DE2541774C3 - Vorrichtung zur Zuführung eines verflüssigten thermoplastischen Bindemittels zu einem aus dispersen Feststoffen gebildeten Gutstrom in anteilmäßiger Abhängigkeit von den Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung eines verflüssigten thermoplastischen Bindemittels mittels einer in ihrer Durchsatzleistung regelbaren Förderpumpe zu einem aus dispersen Feststoffen gebildeten Gutstrom in anteilmäßiger Abhängigkeit von dem durch eine kontinuierliche Waage ermittelten Feststoffdurchsatz, insbesondere zur Herstellung eines bituminösen Mischgutes für den Straßenbau, in einem Mischaggregat beliebiger Ausführung.

Durch die DE-AS 10 08 480 wurde eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der durch die Gegenschaltung einer elektrischen Spannung, die dem Gewicht der die Meßstation durchlaufenden Materialmenge proportional ist und einer elektrischen Spannung, die der erforderlichen Rüssigkeitszusatz-Soümengc proportional ist, die jeweils benötigte Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der sich einstellenden Differenzspannung geregelt wird.

Die hierbei für die Flüssigkeitszugabe vorgesehenen mehreren Pumpen übernehmen dabei die Funktion des Meßgerätes und siiKi mit einer umlaufenden Tachometermaschine verbunden.

Diese für einfache Dosieraufgaben auch heute — beispielsweise im bituminösen Unterbau — noch verwendbar erscheinenden Dosiersysteme genügen jedoch hinsichtlich ihrer Dosiergenauigkeit nicht den in Westeuropa üblichen Standardvorschriften in bituminösen Deckenbau.

Dieser Mangel ist letztlich bestimmend für die nur geringen Fortschritte in der Entwicklung kontinuierlich betriebener Aufbereitungsanlagen.

In diesem Zusammenhang ist auf eine neuere, durch die Druckschrift der BOEING Constr. Equipm. Comp, USA, Serie 100 »BOEING Drum mixer«, beschriebene Vorrichtung zu verweisen. Bei einer Vorrichtung nach dieser Schrift wird die gesamte Beschickungsmenge der Zuschlagstoffe durch eine kontinuierliche Verwiegung gemessen. Die Momentanleistung der Bitumenpumpe wird dabei direkt durch das Ausgangssignal der Verwiegeeinrichtung gesteuert und damit ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen Bitumen und Zuschlagstoffen, entsprechend der Voreinstellung, gewährleistet.

Die Bitumenpumpe — es handelt sich üblicherweise um eine Zahnrad- oder Schraubenpumpe — weist bei einer Ansaughöhe von nicht mehr als 3'/2 m und einem Förderdruck von nicht mehr als 60 m und bei einer Viskosität bis zu etwa 80 cST eine praktisch lineare, von ihrer Drehzahl abhängige Fördercharakteristik auf. BOEING treibt die Pumpe über einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl, eine Hydraulikpumpe mit variabler Förderleistung und einem hydraulischen Motor an.

Nachteile dieser Konzeption sind, daß die gleichzeitig als Meßgerät verwendeten Förderpumpen einem nicht unerheblichen Verschleiß unterliegen, und daß deren Wirkungsgrad — insbesondere bei einer etwas gesteigerten Förderhöhe, wie sie z. B. schon bei einer relativ groben Verdüsung üblich und notwendig ist, und bei der Förderung von Bindemittel mit erhöhtem Anteil an unlöslichen Bestandteilen — verhältnismäßig rasch

abbaut.

Dadurch wird nicht nur die absolute Fördermenge pro Umdrehung bei definierten Vorbedingungen reduziert, sondern auch der vorher genannte Unearbereich für die Verwendungsfähigkeit solcher Pumpen oft sehr schnell drastisch eingeengt

Für Chargenmischanlagen wurde ein Bindemitteldosiergerät nach dem Deutschen Patent 10 94 283 zur absatzweisen Dosierung von bituminösem Bindemittel zu vorabgewogenen Mineralstoffen bekannt Bei diesem Gerät wird das Bindemittel im Kreislauf durch einen über einen Belttftungsstutzen geöffneten zweiten Behälter, dessen Füllhöhe durch einen Oberlauf eingestellt ist mittels einer Zirkulationspumpe aus dem tieferliegenden Entnahmebehälter und in diesen zurück gefördert

