DE3115677C2 - Verfahren zur rezeptgetreuen chargenweisen Herstellung von bituminösem Mischgut - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fezepfgelreüen ehargenWeisen Herstellung von bituminösem Mischgut aus einzelnen Komponenten in einer mit Vöffätsbehäflefh lind Wiegeeinfichlurigefi ausgestatteten Aufbereitungsanlage durch eine Grobverwiegung jeder ein/einen Komponente und Festlegung der Ist-Gewichte der einzelnen Komponenten und mit anschließender Feinverwiegung mindestens einer Komponente, um die Sollgewichte der Komponenten des Mischgutes nach dem Rezept innerhalb des jeweils zulässigen Toleranzbereiches zu erhalten. Bei der rezeptgetreuen chargenweisen Herstellung von bituminösem Mischgut gibt es im wesentlicnen zwei Einflußgrößen, die dafür entscheidend sein können, ob und mit welcher Genauigkeit eine rezeptgetreue Herstellung möglich ist. Die eine Einflußgröße ergibt sich aus dem Rezept selbst und den dabei als zulässig angesehenen Toleranzen für die einzelnen Komponenten. Unter dem Begriff »Komponenten« werden die einzelnen Mineralien, also Splitt, Sand, Füller u.dgl. sowie das Bindemittel verstanden. Die andere Einflußgröße wird von der Aufbereitungsanlage he, bestimmt, insbesondere von den Vorratsbehältern, der Wiegeeinrichtung, also der Waage, der Rohrleitungsführung und der Schleusenausbüdung und Steuerung. Es ist verstand lieh, daß hier von der Anlage her eine Grenze gesetzt ist. die die Genauigkeit beeinflußt, mit welcher eine Komponente in die zugehörige Waage eingebracht werden kann.

Obwohl bei der Aufbereitung von bitumenösem Mischgut offengelassen ist. ob die Komponenten volumetrisch oder gewichtsmäßig abzuwiegen sind, wird üblicherweise im Chargenmischverfahren die Verwiegung miuels Waagen durchgeführt. Sand und Splitt machen den größten Anteil der Mischung aus und werden in der Gesleinswaage verwogen Der Füller z. B. Kalkmehl wird in der Füllerwaage verwogen. Das flüssige Bindemittel bei bituminösem Mischgut ist fast ausschließlich heißbitumen und wird in der Bindemittelwaage abgewogen.

fur den praklischen Betrieb kann der vcn dem Re/ept über die Charge errechenbare Sollwert jeder ein/einen Komponente fcr dei. Wiegeablauf nicht genutzt werden, denn der Sollwert ist ein theoretischer Wert. Die Waage kann nur da·, wägen und ermitteln, was bereiis im Wiegebehälter ruht. Der Materialstrom vom Auslauf des Vorsilos bis /um Erreichen des Wiegebehälters befindet sich noch unterwegs und wurde, falls die Waage erst bei Errreichen des Sollwertes im Wiegebehälter die Schleuse schließt, noch dazu führen, daß das in der Rohrleitung der Schleuse nachgeschaltete Material noch zusatzlich in den Wiegebehälter rutscht, so daß die jeweilige Komponen te mit Sicherheit überwogen werden würde Hiermit kann also das Rezept nicht verwirklicht werden t m diesem Mangel vorzubeugen wird ein sogenannter Vorhalt berücksichtigt, d. h. die Schleuse am Vorsilo wird bereits dann geschlossen, wenn der Sollwert der betreffenden Komponente noch nicht erreicht ist. Dieser Vorhalt ist von vielerlei Faktoren abhängig, beispielsweise von der Korngroße der Komponenten, von deren Rieselverhalten, von der Führung der Rohrleitung usw. Außerdem kann dieser Vorhalt von Anaige zu Anlage anders sein. Der Vorhalt wird also nach Erfahrung festgelegt* Ein solcher Vorhalt berück^ "sichtigt das »Nachläufen«desjenigen Materials, welches f sich noch auf dem Weg zwischen der Schleuse und dem Wiegebehälter befindet. Die Einstellung dieses VorhaN tes bzw, Nachlaufs ist außerdem abhängig Von der Füllhöhe im vorgeschalteten Vorratsbehälter und von der Trägheil der mechanischen Schleuse bzw, des Behäiterverschlusses, von deren Antrieb, Mebelübefsei*

zung. Reibungsverhältnissen usw. Diese Eigenschaften können sich von Rezept zu Rezept und von Charge zu Charge andern, sind also keine Konstanten.

