用于处理层的方法及建筑机械尤其是土壤稳定机或再生的制造方法
【专利摘要】用于处理层(2)的方法和装置，上述处理通过将粘结剂和/或水和/或添加剂引入到层(2)的铣刨材料的铣刨量内来进行，准备通过带有用于以指定的铣刨深度(FT)来铣刨层(2)的铣刨/混合转子(8)的建筑机械或附挂机械来稳定层(2)，其中铣刨/混合转子(8)由转子壳体(7)围绕，转子壳体(7)形成铣刨/混合转子(8)的混合室(10)的边界，以及其中以与每单位时间铣刨的层(2)相关联的方式自动地混合每单位时间供给的粘结剂和/或水和/或添加剂的量，其构造成在定位过程中，根据当前存在于混合室(10)中的铣刨材料的铣刨量来确定在达到指定铣刨深度(FT)之前至少当前要供给的粘结剂量。
【专利说明】用于处理层的方法及建筑机械尤其是土壤稳定机或再生机
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于处理层的方法，以及建筑机械或附挂机械，特别是土壤稳定机或再生机。
【背景技术】
[0002]关于上述，层是指浙青层，诸如交通区域的表面层或基层、岩石和土壤颗粒层。
[0003]需要这种建筑机械来处理材料，即例如用于稳定承重能力不足的土壤，用于浙青路面的粉碎以及分别对于粘结层或未粘结层而言的再生或稳定。
[0004]已知的稳定机或再生机包括铣刨/混合转子布置于其内的转子壳体，以及用于释放和计量用于稳定土壤的粘结剂的单元。
[0005]在混合室中旋转的铣刨/混合转子通常以高度可调和倾斜度可调的方式布置以便适应待加工的表面。
[0006]根据当前应用在所述混合室中进行所需的处理，诸如铣刨层的剥离和粉碎、添加粘结剂、所添加材料的混合和均匀化等。
[0007]这种机器通常用于稳定土壤。
[0008]用于改善或稳定土壤，已知的是将粉碎的粘结剂(诸如石灰或水泥，水和/或添加齐U)引入到土壤中以便合适地增加所述土壤的定位和承重能力。用于稳定土壤的典型应用是公路或铁路线路以及工业区的建设。
[0009]此外，水泥也可以作为浆料(溶解于水中)加入以便以无粉尘的方式加入。但是该方法只适用于要将额外的水引入到土壤中的情况。该方法不适用于已经具有过高含水量的土壤。此外，泡沫浙青、浙青溶液或添加剂被用于增加土壤的承重能力。
[0010]因此为了粘结松散的土壤层，对于这些粘结剂(诸如浙青溶液、泡沫浙青或浆料，和/或添加剂和/或水)而言的通常做法是在稳定过程中与铣刨材料相混合。
[0011]在该过程中，要混合的粘结剂量由现场的特定需求来确定，且通常以相对于待处理的铣刨材料的重量百分比来表示(例如，添加I %的粘结剂等于每吨铣刨材料添加10公斤的粘结剂)。
[0012]根据现有技术，通过计量装置来进行粘结剂的计量，所述计量装置调节在机器的当前操作模式下所引入的粘结剂的实际量。为此目的，在操作过程中基于铣刨宽度、铣刨深度和行进速度来测量每单位时间铣刨材料的铣刨材料量。然后可基于该值来进行粘结剂的计量。
[0013]通常基于体积流量的测量值以及基于粘结剂的已知密度来以与重量相关联的方式进行粘结剂的计量。
[0014]当加工彼此平行延伸的多个统刨条带(milling cut)时,通常而言统刨条带是重叠的。在这种情况下，有必要只考虑铣刨材料中尚未作为平行条带先前所进行处理的一部分与粘结剂混合的那部分。
[0015]为此目的，调节用于粘结剂的计量宽度，要与粘结剂混合的铣刨材料的铣刨量的确定并不基于铣刨宽度进行，而是基于调整后的有效计量宽度来进行。
[0016]在连续铣刨和混合过程中，在混合室中存在铣刨材料的基本恒定的铣刨材料量，因此相对于计量仅考虑流量(质量或体积流量)。
[0017]因此，如果铣刨深度和计量宽度保持恒定，则根据现有技术来测量行进速度是足够的。在恒定的行进速度下，在转子壳体内的混合室中的流量保持不变。
[0018]然而，在现有技术中的缺陷是对于作业处理开始时的铣刨/混合转子的定位过程而言不能按比例进行混入粘结剂的计量。