Weitere Nachteile sind die Notwendigkeit von zwei Pumpen, & h. einer ständig betriebenen Umwälzpumpe und einer bei jeder Charge ein- und abschaltenden Absaugepumpe sowie die saugseitige Anordnung eines Filters, das im Gegensatz zu druckseitigen Filtern leichter zur Verklebung und damit zur Beeinträchtigung der Ansaugleistung neigt

Dies berücksichtigend ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung nach der eingangs gegebenen Klassifizierung zu nennen, bei der die Funktion der Pumpe im wesentlichen auf ein zwar in seiner Leistung regelbares Förderelement beschränkt bleibt das gegebenenfalls zu einer Voreinstellung herangezogen wird, bei der aber die momentane Förderleistung exakt jo bestimmt wird und diese Leistung, d.h. der Istwert, Regelgröße für die Einstellung der Pumpenleistung durch Drehzahlregulierung ihres Antriebes ist.

Darüber hinaus sind zumindest anordnungsbedingte Schwierigkeiten des Filters sowie die Notwendigkeit des Einsatzes zweier unabhängiger Pumpen zu vermeiden. Auch muß die Vorrichtung entsprechend ihrer eingangs gegebenen Klassifizierung in ihrer Funktion insoweit abgestimmt sein, daß den bei der Herstellung bituminösen Mischgutes zu berücksichtigenden Faktoren, insbesondere während des Anfahrbetriebes, in vollem Umfang Rechnung getragen wird, und daß die normalerweise kontinuierliche Aufbereitung fallweise in eine Chargenaufbereitung, insbesondere für die Aufbereitung größerer Chargen, ohne größeren Aufwand -n durch einfachste Mittel gewandelt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß der Bindemittelpumpe druckseitig — und zwar jeweils verbunden durch die zur Aufgabestelle des Bindemittels führende Leitung in Reihenfolge ihrer ~>o Aufzählung — ein Filter, eine Zweiwegerohrleitungsschaltung mit abzweigender Zirkulationsleitung sowie einen Volumendurchsatzleistungsmesser nachgeordnet sind und zumindest diese Teile — einschließlich einer sie umfassenden Heizeinrichtung — eine Blockkonstruk- r> tion bilden, die Anschlüsse für die Zu-, Abführung und den Rücklauf des Bindemittels, für die Übertragungsmittel der Bewegungen des Volumenmessers auf ein Anzeigegerät, Anschlüsse für die Betätigung der genannten Rohrleitungsschaltung sowie Durchführun- · gen für die Reinigung des Filters aufweist, und daß der Regler des Antriebsmotors der Pumpe mit der kontinuierlichen Waage für die Feststoffe unter Zwischenschaltung einstellbarer Glieder, d. h. der Mengenvoreinstellgeräte durch an sich bekannte Mittel verbunden ist.

Eine Modifikation der Vorrichtung für eine eventuell fallweise notwendige ch&igenweise Zusammenführung der zu mischenden Feststoff-Bindemittelkomponenten sieht vor, daß mit dem der kontinuierlichen Waage zugeordneten Mengenvoreinstellgerät ein ein- oder mehrgliedriges Zeitrelais verbunden ist das mehrere veränderlich einstellbare Kontakte aufweist, durch dessen ersten Kontakt durch entsprechende Umschaltung der Steuermittel die Bindemittelzugabe einleitbar und durch dessen zweiten Kontakt — nach Ablauf eines weiteren Zeitabschnittes — beendbar ist und daß der Feststoffdurchsatz mengenmäßig dadurch begrenzbar ist daß ein zwischen den genannten Kontakten oder ein vor diesen Kontakten liegender dritter Kontakt die Feststoffzuführung beendet ein vierter Kontakt die Entleerung des Mischers ermöglicht während durch einen fünften Kontakt des Zeitrelais die Wiederholung der genannten Vorgänge einleitbar ist

Diese Vorrichtung wird den in der Aufgabenstellung dargestellten Erfordernissen in vollen? Umfang gerecht

Die Funktion der Pumpe wird auf ein in seiner Leistung regelbares Förderelement beschränkt das zur Voreinstellung herangezogen werd:j kann. Die momentane Förderleistung wird jedoch durch einen Volumenmesser, und zwar vorzugsweise durch einen Ovalradzähler, festgestellt wobei der festgestellte Istwert Regelgröße für die Nachregulierung der Pumpen!eistung durch die Drehzahlregulierung ihres Antriebs ist

Damit wird der ursprünglich lediglich durch den voreinstellbaren Anteil und die Gewichtskomponer.te, d. h. durch die Mineralstoffe, vorangestellte Sollwert für die Pumpenleistung durch das Ergebnis einer echten Leistungsmessung in einen Istwert korrigiert. Die saugseitige Anordnung eines insbesondere die Bitumendosierung oft hindernden Filters sowie die Verwendung von zwei Pumpen wurden vermieden.

