[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Bohlenheizung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Straßenfertiger dienen zur Herstellung von Straßenbelägen aus vorzugsweise Asphalt
(Schwarzdecken), aber auch Beton. Solche üblicherweise selbstfahrenden Straßenfertiger
verfügen in Einbaurichtung gesehen hinter einem Fahrwerk über eine Einbaubohle. Die
Einbaubohle kann sowohl breitenunveränderlich, aber auch als sogenannte Vario-Bohle
mit veränderlicher Arbeitsbreite ausgebildet sein.
[0003] Einbaubohlen bekannter Straßenfertiger sind mit einer Heizung versehen. Die üblicherweise
elektrische Heizung wird von einem Generator mit elektrischer Energie versorgt. Der
Generator wird vom Verbrennungsmotor des Straßenfertigers angetrieben. Die Heizung
dient dazu, eine Unterseite der Einbaubohle, insbesondere eine unter derselben angeordneten
Bohlengrundplatte, aufzuheizen. Dadurch soll insbesondere das Anhaften des frisch
eingebauten Straßenbelagmaterials unter der dieses verdichtende Einbaubohle verhindert
werden. Dazu ist die Bohlengrundplatte in verschiedene Heizsektionen aufgeteilt. Diese
Heizsektionen können je nach Art der Einbaubohle und Anforderung bzw. Einsatzgebiet
in ihrer Form und Beschaffenheit variieren. Die Heizsektionen weisen des Weiteren
Heizstäbe und/oder Heizwiderstände auf, durch die die Bohlengrundplatte aufgeheizt
wird. Um sicher zu gehen, dass jede Heizsektion genau die Temperatur aufweist, die
von einer Bedienperson vorgegeben wurde, bzw. dass alle Heizsektionen die gleiche
Temperatur aufweisen, ist jeder einzelnen Heizsektion mindestens ein Messwertgeber,
insbesondere eine Temperaturmesseinrichtung zugeordnet. Diese Temperaturen werden
von einer Steuereinheit während des Betriebs der Einbaubohle überprüft und mit dem
vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Des Weiteren sind Einbaubohlen bekannt, bei denen
der Strom bzw. die Spannung an jeder Heizsektion, vorzugsweise an jedem Heizstab oder
Heizwiderstand, gemessen wird. Auch diese Strommesswerte werden von der Steuereinheit
mit vorgegebenen Soll-Werten verglichen. Bei einer Abweichung des gemessenen Wertes
von einem Soll-Wert kann der bzw. können die defekten Heizsegmente oder Heizelemente
bestimmt werden.
[0004] Das beschriebene Verfahren zur Überwachung der Beheizung der Einbaubohle gestaltet
sich somit als sehr aufwendig. Für jede Heizsektion, für jeden Heizstab oder Heizwiderstand
ist eine Strommesseinrichtung notwendig. Diese Strommesseinrichtungen generieren eine
Vielzahl von Messsignalen, die von der Steuereinheit eingelesen und ausgewertet werden
müssen. Des Weiteren muss jede Strommesseinrichtung der Heizsektionen, über eine Energieversorgung
sowie Datenleitungen verfügen. Die dafür notwendige Verkabelung jeder einzelnen Strommesseinrichtung
ist daher mit einem erheblichen herstellungstechnischen Aufwand verbunden, der zudem
ein erhöhtes Risiko an Fehlern oder Defekten in sich birgt.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, durch
das die Beheizung der Einbaubohle auf einfache und zuverlässige Weise erfolgt.