[0019]根据现有技术用于输送粘结剂的泵不能从零值调节到所需的输送速率。一般而言，因此在定位过程中不可能连续增加输送量。
[0020]如果早在定位过程开始时就开始喷射，则引入的粘结剂量会过高，因此作业结果将不符合指定的要求。
[0021]如果只在铣刨转子完全穿透待加工的层时或机器开始其向前移动时才分别开始喷射粘结剂，则会产生这样的问题:已经移除的材料已经处于铣刨/混合转子接合范围之夕卜，从而不会再与现在被喷射的粘结剂相混合。
[0022]因此在实际使用中，在铣刨条带开始处存在数米的定位区域，在该定位区域内材料未与足够的粘结剂量混合，或在该定位区域内过量的粘结剂被引入到材料中。于是该区域必须通过其它方式来返工。此外，在定位过程中可解除自动控制，并可手动地控制粘结剂的引入。然而在这种设计中的缺陷是没有根据指定的要求来进行材料的计量，通常过多或过少的粘结剂被引入到土壤中，以及由于不能在整个作业区域上使得加工的层具有均匀的稳定性，因此作业区域的质量不符合指定的要求。
[0023]这是特别不利的，因为对于加工一个区域而言通常需要不止一个定位过程，因此在几个地方中需要对作业结果进行返工。如果返工被省略，则存在增加造成损害的风险，以及可以预料到交通区域的耐用性会降低。
【发明内容】
[0024]因此，本发明的目的在于提出一种用于稳定层的方法或建筑机械，这样的方法或建筑机械分别使得可以免除对作业结果进行返工的需要。
[0025]上述目的通过权利要求1、8或9所述的特征来实现。
[0026]本发明有利地构造成在定位过程中根据当前存在于混合室中的铣刨材料的铣刨量来基本确定在达到指定铣刨深度之前至少当前要供给的粘结剂量。这提供的优势在于，在定位阶段也可基本满足粘结剂和铣刨材料之间的指定混合比，且能够在整个作业区域上实现均匀的土壤稳定。
[0027]关于上述，术语“粘结剂”指的是粘结剂以及水和/或添加剂。
[0028]可构造成根据铣刨/混合转子的当前铣刨深度来确定作为最低要求量的当前存在于混合室中的铣刨材料量。
[0029]优选地，根据铣刨/混合转子进入到层内的当前穿透速度来确定作为最低要求量的当前存在于混合室中的铣刨材料量。
[0030]本发明考虑到待测量的铣刨深度的变化，以此来推断混合室中变化的铣刨材料量。[0031]必须假定在铣刨和混合过程开始时的定位过程中很少给出铣刨和混合转子进入到材料内的恒定穿透速度。其原因在于例如不同的浙青层具有不同的强度，例如表面层相对于基层具有不同的强度。
[0032]具体地，构造成分别通过测量铣刨深度、以及基于铣刨/混合转子的半径和宽度或计量宽度来确定存在于混合室中的铣刨材料的铣刨量。
[0033]铣刨/混合转子的计量宽度是与还未进行处理的层接合的那部分。仅在计量宽度的区域中打开计量装置，例如在具有彼此相邻布置的几个喷嘴的计量杆设计中的计量装置。
[0034]可从铣刨深度的变化来计算出当前要供给的粘结剂量的变化。
[0035]为此目的，在铣刨/混合转子穿透到层内期间，通过检测铣刨深度的变化可基本计算出每单位时间的当前铣刨的铣刨材料量。这使得能够分别根据铣刨/混合转子的切割圆的半径和铣刨宽度或当前计量宽度来确定尚未与粘结剂混合的铣刨材料量。然后基于通过该方法所确定的当前存在于混合室中的每单位时间的铣刨材料量来控制喷射到混合室中的粘结剂量。
[0036]铣刨深度的变化由穿透速度导致。基于铣刨深度来计算当前存在于混合室中的铣刨材料量。在任何给定的时间点，要供给的粘结剂总量必须与当前存在于混合室中的铣刨材料总量成比例。
[0037]—个实施例构造成当铣刨材料量超过一定限度时开始喷射粘结剂，或当在混合室中存在足够量的铣刨材料时开始粘结剂可变流量的连续喷射。
[0038]可基于穿透速度来确定在特定的时间点的铣刨深度；在特定时间点存在于混合室中的体积基于铣刨转子的特定几何形状与所述铣刨深度相关联。
[0039]此外，也可直接测量当前的铣刨深度。
[0040]在达到指定的铣刨深度以及开始行进运动之后，可根据铣刨宽度、指定的铣刨深度和当前的行进速度使用从现有技术中已知的方法以常规的方式来进行粘结剂流量的控制。
