DE8808040U1

DE8808040U1 - Vorrichtung für die nicht-zerstörende Untersuchung von langgestreckten, magnetisch leitenden Elementen

Info

Publication number: DE8808040U1
Application number: DE8808040U
Authority: DE
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1988-08-11
Also published as: GB8714877D0; AU1826688A; DE3821070A1; ZA884406B; GB8815078D0; GB2206969A

Description

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¹ Case 4889/GER

COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobaft House, Grosvenör Place, London SW1X 7AEj Großbritannien

Vorrichtung fllr die nicht-zerstörehde Untersuchung von langgestreckten, magnetisch leitenden Elementen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die nicht-zerstörende Untersuchung von langgestreckten, magnetisch leitenden Elementen und dient insbesondere dazu, auf nicht-zerstb'render Weise die Gleichmäßigkeit und den Zustand eines Elementes zu überprüfe^ wie beispielsweise eines Drahtseils, einer metallischen Rohrleitung oder einer Stange, welche aus magnetisch leitendem Material bestehen.

Aus Sicherheitsgründen ist es unbedingt erforderlich, in der Lage zu sein, den Zustand von Drahtseilen und Hebezeugen zu überprüfen, welehe für lasttragende Zwecke gedacht sind, wie beispielsweise für FÖrderkörbe in Schachtanlagen von Bergwerken, um zu gewährleisten, daß beispielsweise bei einem Seil aus vielen Strängen kein Bruch irgendeines der Drähte aufgetreten ist, welcher zu einer Schwächung des Drahtseiles an dem Punkt des Bruches führen würde. Es ist ferner ebenfalls notwendig * sicherzustellen» daß keine Verschlechterung innerhalb des Drahtseils aufgrund von Korrosion oder Verschleiß auftritt. Normalerweise wird das Drahtseil geölt oder mit Schmierfett bei der Herstellung beladen, es kann jedoch trotzdem zum Eintreten von Feuchtigkeit kommen, welche zu \okalen Verrostungen innerhalb des Drahtseils führt, wodurch die Stränge des Drahtseils geschwächt werden, was letztlich zum Bruch führen kann. Diese Art der Korrosion ist normalerweise bei einer Sichtinspektion nicht erfaßbar und es ist notwendig, das Drahtseil durch irgendein anderes Verfahren zu überprüfen, um feststellen zu können, ob Korrosion oder eine Verschlechterung auftritt.

Zu diesem Zweck sind nach dem Stand a&r Technik Vorschläge bekannt,

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um den Zustand von langgestreckten, magnetisch leitenden Elementen zu überprüfen, Wobei magnetische Sensoren verwendet werden Und wobei beispielsweise ein derartiges System in dem britischen Patent 1 539 313 beschrieben ist. Bei dieser bekannten Konstruktion ist ein Magnet mit rohrförmigen Pol stücken vorgesehen, durch welche das Drahtseil hindurchgezogen wird, und es sind in den Polstücken HaIl-Effektsensoren eingebaut, um den erzeugten Magnetfluß aufzunehmen und um Modulationen das Magnetflusses zu entdecken, welche aufgrund Von un'reycliTwßigkuitsn in; rtegnstpfadjdsr durch dss Drahtseil gebildet ist, zu erfassen.

Ein anderes Beispiel ist in dem europäischen Patent 0 239 537 beschrieben, bei welcher zwei Stapel aus Permanentmagneten magnetisehe Felder erzeugen, die einander entgegengesetzt sind und welche das zwischen ihnen hindurchgezogene Drahtseil magnetisieren. Fehler in dem Drahtseil werden durch überwachung der Änderungen der Magnetflüsse erfaßt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Form der nicht-zerstörenden Untersuchung von Drahtseilen vorgeschlagen, wobei magnetische Vorrichtungen verwendet werden, bei denen keine Hall-Effekteinrichtungen in Verbindung direkt mit den Polstücken eines Magneten verwendet werden, sondern bei denen diese Vorrichtungen für eine sehr viel wirksamere Betriebsweise zentraler angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung für die nicht-zerstörende Untersuchung von langgestreckten, magnetisch leitenden Elementen

3ö im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein Gehäuse mit zwei mit Angeln miteinander verbundenen Teilen vorgesehen ist, Wobei das Gehäuse ein Paar von Magnetpolen enthält, welche im gleichen Abstand um ein zu untersuchendes Element angeordnet sind, wobei gleiche Pole einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind und erste und zweite Sensoreinrichtungen das Element umgebend und zwischen den Polen der Magneteinrichtung vorgesehen sind.

