als Schadensbeginn.The publication US 4,020,945 describes a method in which a change in length between the markings can be detected by means of sensory detection by applying markings at the beginning and at the end of the connection. Permanent pulses triggered by permanent magnets define a "critical strain" as the beginning of the damage.
Ebenso unter Verwendung der RFID- (Transponder-) Technik ist in der DE 196 03 578 ein Überwachungsverfahren dargestellt, welches nach dem Prinzip arbeitet, dass durch eine erhöhte unzulässige Belastung in einem Fördergurt eingebrachte Transponder, eingebunden in integrierte Schaltkreise nicht mehr in der Lage sind, an die an der Förderanlage angeordnete Sende- und Empfangsstation Signale auszusenden.Likewise using the RFID (transponder) technology, DE 196 03 578 shows a monitoring method which works on the principle that transponders, integrated into integrated circuits, are no longer capable of being transported by an increased unacceptable load in a conveyor belt to send signals to the transmitting and receiving stations arranged on the conveyor system.
Magnetinduktive Prüfungen an Fördergurten ermöglichen einen Einblick in das Innere einer vermutet geschädigten Sektion. Eine Interpretation ist erschwert und muss dann durch eine zusätzliche Röntgentechnik gestützt werden.Magnetic inductive tests on conveyor belts provide insight into the interior of a suspected damaged section. An interpretation is difficult and must be supported by an additional X-ray technique.
Die Verwendung energiereicher (Röntgen-) Strahlen ist in der DE 10 2004 061 367 erwähnt. Nach Durchstrahlung des Gurtes wertet ein Prozessrechner das erhaltene Ergebnis aus. Die Zuordnung zur Schadensstelle erfolgt mit Hilfe von Markierungen (Magnete, Encoder) .The use of high-energy (X-ray) radiation is mentioned in DE 10 2004 061 367. After irradiation of the belt evaluates Process computer from the result obtained. The assignment to the damaged area is made with the help of markings (magnets, encoders).
Eine ähnliche Lösung ist in der DE 2004 00 1899 (WO 2005/023688) zu finden. Mit Hilfe opto- elekronischer Systeme und anschließender Auswertung durch einen Prozessrechner gelingt es, die Gurtoberfläche großflächig zu überwachen. Der Fördergurt und damit die Verbindung ist in endliche Abschnitte unterteilt, die sich durch Startmarkierungen in Form von mit einem Prozessrechner gekoppelten Encodern begrenzen lassen.A similar solution can be found in DE 2004 00 1899 (WO 2005/023688). With the help of opto-electronic systems and subsequent evaluation by a process computer, it is possible to monitor the belt surface over a large area. The conveyor belt and thus the connection is subdivided into finite sections, which can be delimited by start markings in the form of encoders coupled to a process computer.
In den Gurt bzw. die Verbindung eingearbeitete sogenannte Leiterschleifen nach US 4854446 werden erwähnt, die induktiv gekoppelt bei der Verletzung infolge hoher Gurtbeanspruchung eine Veränderung des Messsignals bewirken.In the belt or the connection incorporated so-called conductor loops according to US 4854446 are mentioned, which inductively coupled in the injury due to high Gurtbeanspruchung cause a change in the measurement signal.
Aus den dargestellten Betriebserfahrungen ist zu schlussfolgern, dass Weiterentwicklungen der Technik der mittels magnetischen Messmarken ermittelten Längenänderungen der Verbindungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und verringerter Anfälligkeit in Angriff genommen werden sollten. Als Schadenskriterium wird eine Vergrößerung der Verbindungslänge (7 m lang) von 1 %o festgelegt, da dies bereits einer Verdoppelung des Streubereichs von 3 mm entspricht.From the operating experience presented, it can be concluded that further developments in the technology of the changes in length of the connections determined by means of magnetic measuring marks should be tackled with regard to reliability and reduced susceptibility. The damage criterion is an increase in the connection length (7 m long) of 1% o, since this already corresponds to a doubling of the scattering range of 3 mm.
Neuere Untersuchungen zur Bestimmung und Berechnung der Bauteilfestigkeit bzw. Lebensdauer von elastomeren Werkstoffen sowie zur Verfeinerung der Prüftechnik unter Anwendung neuer dynamischer Risswachstumsuntersuchungen ( Tear Fatigue Analyser- Test (TFA)) unter Einbeziehung kontinuums- und bruchmechanischer Materialansätze gestatten es, das Versagensverhalten von Elastomeren präziser zu beschreiben und den Schadensfortlauf besser zu bewerten. In spannungsbestimmten Prozessen wie in einer Gurtförderanlage interessieren dabei die verformungsbezogenen Kennwerte. Danach ist es erforderlich, um zu einer eindeutigeren Bestimmung bzw. messtechnisch zuverlässigen Erfassung einesRecent studies on the determination and calculation of component strength and lifetime of elastomeric materials as well as refinement of the test technique using Tear Fatigue Analyzer (TFA) tests involving continuum and fracture mechanics material approaches allow the failure behavior of elastomers to describe more precisely and to better evaluate the progress of damage. In stress-determined processes such as in a belt conveyor, the deformation-related characteristic values are of interest. Thereafter, it is necessary to a clearer determination or metrologically reliable detection of a
Materialschadensbeginnes in einem Bauteil zu gelangen, insbesondere die Zonen kritischer Verformungen und Spannungen hochauflösend zu detektieren, um verschiedene Bereiche des Schadensverlaufes definieren zu können.Material damage beginning to arrive in a component, in particular to detect the zones of critical deformations and voltages high resolution to define different areas of the damage can.
Alle bisher bekannten Verfahren und Methoden besitzen den Nachteil, dass sie die teilweise sehr engen Zonen der Bruchimitiierung und des Risswachstums am Bauteil als Ausgangspunkt des Versagens nicht präzise erfassen und somit relativ unzuverlässige Werte für die Lebensdauerprognose liefern. Diese sind jedoch erforderlich, um eine Entscheidung zu treffen, dass in einem bestimmen Versagensstadium befindliche Bauteil zumindest partiell zu reparieren bzw. zu ersetzen sind. Eine weitere Schwierigkeit ist in der Tatsache zu sehen, dass die Zuordnung zum Schadensort, d. h. die Identifikation mit zwei unterschiedlichen Systemen realisiert wird, welche zusätzliche Fehlerquelle beinhaltet.All previously known methods and methods have the disadvantage that they do not precisely detect the sometimes very narrow zones of Bruchimitiierung and crack growth on the component as the starting point of failure and thus provide relatively unreliable values for the life expectancy. However, these are required to make a decision that at least some of the component in a particular stage of failure is to be repaired or replaced. Another difficulty is to be seen in the fact that the assignment to the damage location, i. H. the identification is realized with two different systems, which includes additional source of error.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein lokal hochauflösendes Messsystem zur zerstörungsfreien Erfassung des Betriebszustandes von elastischen Bauteilen, insbesondere von Fördergurten, Förderbänder oder Riemen, anzugeben, die statisch und/ oder dynamisch belastete Bauteile in- situ sicher und zuverlässig überwachen können.The object of the invention is therefore to specify a method, a device and a locally high-resolution measuring system for the nondestructive detection of the operating state of elastic components, in particular conveyor belts, conveyor belts or belts, the statically and / or dynamically loaded components in situ safely and can reliably monitor.
Darüber hinaus soll das Messsystem in der Lage sein, den Messort genau als integrierte Messaufgabe ohne gesonderte Zusatzmesseinrichtungen identifizieren bzw. lokalisieren zu können und infolge der besonderen Anordnung der Messstellen sich eine zusätzliche Möglichkeit eröffnet, eine Reihe weiterer Überwachungsfunktionen zu übernehmen (z.B. Bandschieflauf, Verschleiß). Weiterhin soll ein Auswertungsverfahren bereitgestellt werden, mit dessen Hilfe es möglich ist, kritische Bauteilzustände sicher zu erfassen.In addition, the measuring system should be able to accurately determine the measuring location as an integrated measuring task without separate To identify or locate additional measuring devices and due to the special arrangement of the measuring points opens up an additional possibility to take over a number of other monitoring functions (eg belt misalignment, wear). Furthermore, an evaluation method is to be provided, by means of which it is possible to reliably detect critical component states.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The object is solved by the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
Die Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung eines Betriebszustandes von elastischen Bauteilen, insbesondere Fördergurten, Förderbändern oder Riemen kann mindestens ein elastisches Bauteil aufweisen, das eine bandförmige Gestalt hat und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich und/ oder mindestens einen zweiten Messbereich aufweist, wobei in den Messbereichen des elastischen Bauteils Elastomerencoder eingebettet sein können. Weiterhin kann eine Sensorstation vorgesehen sein, mit der von den Elastomerencodern ausgehende magnetische Felder beim Passieren der Sensorstation detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind. Weiterhin kann eine Prozesseinheit vorgesehen sein, die von der Sensoreinheit ausgesendete Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder, die sich in einem ersten Messbereich befinden und/ oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder, die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmen. Dabei kann die Prozesseinheit eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermitteln und/ oder eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermitteln und/ oder basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass zur Erfassung des Betriebszustandes und somit zur Überwachung des Verschleißes die Gurtfördervorrichtung nicht angehalten bzw. demontiert werden muss. Somit kann die Fördervorrichtung permanent in Betrieb gehalten werden wodurch die Standzeit reduziert wird. Darüber hinaus wird die Anzahl der Bauteile verringert, da für die Erfassung der Förderbandgeschwindigkeit und des Förderbandverschleißes dieselben Encoder verwendet werden. Durch die Referenzmessung in den zweiten Messbereichen können Fehlmessungen aufgrund von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise Temperatur, Druck und Feuchtigkeit verhindert werden.The device for nondestructive detection of an operating state of elastic components, in particular conveyor belts, conveyor belts or belts may have at least one elastic component which has a band-shaped configuration and has at least one first measuring range and / or at least one second measuring range in a band-circumferential direction of the elastic member elastomerecoder can be embedded. Furthermore, a sensor station can be provided, with which magnetic fields emanating from the elastomer encoders can be detected as they pass through the sensor station and can be converted into output signals. Furthermore, a process unit can be provided which receives signals transmitted by the sensor unit, processes them into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders which are located in a first measuring range and / or a second elongation of the elastomere encoders which are located in a second measuring range of the elastic component. In this case, the process unit can determine a first expansion difference between the first expansion and a first predetermined expansion value and / or determine a second expansion difference between the first expansion and the second expansion and / or based on the determined expansion difference determine an operating condition of the elastic member. This results in the advantage that for detecting the operating state and thus for monitoring the wear, the belt conveyor does not have to be stopped or dismantled. Thus, the conveyor can be kept permanently in operation whereby the service life is reduced. In addition, the number of components is reduced since the same encoders are used to detect the conveyor belt speed and belt wear. The reference measurement in the second measuring ranges can prevent incorrect measurements due to environmental influences such as temperature, pressure and humidity.