Es ist also nicht verwunderlich, wenn trotz relativ hoher Genauigkeit der Waagen Überwiegungen und Unterwiegungen ohne weiteres möglich sind, die sich auf die Genduigkeit der Einhaltung des Rezepts negativ auswirken.

Es ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, um dk rezeptgetreue Herstellung nach einer Grobverwiegung besser und genauer einhalten zu können. Es wird mit einer Feindosierung versucht, das Rezept genauer einzuhalten. Ein Toleranzbereich wird dabei aber nicht berücksichtigt. Es werden vielmehr alle Komponenten außer einer einzigen fein dosiert, wobei j die Feindosierung in dem prozentualen Anteil durchgeführt wird, um den die am meisten überwogene Komponente überwogen wurde. Wurden zwei Komponenten ähnlich stark überwogen, dann wird eine dieser Komponenten um die Überwiegung bezogen auf das Sollgewicht feindosiert nachgeführt. In einem solchen Faiie entsteht nach der Feindosierung cm Zustand, bei welchem die Gewichte der ein/einen Komponenten ähnlich weit auseinanderliegen wie vor der Feindosierung. Die Feindosierung bringt deshalb kaum einen Vorteil, es sei denn, daß sie mehrfach hintereinander durchgeführt wird. Dadurch verlängert sich jedoch die Taktzeit der Anlage, also die Zeit, die für die Herstellung einer Charge benötigt wird, erheblich, so daß eine Leistungsminderung der Anlage resultiert. Be· diesem _i(, bekannten Verfahren wird weiterhin eine Unterwiegung einzelner Komponenten nicht zugelassen, d. h. nach der Grobverwiegung sollen die Ist-Gewichte der einzelnen Komponenten größer sein als die Sollwerte, die sich aus dem Re/ept für die betreffende Charge y, ergeben. Dies erbringt eine beachtliche Überhöhung der jeweiligen Chargenmenge.

Da die Feinverwiegung nur in sehr unvollkommener Weise eine rezeptgetreuere Einhaltung der Komponente erlaubt, ist es auch bekannt, lediglich die Grobverwie 4., gung durchzuführen und auf eine Feindosierung /u verzichten. Es werden dann lediglich die Ist-Gewichte der ein/einen Komponente einer Charge festgestellt und festgehalten. Bei der nächsten Charge werden die Sollwerte in dem Maße korrigiert, wie eine Abweichung der Ist-Gewichte gegenüber den Sollwerten der vorhergehenden Charge festgestellt wurde. Eine re/eptgeireue chargenweise Herstellung ist damit nicht möglich. Jeder auf diese Weise hergestellte Charge besitzt andere Eigenschaften, obwohl sie nach gleichem in Rezept hergestellt sein sollten.

Da die Feinverwiegung nur in sehr unvollkommener Weise eine rezeptgetreuere Einhaltung der Komponen ten erlaubt, ist es auch bekannt, lediglich die Grobverwiegung durchzuführen und auf eine Feindosierung /11 verzichten. Es werden dann lediglich die Ist-Gewichte der einzelnen Komponente einer Charge festelh und festgehalten. Bei der nächsten Cahrge werden die Sollwerte in dem Maße korrigiert, wie eine Abweichung der Ist-Gewichte gegenüber den Sollwer eo ten der vorhergehenden Ch.irgc festgestellt wurde I ine rezeptgetreue chargenweise Herstellung ist damit nicht mögüch. jeder auf diese -Weise hergestellte Charge besitzt andere Eigenschaften, obsvohl sie nach gleichem Rezept hergestellt sein sollten*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Nachteil des bekannten Verfahrens gemindert und eine re/eptgetreue chargenweise Herstellung von bituminösem Mischgut innerhalb der zulassigen Toleranzen in kurzer Zeit möglich ist, also ohne die Leistung der Anlage nennenswert zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Komponente, deren Ist-Gewicht nach der Grobverwiegung ihren Sollwert am meisten überragt, ermittelt und der Toleranzbereich mit seiner oberen Grenze entsprechend dieser maximalen Überwiegung fixiert wird, und daß nach einer Überprüfung der übrigen Ist-Gewichte an dem fixierten Toleranzbereich nur diejenigen Komponenten zusätzlich fein verwogen werden, deren Ist-Gewichte außerhalb des Toleranzbereiches liegen. Gemäß der Erfindung werden also nicht alle anderen Komponenten nachgeführt. sondern nur ausgesucht solche, die außerhalb des Toleranzbereiches liegen. Dabei wird der Toleranzbereich nicht in Relation zu den Sollwerten fixiert, sondern entsprechend der maximalen Überwiegung, so daß die große Chance besteht, daß relativ viele Komponenten damit auK iatisch innerhalb des Tolcranzberciches liegen, so daß diese Komponenten nicht nachgeführt werden müssen. Oft ist es bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens überhaupt nur notwendig eine oder zwei Komponenten nachzufahren, was in relativ kurzer Zeit erfolgen kann. Gegenüber der Feindosierung aller Komponenten ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorteil, daß es eine genauere Einhaltung des Rezeptes ermöglicht und zusätzlich noch in kürzerer Zeit durchgeführt werden kann, da nicht alle übrigen Komponenten nachgeführt werden müssen. Auch wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl die Über- wie auch die Unterwiegung einzelner Komponenten zugelassen. Unter der Unterwiegung wird verstanden, daß die Ist-Gewichte einzelner Komponenten auch kleiner sein können als die Sollwerte dieser Komponenten. Dies bedeutet im Zusammenhang mit einer gleichzeitig auftretenden Überwiegung. di-H die Chargenmenge genauer als bisher eingehalten werden kann

