WO2013004444A1 - Einrichtung zur überwachung einer förderanlage zur erfassung von längsschlitzen eines fördergurtes mittels eines schlitzschutzsystems - Google Patents

Einrichtung zur überwachung einer förderanlage zur erfassung von längsschlitzen eines fördergurtes mittels eines schlitzschutzsystems Download PDF

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WO2013004444A1
WO2013004444A1 PCT/EP2012/060659 EP2012060659W WO2013004444A1 WO 2013004444 A1 WO2013004444 A1 WO 2013004444A1 EP 2012060659 W EP2012060659 W EP 2012060659W WO 2013004444 A1 WO2013004444 A1 WO 2013004444A1
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WO
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conveyor belt
electrically conductive
side cover
cover plate
conveying
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PCT/EP2012/060659
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Andreas Jungk
Original Assignee
Contitech Transportbandsysteme Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/02—Control 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G15/00—Conveyors having endless load-conveying surfaces, i.e. belts and like continuous members, to which tractive effort is transmitted by means other than endless driving elements of similar configuration
    • B65G15/30—Belts or like endless load-carriers
    • B65G15/32—Belts or like endless load-carriers made of rubber or plastics
    • B65G15/34—Belts or like endless load-carriers made of rubber or plastics with reinforcing layers, e.g. of fabric

Definitions

  • the invention relates to a device for continuous and non-destructive
  • Cover plate made of a polymer material with elastic properties and with an embedded tensile member
  • Forming point for the conveying material and form a mostly material-free lower strand such as
  • a slot protection system for detecting longitudinal slots of the conveyor belt which is provided with at least one sensor, the contactless surface of the support-side cover plate within a material-free area and / or the
  • Patent literature referenced DE 25 20 943 AI DE 38 01 120 AI
  • the support side and running side cover plate usually consist of one
  • Processing aids and / or an aging inhibitor and / or a plasticizer and / or other additives for example fibers, color pigments.
  • Rubber base is in particular: natural rubber (NR)
  • SBR Styrene butadiene rubber
  • NBR Nitrile rubber
  • EPM Ethylene-propylene rubber
  • EPDM Ethylene-propylene-diene rubber
  • CR which is characterized by a high resistance to fire, weathering and aging, in particular for conveyor belts used in underground mining.
  • surface mining also has NR as well as the above mentioned
  • Blends obtained a greater importance. Due to the vulcanization of a rubber mixture of the type mentioned above, the conveyor belt receives the necessary elastic properties.
  • the tension member may also be a textile fabric, in particular a single-layer or multi-layer fabric, for example a polyester-polyamide fabric.
  • Further components of a conveyor system can be a task chute within the
  • Conveyor belts are heavily stressed when impacting the conveying material, for example ores. This often causes damage to the support-side cover plate of the conveyor belt, in the form of cuts, material chipping or other Damage. These are critical for the life of the conveyor belt and must therefore be recognized as early as possible. Wear due to abrasion can also occur in the run-side cover plate with contact with the drums and idlers and optionally to other roller components mentioned above.
  • Continuous operation can be damaged, which can have negative effects on the tensile force of a conveyor belt.
  • monitoring device using transversely to the conveying direction in the conveyor belt built-in monitoring elements and identification elements that report both the state and the position when passing on stationary reading devices.
  • this monitoring concept is very complicated in its implementation.
  • the published patent application DE 198 40 081 A1 introduces a system for monitoring a layer subject to wear. For example, a
  • Ferromagnetic layer embedded in the support side and / or running side cover plate which shields the signal of an underlying transponder, unless this layer is damaged.
  • This monitoring concept is very complex and only applicable to specially equipped conveyor belts.
  • Cover plate come opto-electronic systems, in particular in the form of a line or area camera, are used, in this regard, in particular the following
  • Patent Literature is referenced:
  • the opto-electronic system is additionally provided with a blow-off device, which, however, shows the limits of cost-effectiveness.
  • a device for nondestructive inspection of a conveyor belt by means of high-energy radiation, in particular X-rays is known, reference being made in this regard, in particular, to the following patent literature: DE 35 17 314 A1 JP 04158208 A (Patent Abstracts of Japan)
  • Monitoring system must be integrated into a housing, which also shows the limits of cost-effectiveness.
  • a conductor loop or conductor loop package is a package consisting of one or more endlessly connected (shorted) loops (contours) of any shape, for example meandering, rectilinear, rectangular or 8-shaped.
  • the contours can be made of various materials and construction elements, such as a steel cord, a conductive textile thread, or a conductive polymer. They are embedded in the polymer package of the conveyor belt. This "sandwich" can be vulcanized during the production of a conveyor belt or subsequently in the support side and / or running side cover plate of a conveyor belt, and usually at a distance of 50 to 200 M.
  • a conductor loop works on the principle of electromagnetic induction. With regard to the conductor loop technology and the conductor loop form, reference is made in particular to the following patent literature:
  • the conductor loop is 8-shaped, in the context of multiple turns.
  • the conductor loop has their highest mass concentration.
  • a conductor loop package which comprises a first conductor loop. Within this first conductor loop, a second conductor loop is arranged. If appropriate, a third conductor loop can be incorporated within this second conductor loop.
  • the slot protection system is an electrical device system that includes at least one
  • Query station in particular in the form of a transmitter / receiver pair, at least one proximity initiator and / or at least one transponder and at least one
  • Slot monitoring station for example in the form of a scanner, and operates according to the following principle:
  • the conductor loops from a interrogation station by a combination of a transmitter and a receiver and a
  • Receiver is registered, ie according to the principle of electromagnetic induction. If the conveyor belt slits in the conveying direction and thus the contour or contours of the conductor loop is destroyed, no signal is transmitted from the transmitter to the receiver.