Dabei kann der erste vorbestimmte Dehnungswert einer maximal zulässigen Dehnung des zu untersuchenden Bauteils entsprechen. Dieser Wert kann in einem Speicher oder einer Datenbank abgelegt sein. Die Datenbank kann in Form einer Tabelle vorliegen mit Dehnungswerten, die je nach Material, Alter, Umgebungsbedingungen des Bauteils, variieren. Entsprechend dieser Kriterien wird ein erster Dehnungswert aus der Tabelle vorbestimmt. Die erste und die zweite Dehnungsdifferenz werden mit einem ersten bzw. zweiten Wert verglichen. Dieser erste bzw. zweite Wert entspricht einer maximal zulässigen Dehnungsdifferenz des zu untersuchenden Bauteils. Diese Werte können in einem Speicher oder einer Datenbank abgelegt sein. Die Datenbank kann eine Tabelle mit Dehnungsdifferenzwerten aufweisen, die je nach Material, Alter, Umgebungsbedingungen des Bauteils, variieren können. Entsprechend dieser Kriterien wird ein erster bzw. zweiter Wert aus der Tabelle vorbestimmt.In this case, the first predetermined expansion value can correspond to a maximum permissible elongation of the component to be examined. This value can be stored in a memory or a database. The database may be in the form of a table with strain values that vary depending on the material, age, environmental conditions of the component. According to these criteria, a first strain value from the table is predetermined. The first and the second strain difference are compared with a first and second value, respectively. This first or second value corresponds to a maximum permissible expansion difference of the component to be examined. These values can be stored in a memory or a database. The database may have a table of strain differential values, which may vary depending on the material, age, environmental conditions of the component. According to these criteria, a first or second value from the table is predetermined.
Weiterhin kann der erste Messbereich ein Bereich sein, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der erste Messbereich eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich aufweisen. Weiterhin kann die Prozesseinheit, wenn die ermittelte erste Dehnungsdifferenz einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte zweite Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben.Furthermore, the first measuring area may be an area in which two ends of the elastic member are connected to each other. Furthermore, the first measuring range may have a tensile strength that decreases more rapidly over time than the second measuring range. Furthermore, if the determined first strain difference exceeds a first predetermined value or the determined second strain difference exceeds a second predetermined value, the process unit may output at least one predetermined operating condition signal.
Weiterhin kann das Betriebzustandssignal einem aktuellen Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die erste Dehnungsdifferenz den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die zweite Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Furthermore, the operating state signal may correspond to a current strain state or a strain state in which the first strain difference exceeds the first predetermined value or the second strain difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin können die mit der Sensorstation detektierbaren magnetischen Felder wechselnde Polarität aufweisen, die Dehnung des elastischen Bauteils gleichzeitig mit der Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils bestimmbar sein, und/ oder ein zweiter, parallel eingebetteter, als Barcode magnetisierten Elastomerencoder sowie mindestens ein zusätzlicher Sensor in der Sensorstation vorgesehen sein, wobei mit dem zusätzlichen Elastomerencoder eine Bandsektion eindeutig identifizierbar sein kann.Furthermore, the magnetic fields detectable by the sensor station can have alternating polarity, the elongation of the elastic component can be determined simultaneously with the rotational speed of the elastic component, and / or a second, parallel embedded, barcode magnetized elastomeric encoder and at least one additional sensor in the sensor station be, with the additional elastomere encoder a band section can be clearly identified.
Weiterhin kann die Vorrichtung eine Sensorstation mit mindestens zwei analogen Sensoren mit Vorverstärker und/ oder eine lokale Prozessoreinheit aufweisen.Furthermore, the device may have a sensor station with at least two analog sensors with preamplifier and / or a local processor unit.
Weiterhin kann die Vorrichtung einen zweiten, parallel eingebetteten, als Barcode magnetisierten Elastomerencoder und/ oder mindestens einen zusätzlichen, dritten Sensor in der Sensorstation aufweisen, wobei mit dem zusätzlichen Elastomerencoder eine Bandsektion eindeutig identifizierbar ist.Furthermore, the device can have a second, parallel embedded, barcode magnetized elastomeric encoder and / or at least one additional, third sensor in the sensor station, wherein a band section is uniquely identifiable with the additional elastomeric encoder.
Damit kann auf besonders einfache Weise die zu überwachende Bandsektion eindeutig identifiziert werden. Weiterhin kann die Vorrichtung bei der Dehnungsmessung die Dehnung durch unabhängige Messungen doppelt bestimmen.In this way, the band section to be monitored can be uniquely identified in a particularly simple manner. Furthermore, in the strain measurement, the device can double determine the strain by independent measurements.
Somit kann eine Verbesserung der Redundanz erzielt werden.Thus, an improvement in redundancy can be achieved.
Weiterhin kann mit der Vorrichtung die Dehnung lokalisiert, vorzugsweise mit einer Ortsauflösung von einer Polbreite, von maximal 50 mm, bestimmbar sein.Furthermore, the elongation can be localized with the device, preferably with a spatial resolution of a pole width of not more than 50 mm.
Weiterhin kann mit der Vorrichtung die Dehnung lokalisiert, vorzugsweise mit einer Ortsauflösung von zwei Polbreiten, von maximal 100 mm, bestimmbar sein.Furthermore, the elongation can be localized with the device, preferably with a spatial resolution of two pole widths of not more than 100 mm.
Weiterhin kann der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes herstellbar sein, wobei der Füllstoff Strontiumferrit (SrFeO) und/ oder eine Eisen-Legierung (NdFeB) sein kann, wobei der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes von 20 bis 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), bevorzugt jedoch 30 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), und/oder von 5 bis 30 Vol% Eisen-Legierung (NdFeB) modifizierten Elastomermischung herstellbar sein kann und von unmagnetischem Material überdeckt sein kann.Furthermore, the elastomeric encoder can be prepared by adding a filler, wherein the filler may be strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), wherein the elastomeric encoder by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), however, preferably 30 vol.% strontium ferrite (SrFeO), and / or from 5 to 30 vol% iron alloy (NdFeB) modified elastomer mixture can be produced and may be covered by non-magnetic material.
Weiterhin können durch die Zugabe dieses Füllstoffes die mechanischphysikalischen Eigenschaften des Vulkanisates des Elastomerencoders nur unwesentlich veränderbar sein.Furthermore, by adding this filler, the mechanical physical properties of the vulcanizate of the elastomeric encoder can only be changed insignificantly.
Weiterhin kann der Elastomerencoder als Band und/ oder Platte mit einer Dicke von lmm bis 5mm sowie Abmessungen bevorzugt von 1000mm Länge und 100mm Breite vorliegen und/ oder aus derartigen Bänder und/ oder Platten zusammensetztbar sein.Furthermore, the elastomere encoder can be present as a band and / or plate with a thickness of 1 mm to 5 mm and dimensions preferably of 1000 mm length and 100 mm width and / or composable from such bands and / or plates.
Weiterhin kann der Elastomerencoder sowohl vor dem Einbau in das elastische Bauteil (eine Fördervorrichtung) als auch nach dessen Einbau mittels der Impulsmagnetisiertechnik, bei Verwendung speziell modifizierter Elastomermischungen, magnetisierbar sein.Furthermore, the Elastomerencoder both before installation in the elastic member (a conveyor) and after the Installation by means of Impulsmagnetisiertechnik, using specially modified elastomer mixtures, be magnetized.
Weiterhin können die Polbreiten oder Polabständen des Elastomerencoders von 20mm bis 50mm, bevorzugt jedoch 40mm betragen.Furthermore, the Polbreiten or Polabständen the Elastomerencoders of 20mm to 50mm, but preferably 40mm amount.
Weiterhin kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Ausrichtung der Elastomerencoder maximal 5° von der Förderrichtung oder Fahrrichtung der Fördervorrichtung abweicht.Furthermore, the device may be characterized in that the orientation of the Elastomercoder deviates at most 5 ° from the conveying direction or direction of travel of the conveyor.
Weiterhin kann der Elastomerencoder mit den für Elastomere entwickelten Fügeverfahren in der Fördervorrichtung befestigbar sein kann.Furthermore, the elastomere encoder can be fastened in the conveyor device with the joining methods developed for elastomers.
Weiterhin kann eine Breite des Elastomerencoders an eine Messbreite der Sensorik so anpassbar sein, dass bei extremem Bandschieflauf der Fördervorrichtung die Sensorik den Messbereich des Elastomerencoders nicht mehr erreicht und somit eine Fehlermeldung auslösbar sein kann.Furthermore, a width of the Elastomerencoders can be adapted to a measuring width of the sensor so that at extreme belt misalignment of the conveyor, the sensor no longer reaches the measuring range of Elastomerencoders and thus an error message can be triggered.
Weiterhin kann der Elastomerencoder so codiert sein, dass seine Einbaustelle identifizierbar sein kann.Furthermore, the Elastomerecoder be coded so that its installation point can be identified.
Weiterhin kann eine Vorrichtung zum Fördern von Gütern zumindest aus einem elastischen Bauteil bestehen, das eine bandförmige Gestalt haben kann und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich und /oder mindestens einen zweiten Messbereich aufweisen kann. Dabei können in den Messbereichen des elastischen Bauteils Elastomerencoder eingebettet sein. Weiterhin kann eine Sensorstation vorgesehen sein, mit der von den Elastomerencoder ausgehende magnetische Felder (Impulse) beim Passieren der Sensorstation detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind. Weiterhin kann eine Prozesseinheit vorgesehen sein, die von der Sensoreinheit ausgesendeten Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem ersten Messbereich befinden und/ oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmen. Weiterhin kann die Prozesseinheit eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermitteln und/ oder eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermitteln und/ oder basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmen.Furthermore, a device for conveying goods may consist of at least one elastic component, which may have a band-like shape and may have at least one first measuring range and / or at least one second measuring range in a band circumferential direction. In this case, elastomere encoders can be embedded in the measuring regions of the elastic component. Furthermore, a sensor station can be provided, with the magnetic fields (pulses) emanating from the elastomeric encoder can be detected when passing through the sensor station and can not be converted into output signals. Furthermore, a process unit may be provided, which is provided by the Sensor unit receives signals transmitted, processed into strain data, and thus a first strain of elastomerecoder which are located in a first measuring range and / or a second strain of elastomerecoder which are located in a second measuring range of the elastic member determine. Furthermore, the process unit can determine a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value and / or determine a second strain difference between the first strain and the second strain and / or determine an operating state of the elastic component based on the determined strain difference.
