DE29612627U1

DE29612627U1 - Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahndecken mit Niveauregelung des Vorabstreifers

Info

Publication number: DE29612627U1
Application number: DE29612627U
Authority: DE
Original assignee: Teerbau GmbH
Current assignee: Klesper Karl-Heinz Dipl-Ing De
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2006-07-23

Description

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Die Erfindung betrifft einen Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahndecken mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahnen sind seit Jahrzehnten bekannt. Man kann mit Gleitschalungsfertigern Betonfahrbahndecken mit relativ hohen Fertigungsgeschwindigkeiten fertigen.

Zur Verdichtung des Betons dienen bei dem bekannten Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahndecken, von dem die Erfindung ausgeht (DE - C - 30 32 495), und bei weiteren bekannten Gleitschalungsfertigern sogenannte Tauchrüttler (Innenrüttler). Der Einsatz von Tauchrüttlern führt zu einer besonders wasserreichen Schlämmeschicht an der Oberfläche des Einbaumaterials (Betonrohmaterial). Bei der kontinuierlichen Vorwärtsbewegung des Gleitschalungsfertigers in Fahrrichtung gelangt ein gewisser Anteil der Schlämmeschicht unter die Druckbohle. Dies ist wesentlich für einen glatten oberen Abschluß der Betonfahrbahndecke. Eine besonders gezielte und wirksame Erzeugung einer passenden Schlämmeschicht beim Verdichten des Einbaumaterials erlauben die zuvor erläuterten Tauchrüttler (Innenrüttler).

Bei der Herstellung von Betonfahrbahndecken mittels Gleitschalungsfertigern wird das Einbaumaterial vor Erreichen der Rüttlerelemente und der Druckbohle mittels eines Verteilers über die Breite der entstehenen Betonfahrbahndecke verteilt. Der Verteiler führt eine senkrecht zur Fahrrichtung hin und her gehende Bewegung aus und verteilt das Einbaumaterial schon ungefähr auf die passende Rohhöhe. Dem Verteiler ist regelmäßig ein sich über die Breite der entstehenden Betonfahrbahndecke erstreckender Vorabstreifer - meist eine einfache Platte - zugeordnet, der die gewünschte Rohhöhe vor Erreichen der Rüttlerelemete definiert.

Das Einbaumaterial muß im Bereich zwischen Vorabstreifer und Druckbohle innerhalb eines relativ engen Toleranzbereiches von beispielsweise +/- 2 cm um einen Sollwert von beispielsweise 15 cm oberhalb der Unterseite der Druckbohle gehalten werden. Ist das Niveau des Einbaumaterials zu tief, so schneidet die Druckbohle nur in die flüssige Schlämme ein. Dementsprechend gelangt zu wenig Einbaumaterial unter die Druckbohle, entsprechende Fehlstellen und Löcher in der entstehenden Fahrbahndecke sind die Folge. Auch ist eine geringere Festigkeit zu verzeichnen und

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Trockenschwund kann auftreten. Ist das Niveau des Einbaumaterials zu hoch, so schneidet die Druckbohle zu weit unter der annähernd konstanten Oberfläche der Schlämmeschicht in das Betonmaterial und das unter der Druckbohle liegender Betonmaterial ist zu trocken.

Früher wurde das Niveau des Einbaumaterials von Hand geregelt, also bei zu hohem Niveau der Vorabstreifer abgesenkt und bei zu niedrigem Niveau der Vorabstreifer angehoben. Dazu mußte eine Fachkraft das Niveau ständig beobachten und die Höhe des Vorabstrreifers nachstellen.

Mittlerweile ist es jedoch bekannt, die Höhe des Vorabstreifers eines Gleitschalungsfertigers selbsttätig mit einem Höhenverstellantrieb zu regeln, der seine Steuersignale von einem Niveausensor erhält (EP - A - 0 102 060). Bei diesem System wird mit einer Drei-Punkt-Regelung gearbeitet, wobei eine Schaltstellung die Neutralstellung ist und die anderen beiden Schaltstellungen den Befehlen "Vorabstreifer anheben" und "Vorabstreifer absenken" entsprechen. Eine Folgeregelung mit von Hand eingebbaren unterschiedlichen Soll-Niveauwerten erlaubt eine Abänderung von Hand wenn dies erforderlich ist. Der Niveausensor ist mit einem Schwimmkörperelement ausgerüstet. Dieses schwimmt auf der Schlämme und zeigt deren Niveau unmittelbar an.