  • the slot monitoring station sends a signal to the central control of the conveyor, in which case the conveyor belt is stopped. This also keeps that
  • the position of conductor loops is determined independently of the conveyor belt speed and of the conveyor belt running direction absolutely and relative to the adjacent conductor loops by means of at least one proximity sensor, for example located on a drum.
  • Slot protection system is connected to the central control of a conveyor system, which controls the entire conveyor system.
  • each conductor loop slot protection system is mainly to stop a conveyor system when a longitudinal slot or a large fraudgurt ferment arises in the conveying direction.
  • Limited conveyor belt notches or punctures must not be the reason that a conductor loop is damaged and a conveyor system comes to a standstill.
  • contours in a commercially available conductor loop package are very close to each other, there is a risk that all contours of the entire conductor loop package due to a one-time local damage can fail. Consequently, in such a package construction unwanted plant downtime and loss of time to be feared at the plant operator.
  • a further disadvantage is that the / to be introduced into the support side and / or running side cover plate conductor loops / conductor loop package is a foreign body.
  • the Conductor loop and its endless connection are also subject to mechanical stress, which can lead to premature failure.
  • the object is a generic device for monitoring a conveyor system with a
  • Transverse direction of the conveyor belt extends;
  • the sensor is an electrically conductive probe to which an electrical
  • Alternating signal is applied, wherein the voltage is selected such that due to the dielectric displacement current results in a measurable signal, wherein in a longitudinal slots of the conveyor belt to destroy the electrically conductive
  • Polymer layer eliminates the previously existing signal because of the higher resistance, associated with a warning or automatic shutdown of the conveyor.
  • the electrically conductive polymer layer replaces the conductor loop in the context of a conductor loop protection system.
  • the electrically conductive polymer layer extends over the entire
  • the thickness of the electrically conductive polymer layer is at least 25%, in particular at least 50%, of the cover plate thickness. Depending on where this polymer layer is located, this is the strength of the upstream or downstream side
  • Cover plate which can have different strengths.
  • the same thickness of a cover plate is not required.
  • the base of the polymer layer may be an elastomer, thermoplastic elastomer or a thermoplastic. Of particular importance is an elastomer formed from a vulcanized rubber mixture, as described in the introduction to the description for the material for the support side and running side cover plate. The same rubber base can be used here. For example, if the support-side and running-side cover plates are made from a vulcanized rubber compound based on CR, the polymer layer may also be CR-based.
  • electrically conductive particles are mixed, preferably with uniform distribution.
  • various electrically conductive materials can be used, an overview of which is provided below.
  • the particles are present as metal powder and / or metal fibers.
  • the fiber length is in particular 1 to 6 mm.
  • metal compounds for example metal salts
  • iron chloride FeCy
  • metal oxides such as indium-doped zinc oxide (ITO)
  • ITO indium-doped zinc oxide
  • the particles are carbon black and / or carbon fibers.
  • the soot is there
  • the fiber length is 50 to 150 ⁇ .
  • short fibers are also possible with a fiber length of 3 to 6 mm.
  • Nanotubes are tubes with a laminar structure of a few nanometers in diameter.
  • anionic part are used for example:
  • the particles consist of a polymer, a polymer blend or a polymer mixture having electrically conductive functional groups which are in particular carbonyl groups, in particular, in turn, ester groups.
  • electrically conductive particles are present in an amount of 0.5 to 20 wt .-%, wherein usually an amount of 1 to 5 wt .-% is sufficient. If the support-side and / or run-side cover plate of the conveyor belt already have a low electrical conductivity by the use of standard carbon black in the rubber mixture, the electrically conductive polymer layer in strip form is characterized by increased electrical conductivity.
  • the electrically conductive polymer matrix in strip form is incorporated in the manufacture of the conveyor belt in the support side and / or running side cover plate.
  • a plurality of electrically conductive polymer layers in strip form may be present at a distance, for example from 50 to 200 m.
  • the sensor comprises two electrically conductive probes, one each
  • Measuring probe is arranged in the respective side region of the conveyor belt. In this way, optimal slot monitoring of the conveyor belt is achieved. In this case, a possible slotting occurs mostly in the center of the conveyor belt, where the conveying material is abandoned.
  • the measuring probe is designed in particular as a metal plate.
  • the measuring probe is also at a distance ⁇ 10 mm to the passing
  • Conveyor belt arranged.
  • the preferred distance range is 2 to 5 mm.
  • the measuring probe is in the upper strand and / or in the lower strand on the side of the
  • FIG. 2 shows a conveyor system in cross-section with two sensors in the form of electrically conductive measuring probes
  • Fig. 3 shows a conveyor in running side plan view with an electrically conductive
  • Polymer layer and two sensors in the form of electrically conductive probes are used to form of electrically conductive probes.
  • Fig. 1 shows a conveyor system 1 with a conveyor belt 2, comprising a support-side cover plate 3 and a running cover plate 4 each made of a polymeric material having elastic properties, for example of a vulcanized rubber mixture based on CR, and an embedded tensile carrier, for example in shape of steel cables.
  • the conveyor belt 2 In the running direction (arrow direction), the conveyor belt 2 is guided around the drum 5 from the lower strand B in the upper strand, wherein within the upper strand A, the material promotion takes place.
