CN102493649A - 泵送供料匹配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种泵送供料匹配系统，通过安装在料斗内的一组四支液位传感器实时探测料斗内混凝土浆液的液位信息，然后通过三处指示灯以及警示喇叭提醒操作工人，同时通过无线电与搅拌运输车上的辅助放料装置通讯，完成自动放料控制。四个液位传感器分别探测液位的四个特征状态，根据不同的状态，控制泵送以及放料在合适的速度。辅助放料装置采用四个微动开关探测操作杆的动作状态，根据操作杆的不同动作，两个步进电机驱动操作杆执行相应动作。本发明有效解决因放料速度过快、混凝土砂浆流落地面；放料速度过慢、混凝土泵吸入空气，液面过低、S阀摆动时的混凝土飞溅现象。由于采用模块化设计，部分功能独立工作，方便地安装在现有系统上。

Description

泵送供料匹配系统

技术领域

本发明涉及建设机械领域，具体涉及混凝土泵送时放料速度与泵送速度匹配问题，主要应用于混凝土拖式泵、混凝土车载泵、混凝土臂架泵车等工程机械。

背景技术

目前，混凝土泵在混凝土浇注施工作业中得到了广泛应用。泵送混凝土时，操作工人将商品混凝土从搅拌运输车放入混凝土泵的料斗内，混凝土泵通过两个主油缸分别推动两个输送缸内的混凝土活塞往复运动。混凝土活塞在一边主油缸的带动下回缩，将混凝土吸入输送缸中，同时，另一输送缸筒中的混凝土活塞在泵送主油缸的带动下伸出，将其在上一个循环行程中吸入的混凝土推出，如此循环往复从而完成混凝土的连续泵送。

在混凝土的泵送施工中，为适应不同的浇筑工况，泵送速度也作相应的调整，从每分钟一立方米到每分钟四立方米。相应的输送车放料速度也要与之相适应。一般是泵送操作工人在泵送目标地点遥控泵送启停、泵送速度以及臂架移动、放料操作工人在搅拌运输车处控制运输车放料速度。两者相距较远，互相通过喇叭信号或者对讲机交流，在噪声干扰严重的工地很容易因信息传达不畅导致误操作。若放料速度太慢，则导致料斗内混凝土液位过低，发生吸空现象以及混凝土飞溅，不仅降低了混凝土泵的效率，对于臂架泵车还会加剧臂架的抖动，若放料速度过快，则有可能导致混凝土溢出料斗，造成不必要的浪费。

因此，如何使液位信息有效传达，并且实现放料速度自动匹配泵送速度成为本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种使用方便、性能可靠的供料匹配系统。

通过下面的技术方案解决上述技术问题：

一种泵送供料匹配系统，包括检测模块、控制模块、通讯模块、人机界面模块以及执行模块，配合泵送系统和搅拌车放料系统进行工作，检测模块由多个液位传感器构成，液位传感器放置在料斗中，检测液位并输出信号；控制模块根据液位传感器输出信号判断液位状况，控制泵送系统以及搅拌车放料系统协调工作；通讯模块包括与混凝土泵车通讯部分和与搅拌运输车通讯部分；人机交互模块包括放料操作部分和显示讯响部分；执行模块是安装在搅拌运输车上的辅助放料装置，采用步进电机辅助放料。

优选的，上述液位传感器由四个悬置于泵送机构的料斗内的导电棒组成，导电棒的上端高度一致，分别连接上拉电阻接电源正极，车体连接电源负极，导电棒的下端根据高度不同，分别设置为最高液位导电棒、次高液位导电棒、次低液位导电棒和最低液位导电棒。

优选的，上述通讯模块中的与混凝土泵车通讯部分读取泵送状态与泵送速度，同时发送液位状态与报警信息至泵车液位指示屏以及喇叭；与搅拌运输车通讯部分采用无线通讯，在无线电干扰严重的工作场合，采用屏蔽电缆连接，传输控制搅拌运输车放料的信号以及液位报警信号。

