Beton-Dosieranlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beton Dosieranlage mit einem Zementsilo und mindestens einem Kies- oder Sandsilo sowie einer Waage zum Abwägen der zu mischenden Betonkomponenten.
Gegenüber bekannten Anlagen dieser Art unterscheidet sich diejenige gemäss der Erfindung dadurch, dass von jedem Silo ein durch einen zugehörigen, elektrischen Motor angetriebenes Fördermittel zur Waage führt, welche mindestens zwei wahlweise einstellbare Organe aufweist, die über ein elektrisches Steuergerät entsprechend ihrer Einstellung die Fördermotore der Reihe nach in und ausser Betrieb zu setzen vermögen, so dass der Waage die gewünschten Betonkomponenten automatisch in der vorgewählten Gewichtsmenge zugeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und mehrere Varianten hierzu sind in der beigefügten Zeichnung schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Beton-Dosieranlage in Seitenansicht, wobei zwei der in Fig. 2 angedeuteten Sand- bzw.
Kiessilos der Deutlichkeit wegen fortgelassen sind;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anlage, wobei die Silos nur mit strichpunktierten Linien angedeutet sind;
Fig. 3 in grösserem Massstab die Waage der Anlage allein im senkrechten Schnitt;
Fig. 4 eine Ansicht der Waage von rechts in Fig. 3 gesehen;
Fig. 5 eine Vorderansicht der Skalenscheibe der Waage;
Fig. 6 in grösserem Massstab eine Ansicht der Skalenscheibe von der Rückseite;
Fig. 7 ein elektrisches Steuergerät der Anlage;
Fig. 8 einen schematischen Grundriss der Silos und der verschiedenen Elektromotoren der Anlage, während
Fig. 9, 10 und 11 schematisch veranschaulichen, wie die Anlage baukastenartig aufgebaut und in verschiedenen einfacheren Varianten gebraucht werden kann.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Beton-Dosieranlage weist einen bezüglich seiner senkrechten Achse 20 rotationssymmetrischen Zementsilo 21 und vier ebensolche Kies- oder Sandsilo 221, 222, 223 und 224 auf, die um den Zementsilo 21 herum angeordnet sind. Im Grundriss der Anlage befindet sich die Achse 20 im Zentrum eines gedachten, gleichseitigen Sechseckes, während die senkrechten Symmetrieachsen der weiteren Silos auf vier aufeinanderfolgenden Ecken des genannten Sechseckes stehen.
Der Zementsilo ist durch drei Beine 24 abgestützt.
Die Kies- und Sandsilos 221, 222, 223 und 224 hingegen ruhen auf rohrförmigen Manschetten 25, die je an einer dem Zementsilo 21 zugekehrten Stelle einen Ausschnitt 26 aufweisen.
Zur Beschickung der äusseren Silos 221-224 ist ein Elevator 30 vorhanden, dessen unteres Ende in einen teils im Boden versenkten Vorhaltesilo 31 hineinragt, in welchen ein Lastwagen seine Kies- oder Sandladung direkt hineinkippen kann. Am obern Ende des Elevators 30 sind zwei Auswurfrohre 32 für das Fördergut vorhanden. Diese Rohre 32 führen bis über die beiden Silos 222 und 223, die oben offen sind. Mit Hilfe einer durch Seilzug oder Gestänge betätigbaren Klappe 33 kann wahlweise das eine oder das andere der Auswurfrohre 32 abgesperrt werden, so dass jeweils das Fördergut in das andere Auswurfrohr geleitet wird. An dem freien Ende jedes Auswurfrohres 32 ist ein Verlängerungsrohr 34 schwenkbar angeordnet, so dass dieses mittels eines Seilzuges 35 nach oben aufgeklappt oder in axiale Verlängerung des betreffenden Auswurfrohres 32 gebracht werden kann.
In diesem heruntergeklappten Zustand leiten die Verlängerungsrohre 34 das vom Elevator geförderte Gut zu den oben ebenfalls offenen Silos 221 respektive 224. Sind die Verlängerungsrohre 34 jedoch hochgeklappt, so lassen sie das Fördergut vorher über den Silos 222 und 223 austreten. Zum Antrieb der endlosen Becherkette des Elevators ist ein Elektromotor 36 vorhanden.
Das Einfüllen des Zementes in den Zementsilo 21 erfolgt in an sich bekannter Weise von unten her durch Einblasen des Zementes vom Zubringerfahr- zeug aus. Der Zementsilo 21 ist oben geschlossen.
