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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung von breiigen Baumaterialien,
wie Mörtel, Putz,
Estrich oder dergleichen zu einer Verarbeitungsstelle mit einem
Materialbehälter
zur Aufnahme des Baumaterials, einer an den Materialbehälter angeschlossenen
Förderleitung
und einer von einem Elektromotor angetriebenen Druckluftfördereinrichtung,
durch die der Materialbehälter
und der Eingang der Förderleitung
mit Druckluft beaufschlagbar sind, wobei der Förderdruck der Druckluftfördereinrichtung auf
einen Maximalwert einstellbar ist.
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Vorrichtungen
der angegebenen Art sind allgemein bekannt und werden vornehmlich
zur Förderung
von Estrich verwendet. Zum Antrieb der Druckluftfördereinrichtung
werden bei den bekannten Vorrichtungen in der Regel Verbrennungsmotoren
verwendet. Es sind daneben auch mittels Elektromotor angetriebene
Vorrichtungen bekannt. Diese haben jedoch seither keine große Beachtung
gefunden, weil für
die hohe Stromaufnahme des Elektromotors vor Ort häufig kein
entsprechend hoch abgesicherter Stromanschluß zur Verfügung steht.
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Aus
DE 29 46 813 A1 ist
ein Gerät
zum Mischen von Mörtel,
Beton oder ähnlichen
Dickstoffen, sowie zum Fördern
dieser Stoffe mittels Druckluft bekannt, das aus einem Kompressor,
einem Luftspeicher, einem Mischkessel und einem Antriebsmotor besteht.
Hierbei ist die Druckleitung des Kompressors mit der zum Mischkessel
führenden
Verteilerleitung einerseits über
eine Bypaßleitung
und andererseits über
eine mit dem Luftspeicher verbundene Leitung sowie ein dem Luftspeicher
nachgeschaltetes Druckminderventil verbunden, wobei in den Leitungen
jeweils ein weiteres Sperrventil angeordnet ist. Die Förderung
des Kompressors wird von einem mit dem höheren Druck des Luftspeichers
angesteuerten ersten Aussetzregler und einem mit dem niedrigeren Druck
des Mischkessels angesteuerten zweiten Aussetzregler gesteuert.
Der Kompressor weist zudem einen Saugregler mit einem diesen regelnden
Verstellmotor auf, der mit einem stufenlos, im Sinne einer Summenleistungsregelung
für den
gesamten Elektroantrieb wirkenden Strombegrenzer in Verbindung steht.
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Es
ist weiterhin eine Feinputz- oder Farbpumpe bekannt, die von einem
regelbaren Elektromotor angetrieben ist und einen Sensor aufweist,
der ein kontinuierliches, dem von der Pumpe erzeugten Druck proportionales
Druckmeßsignal
erzeugt. Weiterhin ist ein Mengenregler mit einem Sollwertgeber vorgesehen,
der in Abhängigkeit
von dem Druckmeßsignal
des Sensors den Betriebsstrom des Elektromotors so regelt, daß der von
der Pumpe erzeugte Druck dem Druck entspricht, der mit dem Sollwertgeber
einstellbar ist. Zusätzlich überwacht
eine Stromüberwachung
den Betriebsstrom des Elektromotors und bewirkt bei Überschreitung
eines vorgegebenen Maximalwertes und bei Unterschreitung eines vorgegebenen
Minimalwertes, daß der
Motor abgeschaltet wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch angetriebene
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Stromaufnahme
auf einen niedrigen, der üblichen,
zwischen 3·16
A und 3·25
A liegenden Absicherung von Wohngebäuden entsprechenden Wert begrenzt
werden kann, die aber auch, wenn möglich, mit höherer Stromaufnahme
betrieben werden kann. Auch bei begrenzter Stromaufnahme soll die
Leistung der Druckluftfördereinrichtung
gut ausgenutzt werden können.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Regeleinrichtung
vorgesehen ist, welche durch Steuerung der Antriebsdrehzahl der Druckluftfördereinrichtung
die Fördermenge
so regelt, daß die
Leistungsaufnahme der Druckluftfördereinrichtung
und damit die Stromaufnahme des die Druckluftfördereinrichtung antreibenden
Elektromotors einen eingestellten Maximalwert nicht überschreitet
und welche bei Unterschreiten des Maximalwerts infolge Absinken
des Förderdrucks
durch Erhöhung
der Fördermenge
die Leistungsaufnahme der Druckluftfördereinrichtung dem eingestellten
Maximalwert annähert.
