DE2701508C3

DE2701508C3 - Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer zu fördernden Mischung aus körnigem oder pulverförmigen Trockengut und einer Flüssigkeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2701508C3
Application number: DE19772701508
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. 6240 Koenigstein Maurer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-15
Filing date: 1977-01-15
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2701508B2; DE2701508A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer Mischung aus körnigem oder pulverförmigem Trockengut und einer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das insbesondere bei der Mischung und Verarbeitung von Baustoffen Verwendung findet.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Aus dem DE-GBM 72 40 026 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Anmischen und Verspritzen von Putzmörtel bekannt, bei der das in einen Vorratsbehälter geschüttete Trockengut zu einer zylindrischen Fallstrecke gefördert wird, in der ein umlaufender Mischer angeordnet ist, der das Material lockert und dann in ein Rührwerk leitet, in dem es mit Wasser innig durchmischt und anschließend durch eine Schraubenpumpe zum Verarbeitungsort gedrückt wird.

Bei einer derartigen Vorrichtung bzw. bei einem derartigen Verfahren werden aufgrund der einfachen Bauweise bevorzugt Exzenterschneckenpumpen zur Förderung eingesetzt. Dabei ist es nachteilig, daß sich der Förderdruck bei Veränderungen der Förderweite, der Förderhöhe, des Querschnitts der Verbindungsrohre etc. verändert.

Es ist bekannt, daß die bei der bekannten Vorrichtung bzw. bei dem bekannten Verfahren bevorzugt verwendeten Exzenterschneckenpumpen eine vom Druck

weitgehend linear abhängige Förderkennlinie besitzen, d.h. daß sie bei steigendem Förderdruck weniger fördern, da es sich um reine Verdrängerpumpen handelt. Der lineare Zusammenhang zwischen Forderdruck und auf die Zeit bezogene Fördermenge führt bei der bekannten Vorrichtung bzw. dem bekannten Verfahren zu erheblichen Konsistenzschwankungen, da infolge eines höheren Förderdrucks die Pumpe weniger Mischgut abzieht und bei unbeeinflußter, konstanter Flüssigkeitszugabe das Mischgut dünnflüssiger wird. Diese bei dem bekannten Verfahren unvermeidlichen Schwankungen des Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trockengut der geförderten Mischung ist unerwünscht

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer zu fördernden Mischung aus körnigem oder pulverförmigem Trockengut und einer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dei.i Konsistenzschwankungen, d. h. Schwankungen des Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trockengut, vermieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.

Die erstgenannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer Mischung aus körnigem oder pulverförmigem Trockengut und einer Flüssigkeit, bei dem das Trockengut in eine Mischkammer gefördert und mit der durch Zuführdüsen einströmenden Flüssigkeit gemischt und die Mischung einer von einem Getriebemotor angetriebenen Exzenterschneckenpumpe mit vorgeschaltetem Saugraum · zugeführt wird, die die Mischung druckseilig durch anschließbare Verbindungsrohre zum Bearbeitungsort J5 fördert, dadurch gelöst, daß das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut durch Veränderung der Zufuhrmenge einer der beiden Komponenten in Abhängigkeit vom Förderdruck auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. 4ü

Die zweitgenannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer zu fördernden Mischung aus körnigem oder pulverförmigem Trockengut und einer Flüssigkeit, mit einem Vorratsbehälter, aus dem eine von einem Motor <n antreibbare Förderschnecke das Trockengut in eine Mischkammer eingibt, in der ein von einem Getriebemotor angetriebener Mischer umläuft, mit einer Exzenterschneckenpumpe mit vorgeschaltetem Saugraum, in den die Mischkammer mündet, und mit Zuführdüsen zur Flüssigkeitszufuhr dadurch gelöst, daß an einem Druckstutzen der Pumpe ein Druckfühler vorgesehen ist, der den Förderdruck abfühlt und ein dem Förderdruck entsprechendes Vergleichssignal an Regeleinrichtungen abgibt, die zur Regelung des κ Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trockengut vorgesehen sind.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß der abgetastete Förderdruck zur Regelung des Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trockengut ω bei Fördermengenschwan¹ '■* : herangezogen wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der vorgebbare konstante Wert des Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trockengut auch während der b-, Durchführung des Verfahrens stufenlos wählbar und verstellbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut mittelbar über die Flüssigkeitszufuhr in Abhängigkeit vom Förderdruck geregelt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut mittelbar über die auf die Zeit bezogene Fördermenge in Abhängigkeit vom abgefühlten Förderdruck geregelt. Eine derartige Regelung der Fördermenge läßt sich durch eine Drehzahlregelung des die Förderpumpe antreibenden Getriebemotors verwirklichen.