Des weiteren werden durch die vorgesehene Blockbildung der Teile und durch deren Umfassung durch eine Heizeinrichtung die erforderliche gleichmäßige Temperaturhaltung bei geringen Abstrahlves'usten ermöglicht.

Zur Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird folgende Erläuterung gegeben:

Der durch die Feststoffwaage abgegebene elektrische Wert wird durch die Werte der Voreinstellung des Bindemittelanteiles insoweit verändert, daß die Pumpe im Bereich ihrer Dosiergenauigkeit das erforderliche Bindemittelvolumen und zwar zunächst in Zirkulationsstellung fördert. Diese Führung des Bindemittels wird anschließend solange aufrecht erhalten, bis der Gutstrom in dem meist gleichzeitig als Trommeltrockner ausgebildeten Mischer, den Eindüsbereich in der erforderlichen Menge erreicht.

Dieser Zeitpunkt wird einmal durch Beobachtung festgestellt und der erforderliche Zeitbedarf durch das Zeilrelais voreingesteüt, das nach dem Ablauf den Impuls für die Umsteuerung des Bindemittelstromes aus der Zirkulationsstellung in die Zugabestellung durch die hierfür vorgesehenen Mittel, es handelt sich normalerweise um druckmittelbeaufschlagte Translationszylinder, gibt.

Das Bindemittel fließt nun durch den Volumenmesser über ein Zuteilrohr, dem vorzugsweise Düsen angeschlossen sind, in den Mischer. Als Volumenmesser für bituminöses Bindemittel hat sich, wie erwähnt, der Ovalradzähler als geeignet bestätigt. Die von dem Zähler abgehende Weile bzw. Wellen sind mit den sich drehenden Ovalrädern verbunden und wirken auf einen elektrischen Geber ein, der einmal die Durchflußlei-

Siung anzeigt und darüber hinaus auf die der Mengenvoreinstellung für die Feststoffe und der Mengenvoreinstellung für das Bindemittel nachgeschalteten Plus-Minus-Regelung, für die Änderung der Drehzahl des Antriebes der Pumpe, einwirkt.

Fallweise kann vorgesehen werden, daß die Bindemittelförderpumpe mit in die Blockkonstruktion einbezogen ist.

Durch diese Maßnahme werden die Abstrahlverluste veiter reduziert und ein einheitlicher, auswechselbarer Montageblock gebildet, der den verschiedensten Aufbereitungsanlagen zugeordnet bzw. in diese eingebracht werden kann.

Im Interesse einer einfachen Regelung ist vorgesehen, daß die Bindemittelförderpumpe durch einen Gleichstrommotor angetrieben ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Pumpe durch einen beliebigen drehzahlveränderlichen Motor ggf. unter Vorschaltung eines Variators anzutreiben.

Abschließend muß festgehalten werden, daß der Begriff »Kontakte« bzw. »Kontaktstellen« nicht in wörtlichem Sinne zu verstehen ist.

Selbstverständlich können anstelle verstellbarer mechanischer Schaltkontakte berührungsfreie Schaltelemente vorgesehen werden.

Zusammengefaßt ist festzuhalten, daß diese Ausbildung der Aufgabenstellung in vollem Umfang gerecht wird, wobei besonders hervorzuheben ist, daß das Verfahren geringfügig modifiziert auch für die Zusammenführung von Feststoffen und einer flüssigen Komponente bei einem chargenweisen Betrieb von Aufbereitungsanlagen anwendbar ist.

Die Erfindung wird durch die Schemazeichnung beispielhaft erläutert.

In dem im Gleichstrom befeuerten Trommelmischer 1 werden einmal über eine Bandwaage 2 die Mineralstoffe 3 sowie das Bindemittel 4 über Düsen 17 in bestimmten Anteilen zusammengeführt, das entstehende Gemenge weiter vermischt und hierbei getrocknet und erhitzt.

Das Bindemittel 4 wird dem Behälter 5 über die Rohrleitung 6 durch die Zahnradpumpe 7, die durch einen Gleichstrommotor 8 mit variabler Drehzahl angetrieben wird, entnommen und über die Druckleitung 9 dem Dosiersatz 10 zugeführt.

