CN109475893B - 具有喷嘴单元的系统和喷射无机质团的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于将无机涂料施涂到表面(110)的系统，包括：‑喷嘴单元(50)，具有以下特征：‑第一端部(51)，具有用于第一供应软管(10)的第一连接件(11)，用于供给涂料的第一组分；‑第二端部(52)，用于从喷嘴单元(50)排出涂料；‑连接单元(60)，用于将涂料的组分从第一端部(51)混合和输送到第二端部(52)；‑其中，连接单元(60)包括混合室(61)，该混合室具有至少一个另外的连接件(21、31)，以用于供应涂料的第二组分；‑其中至少一个电子传感器(70)安装在连接单元(60)上，以检测在连接单元(60)处产生的振荡幅度(81)；‑数据处理单元(80)；‑比较单元(90)；‑控制单元(100)；其中，控制单元(100)‑当控制数据(91)位于预定极限值以上时产生警告信号(101)和/或‑取决于由比较单元(90)产生的控制数据(91)而改变涂料的至少一个组分的体积流量(102)。以及通过在喷嘴单元(50)中混合多种组分而获得的有机涂料的施涂方法。

Description

具有喷嘴单元的系统和喷射无机质团的方法
本申请要求于2016年7月28日在欧洲专利局申请号为EP16181666的在先申请的优先权，该在先申请的内容通过引证整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种喷嘴单元、系统、方法和喷嘴单元的用途，用于将无机涂料，特别是无机质团(mass，块体)(有时也称为混合物)施涂到表面上，例如冶金容器的表面。术语无机质团尤其包括陶瓷质团，特别是耐火质团/整体物，其具有可用喷嘴(喷嘴单元)连续喷射的稠度。无机质团应理解为特别是指由至少80重量％或更特别是至少95重量％的无机材料组成的质团。
背景技术
这种耐火涂料(质团)用于工业设备(炉子、回转窑、竖窑等)的衬里，特别是冶金容器(转炉、钢包、电弧炉、中间包和其他金属熔化容器)，暴露在高温(>1000℃)下。
例如，通过将干燥混合物(干燥质团)输送到喷嘴单元并将其与其他组分(例如水、粘合剂)混合来获得无机涂料。通过喷嘴单元(例如通过喷嘴头)在表面方向上喷射所得的涂料来实施施涂。该过程在本领域中称为干混喷浆。
在干混喷浆中，操作者通常在喷射开始时调节水(或液体粘合剂)的含量，以便获得所需的涂料稠度，从而使涂料与表面的最佳粘附性。通过对回弹的视觉控制，操作者在整个喷射过程中监测稠度的质量。
通过“稠度”，无机涂料被通常理解为新施涂的质团的刚度和可加工性(即不是固化质团)。稠度可以细分为落入坍落度(slumping)和/或压实度的特定范围内的区域(类似于用于混凝土的DIN 1045/EN 206)。
在DE 198 19 660 A1中公开了一种用于干式喷射过程的喷嘴单元的可能实施例。
在自动化和增强安全性的背景下，喷嘴单元附接到诸如机器人臂的操纵器。例如，在EP 2 255 905 A1或WO 03/081 157 A1中描述了这种施涂。以这种方式，还可以使用测量冶金容器的内表面、实施温度测量、或测量耐火衬里的残余强度的传感器。
在完全或部分自动施涂无机涂料的情况下，涂料必须一致地粘附到涂覆表面上。这需要涂料的均匀的稠度。
由于过程波动(例如流速随时间变化，不同的施涂情况，例如“向上”或“向下”等)，在实践中操作者必须反复调适喷射过程中涂料介质的组分的流速(体积流量)，以便达到均匀的结果。“体积流量”是指每单位时间流动的组分的数量(以体积或质量计)，例如，每分钟质量的千克数或每分钟液体的升数。
如果涂层介质的相应实际稠度与(优化的)目标稠度之间存在偏差(例如，在液体组分(例如水)相对于干燥组分(例如耐火质团)之间的非最佳比例的情况下)，可能会出现以下问题：
-如果液体组分的量太高，则涂层介质的孔隙率变得太高，导致干燥时间长并且涂层介质对待涂覆的表面的初始粘附性差(“流失”)，
-“剥落”是由仍然未干燥的层中的高蒸气压引起的，其不能通过已经干燥的外层逸出并导致材料从表面脱离，
-如果液体组分的量太低，则会导致粉尘形成和细颗粒的损失(组分的分层)、以及涂层介质对待涂覆的表面的初始粘附性差，即重涂(rebound，反弹)增加。
为了记录表面涂层所得结果的质量，提供涂层记录，特别是需要验证涂料的均匀合适的稠度可能很重要。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种喷嘴单元、一种系统和一种方法，其允许在施涂(喷射)期间连续监测无机涂料(特别是耐火的无机涂料)的稠度(并因此监测质量)。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的系统和具有根据权利要求9的特征的方法来实现。有利的改进、发展和变型是从属权利要求的目的。结合该方法提到的优点和改进也类似地适用于产品/物理对象。