Die Vielzahl der unterschiedlichen Trockengüter mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere unterschiedlicher Mischbarkeit, stellt hohe Anforderungen an die Steuerbarkeit und Regelbarkeit des Mischvorganges. Da für die verschiedenen Mischungen und die verschiedenen Verwendungsarten der Mischungen ganz unterschiedliche Mischungsverhältnisse von Flüssigkeit und Trockengut verlangt. werden, bietet ein von der Förderpumpe unabhängig, drehzahlgesteuerter Mi_r scherantrieb eine besonders hohe Anpassung an die" spezieilen Eigenschaften den zu mischenden Trockengüter. . .

Um eine befriedigende Steuerbarkei» und ■Regelbarkeit des Mischvorganges zu ermöglichen, muß der Mischvorgang qine vorgegebene Mindestmischzeit lang innerhalb der Mischkammer ablaufen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitz't bevorzugt einen Druckfühler an einem Druckstutzen der Pumpe, der den Förderdruck abfühlt und.ein dem Förderdruck entsprechendes Vergleichssignal an Regeleinrichtungen liefert, die die Zufuhr der Flüssrgkeitsmenge in die Mischkammer steuern.

Der Druckfühler ist bevorzugt als hydraulischer Druckfühler ausgebildet, der den gemessenen Förderdruck z. B. über eine Flüssigkeit einem Stellventil zuführt, das die Flüssigkeitszufuhr in die Mischkammer steuert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält der Druckfühler einen Dehnungsmeßstreifen oder ähnliche Einrichtungen der den Förderdruck an einer hierfür vorgesehenen Stelle des Druckstutzens der Pumpe abnimmt und eine dem Förderdruck proportionaleelektrische Spannung erzeugt, die als Vergleichssignal den Regeleinrichtungen zuführbar ist.

Die Regeleinrichtungen enthalten bevorzugt einen Regler und Flüssigkeits-Stellventile vor den in der Außenwand der Mischkammer sitzenden Zuführdüsen zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr, die in die Mischkammer eingeleitet wird. Die Flüssigkeits-Stellventile sprechen auf das vom Druckfühler erzeugte, dem Förderdruck entsprechende Vergleichssignal an, und steuern so die Flüssigkeitszufuhr in Abhängigkeit vom Förderdruck.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Regeleinrichtungen aus einem drehzahlsteuerbaren Getriebemotor zum Antrieb der Förderpumpe, der auf das vom Druckfühler gelieferte Vergleichssignal anspricht und die auf die Zeit bezogene Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit vom Förderdruck steuert.

Bevorzugt ist der Pumpenantrieb vom Mischerantrieb getrennt, und es ist mindestens einer der Antriebe regelbar bzw. steuerbar.

Damit das Mischgut eine vorgegebene Mindestmischzeit lang innerhalb der Mischkammer verweilt, wird

erfindungsgemäß zwischen Mischkammer und Saugraum eine die Durchtrittsöffnung für das Mischgut verengende Blende vorgesehen. Durch Einhaltung der Mindestmischzeit wird die Steuerbarkeit und Regelbarkeit des Mischprozesses verbessert. Durch die die Durchtrittsöffnung verengende Blende wird außerdem bewirkt, daß unkontrollierte Strömungsvorgänge im Pumpensaugraum den Mischprozeß durch Rückspritzen und/oder Rückfördern in die Mischkammer nicht nachteilig beeinflussen können.

