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Die
Erfindung betrifft einen Fördergurt aus einem gummielastischen
und zugfesten Material für einen Gurtbandförderer
mit Tragrollengerüsten und Tragrollen zur Stützung
des Fördergurtes, wobei in den Fördergurt wenigstens
eine Messeinrichtung und eine Spannungsquelle hierfür integriert
sind.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Überwachung
des Zustandes eines Fördergurtes mittels einer oder mehrerer
in den Fördergurt eingebetteter Messeinrichtungen.
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Gurtbandförderanlagen
finden häufig als Massengutförderer in Bergbaubetrieben
Anwendung, beispielsweise im Tagebaubetrieben. Die zu transportierenden
Massen werden auf einem endlos umlaufenden Förderband gefördert.
An mindestens einer der Umlenkungen des Gurtbandes wird kraftschlüssig
die erforderliche Zugkraft eingeleitet. Zwischen den Umlenkstationen
ist der Fördergurt über Tragrollen abgestützt.
Große Gurtbandförderanlagen in Tagebauen werden
mit Bandgeschwindigkeiten von bis zu 7,5 m/s betrieben. Der Fördergurt
besteht in der Regel aus einem gummielastischen Material mit in
dieses vulkanisierten Stahlseilen.
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Störungen
an Gurtbandförderanlagen sind hauptsächlich auf
defekte Tragrollen oder schlecht ausgerichtete Traggerüste
zurückzuführen. Schlecht ausgerichtete Traggerüste
verursachen Schieflauf des Fördergurtes oder Überbelastung
einzelner Tragrollen. Es ist daher bekannt, den Ausrichtzustand des
Fördergurtes während des Betriebs sensorisch zu
erfassen und zu überwachen. Die Erfassung des Ausrichtzustandes
sowie des Laufrollenzustandes an Förderwegen ist eine Maßnahme
zur Reduzierung von Gurtschäden und erhöht die
Energieeffizienz sowie Verfügung der Gurtförderanlagen.
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Beispielsweise
aus der
DE 2005 021 627 ist es
bekannt, in den Fördergurt Sensoren sowie Systeme zur Signalverarbeitung,
Speicherung und Datenübertragung zu integrieren, um in
der Gurtbandförderanlage ein Schubspannungssignal zu erzeugen, das
in einem Zwischenspeicher abgelegt wird und zyklisch ausgelesen
oder ausgegeben wird. Eine Spannungsversorgung bzw. Energieversorgung
für die in den Fördergurt einvulkanisierten Systeme
zur Signalverarbeitung kann beispielsweise über eine ebenfalls in
den Fördergurt einvulkanisierte Spannungsquelle in Form
einer Batterie erfolgen. Mehrere Module der Systeme können über
eine gemeinsame Spannungsquelle mit Spannung versorgt werden.
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Hierzu
ist ggf. eine Verkabelung der einzelnen Module eines solchen Messsystems
erforderlich. Auch muss durch in den Gurt einvulkanisierte Batterien
oder Akkus eine Spannungsversorgung der Systeme wenigstens über
die Lebensdauer des betreffenden Fördergurtabschnitts sichergestellt
werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fördergurt
der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Energieversorgung
für eine in den Fördergurt integrierte Sensorik
bereitzustellen.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen,
mit welchem eine ausreichende Spannungsversorgung der Messeinrichtung
beim Betrieb des Fördergurtes mit möglichst einfachen
Mitteln sichergestellt wird.
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Die
Aufgabe wird zunächst gelöst durch einen Fördergurt
aus einem gummielastischen und zugfesten Material für einen
Gurtbandförderer, mit Tragrollengerüsten und Tragrollen
zur Stützung des Fördergurtes, wobei in den Fördergurt
wenigstens eine Messeinrichtung und eine Spannungsquelle hierfür
integriert sind, wobei der Fördergurt gekennzeichnet ist
durch wenigstens einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie
und durch ein in den Fördergurt integriertes, magnetisch
mit den Tragrollen gekoppeltes Feder-Masse-System, über
welches der Generator antreibbar ist. Die Masse des Feder-Masse-Systems
kann Teil eines Generators sein oder zum Antreiben eines Generators
genutzt werden.
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Die
Erfindung macht sich dabei zu Nutze, dass der Fördergurt
im Betrieb etwa mit einer Geschwindigkeit von 7,5 m/s über
die Tragrollengerüste und die darin aufgehängten
Tragrollen läuft. Die Tragrollen bestehen aus Metall. Ein
Punkt des Fördergurtes bewegt sich mit einer Frequenz von
etwa 4 Hz über die Tragrollen. Die Relativgeschwindigkeit
zu der Tragrolle beträgt ca. 7,5 m/s. Ein in den Fördergurt
integriertes Feder-Masse-System kann über eine magnetische
Koppelung mit den Tragrollen entgegen und in Laufrichtung des Fördergurtes
ausgelenkt werden. Die hierzu aufgebrachte Energie kann entsprechend
gespeichert werden.
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Ein
solches System ist verhältnismäßig einfach
und zuverlässig betreibbar.