本发明的核心思想尤其基于以下发现：在喷嘴单元的部分中产生的结构-伯恩声(structure-bourne)(机械振动)，或由此产生的并且可在喷嘴单元的表面上检测到的振荡幅度，可以得出关于位于喷嘴中的无机涂料的稠度的结论。
在下文中，“振荡幅度”被理解为检测到的振荡的时间曲线。从数学上讲，这是连续函数g(t)或其在特定时间的离散值g(ti)。
在下文中，“频谱”被理解为频域中特定时间间隔中的振荡幅度的表示。因此，这些是在特定时间间隔内由振荡幅度组成的振荡的系数(频率幅度值)。根据频率fj或它们的时间进展的函数(G(t，fj))获得相应频率分量的频率幅度值G(fj)。
在本发明的一个方面，该目的通过提供一种系统来实现，用于将无机涂料，特别是耐火涂料施涂到表面，特别是冶金容器的表面，所述系统包括以下特征：
-根据本发明的喷嘴单元，具有以下特征：
-第一端部，具有用于第一供应软管的第一连接件，以供应涂料的第一组分，
-用于从喷嘴单元排出涂料的第二端部，
-用于将涂料的组分从第一端部混合和输送到第二端部的连接单元，
-其中连接单元包括混合室，该混合室具有至少一个另外的连接件，用于供应涂料的第二组分，
-并且其中至少一个电子传感器安装在连接单元上以接收在连接单元处产生的振荡幅度，
-数据处理单元，用于获取由喷嘴单元的电子传感器检测到的振荡幅度，并根据检测到的振荡幅度计算实际频谱或目标频谱，
-比较单元，用于比较实际频谱与目标频谱，用于产生控制数据，
-控制单元，
其中控制单元
-如果控制数据位于限定范围之外或高于预定极限值，则产生警告信号，
和/或：
-根据比较单元产生的控制数据，变化(改变)涂料的至少一种组分的体积流量。
数据处理单元、比较单元、控制单元应理解为用于执行下面描述的相应方法步骤的一个或多个设备，并且为此目的，包括离散的电子组件以便处理信号，或者部分或全部实现为计算机中的计算机程序。
数据处理单元连接到喷嘴单元的传感器，并且可以执行以下方法步骤：
连续监测传感器的信号(振荡幅度)，并将这些信号转换成频谱(频率幅度)。
振荡幅度的获取优选地通过电子装置完成，例如通过数字化来自传感器的电信号、并随后将数字化数据数字化存储在数据载体上或计算机的存储器中。
振荡幅度到频率幅度的转换(变换)，即频谱的计算(频率变换)，例如通过傅立叶变换或快速傅立叶变换来完成。
根据特定时间间隔的振荡幅度计算频谱。时间间隔在10毫秒至5秒的范围内。
可以从检测到的振荡幅度预先(例如，在时间t＝0或者在定义的时间t＝tOPT处)计算目标频谱。在存在最佳稠度的情况下，振荡幅度被称为“目标信号”；在这种情况下，频谱被称为“目标频谱”。
可以从检测到的振荡幅度实时(在操作期间，例如在时间t>0或者t>tOPT处)计算实际频谱。在这种情况下，振荡幅度被称为“实际信号”。在这种情况下，频谱被称为“实际频谱”。
作为传感器的离散时间值t0、t1、t2的函数的振荡幅度g(g(t0)，g(t1)，g(t2)......值：电流或电压/电位)通过变换转换成作为离散频率fj的函数的频率幅度值G。将变换(用于频率变换的FT)应用于特定时间间隔(例如，在时间tj，其中i＝i0...i1)，其中在时间t＝ti1(G(ti1，fj))处获得频谱。
G(ti1，fj)＝FT(g(ti0)，...，g(ti1))
频率变换FT优选地是根据信号函数f(信号中的谐波功率)的谐波振荡计算功率谱的变换，即：
FT(f)＝X(f)X*(f)＝|X(f)|2
其中X(f)＝FFT(f)＝FFT(g(ti0)，...，g(ti1))是所谓的快速傅里叶变换，并且X*(f)是X(f)的复共轭。
比较单元可以执行以下处理步骤：
比较单元比较两个频谱，特别是实际频谱与目标频谱。
为此目的，例如通过在限定的频率范围
Figure BDA0001900656200000071
上对频率幅度值G求和来从频谱获得频率分量。具体地，通过对特定频率范围上的相应频率幅度值求和，从实际频谱确定至少一个实际频率分量和/或从目标频谱确定至少一个目标频率分量。
优选地，分别从实际和目标频谱在(a＝)3000赫兹至(b＝)9300赫兹的fj范围内计算至少一个频率分量
Figure BDA0001900656200000072
在该范围内实现了液/固相混合物稠度的特别好的依赖性。
可选地(另外地)，频率分量
Figure BDA0001900656200000073
可以被计算为用于平滑信号的移动平均值(滑动均值)。因此，例如，
Figure BDA0001900656200000074
基于数据质量选择可以计算移动平均值的时间间隔的长度。
移动平均值的计算具有短期或高频干扰对喷射结果没有影响的效果。