Unterhalb des Zementsilos 21 befindet sich eine Waage 40 mit einem oben offenen Wiegebehälter 41, welcher gemäss Fig. 3 durch eine Scheidewand 42 in einen grösseren Raum (rechts) zur Aufnahme von Kies und Sand sowie einen kleineren Raum (links) zur Aufnahme von Zement unterteilt ist. Im untersten Teil des Wiegebehälters 41 gehen die genannten zwei Räume ineinander über. Dort ist der Wiegebehälter mit einer Ablassöffnung versehen, die durch eine Klappe 43 verschliessbar ist. Diese ist mittels einer waagrechten Achse 44 schwenkbar am Wiegebehälter 41 selbst gelagert und mit Hilfe eines an der Achse 44 starr befestigten Hebels 45 betätigbar. Über einen Lenker 46 steht der Hebel 45 mit einem zweiten Hebel 47 in Verbindung, der auf der abgehenden Welle eines Reduktionsgetriebes 48 sitzt, welches mit einem zugehörigen Elektromotor 49 zusammengebaut ist.
Der letztere ist am Fuss des unbeweglichen Traggestells 50 der Waage angeordnet.
Jeder der fünf Silos ist unten mit einem Materialauslass versehen, von welchem ein durch einen zugehörigen Elektromotor angetriebenes Fördermittel bis über den Wiegebehälter 41 der Waage 40 führt.
Das Fördermittel des Zementsilos 21 weist eine in einem Rohr 55 drehbare, aber gegen axiale Verschiebung gesicherte Förderschnecke auf, deren zugehöriger Antriebsmotor nur in Fig. 8 schematisch angedeutet und mit 56 bezeichnet ist. Das Rohr 55 besitzt einen nach unten gekrümmten, in das kleinere Abteil des Wiegebehälters 41 hineinragenden Endteil 57, wie Fig. 1 veranschaulicht. Die Förderschnecke ist so ausgebildet, dass sie bei ihrem Lauf selbsttätig Zement am untern Ende des Zementsilos 21 entnimmt und in den Wiegebehälter 41 fördert.
Die den Kies- und Sandsilos 221-224 zugeordneten Fördermittel weisen je ein endloses Förderband 601, 602, 603 bzw. 604 auf, das durch einen zugehörigen Elektromotor 611, 612, 613 bzw. 614 antreibbar ist. Diese Elektromotoren sind nur in Fig. 8 schematisch angedeutet. Jedes der Förderbänder 601 bis 604 entnimmt bei seinem Lauf selbsttätig Gut am untern Ende des betreffenden Kies- oder Sandsilos, um dieses Gut in den Wiegebehälter 41 zu fördern.
Gemäss Fig. 1 und 2 weist die Anlage ferner eine an sich bekannte Betonmischmaschine 70 auf, die zu ihrer Beschickung mit einem Aufzug 71/72 versehen ist, welcher aus einem an zugehörigen Führungsschienen 72 motorisch auf und ab bewegbaren Transportbehälter 71 besteht. In seiner tiefsten Stellung befindet sich der Transportbehälter 71 in einer in den Boden eingelassenen Vertiefung 73, und zwar in einer solchen Lage, dass beim Öffnen der Klappe 43 am Wiegebehälter 41 der Inhalt des letzteren selbsttätig in den Transportbehälter 71 gleitet.
Die Waage 40 weist eine drehbare Skalenscheibe 80 auf, die mit dem vom Behälter 41 beeinflussten Wägemechanismus der Waage in an sich bekannter Weise gekuppelt ist. Gemäss Fig. 5 ist die Vorderseite der Skalenscheibe 80 mit einer kreisförmigen Skala 81 versehen, die sich gegenüber einer feststehenden Ablesemarke 82 dreht. Beim Belasten der Waage bis zum höchsten abwägbaren Gewicht von zum Beispiel 1500 kg macht die Skalenscheibe 80 eine volle Umdrehung. Auf ihrer Rückseite weist die Skalenscheibe 80 drei konzentrische Teilkreise auf, die in Fig. 6 mit 83, 84 und 85 bezeichnet sind. Jedem dieser Teilkreise ist eine bezifferte Skala zugeordnet, entsprechend der Skala 81 auf der Vorderseite der Scheibe.
Die Nullpunkte der drei rückseitigen Skalen sind aber in Umfangsrichtung der Scheibe 80 gegeneinander versetzt. Ferner ist die Scheibe 80 so ausgebildet, dass in jedem der Teilkreise 83, 84 und 85 an beliebigen Skalenteilstrichen Markierungen wahlweise angebracht werden können. Diese Markierungen bestehen zum Beispiel aus schwarz bemalten Stahllamellen, die sich in radial zur Scheibe 80 verlaufender Richtung lösbar anbringen lassen. Die Markierungen können entsprechend den gewünschten automatischen Abwägungen der Betonmischungskomponenten wahlweise verstellt werden. Die Oberfläche der Scheibenrückseite selbst ist metallisch glänzend und daher für Lichtstrahlen reflektierend.
