Table Of ContentDK 620.179.1421622.673.6
FORSCH U NGSB ER ICHTE
DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Herausgegeben durch das Kultusministerium
Nr. 954
Dipl.-Ing. Helmut Grupe
Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochurn
Entwicklung einer Einrichtung zur Prüfung von Förderseilen
nach dem magnetinduktiven Verfahren
Als Manuskript gedruckt
WESTDEUTSCHER VERLAG / KOLN UND OPLADEN
1961
ISBN 978-3-663-03610-4 ISBN 978-3-663-04799-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-04799-5
G 1 i e der u n g
. ..
1. Einleitung. S. 5
. . . . . . . . . . . .
s.
2. Allgemeines 7
.~
s.
2.1 Prinzip '1
2.2 Dipoltheorie S. 13
2.3 Mängel des bisherigen elektromagnetischen Prüf-
gerätes S. 15
2.4 Anlaß und AufgabensteIlung zur Entwicklung einer
neuen Prüfeinrichtung S. 16
3. Entwicklungsarbeiten . S. 16
3.1 Elektromagnet S. 16
3.11 Einfluß der Erregerstromstärke S. 17
3.2 Meßspule .• • ••.•.• S. 18
3.21 Einfluß der Windungszahl S. 18
3.22 Einfluß der Spulenbreite S. 23
3.23 Auf teilung der Meßspule in zwei Teilspulen S. 25
3.24 Auf teilung der Meßspule in vier Teilspulen S. 28
3.25 Versuche mit der 4-Teilspulen-Anordnung S. 31
3.251 Einfluß der Spulenbreite •..• S. 31
3.252 Einfluß des Luftspaltes zwischen Meßspule
und Seil S. 32
3.26 Untersuchungen an einem Stangenbündel S. 34
3.261 Einfluß der Sp~ltweite eines Drahtbruches
auf die Amplitude des Ausschlages •••• S. 35
3.262 Einfluß der Spaltweite eines Drahtbruches
auf die Breite des Ausschlages S. 37
3.263 Gegenseitige Beeinflussung mehrerer be
nachbarter Drahtbrüche in einem Seilquer-
schni tt . • . . • . . • . S. 40
3.264 Gegenseitige Beeinflussung mehrerer seit-
. . .
lich verschobener Drahtbrüche • . • S. 40
s.
3.265 Einfluß der Lage des Drahtbruches im Seil 43
3.266 Errechnung der ~ur Erkennung im Diagramm
erforderlichen Schwächung (Querschnitts-
verlust) eines Seiles •. S. 44
3.27 Errechnung des Störpegeleinflusses auf die zur
Erkennung im Diagramm erforderliche Schwächung
(Querschnittsverlust) eines Seiles •.•••• S. 46
3
Seite
3.3 Verstärkungsregelung · · · · · · · · · · · · · · · · s. 47
3·31 Gründe für die automatisch wirkende Verstär-
kungsregelung · · · · · · · · · · · · s. 47
3.32 Beschreibung des Regelverstärkers · · · · · s. 48
3·33 Beschreibung des Eichkreises · · · · s. 52
3·4 Vorschubregelung des Registriergerätes · · · · · s. 52
3·5 Weg- und Zeitmarkierung · · · · · · · · · · · s. 54
4. Die neue elektromagnetische Prüfeinrichtung der Seil-
.
prüfstelle Bochum · · · · · · · · · · · · · · s. 55
4·1 Ausführung und Beschreibung · · · · · s. 55
5· Meß- und Auswerteverfahren · · · · s. 58
5·1 Durchführung einer elektromagnetischen Prüfung an
einem Förderseil · · · · · · · · · · · · · · S. 58
5·2 Auswertung und Beurteilung der Diagramme · S. 60
5·21 Gesundes Seil · · · · · · · · · S. 60
5·22 Drahtbrüche · · · · · · s. 61
5·23 Rost · · · · · · · · S. 63
5·24 Äußerer Verschleiß und DruckstelIen im Seil S. 65
5·25 Verformungen des Seiles · · · · · · · · · · S. 68
5.251 Schraubenartige Verformungen (Korken-
zieher) · · · · S. 68
5.252 Durchmesseränderungen · · · · · · s. 68
6. Zusammenfassung · · · · · · s. 68
7· Literaturverzeichnis · · · · · · · · · · s. 71
Seite 4
1. Einleitung
Förderseile werden im wesentlichen bisher auf Grund äußerer Besichtigung
beurteilt. Äußere Drahtbrüche, d.h. Drahtbrüche, die sich an der Ober
fläche des Seiles befinden, können im allgemeinen durch Augenschein
wahrgenommen werden. Außerdem gibt es verschiedene dem Sachverständigen
geläufige Kennzeichen zur Beurteilung eines Seiles. So stellt man z.B.