比较单元通过将当前计算的频谱(实际频谱)或其计算的频率分量(例如，时间t处的平均幅度
Figure BDA0001900656200000075
)与参考频谱(目标参考频谱)或其计算的频率分量(例如，时间t＝0处的平均幅度
Figure BDA0001900656200000076
)进行比较来计算控制数据。该参考/目标频谱或其频率分量(目标频率分量)已经预先存储在例如比较单元中。
通过比较两个光谱产生控制数据。
具体地，控制数据S(t)可以通过实际频率分量和目标频率分量之间的偏差(差)的加权总和来产生。
例如，这可以通过线性求和和/或通过加权因子an分别对各个或所有目标/实际频率分量的差的平方求和来实现：
Figure BDA0001900656200000081
或者，替代地，也可以通过目标和实际频率分量的商形成，并通过各个或所有目标/实际频率分量的商的线性求和和/或平方求和，在每种情况下均使用加权因子an：
Figure BDA0001900656200000082
加权因子可以通过经验研究，通过模拟计算的数学模型，或通过计算机辅助学习(例如以神经网络的方式)获得。
还可以通过改变涂料组分的体积流量来获得加权因子。
控制数据S(t)由比较单元产生并且可用于控制单元。
例如，如果控制数据位于限定范围之外(例如如果S(t)超过某个预定义的极限值)，则控制单元可以发出警告信号。警告信号可以是声学的(声音的发射)、光学的(例如通过警告灯或屏幕上的显示器)。警告信号也可以被馈送到另一个控制单元，特别是在紧急关闭的意义上，警告信号可以导致喷射过程的结束。
控制单元可以例如根据控制数据S(t)而改变涂料的至少一个组分的体积流量，其中在控制单元中提供至少一个电控阀。
优选地，通过根据控制数据S(t)调整第二组分的体积流量来改变第二组分的体积流量来进行控制。这用于快速和准确地调整稠度，因为可以快速且精确地调整非固体(例如液体)组分的流量。
用于改变第二组分的体积流量的电控阀例如是可电控的针阀，因为以这种方式实现了最精确的调节。
因此，水的体积流量可以通过根据控制数据而简单控制减小(例如S>0)，或通过调节电控阀增加(例如S<0)。
附加地或替代地，调节可以通过改变第一组分的体积流量来实现。这可以通过调整可控输送泵的输送速率来实现，其中实现第一组分的输送速率的改变。这使得能够简单且稳健地调整稠度并因此实现长效装置的调整，因为这里可以实现可靠的调节而无需额外的部件(阀或类似物)，或甚至在这些部件发生故障的情况下仍可以实现可靠的调节。
因此，干燥质团的体积流量可以通过根据控制数据而简单调节增加(例如S>0)或通过控制输送泵减小(例如S<0)。
使用比例-积分-微分控制器(PID控制器)获得最一致的结果。
可以存储控制数据以用于后续质量控制。
所述系统可以例如包括操纵器，该操纵器与喷嘴单元机械连接，使得其允许施涂难以接近的表面，例如冶金容器的内表面。对于钢铁工业中的施涂，特别是由于这种表面的高温，因此操作者必须保持非常大的距离，或者在狭窄的区域或危险区域，通常存在这种难以接近的表面。
喷嘴单元和操纵器的连接可以优选地通过可旋转的连接实现。
操纵器可以以其可移动和/或可旋转的方式安装在地面上的第一端部或另一固定设备(例如，钢包维护设备的工作平台)上。
特别地，操纵器可以以机器人臂的方式设计，并且包括机器人技术中已知的各种运动学。
喷嘴单元可以是作为整体或多部分的操纵器的一部分。例如，连接单元的管道可以是操纵器的臂。
根据本发明的系统可以进一步包括附加的传感器，例如，用于温度测量或用于待涂覆表面的光学检查。
控制数据可用于控制操纵器。例如，可以规定，如果控制数据高于预定极限值，则停止操纵器或减慢操纵器的向前移动。这用于涂料的自动无差错施涂。
或者，操纵器也可以是手动操作的喷枪或延伸管。
根据本发明的用于将无机涂料，特别是无机耐火涂料施涂到表面，特别是冶金容器表面的喷嘴单元具有至少以下特征：
-第一端部，具有用于第一供应软管的第一连接件，用于供应涂料的第一组分，
-用于从喷嘴单元排出涂料的第二端部，
-用于将涂料的组分从第一端部混合和输送到第二端部的连接单元，
-其中连接单元包括混合室，该混合室具有至少一个连接件，用于供给涂料的第二组分，
-安装在连接单元上的电子传感器，用于检测连接单元处产生的振荡幅度。
无机涂料优选为耐火无机质团。在这种耐火无机质团(耐火材料)中，当通过干混喷射混凝土方法施涂时，液体组分的精确调整是特别重要的，并且除了在偏离目标稠度的情况下已经提到的那些问题之外，还出现以下问题：
-确切的含水量对于耐火材料中的常规陶瓷粘结非常重要(与混凝土中的水力粘结相比)，因为即使对最佳含水量的微小偏差也会导致所得涂层的质量降低，
-在耐火材料施涂领域有很高的安全要求，
-在耐火材料的情况下，只能使用最佳的“最小量”水，因为过高的水含量可能会在高温下导致涂层的破坏，
