DE19620954B4

DE19620954B4 - Anordnung zur Verschleißüberwachung von einem Materialabrieb unterworfenen Rohren

Info

Publication number: DE19620954B4
Application number: DE19620954A
Authority: DE
Inventors: Paul von Dipl.-Ing. Bäumen; Wolf-Michael Dipl.-Ing. Petzold; Hartmut Dr. Benckert; Gerhard Schamber
Original assignee: Putzmeister AG
Current assignee: Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2016-05-25
Also published as: DE19620954A1

Abstract

Anordnung zur Verschleißüberwachung von einem Materialabrieb unterworfenen Rohren (10) für die Druckförderung von abrassiven Fördermedien (12), insbesondere von Frischbeton, wobei an mindestens einer Stelle des zu überwachenden Rohres (10) ein auf der dem Fördermedium (12) zugewandten Seite im Betriebszustand geschlossener und im Verschleißfalle sich öffnender Bereich angeordnet ist, in welchem ein auf einen Kontakt mit dem Fördermedium (12) ansprechender, mit einer Auswerteeinheit (20) verbundener Sensor (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wand des Rohres von außen her eine sacklochartige Ausnehmung (14) eingebracht ist, deren Tiefe einer vorgegebenen Mindestwandstärke der Rohrwand entspricht, und dass der Sensor (18) druck- und flüssigkeitsdicht in die sacklochartige Ausnehmung (14) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verschleißüberwachung von einem Materialabrieb unterworfenen Rohren für die Druckförderung von abrassiven Fördermedien, insbesondere von Frischbeton, wobei an mindestens einer Stelle des zu überwachenden Rohres ein auf der dem Fördermedium zugewandten Seite im Betriebszustand geschlossener und im Verschleißfalle sich öffnender Bereich angeordnet ist, in welchem ein auf einen Kontakt mit dem Fördermedium ansprechender, mit einer Auswerteeinheit verbundener Sensor angeordnet ist.

Die Rohrleitungen und Rohrweichen für Frischbeton sind einem Materialabrieb unterworfen und müssen daher einer regelmäßigen Verschleißüberwachung unterzogen werden. In der Praxis werden hierzu meist die Rohre mit einem Hammer abgeklopft und aus der dabei erzeugten Tonhöhe die Restwandstärke abgeschätzt. Diese Methode erfordert viel Erfahrung und ist dennoch recht ungenau. Aus Sicherheitsgründen werden die Verschleißteile daher oft zu früh ausgetauscht.

Weiter ist es bei einer Anordnung der eingangs angegebenen Art bekannt ( DE 93 20 465 U1 ), einen rohrförmigen Träger mit einer Auskleidung zu versehen. Die Auskleidung ist mit einer ringförmigen Bindematerialschicht an dem Träger angeschlossen. In das Bindematerial ist ein Leiter mit von außen zugänglichen Messelektroden als Sensor eingebettet.

Weiter ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Innenwandkorrosion eines Metallmantels bekannt ( DE 27 34 429 A1 ) der eine Hülle aus einem Isolierstoff trägt, wobei sich ein Sensor in einem Hohlraum befindet, der ein nicht korro sives Fluid enthält. Der Hohlraum ist dort durch eine Auswölbung in der Isolierstoffhülle gebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu entwickeln, mit der eine laufende zuverlässige Verschleißüberwachung von einem Materialabrieb unterworfenen Rohren möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, dass in die Rohrwand von außen her eine sacklochartige Ausnehmung eingebracht ist, deren Tiefe einer vorgegebenen Mindestwandstärke der Rohrwand entspricht, und dass der Sensor druck- und flüssigkeitsdicht in die sacklochartige Ausnehmung eingesetzt ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird dem Betreiber zuverlässig angezeigt, wenn ein maximaler Verschleiß erreicht und das Verschleißteil auszutauschen ist.

Um sicherzustellen, dass das zu überwachende Bauteil beim Auftreten des Verschleißfalls nicht sofort undicht wird, ist es zweckmäßig, die Ausnehmung mit einer als Gießharz ausgebildeten Isolatormasse auszugießen und den Sensor flüssigkeitsdicht in die abriebfähige Isolatormasse einzubetten. Dadurch ist es auch möglich, die Fördereinrichtung noch für eine Restzeit weiter zu betreiben, bevor das Verschleißteil ausgetauscht wird. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird dadurch erzielt, dass auf der dem Fördermedium gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung eine über das Bauteil überstehende Muffe zur Aufnahme von Teilen des Sensors und/oder eines zu diesem führenden Anschlusskabels angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sensor mindestens eine in eine abriebfähige Isolatormasse eingebettete, an die Auswerteeinheit angeschlossene Elektrode aufweist, die durch eine Berührung mit dem Fördermedium einen Schaltvorgang auslösen kann. Letzteres wird entweder dadurch ermöglicht, daß in der Isolatormasse zwei mit verschiedenen Polen der Auswerteeinheit verbundene Elektroden im Abstand voneinander angeordnet sind, die im Verschleißfalle durch das Fördermedium kurzgeschlossen werden. Alternativ dazu kann die in die Isolatormasse eingebettete Elektrode mit dem einen Pol und das metallische Bauteil mit dem anderen, vorzugsweise geerdeten Pol der Auswerteeinheit verbunden sein, so daß im Verschleißfalle über das Fördermedium ein Kurzschluß entsteht.

