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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung für einen Schwimmbagger
od dgl., der insbesondere zur Gewinnung von Grubenkies und zur Beschickung von Kiesaufbereitungs-Anlagen
dient und einen mittels eines Greifers nachfüllbaren Silo sowie ein sich daran anschließendes
Entwässerungssieb und gegebenenfalls
ein Förderband hat, wobei,' der Silo und/oder
das Entwässerungssieb mit Füllstandsmessern od. dgl. ausgerüstet sind.
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Bei Schwimmbaggern wird Kies vom Seeboden mittels eines Greifers
hochgehoben und dann in den Silo gegeben. Dieser dient insbesondere als Zwischenspeicher,
da die Zugabe vom Greifer unregelmäßig erfolgt, die Aufgabe auf ein Entwässerungssieb
bzw. ein nachgeschaltetes Förderband jedoch weitgehend gleichmäßig sein soll.
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Es ist bereits bekannt, beim Silo Füllstandsmesser unterschiedlicher
Bauart für einen starren Betrieb oder zum Warnen vorzusehen. Insbesondere dient
dies zur Kontrolle, ob Kies weiter nachgefüllt werden soll oder nicht. Das Entwässerungssieb
ist üblicherweise auf Federn gelagert und führt Schwingungen aus. Auch hier sind
bereits schon Füllstandsmesser in Form von mechanischen Schaltern vorgesehen, mittels
denen die Gewichtsbelastung des Entwässerungssiebes mit Kies erfaßt werden kann.
Dies bedeutet jedoch eine sehr ungenaue Messung und ist außerdem auch durch die
vorhandenen Schwingungen des Entwässerungssiebes problematisch. Auch andere Meßvorrichtungen
zum Erfassen der Schichthöhe haben bei den rauhen Betriebsbedingungen Schwierigkeiten
ergeben, wobei insbesondere Störungen durch Verschmutzungen auftraten. Weiterhin
ist es zur kontinuierlichen Überwachung der Kieshöhe über dem Siebboden bereits
bekannt, sogenannte "Gamma-Schranken" einzusetzen. Diese haben jedoch den Nachteil
der Ungenauigkeit und außerdem ist dort eine aufwendige Abschirmung gegen radioaktive
Strahlung erforderlich. Bei den vorerwähnten Fördereinrichtungen wird die Steuerung
der Abgabemenge vom Silo aufgrund der gelieferten Meßwerte von Hand und/oder mittels
einer ungenauen und störempfindlichen Halbautomatik vorgenommen. Problematisch sind
dabei auch noch besondere Betriebs- und Störfälle, die mit den eingesetzten Meßvorrichtungen
nicht oder nur schlecht erfaßbar sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fördereinrichtung
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der ein weitgehend störungsfreier Betrieb
auch unter den gegebenen, rauhen Bedingungen möglich ist, wobei eine Vergleichmäßigung
des Fördergutes beim Entwässerungssieb bzw. dem Förderband automatisch und mit ausreichender
Genauigkeit erfolgt, so daß einerseits Überlastungen des Entwässerungssiebes und
des Förderbandes, andererseits aber auch Leerlaufzeiten vermieden werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen,
daß eine gleichzeitig mit Füllstandsmessern des Silos sowie mit einer Schichtdikken-Meßeinrichtung
für das Entwässerungssieb verbundene Steuerung zur weitgehend kontinuierlichen und
gleichmäßigen, automatisch geregelten Abförderung des Fördergutes an der Ausgabeseite
des Entwässerungssiebes vorgesehen ist. Dadurch besteht die Möglichkeit eines vollautomatischen
Betriebes, da die Steuerung der Kiesausgabe vom Silo gleichzeitig abhängig von der
Füllung im Silo und von der Kies-Schichtdicke auf dem Entwässerungssieb ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schichtdicken-Meßeinrichtung
einen oberhalb der auf dem Entwässerungssieb aufliegenden Kiesschicht angeordneten
Ultraschallsensor zur Erfassung des Abstandes zu der Oberseite der Kiesschicht aufweist.
