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Betonbereitungsanlage
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Die Erfindung betrifft eine Betonbereitungsanlage, mit einem aus einer
Mehrzahl von Boxen bestehenden Zuschlagstofflager, mit einer Dosier- und Mischeinrichtung
und mit mindestens einem in mehreren der Boxen einsetzbaren Schrapper, wobei die
Zuschlagstoffe durch den Schrapper in den Boxen angehäuft, durch im unteren Bereich
der Boxen angeordnete Dosierverschlüsse abgezogen und der Dosier-und Mischeinrichtung
zugeführt werden.
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Bei Betonbereitungsanlagen der beschriebenen Gattung werden sog. Zuschlagstoffe,
insbesondere also Sand bzw. Kies unterschiedlicher Körnungen, sortenweise getrennt
in den Boxen des Zuschlagstoff lagers bereit gehalten. Die Boxen sind üblicherweise
durch Boxentrennwände voneinander abgetrennt, die von einer sog. Dosierwand ausgehend
bezüglich der Dosier- und Mischeinrichtung radial verlaufen und sektorförmige Boxen
einschließen. Die Boxen werden von der Peripherie her mit den Zuschlagstoffen beschickt,
der Abzug erfolgt im Zentrum des Zuschlagstofflagerç in unmittelbarer Nähe der Dosier-
und Mischeinrichtung durch die
DosierverschlUsse. Die Erfindung
bezieht sich vor allem auf eine Betonbereitungsanlage dieses Aufbaus, läßt sich
aber ebenso auch bei Anlagen von anderem Aufbau verwirklichen.
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In jedem Fall müssen die Zuschlagstoffe über den Dosierverschlüssen
angehäuft werden, damit jederzeit ein einwandfreier Abzug aus den Boxen gewährleistet
ist. Dazu werden die Zuschlagstoffe durch den Schrapper von der Peripherie her zum
Zentrum hin zu einem Schüttkegel-Sektor angehäuft, dessen höchster Punkt über dem
Abzug aus der entsprechenden Box liegt. Ein Zuschlagstoff lager wird üblicherweise
von nur einem Schrapper bedient, der auf der Dosier- und Mischeinrichtung schwenkbar
angeordnet ist und das ganze Zuschlagstofflager überstreicht. Dabei wird jeweils
eine Box in einem oder mehreren Schrappzyklen, von denen jeder - entsprechend der
Größe der Box - aus mehreren Einzelhüben besteht, abgearbeitet, anschließend wird
der Schrapper zur nächsten Box weitergestellt.
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Der Einsatz des Schrappers muß dabei entsprechend dem unterschiedlichen
Abzug der Zuschlagstoffe aus den einzelnen Boxen und unter Berücksichtigung der
Anfuhr weiterer Zuschlagstoffe so gesteuert werden, daß jederzeit alle benötigten
Zuschlagstoffe zur Verfügung stehen und ein reibungsloser Arbeitsablauf bei der
Betonbereitung gewährleistet ist. In dem (aus der Praxis) bekannten Stand der Technik
von dem die Erfindung ausgeht, erfolgt die Steuerung des Schrappers weitgehend manuell
durch einen Maschinisten, wobei allenfalls die Abfolge der einzelnen Hübe jeweils
innerhalb einer Box durch ein Zeitrelais oder wegabhängig steuerbar ist. Die Bedarfssteuerung,
d.h. der Einsatz des Schrappers in den einzelnen Boxen entsprechend dem unterschiedlichen
Verbrauch der verschiedenen Zuschlagstoffe, erfolgt dabei durch den Maschinisten,
der den Verbrauch aus den einzelnen Boxen beobachten und den Schrapper entsprechend
steuern muß. Diese bekannte Arbeitsweise ist zeit- und kostenaufwendig. Es kommt
hinzu, daß man aus Kostengründen danach strebt, bei hohen
Kapazitäten
der Dosier- und Mischeinrichtung mit möglichst geringer Grundfläche des Zuschlagstofflagers