B- . der Feststellung der Überv/iegung der ein/einen Komponenten wird anstelle des jeweiligen Ist -Gewichtes jeder Komponente der jeweils kleinere von zwei fiktiven Ist-Werten je Komponente zum jeweiligen Sollwert in Beziehung gesetzt, wobei der eine fiktive Ist Wert die Toleranzmenge der Wiegeeinrichtung und der andere fiktive Ist-Wert die Rezepttoleranz berück sichtigt. Damit wird der Einfluß der beiden eingangs genannten I mflußgroßen berücksichtigt, wobei letztlich eine Korrektur durch zusätzliche Feinverwiegung einer Komponente nur dann ausgeführt wird, wenn auch von der Anlage her die Möglichkeit besteht, eine re/eptge treuer«- Einhaltung der einzelnen Komponenten zu erreichen. Mechanische Anlageträgheiten werden hierbei innerhalb eines zulässigen Bereiches elirriniert.

Der eine fiktive Ist-Wert wird gemäß der Differenz von 1st-Gewicht nach der Grobverw;egung und der Toleranzmenge der jeweiligen Wiegeeinrichtung ermit telt. Der andere 'iktive Ist-Wert wird gemäß dem Quotient air> dem hundertfachen Ist Gewicht und der Summe au3 100 und der Rez.cpttoleranz ermittele Diese Vorschrift ist in Fig. 1 in den'Formeln (i) und (2) noch einmal wiedergegeben.

Nach der Festlegung der maximalen Überwiegung werden mit diesem iriaxirnälem Übcrwiegüngsfaktor neue Sollwerte für die einzelnen übrigen Komponenten festgelegt, die für eine eventuelle Nächkorreklür

bestimmend sind.

Mit Hilfe der neuen Sollwerte wird die nach dem Rezept zulassige zugehörige Toleranzmenge ermittelt, nut der Toleranzmenge der Wiegeeinfichtung — also der Finfliißgrnße der Anlage — verglichen und der ϊ größere Wert von beiden als Toleranzmenge für die Korrektur festgehalten. Nur diejenige oder diejenigen Komponenten des Mischgutes werden zusätzlich feinverwogen, bei denen sich eine positive Korrekturmenge nach der Formel (7) in Fig. I ergibt. Dabei ist in also auch wiederum der Nachlauf berücksichtigt, so daß mit Sicherheit davon auszugehen ist. daß durch diese Feinverwiegung der ermittelten Korrekturmenge letztlich ein Istgewicht der betreffenden nachgeführten Komponente entsteht, welches innerhalb des Toleranzbereiches liegt. Die Korrekturmenge ist auf die untere Bandgrenze des Toleranzbereiches berechnet, so daß die gesamte zur Verfügung stehende Bandbreite bei dem Nachführen, also bei der zusätzlichen Feinverwiegung genutzt wird. Die einzelnen Verfahrensschritte bei der Grob· und Feinverwiegung können ganz oder teilweise durch einen Mikro-Computer gespeichert, gesteuert und ausgelöst werden, so daß ein Eingriff des Menschen in die Anlage nicht mehr erforderlich ist. Diese Regelvorgänge laufen dann sehr schnell ab, so daß die Leistung einer Anlage unter Anwendung des neuen Verfahrens meist noch gesteigert werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Zusammenfassung der Formeln, wie sie jo bei einzelnen Verfahrensschritten in mathematischer Schreibweise zugrunde liegen,

Fig.2 eine schematisierte Darstellung der Verschiebung des Toleranzbereiches bei einem Beispiel eines bituminösen Mischgutes.