-通常，没有液化器用于耐火材料，因此，在耐火材料的情况下调整最佳稠度(例如纯粹通过添加水)要困难得多。
第一供应软管(输送软管)通常经由喷嘴单元的第一连接件提供干燥质团作为第一组分。这通常通过将干燥质团引入空气流中来完成。
第一组分设计用于涂覆冶金容器，例如转炉、钢包、电弧炉、中间包。第一组分通常是固体，例如干燥的碱性耐火质团。例如，它可能是氧化镁质团。
常规颗粒在0-5毫米的范围内，特别是0-3毫米的范围内。
在下文中，端部特别是部件的自由端。
连接单元可以设计成使得连接单元可以包括在喷嘴单元的第一端部和喷嘴单元的第二端部之间的基本上无阶梯和无扭结的路径。换句话说，在第一端部和第二端部之间涂料的第一组分的流动特性没有不连续的变化。这避免了喷嘴单元的堵塞并且避免了喷嘴单元中的磨损引起的磨损增加。
喷嘴单元设计用于第一组分的标准输送速率，范围为50-350千克/分钟。
连接单元包括至少一个混合室，第一组分与至少一种第二组分在混合室中混合。
为此目的，第二组分经由第二连接件经由第二供应软管供给到混合室。
第二组分通常是非固体组分，即没有固体物质。第二组分可以是液体组分，例如水，或者可选地是水溶液中的粘合剂，例如溶胶，特别是分散的二氧化硅的溶胶。第二组分的压力可以在1巴至40巴的范围内。基于第一组分，第二组分的通常量为2-15重量％。
可以有至混合室的另外的连接件；第三组分可以经由第三连接件经由第三供应软管供给到混合室。第三组分可以是例如气态组分，例如压缩空气。
第三组分的压力可以在1巴至40巴的范围内。这允许第二组分与前室中的第三组分混合(即，例如，然后可以使用压缩空气将水分散在最细的液滴中)。通过双质喷嘴(所谓的二元喷嘴)的原理实现了所有三种组分的改进的混合。
至少一个电子传感器安装在连接单元上，其可以检测在连接单元处发生的振荡幅度。
传感器优选地安装在连接单元的外表面上并且形状配合地连接到连接单元。
传感器可以安装在喷嘴单元的混合室上。在该区域中检测到混合过程中的错误或变化(例如，例如第二组分堵塞喷嘴，混合室中的磨损等)。
当使用安装在双质喷嘴的混合室上的传感器来混合基础耐火质团的第一组分，与作为第二组分的水，以及作为第三组分的压缩空气时，混合过程中的误差或变化可以直接(即非常快速地)检测到，因此可以检测表面上涂料的施涂质量的非常小的波动。
连接单元还可包括管道。管道在其第一端部与连接单元的混合室连接，使得涂层介质的组分在混合室中聚集在一起，并且在供给到管道中时已经预混合。该管道的任务是进一步改善组分的混合(均匀性)以及减少和大量层化湍流(存在于混合室中)。特别地，管道可以是直的或弯曲的空心圆柱体的形式。管道的长度优选在5厘米至10米的范围内。
特别是，长度大于5米的长管道可用于确保在低温区域中混合，因为在这种情况下，混合室与热的待涂覆表面的距离至少与管道的长度相等。
连接单元还可包括喷嘴头。喷嘴头的任务是形成涂层介质流。喷嘴头在其第一端部连接到连接单元的混合室或连接到管道的第二端部，使得已经在混合室中预混合的涂层介质的组分(可能经由管道)被引导到喷嘴头。特别地，喷嘴头可具有变化的，例如变窄的横截面。在该实施例中，喷嘴头或喷嘴头的第二(开口)端部形成喷嘴单元的第二端部。
涂覆介质经由喷射喷嘴单元的第二端部沿待涂覆表面的方向离开喷射喷嘴单元。
传感器优选地安装在管道上。换句话说，传感器与管形成形状配合连接，其中该连接使得管道表面的正常振荡可以由传感器检测。
将传感器安装在管道上可实现最佳信号质量(即最低波动)。这归因于管道中的流动条件最接近层流的事实，而混合室或喷嘴头中的流动条件本质上是相当湍流的。
与长度超过5米的长管道相结合，还有一个额外的优点，即当在混合室区域的冶金容器中或在与混合室相邻的管道的管道端部处使用时，比在喷嘴单元的前部使用时，温度显著降低。
传感器在管道上的安装位置在远离与混合室邻接的管道端部高达1米的范围内，或者在距离最多管道内径(管道的内径优选地位于5至15厘米的范围内)的20倍的范围内，优选地高达10倍，将显示有利的结果。在此范围内也会出现最低温度和良好的流动条件。
特别优选地，传感器在管道上的安装位置在远离邻接混合室的管道端部0.5米到1米的范围内，或者在管道内径的5到20倍，优选地在5到10倍的范围内。在该范围内也看到均匀的稠度，而混合运动(如在混合室附近)不产生噪音。
因此，传感器需要较少地防止温度辐射，同时实现传感器的较长寿命。
在一个实施例中，多个传感器安装在管道上的相同安装位置，但是分布在管道的圆周上。换句话说，多个传感器安装在管道的表面上，其中每个传感器与邻接混合室的管道端部等距离。优选地，在该实施例中提供三个传感器，其中，优选地，三个传感器均匀地分布在管的圆周上，即它们在管中央(轴线)处相对于彼此形成120°的角度。因为声学信息是从多个侧面获得的，所以这允许确定涂料中的不均匀性。
