EP0779135A1

EP0779135A1 - Verfahren zur automatischen Einstellung der ausgespritzten Menge einer Bauwerk-Ausspritzmischung und Anlage zum Ausspritzen von Bauwerken

Info

Publication number: EP0779135A1
Application number: EP95119700A
Authority: EP
Inventors: Rolf Widmer
Original assignee: Aliva AG
Current assignee: Sika Equipment AG
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-06-18

Abstract

Um die Zusammensetzung eines an einem Spritzwerkzeug (5) ausgegebenen Spritzmediums zu regeln, werden mittels Detektoren (6a, 6b) die Mengen je zugeführter Komponenten gemessen, einer Verhältnisbildungseinheit (17) zugeführt und das so gebildete IST-Verhältnis mit einem das SOLL-Verhältnis repräsentierenden Signal (W) verglichen. Entsprechend dem Vergleichsresultat wird auf eine und/oder andere Menge zugeführter Komponenten eingegriffen. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 spezifizierten Art sowie eine Anlage der im Oberbegriff von Anspruch 7 spezifizierten Art.
Es sind Verfahren eingangs genannter Art bekannt, bei denen ein Ausspritzmedium, insbesondere eine Betonmischung oder eine Kunststoffmischung, gegen Bauwerke ausgespritzt wird, wie beispielsweise gegen Tunnelrohwände, um eine Bauwerkaus- oder -verkleidung zu schaffen. Dabei sind die erwähnten Medien, was ihre Zusammensetzung anbelangt, oft kritisch, weil einerseits am Spritzwerkzeug eine regelmässige, verteilte Ausdüsung erforderlich ist, anderseits aber ein Abtropfen von der Zielfläche möglichst verhindert werden soll und, darüber hinaus, ein den jeweiligen Erfordernissen entsprechendes, haftendes Aushärten gewährleistet sein soll.
Diese unterschiedlichen Erfordernisse machten es bis anhin nötig, hochspezialisierte Fachleute mit langjähriger Erfahrung am Einsatzort derartiger Verfahren permanent einzusetzen, um das Verhalten des Ausspritzvorganges zu beobachten und, wenn nötig, Eingriffe auf die Mischungszusammensetzung des jeweiligen Mediums vorzunehmen.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Verfahren bzw. eine Anlage eingangs genannter Art zu schaffen, mittels welchen zeitliche Variationen des Ausspritzmediums bezüglich seiner Zusammensetzung automatisch behoben werden, womit sichergestellt werden soll, dass einmal eingestellte Mischungsverhältnisse des Ausspritzmediums, solange erwünscht, konstant bleiben. Dies soll eine fachmännische, praktisch permanente Ueberwachung des Ausspritzgeschehens in dem Sinne überflüssig machen, als dass die Zeitabstände einer derartigen Ueberprüfung mindestens wesentlich erhöht werden. Dabei soll durch eine einmal als optimal befundene Mischung auch sichergestellt werden, dass, einerseits, die geforderte Haftung und die geforderten Auskleidungscharakteristika beibehalten werden und, anderseits, dass dies mit optimal geringen Verlusten an Ausspritzmischungen, z.B. durch Rücktropfen, erfolgt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der genannten Art, welches sich nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 auszeichnet.
Grundsätzlich wird dabei erfindungsgemäss die pro Zeiteinheit ausgegebene Menge mindestens einer Mediumskomponente gemessen und diese gemessene Grösse, als IST-Wert, in einer Regelung eingesetzt, mit deren Hilfe die pro Zeiteinheit ausgespritzte IST-Menge, je nach Auslegung des Regelkreises mit geforderter Genauigkeit, einem vorgebbaren Führungswert bzw. -verlauf folgt. Dabei wird, in einer einfachsten erfindungsgemässen Ausführungsform, die ausgespritzte Menge einer einzigen Ausspritzmediumskomponente im erwähnten Sinne geregelt.
Weil sich aber in vielen Fällen die oben erwähnten Kriterien nicht durch Beherrschung lediglich der ausgespritzten Menge einer Komponente beherrschen lassen, sondern diese nur durch Eingriff auf das Mischungsverhältnis des ausgespritzten Mediums beherrscht werden, wird in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, das Mischungsverhältnis mindestens zweier Komponenten zu regeln, wozu die pro Zeiteinheit ausgegebene IST-Menge je mindestens zweier Komponenten gemessen wird und nach Vergleich des aus den resultierenden Messgrössen sich ergebenden Verhältnisses mit einem SOLL-Verhältniswert auf ein Stellglied für die Fördermenge der einen und/oder anderen Komponente eingegriffen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das ausgespritzte Medium Luft als eine Komponente sowie eine weitere Komponente, weiche pulver- oder granulatförmig ist oder schlammartig, zähflüssig viskos, oder in Form einer Suspension, insbesondere grobkörnigen Suspension, wie in Form von Beton, vorliegt. Es ist eine weitere, flüssige Komponente vorgesehen, wie zusätzliches Wasser. Die geregelte Menge ist diejenige mindestens einer der erwähnten Komponenten oder das Mischungsverhältnis mindestens zweier der erwähnten Komponenten.