auszukommen, die dementsprechend verhältnismäßig geringe Lagerkapazität verlangt
jedoch eine sehr genaue und zuverlässige Bedarfssteuerung, damit ein reibungsloser
Arbeitsablauf gewährleistet ist. Diesen Anforderungen ist mit einer manuellen Steuerung
des Schrappereinsatzes nicht gerecht zu werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Betonbereitungsanlage
der vorstehend erläuterten Gattung einen kostengünstigen, störungsfreien automatischen
Arbeitsablauf zu erreichen. Mit anderen Worten strebt die Erfindung nach einer automatischen
Bedarfssteuerung für den Einsatz des Schrappers bei einer solchen Betonbereitungsanlage.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Beton-bereitungsanlage
der eingangs beschriebenen Gattung gelöst, die gekennzeichnet ist durch in jeder
Box angeordnete Füllstandsmelder und durch eine zentrale Steuereinheit,die mit den
Füllstandsmeldern als Steuergeber verbunden ist, wobei der Antrieb des Schrappers
und die Zuordnung des Schrappers zu den Boxen durch die zentrale Steuereinheit nach
Maßgabe der Füllstandsmelder steuerbar sind. Die Füllstandsmelder werden im Bereich
des Abzugs der jeweiligen Box angeordnet, beispielsweise bei der eingangs erläuterten
Sektoranordnung des Zuschlagstofflagerer Dosierwand, wo die Zuschlagstoffe durch
den Schrapper am höchsten angehäuft werden. Die Füllstandsmelder geben entsprechend
der Füllhöhe der Zuschlagstoffe in den Boxen Steuersignale an die zentrale Steuereinheit
ab, die den Einsatz des Schrappers in den Boxen entsprechend steuert. Die zentrale
Steuereinheit besteht dabei vorzugsweise aus einem Mikroprozessor, dessen entsprechende
Programmierung für einen Fachmann kein Problem darstellt.
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Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung zahlreiche Ausgestaltungsmöglichkeiten.
So können die Füllstandsmelder
im unteren Bereich jeder Box angeordnet
und als Füllstandsmeßgeber ausgebildet sein, wobei die an die Steuereinheit abgegebenen
Steuersignale der Füllmenge in der jeweiligen Box mehr oder minder genau proportional
sind.
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Dies läßt sich beispielsweise durch eine Wägung bzw.
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Druckmessung erreichen. Unterschreitet der gemessene Füllstand einen
vorgebbaren Wert, so wird der Schrapper in der entsprechenden Box eingesetzt und
Zuschlagstoff von der Peripherie her zum Abzug angehäuft. Eine andere Möglichkeit,
die sich in der Praxis durch besondere Einfachheit und Störungsanfälligkeit ausgezeichnet
hat, besteht darin, daß die Füllstandsmelder im oberen Bereich jeder Box angeordnet
und als "Voll-Melder" ausgebildet sind. Dabei wird ein gleichsam digitales Steuersignal
abgegeben, je nach dem ob die Box "voll" oder nicht voll" ist, wobei "nicht voll"
bedeutet, daß die Box zwar noch nicht unbedingt leer ist, daß aber die Box zur erneuten
Anhäufung von Zuschlagstoff ansteht. Dabei wird vorzugsweise die Anordnung so getroffen,
daß durch die Steuereinheit der Antrieb des Schrappers in vorgebbaren Boxen jeweils
für eine vorgebbare Anzahl von Schrappzyklen auslösbar ist und daß bei einer "Voll"-Meldung
des in der jeweils bearbeiteten Box angeordneten Füllstandsmelder der Antrieb des
Schrappers unterbrochen und der Schrapper automatisch zur nächsten Box überführt
wird. Dabei kann mit einer Steuereinheit selbstverständlich auch der gleichzeitige
Einsatz mehrerer Schrapper in derselben Boxenanlage gesteuert werden.