Eine weitere Erfindungsvariante sieht vor, daß der Sen- sor mindestens ein druckempfindliches, an die Auswerteeinheit anschließbares, vorzugsweise als Schließer ausgebildetes Schaltorgan aufweist, wobei der Sensor eine vorgespannte, im Verschleißfalle mit dem Druck des Fördermediums beaufschlagbare Membran zum Betätigen des elektrischen Schaltorgans aufweisen kann.

Die Auswertung des Sensorsignals kann dadurch erfolgen, daß in einer zu den Elektroden oder zum Schaltorgan führenden Stromzuleitung die Erregerspule eines Relais zur Ansteuerung einer Signaleinheit angeordnet ist. Die Signaleinheit kann dabei einen optischen und/oder akustischen Signalgeber enthalten. Die Signalübertragung kann auch über eine Kabelstrecke oder eine drahtlose Signalübertragungsstrecke, beispielsweise durch Funk, Infrarot oder Ultraschall erfolgen.

Um sicherzustellen, daß die einmal ausgelöste Ver schleißanzeige auch nach Entfernen des Fördermediums erhalten bleibt, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine selbsthaltende Auswerteeinheit vorgeschlagen. Zweckmäßig weist in diesem Falle das Relais einen im Erregerstromkreis angeordneten Selbsthaltekontakt auf, der nur durch einen im Erregerstromkreis angeordneten, als Öffner ausgebildeten Quittiertaster gelöst werden kann. Um die Funktion der Auswerteeinheit überprüfen zu können, kann zusätzlich im Erregerstromkreis ein als Schließer ausgebildeter, den Sensor im Schließzustand überbrückender Testtaster angeordnet werden.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Auswerte- und Signaleinheit im Wartezustand stromlos ist und daß erst im Verschleißfalle beim Ansprechen des Sensors Strom gezogen wird. Dadurch ist es möglich, als Stromquelle eine Batterie zu verwenden, die beispielsweise über eine Solarzelleneinheit wieder aufgeladen werden kann. Selbstverständlich kann zur Aufladung der Batterie und/oder zum Betrieb der Signaleinheit auch ein Niederspannungsnetzteil verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann beispielsweise zur Verschleißüberwachung von aus einer harten Innenschale und einer zähen Mantelschale bestehenden zweischaligen Förderrohren und Rohrbögen verwendet werden, wobei die sacklochartige Ausnehmung radial von außen her in die zähe Mantelschale bis zur Trennstelle mit der Innenschale eingebracht wird. Weiter ist es möglich, die er findungsgemäße Anordnung zur Verschleißüberwachung von einschaligen Förderrohren und Rohrbögen zu verwenden, wobei die sacklochartige Ausnehmung radial von außen her bis zu einer einer vorgegebenen Mindestwandstärke entsprechenden Tiefe in das Rohrmaterial eingebracht wird. Schließlich ist es möglich, die erfindungsgemäße Anordnung zur Verschleißüberwachung einer mit dem Fördermedium beaufschlagten, vorzugsweise brillenförmigen Verschleißplatte einer Rohrweiche zu verwenden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 einen Schnitt durch ein Betonförderrohr mit einem in die Rohrwandung eingelassenen elektrischen Kontaktsensor;
2 eine Darstellung entsprechend 1 mit abgewandeltem Kontaktsensor;
3 einen Schnitt durch ein Betonförderrohr mit in die Rohrwandung eingelassenem Drucksensor;
4 ein Schema einer Schaltungsanordnung für den Anschluß an die Sensoren nach 1 bis 3.
Das in 1 bis 3 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung gezeigte Rohr 10 ist zur Förderung eines abrassiven Fördermediums 12, beispielsweise von Frisch beton, bestimmt. Das Rohrmaterial ist durch das vorbeiströmende Fördermedium 12 einem Materialabrieb ausgesetzt, der zu einer allmählichen Abnahme der Rohrwandstärke führt. Zur Verschleißüberwachung ist in die Rohrwand von außen her eine sacklochartige Ausnehmung 14 eingebracht, deren Tiefe der zulässigen Mindestwandstärke der Rohrwandung entspricht. Am äußeren Ausnehmungsrand ist eine radial über das Rohr 10 überstehende Muffe 16 angeschweißt. In die durch die Muffe 16 vergrößerte Ausnehmung 14 ist ein Sensor 18 druck- und flüssigkeitsdicht eingesetzt, der auf einen Kontakt mit dem Fördermedium 12 anspricht und mit einer Auswerte- und Signaleinheit 20, 22 verbunden ist. Der Sensor 18 ist innerhalb der Ausnehmung 14 in eine abriebfähige Gießharzschicht 24 eingebettet.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Sensor zwei bis in die Nähe des Ausnehmungsbodens 25 reichende, über Stromzuleitungen 26 mit der Auswerteeinheit 20 verbindbare Elektroden 28 auf, die in die abriebfähige isolierende Gießharzschicht 24 eingebettet sind. Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, daß nur eine der Stromzuleitungen 26 mit einer in die Gießharzschicht 24 eingebetteten Elektrode 28 verbunden ist, während die andere Stromzuleitung 26 über die metallische Muffe 16 an das metallische Rohr 10 angeschlossen ist.