In der erwähnten Ausspritztechnik sind, insbesondere mit Blick auf Betonspritzen, grundsätzlich zwei Vorgehensprinzipien bekannt, nämlich Spritzen nach dem Dünnstromverfahren bzw. Spritzen nach dem Dichtstromverfahren. Beim Dünnstromverfahren wird die eine Komponente, z.B. Beton, oder, allgemeiner, die pulverförmige, granulatförmige, zähflüssig viskose oder suspensionsförmige Komponente mittels Luft pneumatisch gegen das Spritzwerkzeug hin vorgefördert. Beim Dichtstromverfahren wird die eben erwähnte Komponente, z.B. Beton, als solche, üblicherweise mittels Pumpens vorgefördert und erst im Bereiche des Ausspritzwerkzeuges mittels eines Luftstromes in spritzfähigen Zustand aufgerissen.
Während die Messung der geförderten Menge allein der erwähnten Komponente mit relativ geringem Aufwand möglich ist, ist die Messung der pro Zeiteinheit vorgeförderten Menge der pneumatisch mit Druckluft vorgeförderten erwähnten Komponente während der Druckluftförderung problematisch. Mithin besteht, insbesondere bei der Förderung nach dem Dünnstromprinzip, ein Problem darin, die Menge der mit der Druckluft als eine Komponente vorgeförderten, erwähnten zweiten Komponente zu erfassen. Um dieses Problem bei diesem Vorgehen zu lösen, wird deshalb vorgeschlagen, die Menge der pro Zeiteinheit geförderten pulverförmigen, granulatförmigen, viskosen, schlammartigen oder suspensions-, insbesondere grobsuspensionsförmigen Komponente zu messen, bevor diese erwähnte Komponente durch die Druckluft der Pneumatikförderung erfasst wird.
Die erfindungsgemäss gestellte Aufgabe wird im weiteren durch eine Anlage gelöst, welche sich nach dem Kennzeichen von Anspruch 7 auszeichnet. Bevorzugte Verfahrensvarianten wie auch bevorzugte Ausführungsformen der Anlage sind in den Ansprüchen 2 bis 6 bzw. 8 bis 13 spezifiziert.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: anhand eines Funktionsblockdiagrammes, das erfindungsgemässe Verfahrens- bzw. Anlagenprinzip, bei dem die Gesamtmenge des ausgespritzten Mediums oder die Menge einer Komponente des erwähnten Mediums regelnd geführt wird;
Fig. 2: in Darstellung analog zu derjenigen von Fig. 1, ein erfindungsgemässes Vorgehen für die Führung des Mischungsverhältnisses mindestens zweier Mischungskomponenten am ausgespritzten Medium;
Fig. 3: anhand einer Prinzipdarstellung, eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende DichtstromAusspritzanlage, ausgebildet nach einer der Varianten gemäss den Fig. 1 und/oder 2;
Fig. 4: in Darstellung analog zu Fig. 3, eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren, wie prinzipiell anhand der Fig. 1 und/oder 2 dargestellt, arbeitende erfindungsgemässe Dünnstrom-Ausspritzanlage;
Fig. 5: eine bevorzugte Fördereinrichtung an einer nach dem Dichtstromprinzip arbeitenden erfindungsgemässen Anlage gemäss Fig. 3;
Fig. 6: eine bevorzugte Messkopfanordnung an einer Fördereinrichtung für eine nach dem Dünnstromverfahren arbeitende erfindungsgemässe Anlage gemäss Fig. 4;
Fig. 7: eine am erfindungsgemässen Regelverfahren bzw. der erfindungsgemässen Anordnung bevorzugterweise eingesetzte Stellertechnik;
Fig. 8: eine für pulverförmiges Medium oder eine insbesondere grobkörnige Suspension eingesetzte Stellereinrichtung nach Fig. 7.

Wenn im folgenden von der Messung einer geförderten Menge gesprochen wird, so ist dies primär zu verstehen als Messung des pro Zeiteinheit durch einen vorgegebenen Leitungsquerschnitt durchtretendes Volumen des spezifizierten, gemessenen Mediums, d.h. als Volumenstrommessung. Erst sekundär soll damit eine Massestrommessung angesprochen sein, und zwar aufgrund der generell schwierigeren Realisierbarkeit.