Durch die Regeleinrichtung wird automatisch die Fördermenge
in den Betriebsphasen der Vorrichtung erhöht, in denen der Förderdruck
den zulässigen
bzw. eingestellten Maximalwert um einen bestimmten Betrag unterschreitet
und damit eine im Vergleich zur festeingestellten Fördermenge
höhere Förderleistung
erzielt.
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Zur
Einstellung der Fördermenge
kann erfindungsgemäß zwischen
dem Elektromotor und der Druckluftfördereinrichtung ein Getriebe
mit verstellbarem Übersetzungsverhältnis, zum
Beispiel ein Stufenschaltgetriebe oder ein stufenlos verstellbares Getriebe
vorgesehen sein. Eine andere erfindungsgemäße Möglichkeit besteht darin, anstelle
eines Getriebes einen Elektromotor mit einer Drehzahlsteuerung vorzusehen.
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Die
Regeleinrichtung kann erfindungsgemäß ein stufenlos verstellbares
Getriebe steuern, durch das das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Elektromotor und der Druckluftfördereinrichtung veränderbar
ist. Alternativ kann die Regeleinrichtung auch die Drehzahl des
Elektromo tors steuern, die beispielsweise mit Hilfe eines Frequenzumrichters
steuerbar sein kann.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Lösung der vorgenannten
Aufgabe sieht vor, daß die
Druckluftfördereinrichtung
wenigstens zwei an eine gemeinsame Druckluftleitung angeschlossene
Kompressoren aufweist, die unabhängig
voneinander elektrisch antreibbar sind und daß eine Steuereinrichtung zur Steuerung
der Antriebe der Kompressoren vorgesehen ist, die die elektrische
Leistungsaufnahme der Antriebe der Kompressoren überwacht und durch Abschalten
eines Kompressors oder mehrerer Kompressoren die Gesamtleistungsaufnahme
auf einen vorgesehenen Maximalwert begrenzt und bei einer den Maximalwert
unterschreitenden Gesamtleistungsaufnahme durch Einschalten eines
Kompressors oder mehrerer Kompressoren die Gesamtleistungsaufnahme
dem vorgegebenen Maximalwert annähert.
Diese Vorrichtung macht sich die Tatsache zu Nutze, daß bei der
pneumatischen Förderung
von Dickstoffen, wie breiigen Baumaterialien, Druckschwankungen
in erheblichem Umfange vertretbar sind. Da die Leistungsaufnahme
eines Kompressors mit dem Förderdruck
und der Fördermenge
zunimmt, kann mit einer bestimmten Leistung bei niedrigerem Förderdruck
eine größere Fördermenge
gefördert werden.
Die Erfindung erreicht dies hierbei auf einfache Weise durch zwei
oder mehr Kompressoren. Bei niedrigem Förderdruck sorgt die Steuerung
dafür, daß alle Kompressoren
angetrieben werden. Mit steigendem Förderdruck wird jeweils ein
Kompressor dann abgeschaltet, wenn das Maximum der zugelassenen
Gesamtleistungsaufnahme erreicht ist. Umgekehrt wird ein zuvor abgeschalteter
Kompressor jeweils dann wieder zugeschaltet, wenn der Maximalwert
der Leistungsaufnahme soweit unterschritten wird, daß die Zuschaltung
eines weiteren Kompressors ohne Überschreitung
der Gesamtleistungsaufnahme möglich
ist. Der erfindungsgemäße Aufbau hat
weiterhin den Vorteil, daß die
hohe Anlaufstrombelastung beim Einschalten der Druckluftfördereinrichtung
kleingehalten werden kann, indem die einzelnen Kompressoren in ausreichendem
zeitlichen Abstand nacheinander eingeschaltet werden. Auf diese
Weise kann in allen Betriebsphasen die Stromaufnahme klein gehalten
werden. Durch die Verwendung mehrerer parallel geschalteter Kompressoren, die
jeweils durch einen eigenen Elektromotor angetrieben werden, können bewährte und
kostengünstige
Aggregate verwendet werden und es läßt sich mit einfachen Mitteln
eine automatische Steuerung verwirklichen.
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Eine
vorteilhafte Möglichkeit
zur Ermittlung der zulässigen
Leistungsaufnahme besteht darin, die Stromaufnahme oder die elektrische
Leistung des Antriebs oder der Antriebe der Druckluftfördereinrichtung
kontinuierlich zu messen und den Meßwert mit dem festgelegten
Maximalwert zu vergleichen. Eine andere Möglichkeit ist die Bestimmung
der Leistungsaufnahme nach einer vorgegebenen Kennlinie aus den
gleichzeitig erfaßten
Werten des Förderdrucks
und der Fördermenge.