优选的，上述人机交互模块具体包括位于搅拌运输车的放料控制杆、液位指示灯以及位于混凝土泵料斗侧面的液位警示灯、遥控器上的液位指示灯和警示喇叭。

优选的，上述辅助放料装置是在现有人力操纵杆处加装辅助放料电机，人力推动操作杆时会触发电机驱动电路，采用助力方式改变搅拌筒的旋转方向与旋转速度，同时电机驱动电路又与自动控制模块连接，实现放料的自动控制。

优选的，根据上述四个导电棒与混凝土浆液的接触情况通过处理芯片可以判断出当前混凝土浆的液位情况，发送给液位指示灯、警示喇叭、泵送系统以及辅助放料机构液位相关信息对应的状态：

当液位低于最低液位，即四个导电棒均与混凝土浆液不接触，液位指示灯显示最低液位报警，警示喇叭短促鸣笛三秒，提醒操作人员注意，同时辅助放料装置执行快速放料，经过十秒后，若液位仍然低于最低液位，则停止泵送；

当液位高于最低液位并且低于次低液位时，即四个导电棒有且仅有一个与混凝土浆液接触，液位指示灯显示次低液位、警示喇叭不动作，同时辅助放料装置执行高速放料；

当液位高于次低液位并且低于次高液位时，即四个导电棒有且仅有两个与混凝土浆液接触，液位指示灯显示正常液位，警示喇叭不动作，辅助放料装置正常速度放料；

当液位高于次高液位并且低于最高液位时，即四个导电棒有且仅有一个与混凝土不接触，液位指示灯显示次高液位、警示喇叭不动作、辅助放料装置低速放料；

当液位高于最高液位时，即四个导电棒均与混凝土浆液接触，液位指示灯显示最高液位、警示喇叭连续鸣笛三秒，提醒操作人员注意，同时辅助放料装置停止放料。

优选的，上述辅助放料装置由检测开关、操作手柄和步进电机构成。

优选的，上述辅助放料装置由四个微动开关安装在放料操作手柄的响应扳动位置，两个步进电机驱动搅拌运输车的操作杆，完成辅助以及自动放料操作。

优选的，上述液位指示灯和喇叭有三组，每一组设置一面板，面板上设置有喇叭和多个液位指示灯，三组面板分别设置在放料操作杆面板、料斗侧面面板以及遥控器面板上。

供料匹配系统由一组液位传感器、控制模块、通讯模块、人机界面以及执行模块构成。液位传感器放置于料斗中，分别检测出最高、次高、最低以及次低液位；控制模块根据液位传感器输出信号判断液位状况、控制泵送系统以及搅拌车放料系统协调工作；通讯模块包括与泵送操作系统通讯和与搅拌运输车控制系统通讯两部分；人机界面包括放料操作、显示讯响两部分；执行模块采用步进电机辅助放料。

本发明采用闭环系统理念设计，并且独立于现有系统。使现有设备升级安装自动化放料系统易于实现。四个料位传感器悬置于料斗内，分别取不同的探测高度，采集混凝土的液位信息。液位信息反馈到控制器，执行放料操作。搅拌运输车辅助放料机构由步进电机辅助驱动操作杆替代传统的纯手动操作。若料斗内液位低于最低值时，则高速放料，同时执行延时。延时结束如果液位仍低于最低值，则停止泵送并且在料斗处显示盘以及遥控器显示盘上声光报警；若液位高于最低值低于次低值，则高速放料；若液位高于次低值低于次高值，则正常放料；若液位高于次高值低于最高值，则低速放料；若液位高于最高值，则停止放料，并且料斗显示器和遥控器显示面板声光报警。

本发明采用模块式设计：

1、检测模块由一组料位传感器组成，料位传感器采用若干特定长度的导电棒悬置于料斗内，根据其与料斗内混凝土浆的导通状态判断液位状况。此导电棒应具备无混凝土浆液附着、耐磨损、耐腐蚀的特性。