[0041]也通过一种建筑机械来实现上述目的，在所述建筑机械中控制装置根据当前存在于混合室中的铣刨材料量来控制在达到指定铣刨深度之前当前所供给的粘结剂量。
[0042]优选构造成使得所述控制装置根据铣刨/混合转子进入到地层内的穿透速度来确定作为最低要求量的当前存在于混合室中的铣刨材料量并按比例控制粘结剂的计量。
[0043]一个优选实施例构造成将待加工的不同层和待使用的粘结剂的密度值保存于控制系统或控制装置的数据库中。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]在下文中，参照附图对本发明进行更详细地解释说明。
[0045]下述附图示出:
[0046]图1是根据本发明的建筑机械的示意图；
[0047]图2是铣刨和混合转子周围的具有用于喷射粘结剂的计量装置的混合室；
[0048]图3a是由定位过程得出的定位区域；
[0049]图3b是根据现有技术的经稳定的土壤层的稳定性；[0050]图4a是用于确定粘结剂量的计算参数的示意图；
[0051 ] 图4b是铣刨/混合转子的铣刨宽度；以及
[0052]图5是在定位阶段期间与现有技术相比较的粘结剂计量的调节。
【具体实施方式】
[0053]图1示出机动的稳定机或再生机的主要组件的示意图。该建筑机械包括由底盘支撑的机架I。所述底盘包括如在工作方向9上所看到的两个前轮4和如在工作方向9上所看到的两个后轮3，所述轮附接到前部和后部升降柱6、5上。前部和后部升降柱6、5 (每一个可彼此独立地操作)随之附接到机架1，这样可相对于地层2来调节机架I的高度。也可设置代替车轮3、4的地面接合单元(例如履带地面接合单元)。
[0054]图1示出了用于加工路面的机器，其具有由底盘支撑的机架I以及包括驾驶室20的操作者平台。
[0055]悬架包括在机架I的前端和后端处的两个可一起转向或可选地可单独转向的悬架轴，其中每个车轮设置有设计为液压马达的自身液压驱动器且可在需要时单独地驱动。每个车轮设置有高度调节装置5、6，使得能够将机架I的高度精确地调节到工作高度或运输高度，并在有需要时精确地调节其倾斜度。转子壳体7以偏置的方式附接在驾驶室20的下面朝向机器中心处，其形成用作混合室10的旋转铣刨/混合转子8工作腔室的边界。
[0056]图2示出了铣刨/混合转子8的示意图，其中混合室10在转子壳体7的下面围绕着铣刨/混合转子8。在图2中，以连续的操作示出铣刨/混合转子8，其中通过计量装置16以常规的方式即根据行进速度进行粘结剂的计量。因此，示出其中铣刨/混合转子8已经达到指定的铣刨深度FT的状态。
[0057]图3a示出待加工区域的俯视图，其中建筑机械以彼此相邻布置的几个平行铣刨条带来加工层2，其原因在于铣刨/混合转子8的铣刨宽度FB小于待加工区域的宽度。该过程导致在工作方向9和横向于该工作方向的方向上的多个定位区域22，在上述定位区域中铣刨/混合转子8已经从空转位置降低到所需铣刨深度FT。
[0058]如果在定位区域22中未进行粘结剂量的控制，则现有技术会导致底土中稳定性S的差异，如在图3b中根据图3a中所示距离X示出。当加载有高动态重量时，诸如在重型货车交通运输中，在定位区域22处的这些薄弱点可导致经稳定的表面损坏或耐用性显著降低。
[0059]当加工较大的面积时，不同的边界状态通常需要机器重新定位多次。
[0060]除了由于建筑机械(例如稳定机)的有限工作宽度需要重新定位的事实之外，会需要中断铣刨条带并加工毗邻的相邻区域，以便使得能够由平地机和/或压路机来再加工。
[0061]这主要由于下述事实造成，S卩引入粘结剂之后，只有有限的一段时间可以用于以期望的质量来加工材料。
[0062]除其它之外，这是由于所引入的粘结剂会蒸发或硬化这一事实造成的。
[0063]图4a示出在其中铣刨/混合转子8初始降低到指定铣刨深度FT的定位过程期间具有铣刨/混合转子8半径r的切割圆15。在定位过程中，建筑机械优选地在行进方向9上尚未移动。5
1:面的关系式得到:
参—’界