Im weiteren wird unter dem Begriff "Förderpfad" für ein Medium bzw. eine Komponente davon der Pfad an einer Anlage verstanden, ausgehend vom Bereiche, an welchem das betrachtete Gut der Anlage von aussen zugeführt wird, beispielsweise zugeschüttet wird, bis zum Austritt aus dem Spritzwerkzeug.
In Fig. 1 umfasst der schematisch dargestellte Förderpfad 2 für das Spritzmedium oder eine Komponente dieses Mediums eine Fördereinheit 1, eine ihr nachgeschaltete Leitung 3 bis zu einem Spritzwerkzeug 5 hin. Erfindungsgemäss wird entlang des Förderpfades 2, beispielsweise und, wie dargestellt, entlang der Leitung 3, ein Detektor oder Sensor, generell eine Messanordnung 6 vorgesehen, womit die pro Zeiteinheit in Richtung des Pfeiles F geförderte Menge des betrachteten Mediums bzw. einer Komponente dieses Mediums gemessen wird. Ausgangsseitig der im weiteren als Detektor bezeichneten Anordnung 6 wird ein vorzugsweise elektrisches, zur Menge pro Zeiteinheit proportionales Signal s(V̇) erzeugt, welches nach entsprechender Signalaufbereitung (nicht dargestellt) einer Differenzbildungseinheit 7 zugeführt wird. Der in Fig. 1 stromab der Fördereinheit 1 dargestellte Detektor 6 wird in gewissen Fällen, so z.B. bei nach dem Dünnstromverfahren erfolgender Förderung stromauf, der Fördereinheit 1 zugeordnet.
Der Differenzbildungseinheit 7 wird weiter das Ausgangssignal einer vorzugsweise einstellbaren Signalquelle 9 zugeführt. Regelungstechnisch bildet das der Einheit 7 von Detektor 6 zugeführte Signal das gemessene Regelsignal X, während das der Einheit 7 von der Einheit 9 zugeführte Signal das Führungssignal W bildet. Ausgangsseitig der Differenzbildungseinheit 7 erscheint ein Regeldifferenzsignal Δ, welches über einen nach regelungstechnischen Gesichtspunkten ausgelegten Regler 11 auf einen Steuereingang 1_S der als Stellglied wirkenden Fördereinrichtung 1 einwirkt.
Damit wird es möglich, den Volumenstrom bzw. die Menge eines mit dem Detektor 6 detektierbaren Mediums auf einen konstanten Wert entsprechend dem Führungssignal W zu regeln oder gegebenenfalls entsprechend einem erwünschten zeitlichen Verlauf zu führen. Wie gestrichelt dargestellt, ist es selbstverständlich möglich, zusätzlich oder anstelle der Fördereinheit 1 weitere Stellglieder, wie Stellventile 13, entlang des Förderpfades 2 als Stellglieder einzusetzen.
In vielen Fällen ist weniger die Führung bzw. Konstanthaltung der pro Zeiteinheit ausgegebenen Menge des Ausspritzmediums als solches oder einer Komponente davon als solche wesentlich, sondern vielmehr die Konstanthaltung bzw. Führung der Zusammensetzung des ausgespritzten Mediums.
Zur Führung bzw. Konstanthaltung eines Mischungsverhältnisses am Medium wird prinzipiell erfindungsgemäss wie in Fig. 2 dargestellt vorgegangen.
Darin sind, in Analogie zur Darstellung von Fig. 1, zwei Förderpfade 2a, b je für eine Komponente des Ausspritzmediums dargestellt, welche sich im Bereich des Spritzwerkzeuges 5 vereinigen. Entlang der entsprechenden Förderpfade 2a, b wird, wie beispielsweise an den zugeordneten Leitungen 3a, 3b dargestellt, je ein Detektor 6a bzw. 6b vorgesehen. Insbesondere bei der Dünnstromförderung einer oder beider Komponenten gilt das bezüglich Detektoranordnung anhand von Fig. 1 Erläuterte auch hier.
