[发明专利]监控混凝土的混合器波形分析

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土的制造，和更具体地涉及通过分析能量波形(例如液压)，和更优选将时域波形转换成为频域谱，来监测和获得有关混合罐中的水泥材料的数量和/或特性的信息的方法，借此可以获得其它信息并加以评价。

背景技术

通过使用传感器监测旋转混合罐所需的能量(例如US 4,008,093)和/或由液压施加于罐的扭矩(例如US 5,713,633)，来监控即混运送卡车中的混凝土的“坍落”或流动性是已知的。以给定速率转动罐所需的安培数或液压越高，混凝土混合料越硬或可流动性越低(坍落越低)。

自动控制系统通过添加水或其它液体允许调节运输中的坍落，使得混凝土搅拌车能够长途运输混凝土。偶合至液压传动装置的液压传感器和/或连接到罐的转速传感器可以用于监测目的。这种传感器可以无线连接到计算机处理单元和无线通信系统，以允许在工作期间进行改进。参见例如美国序列号10/599130 (公开号2007/01856A1)。

混凝土坍落的监测涉及校准由混凝土搅拌车上的液压传感器和/或电气传感器获得的输出或值，以及将这些与使用标准坍落度锥体试验获得的坍落值关联。在标准坍落度锥体试验中，去除容纳新鲜混凝土的12英寸截锥体以允许混凝土落下，并且测量混凝土的垂直高度落差(ASTM C143-05)。然后将具有该已知坍落性能的混凝土加入到可旋转罐式混合器中，使得可以将作为传感器输出获得的液压或电气值存储在存储位置中，并随后由计算机处理单元加以关联。在将混凝土运输给用户期间，由于水合、蒸发和其它因素的结果，混凝土随时间而硬化，传感器根据转动混合罐所需的液压或电能增加来检测这一点。车载计算机处理单元比较由一个或多个传感器获得的检测的能量值，并将其与计算机可访问存储器中存储的值或值范围进行比较。如果传感器和计算机处理单元(CPU)检测到混凝土开始硬化，则CPU可以被触发来激活计量或泵送设备，以将水或其它液体(例如化学分散剂)注入混凝土中以使坍落恢复至所需值。

其它方法可用于人工测量可加工性(其定义为可以将混凝土混合、放置、固化和修整的简易性和均一性)。例如，在流动平台试验(EN 12350-5)中，混凝土被填充进放置在移动平台的锥体中。该平台由平板组成，所述平板一端绞接，使得另一端可以上升和下降固定的距离。去除锥体之后，使板上升和下降若干次，并测量混凝土的水平流动。对于高度可流动的混凝土混合料，例如自固化混凝土，使用坍落流动试验(ASTM C 1611-05)。在该试验中，将混凝土放置在标准坍落度锥体中，去除锥体，测量水平扩散，而不是垂直落差。

本发明人们认为，现有坍落监测信息的主要问题是这种装置仅提供有关坍落的信息。应当了解有关罐中混凝土的数量和性能的其它信息，以及罐本身的特性，以便更彻底和有效地监控混凝土的性能。

本发明人们还认为，现有坍落监测装置的主要问题是确定何时完成组分混合以产生均匀混合物。当各成分最初加入到混合器中时，旋转罐的能量随着各成分混合而升高，然后随着混合进行以及混凝土变为更加流动而降低。在现有实践中，罐的旋转数被固定以保证充分混合。如果该数大于获得完全混合的实际所需，则浪费不必要的能量和时间。如果该数少于获得完全混合的实际所需，则可能从罐中过早地排放未混合的物料。希望的是具有监测混合完成的方法。

因此，需要监测和调节混合罐中的混凝土流变性的新颖方法和系统。

发明内容

本发明提供监控可旋转混合罐中正在混合的水泥材料的流变性和其它特性的方法和系统。尽管现有技术方法分析单一的液压(即时测量或根据随时间的测量值加以平均)来计算坍落度或密实度，本发明涉及考虑和分析除了平均能量之外的测定能量(例如液压)中的变化，以获得有关水泥材料的其它信息，例如混合的程度、旋转罐速或材料量。在其它示例性实施方案中，时域信息例如通过使用快速傅里叶变换(FFT)、离散傅里叶变换(DFT)或其变型被转换为频域信息。通过比较由给定水泥混合物获得的波形(时域)或转换波形数据(例如FFT)，并与存储值比较，可以获得材料的数量和特性，并且可以例如通过添加液体或其它组分来调节流变性和其它性能。