Zu dem Dosiersatz 10 ist zu bemerken:

In dem in einem Heizkörper 11, der ein mit Thermalöl beheizter Behälter oder aber ein beheizbarer metallischer Gußblock, ζ. B. aus Aluminium sein kann, ist zunächst in Durchgangsrichtung ein von außen zu reinigendes Filter 12, das in einem Zweiwegrohrleitungsschalter — der in diesem Fall ein Dreiwegehahn 13 mitT-Durchgangist — einmündet, vorgesehen.

In Zirkulationsstellung dieses Dreiwegehahns wird das Bindemittel 4 über die Rohrleitung 14 in den Entnahmebehälter 5 zurückgefördert. Bei auf »Bindemittelzugabe« geschaltetem Dreiwegehahn 13 tritt das Bindemittel in den Ovalradzähler 15 ein und wird über die Rohrleitung 16 der Bindemitteldüse 17 zugeführt.

Desweiteren ist eine Prüfeinrichtung, bestehend aus den Durchgangshahnen 18 und 19, Bestandteil des Dosiersatzes 10. Will man die Leistung des Systems auslitern, so muß Hahn 18 geschlossen und Hahn 19 geöffnet werden. Das während einer bestimmten Zeit über Hahn 19 genommene Volumen läßt eine exakte Kontrolle und gegebenenfalls eine Nachjustierung zu.

So viel zu dem Weg des Bindemittels 4.

Zu den Steuer- und Regelmechanismen für die Gemischbildung übergehend, wird zunächst auf die

Mengenvoreinstellung 20 für die Feststoffe 3 hingewiesen. Durch die Betätigung des Voreinstellzeigers 21 wird die gewünschte Durchsatzleistung vorgewählt und damit — bei gegebener Spannung — ein elektrischer Wert eingestellt, wobei auf die gegebenen Wirkungsverbindungen zu den einzelnen Doseuren und Aufgabeapparaten hier nicht eingegangen wird. Der Ist-Wert wird durch den Ausschlag der Waage 2 und die hiermit verbundene Änderung des Abgriffes eines SchiebeWiderstandes 23 in einen veränderlichen zweiten elektrischen Wert transponiert und durch den Laufzeiger 22 dargestellt.

Parallel hierzu wird das der Mengenvoreinstellung 20 für die Feststoffe 3 nachgeordnete Mengenvoieinsiel'· gerät 24 für die Vorwahl der anteiligen Bindemittelzuführung zu den Feststoffen durch Einstellung des Zeigers 25 betätigt. Der eingegebene Wert erfähr! hierbei eine weitere Veränderung und wird über den noch nicht wirksamen Plus-Minus-Regler 27 auf den Pumpenregler 28, der dem Gleichstromantriebsmotor 8 für die Pumpe 7 zugeordnet ist, übertragen und damit die Einschaltung der Pumpe veranlaßt. Diese fördert nunmehr über die Rohrleitungen 6,9, das Filter 12, den Dreiwegehahn 13, die Rohrleitung 14 wieder in den Behälters zurück.

Gleichzeitig mit der Einschaltung des Pumpenmotors 8 erfolgt die Einschaltung eines verstellbaren Zeitrelais 29, das nach Ablauf der durch Zeiger 31 voreingestellten Zeit, d. h. bei Deckung mit dem Laufzeiger 30, die Umschaltung des Dreiwegehahns 13 über den druckmittelbeaufschlagten Translationszylinder 32, dem ein Magnetventil 33 — vorzugsweise ein Dreiwegeventil — zur Beherrschung der wechselseitig erforderlichen Druckmittelzugabe zugeordnet ist, bewirkt.

Mit der Umschaltung werden die Ovalräder des Ovalradzählers 15 in Drehung versetzt und der Zähler beginnt zu messen. Das Meßergebnis wird durch die Wellen 34 und 35 auf ein Ausgleichsgetriebe 36, das mit einem Stromgeber 37 verbunden ist, übertragen. Der durch Stromgeber 37 ermittelte elektrische Wert wird durch ein Anzeigeinstrument 38, das in Volumen pro Zeiteinheit geeicht ist, ausgewiesen, auf den Plus-Minus-Regler 27 übertragen und in den von Instrument 24 abgehenden Wert eingeführt. Regler 27 übernimmt nun — zusammenwirkend mit Regler 28 — die Einregelung der Pumpendrehzahl entsprechend der vom Volumenzähler 15 ermittelten Durchsatzleistung. Ist diese gegeben, so steht der Zeiger des Reglers 27 auf Null. Sämtliche Schwankungen in der Feststoffzugabe werden durch dieses System bei anteilmäßiger AufrecH*erhaltung des Bindemittelanteils sofort ausgeglichen, so daß immer Mischgut gleichmäßiger Zusammensetzung abgegeben wird.