  • the nearer area of the drum 5, which is usually the drive drum there is the feed point 7 for the conveying material.
  • the drum, where the conveyor belt 2 is transferred from the upper run A in the lower run B, with simultaneous discharge of the conveying material is not shown here.
  • Fig. 2 shows now in cross section the conveyor system 1 within the upper run, wherein the conveyor belt 2 transports the conveying material 8.
  • the trough-shaped conveyor belt is supported on three support rollers 6, which together form the carrying roller chair.
  • two sensors 9 in the form of electrically conductive measuring probes are now arranged on the supporting roller side. Each probe consists of a metal plate.
  • the run-side cover plate is provided with an electrically conductive polymer layer 10, which extends as a strip in the transverse direction of the conveyor belt and occupies the entire winninggurtbreite.
  • an electrically conductive polymer layer 10 which extends as a strip in the transverse direction of the conveyor belt and occupies the entire winninggurtbreite.
  • Conveyor belt are located on the running side between the support rollers, the two sensors 9 in the form of electrically conductive probes.
  • an electrical alternating signal is applied, wherein the voltage is selected such that due to the dielectric displacement current results in a measurable signal, wherein at a
  • Polymer layer 10 eliminates the previously existing signal because of the higher resistance, associated with a warning or automatic shutdown of the conveyor.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen und zerstörungsfreien Überwachung einer Förderanlage (1) mit folgenden Bauteilen: einem endlos geschlossenen Fördergurt (2) mit einer tragseitigen und laufseitigen Deckplatte aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften sowie mit einem eingebetteten Zugtrger; Trommeln, Tragrollen (6) und Tragerüste, wobei die vorgenannten Bauteile in Verbindung mit dem Fördergurt (2) ein materialförderndes Obertrum mit einer Aufgabestelle für das Fördermaterial und ein zumeist materialfreies Untertrum bilden; sowie einem Schlitzschutzsystem zur Erfassung von Längsschlitzendes Fördergurtes (2), das mit wenigstens einem Sensor (9) versehen ist, der berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte innerhalb eines materialfreien Bereichs und/oder die Oberfläche der laufseitigen Deckplatte des vorbeilaufenden Fördergurtes (2) erfasst, wobei ein Prozessrechner die Auswertung der Datenerfassung übernimmt. Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte des Fördergurtes (2) mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Polymerschicht (10) versehen ist, die sich als Streifen in Querrichtung des Fördergurtes erstreckt, und dass der Sensor (9) eine elektrisch leitfähige Messsonde ist. Die diesbezügliche Funktionsweise in Verbindung mit vorteilhaften Gestaltungsmöglichkeiten wird beschrieben.

Description

Beschreibung
Einrichtung zur Überwachung einer Förderanlage zur Erfassung von Längsschlitzen eines Fördergurtes mittels eines Schlitzschutzsystems
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen und zerstörungsfreien
Überwachung einer Förderanlage mit folgenden Bauteilen:
- einem endlos geschlossenen Fördergurt mit einer tragseitigen und laufseitigen
Deckplatte aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften sowie mit einem eingebetteten Zugträger;
- Trommeln, Tragrollen und Traggerüste, wobei die vorgenannten Bauteile in
Verbindung mit dem Fördergurt ein materialförderndes Obertrum mit einer
Aufgabestelle für das Fördermaterial und ein zumeist materialfreies Untertrum bilden; sowie
- einem Schlitzschutzsystem zur Erfassung von Längsschlitzen des Fördergurtes, das mit wenigstens einem Sensor versehen ist, der berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte innerhalb eines materialfreien Bereiches und/oder die
Oberfläche der laufseitigen Deckplatte des vorbeilaufenden Fördergurtes erfasst, wobei ein Prozessrechner die Auswertung der Datenerfassung übernimmt.
Was den Aufbau eines Fördergurtes betrifft, so wird insbesondere auf folgende
Patentliteratur verwiesen: DE 25 20 943 AI DE 38 01 120 AI
DE 25 32 190 AI DE 43 33 839 AI
DE 44 36 042 AI EP 0 753 471 AI
EP 0 336 385 AI WO 2008/034483 AI
Die tragseitige und laufseitige Deckplatte bestehen zumeist jeweils aus einer
Kautschukmischung, enthaltend eine Kautschukkomponente oder einen
Kautschukkomponentenverschnitt, ein Vernetzungsmittel oder ein Vernetzungssystem, umfassend ein Vernetzungsmittel und einen Beschleuniger, sowie zumeist weitere Mischungsingredienzien, insbesondere einen Füllstoff und/oder ein
Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Alterungsschutzmittel und/oder einen Weichmacher und/oder sonstige Zusatzstoffe (z.B. Fasern, Farbpigmente). Die diesbezügliche
Kautschukbasis ist insbesondere: Naturkautschuk (NR)
Butadien-Kautschuk (BR)
Chloropren-Kautschuk (CR)
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
Nitrilkautschuk (NBR)
Butylkautschuk (HR)
Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM)
Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM)
SBR/NR-Verschnitt
SBR/BR-Verschnitt
NR/BR-Verschnitt
Von besonderer Bedeutung ist bislang CR, das sich durch eine hohe Flamm-, Witterungsund Alterungsbeständigkeit auszeichnet, insbesondere für Fördergurte mit Einsatz im Untertagebergbau. Im Übertagebergbau hat ferner NR sowie die oben erwähnten
Verschnitte (DE 10 2009 043 904 AI) eine größere Bedeutung erlangt. Bedingt durch die Vulkanisation einer Kautschukmischung der oben genannten Art erhält der Fördergurt die erforderlichen elastischen Eigenschaften.