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Für den Fall, daß aus irgendwelchen Gründen eine Box so weitgehend
geleert wird, daß ein Abzug von Zuschlagstoff daraus nicht mehr stattfindet, sieht
die Erfindung vor, daß im unteren-Bereich jeder Box ein "Leer"-Melder angeordnet
ist. Wird ein "Leer"-Signal gegeben, so wird der Arbeitsablauf unterbrochen und
unter Unterbrechung des normalen Programms der sofortige Einsatz des Schrappers
in der als leer gemeldeten Box veranlaßt. Als "Leer"-Melder kann auch eine ggfs.
mit der Dosier- und Mischeinrichtung
verbundene Waage eingesetzt
werden, die ein entsprechendes Signal abgibt, wenn keine weitere Zufuhr mehr erfolgt.
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Vorstehend ist davon ausgegangen worden, daß der Schrapper einsatz
ausgelöst wird, sobald eine Box als nicht voll" gemeldet wird. Damit werden in vielen
Fällen bereits befriedigende Ergebnisse erreicht. Eine noch genauere Bedarfssteuerung
läßt sich dadurch verwirklichen, daß -bei einer Ausführungsform mit mindestens einer
den Dosierverschlüssen nachgeschalteten Waage - die Steuereinheit den Boxen zugeordnete
und mit einem Meßaugang der Waage (bzw. den Meßagängen ggfs. vorgesehener mehrerer
Waagen) verbindbare Summierspeicher aufweist, wobei in den Summierspeichern das
Gewicht jeder aus der jeweils zugeordneten Box abgezogenen Zuschlagsstoffmenge aufsummiert
und die Summe mit einem vorgebbaren Vorratswert verglichen wird und wobei bei den
Vorratswertübersteigender Summe, d.
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h. wenn die Box als nicht mehr voll" gilt, der Einsatz des Schrappers
in der entsprechenden Box auslösbar ist.
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Dadurch wird zugleich ein außeroderntlich rationeller Betrieb des
Schrappers erreicht. Die Vorratswerte sind vorzugsweise fUr jede Box gesondert einstellbar,
so daß den unterschiedlichen Schüttgewichten der Zuschlagstoffe Rechnung getragen
werden kann. Es empfiehlt sich dabei ferner, daß die Summierspeicher bei einer "Voll"-Meldung
des in der entsprechenden Box angeordneten Füllstandsmelders, d.h.
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nach beendetem Schrappereinsatz, selbsttätig auf "Null" gesetzt werden.
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Häufig werden bei einem Arbeitsauftrag von mehreren verfügbaren Zuschlagstoffen
nur einige benötigt, während die übrigen Boxen nicht in Anspruch genommen werden
oder überhaupt leer sind. Für diesen Fall empfiehlt es sich, die Steuereinheit so
einzurichten, daß jede Box wahlweise zentral für den Schrappereinsatz gesperrt werden
kann.
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Die Beschickung der Boxen erfolgt, wie erläutert, üblicherweise von
der Peripherie her von Lastwagen, die in festgelegter
Fahrtrichtung
durch einen Boxenanfahrtsbereich vorfahren und nach dem Entladevorgang durch einen
Boxenausfahrtbereich das Zuschlagstoff lager wieder verlassen.
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Die Praxis zeigt, daß der Entladevorgang mit dem Schrappereinsatz
kollidiert. Um bei automatischem Betrieb einer erfindungsgemäßen Betonbereitungsanlage
solche Kolli sionen zu vermeiden, sieht die Erfindung weiter vor, daß jeder Box
ein im Boxenanfahrtsbereich angeordneter Sperr schalter zugeordnet ist, wobei die
Boxen durch die Sperrschalter wählbar für den Schrappereinsatz sperrbar sind.
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Bei der Anfahrt betätigt der Lastwagenfahrer den Sperrschalter derjenigen
Box in der entladen werden soll, bei größerer Länge eines Lastzuges auch den Sperrschalter
der benachbarten Box, so daß Kollisionen zwischen Schrapper und Lastzug sicher vermieden
werden. Arbeitet der Schrapper gerade in einer der zu sperrenden Boxen, so wird
der Einsatz durch den Sperrschalter unterbrochen und das Programm bei der nächsten
nicht gesperrten nicht vollgemeldeten Box fortgesetzt. Die Freigabe von auf diese
Weise gesperrten Boxen nach dem Entladevorgang kann entweder durch ein Zeitrelais
oder vorzugsweise dadurch erfolgen, daß jeder Box ein im Boxenausfahrtsbereich angeordneter
Freigabeschalter zugeordnet ist, wobei gesperrte Boxen durch die Freigabeschalter
- unter Betätigung durch den Lastwagenfahrer bei der Ausfahrt - für den Schrappereinsatz
freig bbar sind. Eine zusätzlich mögliche Ampelanlage verhindert, daß ein zweites
Fahrzeug in die Boxenanlage einfährt.