Die Regeleinrichtungen sind erfindungsgemäß so ausgelegt, daß insbesondere ein vorgegebenes Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut während des Betriebs der Vorrichtung unabhängig vom Förderdruck konstant bleibt, und daß außerdem das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut auch während des Betriebes stufenlos von außen verstellbar und wählbar ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In den Figuren zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ein Blockschallbild einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens-,

F i g. 3 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

F i g. 4 eine Aufsicht auf die zwischen Mischkammer und Saugraum vorgesehene Blende, als Schnitt A-B in Fig. 3.

Die F i g. 1 und 2 zeigen Blockschahbilder bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Aus der Vorratskammer 1 wird z. B. mittels einer durch den Motor 4 angetriebenen Förderschnecke das gelagerte körnige Trockengut in den Dosierraum 16 und die Mischkammer 5 gefördert. In der Mischkammer ist ein umlaufender Mischer vorgesehen, der von dem Mischerantrieb 10 angetrieben wird. In die Außenwand der Mischkammer 5 münden Zuführdüsen 15, durch die Flüssigkeit in die Mischkammer eintritt. Das Trockengut tritt aus der Mischkammer 5 in den Saugraum 25 ein, der der Förderpumpe vorgeschaltet ist, die bevorzugt als Exzenterschneckenpumpe ausgebildet ist. Im Saugraum sind weitere Förder- und Mischeinrichtungen vorgesehen, die das Mischgut zur Saugöffnung der Förderpumpe 27 transportieren. Die Förder- und Mischeinrichtungen im Saugraum 25 werden bevorzugt zusammen mit dem Pumpenmotor von einem Getriebemotor 20 angetrieben.

In F i g. 1 ist an einem Druckstutzen der Förderpumpe 27 ein Druckfühler 40 angebracht, der den Förderdruck der Förderpumpe abfühlt und ein Vergleichssignal VS einem Regler 50 zuführt, der ein Stellventil 60 vor den Zuführdüsen 15 des Flüssigkeitskanals in Abhängigkeit vom Vergleichssignal und einem Sollwertsignal steuert Der Regler besteht aus einem Regler bekannten Typs und läßt sich insbesondere als P-Regler, als PI-Regler, als PID-Regler etc. ausbilden.

Das in F i g. 2 dargestellte Blockschaltbild entspricht im wesentlichen dem in F i g. 1 dargestellten Verfahrensablauf, jedoch ist anstelle des Reglers 50 und des Stellventils 60 dem an einem Druckstutzen der Förderpumpe sitzenden Druckfühler 40 ein Drehzahlregler 70 nachgeschaltet, der mit dem Getriebemotor 20 für die Förderpumpe 27 verbunden ist und zur Drehzahlregelung des Pumpenantriebs dient Das Vergleichssignal VS wird daher dem Drehzahlregler 70 zugeführt, der die Drehzahl des Getriebemotors 20 der Förderpumpe 27 in Abhängigkeit von dem abgefühlten Förderdruck der Förderpumpe 27 regelt. Auf diese Weise wird die auf die Zeit bezogene Fördermenge der Förderpumpe 27 in Abhängigkeit des abgefühlten Förderdrucks gesteuert, wodurch z. B. bei anwachsendem Förderdruck ebenfalls eine Erhöhung der auf die Zeit bezogene Fördermenge bewirkt wird. Auf diese Weise zieht die Pumpe trotz des durch äußere

ίο Bedingungen anwachsenden Förderdruckes eine konstant bleibende Menge des Mischgutes ab, so daß bei unbeeinflußter, konstanter Flüssigkeitszugabe das Mischgut ein konstantes Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut beibehält. Konsistenz-Schwankungen werden daher vermieden.

F i g. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem Vorratsbehälter 1 läuft eine von dem Motor 4 angetriebene Förderschnecke 2 um, die das im Vorratsbehälter 1 gelagerte Trockengut einer Dosierschnecke 16 und der Mischkammer 5 zuführt, in der ein Mischer 7 zusammen mit der Dosierschnecke 16 von einem an der oberen Stirnseite der Mischkammer 5 sitzenden Mischantrieb 10 angetrieben wird.