在一个实施例中，连接单元包括混合室、管道和喷嘴头。首先将无机涂料的组分在混合室中放在一起并预混合，然后在管道中进一步均匀化，然后使流体层流，并通过进入喷嘴头。借助于喷嘴头预混合的无机质团被引导到待涂覆的表面上，并通过喷嘴头离开喷嘴单元。
传感器检测在连接单元处产生的振荡幅度，即结构-伯恩声。这是根据加速度测量原理完成的。特别地，记录法向于连接单元表面的振荡的偏转。因此，传感器通常以作为时间的函数的一系列电学值(功率或电位)的形式提供法向于连接单元表面的加速度值。
使用这种方法，来自环境的声音影响仅在非常有限的程度上检测到，并且不会产生干扰。
传感器设计为振荡传感器，并且优选地选自由以下构成的群组：激光振动计，压电加速计，压阻传感器，应变仪，电容加速度传感器，磁阻加速度传感器。通过使用这些加速度传感器之一，可以在很大程度上排除来自环境的声音影响(例如二次噪声)。
传统的声音传感器，例如麦克风，因为拾取了许多背景噪声，所以是不利的或者甚至是不合适的。
传感器优选地是压电加速度传感器，其通过刚性连接形状配合地连接到连接单元的一部分。
通过使用压电加速度传感器，可以在很大程度上排除环境影响(例如二次噪声)，并且同时可以实现喷嘴单元的高再现性和长寿命。
例如，传感器可以集成到作为连接单元的一部分的夹具(支架)中。这允许容易的更换性。
喷嘴单元的部件优选由耐磨材料构成。因此，特别地，连接单元(即混合室、管道和喷嘴头)可以由钢制成。
在本发明的另一方面，该目的通过提供一种将无机涂料施涂到表面，特别是冶金容器的表面的方法来实现，该无机涂料是通过在根据本发明的喷嘴单元中混合若干组分而获得的，包括以下步骤：
-在通过喷嘴单元的连接单元混合和输送涂料的组分期间测量由喷嘴单元的电子传感器检测到的振荡幅度，
-根据测量到的振荡幅度计算实际频谱，
-通过将实际频谱与存储的目标频谱进行比较来产生控制数据，
以及
-当控制数据位于限定范围之外时产生警告信号，
和/或
-根据由比较单元产生的控制数据而改变涂料组分的体积流量。
该方法用于检查通过在根据本发明的喷嘴单元中混合几种组分获得的无机涂料的稠度。
该方法在一个方面使用根据本发明的喷嘴单元进行，其中喷嘴单元包括例如以下特征：
-第一端部，具有用于第一供应软管的第一连接件，用于供应涂料的第一组分，
-用于从喷嘴单元排出涂料的第二端部，
-用于将涂料的组分从第一端部混合和输送到第二端部的连接单元，
-其中连接单元具有混合室，该混合室具有至少一个另外的连接件，用于供给涂料的第二组分，
-并且至少一个电子传感器安装在连接单元上，用于检测在连接单元处产生的振荡幅度。
因此，该方法使用根据本发明的喷嘴单元进行，其中涂料的干燥的、特别是耐火的第一组分优选地由第一供应软管提供给喷嘴单元，以及涂料的液体的，特别地是含水的第二组分优选由第一供应软管提供给喷嘴单元。所提供的组分在喷嘴单元的连接单元中混合。安装在连接单元上的电子传感器检测在连接单元处产生的振荡幅度。混合涂料被引导到喷嘴单元的第二端部，并且在喷嘴单元的待涂覆表面的方向上离开喷嘴单元。混合涂料撞击待涂覆的表面，干燥，然后形成表面涂层。
涂料的干燥的，特别是耐火的第一组分例如通过合适的机器提供，例如通过合适的机器提供，例如被称为Gunite或干喷击(Dry-Gunning)机器(也称为RHI Ankerjet，例如AJ10A......40A型)。
原则上，干燥的、特别是耐火的第一组分设置在这种合适的机器的储存容器中，然后通过在这种机器中产生的气流或通过外部压缩机等通过第一供应软管输送到喷嘴单元的第一连接件。第一供应软管中的压力可以在0.5至8巴的范围内。
涂料的液体的、特别是含水的第二组分由合适的泵通过第二供应软管输送到喷嘴单元的第二连接件。第二供应软管中的压力可以在1.5至8.5巴的范围内。第二供应软管中的压力优选地比第一供应软管中的压力高约0.5巴或约0.5巴。
在混合和输送涂料的组分期间，连续地(即以当前的实际稠度)检测由喷嘴单元的电子传感器检测到的振荡幅度。
目标频谱可以通过以下步骤预先获得：
-通过改变涂料组分的体积流量来设定/限定涂料的目标稠度(直到选择稠度为优质)，
-当涂料通过喷嘴单元的连接单元与目标稠度混合和输送时，通过喷嘴单元的电子传感器测量振荡幅度，
-根据测量的振荡幅度计算目标频谱，
-存储目标频谱(例如，在计算机存储器中)。
本发明的另一方面涉及根据本发明的喷嘴单元用于将无机涂料，特别是无机质团施涂到表面上，例如施涂到冶金容器的表面上的用途。
本发明的另一方面涉及根据本发明的系统用于将无机涂料，特别是无机质团施涂到表面上，例如施涂到冶金容器表面上的用途。
附图说明
通过图示更详细地解释本发明的示例性实施例：
图1示出了根据本发明的喷嘴单元的示意图，
图2示出了根据本发明的方法的示意性顺序，
图3a和图3b示出了实际频率分量和目标频率分量的商的示例图。
具体实施方式
示例性实施例1：