Weiterhin kann der erste Messbereich ein Bereich sein, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der erste Messbereich eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich aufweisen.Furthermore, the first measuring area may be an area in which two ends of the elastic member are connected to each other. Furthermore, the first measuring range may have a tensile strength that decreases more rapidly over time than the second measuring range.
Weiterhin kann die Prozesseinheit, wenn die ermittelte erste Dehnung einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben.Furthermore, if the determined first strain exceeds a first predetermined value or the determined strain difference exceeds a second predetermined value, the processing unit may output at least one predetermined operating condition signal.
Weiterhin kann das Betriebzustandssignal einem aktuellen Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die Dehnung den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Furthermore, the operating state signal may correspond to a current strain state or a strain state in which the strain exceeds the first predetermined value or the strain difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin kann zumindest eine Laufseite und zumindest eine Tragseite vorgesehen sein, wobei zwischen der Laufseite und der Tragseite dehnfähige Elastomerencoder eingebettet sind, die geeignet sind wechselnde magnetische Signale auszugeben. Weiterhin können die Elastomerencoder in einem bestimmten Legeschema eingebettet sein, welches mit der Anordnung von Sensoren einer Sensorstation korrespondiert.Furthermore, at least one running side and at least one carrying side can be provided, wherein between the running side and the carrying side elastic elastomer encoders are embedded, which are suitable to output changing magnetic signals. Furthermore, the elastomere encoders can be embedded in a specific layout, which corresponds to the arrangement of sensors of a sensor station.
Weiterhin können über die Breite der Vorrichtung zum Fördern von Gütern verteilt, mindestens drei Elastomerencoder in den Übergangszonen, welche sich bis in Auslenkzonen von Seilen oder eine Versetzungszone von Seilenden erstrecken können, und/ oder sich in Seilendabstandszonen befinden.Furthermore, distributed over the width of the device for conveying goods, at least three elastomere encoders in the transition zones, which may extend into deflection zones of cables or an offset zone of cable ends, and / or are in Seilendabstandszonen.
Weiterhin können zwischen Verbindungen der Vorrichtung mindestens drei Referenz-Elastomerencoder jeweils in der Mitte sowie in den rechten und linken Randbereichen angeordnet sein.Furthermore, at least three reference elastomere encoders can each be arranged in the middle and in the right and left edge regions between connections of the device.
Weiterhin können die Elastomerencoder in einem von der Messausstattung der Sensorstation abhängigen Abstand von der Laufseite, von der Tragseite und/ oder von der oberen und/ oder unteren Ebene von Stahlseilen, in Abhängigkeit ihres Seildurchmessers, befinden.Furthermore, the elastomere encoders can be located at a distance from the running side, from the carrying side and / or from the upper and / or lower plane of steel cables, depending on the measuring equipment of the sensor station, depending on their rope diameter.
Weiterhin kann der Elastomerencoder in einer Übergangszone mit einer Hälfte seiner Baulänge in einer Gurtseite und mit der anderen Hälfte in einer Verbindungsseite verankert sein.Furthermore, the Elastomercoder can be anchored in a transition zone with one half of its length in a belt side and with the other half in a connecting side.
Weiterhin können die Elastomerencoder in einer Seilendenabstandszone so positioniert sein, dass sie beide Seilenden überdecken.Furthermore, the elastomeric encoders may be positioned in a rope end clearance zone so as to cover both ends of the rope.
Weiterhin kann eine Sensorstation, mit der von Elastomerencodern ausgehende magnetische Felder bei deren Passieren der Sensorstation detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind, vorgesehen sein. Dabei können die Elastomerencoder in Messbereichen eines elastischen Bauteils, das eine bandförmige Gestalt hat eingebettet sein. Dabei kann das elastische Bauteil in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich und mindestens einen zweiten Messbereich aurweisen. Weiterhin kann eine Prozesseinheit vorgesehen sein, die von der Sensoreinheit ausgesendeten Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem ersten Messbereich befinden und/ oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmen. Weiterhin kann die Prozesseinheit eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermitteln und/ oder eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermitteln und/ oder basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmenFurthermore, a sensor station with which magnetic fields emanating from elastomer encoders can be detected as they pass through the sensor station and can not be converted into output signals can be provided. In this case, the elastomere encoders can be embedded in measuring areas of an elastic component which has a band-shaped form. In this case, the elastic member in a band circumferential direction at least one first measuring range and at least one second measuring range aurweisen. Furthermore, a process unit may be provided which receives the signals emitted by the sensor unit, processed into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders located in a first measurement range and / or a second elongation of the elastomere encoders located in a second measurement range of the elastic component determine. Furthermore, the process unit can determine a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value and / or determine a second strain difference between the first strain and the second strain and / or determine an operating state of the elastic component based on the determined strain difference
Weiterhin kann der erste Messbereich ein Bereich sein, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der erste Messbereich eine zumindest über die Zeit schneller abnehmende Zugfestigkeit als der zweite Messbereich aufweisen.Furthermore, the first measuring area may be an area in which two ends of the elastic member are connected to each other. Furthermore, the first measuring range may have a tensile strength that decreases more rapidly over time than the second measuring range.
Weiterhin kann die Prozesseinheit, wenn die ermittelte erste Dehnung einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben.Furthermore, if the determined first strain exceeds a first predetermined value or the determined strain difference exceeds a second predetermined value, the processing unit may output at least one predetermined operating condition signal.
Weiterhin kann das Betriebzustandssignal einem aktuellen Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die Dehnung den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Furthermore, the operating state signal may correspond to a current strain state or a strain state in which the strain exceeds the first predetermined value or the strain difference exceeds the second predetermined value.
Weiterhin kann die Sensorstation an einer Gurtförderanlage positionierbar sein, wobei sie je nach Kopf- oder Heckantriebsituation, sowohl auf der Laufseite eines Obertrums als auch der Lauf- und Tragseite eines Untertrums, der Gurtförderanlage, positionierbar ist.Furthermore, the sensor station can be positioned on a belt conveyor system, and depending on the head or rear drive situation, both on the running side of an upper run and the running and carrying side of a lower run, the belt conveyor, can be positioned.
Weiterhin kann die Sensorstation je nach Anlagensituation in der Nähe einer Gurtfördertrommel, einem Rollensystem und /oder einer Andrückrolle in Form einer Stütz- oder Anpresstrommel positionierbar sein, wobei ihr Abstand zur Laufseite des Fördergurtes minimal ist und/ oder die Sensorstation direkt auf diesem aufliegt.Furthermore, the sensor station depending on the system situation in the vicinity of a belt conveyor drum, a roller system and / or a pressure roller in the form of a support or Anpresstrommel be positioned, their distance from the running side of the conveyor belt is minimal and / or the sensor station rests directly on this.
Weiterhin kann die Sensorstation je nach Anlagensituation zwischen einer Schüttgutaufgabestelle und/ oder einer Schüttgutübergabe oder Schüttabwurfstelle im Unter- oder Obertrum an der Laufseite montierbar sein.Furthermore, depending on the plant situation, the sensor station can be mounted on the running side between a bulk material feed point and / or a bulk material transfer or bulk discharge point in the lower or upper strand.
Weiterhin kann die Sensorstation über der konstruktiv bedingten normalen Transportposition der Fördervorrichtung so ausgerichtet sein, dass sowohl zwei mit Elastomerencodern bestückten Randbereiche als auch ein Mittelbereich der Fördervorrichtung detektierbar sind.Furthermore, the sensor station can be aligned over the design-related normal transport position of the conveyor so that both equipped with Elastomerencodern edge areas and a central region of the conveyor can be detected.
Weiterhin kann die Sensorstation wahlweise traversierend beweglich als Einzelstation, und/ oder fest installiert als Dreifach- Station mit je einer Einzelstation in den Randbereichen und einer Einzelstation in dem Mittelbereich, anordenbar sein.Furthermore, the sensor station can optionally be traversing movable as a single station, and / or permanently installed as a triple station, each with a single station in the edge regions and a single station in the central region, be arranged.
Weiterhin kann die Sensorstation mindestens zwei Sensoren mit einem vorbestimmten Sensorabstand umfassen.Furthermore, the sensor station may comprise at least two sensors with a predetermined sensor spacing.
Weiterhin können die Sensoren Hallsensoren von ratiometrisch linearer Bauart sind.Furthermore, the sensors Hall sensors of ratiometric linear design are.
Weiterhin kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Sensorstation mit einer Prozesseinheit verbunden ist. Weiterhin kann zumindest eine Verbindung zwischen der Sensorstation und der Prozesseinheit vorgesehen sein, wobei diese via Kabel und/ oder kabellos ausgeführt ist.Furthermore, the device may be characterized in that the sensor station is connected to a process unit. Furthermore, at least one connection can be provided between the sensor station and the process unit, this being implemented via cable and / or wireless.
Weiterhin können mit der Prozesseinheit Daten an ein anlagenspezifisches Betriebsdatenerfassungssystem weiterleitbar sind, wobei Informationen zu etwaigen Störsituationen lieferbar sind, aufgrund deren mit einer Anlagensteuerung eine Notabschaltung der Anlage ausführbar ist.Furthermore, data can be forwarded to a plant-specific operating data acquisition system with the process unit, it being possible to provide information about possible disruption situations, as a result of which an emergency shutdown of the plant can be carried out with a plant controller.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur zerstörungsfreien Erfassung eines Betriebszustands von elastischen Bauteilen, insbesondere von Fördervorrichtungen und kann folgende Schritte aufweisen: Erfassen einer ersten Dehnung von Elastomerencodern, die in einem ersten Messbereich einer Fördervorrichtung eingebettet sind, Ermittlung einer ersten Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert, und/ oder Erfassen einer zweiten Dehnung von Elastomerencoder, die in einem zweiten Messbereich der Fördervorrichtung eingebettet sind, Ermittlung einer zweiten Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung, Bestimmung eines Betriebszustands des elastischen Bauteils basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz, Ausgabe zumindest eines Betriebszustandssignals, wenn die ermittelte erste Dehnungsdifferenz einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt und/ oder wenn die ermittelte zweite Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt.The invention further relates to a method for nondestructive detection of an operating state of elastic components, in particular of conveying devices and may comprise the following steps: detecting a first elongation of elastomer encoders embedded in a first measuring range of a conveying device, determining a first expansion difference between the first elongation and a first predetermined strain value, and / or detecting a second strain of elastomer encoders embedded in a second measurement range of the conveyor, determining a second strain difference between the first strain and the second strain, determining an operating state of the elastic member based on the determined strain difference, Output of at least one operating state signal when the determined first strain difference exceeds a first predetermined value and / or when the determined second strain difference is a second vorb value exceeds.