In den Formeln haben die folgenden Größen folgende Bedeutung:

40

45

50

Tr:
Ci₁:

Qu:

QUm₃

Gtr:

Toleranzmenge der jeweiligen Anlage (Wiegeeinrichtung, Rohrleitung usw.) in kg Rezepttcicranz in Prozent fiktiver Ist-Wert in Abhängigkeit von Gta fiktiver Ist-Wert in Abhängigkeit von Tr verwogenes Ist-Gewicht einer Komponente nach Grobverwiegung

Sollwert der einzelnen Komponenten nach Rezept berechnet auf Charge neuer Sollwert jeder Komponente unter Berücksichtigung des maximalen Überwiegungsfaktors

Überwiegungsfaktor
maximaler Überwiegungsfaktor Toleranzmenge unter Berücksichtigung von Tr

Toleranzmenge je Komponente für eine „ eventuelle Feindosierung unter Berücksichtigung von Gta bzw. Gr_r
Korrekturmenge pro Komponente in kg Anzahl der am Rezept beteiligten Komponen ^ten

Das Verfahren wird nun so durchgeführt, daß zunächst die Grobverwiegung der einzelnen Komponenten erfolgt, wobei unter Anwendung eines Vorhaltes die Sollwerte der Komponenten angepeilt werden. Da die Sollwerte nicht erreicht werden, werden die si Ist-Gewichte der einzelnen Komponenten festgestellt und es erfolgt die Berechnung von zwei fiktiven Ist-Werten je Komponente nach den Formeln (1) und (2)

n:

gemäß Fig. 1. Die erste Formel berücksichtigt den Einfluß der Anlage bzw. der gesamten Anlagenteile und den Materialeinfluß, während die Formel (2) auf das Rezept abgestimmt ist und die dort zugelassene Rezepttoleranzberücksichligl. Dabei wird derToleranzbereich von derii Sollwert gelöst und jeweils so verschoben, daß seine Obergrenze durch das Ist-Gewicht jeder Komponente geht. Anschließend werden die Überwiegüngsfaktoren nach der Formel (3) in Fi g. I festgestellt, wobei jeweils der kleinere der zuvor ermittelten fiktiven Ist-Werte berücksichtigt wird. Der maximale Überwiegungsfaktor wird festgestellt und mit diesem maxinimcn Überwiegungsfaktor werden gemäß Formel (4) neue Sollwerte der einzelnen Komponenten errechnet. Unter Berücksichtigung der festen vorgege benen Toleranzmenge der jeweiligen Wiegeeinrichtung Und der Rezepttoleranz wird die Toleranzmenge gemäß der Rezepttoleranz nach Formel (5) ermittelt und mit der Toleranzmenge der jeweiligen Wiegeeinrichlung verglichen. Die größere von den beiden Mengen bildet die Toleranzmenge für das Korrekturverfahren, immer auf die Komponenten bezogen. Dieser Sachverhalt ist mathematisch in der Formel (6) ausgedrückt. Anschließend wird eine eventuelle Korrekturmenge pro Komponente nach der Formel (7) berechnet, wobei diese Korrekturmenge positiv oder negativ werden kann. Nur bei einer positiven Korrekturmenge wird diese sich aus der Rechnung ergebende Korrekturmenge zusätzlich feinverwogen.

In Fig.2 ist durch eine waagerechte Gerade 10 die Lage der Sollwerte sämtlicher Komponenten angedeutet, d. h. die Beträge der SoIIv. orte sind so gegeneinander verschoben, daß sie alle auf der gleichen Linie enden. Bei dem hier dargestellten Beispiel werden vier Gesteinskomponenten 11, 12, 13, 14 in der Gesteinswaage 15 verwogen. Zum Rezept gehören noch die beiden Füller 16 und 17, die in der Füllerwaage 18 verwogen werden, sowie das Bindemittel 19 und die Bindemittelwaage 20. Der Einfluß der Anlage ist hier stellvertretend für die gesamte Anlage jeweils auf die Waage bezogen: die Gesteinswaage kann beispielsweise eine zulässige Toleranz von + 3%. die Füllerwaage 18 eine zulässige Toleranz von ±2% und die Bindemittefwaage 20 eine zulässige Toleranz von ± 1% aufweisen. Dieses Toleranzband 21 ist notwendigerweise symmetrisch zu der Geraden 10 der Sollwerte durch strich-punktierte Linienführung angedeutet.