Es hat sich gezeigt, daß ein Schwimmkörperelement zwar mechanisch robust und einfach einzubauen ist, daß es jedoch eine relativ anfällige Ermittlung des Niveaus der Oberfläche des Einbaumaterials erreicht. Am Schwimmkörperelement können sich Betonteile festsetzen, sein Gewicht verändert sich, es sinkt unterschiedlich stark in die Schlämme an der Oberfläche des Einbaumaterials ein und täuscht mitunter ein Niveau der Oberfläche vor, das tatsächlich nicht so vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahndecken mit einer selbsttätigen Regelung der Höhe des Vorabstreifers meßtechnisch weiter zu verbessern.

Die zuvor gezeigte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Niveausensor als berührungslos beeinflußbarer, das Niveau der Oberfläche des Einbaumaterials, insbesondere also der Oberfläche der Schlämme, erfassender Sensor ausgeführt ist. Ein berührungslos

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beeinflußbarer Sensor ist für den besonderen Einsatzfall sehr gut geeignet, erfaßt nämlich exakt die Oberfläche des Einbaumaterials bzw. der Schlämme. Ein berührungslos beeinflußbarer Sensor kann sich mangels Berührung auch nicht mit Betonmaterial vollsetzen und dadurch seine Sensoreigenschaften verändern.

Für berührungslos beeinflußbare Sensoren gibt es natürlich im Stand der Technik viele Möglichkeiten. Man kennt kapazitiv arbeitende berührungslos betätigbare Annäherungsschalter mit einer Schalthysterese, durch die gleichzeitig oh-ne weiteren Aufwand der Charakter einer Drei-Punkt-Messung realisiert werden kann.

Eine Alternative für berührungslos beeinflußbare Sensoren sind Infrarot-Laufzeit-Meßeinrichtungen.

Von besonderer Bedeutung ist die Ausgestaltung der Lehre, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Niveausensor als Ultraschallsensor ausgeführt ist. Ultraschallsensoren für die Erfassung von Niveaus sind seit Jahrzehnten bekannt. Sie werden beispielsweise bei Zementsilos zur Erfassung des Füllstandes eingesetzt. Viele andere Anwendungsfälle für Niveauregelungen unter Einsatz von Ultraschallsensoren sind bekannt. Ungeachtet dessen wurde es bislang für unmöglich gehalten, Ultraschallsensoren als Niveausensoren bei Gleitschalungsfertigern einzusetzen. Diese Auffassung der Fachwelt ist davon beeinflußt, daß Gleitschalungsfertiger für Asphalt, also sogenannte Asphaltfertiger, mit Ultraschallsensoren für die Ermittlung der Höhe der Asphaltdecke nicht arbeiten können. Bei Ultraschallsensoren werden die Longitudinalwellen nämlich durch die Temperaturschwankungen im und oberhalb des Asphalts so beeinflußt, das man keine verläßlichen Meßwerte mehr erhält. Bei Asphaltfertigern ist man also definitiv auf Schwimmkörperelemente als Niveausensoren angewiesen. Diesen Wissensstand hat man bislang auf Gleitschalungsfertiger übertragen.

Erfindungsgemäß ist aber erkannt worden, daß die temperaturbedingten Probleme bei Asphaltfertiger im Bereich der Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahndecken nicht auftreten. Entgegen dem bisherigen Vorurteil der Fachwelt lassen sich also Ultraschallsensoren hier als Niveausensoren einsetzen mit allen Vorteilen, die eine solche berührungslose Messung des Niveaus des Einbaumaterials hat.

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Die Lehre der Erfindung ist unabhängig davon einsetzbar, ob die Beeinflussung des Höhenverstellantriebes wie früher durch eine Bedienungsperson von Hand erfolgt, wobei die Bedienungsperson lediglich die Meßwerte für das Niveau des Einbaumaterials vermittelt bekommt, diese dann analysiert und auswertet, oder ob eine automatische Regelung mit Hilfe einer Regeleinrichtung erfolgt.

Von besonderer Bedeutung ist die wiederum selbständige Lehre der Erfindung, wonach der Vorabstreifer über die Einbaubreite aus mehreren Vorabs treifersegmenten bestehen kann. Sind diese Vorabstreifersegmente in der Höhe jeweils unabhängig voneinander verstellbar, so kann in der Praxis auftretenden unterschiedlichen Zulaufgeschwindigkeiten des Einbaumaterials unter den Vorabstreifer Rechnung getragen werden. Man erzielt eine wesentlich gleichmäßigere, feinfühliger regelbare Rohhöhe des Einbaumaterials über die Einbaubreite. Mit besonderem Vorteil läßt sich diese Segmentierung des Vorabstreifers mit der Ermittlung der Rohhöhe in den einzelnen Segmenten durch eine Mehrzahl von Niveausensoren kombinieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer Ansicht schematisch den grundsätzlichen Aufbau eines Gleitschalungsfertigers,