In einem weiteren Schritt kann, wenn die ermittelte erste Dehnung einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgeben werden. Das Betriebzustandssignal kann einem aktuellen Dehnungszustand und/ oder einem Dehnungszustand entsprechen, bei dem die Dehnung den ersten vorbestimmten Wert überschreitet und/ oder die Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.In a further step, if the determined first strain exceeds a first predetermined value or the determined strain difference exceeds a second predetermined value, at least one predetermined operating condition signal may be output. The operating state signal may correspond to a current strain state and / or a strain state in which the strain exceeds the first predetermined value and / or the strain differential exceeds the second predetermined value.
Weiterhin können durch das Verfahren die Dehnung der Bauteile und die Fördergeschwindigkeit gleichzeitig erfasst werden.Furthermore, by the method, the elongation of the components and the conveying speed can be detected simultaneously.
Weiterhin kann ein Elastomerencoders zur Dehnungsmessung von elastischen Bauteilen verwendet werden, wobei die Dehnung eines elastischen Bauteils anhand einer Dehnung zumindest eines Elastomerencoders erfassbar ist.Furthermore, a Elastomerencoders can be used for measuring the elongation of elastic components, wherein the elongation of an elastic member based on an elongation of at least one Elastomerencoders can be detected.
Weiterhin kann die Dehnung des elastischen Bauteils gleichzeitig mit der Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils erfassbar sein.Furthermore, the elongation of the elastic member can be detected simultaneously with the rotational speed of the elastic member.
Weiterhin kann der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes herstellbar sein, wobei der Füllstoff Strontiumferrit (SrFeO) und/ oder eine Eisen-Legierung (NdFeB) ist, wobei der Elastomerencoder durch Zugabe eines Füllstoffes von 20 bis 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), bevorzugt jedoch 30 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), und/ oder von 5 bis 30 Vol% Eisen-Legierung (NdFeB) modifizierten Elastomermischung herstellbar ist und von unmagnetischem Material überdeckt wird.Furthermore, the elastomeric encoder can be prepared by adding a filler, wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), wherein the elastomeric encoder by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), preferred However, 30 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), and / or 5 to 30 vol% iron alloy (NdFeB) modified elastomer mixture is produced and is covered by non-magnetic material.
Weiterhin können durch die Zugabe dieses Füllstoffes die mechanischphysikalischen Eigenschaften des Vulkanisates des Elastomerencoders nur unwesentlich veränderbar sein.Furthermore, by adding this filler, the mechanical physical properties of the vulcanizate of the elastomeric encoder can only be changed insignificantly.
Weiterhin kann der Elastomerencoder als Band oder Platte mit einer Dicke von lmm bis 5mm sowie Abmessungen bevorzugt von 1000mm Länge und 10 bis 100mm Breite vorliegt und/ oder aus derartigen Bänder oder Platten zusammensetzbar sein. Weiterhin kann der Elastomerencoder sowohl vor Einbau als auch nach dessen Einbau mittels Impulsmagnetisiertechnik magnetisierbar sein.Furthermore, the elastomeric encoder can be present as a band or plate with a thickness of 1 mm to 5 mm and dimensions of preferably 1000 mm in length and 10 to 100 mm in width and / or be composed of such bands or plates. Furthermore, the Elastomerecoder can be magnetized before installation as well as after its installation by means of pulse magnetization.
Weiterhin können die Polbreiten oder Polabstände des Elastomerencoders bevorzugt von 100% bis 400% des effektiven Sensorabstandes betragen.Furthermore, the pole widths or pole spacings of the elastomer encoder may preferably be from 100% to 400% of the effective sensor spacing.
Weiterhin kann die Ausrichtung der Elastomerencoder maximal 5° von der Fördervorrichtung oder Fahrrichtung der Fördervorrichtung abweichen.Furthermore, the orientation of the elastomeric encoder can deviate a maximum of 5 ° from the conveying device or driving direction of the conveying device.
Weiterhin kann der Elastomerencoder mit den für Elastomere entwickelten Fügeverfahren in der Fördervorrichtung befestigbar sein.Furthermore, the elastomere encoder can be fastened in the conveyor device with the joining methods developed for elastomers.
Weiterhin kann eine Breite des Elastomerencoders an eine Messbreite der Sensorik so anpassbar sein, so dass bei extremem Bandschieflauf der Fördervorrichtung die Sensorik den Messbereich des Elastomerencoders nicht mehr erreicht und somit eine Fehlermeldung auslösbar ist.Furthermore, a width of the elastomer encoder can be adapted to a measuring width of the sensor system so that the sensor system no longer reaches the measuring range of the elastomer encoder in the event of an extreme belt slippage of the conveying device and thus an error message can be triggered.
Weiterhin kann der Elastomerencoder so codiert sein, dass seine Einbaustelle identifizierbar ist.Furthermore, the Elastomerecoder be coded so that its installation point is identifiable.
Weiterhin kann das zu überwachende Bauteil (Fördervorrichtung), beispielsweise ein Fördergurt aus verstärkten Kunststoffen, insbesondere Elastomere sein, das mit Elastomerencodern aus magnetisierten Elastomeren (Magnetelastomer) versehen ist, und/ oder in einer Magnetencoderanordnung während seines funktionsbedingten Einsatzes an einem Sensorsystem (Sensorstation, Sensorik) vorbeigeführt wird, wobei permanent der Verformungszustand des Bauteils an besonders spannungs- und verformungsexponierten Stellen ( z.B. Übergangszone, Übergangsnahe Zone, Seilendenabstandszone) gemessen und messtechnisch mit Hilfe eines Prozessrechners ausgewertet wird, welcher mit dem Betriebsdatenerfassungs- bzw. Steuersystem der Anlage verbunden ist.Furthermore, the component to be monitored (conveying device), for example a conveyor belt made of reinforced plastics, in particular elastomers, which is provided with elastomer encoders of magnetized elastomers (magneto elastomer), and / or in a Magnetcoderanordnung during its functional use of a sensor system (sensor station, sensor ) is passed, whereby permanently the deformation state of the component at particularly stress and deformation exposed areas (eg transition zone, transitional zone, Seilendenabstandszone) is measured and metrologically evaluated by means of a process computer, which is connected to the Betriebsdatenerfassungsungs- or control system of the system.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert.In the following the invention will be explained with reference to drawings showing only exemplary embodiments.
Es zeigen schematisch und nicht einschränkend:It is shown schematically and not by way of limitation:
Figur 1 : das Legeschema einer 3-stufigen Stahlseilfördergurtverbindung mit darin positionierten Magnetencodern und Vergleichsmessstellen,FIG. 1 shows the laying scheme of a 3-stage steel cord conveyor connection with magnetic encoders and comparison measuring points positioned therein;
Figur 2: einen Querschnitt durch eine Übergangszone einer Seite einer Gurtverbindung mit Querarmierungen und Stahlseil sowie die Positionierung der Magnetencoder zur Laufscitε der Fördervorrichtung und Tragseite der Fördervorrichtung,FIG. 2 shows a cross section through a transition zone of one side of a belt connection with transverse reinforcements and steel cable and the positioning of the magnetic encoder to the running cords of the conveying device and carrying side of the conveying device,
Figur 3: eine Anordnung des Messsensoriksystems an der Gurtförderanlage über dem mit Magnetencodern versehenen Fördergurt,FIG. 3 shows an arrangement of the measuring sensor system on the belt conveyor system above the conveyor belt provided with magnetic encoders,
Figur 4A: eine Anordnung der Sensoren in einer Sensorstation bezüglich des Elastomerencoders und die Kodierung des Encoders in Nordpol und Südpol.FIG. 4A shows an arrangement of the sensors in a sensor station with respect to the elastomer encoder and the coding of the encoder in the north pole and south pole.
Figur 4B: Sensorsignale die von der Sensorstation an die Prozesseinheit gesendet werden,FIG. 4B: sensor signals which are sent from the sensor station to the process unit;
Figur 5: die Dehnungszunahme als Funktion der Lastzyklenzahl bei einer vorbestimmten Belastung (Belastungsdauer), und Figur 6: einen Gurtförderer.Figure 5: the increase in strain as a function of the load cycle number at a predetermined load (load duration), and Figure 6: a belt conveyor.
Entsprechend der Erfindungsbeschreibung sowie Aufgabenstellung besteht das Funktionsprinzip (Methode) der Überwachungseinrichtung darin, in Zonen höchster Betriebsbeanspruchung die Bauteildeformation zu bestimmen um daraus dessen Ermüdungsverhalten (fatigue wear) festzustellen.According to the description of the invention and the task, the operating principle (method) of the monitoring device is to determine the component deformation in zones of highest operating stress in order to determine its fatigue behavior (fatigue wear).
Erfindungsgemäß ist die kritische Deformation als solche Längenänderung zu bestimmen, die im Unterschied zur bauteilspezifischen immanenten Streckung unter der Betriebsbelastung einen bestimmten Betrag überschreitet. In der Literatur werden dazu Werte von 2% bis 4% je nach Gurtausführung genannt. Die in der Verbindung gemessenen Werte im Übergangsbereich Gurtseite zu Verbindungssεite Fig. 2, Bereich 4 und Fig. 1 Bereich 4 bzw. 4' können unter Umständen höhere Werte annehmen, sodass eine genaue Dehnungsmessung im Bereich zwischen 4% und 8% und darüber hinaus durchzuführen ist.According to the invention, the critical deformation is to be determined as such a change in length which, in contrast to the component-specific intrinsic extension, exceeds a certain amount under the operating load. Values of 2% to 4% depending on the belt version are mentioned in the literature. The values measured in the connection in the transition area between belt side and connection side Fig. 2, area 4 and Fig. 1 area 4 or 4 'may assume higher values, so that an accurate strain measurement in the range between 4% and 8% and beyond is.
Unter Einsatz von Transpondern in Verbindung mit Dehnungsmesssystemen wäre es erforderlich, dehnungsübersetzende Systeme einzusetzen. Allerdings ist die Ermittlung diskreter maximaler Dehnungswerte nicht allein erfolgversprechend für die Ermittlung einer Schadensgrenze, sondern nur die Feststellung der funktionellen Abhängigkeit der Dehnungszunahme ΔD von der Belastungszeit gestattet mit hoher Sicherheit eine allgemeingültige Bewertung des Ermüdungsverhaltens .Using transponders in conjunction with strain gages would require the use of strain-gaging systems. However, the determination of discrete maximum elongation values is not only promising for the determination of a damage limit, but only the determination of the functional dependence of the strain increase ΔD on the loading time allows a general assessment of the fatigue behavior with high certainty.