Im Falle der 3 ist ein druckempfindlicher Sensor 18 vorgesehen, der eine in Richtung Fördermedium 12 vorgespannte Membran 30 und ein über die Membran 30 und einen Membranstößel 32 betätigbares, als Schließer ausgebildetes Schaltorgan 34 aufweist. Das Schaltorgan 34 ist über die Stromzuleitungen 26 mit der Auswerteeinheit 20 verbindbar. Der Sensor 18 befindet sich in allen drei Ausführungsbeispielen in einem Gehäuse 36, das von außen her über die Muffe 16 in die Rohrausnehmung 14 einsetzbar ist.
Bei allen drei Ausführungsbeispielen ist die Ausnehmung 14 des Förderrohrs 10 anfangs zum Rohrinneren hin durch eine Materialschicht 38 geschlossen. Bei der Druckförderung des Fördermediums 12 wird das Rohrmaterial auf der Rohrinnenseite allmählich durch Abrieb abgetragen, bis es schließlich zu einem Durchbruch der Materialschicht 38 am Ausnehmungsboden 25 und zu einem Kontakt des Fördermediums 12 mit dem Sensor 18 kommt. Im Falle der 1 kommt es nach einem weiteren Abtrag der Gießharzschicht 24 zu einem Kurzschluß zwischen den beiden Elektroden 28, während im Falle der 2 durch das Fördermedium 12 ein Kurzschluß zwischen der Elektrode 28 und der metallischen Rohrwand 10 hergestellt wird. Bei dem Drucksensor nach 3 wird beim Kontakt mit dem Fördermedium 12 unter der Einwirkung des im Förderrohr 10 vorhandenen Förderdrucks über die Membran 30 das Schaltorgan 34 geschlossen.
Die in 4 schematisch dargestellte Auswerte- und Signaleinheit 20, 22 enthält ein Relais K1 mit einer im Erregerstromkreis 40 angeordneten Erregerspule 42, einem im Erregerstromkreis 40 angeordneten, als Schließer ausgebildeten Selbsthaltekontakt 44 und einem im Signalstromkreis 22 angeordneten, als Schließer ausgebildeten Schaltkontakt 46. Der Erregerstromkreis 40 und der Signalstromkreis 22 sind durch eine gemeinsame Gleichstromquelle 46, die als wiederaufladbare Batterie B1 oder als Niederspannungsnetzteil B2 ausgebildet sein kann, gespeist.
Die zu den Elektroden 28 bzw. dem Schaltorgan 34 führenden Zuleitungen 26 des Sensors 18 sind an den Anschluß x, x in Reihe zur Erregerspule 42 in den Erregerstromkreis 40 eingeschaltet. Durch den beim Kontakt mit dem Fördermedium entstehende Kurzschluß in den Sensoren 18 wird somit das Relais K1 angezogen und die Kontakte 44, 45 in ihre Schließstellung gebracht. Der Selbsthaltekontakt 44 hält den Erregerstromkreis 40 auch dann geschlossen, wenn die Sensorstrecke nach einem erstmaligen Schließen unterbrochen wird. Der Relaisstrom kann nur durch Betätigen des als Öffner ausgebildeten Quittiertasters 48 in seine geöffnete Ruhestellung gebracht werden. Ein weiterer zum Sensor und zum Selbsthaltekontakt 44 parallel geschalteter, als Schließer ausgebildeter Testtaster 50 ermöglicht es, die Funktionsfähigkeit der Auswerte- und Signaleinheit 20, 22 zu überprüfen.
Die Signaleinheit 22 umfaßt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen akustischen Signalgeber 52, einen optischen Signalgeber 54 sowie einen Schaltausgang 56, der beispielsweise an den Sender einer drahtlosen Signalübertragungsstrecke angeschlossen werden kann.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verschleißüberwachung von einem Materialabrieb unterworfenen Rohren, Rohrweichen und dergleichen Bauteilen 10 für die Druckförderung von abrassivem Fördergut, insbesondere von Frischbeton. Die Erfindung sieht vor, daß an mindestens einer Stelle des zu überwachenden Bauteils 10 eine auf der dem Fördermedium 12 zugewandten Seite im Betriebszustand geschlossene und im Verschleißfalle sich durch Materialabrieb öffnende Ausnehmung 14 angeordnet ist, in welcher ein auf einen Kontakt mit dem Fördermedium 12 ansprechender, mit einer Auswerte- und Signaleinheit 20, 22 verbundener Sensor 18 angeordnet ist.