Die Begrenzung der Gesamtleistungsaufnahme kann bei Verwendung mehrerer
Kompressoren mit unabhängigem
Antrieb auf einfache Weise in Abhängigkeit vom kontinuierlich überwachten
Förderdruck
dadurch erfolgen, daß für jeden
Kom pressor ein anderer Grenzdruck vorgegeben ist, bei dessen Überschreiten
der betreffende Kompressorantrieb abgeschaltet und bei dessen Unterschreiten
der betreffende Kompressorantrieb zugeschaltet wird. Schwankungen
der Fördermenge und
des Luftbedarfs können
in üblicher
Weise durch einen Luftvorratsbehälter
ausgeglichen werden.
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Zur
Erzielung einer gleichmäßigen, von
dem Druck im Luftvorratsbehälter
unabhängigen
Förderung
kann erfindungsgemäß zwischen
dem Luftvorratsbehälter
und der zu dem Materialbehälter
bzw. der Förderleitung
führenden
Druckluftleitung ein einstellbares Druckminderventil angeordnet
sein. Weiterhin kann erfindungsgemäß dem Druckminderventil ein
einstellbares Mengenregelventil nachgeschaltet sein, welches die
dem Materialbehälter
und/oder der Förderleitung
zugeführten
Luftmenge auf einem eingestellten Wert konstant hält. Durch
diese Maßnahme
wird die Ausnutzung der von den Kompressoren geförderten Luftmenge erheblich
verbessert. Außerdem
läßt sich
mit Hilfe des Mengenregelventils die Förderleistung an die jeweiligen
Erfordernisse an der Verarbeitungsstelle anpassen. Zur Aufteilung
der Druckluft auf den Materialbehälter und die Förderleitung
kann weiterhin in der zu dem Materialbehälter oder der Förderleitung
führenden
Zweigleitung ein einstellbares Mengenregelventil vorgesehen sein.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Vorrichtung zusätzlich eine
Mischvorrichtung mit einem durch einen Elektromotor drehend antreibbaren
Mischwerk aufweisen, das in dem Materialbehälter angeordnet ist, wobei
die Steuereinrichtung den Einschaltzustand des Elektromotors des Mischwerks
erfaßt
und bei eingeschaltetem Mischwerk den Antrieb wenigstens eines Kompressors
abschaltet, wenn die Gesamtleistungsaufnahme der elektrischen Kompressorantriebe
und des Mischwerkantriebs den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
Da während
des Mischbetriebs keine Luftent nahme stattfindet, kann durch diese
Weiterbildung bereits während
des Mischbetriebs ohne Überschreitung
des Maximalwerts der Gesamtleistungsaufnahme und gegebenenfalls
mit verringerter Förderleistung
der Luftvorratsbehälter
zumindest teilweise gefüllt
werden. Für
die Förderung
der Luftmenge, die pro Füllung
des Materialbehälters
mit Baumaterial zur Förderung
desselben benötigt
wird, steht daher auch die Mischzeit zur Verfügung, so daß trotz begrenzter Maximalförderleistung
eine hohe Förderarbeit
erreicht werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das
in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
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1 einen
Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit drei separat angetriebenen Kompressoren und
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2 einen
Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Kompressor und einem Antrieb mit Drehzahlregelung.
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Die
Zeichnung zeigt einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Misch-
und Fördervorrichtung. Diese
weist eine Luftfördereinrichtung
mit drei druckentlastend anlaufenden Kompressoren 1, 2, 3 auf, die
jeweils von einem Drehstrommotor 4, 5, 6 angetrieben
werden. Die Förderleistung
der Kompressoren 1, 2, 3 kann gleich
oder ungleich sein. Die Kompressoren 1, 2, 3 saugen über Luftfilter 7 Luft
aus der Atmosphäre
an und fördern
diese über
eine gemeinsame Druckluftleitung 8 in einen Vorratsbehälter 9. An
den Vorratsbehälter 9 ist über eine
sich verzweigende Druckluftleitung 10 ein druckfester Materialbehälter 11 und
der Eingang 12 einer Förderleitung 13 angeschlossen,
die mit dem Innenraum des Materialbehälters 11 verbunden
ist und zu einer Verar beitungsstelle führt. Die Druckluftleitung 10 ist
durch ein elektromagnetisch betätigbares
Ventil 14 absperrbar. In dem Materialbehälter 11 befindet
sich ein Mischwerk 15, das durch einen Drehstrommotor 16 drehend
antreibbar ist. Die Drehstrommotoren 4, 5, 6, 16 sind
jeweils mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Schalters 17, 18, 19, 20 über ein
verzweigtes Leitungsnetz 21 mit einer Drehstromspannungsquelle
verbindbar. Die Schalter 17, 18, 19, 20 und
das Ventil 14 werden von einer elektrischen Steuereinrichtung 22 gesteuert.
