Sensorik Berührungslos und verschleißfrei

Redakteur: Jan Vollmuth

Der Laser-Volumenstromsensor Bulkscan LMS511 von Sick ermittelt berührungslos den Volumenstrom und die Masse von Schüttgut und erhöht damit die Systemverfügbarkeit.

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(Bild: Sick)

Die präventive Überwachung von Förderbändern und die unterbrechungsfreie Vermessung des Volumenstroms auf Transportbändern ist eine immer wichtigere Aufgabe in einer Vielzahl von Industrien: Bedingt durch den Rohstoff-Boom insbesondere der asiatischen Volkswirtschaften werden auf der ganzen Welt Vorkommen in weiter abgelegenen Gebieten erschlossen, und dadurch immer längere Förderstrecken zur effizienten Verladung von Erzen, Kohle und anderen Primärstoffen in Betrieb genommen.

Nachfolgende Schiffsverladungen in See- und Binnenhäfen, Waggon- und LKW-Verladungen müssen unterbrechungsfrei die vollen Füllvolumina in kurzer Umschlagzeit laden, um die Logistikketten zu optimieren. Ebenso wie in der Rohstoffgewinnung oder in der Zuführung oder Abführung von Kraftwerksbrennstoffen und deren Verbrennungsresten müssen aber auch moderne Fabriken zur Verarbeitung von Holzpellets, von Granulaten oder Nahrungsmitteln die kontinuierliche Rohmaterialanlieferung überwachen, um Produktionsprozesse und auch Hygiene- und Haltbarkeitsvorgaben beispielsweise von Gemüsesorten effizient steuern zu können. Kontinuierliche Abfüllprozesse in Beutel und Säcke am Ende solcher Verarbeitungsschritte benötigen ebenfalls eine Steuerung des Volumenstroms.

All diese Prozessschritte sind für den Output der jeweiligen Industrie hochrelevant und sollten daher möglichst durchgehend verfügbar sein. Sie sind aber gleichzeitig durch die erhebliche mechanische Belastung durch das Schüttgut sehr anfällig für mechanische Schäden und damit für unvorhergesehene Betriebsunterbrechungen.

Die extremen Umgebungsbedingungen und mechanischen Belastungen beim Transport und bei der Verladung von Schüttgütern erschweren auch den Einsatz von Messtechnik und Sensorik sowohl zur Bestimmung von transportiertem Volumen und Masse, als auch zur vorsorglichen Überwachung des Förderbandes. Die Nutzung von berührenden Sensortechnologien und Messeinrichtungen wie beispielsweise von Bandwaagen oder elektromechanischen Füllstandschaltern, die im dauerhaften Kontakt mit Förderband oder Schüttgut sind, kann diesem Problem nicht entgehen und wird stets mechanischem Verschleiß unterliegen und teure Ausfallzeiten und Reparaturen verursachen.

Alternative berührungslose Technologien waren in der Vergangenheit aber sowohl durch hohe Preise, vor allem aber auch durch die rauen Umgebungsbedingungen mit Staubentwicklung oder Niederschlag in ihrem Einsatz beschränkt.

Berührungslose Laser-Lichtlaufzeitmessung

Neue Entwicklungen im Bereich der Laser-Lichtlaufzeitmessung bieten nun effiziente, berührungslose und damit verschleißfreie Lösungen zur Messung des Volumenstroms oder Massenstroms von Transportbändern durch eine robustere kontinuierliche Erfassung des Höhenprofils. Die gleiche Technologie kann parallel ungleichmäßige Verteilung von Schüttgut und damit Bandschieflagen und drohenden Verschleiß erkennen.

Möglich wird dies durch eine verbesserte Signalauswertung bei Laserscannern. Hierbei wird ein Laserscanner über ein Transportband montiert, wo er kontinuierlich mittels Laserpulsen das Höhenprofil des darunter verlaufenden Schüttgutstroms erfasst. Die Laserstrahlung ist hierbei augensicher und entspricht der Laserklasse 1.

Das gewonnene zweidimensionale Höhenprofil wird kombiniert mit Zusatzinformationen – beispielsweise der über einen Encoder ermittelten dritten Dimension der Bandgeschwindigkeit oder mit Dichteinformationen – und der Sensor ermittelt eigenständig das bewegte Volumen oder die Masse pro Zeiteinheit. Gleichzeitig kann über die Höhenverteilung die bereits erwähnte Schieflage oder eine einseitige Beladung sicher detektiert und als Warnsignal übermittelt werden.

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