Jedem der Teilkreise 83, 84 und 85 ist eine elektrische Lichtquelle und ein photoelektrischer Wandler, z. B. eine Photozelle, zugeordnet, wobei die den einzelnen Teilkreisen zugeordneten Mittel in Umfangsrichtung der Scheibe in bezug aufeinander versetzt sind in Übereinstimmung mit der Versetzung der Nullpunkte der Teilkreise. Zwischen der Lichtquelle und der Skalenscheibe 80 sowie zwischen der entsprechenden Photozelle und der Skalenscheibe befindet sich je eine Sammellinse, deren Brennpunkt in der reflektierenden Oberfläche der Scheibe 80 liegt.
Die Lichtquelle, die Photozelle und die zugehörigen Linsen sind so angeordnet, dass das Licht der Lichtquelle auf die Oberfläche der Scheibe 80 konzentriert und von dieser reflektiert und dann in die zugehörige Photozelle geworfen wird. In Fig. 6 sind die drei Punkte, in denen die Lichtstrahlen der Lichtquellen auf die Scheibe 80 auftreffen, mit 86, 87 und 88 bezeichnet. Die Lichtquellen und Photozellen sind feststehend angeordnet, so dass die genannten Lichtpunkte 86, 87 und 88 ebenfalls räumlich feststehen, wenn sich die Scheibe 80 beim Abwägen dreht. Wenn eine der erwähnten schwarzen Stahllamellen in den Bereich eines Lichtpunktes 86, 87 bzw. 88 gelangt, so erfolgt keine Reflexion des Lichtes mehr, und die zugehörige Photozelle wird nicht mehr beleuchtet.
Die Photozellen sind an ein elektrisches Steuergerät 90 angeschlossen, dessen Schalttafel in Fig. 7 gezeigt ist. Das Steuergerät weist ein Netzanschlusskabel 91, eine Hauptsicherung 92, einen Hauptschalter 93 und zugehörige Signallampen 94 auf, die melden, ob das Gerät unter Spannung steht bzw. eingeschaltet ist. Ferner ist das Steuergerät mit von Hand zu betätigenden Schaltern 95, 96, 97 und 98 zum Ein und Ausschalten der Motore 36 und 49 sowie zweier weiterer Motore 99 und 100 (Fig. 8) versehen. Die beiden zuletztgenannten Motoren 99 und 100 dienen zum Antrieb eines am Wiegebehälter 41 angeordneten, nicht dargestellten Vibrators bzw. eines Entstaubungsgebläses, das ebenfalls nicht dargestellt ist. Den Schaltern 95, 96, 97 und 98 sind Signallampen 101, 102, 103 bzw. 104 zugeordnet.
Mit 105 ist ein Umschalter bezeichnet, mit dessen Hilfe die Anlage wahlweise für Handbetrieb oder automatischen Betrieb umgeschaltet werden kann.
Ein weiterer Umschalter 106 mit drei Schaltstellungen ermöglicht das wahlweise Einschalten einer der Photozellen, die den drei Teilkreisen 83, 84 und 85 der Waageskalenscheibe zugeordnet sind. Ferner weist das Steuergerät 90 einen Wahlschalter 110 auf zur Steuerung des Stromkreises des Elektromotors 56, der zum Antrieb der Zementförderschnecke dient. In analoger Weise sind den Antriebsmotoren 611-614 der Kies- und Sandförderbänder Wahlschalter 111-114 zugeordnet. Zu den Wahlschaltern 110-114 gehören ferner Drucktastenschalter 120-124 und Signallampen 130-134.
Ein weiterer Drucktastenschalter 140 dient zum Einschalten des automatischen Dosierungsvorganges.
Das Steuergerät 90 ist auch mit einem automatischen Registriergerät 145 versehen zur graphischen zeitlichen und gewichtsmässigen Aufzeichnung der den Silos entnommenen Mengen der Betonkomponenten.
Mit Hilfe von lösbaren Steckerverbindungen ist das Steuergerät 90 mit biegsamen Kabeln 1-9 verbunden, die zu den in Fig. 8 dargestellten Motoren 36, 56, 99, 100 und 611-614 führen.
Die weitere Ausbildung des Steuergerätes, das auch eine Anzahl nicht dargestellter Relais enthält, lässt sich am einfachsten anhand der Wirkungsweise der Dosieranlagen erläutern.