艮制本专利范围的可以实现的实施例，且应匕的形式来改变该公式。
[定的下降速度下的横截面面积八的变化导勺连续变化。
户进入材料内的恒定穿透速度下，粘结剂的[0083](V/t) = FT*FB*V。
[0084]通过其供应粘结剂的计量装置16由控制装置14控制。控制装置14可以是用于控制建筑机械的牵引驱动器以及铣刨/混合转子8的驱动器的机械控制系统12的组件。
[0085]待加工的不同层2以及待使用的粘结剂的密度值D优选地保存于控制系统12或控制装置14的数据库18中。
[0086]如从图4b可以确定的那样，可能会发生铣刨/混合转子8与先前铣刨的铣刨条带重叠的情况，这样铣刨/混合转子8仅部分地与尚未处理的层2接合。在这种情况下，并不是激活计量装置16的所有喷嘴24，而是只激活处于铣刨/混合转子8的有效计量宽度FB'内的那些喷嘴24。考虑到有效计量宽度FB'能够允许甚至在发生铣刨条带重叠的情况下也正确地计量粘结剂。
[0087]在公式中，铣刨宽度FB可由有效计量宽度FB'代替，以便正确地计算出粘结剂量。
[0088]在最简单的实施例中，只需要在定位过程中测量铣刨深度FT以及基于铣刨深度来确定铣刨材料的体积从而确定铣刨材料的质量。当铣刨材料已经达到一定量时，相应地喷射粘结剂。
[0089]为了确保用于输送粘结剂的泵根据特定于泵的操作参数来操作，为此目的还需要以非连续但定时的方式将粘结剂引入到混合室10中。为此目的，连续监测当前存在于铣刨转子壳体7中的铣刨材料量，以便确定何时需要重新引入粘结剂。
[0090]示例:
[0091]需要混合10% (重量)的粘结剂。在激活时，泵具有对应于20公斤的粘结剂最小输送量体积。
[0092]只要铣刨材料量(通过铣刨深度确定)一对应于200公斤的质量，就进行最小粘结剂量的第一次喷射。只要铣刨材料量一对应于400公斤的铣刨质量，就进行最小粘结剂量的第二次喷射，依此类推。该动作过程使得能够伴随整个定位过程，而无需检测穿透速度。
[0093]一旦已经达到足以确保泵的操作高于最小输送量的材料流量，就可以开始以变化的流量连续喷射粘结剂。
[0094]当机器开始其行进运动时，可按照从现有技术已知的方法来根据行进速度V进行粘结剂的连续引入。
[0095]代替机动的稳定机，附挂稳定机也可以使用本文所述的方法。这些非机动的附挂机械例如通过牵引机移动。WS250型维特根机械是这种附挂稳定机的一个示例。
[0096]在其它应用中，粘结剂诸如浆料的计量不由稳定机本身进行，而是例如通过例如在前的已知浆料混合设备来进行，这样的设备例如可以是WM1000型维特根浆料混合设备。
[0097]例如，在该实施例中，可基于土壤稳定机或附挂机械的操作参数来进行释放到另一机器上的粘结剂量的控制，其中粘结剂被供应到混合室10中。
【权利要求】
1.用于处理层(2)的方法，所述处理通过由建筑机械铣刨层(2)以及通过将粘结剂引入到待处理的层(2)的铣刨体积内来进行，所述建筑机械具有用于以指定的铣刨深度(FT)来铣刨层⑵的铣刨/混合转子(8)，其中铣刨/混合转子⑶由转子壳体(7)围绕，该转子壳体形成铣刨/混合转子(8)的混合室(10)的边界，以及其中在连续操作中，以与每单位时间铣刨材料的铣刨量相关联的方式自动地混合每单位时间供给的粘结剂量； 其特征在于: 在定位过程中，根据当前存在于混合室(10)中的铣刨材料的铣刨量来确定在达到指定铣刨深度(FT)之前当前要供给的至少的粘结剂量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据铣刨/混合转子(8)的当前铣刨深度(FT)来确定作为最低要求量的当前存在于混合室(10)中的铣刨材料量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据铣刨/混合转子⑶进入到层⑵内的穿透速度来 确定作为最低要求量的当前存在于混合室(10)中的铣刨材料量。