Da die Anwendung der Dehnungsmesssensorik an gewisse Grenzen stößt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, über eine Zeitmessung mit einem Sensorsystem die Felder eines speziellen Magnetencoders zu erfassen. Dieser ist so ausgebildet, dass er die Bauteildehnung zu 100% reproduziert. Verwendet werden deshalb sogenannte Magnetelastomere, die aus einer magnetisierbaren Elastomermischung bestehen. Diese Elastomermischungen beinhalten eine gewisse Füllmenge an ferritische Teilchen (Füllstoff), die sich beim für die Elastomerherstellung typischen Misch- und Verarbeitungsprozess ideal ausrichten. Mit Hilfe einer speziellen Magnetisiervorrichtung gelingt es nun, diese so präparierte Mischung magnetisch in Form von präzise positionierten Nord/ Süd- Polen mit definierten Polbreiten und -abständen zu codieren. Dieses Magnetelastomer kann in Form eines dehnbaren ca. 1-3 mm dicken Magnetencoders als Elastomerencoder 8 bzw. 8' aufgefasst werden.Since the application of the strain gauges encounters certain limits, it is inventively provided with a time measurement To detect a sensor system, the fields of a special Magnetcoders. This is designed so that it reproduces the component elongation to 100%. Therefore, so-called magnetic elastomers are used, which consist of a magnetizable elastomer mixture. These elastomer blends contain a certain amount of ferritic particles (filler) which ideally align with the mixing and processing process typical of elastomer production. With the aid of a special magnetizing device, it is now possible to magnetically encode this mixture thus prepared in the form of precisely positioned north / south poles with defined pole widths and spacings. This magnetic elastomer can be regarded as elastomerscoder 8 or 8 'in the form of a stretchable magnetic encoder about 1-3 mm thick.
Die möglichen Varianten der Einbringung der Encoder sind in Fig. 1 dargestellt. Das elastische Bauteil ist in Form eines Fördergurtes 9 dargestellt. Zu erkennen sind die beiden Endstücke einer Verbindung 1 und 2 sowie die für die Verbindung geöffnete, d. h. von Altgummi befreite Verbindungslänge 3. Die Positionierung der Elastomerencoder 8 bzw. 8' erflogt nach einem vorbestimmten Schema sowohl zur Referenzmessung in mindestens einem zweiten Messbereich (Referenzbereichen) auf den beiden zu verbindenden Gurtenden (in der Gurtseite 1 vgl. Fig. 2) als auch zur Dehnungsmessung in mindestens einem Messbereich (Bereich kritischer Dehnung) in der Verbindung selbst (Verbindungsseite 3 vgl. Fig. 2). Dabei werden die Elastomerencoder 8' zwischen den Verbindungen bevorzugt in den lateralen Randbereichen sowie in der Mitte des Fördergurtes 9 eingebettet. Zur Referenzmessungen sind darüber hinaus in dem ersten Messbereich (den Zonen kritischer Belastungen), sogenannte Übergangszonen, 4, 4', 5, 6 und 7 wahlweise Elastomerencoder 8 unterzubringen . Die Einbringung ist sinnvollerweise bei der Verbindungsherstellung, der Reparatur, der Regenerierung in der Werkstatt als auch vor Ort mit den bekannten Verfahren der Verbindungs- bzw. Fügetechnik für Elastomere möglich. Die Breite der Elastomerencoder 8, 8' ist dabei so zu wählen, dass bei üblichen Laufungenauigkeiten des Fördergurtes 9 eine Messung noch realisierbar ist.The possible variants of the introduction of the encoder are shown in Fig. 1. The elastic member is shown in the form of a conveyor belt 9. The two end pieces of a connection 1 and 2 as well as the connection length 3 opened for the connection, ie freed from waste rubber, can be seen. The positioning of the elastomere encoders 8 or 8 'takes place according to a predetermined scheme both for reference measurement in at least one second measuring range (reference ranges). on the two belt ends to be connected (in the belt side 1, see Fig. 2) and for the strain measurement in at least one measuring range (range of critical elongation) in the connection itself (connecting side 3, see Fig. 2). In this case, the elastomere encoders 8 'between the connections are preferably embedded in the lateral edge regions as well as in the middle of the conveyor belt 9. For reference measurements, moreover, elastomere encoders 8 can optionally be accommodated in the first measuring range (the zones of critical loads), so-called transition zones 4, 4 ', 5, 6 and 7. The introduction is usefully possible in connection, repair, regeneration in the workshop as well as on site with the known methods of joining or joining technology for elastomers possible. The width of the Elastomerecoder 8, 8 'is to be chosen so that in normal running inaccuracies of the conveyor belt 9, a measurement is still feasible.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Kontaktzone der Gurtseite 1 und der Verbindungsseite 3 eines querarmierten Stahlseilfördergurtes 9 mit der möglichen Höhenanordnung der Elastomerencoder 8 im Verhältnis zur Gurtlaufseite 14 und Gurttragseite 13.FIG. 2 shows a cross section through a contact zone of the belt side 1 and the connection side 3 of a cross-armored steel cord conveyor belt 9 with the possible height arrangement of the elastomere encoder 8 in relation to the belt running side 14 and belt support side 13.
Der Abstand zwischen Laufseite 14 sowie den möglichen Querarmierungen 17 und dem Stahlseil 18 des Fördergurtes 9 richtet sich sowohl nach magnetsensorischen (bis 24 mm) als auch verschleißtechnischen Kriterien. Es ist sofort zu erkennen, dass wenn die Elastomerschicht der Laufseite 14 soweit durch Verschleiß reduziert sein sollte, dass die Encoder 8 dem Abrieb preisgegeben sind, diese keine Signale zur Sensorstation 15 weiter aussenden können und somit eine zusätzliche Verschleißüberwachung der Laufseite 14 gegeben ist. Diese Anordnung ist auch auf der Tragseite 13 selbstverständlich denkbar. Eine Beeinträchtigung der Elastomerencoder 8 bzw. der Sensorstation 15 durch die Querarmierungen 17 und Stahlseile 18 ist auszuschließen.The distance between the running side 14 and the possible transverse reinforcements 17 and the steel cable 18 of the conveyor belt 9 depends both on magnetic sensor (up to 24 mm) and wear criteria. It can be seen immediately that if the elastomer layer of the running side 14 should be reduced so far by wear that the encoder 8 are exposed to abrasion, they can send out any further signals to the sensor station 15 and thus an additional wear monitoring the running side 14 is given. This arrangement is of course conceivable on the support side 13. An impairment of Elastomerecoder 8 and the sensor station 15 through the transverse reinforcements 17 and steel cables 18 is excluded.
Figur 3 zeigt eine der möglichen Anordnungen des Sensoriksystems 15 auf einer Gurtförderanlage in der Nähe einer Antriebs oder Umlenktrommel 10. Der mit Elastomerencodern 8 dotierte Fördergurt 9 wird durch bzw. über verschiedene Reinigungssysteme 19 geführt und mittels einer üblicherweise so angeordneten Knicktrommel 11 mit einer Stütz- bzw. Anpresstrommel 12 fixiert.FIG. 3 shows one of the possible arrangements of the sensor system 15 on a belt conveyor system in the vicinity of a drive or deflection drum 10. The conveyor belt 9 doped with elastomer encoders 8 is guided through or via various cleaning systems 19 and fixed by means of a usually arranged buckling drum 11 with a support or Anpresstrommel 12.
Die Positionierung des Sensors 15 ist mit der Elastomerencoderbreite 8 bzw. 8' abzustimmen. Abweichungen bei Bandschieflauf ergeben Fehlsignale. Mit Hilfe dieser fehlenden Signalgebung lässt sich der Bandschieflauf idealerweise zusätzlich überwachen. Der Abstand der Sensorik 15 zur Gurtlaufseite 14 ist so zu wählen, dass ein direkter Kontakt bzw. ein messtechnisch noch realisierbarer Abstand ermöglicht wird.The positioning of the sensor 15 is to be matched with the Elastomerencoderbreite 8 and 8 '. Deviations during belt misalignment result in false signals. With the help of this lack of signaling, the belt misalignment can ideally also be monitored. The distance of the sensor 15 to the belt side 14 is to be chosen so that a direct contact or a metrologically still feasible distance is made possible.
Der Pfeil R zeigt die Drehrichtung des Fördergurtes 9 an. Selbstverständlich ist die Funktionstüchtigkeit der Erfassungsvorrichtung auch bei entgegen gesetzter Bewegungsrichtung gegeben.The arrow R indicates the direction of rotation of the conveyor belt 9. Of course, the functionality of the detection device is also given in the opposite direction of movement.
Die Sensorstation 15 ist mit einem Prozessrechner 16 zwecks Messwerterfassung und Messwertauswertung verbunden.The sensor station 15 is connected to a process computer 16 for the purpose of measured value detection and measured value evaluation.
Figur 4A verdeutlicht das Messprinzip des aktiven Magnetencoders in Form des beschriebenen dehnfähigen Elastomerencoders 8 bzw. 8'. Unter Anordnung zweier Magnetsensoren S 1 und S2 lassen sich mit hoher Präzision in einem Messgang sowohl die Magnetencoder- Geschwindigkeiten (+/- 1% bei einer Standardabweichung von 0,3%) als auch die Dehnungen (+/- 1 %) errechnen und mit den Messungen an einer neben der Verbindung oder zwischen den Verbindungen angeordneten Referenzmessstelle 8' vergleichen. Ein codierter Elastomerencoder 8, wird an zwei Sensoren Sl und S2 vorbeigeführt, die dabei magnetische Nord Süd Impulse des Elastomerencoders detektieren. In der Figur 4 B sind schematisch die von der Sensorstation ausgehenden Messsignale gezeigt. Die vier Kombinationen demonstrieren das verwendete Messprinzip in den Stufen:FIG. 4A illustrates the measuring principle of the active magnetic encoder in the form of the described elastic elastomer encoder 8 or 8 '. By arranging two magnetic sensors S 1 and S 2, the magnetic encoder speeds (+/- 1% with a standard deviation of 0.3%) as well as the strains (+/- 1%) can be calculated with high precision in one measurement cycle and with Compare the measurements at a arranged next to the compound or between the compounds reference measuring point 8 '. An encoded elastomere encoder 8, is passed to two sensors Sl and S2, which detect magnetic north south pulses of Elastomerencoders. FIG. 4B schematically shows the measurement signals emanating from the sensor station. The four combinations demonstrate the measuring principle used in the stages:
I) schnell, ungedehntI) fast, unstretched
II) langsam, ungedehntII) slow, unstretched
III) langsam, gedehnt undIII) slow, stretched and
IV) schnell, gedehntIV) fast, stretched
Referenzmessungen zwischen den Encodern 8 und 8' sind ebenso nach diesem System möglich. Dabei entspricht A der Signaldauer eines Referenzsignals eines Encoders 8', mit dem die Umlaufgeschwindigkeit des Fördergurtes an einer bezüglich der Dehnung unkritischen Stelle erfassbar ist. B entspricht der Dauer eines Signals von einem Encoder 8 der sich an einer dehnungskritischen Stelle in einer Verbindungsstelle des Fördergurtes befindet. Anhand der Signale A und B kann ein Abgleich der Umlaufgeschwindigkeiten erfolgen und somit das Vorliegen einer Dehnung erfasst werden.Reference measurements between the encoders 8 and 8 'are also possible according to this system. In this case, A corresponds to the signal duration of a reference signal of an encoder 8 ', with which the rotational speed of the conveyor belt can be detected at a position uncritical with respect to the elongation. B corresponds to the duration of a signal from an encoder 8 which is located at a stretch-critical point in a connection point of the conveyor belt. By means of the signals A and B, an adjustment of the rotational speeds can take place and thus the presence of an elongation can be detected.