Die Steuereinrichtung 22 verarbeitet außerdem ein den herrschenden
Druck im Vorratsbehälter 9 wiedergebendes
Drucksignal.
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Die
Steuereinrichtung 22 ist so ausgelegt, daß das Ein-
und Ausschalten der Drehstrommotoren 4, 5, 6 druckabhängig erfolgt.
Der Schaltdruck beträgt
beispielsweise für
den Drehstrommotor 4 fünf bar,
für den
Drehstrommotor 5 sieben bar und für den Drehstrommotor 6 neun
bar. Dementsprechend fördern
in einem Druckbereich von fünf
bar alle drei Kompressoren, in einem Druckbereich von fünf bis sieben
bar die Kompressoren 2 und 3 und in einem Druckbereich
von sieben bis neun bar nur der Kompressor 3. Diese Schaltdrücke sind
so gewählt,
daß die
Gesamtleistungsaufnahme der Drehstrommotoren bei Erreichen des jeweiligen
Schaltdrucks etwa dem zulässigen
Maximalwert entspricht. Um zu vermeiden, daß während des Betriebs des Mischwerks 15 die
zulässige
Gesamtleistungsaufnahme nicht überschritten
wird, werden beim Einschalten des Mischwerks 15 die vorgenannten
Schaltdrücke
um einen der Leistungsaufnahme des Drehstrommotors 16 entsprechenden
Wert gesenkt. Anstelle einer Senkung der Schaltdrücke kann
auch vorgesehen sein, während
des Betriebs des Mischwerks 15 den Antrieb eines Kompressors
abzuschalten. Soll das Mischwerk 15 auch während der
Förderung
des Baumaterials bewegt werden, so kann zur Erhöhung der verfügbaren Leistung
für die
Förderung
von Luft vorgesehen sein, daß in
dieser Betriebsphase der Drehstrommotor 16 auf geringere
Leistungsaufnahme umgeschaltet wird.
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Um
den Druckluftvorrat in dem Vorratsbehälter 9 optimal ausnutzen
zu können
und um die Förderung
des Baumaterials unabhängig
von dem im Vorratsbehälter 9 herrschenden
Druck einstellen zu können,
sind in der Druckluftleitung 10 stromab des Ventils 14 in
Reihe hintereinander ein einstellbares Druckminderventil 23 und
ein einstellbares Mengenregelventil 24 angeordnet. Durch
das Druckminderventil 23 wird der Druck der dem Materialbehälter 11 und
der Förderleitung 12 zugeführten Druckluft
auf einen für
die jeweils gegebenen Förderbedingungen, wie
Förderhöhe und Länge der
Förderleitung
optimalen Wert eingestellt. Über
das Mengenregelventil wird die abgegebene Luftmenge und damit die
Förderleistung
auf die Erfordernisse an der Verarbeitungsstelle eingestellt und
auf dem eingestellten Wert konstant gehalten. Von dem Mengenregelventil 24 führt ein Zweig 10a der
Druckluftleitung 10 zum Eingang 12 der Förderleitung 13 und
ein Zweig 10b zum Materialbehälter 11. In dem Zweig 10b befindet
sich ein einstellbares Mengenregelventil 25, welches die
dem Materialbehälter 12 zugeführte Luftmenge
auf einen eingestellten Wert begrenzt. Hierdurch läßt sich
auf einfache Weise das Verhältnis
der dem Materialbehälter 11 und
der Förderleitung 13 zugeführten Luftmengen
auf den für
die jeweiligen Förder-
und Verarbeitungsbedingungen optimalen Wert einstellen.
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Zur
Herstellung und Förderung
eines breiigen Baumaterials wird die beschriebene Misch- und Fördervorrichtung
wie folgt betrieben. In einer ersten Betriebsphase werden die in
den Materialbehälter 11 eingefüllten Materialkomponenten
zu einer breiigen Masse gemischt. Durch Betätigen einer Drucktaste M der
Steuereinrichtung 22 wird der Mischbetrieb eingeleitet.
Die Steuereinrichtung 22 steuert hierdurch das Ventil 14 in
die Sperrstellung wodurch die Druckluftförderung zu dem Druckluftbehälter 11 unterbrochen
wird, und schaltet den Drehstrommotor 16 des Mischwerks 15 ein.
