DE102012209495A1

DE102012209495A1 - Straßenfertiger und Verfahren zu seiner Verwendung

Info

Publication number: DE102012209495A1
Application number: DE102012209495A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: DE102012209495B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Straßenfertiger (1) mit einer Einbaubohle (2) und einem Fördersystem zum Transport des Mischgutes, vorzugsweise einem Kratzförderer, wobei der Straßenfertiger (1) Einrichtungen zur messtechnischen Erfassung von Massen- und Volumenstrom sowie dessen Schüttgutdichte (ρK) während des Mischguteinbaus enthält. Erfindungsgemäß weist der Straßenfertiger (1) eine Einrichtung zur Massenstrombestimmung, die im Bereich des Fördersystems angeordnet ist, welche eine Verschleißplatte der Wiegeeinrichtung (8), zwei Federgelenke aus Federbandstahl (15), die als vorderes Federgelenk (Loslager) (15a) und als hinteres Federgelenk (Festlager) (15b) ausgebildet sind sowie Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung (9a, 9b) auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Straßenfertiger mit einer Einbaubohle und einem Fördersystem zum Transport des Mischguts, vorzugsweise mit einem Kratzförderer.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Formen von Straßenfertigern bekannt.
Es ist auch bekannt, dass zur Massenbestimmung von Schüttgütern gravimetrische und volumetrische Messverfahren an Stetigförderer wie Bandförderer eingesetzt werden. Für Kratzkettenförderer bei mobilen Arbeitsmaschinen sind derartige Messsysteme nicht geeignet, vor allem dann, wenn es um eine genaue Bestimmung des Massen- und Volumenstroms sowie die sich hieraus ergebene Schüttgutdichte geht.
Nach DE 196 31 926 A1 ist eine Messeinrichtung bekannt, die als Bandwaage zum berührungslosen Messen des Massenstroms oder der geförderten Menge von Schüttgut ein Messen der Masse unabhängig von der Neigung eines Förderbandes ermöglicht. Ein Laserentfernungsprofilscanner mit einer Strahlschwenkeinrichtung liefert dabei präzise Werte der Oberflächengeometrie des Schüttgutes. Nachteilig bei diesem Gerät sind die hohen Anschaffungs- und Betriebskosten, sowie die Nutzung nur als stationäres Messsystem.
Nach DE 197 31 603 C2 ist eine Messeinrichtung bekannt, die als Verfahren zum Wiegen auf bandförmigen Fördereinrichtungen und dergleichen Einrichtungen Verwendung findet. Nachteilig bei allen Bandwaagen ist, dass sich diese Messeinrichtung nicht für mobile Kratzkettenförderer beim Straßenfertiger verwenden lassen.
Nach DE 197 27 348 A1 ist eine Einrichtung bekannt, mit der an einer Anlage zur Regelung von Stein-Zerkleinerungsanlagen unter Einsatz von Zerkleinerungsmaschinen mit nachgeschalteter Siebanlage die Massenströme einzelner Siebfraktionen und/oder Korngrößenzusammensetzung gemessen werden und als Ist-Wert zur Regelung der Zerkleinerungsmaschinen verwendet werden. Nachteilig ist, dass sich diese Messeinrichtung nicht für mobile Fördereinrichtungen wie der Kratzkettenförderer beim Straßenfertiger verwenden lässt.