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Beispielsweise
kann als Masse wenigstens ein magnetischer Gleitkörper
vorgesehen sein, der in einem sich in Gurtzugrichtung erstreckenden
Kanal verschiebbar angeordnet ist. Bei Annäherung des Gleitkörpers
an eine Tragrolle des Gurtbandförderers wird der Gleitkörper
von der Tragrolle angezogen und gehalten, wohingegen der Fördergurt
sich in dem betreffenden Bereich von der Tragrolle entfernt. Dadurch
wird der Gleitkörper aus seiner Ruhelage entgegen einer
Rückstellkraft, beispielsweise entgegen der Rückstellkraft
einer Feder oder entgegen dem Drehmoment eines elektrischen Generators
ausgelenkt. Bei maximaler Auslenkung reißt die magnetische
Koppelung zur Tragrolle ab und der Magnet kann sich wieder zurück
in seine Ruhelage bewegen.
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Bei
einer Variante des erfindungsgemäßen Fördergurtes
ist vorgesehen, dass der Gleitkörper als magnetischer Anker
ausgebildet ist.
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Dieser
kann beispielsweise mit einer Eintauchspulenanordnung/Spulenanordnung
zusammenwirken.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass Mittel zur Umsetzung einer translatorischen
periodischen Bewegung der Masse in eine Rotationsbewegung wenigstens
eines Generatorläufers vorgesehen sind.
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Die
Masse kann beispielsweise wenigstens einseitig an eine Zugfeder
angeschlagen sein, die nach Abreißen der magnetischen Koppelung
die Masse in Ausgangslage zurückbewegt. Hierzu ist zweckmäßigerweise
innerhalb des Fördergurtes wenigstens ein gedämpfter
Endanschlag für die Masse vorgesehen. Als Endanschlag kann
beispielsweise eine Druckfeder vorgesehen sein, wohingegen als Rückholelement
für die Masse eine Zugfeder vorgesehen sein kann.
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Zweckmäßigerweise
können die Schwingungen der Masse so gedämpft
sein, dass eine Auslenkung der Masse aus einer Ruhelage und zurück
in die Ruhelage mit der Frequenz erfolgt, die sich aus der Geschwindigkeit
des Fördergurtes und dem Abstand der Tragrollen ergibt.
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Eine
solche Dämpfung lässt sich beispielsweise über
die Einstellung der Generatorlast bewerkstelligen.
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Die
Energie aus dem elektrischen Generator kann beispielsweise in einem
schnell ladbaren elektrischen Speicher, beispielsweise einer Spule,
einem Kondensator, einem Powercap oder einem Akku gesammelt werden.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass der Generator von der Masse über
einen mechanischen Speicher entkoppelt wird. Beispielsweise könnte
eine translatorische Bewegung der Masse zum Aufziehen eines Federspeichers
genutzt werden.
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Als
Federspeicher kann beispielsweise eine Spiralfeder mit einer einen
Generator antreibenden Abtriebswelle vorgesehen sein.
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Durch
eine mechanische Speicherung der translatorischen Bewegungsenergie
der Masse kann eine Entkoppelung der Generatordrehzahl von der Schwingfrequenz
der Masse erfolgen.
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Die
Masse kann beispielsweise aus einem dauermagnetischen oder permanent
magnetisierbaren Material ausgebildet sein.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin gelöst
durch ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines
Fördergurtes mittels einer oder mehrerer in den Fördergurt
eingebetteten Messeinrichtungen, welches sich dadurch auszeichnet,
dass die Messeinrichtung mit elektrischer Energie betrieben wird,
die über eine magnetische Koppelung eines schwingfähigen
Feder-Masse-Systems mit den Tragrollen des Gurtbandförderers
gewonnen wird.
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Eine
Variante des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass die Messeinrichtung über wenigstens einen Generator
mit Energie versorgt wird, die über eine magnetische Anregung
beim Überfahren der Tragrollen gewonnen wird.
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Zwei
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht durch einen Fördergurt gemäß der
Erfindung im Bereich einer Tragrolle eines Gurtbandförderers,
die die Masse des Feder-Masse-Systems in der Ruhelage zeigt,
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2 eine
der 1 entsprechende Abbildung mit der Masse in ausgelenktem
Zustand,
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3 eine
den 1 und 2 entsprechende Ansicht, wobei
sich die Masse in vollständig ausgelenktem Zustand befindet
und
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4 eine
alternative Ausgestaltung des Fördergurtes gemäß der
Erfindung.
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In
den 1 bis 3 ist der Fördergurt 1 gemäß der
Erfindung stark vereinfacht dargestellt. Diese ist üblicherweise
3-lagig ausgebildet und umfasst eine Tragschicht sowie eine Laufschicht
und eine dazwischen befindliche Zugträgerschicht mit in Letzterer
eingebetteten Stahlseilen als Zugträger. Der Fördergurt
ist endlos umlaufend über eine Kopftrommel und eine Hecktrommel
geführt, von denen wenigstens eine angetrieben ist. Dieser
bildet ein gemuldetes, den Beladungsquerschnitt definierendes Obertrum
und ein mehr oder weniger gemuldetes Untertrum. Sowohl im Obertrum
als auch im Untertrum ist der Fördergurt 1 über
Tragrollen 2 abgestützt. Die Tragrollen 2 sind
als wälzgelagerte zylindrische Metallrollen ausgebildet,
die in Tragrollengerüsten angeordnet sind, beispielsweise
in Form von Tragrollengirlanden oder in Form von einzeln angeordneten Tragrollen.