Als eingebettete Zugträger kommen in Fördergurtlängsrichtung verlaufende Seile aus Stahl oder Aramid zum Einsatz, wobei Seile aus Stahl von besonderer Bedeutung sind.
Insbesondere in Verbindung mit Stahlseil-Fördergurten wird zwecks Schlitzschutz zusätzlich eine eingebettete Querarmierung aus Synthesecorden, beispielsweise aus Polyamid, verwendet (WO 2008/034483 AI). Der Zugträger kann auch ein textiles Flächengebilde, insbesondere ein ein- oder mehrlagiges Gewebe, beispielsweise ein Polyester-Polyamid-Gewebe, sein.
Zumeist erfolgt die Führung eines Fördergurtes in einer Förderanlage in geöffneter Form, und zwar im Rahmen eines gemuldeten Tragrollenstuhls.
In den letzten 20 Jahren wurde jedoch auch das geschlossene Fördersystem unter Einsatz eines Rohrfördergurtes weiterentwickelt. Die Anlagenbauteile sind bei dem geschlossenen Fördersystem neben den Trommeln (Antriebstrommel, Umkehrtrommel), Tragrollen und Traggerüsten zumeist noch Korrekturrollen sowie eine Niederhalterolle beim Schließen des Fördergurtes. Diesbezüglich wird insbesondere auf folgende Patentliteratur verwiesen:
DE 36 06 129 AI DE 10 2009 003 552 AI
DE 36 12 765 AI EP 0 336 385 AI
DE 43 33 839 B4
Weitere Bauteile einer Förderanlage können eine Aufgabeschurre innerhalb des
Obertrums, Umlenkrollen im Bereich des Untertrums sowie Fördergurtprofüe aus polymeren Werkstoff, beispielsweise Randprofile, sein.
Fördergurte werden beim Auftreffen des Fördermaterials, beispielsweise Erze, stark beansprucht. Dadurch kommt es oft zu Beschädigungen der tragseitigen Deckplatte des Fördergurtes, und zwar in Form von Schnitten, Materialausbrüchen oder anderen Beschädigungen. Diese sind für die Lebensdauer des Fördergurtes kritisch und müssen daher möglichst früh erkannt werden. Verschleißerscheinungen durch Abrieb können auch bei der laufseitigen Deckplatte mit Kontakt zu den Trommeln und Tragrollen sowie gegebenenfalls zu weiteren Rollenbauteilen, die oben erwähnt sind, auftreten. Darüber hinaus können bei einem Stahlseil-Fördergurt die tragseitige und/oder laufseitige
Deckplatte bei extremen Belastungen durch die Stahlseile aufgeschlitzt werden, wobei die bereits vorgestellte Synthesecord-Querarmierung einen - wenn auch nicht immer - ausreichenden Schlitzschutz bietet. Letztlich kann auch der Zugträger bei einem
Dauerbetrieb beschädigt werden, was negative Auswirkungen auf die Zugkraft eines Fördergurtes haben kann.
Neben der regelmäßigen visuellen Inspektion gibt es verschiedene Systeme zur
Überwachung des Zustands des Fördergurtes im Betrieb einer Förderanlage. Ein Abriss des diesbezüglichen Standes der Technik wird im Folgenden wiedergegeben:
- Die Druckschriften DE 44 44 264 Cl, DE 197 15 703 AI, DE 10 2009 025 848 AI, WO 02/40 384 AI, WO 2005/030621 AI und US 4 621 727 beschreiben einen Ansatz, bei der die Fördergurte mit Leiterschleifen in regelmäßigen Abständen versehen werden, deren Beschädigungen durch elektroinduktive Messverfahren detektiert werden können. Anstelle der Leiterschleifen oder in Kombination mit diesen können auch Transponder zum Einsatz gelangen. Was die bedeutsame
Leiterschleifentechnologie und die hiermit verbundenen Probleme betrifft, wird an einer anderen Stelle noch näher eingegangen. - Die Druckschriften DE 195 39 980 AI und EP 0 787 669 Bl beschreiben eine
Überwachungseinrichtung unter Verwendung von quer zur Förderrichtung in den Fördergurt eingebauten Überwachungselementen und Identifikationselementen, die bei Vorbeiführen an ortsfesten Leseeinrichtungen sowohl den Zustand als auch die Position melden. Dieses Überwachungskonzept ist jedoch in seiner Umsetzung sehr aufwendig. - Die Offenlegungsschrift DE 198 40 081 AI stellt ein System zur Überwachung einer einem Verschleiß unterworfenen Schicht vor. So wird beispielsweise eine
ferromagnetische Schicht in die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte eingebettet, die das Signal eines darunter liegenden Transponders abschirmt, es sei denn, dass diese Schicht beschädigt ist. Auch dieses Überwachungskonzept ist sehr aufwendig und nur auf speziell ausgerüstete Fördergurte anwendbar.
- Die Kontrolle des Zustandes der Stahlseile in Fördergurten erfolgt durch ein außen vorbeigeführtes induktives Feld (DE 199 21 224 AI) oder durch ein magnetisches Feld (DE 10 2006 036 668 AI). Nachteilig ist, dass hiermit nur Beschädigungen der
Stahlseilstrukturen erfassbar sind.