Nachteilig bei allen hier aufgezeigten messtechnischen Entwicklungen zur genauen Bestimmung des Massen- und Volumenstromes von Schüttgütern ist, dass sie nicht für den mobilen Einsatz für Kratzkettenförderer für gebundene Schüttgüter geeignet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die messtechnische Erfassung von Schüttgutkenngrößen wie Massen- und Volumenstrom, Schüttdichte, Korngrößen- und Temperaturverteilung für gebundene und ungebundene Baustoffe während des Transportes an einem Straßenfertiger zu ermöglichen. Die Anordnung soll auch für Kratzkettenförderer eingesetzt werden können.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe mit einem Straßenfertiger, der die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, sowie mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 4 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Straßenfertiger enthält Einrichtungen zur messtechnischen Erfassung von Schüttgutkenngrößen wie Massen- und Volumenstrom, Schüttdichte, Korngrößen- und Temperaturverteilung für gebundene und ungebundene Baustoffe während des Transportes mittels einer mobilen Arbeitsmaschine. Beim Transport von Schüttgütern in einer mobilen Arbeitsmaschine, gezeigt am Beispiel eines Straßenfertigers, ermittelt eine neuartige intelligente Messeinrichtung, die in das Fördersystem des Straßenfertigers, wie Kratzkettenförderer, integriert ist und während des Mischguteinbaus maßgebliche Materialkenngrößen ermittelt. Die Messeinrichtung besteht aus einer gravimetrischen und einer Volumenstrommessung des einzubauenden Mischgutes sowie einer Messeinrichtung zur Bestimmung der Fördergeschwindigkeit an der Oberfläche des zu transportierenden Baustoffes auf dem Kratzkettenförderer. Mit Hilfe bekannter mathematischer Ansätze lassen sich aus der gemessenen Ketten- und der schlupfbehafteten Oberflächengeschwindigkeit des transportierenden Schüttgutes, der wirkende Materialfluss pro Zeiteinheit sowie aus dem gemessenen Massen- und Volumenstrom die vorhandene Schüttgutdichte ermitteln.
Bei bekanntem Einbauvolumen an der Hinterkante der Einbaubohle, sowie deren Anstellwinkel und der Einbaugeschwindigkeit, ist es möglich, die Dichteänderung des Mischgutes in den einzelnen Verdichtungsphasen des Einbauprozesses – gemittelt über der Zeit und der Wegstrecke – exakt zu bestimmen. Die Höhe der erreichten Verdichtung in Proctor oder Marschall lässt sich dann aus den im Labor ermittelten Bezugsdichten berechnen.
Die Mischgutzusammensetzung wie Korngrößenverteilung (Siebkurve) soll mittels optischen Messverfahren und dessen Temperaturverteilung mittels Temperaturscanner – im Übergabebereich des Mischgutes zwischen Kratzerband und Verteilerschnecke erfolgen.
Eine Optimierung des Einbauergebnisses von Straßenbaumaterial durch die Einbaubohle des Straßenfertigers ist durch Kenntnis der Verdichtung dieses Baustoffes, an den markanten Stellen des Verdichtungsprozesses, möglich. Erreicht wird dies durch die genaue Bestimmung des Massen- und Volumenstroms sowie der Schüttdichte zu Beginn (im Bereich des Kratzkettenförderers) und zum Ende des Verdichtungsprozesses, d.h. an der Hinterkante der Einbaubohle.
Durch eine exakte Bestimmung der tatsächlichen Fördergeschwindigkeit des Schüttgutes auf dem Kratzkettenförderer durch Messung der Kratzkettengeschwindigkeit sowie der Materialgeschwindigkeit des auf dem Förderer transportierten Schüttgutes soll eine genaue Bestimmung von Massen- und Volumenstrom ermöglicht werden.
Als weitere Einrichtungen zur Verbesserung der Prozesssicherheit beim Mischguteinbau ist die Überwachung der Mischgutart durch Analyse der Mischgutzusammensetzung im Bereich des Kratzkettenförderes oder an den Übergabestellen LKW/Bunker-Beschicker-Fertiger und/oder im Bereich Kratzkettenförderer/Verteilerschneckenraum vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 die Seitenansicht eines Straßenfertigers mit integrierter Messeinrichtung am Kratzkettenförderer,
2 die Draufsicht zum Straßenfertiger gemäß 1,
3 einen Kratzkettenförderer mit integrierter Volumenstrom- und Massenstrommesseinrichtung, und
4 ein Blockschaltbild der Messeinrichtung.