图1示出了第一供应软管(输送软管)10，其输送基本质团(Ankerjet NP 12，基本质团，0-3毫米造粒带，高度耐火)，使得后者经由第一连接件11穿过喷嘴单元50的第一端部51到混合室61。水经由第二连接件21穿过第二供应软管20进入混合室61。压缩空气经由第三连接件31经由第三供应软管30到达混合室61。涂料在混合室61中由Ankerjet NP 12的基本质团的组分形成，其中水和空气混合并运输通过管道62(长度：2米)进入喷嘴头63，然后经由第二端部52离开喷嘴单元50并从那里到待涂覆的表面110。喷嘴单元50由钢制成。压电传感器70形状配合地连接到管道62，位于管道62的中心处(即，与混合室61邻接的管端部1米远，或管直径的10倍，管直径为10厘米)，并且检测管道62中出现的振荡幅度81，其由数据处理单元80获取。数据处理单元80连接到比较单元90，并通过控制数据91控制控制单元100以借助于涂料的可控输送泵(100a)或可控电动阀(100b，100c)调节组分的通流量/体积流量102。
图2示出了安装在连接单元60的管道62上的压电传感器70(这里：ICP加速度计，型号352C33)，其将模拟数据信号提供给数据处理单元80。该示例实施例中的数据处理单元80是使用LabView软件的计算机。首先将模拟数据信号数字化(16位，51400赫兹)，从而获得与时间相关的振荡幅度81。这被连续地转换到FFT(快速傅立叶变换)模块中成为频谱82，从而获得频率幅度值93(在振荡幅度250毫秒的时间间隔内)。通过对频率幅度值93进行平均，从频率幅度值93连续计算三个频率分量92，频率幅度值93在1-2999赫兹
Figure BDA0001900656200000201
3000-9300赫兹
Figure BDA0001900656200000202
和9301-12000赫兹
Figure BDA0001900656200000203
的范围内。计算这些值
Figure BDA0001900656200000204
和
Figure BDA0001900656200000205
作为时间间隔为15秒的移动平均值用于进一步处理。然后，根据频率幅度值93计算控制数据91，并将其转发到控制单元100。当超过控制数据91的最大值时，控制单元输出警告信号101并调节体积流量102。
该示例性实施例中的喷嘴单元50是二元喷嘴。干燥质团(Ankerjet NP12)通过由压缩机提供的压缩空气(输送空气)(压力为6巴；质团通过“Ankerjet”机器被引入到空气流中，其中空气流中的压力为0.5巴，(空气)流速为约190立方米/小时)经由第一供应软管10输送到喷嘴单元50的第一连接件11。水通过水泵WK155以约为1.5巴的压力经由第二供应软管20从饮用水管线直接供给到第二连接件21。通过电控阀100b调整水体积(水的精确体积流量的测量通过Krohne DN 50公司的流量计进行，PN＝40[巴]，Q＝0-50[立方米/小时]，输出I＝4-20[毫安])。压缩空气(雾化空气)经由第三供应软管30以1.5巴和50立方米/小时的压力供给到喷嘴单元50的第三连接件31(经由KAESER公司的螺杆压缩机供应，其型号为BSD81T(11.0[巴]400[伏]))。喷嘴单元50在待涂覆的表面110的方向上水平对齐。表面110在距喷嘴单元50的第二端部(52)3米的距离处对齐并且基本法向于喷嘴单元50的轴线。
表1显示了测试结果。
表1：测试列表
Figure BDA0001900656200000211
opt.＝最佳//(*)参考值
在测试编号1中，基本质团的流速确定为约120千克/分钟(体积流量)。以6升/分钟(体积流量)加入水(质团中含水量0.050升/千克水)。判断结果太干燥，因为发生部分粉尘形成并且大量质团从待涂覆的表面110反弹。
在测试编号2中，水量增加到9.2升/分钟(含水量0.077升/千克；质团：120千克/分钟)。结果被评估为最佳，因为大部分质团粘附到待涂覆的表面110上，不发生粉尘形成，并且质团不会流失。根据在该最佳水含量下获得的振荡幅度81和由此计算的三个目标频率分量92
Figure BDA0001900656200000221
和
Figure BDA0001900656200000222
计算目标频谱82。这些获得的值用作其余示例的参考(目标频率分量92)。
在测试编号3中，水量增加至13升/分钟(水含量0.18升/千克，质团：120千克/分钟)。判断结果太湿，因为质团部分地从表面110流失。
在测试编号4中，从6升/分钟的加水量以75千克/分钟加入质团(水含量0.080，质团：75千克/分钟)。结果被评估为最佳，因为大部分质团粘附到待涂覆的表面110上，不发生粉尘形成，并且质团不会流失。然而，与测试2的结果相比，仅使用较少的体积流量。