Die Ausgangssignale der Detektoren werden einer Quotientenbildungseinheit 17 zugeführt, woran beispielsweise das Signal s_a/s_b gebildet wird. Das Resultatsignal s_a/s_b wird der Differenzbildungseinheit 7 als gemessene Regelgrösse X zugeführt, während das Ausgangssignal der Vorgabeeinheit 9 als Verhältnisführungswert bzw. -verlauf der Einheit 7 zugeführt ist. Das ausgangsseitig der Differenzbildungseinheit 7 erscheinende Regeldifferenzsignal Δ_Q wird wiederum über einen entsprechend bemessenen Regler 11' zur Stellung des Verhältnisses auf die Förderpfade geführt. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Es kann lediglich die Fördermenge im einen der beiden Pfade 2a oder 2b so gestellt werden, dass, auch bei Variation der Fördermenge im jeweils anderen Pfad b, das geforderte Mischungsverhältnis eingehalten wird, wozu lediglich auf die Fördermenge entlang eines der Pfade, wie erwähnt beispielsweise Pfad 2a, stellend eingegriffen werden muss.
Dargestellt ist in Fig. 2 die zweite Möglichkeit, entsprechend welcher, gegensinnig, sowohl auf die Fördereinrichtung 1a wie auch auf die Fördereinrichtung 1b eingegriffen wird.

Was in Fig. 2 bezüglich der Fördereinrichtungen erläutert ist, gilt selbstverständlich auch für weitere Stellglieder für die Fördermengen wie für die in Fig. 1 schematisch dargestellten Stellventile.
Durch Vorgehen prinzipiell wie anhand von Fig. 2 erläutert, wird es möglich, die Zusammensetzung bzw. ein oder mehrere Mischungsverhältnisse am ausgespritzten Medium regelungstechnisch zu führen, sei dies konstantzuhalten oder gegebenenfalls nach vorgegebenen Zeitverläufen zu führen.
In den Fig. 1 und 2 sind strichpunktiert diejenigen Einheiten umrandet und als Block 10 bezeichnet, welche die Verarbeitung der gemessenen Regelgrössen vornehmen, bis hin zur Bereitstellung der jeweiligen Stellsignale.
In Fig. 3 ist schematisch eine erfindungsgemässe, nach dem Dichtstromprinzip arbeitende Ausspritzanlage dargestellt.
An einer ersten Fördereinheit 20 wird eine erste Mediumskomponente M₁ zugeführt, welche granulat- oder pulverförmig ist oder zähflüssig oder schlammartig ist oder eine insbesondere grobkörnige Suspension bildet, wie beispielsweise und insbesondere Beton. An der Fördereinheit 20 wird das Medium M₁ durch Pumpen, beispielsweise mittels einer Kolbenpumpe gemäss Fig. 5, durch die Förderleitung 21 dem Spritzwerkzeug 23 zugefördert. An einer zweiten Fördereinrichtung 25 wird eine zweite Mediumskomponente M₂, nämlich eine gasförmige, insbesondere Luft, durch eine Förderleitung 27 gegen das Spritzwerkzeug 23 hin getrieben. Die Leitung 27 vereinigt sich kurz vor dem Spritzwerkzeug 23 mit der Leitung 21, damit, durch die geförderte Druckluft, die Komponente M₁ für das nachfolgende Spritzen aufgerissen wird. Durch die Anordnung 20 bis 27 ist das Prinzip der Dichtstromförderung definiert: In der Leitung 21 wird die Mediumskomponente M₁ als Dichtstrom vorgepumpt.
Mit der Fördereinrichtung 29 wird in den meisten Fällen, insbesondere bei der Betonmischungsausspritzung, eine dritte, flüssige Komponente M₃ durch die zugeordnete Leitung 31 vorgefördert, welche sich wiederum im Bereiche vor dem Spritzwerkzeug 23 mit den vorerwähnten Leitungen 21 und 27 vereinigt. An einer solchen Anlage werden nun erfindungsgemäss Messdetektoren 35 vorgesehen. Während die gasförmige Mediumskomponente M₂ mittels herkömmlicher Gasströmungssensoren in Leitung 27 erfasst werden kann und die Menge der flüssigen Komponente M₃ auf ebenso herkömmliche Weise mit Flüssigkeitsströmungsdetektoren an Leitung 31, ist die pro Zeiteinheit geförderte Komponente M₁ entlang Leitung 21 beispielsweise durch Einsatz eines Detektors des Typs "Speedmag Pulsmag V" der Firma Endress + Hauser AG, CH-4153 Reinach BL, möglich.