In den 1 und 2 ist ein Straßenfertiger 1 mit Einbaubohle 2 und LKW 3 während der Beschickung des Mischgutbehälters des Straßenfertigers 4 dargestellt, der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Massenstrombestimmung im Bereich des Kratzkettenförderer bestehend aus Kratzerbandkette 5, Kratzkettenstäbe 6 und Bodenplatten 7, 7a und 7b mit integrierter Messeinrichtung zur Massenstrombestimmung (Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung 9a und 9b). Oberhalb des Massenstromes sind zwei Sensoren 10, 16 angeordnet. Der Sensor 10 ist zur Ermittlung des Schüttgutvolumens und der Sensor zur Bestimmung der Materialflussgeschwindigkeit 16 vorgesehen. Die Transportgeschwindigkeit der Kratzkettenstäbe 6 wird durch den Sensor zur Ermittlung der Förderbandgeschwindigkeit 11 am Antrieb des Kratzkettenbandes ermittelt. Über einen Winkelsensor 19 befestigt am Chassis 1.1 des Straßenfertigers 1 wird dessen Längsneigung bestimmt, wobei der Winkelsensor 19 zur Ermittlung der Position des Straßenfertigers 1 beim Einbau (Winkel in Fahrtrichtung) angeordnet ist. Die Anordnung der Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung 9a, 9b, des Sensors zur Volumenbestimmung 10 und des Sensors zur Bestimmung der Materialflussgeschwindigkeit 16 ist zwischen dem Raum an der Verteilerschnecke 14 und dem Mischgutbehälter des Straßenfertigers 4 realisiert.
In 3 ist der Aufbau der Wiegeeinrichtung zur Bestimmung des Massenstromes eines Kratzkettenförderers, bestehend aus einer Verschleißplatte der Wiegeeinrichtung 8, zwei Federgelenken 15 gebildet aus Federbandstahl, wobei ein vorderes Federgelenk 15a als Loslager und ein hinteres Federgelenk 15b als Festlager ausgebildet ist, sowie zwei oder drei Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung 9a und 9b.
4 zeigt das Blockschaltbild des gesamten Messsystems, bestehend aus einer Messeinrichtung zur Ermittlung des Massenstroms mit den Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung 9a und 9b, einer Messeinrichtung zur Bestimmung des Volumenstromes, bestehend aus dem Sensor zur Volumenbestimmung 10 und den Sensoren zur Ermittlung der Kratzkettengeschwindigkeit sowie der Oberflächengeschwindigkeit des Mischgutes auf der Kratzerbandkette 5. Mit der mobilen Rechnereinheit 21 mit der Anzeige 22 wird dann die Geschwindigkeitsverteilung des Schüttgutes auf der Kratzerbandkette 5 und dessen Schüttgutdichte ρ_K berechnet und somit der genaue Massen- und Volumenstrom bestimmt. Zur sicheren Benutzung des Messsystems befindet sich am Chassis 1.1 des Straßenfertigers 1 ein Winkelsensor 19, der die Längsneigung des Straßenfertigers 1 bestimmt und somit den gültigen Arbeitsbereich vorgibt.
Das eingebaute Mischgutvolumen des Straßenfertigers 1 pro Zeiteinheit, errechnet sich aus Einbaubreite 18, der Einbaustärke 13 sowie der Geschwindigkeit des Straßenfertigers (Einbaugeschwindigkeit) 17. Da die Einbaumenge an Mischgut pro Zeiteinheit zuvor aus der Messung des Massenstromes mittels der Messung durch die Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung 9a und 9b bestimmt wurden, kann unter Berücksichtigung eines definierten Zeitversatzes die Dichte des Mischgutes ρ_B an der Hinterkante-Glättblech der Einbaubohle 12 ermittelt werden. Mit Hilfe des Anstellwinkels 23 der Einbaubohle 2 ist es nun möglich, die Dichtezunahme des Mischgutes durch die Vibrationsverdichtung ρ_V zu berechnen und aus der Differenz der Dichte ρ_V – ρ_K kann die Höhe der Dichtezunahme durch den Tamperdichte ρ_T ermittelt werden. Die Charakterisierung des Schüttgutes nach Schüttgutart (Schüttgutzusammensetzung) soll durch die Verknüpfung des Sensors zur Volumenbestimmung 10 und des Sensors zur Bestimmung der Materialflussgeschwindigkeit 16 im Sinne der digitalen Bildverarbeitung durch die mobile Rechnereinheit 21 erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Straßenfertiger