Zwecks Integration in ein EDV- gestütztesFor the purpose of integration into a computerized
Betriebsdatenerfassungssystem ist es vorgesehen, den Prozessrechner über ein Bussystem mit dem Instandhaltungsportal zu verbinden und im Rahmen der Gesamtanlagenüberwachung Daten zur Auswertung für die Steuerzentrale zwecks eventuell notwendig werdenden, in Notfallsituationen unerlässlichen Anlagenstillsetzungen zu liefern. In Verbindung mit anderen Messgrößen kann dieser Betriebsfall redundant so gesteuert werden, dass Fehlschaltungen durch eventuelle Messstörungen ausgeschlossen werden können. Über eine gesonderte Codierung der Elastomerencoder 8 wird erreicht, dass eine genaue Positionierung des Schadens detektierbar ist. Bei Bedarf an weiteren zusätzlichen Identifikations- und Informationsmeldungen ist es durchaus möglich, den Einsatz von Transpondern vorzusehen.Operating data acquisition system, it is intended to connect the process computer via a bus system with the maintenance portal and as part of the overall system monitoring data for evaluation for the control center for the purpose of possibly necessary, in emergency situations indispensable plant closures to deliver. In conjunction with other measured variables, this operating case can be controlled redundantly in such a way that faulty circuits can be excluded by possible measurement disturbances. Via a separate coding of the elastomere encoder 8 it is achieved that an exact positioning of the damage can be detected. If required for further additional identification and information messages, it is quite possible to provide the use of transponders.
Selbstverständlich lassen sich Elastomerencoder 8 auch in die Zwischenlagen von Textilfördergurten bei ein- oder mehrstufigen Verbindungen einbringen oder an den Übergangszonen 4, 4' zwischen den beiden Lagenenden applizieren. Dies trifft auch für jede mögliche andere Art von Transportbändern und Fördergurten 9, Antriebsriemen oder dergleichen zu.Of course, elastomere encoder 8 can also be introduced into the intermediate layers of textile conveyor belts in the case of single-stage or multi-stage connections or applied to the transition zones 4, 4 'between the two layer ends. This also applies to any other type of conveyor belts and conveyor belts 9, drive belts or the like.
Wie bereits in der Beschreibung sowie der Aufgabenstellung ausgeführt, kann es sinnvoll sein, die Bestimmung einer Schadensgrenze anhand von Referenzdehnungsdaten wie beispielsweise einer gemessenen Beziehung Dehnungszunahme = f (Lastzyklenzahl, Belastungsdauer) vorzunehmen, wobei die Dehnungen an den Encodern 8 gemessen und mit der Dehnung in verbindungsfernen Encoder 8' verglichen wird.As already stated in the description and the task, it may be useful to make the determination of a damage limit on the basis of reference strain data such as a measured relationship strain increase = f (load cycle number, load duration), wherein the strains measured at the encoders 8 and with the strain in connection remote encoder 8 'is compared.
In Figur 5 ist ein solcher Zusammenhang bei Prüfung eines Elastomerbauteils beispielhaft dargestellt. Die Diagramme in der linken Hälfte zeigen die Bauteilermüdung anhand der Dehnung in Abhängigkeit der Lastzyklen und die Diagramme in der rechten Hälfte zeigen eine Belastung mit einer definierten Kraft über eine Zyklendauer. Es ist deutlich zu erkennen, dass bei einer definierten Belastung (im Beispiel 1,0 kN) einer Materialprobe nach bestimmten Belastungszeitabschnitten A, B, C, und D (Sektoren I, II, III und IV) sich eine typische Steigung der Funktion in den einzelnen charakteristischen Abschnitten abzeichnet. Die Steigungszunahme der Funktion deutet auf eine stetig zunehmende Bauteilermüdung hin, die schließlich im Punkt D zum Bruch der Probe führt. Die vier Bereiche sind demnach für die Schadensbeurteilung heranzuziehende Kriterien.In Figure 5, such a relationship is exemplified when testing an elastomeric component. The graphs in the left half show component fatigue based on strain versus load cycles, and the graphs in the right half show stress with a defined force over a cycle time. It can be clearly seen that at a defined load (in the example 1.0 kN) of a material sample after certain load periods A, B, C, and D (sectors I, II, III and IV) a typical slope of the function in the individual characteristic sections. The increase in the slope of the function indicates a steadily increasing component fatigue, the finally at point D leads to breakage of the sample. The four areas are therefore criteria to be used for the assessment of the damage.
Während in Zone I eine absolute unkritische Dehnungszunahme (Fließen) zu verzeichnen ist, beginnt ab Punkt A in Zone II bereits eine unkritische partielle Bauteilschädigung, die sich ab Punkt B in Zone III merklich verschärft und bereits als kritisch zu bezeichnen ist. Mit Erreichen der Zone IV im Punkt C tritt ein bereits deutliches Versagen des Bauteils ein, welches im Punkt D zum Ausfall der Betriebstüchtigkeit führt.While in zone I an absolute uncritical increase in strain (flow) can be observed, starting from point A in zone II an uncritical partial component damage already begins, which noticeably intensifies from point B in zone III and can already be described as critical. Upon reaching zone IV at point C, an already significant failure of the component occurs, which at point D leads to the failure of the operability.
Referenzkurven dieser Art lassen sich natürlich auch mit Proben aus Stahlseilgurtverbindungen erstellen, in dem mit Hilfe von dynamischen Prüfmaschinen (Hydropulser) entsprechende Graphen aufgezeichnet werden. Entscheidend ist, dass die Prüfung die Praxisbedingungen nahezu ideal widerspiegelt.Of course, reference curves of this kind can also be created with steel rope harness specimens in which appropriate graphs are recorded using dynamic testing machines (hydropulser). It is crucial that the test reflects the practical conditions almost ideally.
In einer höheren tribologischen Prüfkategorie (Arbeitsblatt Nr. 7 der Gesellschaft für Tribologie (GfT) „Tribologie") durchgeführte Prüfstandsversuche nach DIN 22110, T3 unter Verwendung der erfϊndungsgemäßen Anordnung von Elastomerencodern ermöglichen ergänzend zu den Laborversuchen in einer Tribologischen Prüfkette die Erstellung von Referenzkurven, die die Bestimmung der Schadenssituation an einem Gurtförderer erheblich erleichtern.In a higher tribological test category (worksheet no. 7 of the Society of Tribology (GfT) "Tribology") carried out test bench tests according to DIN 22110, T3 using the inventive arrangement of elastomer encoders allow in addition to the laboratory experiments in a tribological test chain the preparation of reference curves, the considerably facilitate the determination of the damage situation on a belt conveyor.
Figur 6 zeigt das Schema eines Gurtförderers 20 mit alternativen Möglichkeiten zur Positionierung der Sensorik 15 zu seinen Antrieben. Je nach Ausführung und Anordnung der Antriebssituationen werden gemäß DIN 22101 diese als Kopf- bzw. Heckantriebe (abhängig von der Schüttgutförderrichtung) bezeichnet, wobei Heckantriebe üblicherweise der Schüttgutaufgabestation am Beginn und Kopfantriebe der Schüttgutabwurfstation am Ende des Förderweges zuzuordnen sind.FIG. 6 shows the diagram of a belt conveyor 20 with alternative possibilities for positioning the sensor system 15 to its drives. Depending on the design and arrangement of the drive situations, these are referred to as head or tail drives (depending on the bulk material conveying direction) according to DIN 22101, wherein rear drives usually the bulk material feeding station at the beginning and Head drives the bulk material discharge station at the end of the conveying path are assigned.
Die oberhalb liegende Förderzone des Gurtförderers wird als Obertrum, die untere schüttgutfreie Zone als Untertrum bezeichnet. Zum Zwecke des sicheren Schüttguttransports ist die obere Zone meist gemuldet, d. h an den Rändern jeweils um einen gewissen Winkelbetrag nach oben abgeknickt.The above lying conveying zone of the belt conveyor is referred to as upper run, the lower bulk-free zone as Untertrum. For the purpose of safe bulk transport, the upper zone is usually troughed, d. h at the edges each bent by a certain angle upwards.
Die Positionierung der Sensorik 15 hat sich diesen Gegebenheiten so anzupassen, dass sowohl die Überladung mit Schüttgut weitestgehend vermieden als auch die Zonen höchster Gurtübertragungskräfte, je nach Antriebsart messtechnisch sicher erreicht werden.The positioning of the sensor 15 has to adapt to these conditions so that both the overload of bulk material largely avoided as well as the zones highest Gurtübertragungskräfte, depending on the type of drive metrologically be achieved safely.