Wie in Fig. 3 dargestellt, werden an den erwähnten Förderpfaden Detektoren 35a bis 35c vorgesehen, je nach regelungstechnisch zu führender Komponenten- oder Mediumsmenge bzw. den zu führenden Verhältnissen. Der Ausgang bzw. die Ausgänge der wahlweise vorgesehenen Detektoren 35_x werden der Einheit 10, prinzipiell aufgebaut wie anhand der Fig. 1 bzw. 2 erläutert wurde, zugeführt. Ausgangsseitig der Einheit 10 werden Stellsignale für die entsprechend den zu regelnden Grössen einzusetzenden Stellglieder 20, 25 bzw. 29 ausgegeben. Bevorzugterweise wird insbesondere das Verhältnis der Komponente M₁ zu M₂ zu M₃, wie anhand von Fig. 2 erläutert wurde, geführt, wozu an der Quotientenbildungseinheit 17 von Fig. 2 das Verhältnis Ausgangssignal von 35a zu Ausgangssignal von 35b zu Ausgangssignal von 35c gebildet wird oder die jeweiligen Verhältnisse paarweise gebildet und mit jeweiligen Führungsgrössen verglichen werden.
In Fig. 4 ist, in analoger Darstellung zu Fig. 3, eine erfindungsgemäss nach dem Dünnstromverfahren arbeitende Anlage dargestellt. Die wie oben definiert beschaffene Komponente M₁ wird einer Fördereinheit 40 zugeführt, an welche der Ausgang einer Luftfördereinheit 42 für die Komponente M₂ - Luft - angeschlossen ist. Die Förderung der Komponente M₁ erfolgt hier pneumatisch durch mittels der Fördereinrichtung 42 unter Druck gesetzte Luft. Die Zuführung der Komponente M₃ mittels der Fördereinrichtung 44 über Leitung 46 erfolgt analog zur Förderung dieser Komponente M₃ gemäss Fig. 3. Die Fördermenge der Luftkomponente M₂ kann wiederum ohne wesentliche Probleme mit einem Detektor 48b, beispielsweise an der Verbindungsleitung zwischen Kompressorfördereinrichtung 42 und Fördereinrichtung 40, gemessen werden, ebenso die Fördermenge der Flüssigkomponente M₃ mittels eines Detektors 48c entlang Leitung 46. Die Fördermenge der Komponente M₁ hingegen wird mit dem Detektor 48a erfasst, welcher an der Fördereinrichtung 40 vorgesehen ist, bevor diese Komponente M₁ durch die Druckluft des Förderers 42 erfasst und vorgefördert wird. Damit kann auch beim Dünnstromverfahren für die Messung der geförderten Komponentenmenge von M₁ ein induktiv arbeitender Detektor des vorerwähnten Typs eingesetzt werden, und wesentliche Probleme entfallen, die sich ergeben, wenn beispielsweise in Leitung 49 an der bereits pneumatisch vorgeförderten Komponente M₁ eine Volumenstrommessung vorgenommen würde.
Auch bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 werden die Ausgangssignale der vorgesehenen Detektoren 48 auf eine Regeleinrichtung gemäss Block 10 der Fig. 1 bis 3 geführte die durch Stelleingriffe auf die Fördereinrichtungen 40, 42 und 44 die geförderten Komponentenmengen je einzeln führt oder ihr Mengenverhältnis stellt bzw. führt.
In Fig. 5 ist schematisch eine Fördereinrichtung für die Dichtstromförderung entsprechend der Fördereinrichtung 20 von Fig. 3 dargestellt. Sie wird insbesondere für die Dichtstromförderung von Betonspritzmedium eingesetzt. Sie umfasst mindestens zwei Kolben/Zylinderanordnungen 51A und 51B, welche mittels einer hydraulischen Antriebseinheit 53, je mittels einer hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung, gegenphasig angetrieben werden. Die Kolben/Zylinderanordnungen 51A bzw. 51B wirken in einen Mediumskomponenten-, insbesondere Betontank 55 einerseits und anderseits in ein S-förmig gekrümmtes Verbindungsrohr 57, dessen Auslass über eine Leitungsanordnung 59 mit der Spritzdüse 61 verbunden ist. Das S-förmige Verbindungsrohr 57 pendelt, angetrieben, um die Achse A des Leitungssystemanschlusses, derart, dass die kolben/zylinderanordnungsseitige Oeffnung der S-förmigen Verbindungsleitung 57 sequentiell dichtend mit den Kolben/Zylinderanordnungen 51A, 51B verbunden ist. Die Komponente M₁ wird in den Tank 55 eingefüllt. Wird diese Fördereinrichtung als Stellglied in der erfindungsgemässen Regelung eingesetzt, so erfolgt der Stelleingriff an der Antriebseinheit 53.