- Bei der Überwachung der Beschädigungen der tragseitigen und/oder laufseitigen
Deckplatte kommen opto-elektronische Systeme, insbesondere in Form einer Zeilen- oder Flächenkamera, zum Einsatz, wobei diesbezüglich insbesondere auf folgende
Patentliteratur verwiesen wird:
DE 24 13 543 AI DE 101 29 091 AI
DE 42 40 094 AI DE 101 40 920 AI
DE 100 29 545 AI EP 1 187 781 Bl
DE 100 48 552 AI WO 2005/023688 AI
DE 101 00 813 AI WO 2008/031648 AI
Die hier dokumentierten umfangreichen Entwicklungsarbeiten unterstreichen die zunehmende Bedeutung dieser Überwachungseinrichtung. Neben dem großen technischen Aufwand ist dieses Überwachungskonzept jedoch von einer
Fördergurtoberfläche ohne wesentliche Verschmutzung abhängig. Aus diesem Grunde wird das opto-elektronische System zusätzlich mit einer Freiblasvorrichtung versehen, was jedoch die Grenzen der Wirtschaftlichkeit aufzeigt. - Ferner ist eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion eines Fördergurtes mittels energiereicher Strahlen, insbesondere Röntgenstrahlen, bekannt, wobei diesbezüglich insbesondere auf folgende Patentliteratur verwiesen wird: DE 35 17 314 AI JP 04158208 A (Patent Abstracts of Japan)
WO 2006/066519 AI JP 2000292371 A (Patent Abstracts of Japan)
Nachteilig ist, dass bei derartigen Strahlen aus Sicherheitsgründen das
Überwachungssystem in ein Gehäuse integriert werden muss, was ebenfalls die Grenzen der Wirtschaftlichkeit aufzeigt.
Ferner wird bei diesem Überwachungseinrichtung vorrangig das Innenleben eines Fördergurtes, insbesondere die eingebetteten Stahlseile, erfasst. Von besonderer Bedeutung hat die Überwachung eines Fördergurtes mittels eines
Schlitzschutzsystems unter Einsatz der bereits erwähnten Leiterschleifen erlangt, wobei nun im Folgenden detaillierter auf die bisherige Schlitzschutztechnologie eingegangen wird. Eine Leiterschleife oder ein Leiterschleifen-Paket ist ein Paket, das aus einer oder mehreren endlos verbundenen (kurzgeschlossenen) Schleifen (Konturen) einer beliebigen Form, beispielsweise mäanderförmig, geradlinig, rechteckig oder 8-förmig, besteht. Die Konturen können aus verschiedenen Materialien und Konstruktionselementen, beispielsweise aus einem Stahlseil, einem leitenden Textilfaden oder einem leitenden Polymer, hergestellt werden. Sie sind in dem Polymer-Paket des Fördergurtes eingebettet. Dieser„Sandwich" kann während der Produktion eines Fördergurtes oder auch nachträglich in die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte eines Fördergurtes einvulkanisiert werden, und zwar zumeist in einem Abstand von 50 bis 200 m. Eine Leiterschleife funktioniert nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Hinsichtlich der Leiterschleifentechnologie und der Leiterschleifenform wird insbesondere auf folgende Patentliteratur verwiesen:
DE 38 11 533 AI DE 199 02 508 AI
DE 39 27 746 AI DE 101 00 249 AI
DE 40 12 906 AI EP 0 213 057 AI
DE 40 13 764 AI WO 2005/030621 AI
DE 40 14 475 AI WO 2010/133387 AI
In folgenden beiden Offenlegungsschriften wird das Leiterschleifen-Paket anhand häufig verwendeter Leiterschleifenformen besonders detailliert beschrieben:
In der Offenlegungsschrift EP 0 213 057 AI ist die Leiterschleife 8-förmig ausgebildet, und zwar im Rahmen von Mehrfachwindungen. In den beiden Fördergurtrandbereichen hat dabei die Leiterschleife ihre jeweils höchste Massenkonzentration.
In der Offenlegungsschrift WO 2005/030621 AI wird ein Leiterschleifen-Paket vorgestellt, das eine erste Leiterschleife umfasst. Innerhalb dieser ersten Leiterschleife ist eine zweite Leiterschleife angeordnet. Gegebenenfalls kann innerhalb dieser zweiten Leiterschleife eine dritte Leiterschleife eingearbeitet sein.
Das Schlitzschutzsystem ist ein elektrisches Gerätesystem, das wenigstens eine
Abfragestation, insbesondere in Form eines Sender/Empfänger-Paares, wenigstens einen Näherungsinitiator und/oder wenigstens einen Transponder sowie wenigstens eine
Schlitzüberwachungsstation, beispielsweise in Form eines Scanners, umfasst und nach folgendem Prinzip funktioniert:
Während des Anlagenbetriebes werden die Leiterschleifen von einer Abfragestation durch Kombination aus einem Sender und einem Empfänger und einer
Schlitzüberwachungsstation abgefragt. Wenn eine Leiterschleife die Abfragestation passiert, wird mittels intakter Kontur bzw. Konturen ein elektromagnetisches Signal vom Sender auf den Empfänger übertragen. Dabei generiert der Sender ein wechselndes magnetisches Feld, das einen Strom in den leitenden kurzgeschlossenen Konturen einer Leiterschleife generiert. Dieser Strom generiert wiederum ein Magnetfeld, das vom
Empfänger registriert wird, also nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Wenn der Fördergurt in Förderrichtung geschlitzt und somit die Kontur bzw. Konturen der Leiterschleife zerstört ist, wird kein Signal vom Sender auf den Empfänger übertragen. Die Schlitzüberwachungsstation sendet ein Signal an die Zentralsteuerung der Förderanlage, wobei in diesem Fall der Fördergurt angehalten wird. Dadurch bleibt auch das
Schadensausmaß begrenzt. Die Position von Leiterschleifen wird unabhängig von der Fördergurtgeschwindigkeit und von der Fördergurtlaufrichtung absolut und relativ zu den benachbarten Leiterschleifen mit Hilfe von wenigstens einem Näherungsinitiator bestimmt, der sich beispielsweise an einer Trommel befinden. Es gibt auch Lösungen zur
Positionsbestimmung auf der Basis wenigstens eines Transponders. Das
Schlitzschutzsystem wird an die Zentralsteuerung einer Förderanlage angeschlossen, die die gesamte Förderanlage steuert.