Das durch gestrichelte Linien umrissene Feld der Darstellung zeigt die mögliche Alternativausbildung für den chargenweisen Betrieb, wobei die Einschaltung der Bindemitteldosierung — wie bereits zuvor ausgeführt — durch das Zeitrelais 29 erfolgt Diesem Zeitrelais 29 ist ein zweites Zeitrelais 39 parallel geschaltet, das neben einem Laufzeiger 40 vier Voreinstellzeiger, und zwar die Kontaktzeiger 41 für die Beendigung der Bindemittelzugabe, den Kontaktzeiger 42 für die Beendigung der Feststoffzuführung, den Kontaktzeiger 43 für die Entleerung des Mischers und den Kontaktzeiger 44 für die Einleitung der Wiederholung der genannten Vorgänge vorsieht

Selbstverständlich können weitere Abgriffe vorgenommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Zuführung eines verflössigten thermoplastischen Bindemittels mittels einer in ihrer Durchsatzleistung regelbaren Förderpumpe zu einem aus dispersen Feststoffen gebildeten Gutstrom in anteilmäßiger Abhängigkeit von dem durch eine kontinuierliche Waage ermittelten Feststoffdurchsatz, insbesondere zur Herstellung eines bituminösen Mischgutes für den Straßenbau, in einem Mischaggregat beliebiger Ausführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelpumpe (7) druckseitig — und zwar jeweils verbunden durch die zur Aufgabestelle des Bindemittels führende Leitung (9/16) in Reihenfolge ihrer Aufzählung — ein Filter (12), eine Zweiwegerohrleitungsschaltung (13) mit abzweigender Zirkulationsleitung (14) sowie einen Volumendurchsatzleistungsmesser (15) nachgeordnet sind und zumindest diese Teile — einschließlich einer sie umfassenden Heizeinrichtung (11) — eine Blockkonstruktion bilden, die Anschlüsse für die Zu-, Abführung (9/16) und den Rücklauf des Bindemittels, für die Übertragungsmittel (34/35) der Bewegungen des Volumenmessers (15) auf ein Anzeigegerät (38), Anschlüsse für die Betätigung der genannten Rohrleitungsschaltung (13) sowie Durchführungen für die Reinigung des Filters aufweist, und daß der Regler des Antriebsmotors (8) der Pumpe (7) mit der kontinuierlichen Waage (2) für die Feststoffe unter Zwischenschaltung einstellbarer Glieder, d.h. der Mengenvorerslellgeräte (20/24) durch an sich bekannte Mittel verbunden ist

2. Abänderung der Vorrichtung für die chargenweise Zusammenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem dtr kontinuierlichen Waage (2) zugeordneten Mengenvoreinstellgerät (20) ein ein- oder mehrgliedriges Zeitrelais (29) verbunden ist, das mehrere veränderlich einstellbare Kontakte aufweist, durch dessen ersten Kontakt (30/31) durch entsprechende Umschaltung der Steuermittel (32/33/13) die Bindemittelzugabe (16/17) einleitbar und durch dessen zweiten Kontakt (40/41) — nach Ablauf eines weiteren Zeitabschnittes — beendbar ist, und daß der Feststoffdurchsatz ·τ> mengenmäßig dadurch begrenzbar ist, daß ein zwischen den genannten Kontakten (30/31) (40/41) oder ein vor diesen Kontakten liegender dritter Kontakt (40/42) die Feststoffzuführung beendet, ein vierter Kontakt (40/43) die Entleerung des Mischers w ermöglicht, während durch einen fünften Kontakt (40/44) des Zeitrelais (29) die Wiederholung der genannten Vorgänge einleitbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelförderpumpe (7) v> mit in die Blockkonstruktion (10) einbezogen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelförderpumpe (7) durch einen Gleichstrommotor (8) angetrieben ist. mi

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) durch einen beliebigen, drehzahlveränderlichen Motor (8), gegebenenfalls unter Vorschaltung eines Variators, angetrieben ist. > ,

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Verwendung von verstellbaren, mechanischen Schaltkontakten berührungsfreie Schaltelemente vorgesehen sind.

7, Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenmesser (15) ein Ovalradzähler ist.