Ist der Umschalter 105 auf Stellung I Handbetrieb eingestellt, so können die Motoren 611 bis 614 und 56 der Förderbänder bzw. der Förderschnecke durch entsprechende Betätigung der Schalter 120-124 nach Wahl von Hand in und ausser Betrieb gesetzt werden. Das in den Wiegebehälter geförderte Gewicht der Betonkomponenten ist an der Skalenscheibe 80 der Waage deutlich ablesbar.
Stellt man den Umschalter 105 auf Stellung II, so ist die Anlage zu ihrer Einrichtung für automatischen Betrieb umgeschaltet. Am Umschalter 106 wird wahlweise auf einen der drei Teilkreise 83, 84 bzw. 85 auf der Skalenscheibe 80 umgeschaltet. Auf jedem dieser Teilkreise kann, unabhängig von den andern, eine beliebige Betonmischung vorbereitet werden, die aus zwei bis vier verschiedenen Kies- und Sandkomponenten und Zement bestehen kann. Es wird zum Beispiel angenommen, dass die Silos 221 bis 224 der Reihe nach Feinsand, Grobsand, Rundkies bzw. Split enthalten. Wünscht man eine Betonmischung aus Grobsand, Rundkies und Zement herzustellen, so werden am Steuergerät 90 die entsprechenden Wahlschalter 110, 112 und 113 eingeschaltet und am betreffenden Teilkreis drei schwarze Stahllamellen an den gewünschten Teilstrichen der Skalenscheibe angebracht.
Durch Betätigung des Drucktastenschalters 140 wird dann die automatische Dosierung eingeleitet, wobei zunächst der Motor 612 des dem Silo 222 zugeordneten Förderbandes eingeschaltet wird. Durch das Förderband 602 wird nun Grobsand in den Wiegebehälter 41 gefördert, bis die erste Stahllamelle auf der Skalenscheibe 80 den zur eingeschalteten Photozelle reflektierten Lichtstrahl unterbricht. Die Photozelle erzeugt nun einen Steuerimpuls, welcher den Motor 612 stillsetzt und den nächsten Motor 613 automatisch einschaltet. Mittels des Förderbandes 303 wird nun aus dem Silo 223 Rundkies in den Wiegebehälter 41 gefördert, bis die zweite Stahllamelle des gleichen Skalenscheibenteilkreises den zur Photozelle reflektierten Lichtstrahl ein zweites Mal unterbricht.
Der dadurch entstehende Steuerimpuls setzt automatisch den Motor 613 ausser Betrieb und schaltet den Motor 56 der Zementförderschnecke ein. Es wird nun aus dem Silo 21 Zement in den Wiegebehälter 41 gefördert, bis die dritte Stahllamelle des gleichen Teilkreises den zur betreffenden Photozelle reflektierten Lichtstrahl ein drittes Mal unterbricht. Der dadurch entstehende Steuerimpuls setzt den Motor 56 still und schaltet automatisch die Photozelle aus. Die Komponenten der gewünschten Betonmischung befinden sich nun im Wiegebehälter 41 und können durch Einschalten des Motors 49, d. h. durch Hochschwenken der Klappe 43, aus dem Wiegebehälter in den Transportbehälter 71 des Aufzuges zur Betonmischmaschine 70 entleert werden.
Bei der Entlastung der Waage 40 dreht sich die Skalenscheibe 80 in ihre Ausgangsstellung zurück, wobei jedoch keine Steuerimpulse entstehen, da die Photozelle abgeschaltet ist.
Sie wird erst wieder beim Betätigen des Drucktastenschalters 140 eingeschaltet.
Mit Hilfe des zweiten Teilkreises kann entweder die gleiche Betonmischung bei anderer Gewichtsdosierung der Komponenten oder aber eine völlig andere Mischung mit mehr oder weniger Komponenten auf analoge Weise automatisch dosiert werden. Man braucht nur den Umschalter 106 auf die Stellung II zu bringen und die den in Frage kommenden Silos zugeordneten Wahlschalter 110-114 einzuschalten.
Auf dem zweiten Teilkreis muss dann selbstverständlich eine der Anzahl der Betonkomponenten entsprechende Anzahl Stahllamellen an den gewünschten Gewichtsgrenzen angebracht werden. Analoges gilt auch für den dritten Teilkreis und die Stellung III des Umschalters 106.