Die in der Mischkammer 5 hergestellte Mischung tritt an der unteren Stirnseite der Mischkammer 5 durch eine von einer Blende 12 und der Außenwand der Mischkammer begrenzte Durchtrittsöffnung 13 in den Saugraum 25 ein, der einer Förderpumpe 27 vorgeschal-

jo tet ist (vergleiche auch Fig.4). Die Förderpumpe 27 ist bevorzugt als Exzenterschneckenpumpe ausgebildet und besitzt einen Pumpenstator 29, der mittels Spannschrauben 31 nachspannbar ist. Ein Pumpenrotor 28 läuft im Pumpenstator 29 um und ist über eine mit Förder- und Mischflügeln versehene, durch den Saugraum geführte Antriebswelle 24 von einem Getriebemotor 20 antreibbar. Am druckseitigen Ende der Förderpumpe 27 ist ein Pumpenauslaß 32 vorgesehen, an den Verbindungsrohre anschließbar sind, durch die die Mischung an den Bearbeitungsort gefördert wird.

An einem Druckstutzen 33 der Pumpe 27 ist ein hydraulischer Druckfühler 40 angebracht, der den Förderdruck der Pumpe abfühlt und ein Vergleichssignal VS einem Regler 50 zuführt Der Regler 50 liefert an ein Stellventil 60 ein Regelsignal, das aus Vergleichssignal und einem Sollwertsignal abgeleitet ist. Das Stellventil 60 liegt vor einer Zuführdüse 15, durch die Flüssigkeit entsprechend der Stellung des Stellventils 60 in die Mischkammer 5 eingeleitet wird. Bevorzugt sind an der Außenwand der Mischkammer mehrere Zuführdüsen 15 in einer oder in mehreren Ebenen angeordnet, um eine gleichmäßige Verteilung der einströmenden Flüssigkeit in der Mischkammer zu erreichen. An Stelle des Reglers 50 und des Stellventils 60 im Zufuhrkanal der Flüssigkeit läßt sich eine drehzahlsteuerbare Ausführungsform des Getriebemotors 20 verwenden, wobei ein Drehzahlregler 70 zwischen Druckfühler 40 und Getriebemotor 20 angeordnet wird (vergleiche auch F i g. 2).

Um für eine Vielzahl unterschiedlicher Trockengüter mit unterschiedlicher Mischbarkeit auch entsprechend unterschiedliche Mischungsverhältnisse von Flüssigkeit und Trockengut einstellen zu können, sind bevorzugt ein Mischerantrieb 10 und ein von diesem Mischerantrieb unabhängiger Getriebemotor 20 als Pumpenantrieb vorgesehen. Ein von dem Pumpenantrieb 20 unabhängiger drehzahlsteuerbarer Mischerantrieb 10 bietet die

27 Ol 508

Möglichkeit, den Mischvorgang an die Beschaffenheit der zu mischenden Materialien anzupassen.

In Fi g. 4 ist die Blende 12 zwischen Mischkammer 5 und Saugraum 25 in Aufsicht dargestellt, wobei beispielsweise eine kreiszylindrische Mischkammer dargestellt ist. Die Durchtrittsöffnung 13 wird durch eine Kreissehne 12a der Blende 12 und durch die kreisförmige Außenwand der Mischkammer begrenzt. Die als Kreissehne 12 ausgebildete Begrenzungskanle der Blende 12 verläuft dabei parallel zur Antriebswelle der Förderpumpe 27. Die Drehrichtungen des Mischers und der Antriebswelle der Pumpe und die Ausrichtung

der Austrittsöffnung der Blende sind einander so zugeordnet, daß das tangential zur Außenwand der Mischkammer 5 nach unten austretende Gut von den Misch- und Förderflügeln 24 der Antriebswelle in Austrittsrichtung weiter geführt und zur Saugöffnung der Pumpe 27 gebracht wird.