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Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen schafft die Erfindung
die Möglichkeit eines vollständig automatischen Arbeitsablaufs bei einer erfindungsgemäßen
Betonbereitungsanlage.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen
Figur 1 eine Betonbereitungsanlage ausschnittsweise
in Aufsicht, Figur 2 den Gegenstand der Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten.
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Die in den Figuren dargestellte Betonbereitungsanlage besteht im wesentlichen
aus einem Zuschlagstofflager 1, einer Dosier- und Mischeinrichtung 2 und einem Schrapper
3. Das Zuschlagstofflager 1 ist zur Dosier- und Mischeinrichtung 2 hin durch eine
Dosierwand 4 begrenzt und besteht aus einer Mehrzahl von Boxen 5, in denen unterschiedliche
Zuschlagstoffe 6 gelagert sind und die durch bezüglich der Dosier- und Mischeinrichtung
2 radial verlaufende Boxentrennwände 7 abgeteilt sind. Die Boxen 5 weisen in Ihrem
unteren Bereich einen Abzug 8 auf, der in die Dosierwand 4 eingesetzt ist und an
den sich jeweils ein Dosierverschluß 9 anschließt. Die Zuschlagstoffe fließen aufgrund
ihrer Schüttfähigkeit durch Abzug 8 und Dosierverschluß 9 in einen Kübel lo der
Dosier- und Mischeinrichtung 2, werden mit einer Waage 11 gewogen und anschließend
in einen Mischer 12 überführt und gemischt, wobei Zement durch einen Schneckenförderer
13 zugeführt wird.
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Der Schrapper 3 besieht aus einer auf der Dosier- und Mischeinrichtung
2 drehbar angeordneten Antriebseinheit 14, an der ein Ausleger 15 angelenkt ist.
Am Ausleger 15 ist mittels Seilen 16 ein Schrappwerkzeug 17 geführt. Wie die Figuren
zeigen sind die Zuschlagstoffe 6 in den Boxen 5 in Form von Schüttkegel-Sektoren
angehäuft, deren höchster Punkt sich in der Nähe der Dosierwand 4 über den Abzügen
8 befindet. Wird Zuschlagstoff abgezogen, so sinkt die Schüttkegelhöhe im Bereich
des Abzugs 8 ab. Durch Betätigung des Schrappwerkzeugs 17 in Schrapprichtung (Pfeil
18) wird weiterer Zuschlagstoff im Bereich des Abzugs 8 angehäuft.
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Die Zufuhr der Zuschlagstoffe 6 erfolgt mittels (nicht dargestellter)
Lastwagen, die durch einen Boxenanfahrtsbereich 19 vorfahren und nach dem Entladevorgang
das Zuschlagstoff lager 1 durch einen Boxenausfahrtsbereich 20 verlassen.
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Die dargestellte Betonbereitungsanlage arbeitet vollautomatisch. Dazu
ist in jeder Box 5 an der Dosierwand 4, und zwar im oberen Bereich, ein Füllstandsmelder
21 angeordnet. Die Füllstandsmelder 21 sind als "Voll"-Melder ausgeführt, die mit
einer an der Antriebseinheit 14 angeordneten zentralen Steuereinheit 22 verbunden
sind und ein nicht voll"-Signal abgeben, sobald das Niveau des Zuschlagsstoffs in
der entsprechenden Box 5 unter den Füllstandsmelder 21 sinkt. Dementsprechend werden
durch die zentrale Steuereinheit 22 der Antrieb des Schrappers 3 und sein Einsatz
in den einzelnen Boxen 5 gesteuert.