Es sei angenommen, daß nach der Grobverwiegung Ist-Werte der einzelnen Komponenten erreicht werden, die durch die angegebenen Einfach-Pfeile repräsentiert werden. Man sieht, daß sämtliche Ist-W-rte der komponenten mit Ausnahme des Ist-Wertes der Komponente 12 innerhalb des Toleranzbandes 21 liegen. Die Komponente 12 ist gleichzeitig diejenige, die ihren Sollwert am meisten überwogen hat, d.h. der maximale Überwiegungsfaktor der Komponente 12 wird bestimmend sein für die neuen Sollwerte der einzelnen Komponenten n—i. Der Toleranzbereich 21 wird nun so verschoben, daß der Toleranzbereich 21', der schraffiert angedeutet ist, so zu liegen kommt daß seine Obergrenze gerade durch das Ist-Gewicht der Komponente 12 nach der Grobverwiegung verläuft Man sieht daß die Komponente 11 gerade noch die Untergrenze des zulässigen Toleranzbereiches 21' erreicht hat ebenso wie die Komponente 19, so daß selbst diese Komponenten mit hinreichender Genauigkeit bereits in der Mischung sind. Die Komponenten 13, 14 und 17 befinden sich innerhalb des Toleranzbereiches

21' und müssen daher ebenfalls nicht nachgeführt werden; Lediglich die Komponente 16 befindet sich außerhalb des Tolefanzbefeiches und ist daher in der Mischung nach der Gröbverwiegung Zu wehig vertreten. Nur die Komponente 16 muß mit der züsätzlichefl Feindosierung riachgefühft werden, und zwar gemäß dem Doppel-Pfeil 22, der die Korrektürmenge dieser Komponente repräsentiert. Wie man sieht, steht die ganze Breite des Toleranzbereiches 21' hier zur

Verfügung, so daß leicht eine solche Korrektürmenge fein dosiert werden kann₍ mit der mit Sicherheit ein tatsächliches Ist-Gewicht dieser Komponente nach der Feihverwiegung entsteht, welches innerhalb des ToIerähzbereiches 21' liegt. Damit ist lediglich durch die Nachführung einer einzigen Komponente 16 das Mischgut mit der vorgeschriebenen Genauigkeit nach dem Rezept und nach der Anlage; hergestellt;

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur rezeptgetreuen chargenweisen Herstellung von bituminösem Mischgut aus einzelnen Komponenten in einer nut Vorratsbehältern und Wiegeeinrichtungen ausgestatteten Aufbereitungsanlage durch eine Grobverwiegung jeder einzelnen Komponente unter Feststellung der Ist-Gewichte der einzelnen Komponenten und mit anschließender Feinverwiegung mindestens einer Komponente, um die Sollgewichte der Komponenten des Mischgutes nach dem Rezept innerhalb des jeweils zulässigen Toleranzbereiches zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente, deren Ist-Gewicht nach der Grobverwiegung ihren Soll- 1·. wert am meisten überragt, ermittelt und der Toleranzbereich (2Γ) mit seiner oberen Grenze entsprechend dieser maximalen Überwiegung fixiert wird, und daß nach einer Überprüfung der übrigen Ist-Gewi«, jte an dem fixierten Toleranzbereich (2Γ) nur diejenigen Komponenten zusätzlich feinverwogen werden, deren Ist-Gewichte außerhalb des Toleranzbereiches (21') liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Überwiegung der einzelnen Komponenten anstelle des jeweiligen Ist-Gewichtes jeder Komponente der jeweils kleinere von zwei fiktiven Ist-Werten je Komponente zum jeweiligen Sollwert in Beziehung gesetzt wird, daß der eine fiktive Ist-Wert die Toleranzmenge der jo Wiegeeinr'.-hiung und der andere fiktive Ist-Wert die Rezepttoleranz berücksichtigt.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der eine fiktive Ist-Wert gemäß der Differenz von Ist-Gewicht ii^ch der Grobverwie- js gung und der Toleran/menge der jeweiligen Wiegeeinrichtung ermittelt wird, und daß der andere fiktive Ist-Wert gemäß dem Quotient aus dem hundertfachen Ist-Gewicht und der Summe aus 100 und der Rezepttoleranz ermittelt wird. w

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß nach Festlegung «"'er maximalen Überwiegung mit diesem maximalen Überwiegungsfaktor neue Sollwerte für die einzel nen übrigen Komponenten festgelegt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der neuen Sollwerte die nach dem Rezept zulässige zugehörige Toleranzmenge ermittelt, mit der Toleranzmenge der Wiegeeinrichtung verglichen und der größere Wert von beiden als Toleranzmenge für die Korrektur festgehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenige oder diejenigen Komponenten des Mischgutes zusätzlich feinverwogen werden, bei denen sich eine positive Korreklurmenge nach der Formel