fest, wie stark die Außendrähte verrostet oder verschlissen sind und
prüft den Zustand der Flechtung und Änderungen des Seildurchmessers so
wie der Schlaglänge der einzelnen Litzen an verschiedenen Stellen des
Seiles. Auf den Zustand im Seilinnern kann der Prüfende von der Be
schaffenheit der Seiloberfläche ausgehend Rückschlüsse ziehen. Bis zu
einem gewissen Grade läßt sich in manchen Fällen auch durch Abklopfen
mit einem Hammer auf den inneren Zustand eines Seiles schließen. In
Zweifelsfällen läßt der Prüfende das Seil aufdrehen oder veranlaßt das
Herausschlagen eines äußeren Drahtes, um allseitig diesen Draht und die
dann sichtbare Oberfläche eines Drahtes der nächsten, tieferen Draht
lage in der Drahtbruchlücke beurteilen zu können. Die Anwendung dieser,
unter Umständen recht umständlichen Verfahren, ist jedoch nur stellen
weise am Seil möglich und erlaubt daher nicht immer die sichere Beurtei
lung des Seiles über seine ganze Länge. Förderseile gewöhnlicher Mach
art, die im allgemeinen aus sechs um einen Hanfkern geschlagenen Litzen
bestehen (Abb. 1), lassen sich durchweg durch die visuelle Prüfung hin
reichend genau beurteilen, da ein großer Teil der Drähte (die Außen
drähte der Litzen) nach jeder Schlaglänge wieder an die Seiloberfläche
tritt. Drahtbrüche im Innern des Seiles verursachen meistens auch äußere
Drahtbrüche oder machen sich gelegentlich außen durch Lockerwerden der
äußeren Drahtlage bemerkbar.
In den letzten Jahren werden, bedingt durch die Erhöhung der Nutzlast
und durch Förderung aus größeren Teufen, Förderseile komplizierter Mach
arten häufiger verwendet. Auf die Vor- und Nachteile dieser Macharten
wird hier, da nicht zum Zweck der Arbeit gehörend, nicht eingegangen.
Diese Seile können durch die äußere Besichtigung und Prüfung allein
nicht einwandfrei beurteilt werden. Sie bestehen, wie zum Beispiel die
dreilagigen Flachlitzenseile, aus mehreren übereinander liegenden Litzen
lagen (Abb. 2).
Infolge der besonderen Litzenanordnung bleibt der überwiegende Teil
der Drähte dem Auge des Prüfenden verschlossen.
Sei te 5
A b b i I dun g 1
Seil gewöhnlicher Machart
A b b i I dun g 2
Dreilagiges Flachlitzenseil
In nachstehender Tabelle ist der Anteil der Außendrähte am gesamten me
tallischen Querschnitt für ein gewöhnliches Rundlitzenseil ( 6 x 37 x
2,8), ein Dreikantlitzenseil mit zwei Lagen Runddrähten in den Litzen
über dem Kern und für ein dreilagiges Flachlitzenseil (4 + 5 + 7 Litzen)
zum Vergleich wiedergegeben. Als Beispiel ist ein Seil von 62 mm ~ ge
wählt.
In besonderen Fällen kann auch bei Seilen gewöhnlicher Macharten eine
zerstörungsfreie Prüfung des Seilinnern wertvoll und u.U. zur Erhöhung
der Sicherheit notwendig sein.
Sei te 6
Rundlitzenseil Dreikant- 3-lagiges
(gewöhnliche litzen- Flachlitzen-
Machart) seil seil
Metallischer 2 2 2
1 367 mm 1 630 mm 1 708 mm
Querschnitt
Anteil der Außen-
drähte am gesamten 49 % 51,5 % 37,6 %
metallischen Quer-
schnitt
Die obengenannten Gründe zwangen dazu, eine weitere und bessere Prüf
methode zur Aufdeckung innerer Seilfehler zu entwickeln. Als einzig
brauchbare Methode stellte sich auch jetzt wieder das elektromagneti
sche Prüfverfahren heraus.