[0006] Ein Verfahren zur Lösung der genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs
1 auf. Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem Abweichen einer an
einer Heizsektion gemessenen Ist-Temperatur von einer vorzugebenen Soll-Temperatur,
alle Heizsektionen abgeschaltet werden, mit Ausnahme der Heizsektion an der die abweichende
Temperatur gemessen wurde. Durch das Abschalten aller Heizsektionen, deren gemessene
Ist-Temperatur mit der Soll-Temperatur identisch ist bzw. nur geringfügig abweicht,
kann die Heizsektion, die anscheinend einen Defekt aufweist, isoliert werden. Für
den Fall, dass mehrere Heizsektionen von der Soll-Temperatur abweichende Ist-Temperaturen
aufweisen, werden entweder alle fehlerhaften Heizsektionen abgeschaltet, oder die
Heizsektionen werden, vorzugsweise gemäß einer Wichtung der Abweichung vom Soll-Wert
entsprechend, nacheinander abgeschaltet. Durch diese Isolierung der fehlerhaften Heizsektion
kann die Ursache für die abweichende Temperatur schnell und einfach analysiert und
behoben werden. Der Wert der Soll-Temperatur kann vor der Inbetriebnahme der Einbaubohle
durch eine Bedienperson eingestellt werden und ist abhängig von dem einzubauenden
Straßenbaumaterial bzw. von der Einbaubohle.
[0007] Bevorzugt kann es die Erfindung weiter vorsehen, dass durch das Abschalten aller
Heizsektionen, mit Ausnahme der Heizsektion, an der die abweichende Temperatur gemessen
wird, das mindestens eine defekte Heizelement bestimmt wird, insbesondere der mindestens
eine defekte Heizwiderstand oder Heizstab bestimmt wird. Da jede Heizsektion mindestens
ein Heizelement bzw. einen Heizwiderstand oder Heizstab aufweist, kann das Problem
des fehlerhaften Heizens der Einbaubohle durch Abschalten aller funktionierenden Heizelemente
auf einige wenige Heizelemente runter gebrochen werden. Wird bei diesem Verfahren
zur Überwachung der Bohlenheizung festgestellt, dass die Heizelemente fehlerfrei funktionieren,
weiß die Bedienperson, dass der Fehler an einer anderen Stelle der Heizsektion oder
deren Peripherie zu suchen ist. Es ist darüber hinaus denkbar, dass innerhalb der
Heizsektion einzelne Heizelemente abgeschaltet werden, um die Ursache bzw. den Ort
des Defektes weiter einzugrenzen.
[0008] Insbesondere sieht es die Erfindung als besonders vorteilhaft vor, dass der elektrische
Strom der Heizsektionen gemessen wird, vorzugsweise an mindestens einer der drei Phasen
eines Drehstromgenerators, insbesondere während alle Heizsektionen mit Ausnahme der
Heizsektion an der die abweichende Temperatur gemessen wurde, abgeschaltet sind. Somit
erfordert es die vorliegende Erfindung nur, dass der Strom am Drehstromgenerator bzw.
an den drei Phasen des Drehstromgenerators gemessen wird und nicht an jeder einzelnen
Heizsektion separat. Während eines fehlerfreien Betriebes der Einbaubohle sollte der
an dem Drehstromgenerator gemessene Strom einem vorgegebenen Soll-Wert entsprechen.
Dies gilt auch, wenn einzelne oder mehrere Heizsektionen abgeschaltet werden für einen
entsprechend reduzierten Soll-Wert des Stroms. Wird nun festgestellt, dass eine Heizsektion
nicht mit der vorgegebenen Temperatur heizt, wird genau diese eine Heizsektion durch
Abschalten aller übrigen Heizsektionen isoliert. Der dann an dem Drehstromgenerator
gemessene Stromwert entspricht nicht dem Wert des fehlerfreien Normalbetriebs. Durch
das Abschalten aller funktionstüchtigen Heizsektionen wird die Strommessung reduziert
zu einer Strommessung genau an derjenigen Heizsektion, die fehlerhaft ist. Auf diese
Weise kann jede der Heizsektionen im Falle einer abweichenden Ist-Temperatur schnell
und zuverlässig auf die Ursache der Fehlfunktion überprüft werden.