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In
dem Gurtbandförderer können die Tragrollen 2 beispielsweise
mit einem Abstand von 1,8 m verbaut sein. In Verbindung mit einer
Gurtgeschwindigkeit von beispielsweise 7,5 m/s bewegt sich ein Punkt
auf dem Gurt mit einer Frequenz von f = v/s = 7,5 m/s / 1,8 m =
etwa 4 Hz über die Tragrollen.
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Wie
in den 1 bis 3 dargestellt ist, kann in den
Fördergurt 1 beispielsweise ein schwingfähiges
Feder-Masse-System integriert sein, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung einen Gleitkörper 3 aus einem dauermagnetischen
Material umfasst, der in einem Gleitkanal 4 verschiebbar angeordnet
ist. Der Gleitkanal 4 erstreckt sich im Wesentlichen in
Längsrichtung des Fördergurtes 1 und ist
von seiner Länge im Verhältnis zur Länge
des Gleitkörpers 3 zweckmäßigerweise
so bemessen, dass die Funktionsweise des Feder-Masse-Systems durch
Umlenkung des Fördergurtes an den Umlenkstationen kaum
beeinträchtigt wird.
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Der
Gleitkörper 3 ist einseitig an einer Zugfeder 5 angeschlagen.
Nähert sich nun der Gleitkörper 3, wie
dies in 1 dargestellt ist, einer Tragrolle 2, so
wird zunächst der Gleitkörper 3 aufgrund
seiner magnetischen Eigenschaft von der metallenen Tragrolle 2 angezogen.
Das zwischen der Tragrolle 2 und dem Gleitkörper 3 befindliche
magnetische Kraftfeld möchte den Gleitkörper 3 festhalten,
wohingegen der Fördergurt sich in Richtung der in den Figuren
eingezeichneten Pfeile weiterbewegt. Dies hat eine Auslenkung des
Gleitkörpers 3 entgegen Gurtlaufrichtung zur Folge,
wie dies in den 2 und 3 dargestellt
ist. Der Gleitkörper 3 wird dabei relativ zu einer
magnetischen Spule 6 bewegt, in der eine Spannung induziert
wird. Der magnetischen Spule 6 nachgeschaltet ist ein Spannungswandler 7, der
die induzierte Wechselspannung in Gleichspannung überführt.
Mit 8 ist ein Kondensator bezeichnet in dem die elektrische
Spannung gespeichert wird.
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Bei
der in 1 bis 3 dargestellten Variante des
erfindungsgemäßen Fördergurtes 1 ist
der Gleitkörper 3 an dem in Gurtlaufrichtung voreilenden Ende
des Gleitkanals 4 mittels der Zugfeder 5 angeschlagen.
In diesem Bereich ist ein Rückschlagdämpfer in
Form einer Druckfeder 9 vorgesehen. Alternativ kann der
Gleitkörper 3 an beiden Enden federnd angelenkt
sein.
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Eine
alternative Ausgestaltung des Fördergurts 1 gemäß der
Erfindung ist in 4 dargestellt. Dort ist vorgesehen,
dass der Gleitkörper 3 beidseitig an einen Draht 10 oder
ein vergleichbares Transmissionselement angeschlagen ist. Der Draht 10 ist über jeweils
zwei drehbar gelagerte Rollen 11 umgelenkt. Die aufgrund
der magnetischen Koppelung erzeugte oszillierende Translationsbewegung
des Gleitkörpers 3 wird über die Rollen 11 jeweils
in eine Rotationsbewegung umgesetzt. Die Rollen 11 können
beispielsweise unmittelbar je einen Läufer eines Generators antreiben.
Alternativ können die Rollen 11 jeweils Federspeicher
aufziehen, die wiederum einen oder mehrere Generatoren betreiben.
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Im Übrigen
vollzieht der Gleitkörper 3 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung die gleiche oszillierende Bewegung wie der Gleitkörper 3 nach
dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bauteile
sind in beiden Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die
Trägheit und Dämpfung des Feder-Masse-Systems
ist zweckmäßigerweise so eingestellt, dass von
der einen Tragrolle bis zur nächsten Tragrolle der Gleitkörper 3 von
der maximalen Auslenkung wieder zurück in die Ruhelage
bewegt wird, sodass das System mit Frequenz der vorbeieilenden Tragrollen betrieben
wird. Dies kann beispielsweise über die Einstellung der
Generatorlast und/oder über die Federstreifigkeit und Federvorspannung
erzielt werden.
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- 1
- Fördergurt
- 2
- Tragrollen
- 3
- Gleitkörper
- 4
- Gleitkanal
- 5
- Zugfeder
- 6
- Magnetische
Spule
- 7
- Spannungswandler
- 8
- Kondensator
- 9
- Druckfeder
- 10
- Draht
- 11
- Rollen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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