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Dosiereinrichtung für Bitumen nach dem Prinzi einer Gewichtsdosierung
Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für Bitumen nach dem Prinzip einer
Gewichtsdosierung, insbesondere für Asphaltstrassenbaumaschinen.
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Zur Bitumendosierung wurden bislang vorwiegend Dosiereinrichtungen
verwendet, welche entweder nach dem Prinzip einer Volumendosierung, andererseits
Jedoch mit sogenannten Zeitrelais arbeiten. Einrichtungen, welche auf dem Prinzip
einer Volumendosierung beruhen, bedingen das Auffüllen eines Behälters bis zu ein@@
bestimmten Bitumenpegel, wonach dieses aus dem BeMtCr ausgepumt werden muß. Der
Pegel wird.hierbei durch Senken oder Anheben des Absaugrohres
bestimmt,
bzw. eingestellt. Bei anderen, ebenfalls unter Volumendosierung arbeitenden Einrichtungen
werden sog.
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Ovalradzähler als Flüssigkeitsdosierer verwendet, Bei den bekannten,
mit Zeitrelais versehenen Einrichtungen ist man bestrebt, den erwünschten Gewichtsprozentanteil
durch den Betrieb einer Dosierpumpe über einen vorher festgelegten, am Zeitrelais
einstellbaren Zeitraum su erreichen.
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Bekannt ist weiter eine Mischanlage (der Firma Linnhoff, BRD), bei
welcher die Aenderung des spezifischen Gewichtes der Mischung kontinuerlich überwacht
und der durch den Wichteunterschied verursachte Fehler durch eine nachstellende
Waagenvorrichtung kompensiert wird. Bei dieser bekannten Einrichtung ist man zwar
bereits bestrebt, die Ungenauigkeiten der Volumendosierung zu verringen, im wesentlichen
arbeitet je doch auch die obige. Einrichtung nach dem Prinzip einer Volumenmessung,
wobei die Dosierung unter Berücksichtigung eines bestimmten Pegels erfolgt.
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Durch die obenerwähnten Messverfahren und -einrichtungen kaun weder
eine in der Funktion der Temperatur erfolgende Wichteänderung unmittelbar abgetastet
werden, noch gewährleisten sie eine entsprechende, auf die Eingabe bzw. Beschickung
der gewünschten Stoffmenge bezogene Verriegelung der Dosierautomatik der bsphaltmischanlage.
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Das durch die Wichteänderung entstehende Problem wird bei Einrichtungen,
welche nach dem Prinzip einer Volumenmessung arbeiten* in der Regel durch Anwendung
von Korrektionstabellen gelöst, wobei jedoch eine kontinuierlicht Beobachtung und
Berücksichtigung derselben in der Praxis nahezu unmöglich ist, und stets eine Buelle
für Utnaicherheiten darstellt.
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Aus don obigen Ausführungen ist klar ersichtlich, dasß' eine nach
dem Prinzip der Volumenmessung erfolgende Bitumcndosierung stets mit zahlreichen
Unsicherheiten behaftet ist.
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Hinsu koiit noch der Uastand, dass die Menge des zur
Asphaltherstellung
Jeweils erforderlichen Bindenmittels (Bitumens) der Gestein- und Füllstoffmenge
(Steinmehl) gegenüber stets als Gewichtsprozentanteil der letzteren angegeben wird;
Es erscheint demnach als naheliegend1 dass es erwünscht wäre, den von den Asphalttechnologen
erarbeiteten und angegebenen kg-Wert unmittelbar in der Dosiereinrichtung einzustellen,
wozu jedoch eine nach dem Prinzip einer Gewichtsmessung arbeitende Einrichtung erforderlich
ist.
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Es sind bereits auch Einrichtungen bekannt geworden, welche die Dosierung
durch Gewichtsmessung bewerkstelligen.
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Eine derartige, durch Gewichtsmessung arbeitende Einrichtung stellt
z.B. die Dosiereinrichtung vom Typ Marini dar. Hierbei wird die Gewichtsmessung
durch Auffüllen und hierauf erfolgenden Auspumpen eines Behälters verwirklicht,
wobei das Auffüllen und das Auspumpen jeweils durch gesonderte Rohrleitungen hindurch
vorgenommen werden. Die Rohrleitungen sind in der Auffüllstrecke und in der~Auspumpstrecke
mit Absperr-, bzw. Wechselhähnen versehen. Der Wechselhahn ist am Auffüllrohr angeordnet,
und durch seine Steuerung können Jeweils die Rückführung des zu dosierenden Mediums
in einen Vorratabehälter, bzw das Auffüllen eines Messbehälters durchgeführt werden.