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Die erstö Sensors'**richtuhg kann Wicklungen enthaitönj welche sich Um das Element erstrecken und Welche lokale Fehlstellen in dem EIement erfassen.

Die Wicklung kann entweder sattelförmig oder zweckdienlicherweise nierenförmig ausgebildet sein und eine große Vielzahl von Windungen enthalten.

IG Die zweite Sensöreinrichtung SGhlis&t swsGkdienlishsrwsiss sine Visl

von Hall-Effektseiisoren ein, Welche radial um das Element herum angeordnet sind, um Flux-Änderungen zu erfassen, welche Korrosion oder Verschleiß innerhalb des Körpers des Elementes anzeigen. Die zweite Sensoreinrichtung ist vorzugsweise zwischen den in Längsrichtung im Abstand liegenden Bauteilen der ersten Sensoreinrichtung angeordnet, wobt; beide Sensoreinrichtungen zwischen den Pulstücken des Paares magnetischer Einrichtungen liegen.

Jede der Sensoreinrichtungen kann an eine entsprechende Anzeige oder Aufzeichnungseinrichtung, beispielsweise einen Kassettenrecorder oder einen Schreiber angeschlossen sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann eine direkte Anzeige vorgesehen sein, so da£> eine visuelle Anzeige erfolgt, sobald eine Fehlstelle erfaßt wird.

Das zu untersuchende Element wird im Betrieb bezüglich der Vorrichtung vorbeibev/egt und es kann notwendig sein, Vorrichtungen vorzusehen, um die Geschwindigkeit der Bewegung auszugleichen, wobei beispielsweise Einrichtungen verwendet werden können, mit entsprechenden Schaltungen, die an die Sensoreinrichtungen angeschlossen sind, oder eine mechanische Einrichtung, wie beispielsweise eine Rolle oder ein Rad* welches durch das sich bewegende Element angetrieben wird, und dazu verwendet werden kann» e"»n Signal zu erzeugen» welches den angezeigten Output von der Geschwindigkeit des Elements bezüglich der Vorrichtung unabhängig macht.

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Das Paar magnetischer Einrichtungen kann durch Permanentmagnete oder durch Gleichstromelektromagnete gebildet sein.

Die magnetischen Einrichtungen können mit den Sensoreinrichtungen in einem in Angel gelagerten Bauteil angeordnet werden, um über ein zu untersuchendes Element geklappt zu werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Die Ausflihrungsform in den Zeichnungen dient der Untersuchung der Qualität von aus Stahl draht bestehenden Drahtseilen, die zur Aufhängung von Förderkörben in der Schachtanlage eines Kohlebergwerks verwendet werden.

In den Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung in ihrer Lage an einem zu untersuchenden Seil;

Figur 2 eine geschnittene Endansicht der Vorrichtung nach Figur 1 längs der Linie II-II in Figur 1;

Figur 3 eine Schnittansicht in der Ebene längs III-III von Figur 1;

Figur 4 eine stark schematische Darstellung der Vorrichtung an ihrer Stellung auf dem Seil;

Figuren S und 6 zwei Formen von Windungen in schematischer Darstellung, wie F.ie in der ersten Sensoreinrichtung verwendet werden und

Figur 7 eine Wellenform, welche erzeugt wird, wenn eine Bruchstelle eines Drahtes in dem Drahtseil auftritt.