2、通讯模块分与混凝土泵车通讯和与搅拌运输车通讯两部分。与混凝土泵车通讯部分读取泵送状态与泵送速度、同时发送液位状态与报警信息至泵车液位指示屏显示以及喇叭。与搅拌运输车通讯部分采用无线通讯，在无线电干扰严重的工作场合，可以采用屏蔽电缆连接。传输控制搅拌运输车放料的信号以及液位报警信号。

3、人机交互模块包括位于搅拌运输车的放料控制杆、液位指示灯显示以及位于混凝土泵料斗侧面的液位警示灯、遥控器上的液位指示灯、警示喇叭。

4、执行模块是安装在搅拌运输车上的辅助放料装置。即在现有人力操纵杆处加装辅助放料电机，人力推动操作杆时会触发电机驱动电路，采用助力方式改变搅拌筒的旋转方向与旋转速度。同时电机驱动电路又与自动控制模块连接，从而实现放料的自动控制。

由于系统采用了电控方式，有效的提高了设备的自动化水平、扩展了设备的功能。极大的降低了劳动强度，节约了劳动力成本，提高现场施工效率，并且克服了人力操纵放料与泵送速度协调不佳的问题，对于吸空、飞溅现象也可以完全消除。本系统可以在混凝土泵与搅拌运输车上配套使用，也可以单独使用完成部分功能。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明导电棒结构示意图；

图3是本发明液位指示灯和警示喇叭面板示意图；

图4是本发明辅助放料装置结构示意图。

图中标记：1-液位传感器；1-1-导电棒；1-2-料斗；2-1-液位指示灯；2-2-警示喇叭；3-辅助放料装置；3-1-检测开关；3-2-操作手柄；3-3-驱动马达。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1-3所示，本发明由4个液位传感器1、处理芯片及其外围电路、3组指示灯与警示喇叭2和辅助放料机构3构成。一组液位传感器由4个悬置于泵送机构的料斗1-2内的导电棒1-1组成。导电棒1-1上端分别连接上拉电阻接电源正极，车体连接电源负极地，由导电棒1-1输出信号。当导电棒1-1与料斗1-2内混凝土浆液不接触时，导电棒1-1输出正电源信号；当混凝土浆液上升与导电棒1-1接触时，导电棒1-1输出地信号。根据4个导电棒1-1与混凝土浆液的接触情况通过处理芯片可以判断出当前混凝土浆的液位情况，发送给液位指示灯2-1、警示喇叭2-2、泵送系统以及辅助放料机构4液位相关信息对应的状态：当液位低于最低液位，即四个导电棒1-1均与混凝土浆液不接触，液位指示灯2-1显示最低液位报警，警示喇叭2-2短促鸣笛三秒，提醒操作人员注意，同时辅助放料装置3执行快速放料，经过十秒后，若液位仍然低于最低液位，则停止泵送；当液位高于最低液位并且低于次低液位时，即四个导电棒1-1有且仅有一个与混凝土浆液接触，液位指示灯2-1显示次低液位、警示喇叭2-2不动作，同时辅助放料装置3执行高速放料；当液位高于次低液位并且低于次高液位时，即四个导电棒1-1有且仅有两个与混凝土浆液接触，液位指示灯2-1显示正常液位，警示喇叭2-2不动作，辅助放料装置3正常速度放料。当液位高于次高液位并且低于最高液位时，即四个导电棒1-1有且仅有一个与混凝土不接触，液位指示灯2-1显示次高液位、警示喇叭2-2不动作、辅助放料装置3低速放料。当液位高于最高液位时，即四个导电棒1-1均与混凝土浆液接触，液位指示灯2-1显示最高液位、警示喇叭2-2连续鸣笛三秒，提醒操作人员注意，同时辅助放料装置3停止放料。

如图4所示，辅助放料装置3由检测开关3-1、操作手柄3-2、步进电机3-3构成。步进电机驱动电路有两路信号输入：检测开关3-1信号以及直接输入信号，检测开关信号优先于直接输入信号。4个检测开关分别安装在两个操作手柄3-2上，用于手动操作时检测搅拌运输车放料、搅拌、加速和减速的动作。根据检测到的信号驱动电路驱动步进电机执行相应的动作。当自动控制启动时，位于混凝土泵车的上的处理芯片会根据液位传感器1的状态，直接发送给步进电机驱动电路控制信号，控制搅拌运输车的放料与搅拌以及搅拌筒旋转速度。