1.1: Chassis des Straßenfertigers
2: Einbaubohle
3: LKW
4: Mischgutbehälter des Straßenfertigers
5: Kratzerbandkette
6: Kratzkettenstäbe
7, 7a, 7b: Bodenplatten
8: Verschleißplatte der Wiegeeinrichtung
9a, 9b: Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung
10: Sensor zur Volumenbestimmung
11: Sensor zur Ermittlung der Förderbandgeschwindigkeit
12: Hinterkante-Glättblech der Einbaubohle
13: Einbaustärke
14: Verteilerschnecke
15: Federgelenk aus Federbandstahl
15a: vorderes Federgelenk (Loslager)
15b: hinteres Federgelenk (Festlager)
16: Sensor zur Bestimmung der Materialflussgeschwindigkeit
17: Geschwindigkeit des Straßenfertigers (Einbaugeschwindigkeit)
18: Einbaubreite
19: Winkelsensor
21: mobile Rechnereinheit
22: Anzeige
23: Anstellwinkel der Einbaubohle
ρ_K: Schüttgutdichte
ρ_B: Dichte des Mischgutes
ρ_V: Vibrationsdichte
ρ_T: Tamperdichte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19631926 A1 [0004]
DE 19731603 C2 [0005]
DE 19727348 A1 [0006]

Claims

Straßenfertiger (1) mit einer Einbaubohle (2) und einem Fördersystem zum Transport des Mischgutes, vorzugsweise einem Kratzförderer, dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenfertiger (1) Einrichtungen zur messtechnischen Erfassung von Massen- und Volumenstrom sowie dessen Schüttgutdichte (ρ_K) während des Mischguteinbaus enthält, wobei eine Einrichtung zur Massenstrombestimmung im Bereich des Fördersystems angeordnet ist, welche eine Verschleißplatte der Wiegeeinrichtung (8), zwei Federgelenke aus Federbandstahl (15), die als vorderes Federgelenk (Loslager) (15a) und als hinteres Federgelenk (Festlager) (15b) ausgebildet sind, sowie Kraftmesssensoren einer Wiegeeinrichtung (9a, 9b) aufweist.
Straßenfertiger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des transportierenden Schüttgutes ein Sensor zur Volumenbestimmung (10) angeordnet ist.
Straßenfertiger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von zwei Sensoren zur Ermittlung der Förderbandgeschwindigkeit (11) und mindestens eines Sensors zur Bestimmung der Materialflussgeschwindigkeit (16) des Schüttgutes die genaue Geschwindigkeitsverteilung des Schüttgutes mittels einer mobilen Rechnereinheit (21) berechnet wird und damit eine Massen- und Volumenstrombestimmung ermöglicht ist.
Verfahren zur Ermittlung des von einem Straßenfertiger (1) eingebauten Mischgutvolumens, dadurch gekennzeichnet, dass das eingebaute Mischgutvolumen durch den Straßenfertiger (1) pro Zeiteinheit, aus der Einbaubreite (18) der Einbaustärke (13) sowie der Geschwindigkeit des Straßenfertigers (Einbaugeschwindigkeit) (17) errechnet wird, indem die Einbaumenge an Mischgut pro Zeiteinheit zuvor aus der Messung des Massenstromes mittels der Messung durch die Kraftmesssensoren der Wiegeeinrichtung (9a, 9b) bestimmt wird und unter Berücksichtigung eines definierten Zeitversatzes die Dichte (ρ_B) des Mischgutes an der Hinterkante-Glättblech der Einbaubohle (12) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Anstellwinkels der Einbaubohle (23) und bekannter Dichte des eingebauten Mischgutes (ρ_B) die Dichtezunahme des Mischgutes durch die Vibrationsverdichtung (ρ_V) der Einbaubohle (2) berechnet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Differenzbildung der Dichte ρ_V – ρ_K die Höhe der Dichtezunahme durch den Tamper (ρ_T) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bestimmung der Längsneigung des Straßenfertigers (1), mit Hilfe des Winkelsensors (19), der Funktionsbereich des Messsystems zur Massen- und Volumenstromermittlung eingegrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels digitaler Bildverarbeitung eine Charakterisierung des Schüttgutes durch eine Verknüpfung von Messergebnissen des Sensors zur Volumenbestimmung (10) und des Sensors zur Bestimmung der Materialflussgeschwindigkeit (16) unter Verwendung einer mobilen Rechnereinheit (21) erfolgt.