Die Hauptaufgabe jedes Leiterschleifen-Schlitzschutzsystems besteht vor allem darin, eine Förderanlage anzuhalten, wenn ein Längsschlitz bzw. ein großer Fördergurtschaden in Förderrichtung entsteht. Begrenzte Fördergurtkerben bzw. Durchschläge dürfen nicht die Ursache sein, dass eine Leiterschleife beschädigt wird und damit eine Förderanlage zum Stillstand kommt.
Weil die Konturen in einem handelsüblichen Leiterschleifen-Paket, beispielsweise nach der Lehre gemäß EP 0 213 057 AI und WO 2005/030621 AI, sehr dicht zueinander liegen, besteht die Gefahr, dass alle Konturen des gesamten Leiterschleifen-Paketes aufgrund von einer einmaligen lokalen Beschädigung ausfallen können. Folglich sind bei einer solchen Paket-Konstruktion ungewollte Anlagenstillstände und Zeitverluste beim Anlagenbetreiber zu befürchten. Nachteilig ist ferner, dass die/das in die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte einzubringenden Leiterschleifen/Leiterschleifen-Paket ein Fremdkörper darstellt. Die Leiterschleife und ihre Endlosverbindung sind ebenfalls einer mechanischen Belastung unterworfen, die zum vorzeitigen Ausfall führen kann.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass ein Schlitzschutzsystem in Verbindung mit im Fördergurt eingebetteten Leiterschleifen anfällig für vielfältige Störungen ist.
Im Hintergrund der oben genannten Gesamtproblematik besteht die Aufgabe darin, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Überwachung einer Förderanlage mit einem
Schlitzschutzsystem bereitzustellen, bei dem unter Verzicht von Leiterschleifen das Längsschlitzen des Fördergurtes erfasst wird, und zwar bei einer höheren Störsicherheit und einer besseren mechanischen Haltbarkeit.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass - die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte des Fördergurtes mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Polymerschicht versehen ist/sind, die sich als Streifen in
Querrichtung des Fördergurtes erstreckt; und dass
- der Sensor eine elektrisch leitfähige Messsonde ist, an die ein elektrisches
Wechselsignal angelegt ist, wobei die Spannung derart gewählt ist, dass sich aufgrund des dielektrischen Verschiebestromes ein messbares Signal ergibt, wobei bei einem Längsschlitzen des Fördergurtes unter Zerstörung der elektrisch leitfähigen
Polymerschicht das zuvor vorhandene Signal wegen des höheren Widerstandes entfällt, verbunden mit einem Warnhinweis oder automatischen Stillstand der Förderanlage.
Die elektrisch leitfähige Polymerschicht ersetzt hier die Leiterschleife im Rahmen eines Leiterschleifen- S chlitzschutzsy stems .
Im Folgenden werden vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Einrichtung hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Polymerschicht und Messsonde aufgezeigt: Elektrisch leitfähige Polymerschicht
Die elektrisch leitfähige Polymerschicht erstreckt sich über die gesamte
Fördergurtbreite. Dies ist der Vorteil gegenüber Leiterschleifen, die wegen der vollständigen Einbettung in den polymeren Werkstoff der tragseitigen und/oder laufseitigen Deckplatte sich nicht über die gesamte Fördergurtbreite erstrecken können.
Die Stärke der elektrisch leitfähigen Polymerschicht beträgt wenigstens 25 %, insbesondere wenigstens 50 %, der Deckplattenstärke. Je nachdem, wo sich diese Polymerschicht befindet, ist dies die Stärke der tragseitigen oder laufseitigen
Deckplatte, die unterschiedliche Stärken aufweisen können. Die gleiche Stärke einer Deckplatte ist nicht erforderlich.
Die Basis der Polymerschicht kann ein Elastomer, thermoplastisches Elastomer oder ein Thermoplast sein. Von besonderer Bedeutung ist ein Elastomer, gebildet aus einer vulkanisierten Kautschukmischung, wie sie in der Beschreibungseinleitung für den Werkstoff für die tragseitige und laufseitige Deckplatte beschrieben ist. Dabei kann die gleiche Kautschukbasis zum Einsatz kommen. Besteht beispielsweise die tragseitige und laufseitige Deckplatte aus einer vulkanisierten Kautschukmischung auf der Basis von CR, so kann auch die Polymerschicht auf CR-Basis sein.
In der Polymerschicht sind nun elektrisch leitfähige Partikel eingemischt, und zwar vorzugsweise bei gleichmäßiger Verteilung. Hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Partikel, die nun ein Teil der Mischungsingredienzien sind, können verschiedene elektrisch leitfähige Materialien eingesetzt werden, wobei im Folgenden eine diesbezügliche Übersicht gegeben wird.