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Die Fig. 2 zeigt ferner, daß im unteren Bereich jeder Box 5 an der
Dosierwand 4 ein "Leer"-Melderitngeordnet ist, der gleichfalls mit der zentralen
Steuereinheit 22 verbunden ist.
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Der Betrieb der dargestellten Betonbereitungsanlage läuft folgendermaßen
automatisch ab: Das Schrappwerkzeug 17 wird im Laufe eines Schrapphubes durch die
Seile 16 in Schrapprichtung 18 gezogen und -bei angehobenem Ausleger 15 - wieder
zurückgeführt. Das Schrappen erfolgt in zwei radialen Abschnitten, nämlicn "Teilschrappen
unten" und "Teilschrappen oben" - entsprechend dem unterschiedlichen Verhältnis
zwischen Boxenbreite und Breite des Schrappwerkzeugs 17 im unteren und oberen Bereich
der Boxen 5. Das Versetzen des Auslegers 15 in Schwenkrichtung (Pfeil 23) erfolgt
wahlweise in zwei entgegengesetzten Richtungen sowie mit zwei verschiedenen
Geschwindigkeiten
nämlich einer Geschwindigkeit für das schrittweise Versetzen von Schrapphub zu Schrapphub
innerhalb einer Box 5 und mit größerer Geschwindigkeit für das Versetzen von Box
zu Box. Diese Bewegungen erfolgen automatisch im Rahmen eines vorgegebenen Programms.
Der zentralen Steuereinheit 22 können eingegeben werden Angaben über die Boxenwandbegrenzungen,
d.h. die seitliche Breite der jeweils zu bearbeitenden Box, und zwar sowohl für
"Normalschrappen" als auch für "Teilschrappen" unten bzw. oben, sowie die Anzahl
der vorgesehenen Schrappzyklen je Box. Ferner können einzelne Boxen 5 an der zentralen
Steuereinheit 22 wählbar gesperrt werden - entsprechend den Zuschlagstoffen, die
bei dem jeweiligen Arbeitsauftrag nicht benötigt werden.
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Dabei werden von dem vorstehend beschriebenen automatischen Arbeitsablauf
nur die nicht gesperrten Boxen erfaßt. Wenn die zentrale Steuereinheit 22 von einem
der Füllstandsmelder 21 ein "Voll"-Signal erhält, so wird der Schrappvorgang in
der entsprechenden Box 5 abgebrochen, unabhängig davon, ob die vorgesehenen Schrappzyklen
bereits abgelaufen sind. Das normale Programm wird bei der nächsten nicht gesperrten
Box fortgesetzt. Als "voll" gemeldete Boxen 5 werden übergangen. Erst wenn ein Füllstandsmelder
21 nicht voll" meldet" wird der Schrapper 3 beim nächsten Durchlauf automatischfi9ieser
Box wieder eingesetzt. Sinkt aus irgendwelchen Gründen das Zuschlagstoffniveau in
einer Box 5 soweit, daß der "Leer"-Melder 24 anspricht, so wird der normale Programmablauf
sofort unterbrochen und der Schrapper 3 in der als leer gemeldeten Box eingesetzt.
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Im Ausführungsbeispiel weist die zentrale Steuereinheit 22 für jede
Box einen (nicht dargestellten) Summierspei cher auf. Außerdem ist die Waage 11
mit einem (nicht dargestellten) Meßausgang versehen, der entsprechend derjenigen
Box 5,aus der Zuschlagstoff abgezogen wird, auf den zugehörigen Summierspeicher
geschaltet wird. In den Summierspeichern wird das Gewicht jeder aus der jeweils
zugeordneten
Box abgezogenen Zuschlagstoffmenge aufsummiert und
die Summe mit ei-nem für jede Box gesondert einstellbaren Vorratswert verglichen.
Sobald die Summe der abgezogenen Einzelmengen den Vorratswert übersteigt, wird die
entsprechende Box als nicht voll" gemeldet und wieder in den automatischen Ablauf
einbezogen. Ist der Zuschlagstoff wieder soweit angehäuft worden, daß der entsprechende
Füllstandsmelder 21 "Voll" meldet, so wird der zugehörige Summierspeicher wieder
auf "Null" gesetzt.