Wie in den Zeichnungen und insbesondere in den Figuren 1, 2 und 3 ver' anschaulicht, weist die Vorrichtung ein Gehäuse 1 auf, welches in zwei Hälften 2, 3 geteilt ist, die bei 4 an einer Seite in Angeln miteinander verbunden sind und auf der anderen Seite durch schnell lösbare Riegel aneinander gehalten sind* Die Vorrichtung 1 ist an einer Basis 7 befestidt. und ein Drahtseil 8 kann durch die Vörridh-

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tung hindurchgeleitet werden.

An der Oberhälfte des Gehäuses 2 ist ein abgefederter Arm 10 befestigt, welcher bei 11 an einem Träger 12 schwenkbar gelagert ist. Der Arm trägt ein Rad oder eine Rolle 13, welche profiliert ist und auf der Oberfläche des untersuchten Drahtseils 8 läuft und sich dreht, wenn das Drahtseil durch die Vorrichtung 1 geleitet wird. Das Rad ist mit einem Wellenkodierer im unteren Teil des Arms 10 bei 14 verbunden und der Kodierer sendet elektrische Signale über ein flexibles Kabel 15 zu einer Auslaßbuchse 16. Kabel (nicht dargestellt) sind mit der Auslaßbuchse 16 verbunden, so daß Signale, welche den Durchgang des Kabels durch die Vorrichtung anzeigen, abgenommen und aufgezeichnet wer- j; den können. S;

Im Inneren der Gehäuseteile 2 und 3 ist eine Anordnung von Magneten

vorgesehen, welche in der Hälfte 2 im wesentlichen aus Südpolmagneten in der Ansicht von Figur 3 am linken Ende und Nordpolmagneten am rechten Ende besteht. Hierzu spiegel verkehrt ist die magnetische An-Ordnung in der Oberhälfte 3, so daß sämtliche Südpole in Richtung des linken Endes in der Ansicht von Figur 3 und sämtliche Nordpole zum rechten Ende der Vorrichtung liegen. Die Anordnung ist besser aus der schematischen Ansicht gemäß Figur 4 ersichtlich. Die Südpole sind durch das Bezugszeichen 20 und die Nordpole durch das Bezugszeichen 21 bezeichnet.

Zwischen den Süd- und Nordpolen jeder der Polstücke sind erste Sensoreinrichtungen 22 angeordnet, welche aus Induktionswicklungen aus vielen hundert Drahtwindungen bestehen, welche dicht um das Seil 8

3Q passen. Die Form der Windungen kann, wie in Fiyur 5 veranschaulicht, als sattelförmige Windung oder, wie in Figur 6 veranschaulicht, als nierenförmige Windung ausgebildet sein. Der Zweck der speziellen Form der Windungen liegt darin, daß die beiden Hälften 2 und 3 an den Angeln 4 voneinander getrennt werden können, wenn die Vorrich-

g₆ tung offen ist, um es zu ermöglichen, ein Drahtseil einzuführen oder auszuführen.

Zweite SensöHeirtrichtungen, welche Hall-Sensorvorrichtungen 23 mit

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den dazugehörigen Schaltungen enthalten, sind in der Mitte der Vorrichtung 1 das Drahtseil 8 umgebend vorgesehen. Das Ausgangssignal von den Sensoreinrichtungen 22 und 23 wird einer Endausgangseinheit 24 (Figur 1) zugeleitet, um den Anschluß an eine Aufzeichnungseinrichtung zu ermöglichen.

Die Sensoreinrichtungen messen den ragnetischen Fluß, welcher in Längsrichtung außerhalb des Drahtseils fließt und messen wirksam ebenfalls die metallische Querschnittsfläche des Drahtseils. Diese Messung wird verwendet, um den Grad des Verschleisses oder der Korrosion in dem Drahtseil festzustellen, da Variationen des Magnetflusses überwacht werden. Die Flußwege zwischen den magnetischen Polen 20, 21 liegen beide in der gleichen Richtung innerhalb des

Drahtseils und diese Wege sind in Figur 4 mit 26 bezeichnet.