In praktischen Versuchen hat sich herausgestellt, daß die Schichtdicken-Messung
mittels Ultraschall besonders störunempfindlich
bei guter Genauigkeit
ist. Insbesondere kann diese Meßmethode auch gut unter den gegebenen, rauhen Betriebsbedingungen
eingesetzt werden. Darüberhinaus sind hierbei auch keine besonderen Maßnahmen erforderlich,
um die Umgebung abzuschirmen, wie dies bei den sogenannten "Gamma-Schranken" erforderlich
ist.
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Die Anordnung des Ultraschallsensors oberhalb des Entwässerungsiebes
kann mit genügend Abstand, vorzugsweise mit 0,5 bis 1 m erfolgen, so daß der Ultraschallsensor
auch außerhalb eines Gefahrenbereiches angeordnet ist, wo Beschädigungen auftreten
könnten.
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Zweckmäßigerweise ist der Ultraschallsensor mit einem Regler verbunden,
der zur Ansteuerung eines Stellgliedes zur Betätigung eines Siloschiebers dient.
Somit ist ein Regelkreis gebildet, der ein automatisches Nachregeln der Kies-Schichtdicke
entsprechend einem vorgegebenen Sollwert ermöglicht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Siloschieber mit einem motorischen
oder hydraulischen Antrieb versehen ist, der zur Betätigung des Schiebers mit wenigstens
zwei Stellgeschwindigkeiten ausgebildet ist. Dadurch ist eine Anpassung an unterschiedliche
Betriebsbedingungen möglich. Beispielsweise kann eine langsamere Stellgeschwindigkeit
bei automatischer Regelung durch die Schichtdicken-Meßeinrichtung und eine höhere
Stellgeschwindigkeit zur Betätigung des Schiebers bei Handbetätigung oder aber für
den Fall, daß Kies in den leeren Silo nachgefüllt werden soll, vorgesehen sein.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten
anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
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Es zeigt zum Teil schematisiert Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schwimmbaggers
mit Fördereinrichtung, Fig. 2 eine etwas schematisierte Darstellung einer Fördereinrichtung
mit Silo, Entwässerungssieb sowie einem Teil eines Förderbandes, Fig. 3 eine Schnittdarstellung
eines Silos im Bereich seines Schiebers, Fig. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend
der Schnittlinie IV -1V in Fig. 3, Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuerung und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Widerstandsmeßsonde.
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Ein Schwimmbagger 1 (Fig. 1) dient insbesondere zur Gewinnung von
Grubenkies und zur Beschickung von Kiesaufbereitungsanlagen. Er weist eine insgesamt
mit 2 bezeichnete Fördereinrichtung auf, die im wesentlichen einen mittels eines
Greifers 3 nachfüllbaren Silo 4, ein Entwässerungssieb 5 sowie ein diesem nachgeschaltetes
Förderband 6 umfaßt. Diese vorerwähnten Einrichtungen sind in Fig. 2 deutlicher
erkennbar. Strichliniert ist dabei der Greifer 3 oberhalb der Baggerstelle dargestellt
und durchgezogen in Entleerstellung oberhalb des Silos 4.
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An dem Silo 4 sowie dem Entwässerungssieb 5 sind Füllstandsmesser
7 zur Erfassung einerseits der Kiesschichtdicke auf dem Entwässerungssieb 5 und
anderseits zum Erfassen des Füllstandes des Silos 4 vorgesehen.