Um eine Verfälschung des Messergebnisses zu beseitigen, versucht man hierbei, den
Wechselhahn nacheinanderfolgend in zwei Schritten derart zu steuern, das der Hahn
bereits vor Erreichung des entsprechenden, einzuwiegenden Gewichtes bis zur Hälfte
etwa geschlossen wird, und bei Erreichung des gewünschten Pegelwertes in einen vollkommen
geschlossenen Betriebszustand weitergedreht wird. Das Auffüllrohr stellt ein gerades
Rohrstück dar, während das Auspumpen durch eine gesonderte Pumpe über einen Absperrhahn
vorgenommen wird.
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Der Nachteil der obigen Einrichtungen liegt darin, dass durch die
unterschiedlichen Längen des Auffüll- und Auspumprohres die Messgenauigkeit nachteilig
beeinflusst
wird, da die rückfliessende Bitumenmenge stets unterschiedlich
ausfällt. Durch die obige, in zwei Schritten erfolgende Umsteuerung des Hahnes wird
zwar die Genauigkeit in bestimmtem Masse erhöht, sie ist Jedoch noch immer nicht
ausreichend hoch. Die Genauigkeit der Messung wird durch den dynamischen Druck des
einströmenden Bitumens weiterhin herabgesetzt. Weitere Nachteile der Einrichtung
stellen die Lunge und die Kompliziertheit des Rohrleitungssystems, sowie der Umstand
dar, dass beim Klebenbleiben von einem der Hähne stets die Gefahr einer Uber- bzw.
Unterdosierung besteht, da die Auspump- und dieAuffülleitung auch gleichzeitig betrieben
werden können.
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Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der obererwähnten
Nachteile der bekannten Lösungen und die Schaffung einer Bitumendosiereinrichtung
nach dem Prinzip einer Gewichtsdosierung, welche im Aufbau einfach und somit betriebssicher
ist, und eine ausreichende bzw.
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erforderliche Mess- und Dosiergenauigkeit gewährleistet.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit
einer gleichzeitig erfolgenden Auffüllung und eines Auspumpens sowie andere, mit
Hinblick auf die Messgenauigkeit nachteilige Einflussfaktoren (- wie dynamischer
Druck des einströmenden Bitumens, Unterschiede in der nach Schliessung eines Hahnes
rückfliessenden Bitumenmenge usw. -) zu beseitigen, und ein relativ kurzes und einfaches
Rohrleitungssystem zu schaffen, Die obengestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
eine Dosiereinrichtung für Bitumen nach dem Prinzip einer Gewichtsdosierung gelöst,
deren Wechselhahn und Messbehälter miteinander lediglich durch eine Einfüll-Absaugleitung
verbunden sind, wobei in einer zwischen dem Wechselhahn und einem Vorratsbehälter
liegenden Leitung eine Rohrverzweigung für eine Rückführleitung zur freien Rückführung
des Bitumens in den Vorratsbehälter vorhanden ist. i)ie Einfüll-Absaugleitung ist
ferner erfindungegemäß in ihrem endbereich mit
in der Rohrwand ausgebildeten
Öffnungen versehen, während ihr Boden dicht abgeschlossen ist.
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In der obenbeschriebenen, erfindungsgemäßen Einrichtung wir ein kontinuerlicher
Kreislauf, sowie ein stets freier ~ Rückfluss des Bitumens in den Vorratsbehälter
gewährleistet.
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Durch das obige, mit freiem Kreislauf ausgebildete System wird die
Möglichkeit des Betriebszustandwechsels zwischen Auffüllung des Behälters bzw. dem
Rückfluss des Bitumens in den Vorratsbehälter ohne den Einbau eines gesonderten,
zusätzlichen Wechselhahnes in die Rohrleitung gesichert, da das Bitumen stets in
eine Richtung von niedrigerem Wider stand zu strömen bestrebt sein wird.
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Dadurch, dass in der Einrichtung lediglich eine Einfüll-Absaugleitung
vorhanden ist, wird durch diese und den unmittelbar daran angeschlossenen Hahn die
Möglichkeit eines parallel zur gleichen Zeit erfolgenden Auffüllens und Auspumpens
ausgeschlossen, wobei zugleich auch die völlige Menge gleichheit zwischen der nach
dem Auffüllen des Messbehälters und der nach dem Auspumpen rückfliessenden Bitumenmenge
gesichert ist. Die Einfüll-Absaugleitung ist an ihrem in den Messbehälter hineinragenden
Ende mit einem Verschlussboden sowie seitlich in der Rohrwand ausgebildeten Öffnungen
versehen, so dass kein Bodendruck auf den Messbehälter, welcher das Messergebnis
verfälschen würde, (herrührend von der ausströmenden Bitumenmasse) ausgeübt werden
kann.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung weist gegenüber allen bekannten
Einrichtungen einen wesentlich einfacheren konatruktiven Aufbau auf. Die Länge ihres
Rohrleitungssy'stems ist ebenfalls kürzer, und sie kann - den bekannten Lösungen
gegenüber - bereits durch einen Wechselhahn betrieben werden.