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Es kann vorkommen, daß mehrere Boxen gleichzeitig nicht voll" melden,
jedoch eine von diesen Boxen bereits soweit entleert ist, daß kein Zuschlagstoff
mehr daraus abgezogen werden kann. Dem kann auch auf folgende Weise begegnet werden:
Der Meßausgang der Waage 11, der das Ausbleiben von weiterem Zuschlagstoff anzeigt,
löst über die zentrale Steuereinheit 22 nach einer vorgebbaren Zeitspanne eine Unterbrechung
des automatischen Programmablaufs aus derart, daß die leere Box mit Vorrang bedient
wird. Erst im Anschluß daran wird das normale Programm wieder fortgesetzt. Auf diese
Weise können längere Unterbrechungen wirkungsvoll vermieden werden.
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Um eine Kollision zwischen Schrapper 3 und Fahrzeugen, mit denen die
Zuschlagstoffe angefahren werden, zu vermeiden, ist vorgesehen, daß der Lastwagenfahrer
diejenige Box, in der Entladen werden soll, bei größerer Länge eines Lastzuges auch
die benachbarte Box für den normalen Programmablauf gesperrt werden. Dazu ist im
Boxenanfahrtsbereich 19 für jede Box ein Sperrschalter 25 vorgesehen, mit dem jede
der Boxen 5 für den Schrappereinsatz gesperrt werden kann.
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Die Freigabe erfolgt mit im Boxenausfahrtsbereich 20 angeordneten
Freigabeschaltern 26, die nach dem Entladevorgang bei der Ausfahrt vom Lastwagenfahrer
betätigt werden.
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Die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Betonbereitungsanlage
bietet zahlreiche vorteilhafte Möglichkeiten für einen optimalen Einsatz des Schrappers
bzw. der Schrapper.
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So besteht die bereits angedeutete Möglichkeit, daß, wenn bei besonders
starkem Abzug von bestimmten Zuschlägen mehrere Boxen gleichzeitig als "nicht voll"
gemeldet werden, vorrangig geschrappt werden kann - beispielsweise in derjenigen
Box, die bereits am weitesten entleert ist.
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Das Schrappen kann entweder als sogenanntes "Normalschrappen" in einem
durchgehenden Hub über die ganze Tiefe der Boxen erfolgen, andererseits besteht
die Möglichkeit die Tiefe der Boxen in zwei Teilhüben zu bearbeiten, die als "Teilschrappen
unten" und "Teilschrappen oben" bezeichnet werden. Erfolgt die Materialzufuhr durch
Lastfahrzeuge, so kann zeit- oder zyklusabhängig durch "Teilschrappen unten" in
kürzester Zeit ein Abräumendzs an der Peripherie der jeweils belieferten Box liegenden
Zuschlagstoffs erreicht werden. Bei besonders starkem Bedarf nur eines Zuschlags,
beispielsweise von Sand bei der Mörtelherstellung, läßt sich eine kurzzeitige Verstärkte
Zufuhr dieses Zuschlags dadurch erreichen, daß zeit- oder zyklusabhängig "Teilschrappen
oben" vorgenommen wird.
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Die Boxen sind,wie erläutert, üblicherweise sektorförmig gestaltet
und verengen sich damit zum Zentrum hin. Das Schrappwerkzeug, das konstante Breite
aufweist, wird radial in Schrapprichtung 18 gezogen. Eine unter Umständen möglkhe
Kollision des Schrappwerkzeugs mit den Boxen-Trennwänden im unteren bzw. oberen
Bereich der Boxen kann dabei dadurch verhindert werden, daß für "Normalschrappen"
und "Teilschrappen oben" ein kleinerer Arbeitswinkel als für "Teilschrappen unten"
vorgesehen wird.
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Die verschiedenen Zuschläge, insbesondere feuchter Sand und Kies,
unterscheiden sich erheblich hinsichtlihihrer Böschungswinkel. Ein infolge dessen
unter Umständen mögliches Überlaufen beispielsweise des Sandes in die Nachbarboxen
läßt sich dadurch verhindern, daß unterschiedliche Schrappwege vorgesehen werden.