- Die Partikel liegen als Metallpulver und/oder Metallfasern vor. Dabei beträgt bei Metallfasern in Form von Kurzschnittfasern die Faserlänge insbesondere 1 bis 6 mm.
- Bei Einsatz von Metallverbindungen, beispielsweise Metallsalzen,
beispielsweise Eisenchlorid (FeCy, oder Metalloxiden, beispielsweise indiumdotiertes Zinkoxid (ITO), ist die Pulverform vorrangig.
- Die Partikel sind Ruß und/oder Kohlenstoff-Fasern. Der Ruß ist dabei
insbesondere ein Leitruß. Bei den Kohlenstoff-Fasern beträgt die Faserlänge 50 bis 150 μιη. Bei Verwendung von Kohlenstoff-Fasern sind bei einer Faserlänge von 3 bis 6 mm auch Kurzschnittfasern möglich.
- Die Partikel sind Nanotubes und bestehen aus Kohlenstoff (US 7 338 648 B2) mit der Kurzbezeichnung CNT. Nanotubes sind Röhren mit schichtartigem Aufbau von wenigen Nanometern Durchmesser.
- Bei Einsatz von ionischen Flüssigkeiten, die aus einem kationischen und
anionischen Teil bestehen, kommen beispielsweise zum Einsatz:
Kationen: Dialkylimidazolium, Alkylpyridinium,
Tetraalkylammonium, Tetraalkylphosponium
Anionen: Chlorid, Bromid, Tetrafluorborat, Tetrachloroferrat (III),
Hexafluorophosphat, Alkylsulfonat
- Die Partikel bestehen aus einem Polymer, einem Polymerblend oder einer Polymermischung mit elektrisch leitfähigen funktionellen Gruppen, die insbesondere Carbonylgruppen, insbesondere wiederum Estergruppen, sind. Eingesetzt wird/werden hier insbesondere ein Polyethylenglykolester und/oder ein Polyethylenglyko lcarbonsäureester . Die elektrisch leitfähigen Partikel sind in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% vorhanden, wobei zumeist eine Menge von 1 bis 5 Gew.-% ausreicht. Sollte die tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte des Fördergurtes bereits durch Einsatz von Standardruß in der Kautschukmischung eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzen, so zeichnet sich die elektrisch leitfähige Polymerschicht in Streifenform durch eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aus.
Hinsichtlich weiterer Details der elektrisch leitfähigen Partikel wird auf die
Offenlegungsschrift WO 2009/003853 A2 verwiesen.
Die elektrisch leitfähige Polymermatrix in Streifenform wird bei der Herstellung des Fördergurtes in dessen tragseitige und/oder laufseitige Deckplatte eingearbeitet.
In Längsrichtung des Fördergurtes können in einem Abstand, beispielsweise von 50 bis 200 m, mehrere elektrisch leitfähige Polymerschichten in Streifenform vorhanden sein.
Elektrisch leitfähige Messsonde
Der Sensor umfasst zwei elektrisch leitfähige Messsonden, wobei jeweils eine
Messsonde im jeweiligen Seitenbereich des Fördergurtes angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine optimale Schlitzüberwachung des Fördergurtes erzielt. Dabei tritt eine eventuelle Schlitzung zumeist in der Fördergurtmitte auf, wo das Fördermaterial aufgegeben wird.
Die Messsonde ist insbesondere als Metallplatte ausgebildet.
Die Messsonde ist ferner in einem Abstand < 10 mm zu dem vorbeilaufenden
Fördergurt angeordnet. Der bevorzugte Abstandsbereich ist dabei 2 bis 5 mm.
In Fördergurtlängsrichtung können in einem Abstand, beispielsweise 50 bis 200 m, mehrere Sensoren in Form dieser elektrisch leitfähigen Messsonden vorhanden sein. Die Messsonde ist im Obertrum und/oder im Untertrum auf der Seite der
laufseitigen Deckplatte des Fördergurtes zwischen den Tragrollen angeordnet. Auch eine Anordnung im Untertrum auf der tragseitigen Deckplatte des Fördergurtes ist möglich. Dabei ist es dann allerdings vorteilhaft, wenn die Förderanlage noch mit einer
Bürste oder einem Abtreifer ausgerüstet ist, die/der die Fördergurtoberfläche reinigt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Förderanlage in der Seitenansicht;
Fig. 2 eine Förderanlage im Querschnitt mit zwei Sensoren in Form elektrisch leitfähiger Messsonden;
Fig. 3 eine Förderanlage in laufseitiger Draufsicht mit einer elektrisch leitfähigen
Polymerschicht und zwei Sensoren in Form elektrisch leitfähiger Messsonden.
Fig. 1 zeigt eine Förderanlage 1 mit einem Fördergurt 2, umfassend eine tragseitige Deckplatte 3 und eine laufseitige Deckplatte 4 aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, beispielsweise aus einer vulkanisierten Kautschukmischung auf der Basis von CR, sowie einen eingebetteten Zugträger, beispielsweise in Form von Stahlseilen. In Laufrichtung (Pfeilrichtung) wird der Fördergurt 2 um die Trommel 5 vom Untertrum B in den Obertrum geführt, wobei innerhalb des Obertrums A die Materialförderung stattfindet. Im näheren Bereich der Trommel 5, die zumeist die Antriebstrommel ist, befindet sich die Aufgabestelle 7 für das Fördermaterial. Die Trommel, wo der Fördergurt 2 vom Obertrum A in den Untertrum B überführt wird, und zwar bei gleichzeitigem Abwurf des Fördermaterials, ist hier nicht dargestellt. Die laufseitige Deckplatte 4 stützt sich innerhalb des Obertrums A und des Obertrums B an Tragrollen 6 ab. Fig. 2 zeigt nun im Querschnitt die Förderanlage 1 innerhalb des Obertrums, wobei der Fördergurt 2 das Fördermaterial 8 transportiert. Der muldenförmige Fördergurt stützt sich dabei auf drei Tragrollen 6 ab, die insgesamt den Tragrollenstuhl bilden. Im Seitenbereich des Fördergurtes sind nun auf der Tragrollenseite zwei Sensoren 9 in Form elektrisch leitfähiger Messsonden angeordnet. Jede Messsonde besteht dabei aus einer Metallplatte.