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Da sämtliche, mit Bitumen in Berührung kommende Teile der Einrichtung
beheizt sind, bzw. beheizt werden können, tritt die Gefahr eines Einfrierens~bzw.
einer Stockung des Bitumen in dbr Einrichtung nicht auf. Durch die kontinuierliche
Strömung des Bitumens nach dem Messbehälter bzw. dem Vorratsbehälter
hin
kann darüber hinaus bei einem eventuellen AusSall der Heizung, oder Klebenbleiben
des Hahnes keine 5 Stockung des Bitumens erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in das automatische Steuerungssystem
von automatischen Asphaltmischanlagen eingebaut werden. Unter Berücksichtigung der
Leistungsfähigkeit der verschiedenen, die Vorratshaltung und die Zuführung des Bitumens
zu den einzelnen Dosierorganen bewirkenden Vorrichtungen ist sie zur Beschickung
von durch Steuerfühlern einstellbaren Mengen an Bitumen in einer durch die jeweilige
Asphalt zubereitungstechnol ogie bestimmten Menge, Zeit, Genauigkeit und Druckhöhe
geeignet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung
an einem konkreten Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben, wobei die Zeichnung
einen sklzzenhaften Schaltplan für eine erfindungsgemäße Dosiereinrichtung für Bitumen
nach dem Prinzip einer Gewichtsdosierung darstellt.
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Die als Ausführungsbeispiel dienende Dosiereinrichtung besteht aus
einer mit einem Messbehälter 6. versehenen Bitumenwaage 3, einer Pumpe 12 mit einem
WechseShahn 16, einer Rückführleitung 18 sowie aus verschiedenen Antriebs-, Mess-,
Heiz- und Zusatzvorrichtungen, ferner einer Vorrichtung zur Steuerung des periodisch
erfolgenden Dosierprozesses.
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Die Bitumendosierung erfolgt aus einem Vorratsbehälter 8 durch eine
Pumpe 7, in eine Rückführleitung, in welche ein gewichtbelastetes Ventil 9 eingefügt
ist, sowie in eine Fülleitung 17. Diese Fülleitung 17 ist mit einem Wech-Selhahn
16 (Drewegehahn) verbunden, an dessen Mittelanschluß sich eine in den Messbehälter
6 hineinragende Einfüll-Absaugleitung 4 anschließt. Der dritte Anschluß des Wechselhahnes
16 ist mit dem Saugstutzen einer zur Bitumenförderung geeigneten weiteren Pumpe
12 verbunden, wobei an den Druckstutzen der Pumpe 12 eine Zuleitung ZU einem
Spritzrohr
11 angeschlossen ist. Aus dem Spritzrohr 11 gelangt die erforderliche Bitumenmenge
in einen Mischraum 10, wobei die Mengenbestimmung jeweils durch' die mit Steuerfühlern
19 ausgerüstete Bitumenwaage 3 erfolgt.
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Der Wechselhahn 16 ist mit einem pneumatischen Steuerzylinder 15
versehen. Zur 3etätigung des Steuerzylinders 15 dient ein (nicht dargestelltes)
elektropneumatisches Steuerventilt welches wiederum durch die Automatik eines in
einer Anzeigevorrichtung 14 angeordneten Steuerfühlers 19 angesteuert wird.
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Die Bitumenwaage 3 ist mit einem Tariergranat 1 und einem Dämpfer
2 (zweckmäßig als Öldämpfer ausgebildet) ausgerüstet. Der Messbehälter 6, Wechselhahn
16 und die Pumpe 12 sind mit elektrischer Heizung 5, 13 versehen.
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Die Wirkungsweise der obigen Einrichtung kann wie folgt beschrieben
werden: Aus dem Vorratsbehälter 8 wird durch die Pumpe 7 ständig Bitumen der Temperatur
von 80-180°C in die Rückführleitung 18 gefördert. Uber das gewichtbelastete Ventil
9 kann das geförderte Bitumen frei in den Vorratsbehälter 8 zurückströmen, so dass
es sich in einem ständigen Ereislauf befindet, solange der am Ende der Fülleitung
17 angeordnete Wechselhahn 16 nach dieser Richtung hin gesperrt ist.
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Der Wechselhahn 16 ist als Dreiwegehahn mit zwei Schaltstellungen
ausgebildet und falls er nach der Füllleitung 17 hin auf Durchgang geschaltet wird,
so beginnt das Auffüllen des Messbehälters 6, und es wird solange fortgesetzt, bis
die einströmende Bitumenmenge den in der Anzeigevorrichtung 14 am Steuerfühler 19
voreingestellten Wert erreicht.