In Fig. 6 ist schematisch das Prinzip einer bekannten Fördereinrichtung 40 für die Dünnstromförderung der Mediumskomponente M₁ dargestellt. Sie umfasst einen um eine Achse A drehbar getrieben gelagerten Rotor 60 mit an der Peripherie vorgesehenen Aufnahmebüchsen 64. Eine Fülleinrichtung 66, wie ein Fülltrichter, ist ortsfest montiert. Durch Drehen des Rotors 60 zwischen Dichtplatten 61, 62 wird eine Büchse 64 nach der anderen durch die Fülleinrichtung 66 mit dem Medium M₁ gefüllt. Im weiteren ist eine Druckluftleitung 68 ortsfest vorgesehen. Die gefüllten Büchsen 64 werden sukzessive dichtend an die Ausmündung der Druckluftleitung 68 geführt. In dieser Position wird, aus einer Ausgabeöffnung 72 in der Dichtplatte 61, die Mediumskomponente M₁ durch die Druckluft M₂₁ ausgeschossen. Eine weitere Druckluftleitung 74 wird mit Druckluft M₂₂ beaufschlagt zur weiteren pneumatischen Vorförderung der jeweiligen Portionen.
Um die geförderte Menge der Komponente M₁ wie oben definiert, insbesondere von Beton, zu erfassen, wird erfindungsgemäss der Detektor 48a in Form vorzugsweise eines induktiven Detektors, wie eines Detektors "Speedmag Pulsmag V" der Firma Endress + Hauser AG, CH-4153 Reinach BL, im Bereiche der ortsfesten Fülleinrichtung 66 bzw. des Trichters montiert, was einerseits die Vorteile hat, dass die Detektormontage ortsfest erfolgen kann, nur ein Detektor vorzusehen ist und insbesondere, dass die geförderte Menge der Komponente M₁ auf relativ einfache Art und Weise gemessen werden kann, bevor die pneumatische Förderung einsetzt.
Die Fördermenge der Komponente M₂, nämlich der Luft, wird vorzugsweise an einer gemeinsam die Leitungen 68 und 74 speisenden Leitung (nicht dargestellt) gemessen.
Für die Messung der geförderten Menge der Komponente M₁ bzw. der Einstellung dieser Menge in der Dünnstromtechnik gemäss Fig. 4, aber auch grundsätzlicher am erfindungsgemässen Regelverfahren als Stellglied für die pro Zeiteinheit ausgespritzte Menge eines pulverförmigen, granulatförmigen oder in Suspension vorliegenden Mediums, wie von Beton, wird als zweite bevorzugte Lösung anstelle eines Detektors 48a ein Förderaggregat der schematisch in Fig. 7 dargestellten Art eingesetzt.
Dabei ist eine Rotations-Druckstufeneinrichtung 80 vorgesehen, bei welcher es sich bevorzugterweise um eine Rotoreinrichtung 60 gemäss Fig. 6 handelt. An deren Statt kann aber gegebenenfalls auch eine Zellradschleuse oder, je nach zu förderndem Medium, auch eine Zahnradpumpe eingesetzt werden. Ausgangsseitig fördert die Rotations-Druckstufeneinrichtung 80, analog zur Darstellung von Fig. 6, in einen Förderleitungsabschnitt 82, worin, durch Druckbeaufschlagung über Leitung 84, die Förderung pneumatisch erfolgt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung durch Leitung 84 stellt sich ausgangsseitig der Einrichtung 80 der wesentlich über Atmosphärendruck liegende Druck p₂ ein.
Der Druck eingangsseitig der Rotations-Druckstufeneinrichtung 80 ist im wesentlichen Atmosphärendruck, ist mindestens wesentlich tiefer als p₂, so dass über der Rotations-Druckstufeneinrichtung 80 die der Differenz (p₂ -p₁) entsprechende Druckdifferenz Δp liegt.
Gespiesen wird die Rotations-Druckstufeneinrichtung 80 durch ein weiteres Rotationsförderaggregat 86, dessen Drehzahl n₈₆ einstellbar ist. Beim Förderaggregat 86 kann es sich wiederum, je nach zu förderndem Medium, um eine Zellradschleuse, eine Zahnradpumpe oder, und bevorzugterweise, um einen Schneckenförderer handeln. Eingangsseitig wird das Förderaggregat 86 aus der Fülleinheit 66 gemäss Fig. 6 mit dem Medium, üblicherweise unter Atmosphärendruck p₁, gespiesen.
Die aus der Leitung 82 pro Zeiteinheit ausgegebene Menge ṁ des Mediums M₁ wird ausschliesslich durch Einstellung der Förderdrehzahl n₈₆ am Aggregat 86 eingestellt, wogegen die Einheit 80 im wesentlichen ausschliesslich der Druckentkopplung zwischen ausgangsseitigen und eingangsseitigen Drücken dient. Mit Blick auf den Rotor 60 gemäss Fig. 6 wird mithin letzterer mit gegebener, konstanter Drehzahl betrieben, und durch Einstellung der Grösse wird n₈₆ bemessen, bis zu welchem Grad die Buchsen 64 gefüllt werden.