Es ist somit möglich, die Anlage für drei verschieden zusammengesetzte Betonmischungen vorzubereiten und im Bedarfsfall rasch auf die automatische Dosierung der einen oder andern dieser vorbestimmten Mischungen umzuschalten. Das ist insbesondere im Tiefbau und beim Bau von Betonstra ssen von wesentlicher Bedeutung, da dort häufig nacheinander unterschiedlich zusammengesetzter Beton benötigt wird.
Selbstverständlich könnte die Anlage auch für mehr als drei vorbestimmbare Betonmischungen eingerichtet sein. Es müssten dann nur entsprechend mehr Teilkreise an der Skalenscheibe der Waage mit zugehörigen Photozellen und entsprechend mehr Stellungen am Umschalter 106 vorhanden sein.
Schliesslich wäre auch eine einfachere Ausführung der Anlage möglich, welche nur zwei Teilkreise mit zugehörigen Photozellen oder gar nur einen einzigen Teilkreis und eine Photozelle aufweist.
Die Anlage braucht nicht notwendigerweise vier Kies- und Sandsilos 221-224 aufzuweisen, sondern kann im einfachsten Fall auch nur einen Kies- oder Sandsilo 221 und den Zementsilo 21 enthalten, wie schematisch in Fig. 9 veranschaulicht ist, welche mit gestrichelten Linien auch die Lage der weggenommenen bzw. noch nicht angebauten übrigen drei Kiesund Sandsllos zeigt. Der Elevator 30 kann in irgendeiner beliebigen Lage seitlich des einzigen Silos 221 angeordnet sein.
Fig. 10 zeigt, wie zwei Kies- oder Sandsilos 222 und 223 in bezug auf den Zementsilo 21 angeordnet sein können, während Fig. 11 die Anordnung von drei Kies- und Sandsilos 222, 223 und 224 bezüglich des Zementsilos 21 darstellt, wobei stets die gegen über der Anlage nach Fig. 1 und 2 fehlenden Silos mit gestrichelten Linien angedeutet sind.
Aus Fig. 2, 9, 10 und 11 ist ersichtlich, dass im Grundriss die Achse des Zementsilos 21 stets im Zentrum eines gedachten, gleichseitigen Sechseckes angeordnet ist und dass die Achsen der weiteren nach Bedarf vorgesehenen Silos, je auf einer Ecke des genannten Sechseckes stehend, wahlweise angeordnet werden können. Es ist möglich, die Anlage gemäss Fig. 9 durch Hinzufügen eines weiteren Kies- oder Sandsilos in die Anlage gemäss Fig. 10 umzubauen.
Diese wiederum lässt sich durch Hinzufügen eines weiteren Kies- oder Sandsllos in die Anlage nach Fig. 11 erweitern, die ihrerseits durch einen weiteren Kies- oder Sandsilo zur Anlage gemäss Fig. 1 und 2 vervollständigt werden kann.
Ein Bauunternehmer kann also mit der einfach sten Anlage nach Fig. 9 zu arbeiten beginnen und dann später nach Bedarf die Anlage allmählich baukastenartig ausbauen. Auch ist es möglich, auf gewis sen Baustellen einen oder mehrere der Kies- und
Sandsilos wegzulassen, wenn diese nicht gebraucht werden oder wenn die örtlichen Verhältnisse nicht genügend Platz bieten würden, um die ganze Anlage aufzubauen. Wenn nicht alle der Kies- und Sand silos benötigt werden, lässt sich die Anlage auch leicht den gegebenen Raum- und Terrainverhältnissen anpassen, indem die benötigten Kies- und Sandsilos an sich beliebig um den Zementsilo herum angeordnet werden können.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der Beton-Dosieranlage könnte die Skalenscheibe der Waage in jedem Teilkreis anstelle von üblichen Teilstrichen mit schlitzförmigen Durchbrechungen versehen sein, die durch zugehörige Schieber wahlweise abgedeckt oder freigelegt werden können. Die Photozellen und zugehörigen Lichtquellen sind dann so angeordnet, dass ein Lichtstrahl durch die geöffneten Durchbrechungen der Skalenscheibe hindurch auf die betreffende Photozelle fällt, wenn die Skalenscheibe eine entsprechende Drehstellung einnimmt. Anstatt dass man wie beim beschriebenen Beispiel schwarze Stahllamellen an die gewünschten Gewichtsgrenzen anbringt, werden bei der erwähnten Variante an den entsprechenden Stellen die schlitzförmigen Durchbrechungen der Skalenscheibe geöffnet.
Die jeweils kurzzeitig auf die Photozellen auftreffenden Lichtstrahlen erzeugen Steuerimpulse, welche analog dem vorher beschriebenen Beispiel die zugeordneten Teile der Dosierungsanlage automatisch steuern.