Einrichtung zur überwachung einer Förderanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überwachung einer Förderanlage, umfassend:

- einen Fördergurt aus elastomerem Werkstoff mit einer Tragseite für das Fördermaterial und einer Laufseite, wobei der Fördergurt insbesondere einen eingebetteten Festigkeitsträger aufweist;

- wenigstens ein detektierbares Segment, das in die Tragseite und/oder Laufseite oberflächennah eingebettet ist;

- ein Detektionssystem, insbesondere in Form eines opto-elektronischen Systems, das das detektierbare Segment berührungslos erfasst und auswertet, insbesondere in Verbindung mit einem Prozessrechner; sowie

- sonstige Anlagenteile, nämlich Antriebstrommel, Umkehrtrommel, Tragrollen, Traggerüste sowie gegebenenfalls weitere Bauteile.

Da Fördergurte oft die wichtigsten Teile der Anlage darstellen, deren Versagen häufig einen kompletten Produktionsstillstand bedeuten kann, werden Verfahren zur automatischen, kontinuierlichen überwachung der Fördergurte verlangt. Neben den bekannten Verfahren der Schlitzüberwachung (DE 44 44 264 C2) und der Verbindungsüberwachung (EP 1 053 447 B1) sind auch Methoden zur überwachung der gesamten Gurtoberfläche gefragt, um Verschleißschäden oder oberflächliche Beaufschlagungsschäden und deren Weiterentwicklung während des Betriebes zu erkennen und bei Erreichen eines kritischen Zustandes den Gurt still zu setzen, um Reparaturmaßnahmen einleiten zu können.

Zur Erreichung dieses Zieles wurde als Detektionssystem insbesondere der Einsatz opto-elektronischer Systeme, insbesondere wiederum in Form elektronischer

Kamerasysteme (Zeilenkamera oder Flächenkamera), vorgeschlagen, wobei auf folgenden Stand der Technik verwiesen wird:

DE 100 29 545 A1 DE 101 00 813 A1 DE 101 29 091 A1 DE 101 40 920 A1 EP 1 187 781 B1 EP 1 222 126 B1 WO 2005/023688 A1

Diese opto-elektronischen Systeme generieren Bilder von der zu überwachenden Gurtoberfläche. Das detektierbare Segment ist beispielsweise ein Transponder in Verbindung mit einer Antenne (WO 2005/02388 A1; Fig. 1).

Fördergurte mit Gewebe- oder Stahlseilzugträger, eventuell ergänzt durch wärmebeständige Einlagen aus Metall oder Kunststoff als Schutz gegen das Durchbrennen von Glutnestern, und beidseitig mit elastomeren Deckplatten (Tragseite, Laufseite) versehen, werden häufig für die Förderung von besonders warmem Material eingesetzt. Diese wärmebeständigen Fördergurte werden vor allem in Stahlwerken, Gießereien, Zementwerken, Kokereien und in der chemischen Industrie eingesetzt. Dabei handelt es sich üblicherweise um kurze Anlagen von unter 200 m.

Fördergurte für den normalen Einsatz, zum Beispiel in der Gewinnung von Rohstoffen wie Kohle, Salz, Kies usw., basieren im Allgemeinen auf den Werkstoffen Naturkautschuk (NR) oder Styrolbutadien (SBR). Die Wärmebeständigkeit solcher Gummimischungen beträgt bis zu 80 ⁰ C. Bei längerer temperaturmäßiger überbeanspruchung kommt es zu Verhärtungen des Gummis bis hin zum Aufbrechen und Abplatzen der Deckplatten. Der Fördergurt wird damit unbrauchbar.

Für höhere Wärmebeanspruchungen werden deshalb Elastomere auf der Basis eines Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisates (EPDM), Butylkautschuk (HR) oder Chloropren (CR) eingesetzt. Jede dieser Qualitäten deckt ein bestimmtes Temperaturbeständigkeitsfeld ab.