以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。

Claims (9)

1.一种泵送供料匹配系统，包括检测模块、控制模块、通讯模块、人机界面模块以及执行模块，配合泵送系统和搅拌车放料系统进行工作，其特征在于：检测模块由多个液位传感器构成，液位传感器放置在料斗中，检测液位并输出信号；控制模块根据液位传感器输出信号判断液位状况，控制泵送系统以及搅拌车放料系统协调工作；通讯模块包括与混凝土泵车通讯部分和与搅拌运输车通讯部分；人机交互模块包括放料操作部分和显示讯响部分；执行模块是安装在搅拌运输车上的辅助放料装置，采用步进电机辅助放料。

2.根据权利要求1所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述液位传感器由四个悬置于泵送机构的料斗内的导电棒组成，导电棒的上端高度一致，分别连接上拉电阻接电源正极，车体连接电源负极，导电棒的下端根据高度不同，分别设置为最高液位导电棒、次高液位导电棒、次低液位导电棒和最低液位导电棒。

3.根据权利要求1或2所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述通讯模块中的与混凝土泵车通讯部分读取泵送状态与泵送速度，同时发送液位状态与报警信息至泵车液位指示屏以及喇叭；与搅拌运输车通讯部分采用无线通讯，在无线电干扰严重的工作场合，采用屏蔽电缆连接，传输控制搅拌运输车放料的信号以及液位报警信号。

4.根据权利要求1或2所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述人机交互模块具体包括位于搅拌运输车的放料控制杆、液位指示灯以及位于混凝土泵料斗侧面的液位警示灯、遥控器上的液位指示灯和警示喇叭。

5.根据权利要求1或2所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述辅助放料装置是在现有人力操纵杆处加装辅助放料电机，人力推动操作杆时会触发电机驱动电路，采用助力方式改变搅拌筒的旋转方向与旋转速度，同时电机驱动电路又与自动控制模块连接，实现放料的自动控制。

6.根据权利要求4所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：根据所述四个导电棒与混凝土浆液的接触情况通过处理芯片可以判断出当前混凝土浆的液位情况，发送给液位指示灯、警示喇叭、泵送系统以及辅助放料机构液位相关信息对应的状态：

当液位低于最低液位，即四个导电棒均与混凝土浆液不接触，液位指示灯显示最低液位报警，警示喇叭短促鸣笛三秒，提醒操作人员注意，同时辅助放料装置执行快速放料，经过十秒后，若液位仍然低于最低液位，则停止泵送；

当液位高于最低液位并且低于次低液位时，即四个导电棒有且仅有一个与混凝土浆液接触，液位指示灯显示次低液位、警示喇叭不动作，同时辅助放料装置执行高速放料；

当液位高于次低液位并且低于次高液位时，即四个导电棒有且仅有两个与混凝土浆液接触，液位指示灯显示正常液位，警示喇叭不动作，辅助放料装置正常速度放料；

当液位高于次高液位并且低于最高液位时，即四个导电棒有且仅有一个与混凝土不接触，液位指示灯显示次高液位、警示喇叭不动作、辅助放料装置低速放料；

当液位高于最高液位时，即四个导电棒均与混凝土浆液接触，液位指示灯显示最高液位、警示喇叭连续鸣笛三秒，提醒操作人员注意，同时辅助放料装置停止放料。

7.根据权利要求1或5所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述辅助放料装置由检测开关、操作手柄和步进电机构成。

8.根据权利要求7所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述辅助放料装置由四个微动开关安装在放料操作手柄的响应扳动位置，两个步进电机驱动搅拌运输车的操作杆，完成辅助以及自动放料操作。

9.根据权利要求6所述的泵送供料匹配系统，其特征在于：所述液位指示灯和喇叭有三组，每一组设置一面板，面板上设置有喇叭和多个液位指示灯，三组面板分别设置在放料操作杆面板、料斗侧面面板以及遥控器面板上。

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