Waren die Kompressoren 1, 2, 3 zuvor
außer
Betrieb, so werden nach dem Anlauf des Drehstrommotors 16 auch
die Drehstrommotoren 4, 5, 6 jeweils
um die Dauer des Motoranlaufs zeitversetzt nacheinander eingeschaltet.
Das Einschalten aller Drehstrommotoren erfolgt mit Hilfe einer üblichen
Anlaufschaltung, die den Anlaufstrom begrenzt. Um eine noch feinere
Leistungsabstimmung zu ermöglichen,
können
auch Antriebsmotoren verwendet, deren Leistungsaufnahme in mehreren
Stufen oder stufenlos regelbar ist.
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Ist
das Material fertig gemischt, so wird durch Betätigen einer Taste F der Steuereinrichtung 22 die zweite
Betriebsphase, der Förderbetrieb,
eingeleitet. Die Steuereinrichtung 22 schaltet den Drehstrommotor 16 aus
und steuert des Ventil 14 in seine Offenstellung. Die Absenkung
der Schaltdrücke
während des
Mischbetriebs wird aufgehoben. Die Luftförderung der Kompressoren 1, 2, 3 bleibt
in dem durch den Druck in dem Vorratsbehälter 9 bestimmten
Umfang weiter in Betrieb. Die geförderte Luft gelangt durch die
Druckluftleitung 10 und die Ventile 23, 24 in die
Förderleitung 13 und
durch das Ventil 25 in den Materialbehälter 11 und treibt
dadurch das gemischte Baumaterial durch die Förderleitung 13 zu
der Verarbeitungsstelle. Ist der Materialbehälter 11 leergefördert, so
kann durch Betätigen
der Taste M die Mischung der nächsten
Charge begonnen oder durch Betätigen
einer Taste S die Vorrichtung insgesamt abgeschaltet werden.
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Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Druckluftfördereinrichtung
einen einzigen Kompressor 26 auf, dessen maximale Förderleistung
der Summe der Förderleistungen
der Kompressoren 1, 2 und 3 entspricht.
Der Kompressor 26 wird von einem Elektromotor 27 angetrieben,
der als Drehstromasynchronmotor mit Kurzschlußläufer ausgebildet ist. Der Elektromotor 27 ist über einen
Frequenzumrich ter 28 und einen Schalter 29 an
das Leitungsnetz 21 angeschlossen. Mit Hilfe des Frequenzumrichters 28 kann
die Drehzahl des Elektromotors 27 beliebig gesteuert und
die Stromaufnahme beim Anlauf begrenzt werden. Grundsätzlich kann
die Verstellung des Frequenzumrichters 28 zur Steuerung der
Drehzahl von Hand erfolgen. Um eine automatische Drehzahlanpassung
an die jeweils gegebenen Betriebsbedingungen zu ermöglichen,
ist jedoch eine Regeleinrichtung 30 vorgesehen, die in
Abhängigkeit von
dem mit einem Fühler 31 kontinuierlich
erfaßten Förderdruck
den Frequenzumrichter 28 und damit die Drehzahl des Elektromotors 27 derart
steuert, daß eine
mit einem Drehknopf 32 an der mit der Regeleinrichtung 30 verbundenen
Steuereinrichtung 22 einstellbare maximale Stromaufnahme
des Elektromotors 27 nicht überschritten wird. Hierzu wird
von der Regeleinrichtung 30 die Motordrehzahl und damit die
Fördermenge
des Kompressors 26 immer so eingestellt, daß der Grenzwert
der Stromaufnahme möglichst
wenig unterschritten und damit die bei gegebenem Grenzwert verfügbare Antriebsleistung
des Motors möglichst
optimal genutzt wird. Erreicht der Förderdruck den Maximalwert,
so wird die Motordrehzahl so eingestellt, daß ein weiterer Druckanstieg
unterbleibt. Hierbei kann die Motordrehzahl auch den Wert 0 erreichen.
Sinkt der Förderdruck
unter den Maximalwert, so wird die Motordrehzahl auf den Wert eingestellt,
der bei gegebenem Förderdruck zu
einer Motorbelastung führt,
die gerade noch den vorgegebenen Grenzwert für die Stromaufnahme unterschreitet.
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Anstelle
der Überwachung
des Förderdrucks oder
auch zusätzlich
zu dieser kann auch die Stromaufnahme des Elektromotors 27 unmittelbar
gemessen und von der Regeleinrichtung 30 zur Steuerung der
Motordrehzahl benutzt werden. Auch in diesem Fall bleibt die Regelung
von dem Förderdruck
abhängig,
weil dieser die Stromaufnahme unmittelbar beeinflußt.