Fig. 2 ausschnittsweise und vergrößert den Bereich der Niveauregulierung

zwischen Verdichter und Druckbohle am Gleitschalungsfertiger aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Gleitschalungsfertiger ganz allgemein in einer Seitenansicht. Man erkennt auf einem Planum 1 eine Betonfahrbahndecke 2 in der Errichtungsphase. Der Gleitschalungsfertiger 4 umfaßt zwei Raupenfahrwerke 5, auf denen der Gleitschalungsfertiger 4 neben der Betonfahrbahndecke 2 läuft. Man erkennt angedeutet Laufplatten 3 aus den Lauflärm minderndem Material auf der angedeuteten Laufkette. Am vorderen Ende des Gleitschalungsfertigers 4 ist ein Verteiler 6 für das Einbaumaterial 7, also das zur Betonfahrbahndecke 2 zu verarbeitende Ausgangsmaterial,

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angeordnet. Der Verteiler 6 führt eine senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 1 hin und her gehende Bewegung aus.

Der Gleitschalungsfertiger 4 umfaßt eine Gleitschalung, die sich aus zwei Seitenschalungen 8 und einer sich quer zur Fahrrichtung von Seitenschalung 8 zu Seitenschalung 8 erstreckenden Druckbohle 9 zusammensetzt. In Fahrrichtung vor der Druckbohle 9 sind über die Breite der entstehenden Betonfahrbahndecke 2 verteilt angeordnete, betrieblich in das Einbaumaterial 7 eintauchende Rüttlerelemente 10 angeordnet. Zwischen den Rüttlerelementen 10 und dem Verteiler 6 ist ein Vorabstreifer 11 dargestellt.

Die zur Verdichtung des mittels des Verteilers 6 verteilten Einbaumaterials 7 vor Erreichen der Druckbohle 9 dienenden und dort eine Schlämmeschicht in hinreichender Konsistenz erzeugenden Rüttlerelemente 10 weisen jeweils ein von oben in das Einbaumaterial 7 eintauchendes Rüttlerrohr 12 und ein am unteren Ende des Rüttlerrohrs 12 angebrachtes Seitenrohr 13 auf.

In Fig. 1 ist angedeutet, daß der Vorabstreifer 11 mittels eines Höhenverstellantriebs 14 in der Höhe verstellbar ist. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen dabei im Zusammenhang, daß zwischen dem Vorabstreifer 11 und der Druckbohle 9 ein Niveausensor 15 für das Ist-Niveau des Einbaumaterials 7 angeordnet ist. Der Niveausensor 15 kann in einer Bedienungsweise von Hand lediglich Signale verursachen, die von einer Bedienungsperson, beispielsweise dem Fahrer des Gleitschalungsfertigers, aufgenommen und umgesetzt werden in eine Verstellung des Vorabstreifers 11 mittels des Höhenverstellantriebes 14. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Niveausensor 15 einer automatischen Regeleinrichtung 16 zugeordnet ist. Die Regeleinrichtung 16 vergleicht das vom Niveausensor 15 vorgegebene Ist-Niveau des Einbaumaterials 7 mit einem vorgegebenen Soll-Niveau und steuert den Höhenverstellantrieb 14 des Vorabstreifers 11 in Richtung einer Verringerung der Niveaudifferenz.

Fig. 2 läßt erkennen, daß der Niveausensor 15 als berührungslos beeinflußbarer, das Niveau der Oberfläche des Einbaumaterials 7 insbesondere der Schlämme, erfassender Sensor ausgeführt ist.

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Im allgemeinen Teil der Beschreibung ist darauf hingewiesen worden, daß der als berührungslos beeinflußbarer Sensor ausgeführte Niveausensor 15 verschiedene Ausführungsformen haben kann, insbesondere als kapazitiver berührungslos betätigbarer Näherungsschalter ausgeführt sein kann. Die Vorteile einer Schaltung mit Hysterese sind dabei angesprochen worden. Auch eine Infrarot-Laufzeit-Anordnung ist angesprochen worden.

Das dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt jedoch, daß der Niveausensor 15 als Ultraschallsensor ausgeführt ist. Mit Abstand oberhalb der Oberfläche des Einbaumaterials 7 zwischen dem Vorabstreifer 11 und der Druckbohle 9 ist ein Sende- / Empfangskopf 17 angeordnet. Dessen Ultraschallkeule 18 ist im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Einbaumaterials 7 ausgerichtet. Eine Ultraschallkeule 18 mit einer auf der Oberfläche des Einbaumaterials 7 relativ großen Fläche verhindert eine Überempfindichkeit der Regelung des Vorabstreifers 11, da größere Steine, die über die tatsächliche Rohhöhe des Einbaumaterials 7 hinaus ragen, nicht oder nur unwesentlich zu einer Verfälschung des Meßsignals führen. Das ist günstiger als bei einer sehr punktuell erfolgenden Messung, bei der man der zuvor erläuterten Problematik allerdings dadurch entsprechen kann, daß man eine passende Zeitverzögerungsschaltung bzw. Ansprechschwelle nachordnet, die ein dauerndes Verfahren des Vorabstreifers 11 vermeidet.