Im Betrieb wird der Riegel 6 geöffnet, um es zu ermöglichen, daß ein Drahtseil in die Vorrichtung 1 eingeführt wird, und die beiden Hälften 2, 3 werden dann um die Angeln zusammen bewegt und aneinander befestigt. Ausgehend von einer gegebenen Null-Lage wird das Drahtseil dann mit einer stetigen und kontinuierlichen Geschwindigkeit durch die Vorrichtung bewegt und mittels zweckdienlicher, an die Auslässe 16 und 24 angeschlossener Instrumente wird jede Änderung des Flußpfades durch das Drahtseil durch eine Verzerrung des das Drahtseil umgebenden magnetischen Felds erfaßt, welche durch eine der ersten Sensoreinrichtungen 22 erfaßt wird. Falls eine Bruchstelle in einem der Drähte des Drahtseils vorliegt, führt diese zu einem Impuls in der Wellenform, wie diese in Figur 7 angedeutet ist, auf welche nun bezug genommen wird. In Figur 7 sind die beiden Enden 30 eines Drahtes in dem Drahtsail durch eine Bruchfläche 31 voneinander getrennt dargestellt. Die unter den Enden 30 bei 32 dargestellte Wellenform ist als auf beiden Seiten der Bruchstelle konstant gezeigt, wird jedoch als Ausschlag 33 erscheinen, wenn die Bruchstelle 31 auftritt. Die Position jeder Bruchstelle wird dadurch ermittelt, daß die Länge des Drahtseils, welehe die Vorrichtung 1 durchläuft, durch die Anzahl der Drehungen aufgezeichnet wird, Welche das Rad 13 durchgeführt hat und weiche durch den HeI-lenkodiefer 14 aufgenommen und in Form eines elektrischen Signals

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zu der Aufzeichnungseinrichtung gesendet wurde, um den genauen Ort der Bruchstelle innerhalb des Drahtseils festzustellen, welcher dann markiert werden kann»
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Gleichermaßen überwachen die zweiten Sensoreinrichtungen 23 Änderungen des magnetischen Flusses auf der Außenseite des Drahtseils und ein die metallische Querschnittsfläche darstellendes Signal wird von den Hall-Sensoren erhalten. Falls der metallische Querschnitt des Drahtseils konstant bleibt und keine Korrosion oder Rost vorliegt, ergibt der Flußpfad ein konstantes Ausgangssignal. Falls j ^och eine Verrostung oder eine Kc.-rosion im Inneren des Drahtseils aufgetreten ist, wird dieser Flußpfad geändert und die Änderung des äußeren Flusses, welche durch die HalI-Sensoren erfaßt wird, wird aufgezeichnet und überwacht. Dies wird dann wiederum zur Länge des die Vorrichtung durchlaufenden Drahtseils in Beziehung gesetzt und es kann eine Schätzung vorgenommen werden, ob die Korrosion ausreichend stark ist, um das Drahtseil für eine weitere Verwendung unsicher zu machen oder ob dieses weiterhin verwendet werden kann,

Falls erforderlich, kann die Aufzeichnungseinrichtung derart ausgebildet sein, daß sie eine Markiereinrichtung auslöst, welche eine Markierung an dem Drahtseil um entsprechenden Bereich anbringt, wo eine Bruchstelle oder eine Korrosion erfaßt wurde.

Führungen 28 sind in der Vorrichtung vorgesehen _t um zu gewährleisten, daß das Drahtseil genau zwischen den Magnetpolen 20 und 21 und den Sensoreiprichtungen 22, 23 positioniert wird. Die Führungen 28 bestehen vorzugsweise aus nicht-magnetischem Material mit ausgesprochen niedrigen Reibungskoeffizienten, was qewährleistet, daß der beim Ziehen ausgeübte Widerstand durch die Vorrichtung stetig ist.