Durch die durch die Blende 12 bewirkte Verengung der Durchtrittsöffnung 13 zwischen Mischkammer 5 und Saugraum 25 verbleibt das Trockengut eine gewisse Mindestmischzeit lang in der Mischkammer 5. Dadurch wird eine verbesserte Sleuerbarkcit und Rcgelbarkcit des Mischvorganges erzielt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer Mischung aus körnigem oder pulverförmigem Trockengut mit einer Flüssigkeit, bei dem das Trockengut in eine Mischkammer gefördert und mit der durch Zuführdüsen einströmenden Flüssigkeit gemischt und die Mischung einer von einem Getriebemotor angetriebenen Exzenterschneckenpumpe mit vorgeschaltetem Saugraum zugeführt wird, die die Mischung druckseitig durch anschließbare Verbindungsrohre zum Bearbeitungsort fördert, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut durch Veränderung der Zufuhrmenge einer der beiden Komponenten in Abhängigkeit vom Förderdruck auf einem vorgegebenen Wert gehaltsn wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut durch Veränderung der Zufuhrmenge der Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Förderdruck auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare konstante Wert des 2-> Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trokkengut stufenlos wählbar und verstellbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut sn mittelbar über die Flüssigkeitszufuhr in Abhängigkeit von dem Förderdruck geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Flüssigkeit und Trockengut mittelbar über die auf die Zeit bezogene Fördermenge in Abhängigkeit vom abgefüllten Förderdruck geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der iMischerantrieb 4U gemäß den speziellen Eigenschaften des zu mischenden Trockengutes einstellbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischvorgang eine vorgegebene Mindestmischzeit lang innerhalb der Mischkammer abläuft.

8. Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer zu fördernden Mischung aus körnigem oder pulverförmigem Trockengut mit einer Flüssigkeit, mit einem Vorratsbehälter, aus dem eine von einem Motor antreibbare Förderschnecke das Trockengut in eine Mischkammer eingibt, in der ein von einem Getriebemotor angetriebener Mischer umläuft, mit einer Exzenterschneckenpumpe mit vorgeschaltetem Saugraum, in den die Mischkammer mündet, und mit Zuführdüsen zur Flüssigkeitszufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Druckstutzen (32) der Pumpe (27) ein Druckfühler (40) vorgesehen ist, der den Förderdruck abfühlt und ein dem Förderdruck entsprechendes Vergleichssignal an Regeleinrichtungen (50, 60; 70) abgibt, die zur Regelung des Mischungsverhältnisses von Flüssigkeit und Trockengut vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- μ zeichnet, daß der Druckfühler (40) als hydraulischer Druckfühler ausgebildet ist, der den abgefühlten Förderdruck über eine Flüssigkeit den Regeleinrichtungen (50,60) zuführt

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühlet (40) einen Dehnungsmeßstreifen oder ähnliche Einrichtungen enthält, der den Förderdruck am Druckstutzen (32) der Pumpe (27) abnimmt und eine dem Förderdruck proportionale elektrische Spannung erzeugt, die als Vergleichssignal den Regeleinrichtungen (50,60; 70) zuführbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen (50,60) einen Regler (50) und Flüssigkeits-Stellventile (60) zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr vor den in der Außenwand der Mischkammer (5) sitzenden Zuführdüsen (15) enthalten, die auf das dem Förderdruck entsprechende Vergleichssignal ansprechen und die Flüssigkeitszufuhr in die Mischkammer (5) in Abhängigkeit vom Förderdruck steuern.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen (70) einen drehzahlsteuerbaren Getriebemotor (20, 70) zum Antrieb der Förderpumpe (27) enthalten, der auf das vom Druckfühler (40) gelieferte Vergleichssignal anspricht und die auf die Zeit bezogene Fördermenge der Pumpe (27) in Abhängigkeit vom Förderdruck steuert.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenantrieb (20) vom Mischerantrieb (10) getrennt ist, und daß mindestens einer der Antriebe (10, 20) steuerbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mischkammer (5) und Saugraum (25) eine die Durchtrittsöffnung (13) für das Mischgut verengende Blende (12) vorgesehen ist.