Auch im dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet die Regeleinrichtung 16 zweckmäßigerweise als Drei-Punkt-Regelung wie das im Stand der Technik beschrieben ist. Der Höhenverstellantrieb 14 des Vorabstreifers 11 ist besonders zweckmäßig als Hydraulikantrieb ausgeführt, das ist in Fig. 2 angedeutet.

Mit Annäherungsschaltern läßt sich eine Drei-Punkt-Regelung besonders einfach dadurch realisieren, daß je zwei Annäherungsschalter mit versetzt liegender Schalthysterese zusammengefaßt sind.

Nach einer weiteren Lehre, der besondere und eigenständige Bedeutung zukommt, die aber insoweit in der Zeichnung nicht gesondert dargestellt ist, gilt, daß der Vorabstreifer 11 über die Einbaubreite aus mehreren Vorabstreifersegmenten besteht und die Vorabstreifersegmente unabhängig voneinander mittels jeweils eines Höhenver-

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Stellantriebes 14 in der Höhe verstellbar sind. In diesem Zusammenhang ist es dann besonders zweckmäßig, daß jedem Vorabstreifersegment mindestens ein Niveausensor 15 zugeordnet ist. Die Vorteile einer solchen Segmentierung über die Einbaubreite sind im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden.

Claims

Gesthuysen & von Rohr .:!..:!.' \.: i ' I!::..: -8- Schutzansprüche:

1. Gleitschalungsfertiger für Betonfahrbahndecken (2), mit seitlichen Fahrwerken, insbesondere Raupenfahrwerken (5), einem in Fahrrichtung vorne am Gleitschalungsfertiger (4) angeordneten Verteiler (6) für das Einbaumaterial (7), Seitenschalungen (8), einer sich quer zur Fahrrichtung von Seitenschalung (8) zu Seitenschalung (8) erstreckenden Druckbohle (9) sowie einem Vorabstreifer (11) zur Einstellung der Rohhöhe des Einbaumaterials (7), wobei der Vorabstreifer (11) mittels eines Höhenverstellantriebes (14) in der Höhe verstellbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem Vorabstreifer (11) und der Druckbohle (9) ein Niveausensor (15) für das Ist-Niveau des Einbaumaterials (7) angeordnet ist und

daß der Niveausensor (15) als berührungslos beeinflußbarer, das Niveau der Oberfläche des Einbaumaterials (7), insbesondere der Schlämme erfassender Sensor ausgeführt ist.

2. Gleitschalungsfertiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveausensor (15) als kapazitiver, berührungslos betätigbarer Annäherungsschalter insbesondere mit einer Schalthysterese ausgeführt ist.

3. Gleitschalungsfertiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Annäherungsschalter mit versetzt liegender Schalthysterese zur Realisierung einer Drei-Punkt-Messung zusammengefaßt sind.

4. Gleitschalungsfertiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveausensor (15) als Infrarot-Laufzeit-Meßanordnung ausgeführt ist.

5. Gleitschalungsfertiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveausensor (15) als Ultraschallsensor ausgeführt ist mit einem Sende- / Empfangskopf (17) angeordnet mit deutlichem Abstand oberhalb der Oberfläche des Einbaumaterials (7) und einer im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Einbaumaterials (7) ausgerichteten Ultraschallkeule (18).

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6. Gleitschalungsfertiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Niveausensoren (15) über die Einbaubreite verteilt angeordnet sind.

7. Gleitschalungsfertiger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenverstellantrieb (14) von einer Bedienungsperson von Hand nach Maßgabe der angezeigten Meßwerte des Niveausensors (15) bzw. der Niveausensoren (15) nachgeregelt wird.

8. Gleitschalungsfertiger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (16) vorgesehen ist, die das vom Niveausensor (15) ermittelte Ist-Niveau des Einbaumaterials (7) mit einem vorgegebenen Soll-Niveau vergleicht und den Höhenverstellantrieb (14) in Richtung einer Verringerung der Niveaudifferenz steuert.

9. Gleitschalungsfertiger nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ggf. zusätzlich nach dem kennzeichnenden Teil eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorabstreifer (11) über die Einbaubreite aus mehreren Vorabstreifersegmenten besteht und die Vorabstreifersegmente unabhängig voneinander mittels jeweils eines Höhenverstellantriebes (14) in der Höhe verstellbar sind.

10. Gleitschalungsfertiger nach dem Oberbegriff von Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vorabstreifersegment mindestens ein Niveausensor (15) zugeordnet ist.