In der Praxis kommt es jedoch häufig zu überbeanspruchungen und irreparablen Beschädigungen am Fördergurt, weil entweder eine Qualität mit zu geringer Beständigkeit eingesetzt wurde oder weil unerwartet hohe Materialtemperaturen aufgetreten sind. Dabei ist es in der Regel sehr schwierig, die Ursache im Nachhinein festzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine gattungsgemäße Einrichtung bereit zu stellen, bei der die Temperaturentwicklung eines Fördergurtes im Hinblick auf einen unerwünschten Temperaturverlauf beobachtbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass das detektierbare Segment auf einer thermochromischen Substanz basiert, die bei Temperaturänderungen innerhalb des kritischen Temperaturbereiches eines Fördergurtes eine Farbänderung bewirkt, wobei das Detektionssystem die Farbänderung erfasst und auswertet.

Thermochromie liegt vor, wenn Temperaturänderungen bei einer Substanz eine Farbänderung bewirken. Beispiele: Der rote Rubin wird beim Erhitzen grün, beim Abkühlen wieder rot. Das weiße Quecksilber-I-Chlorid färbt sich bei gelindem Erwärmen gelblich. Reines Zinkoxid ist bei gewöhnlicher Temperatur farblos, in der Hitze gelb. Mennige wird beim Erhitzen dunkel, beim Abkühlen wieder rot.

Die thermochromische Substanz für den Fördergurt sollte bis zu 300 ⁰ C beständig sein, wobei diese Grenztemperatur deutlich über der Beständigkeit von Elastomeren liegt, wobei die Beständigkeit - wie oben bereits dargelegt - vom Elastomertyp abhängig ist.

Von Bedeutung ist, dass die Farbänderungen der thermochromischen Substanz innerhalb des kritischen Temperaturbereiches (8O ⁰ C bis 15O ⁰ C) von Fördergurten eintreten. Besonders zweckmäßig ist, wenn bei 80°C (erster kritischer Punkt) eine erste Farbänderung sowie bei 15O ⁰ C (zweiter kritischer Punkt) eine signifikante zweite Farbänderung auftritt, so dass spätestens hier Maßnahmen (Alarmsignal und/oder automatischer Stillstand der Förderanlage) zu treffen sind.

Ein Teil der oben genannten anorganischen Substanzen, die erst beim Erhitzen (in der Regel über 300 ⁰ C) eine Farbänderung erfahren, sind hier nicht geeignet.

Verwendet werden können dagegen alle anorganischen oder künstlichen Pigmente oder polymeren Verbindungen mit einer Farbänderungscharakteristik innerhalb des kritischen Temperaturbereiches eines Fördergurtes.

Zweckmäßigerweise ruft die thermochromische Substanz hinsichtlich Temperaturänderungen reversible Farbänderungen hervor, indem beim Abkühlvorgang der ursprüngliche Farbzustand eintritt. (Beispiel 1 : blau <H> rot; Beispiel 2: blau <-> übergangsfarbe <-> rot).

Besonders geeignet ist eine thermochromische Substanz, die auf einer polymeren Verbindung mit Farbänderungscharakteristik beruht, verbunden mit einer änderung der polymeren Molekularstruktur, die die Farbänderung auslöst. Die polymere Verbindung ist dabei vorzugsweise ein Polyacetylen (Polyin), das reaktive Dreifach- Bindungen aufweist. Polyacetylene sind leicht polymerisierende organische Verbindungen, die gegen Sauerstoff ziemlich unempfindlich sind. Dagegen wird leicht Wasserstoff angelagert. Die Polymerisate sind bei den Diacetylenverbindungen braun bis rot, bei den Tetracetylenen dunkelblau. Diese polymeren Verbindungen zeichnen sich zudem durch eine temperaturabhängige Farbänderungscharakteristik aus. Sie sind daher für den Anwendungsbereich der Fördergurte besondere gut geeignet.

Das detektierbare Segment umfasst insbesondere eine Matrix, in die die thermochromische Substanz gleichmäßig verteilt eingebettet ist. Der Anteil der thermochromischen Substanz innerhalb der Matrix beträgt 0,5 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1 bis 3 Gew.-%. Die Matrix selbst besteht aus einem elastomeren Werkstoff, einem thermoplastischen Elastomer (TPE) oder einem Thermoplast. Vorzugsweise besteht die Matrix aus einer Elastomermischung auf Basis Polybutadien.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Förderanlage mit einem opto-elektronischen System;

Fig. 2 einen Fördergurt mit einem thermochromischen Segment innerhalb der Tragseite.