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Am unteren Ende des Silos 4 ist eine Entleeröffnung 8 (vgl. auch
Fig. 3 u. 4) vorgesehen, die mittels eines Schiebers 9 verschließbar bzw. dosierbar
öffenbar ist. Die Füllstandsmesser 7 am Silo 4 sind als Grenzstandmelder jeweils
am oberen und unteren Endbereich des Silos 4
angeordnet. Bevorzugt werden hier Widerstandsmeßsonden
10 eingesetzt, die in das Innere des Silos 4 hineinragen und über eine Leitfähigkeitsmessung
erfassen können, ob sie mit Kies und dgl. beaufschlagt sind oder nicht. Weiterhin
werden Lastmeßdosen zur Erfassung des Kiesvorrates im Silo benutzt. Diese ändern
entsprechend der mechanischen Beanspruchung ein elektrisches Signal, welches ausgewertet
wird. Der Füllstandsmesser 7 des Entwässerungssiebes 5 dient zur Schichtdickenmessung
der auf dem Entwässerungssieb 5 befindlichen Kiesschicht und weist einen Ultraschallsensor
11 auf. Dieser ist mit Abstand oberhalb der Kiesschicht in einem Abstand von beispielsweise
0,5 m bis 1,0 m angeordnet. Mit diesem Ultraschallsensor 11 wird der Abstand zur
Kiesoberseite gemessen, wobei die Meßgenauigkeit etwa 1 cm Abstandsänderung beträgt.
Es ist somit für den Anwendungsfall eine sehr genaue Erfassung der Kiesschichtdicke
möglich. Die Füllstandsmesser 7 sind mit einer Steuerung 12 verbunden. Außerdem
ist an diese Steuerung 12 noch ein mit dem Schieber 9 verbundenes Stellglied 13
angeschlossen. Als Stellglied kann beispielsweise ein oder mehrere Getriebemotoren
oder Hydraulikzylinder eingesetzt werden. Mit Hilfe der Steuerung 12 wird eine weitgehend
kontinuierliche und gleichmäßige, automatisch geregelte Abförderung des Kieses an
der Ausgabeseite 14 des Entwässerungssiebes 5 erreicht. Überlastungen des Entwässerungssiebes
und der nachfolgenden Förderbänder 6 können dadurch vermieden werden.
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Die Steuerung 12 ist in einem Blockschaltbild schematisch in Fig.
7 wiedergegeben. Sie ist insbesondere auf die besonderen Belange von Schwimmbagger-Fördereinrichtungen
2 abgestimmt. Dabei muß berücksichtigt werden, daß der vom Greifer 3 geförderte,
nasse Kies schlecht aus dem Silo 4 fließt, daß innerhalb des Silos "Brückenbildung"
auftreten kann, wobei gleichzeitig über die Füllstandsmesser 7 die Meldung "leer"
und "voll" erfolgen kann. Außerdem ist das Fördergut bedingt durch die ungleichmäßige
Konsistenz (Sand, Kies, Wasser) schwierig zu dosieren und es müssen auch im Bereich
des Schiebers 9 besondere Maßnahmen getroffen sein, um ein Verklemmen während des
Regel-Betriebes zu vermeiden.
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Mittels des Sollwertstellers 15 wird die Förderleistung in Prozent
eingegeben. Nach Automatik-Start überprüft eine Ausgabeeinheit 16 die Signale der
Füllstandsmesser 7 und auch einer Überlasterkennung 17, die an das Stellglied des
Schiebers 9 angeschlossen ist.
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Sind alle Bedingungen erfüllt, so wird über ein Leitgerät 18 der Schieber
9 geöffnet und mittels eines Reglers 19 wird ein Soll-Ist-Vergleich bezüglich der
Kies-Schichtdicke auf dem Entwässerungssieb 5 durchgeführt.
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In Fig. 7 ist noch dargestellt, daß dem Ultraschallsensor 11 eine
Auswerteelektronik 20 und dieser ein Mittelwertbilder 21 nachgeschaltet sind.
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Der Siloschieber 9 ist, wie bereits vorerwähnt, mit einem Stellglied
13 in Form eines motorischen oder hydraulischen Antriebes verbunden. Im Ausführungsbeispiel
kann der Schieber mit zwei Stellgeschwindigkeiten betätigt werden. Bei einer ersten
Stellgeschwindigkeit kann die Öffnungs- und Schließzeit insbesondere für einen "Schnellverschluß"
oder für Handsteuerung etwa 5 bis 15 Sekunden betragen. Für eine automatisch geregelte
Verstellung des Schiebers ist eine zweite Stellgeschwindigkeit vorgesehen, bei der
die Öffnungs- bzw.