Vor mehreren Jahren hat man in Deutschland und auch in anderen Ländern
mit der Entwicklung elektromagnetischer Prüfgeräte begonnen. Es wurden
Geräte nach dem Gleichstrom- und nach dem Wechselstromverfahren gebaut.
Aber keines dieser älteren Geräte hatte die Forderungen erfüllt, die
man ihnen anfänglich gestellt hatte. Die Geräte werden zum Teil nicht
mehr benutzt, zum Teil sind sie in den Händen weniger Spezialisten geblie
ben. Auch das im Jahre 1930 von Dr.-Ing. OTTO [1] in der Seilprüfstelle
der Westfälischen Berggewerkschaftskasse Bochum nach dem Gleichstrom
verfahren entwickelte Gerät wies Mängel auf. Deshalb wurden daran we
sentliche Verbesserungen vorgenommen, die jetzt zu einem gewissen Ab
schluß der Entwicklung geführt haben. Die dazu erforderlichen Forschun
gen und Entwicklungsarbeiten führten zu grundsätzlichen Erkenntnissen,
die im folgenden angegeben sind.
2. Allgemeines
2.1 Prinzip
Das Verfahren bedient sich der Ausnutzung der in einem Magnetfeld vor
handenen Kraftlinien. Werden an einen magnetisch leitenden Werkstoff,
zum Beispiel an ein Stahlseil, die Pole eines Elektromagneten gelegt,
so wird die Seilstrecke zwischen beiden Polen magnetisiert (Abb. 3);
es fließen Kraftlinien in achsialer Richtung durch das Seil, die zu
sammen mit dem Magneten einen in sich geschlossenen Kreis bilden. Der
Seite 7
J
sich daraus ergebende magnetische Fluß ist abhängig von der magnetomo
torisehen Kraft E des Magneten und dem magnetischen Widerstand W, der
sich ihr entgegenstellt [2] [3].
Seil
.----<ZZZIo
Pol
1
+
n
Wdg.
Pol
A b b i 1 dun g 3
Magnetisierung eines gesundes Seiles
!I =-wE
Danach is t
Da die Größe E das Produkt aus der Windungs zahl der Magnetspule und
des sie durchfließenden Erregerstromes I ist, wird
n • I
W
Der magnetische Widerstand W setzt sich aus mehreren Einzelwiderstän
den zusammen. Diese sind der magnetische Widerstand des Eisenkerns der
Magnetspule von Pol zu Pol (W ), der des Luftspaltes zwischen den Ma
E
gnetpolen und dem Seil (WL) und der des Seilabschnittes (WS), so daß
W ist.
Damit wird der magnetische Kraftfluß
n • I
Befindet sich im Seilabschnitt irgendeine Inhomogenität, so ändert sich
zwangsläufig der magnetische Widerstand des Seilabschnittes WS. Hierbei
Seite 8
muß unterschieden werden zwischen dem magnetischen Widerstand des homo
gen gebliebenen Seilabschnitts (WH) und dem des inhomogenen Abschnitts
(Wr ), der sich wiederum aus der Parallelschaltung der magnetischen Wi
derstände des gesunden Teils (W ) und des schadhaften Teils (W ) der
G F
Inhomogenität sowie des daraus entstehenden Widerstandes des magneti
schen Streuflusses (W ) zusammensetzt (Abb. 4). Ws wird also ersetzt
st
,
durch WH + Wr wobei
W • W • W
G F st
ist.
WG + WF + Wst
Der magnetische Kraftfluß wird damit ausgedrückt durch:
.
n I
j'
=
WE + WL + WH + W1
oder
.
n I
I'
WE + WL + WH + WG·WF·WSt
WG+WF+WSt
n
Wdg.
A b b i 1 dun g 4
Streufeldbildung bei Korrosion
Bei einem antimagnetischen Hohlraum im Seil, der zum Beispiel durch
die Spaltweite eines Drahtbruches entsteht, fällt W fort. Dadurch ver
F
einfacht sich obige Formel zu
Seite 9
n • I
IN
Jf~im Fehler~uerschnitt des Seiles teilt sich auf (Abb. 5) in und
in iN
ist : = + ist
n
Wdg.
A b b i 1 dun g 5
Streufeldbildung bei Drahtbruch
J1.:
Das Verhältnis t ist umgekehrt proportional den magnetischen Wider-
ständen W und W . Somit ist
St G
oder
iN in
Da + ist = ist, wird die Formel zu
1 1
1 +
und der Streufluß ist:
Seite 10