Die magnetische Stärke der Polstücke 20, 21 wird derart gewählt, daß die Fläche des Seils innerhalb der Vorrichtung im wesentlichen magnetisch gesättigt ist. Die magnetischen Einrichtungen können entweder Permanentmagneten oder durch Gleichstrom erregte Magneten sein* Da die Vorrichtung 1 in zwei Hälften mit der AngeVnordnung 4 ausgebildet ist_r ist offensichtlich» daß die Vorrichtung leicht an einem

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Drähtseil angebracht werden kann* ohne daß das Ende des Drahtseils durch die Vorrichtung hindurchgefä'delt werden muß* Dies ist besonders zweckdienlich, wenn nur bestimmte Bereiche eines Drahtseils auf Korrosion öder auf Bruchstellen untersucht Wenden sollen, da die Vor*· richtung leicht in dem gewählten Bereich angebracht werden kann, ohne daß viele Meter des Drähtseils durch die Vorrichtung hindürchgeleitet Werden müssen, um unnotwendigerweise untersucht zu werden*

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untersuchten Drähtseils Aufzeichnungen zu machen, so daß regelmäßige Untersuchungen aufgezeichnet und Verglichen werden können, was einen erheblichen Sicherheitsfaktor darstellt,

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims

Case 4889/GER Patentanwälte Erosa&Brose
Dip!.!ng.Kes1A.Bro3et
Dipi. Ing. D. Karl Brose

D-8023 Puflach/Mönchen

Wioner Sir. 2. TtH. 080/79330 71-72 £·· ^UUrn

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COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London SW1X 7AE, Großbritannien

SCHUTZANSPRÖCHE
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1. Vorrichtung für die nicht-zerstörende Untersuchung von langgestreckten, magnetisch leitenden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gehäuse (1) mit zwei in Angeln (4) verbundenen Teilen (2, 3) aufweist, daß das Gehäuse (1) ein Paar magnetischer Pole (20, 21) enthält, welche derart angeordnet sind, daß sie im gleichen Abstand zu einem zu untersuchenden Element (8), dieses umgebend, liegen, wobei gleiche Pole diametral gegenüberliegend angeordnet sind, und daß eine erste Sen-

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sensoreinrichtung (22) Wicklungen enthält, welche das Element

(8) umgeben und welche örtliche Fehlstellen in dem Element (8) erfassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet* da5 jede Wicklung eine sattelförmige Gestalt aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede

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Wicklung eine nierenförraige Gestalt aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sensoreinrichtung (22) Wicklungen mit einer großen Vielzahl von Windungen enthält.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung (23) eine Vielzahl von Hall-Effektsensoren enthält, welche radial um das Element (8) angeordnet sind, um Flux-Änderungen, welche eine Anzeige für KwTOsion oder Verschleiß innerhaVo des Elementes (8) anzeigen, zu erfassen.

7. Vorrichtung nach einem der vorsteherden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung (23) zwischen in Längsrichtung im Abstand angeordneten Bauteilen der ersten Sensoreinrichtung (22) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sensoreinrichtungen (22, 23) in Längsrichtung zwischen den Polstücken (20, 21) des Paares von magnetischen Vorrichtungen angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeinrichtungen (10, 11, 12, 13, 14) zum Hessen des Längenabschni^tes des Elementes (8), welcher die Vorrichtung passiert hat, vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen eine Rolle (13) aufWRisen, welche in Eingriff mit dem Element (8) steht und durch Bewegung des Elementes gedreht wird, wobei die Rolle (13) mit einem Hellenkodierer verbunden ist, der derart angeordnet ist, daß er ein elektrisches Signal an eine Aufzeichnungs- oder überwachungseinrichtung sendet, dessen Größe von dem Betrag der Drehbewegung der Rolle abhängt.

11. Vorrichtung nach ßinem der vorstehenden AiupyUche* dadurch gekennzeichnet, daß Ausllaßeinrichtungen (16, 24) vorgesehen sind, WeI-

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ehe dem Anschluß einer Anzeige oder Aufzeichnungseinrichtung oder einer direkten Darstellungseinriehtung dienen.

5 12, Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche», dadurch gekennzeichnetj daß Führungseinrichtungen (28) vorgesehen sind* um das Element (13)in dem Gehäuse der Vorrichtung Wahrend der Bewegung des

Elementes durch die Vorrichtung korrekt zu positioniefärh

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