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Schließzeit etwa 30 bis 80 Sekunden beträgt. Bei Silo-Leer-Meldung
wird über die Ausgabeeinheit und das Leitgerät 18 der Schieber schnell geschlossen.
Dadurch
wird verhindert, daß bei leerem Silo und geöffnetem Schieber
beim Befüllen des Silos mittels des Greifers 3, Fördergut direkt auf das Entwässerungssieb
5 gelangen könnte und dann dieses überlasten würde. Falls doch einmal eine Siebüberfüllung
auftreten sollte, wird nach etwa 3 bis 5 Sekunden über die Ausgabeeinheit 16 und
das Leitgerät 18 der Schieber schnell zugesteuert. Nach einer auf die Siebgröße
abgestimmten Wartezeit von ca.
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20 bis 50 Sekunden wird das Leitgerät 18 wieder freigegeben. Ist nach
dem Signal "Schieber schnell zu" nach etwas 10 bis 20 Sekunden die Meldung "Sieb
übervoll" noch vorhanden, so wird über die Ausgabeeinheit 16 das Sieb ausgeschaltet.
Gleichzeitig wird eine Störungsmeldung abgegeben. Weiterhin ist eine Überwachung
gegeben, wenn das Entwässerungssieb 5 leer ist, vom Silo aber die Meldung "nicht
leer" oder "voll" kommt. Dies deutet auf eine sogenannte Brückenbildung innerhalb
des Silos hin. Nach etwa 20 bis 40 Sekunden wird dann eine Störungsmeldung ausgegeben.
Beim schnellen Zufahren des Schiebers 9 kann es zum Verklemmen des Schiebers durch
Steine, Sand usw, kommen. Die Überlasterkennung 17 schaltet dann nach etwa 2 bis
3 Sekunden Verzögerung den Schieber-Antrieb ab und über die Ausgabeeinheit 16 wird
das Sieb ausgeschaltet und eine Störungsmeldung ausgegeben. Auch im Regelbetrieb
kann es vorkommen, daß der Schieber 9 klemmt. In einem solchen Überlastfall wird
der Schieber während einer Zeit von 2 bis 3 Sekunden in Gegenrichtung gefahren und
geht danach wieder in Normalbetrieb. Beim Auftreten eines ersten Überlastfalles
wird ein sogenanntes Zeitfenster von etwa 20 bis 30 Sekunden gestartet, innerhalb
von dem das System Normalbetrieb erreichen muß. Falls dies nicht der Fall ist, wird
die Regelung abgeschaltet und Alarm ausgelöst. Das Zeitfenster wird gelöscht und
nach einer erneuten Überlastkennung neu gestartet. In dieser Zeit sind durch Vorgabe
maximal drei Überlastkennungen möglich.
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Fig. 8 zeigt eine Widerstandsmeßsonde 10, die als Füllstandsmesser
7 am Silo eingesetzt ist. Diese Widerstandsmeßsonde 10 weist einen in den Silo 4
ragenden Sondenkörper 22 aus elektrisch isolierendem Material auf, auf dem sich
zwei Meßflächen 23 sowie ein Masseanschluß 24 befindet. Die Auswerteelektronik 20
befindet sich hier direkt an den Sondenkörper 22 angebaut, kann jedoch auch über
Anschlußkabel abgesetzt angeordnet sein. Bei der Leitfähigkeitsmessung ist eine
kompensierte Messung vorgesehen. Sie arbeitet in einem Bereich von etwa 0,5 Ohm
bis 2 Megaohm.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen noch eine Ausführungsform eines Siloschiebers
9.
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Dieser Schieber 9 ist als Flachschieber ausgebildet.
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Zum Öffnen der Entleeröffnung 8 läßt sich der Schieber 9 nach oben
verfahren. Er weist an seinen beiden Seitenbereichen Führungsrollen 25 auf, die
außenseitig angebracht sind und auf Führungsschienen 26 (vgl. Fig. 4) laufen.
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Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.