Fig. 3 zeigt nun die Förderanlage 1 in Laufrichtung (Pfeilrichtung) des Fördergurtes 2 in seiner laufseitigen Ansicht. Die laufseitige Deckplatte ist mit einer elektrisch leitfähigen Polymerschicht 10 versehen, die sich als Streifen in Querrichtung des Fördergurtes erstreckt und dabei die gesamte Fördergurtbreite einnimmt. Im Seitenbereich des
Fördergurtes befinden auf dessen Laufseite zwischen den Tragrollen die beiden Sensoren 9 in Form der elektrisch leitfähigen Messsonden. An jede Messsonde ist ein elektrisches Wechselsignal angelegt, wobei die Spannung derart gewählt ist, dass sich aufgrund des dielektrischen Verschiebestromes ein messbares Signal ergibt, wobei bei einem
Längsschlitzen des Fördergurtes 2 unter Zerstörung der elektrisch leitfähigen
Polymerschicht 10 das zuvor vorhandene Signal wegen des höheren Widerstandes entfällt, verbunden mit einem Warnhinweis oder automatischen Stillstand der Förderanlage.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Förderanlage
2 Fördergurt
3 tragseitige Deckplatte
4 laufseitige Deckplatte
5 Trommel
6 Tragrollen
7 Aufgabestelle für das Fördermaterial
8 Fördermaterial
9 Sensor in Form einer elektrisch leitfähigen Messsonde
10 elektrisch leitfähige Polymerschicht in Streifenform
A Obertrum
B Untertrum

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur kontinuierlichen und zerstörungsfreien Überwachung einer
Förderanlage (1) mit folgenden Bauteilen:
- einem endlos geschlossenen Fördergurt (2) mit einer tragseitigen Deckplatte (3) und laufseitigen Deckplatte (4) aus jeweils einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften sowie mit einem eingebetteten Zugträger;
- Trommeln (5), Tragrollen (6) und Traggerüste, wobei die vorgenannten Bauteile in Verbindung mit dem Fördergurt (2) ein materialförderndes Obertrum (A) mit einer Aufgabestelle (7) für das Fördermaterial (8) und ein zumeist materialfreies
Untertrum (B) bilden; sowie
- einem Schlitzschutzsystem zur Erfassung von Längsschlitzen des Fördergurtes (2), das mit wenigstens einem Sensor (9) versehen ist, der berührungslos die Oberfläche der tragseitigen Deckplatte (3) innerhalb eines materialfreien Bereiches und/oder die Oberfläche der laufseitigen Deckplatte (4) des vorbeilaufenden Fördergurtes (2) erfasst, wobei ein Prozessrechner die Auswertung der Datenerfassung übernimmt; dadurch gekennzeichnet, dass
- die tragseitige Deckplatte (3) und/oder die laufseitige Deckplatte (4) des
Fördergurtes (2) mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Polymerschicht (10) versehen ist/sind, die sich als Streifen in Querrichtung des Fördergurtes erstreckt; und dass
- der Sensor (9) eine elektrisch leitfähige Messsonde ist, an die ein elektrisches
Wechselsignal angelegt ist, wobei die Spannung derart gewählt ist, dass sich aufgrund des dielektrischen Verschiebestromes ein messbares Signal ergibt, wobei bei einem Längsschlitzen des Fördergurtes (2) unter Zerstörung der elektrisch leitfähigen Polymerschicht (10) das zuvor vorhandene Signal wegen des höheren Widerstandes entfällt, verbunden mit einem Warnhinweis oder automatischen Stillstand der Förderanlage (1).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elektrisch
leitfähige Polymerschicht (10) über die gesamte Fördergurtbreite erstreckt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der elektrisch leitfähigen Polymerschicht (10) wenigstens 25 % der Deckplattenstärke beträgt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Polymerschicht (10) elektrisch leitfähige Partikel eingemischt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Partikel gleichmäßig eingemischt sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in
Längsrichtung des Fördergurtes (2) in einem Abstand mehrere elektrisch leitfähige Polymerschichten (10) vorhanden sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sensor (9) zwei elektrisch leitfähige Messsonden umfasst.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrisch leitfähigen Messonden derart angeordnet sind, dass jeweils eine Messsonde (9) den jeweiligen Seitenbereich des Fördergurtes (2) erfasst.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Messsonde (9) als Metallplatte ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Messsonde (9) in einem Abstand < 10 mm zu dem vorbeilaufenden Fördergurt (2) angeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Messsonde (9) im Obertrum (A) und/oder im Untertrum (B) auf der Seite der laufseitigen Deckplatte (4) des Fördergurtes (2) zwischen den Tragrollen (6) angeordnet ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Messsonde (9) im Untertrum (B) auf der Seite der tragseitigen Deckplatte (3) des Fördergurtes (2) angeordnet ist.
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