在测试编号5中，从6升/分钟的加水量以100千克/分钟加入质团(水含量0.060，质团：100千克/分钟)。判断结果太干燥，因为发生了部分粉尘形成，并且许多质团从待涂覆的表面反弹。
将从测试编号2获得的目标频率分量92
Figure BDA0001900656200000223
和
Figure BDA0001900656200000224
与从其他测试获得的值的比较(实际频率分量92
Figure BDA0001900656200000225
和
Figure BDA0001900656200000226
)通过商形式(即
Figure BDA0001900656200000231
和
Figure BDA0001900656200000232
)示例性地示出)。
图3a示出了作为水含量的函数的商
Figure BDA0001900656200000233
的曲线(作为以升/分钟加入的水与以千克/分钟为单位供应的质团的商)。在最佳稠度的情况下，在总体低体积流量(质团M＝75千克/分钟，水W＝6升/分钟处的
Figure BDA0001900656200000234
)和高体积流量(质团M＝120千克/分钟，水W＝9.2升/分钟处的
Figure BDA0001900656200000235
之间的信号
Figure BDA0001900656200000236
中检测到大的差异。因此，该值允许在该示例性实施例中监测干燥质团(Ankerjet NP12)的恒定体积流量。这里可以形成控制数据91
Figure BDA0001900656200000237
当|S(t)|>10％时，通过在屏幕上输出消息发出警告信号101。
图3b示出了作为水含量的函数的商
Figure BDA0001900656200000238
的过程。商
Figure BDA0001900656200000239
示出与水含量的良好相关性，与干燥质团的体积流量无关。因此，该值可以用于通过设置控制数据91
Figure BDA00019006562000002310
来控制水的体积流量102。当S<0时，借助于电控阀100b将水的体积流量减少一个单位(例如0.1升/分钟)。当S>0时，水的体积流量102增加一个单位。通过这种调节，在长的施涂时间内获得了均匀良好的稠度。
作为水含量的函数的商
Figure BDA00019006562000002311
的曲线在性质上类似于图3b中的
Figure BDA00019006562000002312
的曲线，因此类似的结论也适用于此。
附图标记和因素列表
10 第一供应软管(输送软管)
11 第一连接件
20 第二供应软管
21 第二连接件
30 第三供应软管
31 第三连接件
50 喷嘴单元
51 喷嘴单元的第一端部
52 喷嘴单元的第二端部
60 连接单元
61 混合室
62 管道
63 喷嘴头
70 传感器
80 数据处理单元
81 振荡幅度
82 频谱
90 比较单位
91 控制数据
92 频率分量
93 频率幅度值
100 控制单元
100a 可控输送泵
100b 电控阀
100c 电控阀
101 警告信号
102 体积流量
110 待涂覆表面

Claims (16)

1.用于将无机涂料施涂到表面(110)的系统，包括：
-喷嘴单元(50)，包括以下特征：
-第一端部(51)，具有用于第一供应软管(10)的第一连接件(11)，以供应涂料的第一组分，
-第二端部(52)，用于从所述喷嘴单元(50)排出所述涂料，
-连接单元(60)，用于将所述涂料的组分从所述第一端部(51)混合并输送到所述第二端部(52)，其中，所述喷嘴单元的所述第一端部(51)和所述第二端部(52)之间的所述连接单元(60)构成基本上无阶梯且无扭结的路径，
-其中，所述连接单元(60)包括混合室(61)，所述混合室具有至少一个另外的连接件(21、31)，以用于供应所述涂料的第二组分，
-并且其中，至少一个电子传感器(70)安装在所述连接单元(60)上，以检测在所述连接单元(60)处产生的振荡幅度(81)，
-数据处理单元(80)，用于获取由所述喷嘴单元(50)的电子传感器(70)检测到的振荡幅度(81)，并且用于根据检测到的振荡幅度(81)来计算实际频谱(82)或目标频谱(82)，
-比较单元(90)，用于将实际频谱(82)与目标频谱(82)进行比较并且产生控制数据(91)，
-控制单元(100)，
其中，所述控制单元(100)
-当所述控制数据(91)位于限定范围之外时，产生警告信号(101)，和/或
-取决于由所述比较单元(90)产生的所述控制数据(91)，改变所述涂料的至少一个组分的体积流量(102)。