Alle in der vorliegenden Beschreibung angegebenen Wertebereiche umfassen auch die Randwerte. Die im vorangehenden genannten Merkmale und beispielhaft beschriebenen Ausführαngsformen der vorliegenden Erfindung können teilweise oder als Ganzes beliebig miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind. Sofern sich solche Ausführungsformen für einen Fachmann aus den vorgenannten Ausführungsbeispielen ergeben, sollen diese als mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen implizit offenbart gelten. All ranges of values given in the present description also include the marginal values. The features mentioned above and exemplified by the present invention may be combined, in part or in whole, as desired, to form further embodiments adapted to corresponding applications of the invention. Insofar as such embodiments result for a person skilled in the art from the abovementioned exemplary embodiments, these are to be regarded as implicitly disclosed with the abovementioned exemplary embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung eines1. A device for non-destructive detection of a
Betriebszustandes von elastischen Bauteilen (9), insbesondere Fördergurten, Förderbändern oder Riemen mit: mindestens einem elastischen Bauteil (9), das eine bandförmige Gestalt hat und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich (3) und mindestens einen zweiten Messbereich (1) aufweist, wobei in den Messbereichen (1, 3) des elastischen Bauteils (9) Elastomerencoder (8, 8*) eingebettet sind, mindestens einer Sensorstation (15), mit der von den Elastomerencodern (8, 8) ausgehende magnetische Felder beim Passieren der Sensorstation (15) detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind, und mindestens einer Prozesseinheit (16), die von der Sensoreinheit (15) ausgesendete Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder (8), die sich in einem ersten Messbereich befinden, bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesseinheit (16) eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermittelt, oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder (8*), die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden, bestimmt und eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermittelt, und basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmt. Operating state of elastic components (9), in particular conveyor belts, conveyor belts or belts comprising: at least one elastic component (9) which has a band-shaped configuration and has at least one first measuring region (3) and at least one second measuring region (1) in a belt circumferential direction, wherein elastomeric encoders (8, 8 * ) are embedded in the measuring regions (1, 3) of the elastic component (9), at least one sensor station (15) with the magnetic fields emanating from the elastomer encoders (8, 8) as they pass through the sensor station ( 15) are detectable and unchangeable in output signals, and at least one process unit (16) receiving signals emitted by the sensor unit (15) is processed into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders (8) located in a first measurement range , determined, characterized in that the process unit (16) has a first expansion difference between the first elongation and a first vorbe determined elongation value, or a second elongation of the Elastomerecoder (8 *), which are located in a second measuring range of the elastic member, determined and a second expansion difference between the first elongation and the second elongation determined, and based on the determined elongation difference, an operating condition of elastic component determined.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der erste Messbereich (3) ein Bereich ist, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils (9) miteinander verbunden sind, wobei wenn die ermittelte erste Dehnungsdifferenz einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder die ermittelte zweite Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, von der Prozesseinheit (16) zumindest ein vorbestimmtes Betriebszustandssignal ausgegeben wird.2. Apparatus according to claim 1, wherein the first measuring area (3) is a region in which two ends of the elastic member (9) are connected to each other, wherein when the determined first strain difference exceeds a first predetermined value or the determined second strain difference exceeds a second exceeds the predetermined value, from the process unit (16) at least a predetermined operating state signal is output.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Betriebzustandssignal einem aktuellen3. Device according to claim 1 or 2, wherein the operating state signal is a current
Dehnungszustand oder einem Dehnungszustand entspricht, bei dem die erste Dehnungsdifferenz den ersten vorbestimmten Wert überschreitet oder die zweite Dehnungsdifferenz den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.Strain state or a strain state corresponds, in which the first strain difference exceeds the first predetermined value or the second strain difference exceeds the second predetermined value.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mit der Sensorstation (15) detektierbaren magnetischen Felder wechselnde Polarität aufweisen, die Dehnung des elastischen Bauteils (9) gleichzeitig mit der Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils (9) bestimmbar ist, und ein zweiter, parallel eingebetteter, als Barcode magnetisierten Elastomerencoder sowie mindestens ein zusätzlicher Sensor in der Sensorstation vorgesehen ist, wobei mit dem zusätzlichen Elastomerencoder eine Bandsektion eindeutig identifizierbar ist.4. The device according to at least one of claims 1 to 3, wherein the detectable with the sensor station (15) magnetic fields have alternating polarity, the elongation of the elastic member (9) can be determined simultaneously with the rotational speed of the elastic member (9), and a second, embedded in parallel, magnetized as a bar code elastomer encoder and at least one additional sensor is provided in the sensor station, wherein the band with the additional Elastomerencoder is clearly identifiable.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dehnung lokalisiert, vorzugsweise mit einer Ortsauflösung von einer Polbreite, von maximal 50 mm, bestimmbar ist, besonders bevorzugt mit einer Ortsauflösung von zwei Polbreiten, von maximal 100 mm, bestimmbar ist.5. The device according to at least one of claims 1 to 4, wherein the elongation localized, preferably with a spatial resolution of a pole width, of a maximum of 50 mm, can be determined, particularly preferably with a spatial resolution of two Polbreiten, of a maximum of 100 mm, can be determined.
6. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Elastomerencoder (8) durch Zugabe eines Füllstoffes herstellbar ist, wobei der Füllstoff Strontiumferrit (SrFeO) und/ oder eine Eisen- Legierung (NdFeB) ist, wobei der Elastomerencoder (8) durch Zugabe eines Füllstoffes von 20 bis 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), bevorzugt jedoch 30 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), und/ oder von 5 bis 30 Vol% Eisen-Legierung (NdFeB) modifizierten Elastomermischung herstellbar ist und von unmagnetischem Material überdeckt wird.6. The device according to at least one of claims 1 to 5, wherein the elastomeric encoder (8) can be produced by adding a filler, wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), wherein the elastomeric encoder (8) by adding a filler of 20 to 40 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), but preferably 30 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), and / or 5 to 30% by volume iron alloy (NdFeB) modified elastomer mixture is produced and non-magnetic material is covered.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Elastomerencoder (8) als Band oder Platte mit einer Dicke von lmm bis 5mm sowie Abmessungen bevorzugt von 1000mm Länge und 100mm Breite vorliegt und/ oder aus derartigen Bänder und/ oder Platten zusammensetztbar ist.7. The device according to at least one of claims 1 to 6, wherein the elastomere encoder (8) is present as a band or plate with a thickness of lmm to 5mm and dimensions preferably of 1000mm length and 100mm width and / or composed of such bands and / or plates is.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Polbreiten oder Polabständen des Elastomerencoders (8) von 20mm bis 50mm, bevorzugt jedoch 40mm betragen.8. The device according to at least one of claims 1 to 7, wherein the Polbreiten or Polabständen the Elastomerencoders (8) from 20mm to 50mm, but preferably 40mm amount.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Ausrichtung der Elastomerencoder (8) maximal 5° von der Förderrichtung oder Fahrrichtung des elastischen Bauteils (9) abweicht.9. Device according to at least one of claims 1 to 8, wherein the orientation of the elastomeric encoder (8) a maximum of 5 ° from the conveying direction or direction of travel of the elastic member (9) deviates.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Breite des Elastomerrencoders (8) an eine Messbreite der Sensorstation (15) so anpassbar ist, dass bei extremem Bandschieflauf des Elastischen Bauteils (9) die Sensorstation (15) den Messbereich des Elastomerencoders (8) nicht mehr erreicht und somit eine Fehlermeldung auslösbar ist.10. The device according to at least one of claims 1 to 9, wherein a width of the Elastomerrencoders (8) to a measuring width of the sensor station (15) is adaptable so that at extreme belt misalignment of the elastic member (9), the sensor station (15) the measuring range of Elastomerencoders (8) is no longer reached and thus an error message can be triggered.
11. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Elastomerencoder (8) so codiert ist, dass seine Einbaustelle eindeutig identifizierbar ist.11. The device according to at least one of claims 1 to 10, wherein the elastomere encoder (8) is coded so that its installation point is clearly identifiable.
12. Vorrichtung zum Fördern von Gütern bestehend aus einem elastischen Bauteil (9), das eine bandförmige Gestalt hat und in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich (3) und mindestens einen zweiten Messbereich (1) aufweist, und in den Messbereichen (1, 3) des elastischen Bauteils Elastomerencoder (8, 8') eingebettet sind, wobei mit mindestens einer Sensorstation (15), von den Elastomerencoder (8. 8*) ausgehende magnetische Felder beim Passieren der Sensorstation (15) detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind, wobei mindestens eine Prozesseinheit (16), die von der Sensoreinheit (15) ausgesendeten Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder (8) die sich in einem ersten Messbereich befinden, bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesseinheit (16) eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermittelt, oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder (8% die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils (9) befinden, bestimmt und eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermittelt, und basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmt.12. Device for conveying goods consisting of an elastic component (9), which has a band-shaped form and in a band circumferential direction at least a first measuring range (3) and at least a second measuring range (1), and in the measuring ranges (1, 3 ) are embedded with at least one sensor station (15), of the elastomeric encoder (8. 8 *) outgoing magnetic fields when passing through the sensor station (15) and unchangeable in output signals, wherein at least one process unit (16) which receives signals emitted by the sensor unit (15) is processed into strain data, and thus a first elongation of the elastomere encoders (8) which are located in a first measuring range, characterized in that the process unit (16 ) determines a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value, or a second strain of the elastomer encoder (8% located in a second measuring range of the elastic member (9) determines and determines a second strain difference between the first strain and the second strain, and based on the determined strain difference one Operating state of the elastic member determined.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit zumindest einer Laufseite (14), und zumindest einer Tragseite (13), wobei zwischen der Laufseite (14) und der Tragseite (13) dehnfähige Elastomerencoder (8, 8') eingebettet sind, die geeignet sind wechselnde magnetische Signale auszugeben, und der erste Messbereich (3) ein Bereich ist, in dem zwei Enden des elastischen Bauteils (9) miteinander verbunden sind.13. The apparatus of claim 12 having at least one running side (14), and at least one support side (13), wherein between the running side (14) and the support side (13) stretchable Elastomerencoder (8, 8 ') are embedded, which are suitable changing output magnetic signals, and the first measuring range (3) is an area in which two ends of the elastic member (9) are interconnected.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerencoder (8, 8') in einem bestimmten Legeschema eingebettet sind, welches mit der Anordnung von Sensoren (Sl, S2) einer Sensorstation (15) korrespondiert.14. The device according to claim 12 or 13, characterized in that the Elastomerencoder (8, 8 ') are embedded in a certain Legeschema, which corresponds to the arrangement of sensors (Sl, S2) of a sensor station (15).
15. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis15. The device according to at least one of claims 12 to
14, dadurch gekennzeichnet, dass sich über das elastische Bauteil (9) verteilt, mindestens drei Elastomerencoder (8, 8*) in Übergangszonen (4, 4') befinden, welche sich bis in Auslenkzonen von Seilen (5) oder eine Versetzungszone von Seilenden (6) erstrecken können, und/ oder sich in Seilendabstandszonen (7) befinden.14, characterized in that distributed over the elastic member (9), at least three elastomere encoders (8, 8 *) are in transition zones (4, 4 '), which extend into deflection zones of ropes (5) or an offset zone of cable ends (6) and / or are located in rope end clearance zones (7).
16. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis16. The device according to at least one of claims 12 to
15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verbindungen der Vorrichtung mindestens drei Referenz-Elastomerencoder (8') jeweils in der Mitte sowie in den rechten und linken Randbereichen angeordnet sind.15, characterized in that between connections of the device at least three reference elastomerecoder (8 ') respectively in the middle and in the right and left edge regions are arranged.
17. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis17. The device according to at least one of claims 12 to
16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerencoder (8) in einer Übergangszone (4) mit einer Hälfte seiner Baulänge in einer Gurtseite und mit der anderen Hälfte in einer Verbindungsseite verankert ist.16, characterized in that the elastomere encoder (8) in a transition zone (4) with one half of its length in a Belt side and with the other half anchored in a connecting side.
18. Sensorstation (15), mit der von Elastomerencodern (8. 8*) ausgehende magnetische Felder bei deren Passieren der Sensorstation (15) detektierbar und in Ausgangssignale unwandelbar sind, wobei die Elastomerencoder (8, S') in Messbereichen (1, 3) eines elastischen Bauteils (9), das eine bandförmige Gestalt hat eingebettet sind, wobei das elastische Bauteil (9) in einer Bandumlaufrichtung mindestens einen ersten Messbereich (3) und mindestens einen zweiten Messbereich (1) aufweist, wobei eine Prozesseinheit (16), die von der Sensoreinheit (15) ausgesendeten Signale empfängt, zu Dehnungsdaten verarbeitet, und damit eine erste Dehnung der Elastomerencoder (8) die sich in einem ersten Messbereich (3) befinden, bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesseinheit (16) eine erste Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert ermittelt, oder eine zweite Dehnung der Elastomerencoder (85J, die sich in einem zweiten Messbereich des elastischen Bauteils befinden eine zweite Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung ermittelt, und basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz einen Betriebszustand des elastischen Bauteils bestimmt.18 sensor station (15), with the elastomeric encoders (8. 8 * ) outgoing magnetic fields when passing the sensor station (15) are detectable and unchangeable in output signals, the Elastomercoder (8, S ') in measuring ranges (1, 3 ) of an elastic component (9), which has a band-shaped form, wherein the elastic component (9) has at least one first measuring region (3) and at least one second measuring region (1) in a belt circumferential direction, wherein a process unit (16), receives the signals emitted by the sensor unit (15), processed into strain data, and thus determines a first elongation of the elastomere encoders (8) located in a first measuring range (3), characterized in that the process unit (16) has a first strain difference determined between the first elongation and a first predetermined elongation value, or a second elongation of the Elastomercoder (8 5 J, which in a second measuring range of the elastisc hen hen a second expansion difference between the first strain and the second strain are determined, and determined based on the determined strain difference an operating condition of the elastic member.
19. Sensorstation (15) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorstation (15) an einer Gurtförderanlage (20) positionierbar ist, wobei sie je nach Kopfoder Heckantriebsituation, sowohl auf der Laufseite eines Obertrums als auch der Lauf- und Tragseile eines Untertrums, der Gurtförderanlage (20), positionierbar ist, oder wobei die Sensorstation (15) je nach Anlagensituation in der Nähe einer Gurtfördertrommel (10), einem Rollensystem (11) und/ oder einer Andrückrolle in Form einer Stütz- oder Anpresstrommel (12) positionierbar ist, wobei ihr Abstand zur Laufseite (14) des Fördergurtes (9) minimal ist und/ oder die Sensorstation ( 15) direkt auf diesem aufliegt.19. Sensor station (15) according to claim 18, characterized in that the sensor station (15) on a belt conveyor (20) can be positioned, and depending on the head or rear drive situation, both on the running side of an upper run and the running and supporting cables of a lower run . the belt conveyor (20) is positionable, or wherein the sensor station (15) depending on the system situation in the vicinity of a belt conveyor drum (10), a roller system (11) and / or a pressure roller in the form of a support or Anpresstrommel (12) can be positioned , Wherein their distance from the running side (14) of the conveyor belt (9) is minimal and / or the sensor station (15) rests directly on this.
20. Sensorstation (15) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorstation (15) wahlweise traversierend beweglich als Einzelstation, und/ oder fest installiert als Dreifach- Station mit je einer Einzelstation in den Randbereichen und einer Einzelstation in dem Mittelbereich, anordenbar ist.20. sensor station (15) according to claim 18 or 19, characterized in that the sensor station (15) either traversing movable as a single station, and / or permanently installed as a triple station, each with a single station in the edge regions and a single station in the central region, can be arranged.
21. Sensorstation (15) nach zumindest einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorstation (15) mindestens zwei Sensoren (S 1 , S2) mit einem vorbestimmten Sensorabstand umfasst.21. Sensor station (15) according to at least one of claims 18 to 20, characterized in that the sensor station (15) comprises at least two sensors (S 1, S2) with a predetermined sensor distance.
22. Sensorstation (15) nach zumindest einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (Sl, S2) Hallsensoren von ratiometrisch linearer Bauart sind.22. Sensor station (15) according to at least one of claims 18 to 21, characterized in that the sensors (Sl, S2) are Hall sensors of ratiometric linear design.
23. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11 und 18 bis 21, wobei mit der Prozesseinheit (16) die Daten an ein anlagenspezifisches Betriebsdatenerfassungssystem weiterleitbar sind, wobei Informationen zu etwaigen Störsituationen lieferbar sind, aufgrund deren mit einer Anlagensteuerung eine Notabschaltung der Anlage ausführbar ist.23. The device according to at least one of claims 1 to 11 and 18 to 21, wherein the process unit (16) the data to a plant-specific operating data acquisition system can be forwarded, with information on any disturbance situations are available, due to an emergency shutdown of the plant executable with a plant control is.
24. Verfahren zur zerstörungsfreien Erfassung eines Betriebszustands von elastischen Bauteilen (9), insbesondere von Vorrichtungen nach Anspruch 12, mit den Schritten24. A method for nondestructive detection of an operating state of elastic components (9), in particular of devices according to claim 12, with the steps
Erfassen einer ersten Dehnung von Elastomerencodern (8), die in einem ersten Messbereich (3) eines Elastischen Bauteils (9) eingebettet sind,Detecting a first elongation of elastomer encoders (8) embedded in a first measuring region (3) of an elastic component (9),
Ermittlung einer ersten Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und einem ersten vorbestimmten Dehnungswert, oder Erfassen einer zweiten Dehnung von Elastomerencodern (8*), die in einem zweiten Messbereich (1) des elastischen Bauteils (9) eingebettet sind, undDetermining a first strain difference between the first strain and a first predetermined strain value, or detecting a second strain of elastomer encoders (8 *) embedded in a second measurement region (1) of the elastic member (9), and
Ermittlung einer zweiten Dehnungsdifferenz zwischen der ersten Dehnung und der zweiten Dehnung, und Bestimmung eines Betriebszustands des elastischen Bauteils (9) basierend auf der ermittelten Dehnungsdifferenz, Ausgabe zumindest eines Betriebszustandssignals, wenn die ermittelte erste Dehnungsdifferenz einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt oder wenn die ermittelte zweite Dehnungsdifferenz einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt.Determining a second strain difference between the first strain and the second strain, and determining an operating condition of the elastic member based on the determined strain difference, outputting at least one operating condition signal if the determined first strain difference exceeds a first predetermined value, or if the determined second strain differential exceeds a second predetermined value.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Dehnung des elastischen Bauteils (9) und die Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils (9) gleichzeitig erfasst werden.25. The method of claim 24, wherein the elongation of the elastic member (9) and the rotational speed of the elastic member (9) are detected simultaneously.
26. Verwendung eines Elastomerencoders (8) zur Dehnungsmessung von elastischen Bauteilen (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnung eines elastischen Bauteils (9) anhand einer Dehnung zumindest eines Elastomerencoders (8,8') erfassbar ist.26. Use of a Elastomerecoders (8) for measuring the elongation of elastic components (9), characterized in that the elongation of an elastic member (9) by means of an elongation of at least one Elastomerencoders (8,8 ') is detectable.
27. Verwendung nach Anspruch 26, wobei die Dehnung des elastischen Bauteils (9) gleichzeitig mit der Umlaufgeschwindigkeit des elastischen Bauteils (9) erfassbar ist.27. Use according to claim 26, wherein the elongation of the elastic member (9) simultaneously with the Circulation speed of the elastic member (9) can be detected.
28. Verwendung nach Anspruch 26 oder 27, wobei der Elastomerencoder (8) durch Zugabe eines Füllstoffes herstellbar ist, wobei der Füllstoff Strontiumferrit (SrFeO) und/ oder eine Eisen- Legierung (NdFeB) ist, wobei der Elastomerencoder (8) durch Zugabe eines Füllstoffes von 20 bis 40 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), bevorzugt jedoch 30 vol.% Strontiumferrit (SrFeO), und/oder von 5 bis 30 Vol% Eisen-Legierung (NdFeB) modifizierten Elastomermischung herstellbar ist und von unmagnetischem Material überdeckt wird.28. Use according to claim 26 or 27, wherein the elastomere encoder (8) can be produced by adding a filler, wherein the filler is strontium ferrite (SrFeO) and / or an iron alloy (NdFeB), wherein the elastomeric encoder (8) by adding a Filler of 20 to 40 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), but preferably 30 vol.% Strontium ferrite (SrFeO), and / or 5 to 30% by volume iron alloy (NdFeB) modified elastomer mixture is produced and is covered by non-magnetic material.
29. Verwendung nach zumindest einem der Ansprüche 26 bis29. Use according to at least one of claims 26 to
28, wobei der Elastomerencoder (8) als Band oder Platte mit einer Dicke von lmm bis 5mm sowie Abmessungen bevorzugt von 1000mm Länge und 10 bis 100mm Breite vorliegt und/ oder aus derartigen Bänder oder Platten zusammensetzbar ist.28, wherein the Elastomerencoder (8) as a band or plate with a thickness of lmm to 5mm and dimensions preferably of 1000mm length and 10 to 100mm width is present and / or composed of such bands or plates.
30. Verwendung nach zumindest einem der Ansprüche 26 bis30. Use according to at least one of claims 26 to
29, wobei die Polbreiten oder Polabstände des Elastomerencoders (8) bevorzugt von 100% bis 400% des effektiven Sensorabstandes betragen.29, wherein the Polbreiten or Polabstände the Elastomerencoders (8) are preferably from 100% to 400% of the effective sensor distance.
31. Verwendung nach zumindest einem der Ansprüche 26 bis31. Use according to at least one of claims 26 to
30, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Elastomerencoder (8) maximal 5° von der Förderrichtung oder Umlaufrichtung des elastischen Bauteils (9) abweicht. 30, characterized in that the orientation of the Elastomerencoder (8) a maximum of 5 ° from the conveying direction or circumferential direction of the elastic member (9) deviates.
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