Claims

Anordnung zur Verschleißüberwachung von einem Materialabrieb unterworfenen Rohren (10) für die Druckförderung von abrassiven Fördermedien (12), insbesondere von Frischbeton, wobei an mindestens einer Stelle des zu überwachenden Rohres (10) ein auf der dem Fördermedium (12) zugewandten Seite im Betriebszustand geschlossener und im Verschleißfalle sich öffnender Bereich angeordnet ist, in welchem ein auf einen Kontakt mit dem Fördermedium (12) ansprechender, mit einer Auswerteeinheit (20) verbundener Sensor (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wand des Rohres von außen her eine sacklochartige Ausnehmung (14) eingebracht ist, deren Tiefe einer vorgegebenen Mindestwandstärke der Rohrwand entspricht, und dass der Sensor (18) druck- und flüssigkeitsdicht in die sacklochartige Ausnehmung (14) eingesetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) innerhalb der Ausnehmung (14) in einer als abriebfähige Gießharzschicht ausgebildeten Isolatormasse (24) flüssigkeitsdicht eingebettet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an einem dem Fördermedium (12) gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung (14) über das Bauteil (10) überstehende Muffe (16) zur Aufnahme von Teilen des Sensors (18) und/oder eines zu diesem führenden Anschlusskabels (26).
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) mindestens eine in eine abriebfähige Isolatormasse (24) eingebettete, an die Auswerteeinheit (20) angeschlossene Elektrode (28) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Isolatormasse (24) zwei mit verschiedenen Polen einer die Auswerteeinheit speisenden Stromquelle (46) verbundene Elektroden (28) im Abstand voneinander angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Isolatormasse (24) eingebettete Elektrode (28) mit dem einen Pol und das metallische Bauteil (10) mit dem anderen, vorzugsweise geerdeten Pol einer die Auswerteeinheit (20) speisenden Stromquelle (46) verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) mindestens ein druckempfindliches, an die Auswerteeinheit (20) anschließbares elektrisches Schaltorgan (34) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) eine vorgespannte, im Verschleißfalle mit dem Druck des Fördermediums (12) beaufschlagbare Membran (30) zum Betätigen des elektrischen Schaltorgans (34) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Schaltorgan (34) als Schließer ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zu den Elektroden (28) oder dem Schaltorgan (34) führenden Stromzuleitung (26) eine Erregerspule (42) eines Relais zur Ansteuerung einer Signaleinheit (22) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais einen in einem Erregerstromkreis (40) angeordneten, zum Sen sor (18) parallel geschalteten Selbsthaltekontakt (44) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Erregerstromkreis (40) ein zum Selbsthaltekontakt in Serie geschalteter, als Öffner ausgebildeter Quittiertaster (48) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Erregerstromkreis (40) ein als Schließer ausgebildeter, zum Sensor (18) parallel geschalteter Testtaster (50) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (46) eine vorzugsweise wiederaufladbare Batterie (B1) enthält.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (46) eine Solarzelleneinheit zur Aufladung der Batterie (46') enthält.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (46) ein Niederspannungsnetzteil (B2) enthält.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an die Auswerteeinheit (20) eine Signaleinheit (22) angeschlossen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinheit (22) einen optischen und/oder akustischen Signalgeber (52,54) enthält.
Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinheit (22) eine drahtlose Signalübertra gungsstrecke aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinheit (22) an eine Funkübertragungsstrecke anschließbar ist.
Anordnung nach einem der 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) aus einer Mantelschale aus zähem Werkstoff und einer harten verschleißfesten Innenschale besteht, und dass die Ausnehmung (14) radial von außen her in die Mantelschale bis zur Trennstelle mit der Innenschale eingebracht ist.