2.根据权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述比较单元(90)通过对来自所述实际频谱(82)和/或所述目标频谱(82)的在限定的频率范围内的相应频率幅度值(93)求和，来确定实际频率分量(92)和/或目标频率分量(92)。
3.根据权利要求2所述的系统，
其特征在于，
所述比较单元(90)根据所述实际频率分量(92)和所述目标频率分量(92)之间的偏差或商的加权总和来产生控制数据(91)。
4.根据权利要求1或2所述的系统，
其特征在于，
所述系统还包括机械连接到所述喷嘴单元的操纵器，以允许施涂到难以接近的表面(110)。
5.根据权利要求1或2所述的系统，
其特征在于，
所述连接单元(60)包括连接到所述混合室(61)的管道(62)，其中所述传感器(70)安装在所述管道(62)上。
6.根据权利要求1或2所述的系统，
其特征在于，
所述传感器(70)是压电加速度传感器。
7.根据权利要求1或2所述的系统，
其特征在于，
所述传感器(70)集成在围绕所述连接单元(60)的夹具中。
8.根据权利要求4所述的系统，
其特征在于，
所述难以接近的表面(110)为冶金容器的内表面。
9.将通过在具有至少一个电子传感器(70)的喷嘴单元(50)中混合多种组分而获得的无机涂料施涂到表面(110)的方法，包括以下步骤：
-在通过所述喷嘴单元(50)的连接单元(60)混合和输送无机涂料期间，测量由所述喷嘴单元(50)的电子传感器(70)检测到的振荡幅度(81)
-根据测量到的振荡幅度(81)，计算实际频谱(82)，
-通过将实际频谱(82)与存储的目标频谱(82)进行比较来产生控制数据(91)，以及
-当所述控制数据(91)位于限定范围之外时产生警告信号(101)，
和/或
-根据由比较单元(90)产生的控制数据(91)而改变所述涂料的至少一个组分的体积流量(102)，
所述喷嘴单元(50)包括以下特征：
-第一端部(51)，具有用于第一供应软管(10)的第一连接件(11)，以用于供应所述涂料的第一组分，
-第二端部(52)，用于从所述喷嘴单元(50)排出所述涂料，
-连接单元(60)，用于将所述涂料的组分从所述第一端部(51)混合并输送到所述第二端部(52)，其中，所述喷嘴单元的所述第一端部(51)和所述第二端部(52)之间的所述连接单元(60)构成基本上无阶梯且无扭结的路径，
-其中，所述连接单元(60)包括混合室(61)，所述混合室具有至少一个另外的连接件(21、31)，以用于供应所述涂料的第二组分，
-并且其中，至少一个电子传感器(70)安装在所述连接单元(60)上，以检测在所述连接单元(60)处产生的振荡幅度(81)。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
通过将在所述实际频谱(82)或目标频谱(82)的特定频率范围上的频率幅度值(93)求和，来执行实际频率分量(92)或目标频率分量(92)的计算，以产生控制数据(91)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，
其特征在于，
在3000-9300赫兹的频率范围内计算至少一个频率分量(92)。
12.根据权利要求9或10所述的方法，
其特征在于，
所述控制数据(91)由实际频率分量(92)和目标频率分量(92)之间的偏差或商的加权求和而产生。
13.根据权利要求9或10所述的方法，
其特征在于，
通过以下步骤获得目标频谱(82)：
-通过改变所述涂料的组分的体积流量(102)来设定所述涂料的目标稠度，
-当所述涂料通过所述喷嘴单元的所述连接单元(60)以目标稠度混合和输送时，测量由所述喷嘴单元(50)的所述电子传感器(70)检测到的振荡幅度(81)，
-根据测量到的振荡幅度(81)来计算目标频谱(82)，
-存储所述目标频谱(82)。
14.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
进一步地，
-由所述第一供应软管(10)将所述涂料的干燥的第一组分提供给所述喷嘴单元(50)，并且由第二供应软管(20)将所述涂料的液体的第二组分提供给所述喷嘴单元(50)，其中所述涂料的所述第一组分和所述第二组分在所述喷嘴单元(50)中混合，并且
-将混合的涂料引导至所述喷嘴单元(50)的所述第二端部(52)，并且所述混合的涂料在该第二端部处沿待涂覆的表面(110)的方向离开所述喷嘴单元(50)；
-然后将所述混合的涂料投射在所述待涂覆的表面(110)上，并在干燥后形成所述表面(110)的涂层。
15.根据权利要求14所述的方法，
其特征在于，
所述涂料的干燥的第一组分是干燥的耐火的第一组分。
16.根据权利要求14所述的方法，
其特征在于，
所述涂料的液体的第二组分是含水的第二组分。
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