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过测量铣刨/混合转子(8)进入到层⑵中的当前铣刨深度(FT)或穿透速度以及根据铣刨/混合转子⑶的直径(r)和相应的铣刨宽度(FB)或计量宽度(FB')，通过整合每单位时间铣刨材料的铣刨量来确定存在于混合室(10)中的铣刨材料的铣刨量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在达到指定的铣刨深度之后，根据相应的铣刨宽度(FB)或计量宽度(FB')、指定的铣刨深度(FT)和当前的行进速度(V)来以常规的方式进行调节。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以与重量相关联的方式来进行粘结剂量的计量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以间歇的方式驱动粘结剂量的计量。
8.建筑机械，尤其是稳定机或再生机，其具有: -支撑机架(1)的底盘，所述底盘包括沿工作方向(9)看的前轮(4)或地面接合单元以及沿工作方向(9)看的后轮(3)或地面接合单元； -转子壳体(7)，其在机架(1)处布置于前轮(4)和后轮(3)或地面接合单元之间，铣刨/混合转子(8)安装在所述转子壳体(7)内并旋转，转子壳体(7)形成铣刨/混合转子(8)的混合室(10)的边界； -用于计量不少于一种粘结剂的不少于一个计量装置(16)； -用于不少于一个计量装置(16)的控制装置(14)，其以与每单位时间铣刨材料的铣刨量相关联的方式自动地控制每单位时间的粘结剂量； 其特征在于: 所述控制装置(14)根据当前存在于混合室(10)中的铣刨材料的铣刨量来控制在达到指定铣刨深度之前当前供给的粘结剂量。
9.附挂机械，其用于通过铣刨层以及通过引入粘结剂来处理层，该附挂机械具有: -机架⑴； -转子壳体(7)，其布置于机架(1)处，铣刨层的铣刨/混合转子(8)安装在所述转子壳体⑵内并旋转，转子壳体(7)形成铣刨/混合转子⑶混合室(10)边界； -用于计量不少于一种粘结剂的不少于一个计量装置(16);以及-用于不少于一个计量装置(16)的控制装置(14)，该控制装置以与每单位时间铣刨材料的铣刨量相关联的方式自动地控制每单位时间的粘结剂和/或水和/或添加剂的量； 其特征在于: 所述控制装置(14)根据当前存在于混合室(10)中的铣刨材料的铣刨量来控制在达到指定铣刨深度之前当前供给的粘结剂量。
10.根据权利要求8或9所述的建筑机械或附挂机械，其特征在于，所述控制装置(14)根据铣刨/混合转子(8)的当前铣刨深度来确定作为最低要求量的当前存在于混合室(10)中的铣刨材料量，并按比例控制粘结剂的计量。
11.根据权利要求8或9所述的建筑机械或附挂机械，其特征在于，所述控制装置(14)根据铣刨/混合转子(8)进入到地层(2)内的穿透速度来确定作为最低要求量的当前存在于混合室(10)中的铣刨材料量，并按比例控制粘结剂的计量。
12.根据权利要求8或9所述的建筑机械或附挂机械，其特征在于，在达到指定的铣刨深度(FT)时，控制系统(12)根据相应的铣刨宽度(FB)或计量宽度(FB')、指定的铣刨深度(FT)和当前测量的行进速度(V)来调节当前所供给的粘结剂量。
13.根据权利要求8或9所述的建筑机械或附挂机械，其特征在于，所述控制装置(14)以与重量相关联的方式来计量粘结剂量。
14.根据权利要求8或9所述的建筑机械或附挂机械，其特征在于，待加工的不同地层(2)的密度值⑶和待使用的粘结剂的密度值⑶保存于数据库(18)中。
15.根据权利要求8或9所述的建筑机械或附挂机械，其特征在于，所述不少于一个计量装置(16)能够以间歇的方式驱动。
【文档编号】E01C21/00GK103835211SQ201310618115
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】C·门岑巴赫, M·瑞德, C·巴里马尼, G·亨 申请人:维特根有限公司