Fig. 1 zeigt eine Förderanlage 1, umfassend einen Fördergurt 2 aus elastomerem Werkstoff mit einer Tragseite 3 für das Fördermaterial und einer Laufseite 4. Das Fördermaterial mit der Transportrichtung in Pfeilrichtung wird an der Umkehrtrommel 5 abgeworfen.

Ein Detektionssystem 6 in Form eines opto-elektronischen Systems erfasst die Tragseite 3 des Fördergurtes 2 innerhalb seines materialfreien Bereiches, und zwar insbesondere unmittelbar nach dem Abwurf des Fördermaterials an der Umkehrtrommel 5. Hier erfolgt die visuelle Abfrage der Farbe mittels des Detektionssystems, und zwar in Verbindung mit einem Prozessrechner. Der Prozessrechner steht in optimaler Weise mit der Antriebssteuerung der Förderanlage in Verbindung, so dass bei Erreichen eines kritischen Zustandes die Anlage automatisch still gelegt wird. Hinsichtlich diesbezüglicher Details wird insbesondere auf die WO 2005/023688 A1 verwiesen.

Fig. 2 zeigt nun Details des Fördergurtes 2 mit Tragseite 3 und Laufseite 4 sowie einem eingebetteten Festigkeitsträger 7 in Form eines Gewebezugträgers. Der Fördergurt kann zudem eine eingebettete Querarmierung (z.B. Stahlquerarmierung) aufweisen.

Insbesondere innerhalb der Tragseite 3 des Fördergurtes 2 ist wenigstens ein detektierbares Segment 8 oberflächennah eingebettet. Das Segment ist hier innerhalb der Fördergurtmitte angeordnet. Auch das Anordnungsprinzip von zwei oder mehreren Segmenten nebeneinander, und zwar unter Erfassung der beiden Randbereiche des Fördergurtes sind möglich. Die Flächenabmessung eines in der Regel rechteckigen Segmentes ist etwa 100 x 100 mm, so dass dieses gegebenenfalls auch mit dem Auge des Inspektionspersonals als menschliches Detektionssystem erfassbar ist.

Das detektierbare Segment 8 umfasst eine Matrix, in die die thermochromische Substanz gleichmäßig verteilt eingearbeitet ist. Auf diese Weise ist das Segment einfach in die Fördergurtdeckplatte einzubauen. Auch kann ein derartiges Segment bei der Endlosschliefiung des Fördergurtes mittels Vulkanisation implementiert werden. Auch eine Nachrüstung vor Ort ist möglich.

Die thermochromische Substanz wechselt nun in Abhängigkeit der Temperatur die Farbe. So kann diese im unkritischen Bereich (bis 8O ⁰ C) blau erscheinen, während im kritischen Bereich (80° bis 15O ⁰ C) eine Farbänderung eintritt, insbesondere in Form von rot. Auch farbliche Abstufungen (Zwischenfarben von blau/rot) innerhalb des kritischen Bereiches sind möglich.

In Fördergurtlängsrichtung können mehrere in regelmäßigen Abständen angeordnete detektierbare Segmente vorhanden sein, wobei der Abstand je nach Anlagengröße 10 m bis 500 m beträgt.

Im Rahmen einer vollelektronisch gesteuerten Förderanlage, die heute in den meisten Fällen Standard ist, kann je nach Einsatz des elastomeren Werkstoffes (NR, SBR, EPDM, HR, CR) wie auch der Wärmekonstellation des Fördermaterials das Detektionssystems 6 so ausgerüstet sein, dass bei einer bestimmten Temperatur (z.B. 12O ⁰ C) die entsprechenden Maßnahmen (Alarmsignal und/oder automatischer Stillstand der Förderanlage) ausgelöst werden.

Durch diese Erkennungsmaßnahme kann zudem dafür gesorgt werden, dass entweder Fördermaterialtemperatur gesenkt oder ein Fördergurt mit höherer Temperaturbeständigkeit eingesetzt wird.

Bezugszeichenliste

Förderanlage Fördergurt Tragseite Laufseite Umkehrtrommel Detektionssystem (opto-elektronisches System) Festigkeitsträger detektierbares Segment (thermochromisches Segment)