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Hiernach erfolgt die Umsteuerung des Wechselhahnes 16 durch den über
den Steuerfühler 19 und seine Servoautomatik angesteuerten Steuerzylinder 15 wodurch
das Auffüllen des Messbehälters 6 unterbrochen wird. Kommt nun hiernach
aus
dem automatischen Steuersystem der Asphaltmischanlage ein entsprechender Steuerbefehl
in Form eines Austeuerimpulses an, so wird die Pumpe 12 dadurch in Gang gesetzte
durch welche dad Bitumen aus dem Messbehälter 6 bis zur Erreichung eines O"Pegels
in Richtung nach dem Mischraum 10 hin aufgepumpt wird. Bei erreichtem O-Pegel wird
die Pumpe 12 stillgelegi, der Wechselhahn 16 durch Betätigung des Steuerzylinders
15 erneut auf den Betriebs zustand Auffüllen umgestellt, und das Auffüllen des Messbehälters
6 erfolgt erneut auf die bereits eingangs beschriebene Weise.
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Dieser Vorgang wird solange periodisch wiederholt, bis er von außen
hin abgestellt wird. Kurz vor Schichtende, oder bei eventuellen, erforderlich werdenden
Abstellungen wird die Pumpe 7 des Vorratsbehälters 8 noch vor der letzten Entleerung
des Messbehälters 6 stillgelegt, wodurch es nach Einbringung der letzten Dosiermenge
an Bitumen in den Mischraum 10 kein Auffüllen des Messbehälters 6 mehr erfolgt.
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Der im Messbehälter 6 befindliche Endbereich der Einfüll-Absaugleitung
4 ist derart ausgebildet, daß kein messungverfälschender Druck beim Auffüllen gegen
den Boden des Messbehälters 6 ausgeübt werden kann. Dies wird dadurch erreicht,
dass das Ende der Einfüll-Absaugleitung 4 von unten durch einen Boden dicht abgeschlossen
ist, während die Austrittsöffnungen für das Bitumen seitlich in der Rohrwand ausgebildet
sind. Somit kann das Bitumen aus der Leitung erst in seitlicher Richtung radial
ausströmen.
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Die elektrische Heizung 5 des Messbehälters 6, sowie die Heizung
13 für die Pumpe 12 und den Wechselhahn 16 können gesondert und einzeln zugeschaltet
werden, so dass hierdurch eine Uberhitzung bei jedem der Konstruktionselemente vermieden
werden kann. Zur Kontrolle der Temperatur ist im Messbehälter 6 ein Thermometer
eingebaut.
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Die Anzeigevorrichtung 14 der Bitumenwaage 3 ist auf den O-Pegel
tariert, und ihre Skalenteilung gemaß der Bitumenmenge kalibriert. Im Mesazustand
O-Pegel befindet
sich das Bitumen bis zur oberen Kante der obersten
Austrittöffnung der Einfüll-bsaugleitung 4 im Messbehälter 6, und es wird somit
nach dem Auffüllen stets nur die darüber liegende Bitumenmenge ausgepumpt. Es braucht
demnach stets nur-die jeweilige Dosiermenge an Bitumen bei der Messung ein-bzw.
aufgefüllt zu werden, und dies-kann unmittelbar durch den Steuerfühler 19 eingestellt
bzw voreingestellt werden.
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Der Steuerfühler'19 wird sowohl beim o-Pegel als auch in aufgefülltem
Zustand durch den Zeiger der Anzeigevorrichtung 14 betätigt. Der Messbehälter 6
ist gegen Uberlauf von Bitumen durch ein Uberlaufrohr gesichert, wobei das Waagenhebelsystem
mit einem Endschalter versehen ist, durch welchen nach Überschreitung der zulässigen
Füllung des Messbehälters 6 die Pumpe 7 abgeschaltet wird.
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Anstelle des in der Zeichnung dargestellten Wechselhahnes 16 kann
die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung auch mit zwei Tellerventilen oder Schiebern
bzw. ähnlich wirkenden Ventilen ausgerüstet sein, deren Betätigung (und auch in
der vorliegenden Ausführung des Wechselhahnes) hydraulisch, pneumatisch, elektrißch
oder entsprechend übersetzt auch mechanisch erfolgen kann. Ihr Waagensystem kann
ferner in Porm einer Waage von beliebiger Ausführung mit induktiven, mechanischen
oder beliebigen anderen Steuerfühlern versehen ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung kann naturgemit außer Bitumen
auch zur genau erfolgenden Dosierung von Ölen und anderen flüssigkeiten (z.B. Säuren
bei Anwendung von säurefestem Behälter, Wechselhahn und entsprechenden Pumpen sowie
Rohrleitungen) mit Erfolg verwendet werden.