Dabei hat es sich gezeigt, dass die Menge ṁ mit hoher Genauigkeit durch die Drehzahl n₈₆ gegeben ist, womit, mit Blick auf Fig. 6 und im Quervergleich mit Fig. 7, die IST-Menge durch die IST-Drehzahl n₈₆ gegeben ist, womit der Detektor 48a entfallen kann und beispielsweise durch einen Drehzahlmesser ersetzt werden kann. Zusätzlich kann die Grösse n₈₆, beispielsweise in der vorbeschriebenen Verhältnisregelung, als Stellgrösse für die Menge ṁ des Mediums M₁ im Verhältnisregelkreis eingesetzt werden. Die erwähnte präzise Kopplung zwischen der Grösse ṁ und der Drehzahl n₈₆ am Förderaggregat 86 ergibt sich dadurch, dass die Funktionen Druckentkopplung und Mengeneinstellung getrennt werden.
In Fig. 8 ist der bevorzugte Aufbau des gleichzeitig als Detektor und Stellglied wirkenden Aggregates gemäss Fig. 7 dargestellt, eingesetzt, wie erwähnt, bei pulverförmigen, granulatförmigen Medien oder bei Medien, die in Suspension vorliegen, wie insbesondere bei Beton.
Gemäss Fig. 8 ist, ausgangsseitig der Fülleinrichtung 66 mit oben gelagertem und getriebenem Rührwerk 88, ein Schneckenförderer 90 vorgesehen, getrieben durch das Antriebsaggregat 92, mit einstellbarer Drehzahl n₉₀. Ueber einen ausgangsseitigen, vorzugsweise vertikal angeordneten Stutzen 94 wird die hier als Rotations-Druckstufeneinheit eingesetzte Rotoreinrichtung 96 beschickt, die durch das Antriebsaggregat 98 mit der Drehzahl n₉₆ angetrieben ist. Aufgebaut ist die Rotations-Druckstufeneinheit 96 bevorzugterweise wie die Rotoreinheit gemäss Fig. 6. In Analogie zu Fig. 7 wirkt ihr Ausgang in den Förderleitungsabschnitt 100, in welchen die Druckluftleitung 102 einmündet.
Eingesetzt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, ergibt sich bei konstant eingestellter Drehzahl n₉₆ $\dot{m} {= k · n}_{90},$
mit der Proportionalitätskonstanten k, womit, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt, die Drehzahl n₉₀ direkt als Detektorausgangssignal, beispielsweise für die Menge ṁ des Mediums M₁ gemäss Fig. 4 in Analogie zum Ausgang des Detektors 48a wirkend, der Einheit 10 zugeführt werden kann und gleichzeitig als Stellsignal von Einheit 10, beispielsweise zur Regelung des Verhältnisses M₁/M₃ gemäss Fig. 4, womit der Drehzahl-Steuereingang des Antriebes 92 als Stellsignaleingang im Regelkreis eingesetzt ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, Bauwerkausspritzungen vorzunehmen, bei denen das gespritzte Medium den jeweiligen Erfordernissen entsprechend optimiert zusammengesetzt ist, wobei sichergestellt wird, dass diese Zusammensetzung wie erwünscht stationär bleibt oder wie erwünscht in der Zeit variiert. Als Spritzmedium kann z.B. Beton oder ein das Bauwerk folienartig auskleidendes Medium eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur automatischen Einstellung der pro Zeiteinheit ausgespritzten Menge mindestens einer Komponente eines Bauwerk-Ausspritzmediums, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine von der pro Zeiteinheit ausgegebenen Menge der Komponente abhängige Grösse während des Ausspritzens gemessen wird,

- die gemessene Grösse als Regelgrösse mit einer vorgebbaren Führungsgrösse verglichen wird,

- mit der Vergleichsdifferenz die ausgegebene Menge der Komponente in regelndem Sinne gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit ausgegebenen Mengen mindestens zweier Mediumskomponenten gemessen werden und das Verhältnis der Messsignale gebildet wird, wobei das resultierende Verhältnis dem Vergleich unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vergleichsdifferenz die geförderte Menge der einen und/oder anderen der mindestens zwei Komponenten gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gespritzte Medium umfasst:
- Luft,

- mindestens eine pneumatisch förderbare Komponente, welche pulverförmig, granulatförmig, schlammartig, zähflüssig viskos oder in Form einer Suspension vorliegt, insbesondere als Betonkomponente vorliegt,

- eine Flüssigkomponente,
und dass die ausgegebene Menge mindestens einer dieser Komponenten, vorzugsweise insbesondere der mindestens einen zweiten, gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, im Sinne einer Dünnstromförderung, mit der Luftkomponente die pneumatisch förderbare Komponente gegen ein Spritzwerkzeug gefördert wird und dass die pro Zeiteinheit geförderte Menge der pneumatisch förderbaren Komponente, vor deren Erfassung durch die Förderluft, gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente des Mediums pulverförmig, granulatförmig, schlammartig, zähflüssig oder als Suspension vorliegt, insbesondere Beton ist, und die pro Zeiteinheit geförderte Menge dieser Komponente mittels eines induktiven Detektors, vorzugsweise eines Detektors der Art "Speedmag" der Firma Endress + Hauser, CH-4153 Reinach BL, gemessen wird.
Anlage zum Ausspritzen von Bauwerken mit einem Ausspritzmedium, umfassend:
- einen Förderpfad für mindestens eine Komponente des Mediums, welcher eine Zuspeiseeinrichtung, eine Fördereinrichtung und eine Förderleitung zu einem Spritzwerkzeug umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Förderpfades (2) eine (6; 35; 48) Messanordnung für die pro Zeiteinheit geförderte Menge mindestens der Komponente vorgesehen ist, deren Ausgang mit dem Eingang einer Differenzbildungseinheit (7) wirkverbunden ist, auf deren zweiten Eingang eine einstellbare Signalquelle (9) wirkt, wobei der Ausgang der Differenzbildungseinheit (7) mit mindestens einem Steuereingang (1s, 1as, 1bs) eines Stellgliedes (1, 1a, 20, 25, 29, 40, 42, 44) für die Fördermenge mindestens der Komponente entlang des Förderpfades wirkverbunden ist.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei (2a, 2b) der Förderpfade je für eine Komponente des Mediums vorgesehen sind, eine der Messanordnungen (6a, 6b) entlang jedes der Förderpfade (2a, 2b) vorgesehen ist, die Ausgänge der Messanordnungen auf eine Quotientenbildungseinheit (17) wirken, deren Ausgang mit der Differenzbildungseinheit (7) wirkverbunden ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Förderpfad für eine erste Mediumskomponente eine Fördereinheit (20) für ein pulverförmiges, granulatförmiges, schlammartiges, zähflüssiges oder suspensionsartiges Medium umfasst, insbesondere eine Betonfördereinrichtung, und in einem zweiten Förderpfad eine Luftfördereinrichtung (25) vorgesehen ist, wobei sich die Ausgangsleitungen der Fördereinrichtungen (20, 25) im Bereiche eines Spritzwerkzeuges (23) vereinigen.
Anlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Fördereinrichtung (40) für eine pulverförmige, granulatförmige, schlammartige, zähflüssige oder suspensionsförmige erste Komponente (M₁), insbesondere für Beton, vorgesehen ist und dass eine Luftfördereinrichtung (42) ausgangsseitig auf die erste Fördereinrichtung (40) wirkt als Quelle für Förderluft, wobei die Messanordnung (48a) für die erste Komponente an der ersten Fördereinrichtung (40) vorgesehen ist entlang des Förderpfades für die erste Komponente (M₁) allein.
Anlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Fördereinrichtung (29, 44) für eine Flüssigkomponente (43) in den Förderpfad der übrigen Komponenten im Bereiche eines Spritzwerkzeuges (23) einmündet.
Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Förderpfad für eine Komponente vorgesehen ist, welche pulverförmig, granulatförmig, schlammartig, zähflüssig oder als Suspension vorliegt, insbesondere als Beton, und dass die Messanordnung entlang dieses Förderpfades einen induktiven Detektor umfasst, vorzugsweise in Form eines Detektors der Art "Speedmag" der Firma Endress + Hauser, CH-4153 Reinach BL.
Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Förderaggregat für mindestens eine Komponente vorgesehen ist, das umfasst:
- eine Einfülleinrichtung,

- ihr folgend eine steuerbare mechanische Fördereinrichtung,

- ihr folgend eine Förderrotations-Druckstufeneinrichtung,
welch letztere in eine pneumatische Förderleitung ausmündet, wobei der Regelungs-Stelleingang an der steuerbaren mechanischen Fördereinrichtung vorgesehen ist und/oder eine Steuergrösse (n₉₆) an einem Steuereingang daran direkt als Messsignal für die durch das Förderaggregat geförderte Mediumsmenge (ṁ) eingesetzt ist.