[0009] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht es
vor, dass der am Drehstromgenerator gemessene Strom, insbesondere während alle Heizsektionen
mit Ausnahme der defekten Heizsektion ausgeschaltet sind, mit Stromreferenzwerten
verglichen werden, die vorzugsweise während eines Kalibrierungsverfahrens der Einbaubohle
abgespeichert wurden. Zu Beginn des Herstellungsverfahrens bzw. bei Auslieferung der
Einbaubohlen werden die Einbaubohle bzw. die Heizsektionen einer Kalibrierungsmessung
unterzogen. Bei dieser Kalibrierung wird für jede Betriebstemperatur bei Übereinstimmung
des gemessenen Ist-Wertes und des SollWertes der Strom am Drehstromgenerator für jede
einzelne Heizsektion gemessen, insbesondere während alle anderen Heizsektionen ausgeschaltet
sind. Diese Stromwerte werden in einer Steuereinheit gespeichert und für die Überwachung
bzw. Analyse jeder einzelnen Heizsektion verwendet. Dabei können die an den einzelnen
Heizsektionen gemessenen Ströme voneinander abweichen. Das heißt, dass die Werte für
alle Heizsektionen zentral in der Steuereinheit gespeichert und verwertet werden.
Durch diese Ressourcenbündelung gestaltet sich das gesamte Verfahren als einfacher
und somit günstiger und zuverlässiger.
[0010] Die vorliegende Erfindung kann es weiter vorsehen, dass durch die Messung des Stroms
die defekte Heizsektion, vorzugsweise der defekte Heizwiderstand bzw. der defekte
Heizstab auf der Einbaubohle lokalisiert wird. In der Regel weist jede Heizsektion
mehrere Heizwiderstände bzw. Heizstäbe auf, die alle einen bestimmten Innenwiderstand
aufweisen. Durch Messung des Stroms an dem Drehstromgenerator kann nun bestimmt werden,
wie viele der Heizwiderstände bzw. Heizstäbe der Heizsektionen defekt sind. Durch
entsprechende Charakterisierung der Heizwiderstände bzw. Heizstäbe durch ihre inneren
Widerstände, ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass der gemessene Strom bzw.
der daraus bestimmte Widerstand Aufschluss darüber gibt, welcher Heizwiderstand bzw.
Heizstab defekt ist. Das hat den Vorteil, dass gezielt nur der bzw. die Heizwiderstände
oder Heizstäbe ausgebaut bzw. ausgewechselt werden müssen die defekt sind.
[0011] Vorzugsweise sieht es die Erfindung weiter vor, dass der Strom am Drehstromgenerator
kontinuierlich oder taktweise während des Betriebs der Einbaubohle gemessen wird,
insbesondere zur Strommessung alle bis auf eine Heizsektion zyklisch abgeschaltet
werden und der gemessene Stromwert mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. Dazu
wird während des Einbauens des Straßenbaumaterials in einem vorzugebenen Zyklus alle
Heizsektionen, mit Ausnahme mindestens einer Heizsektion, kurzfristig abgeschaltet,
um den Strom für die verbleibende Heizsektion zu messen. Dieses Ab- und Anschalten
der Heizsektionen erfolgt derart, dass sich die Temperaturen der Heizsektionen nicht
oder nur geringfügig ändern. Somit lässt sich während des Betriebs der Einbaubohle
jede einzelne Heizsektion auf potenzielle Defekte überprüfen und gegebenenfalls vorbeugende
Maßnahmen für einen störungsfreien Betrieb der Einbaubohle tätigen.
[0012] Die Erfindung sieht es weiter vor, dass die Ist-Temperatur jeder Heizsektion mit
der Soll-Temperatur jeder Heizsektion kontinuierlich oder taktweise während des Betriebs
der Einbaubohle verglichen wird. Somit ist es vorgesehen, dass gemäß eines vorzugebenen
Taktes bzw. Periodizität die Temperatur der Heizsektion mit der vorzugebenen Soll-Temperatur
abgeglichen wird, auch wenn keine Fehlermeldung vorliegt.
[0013] Bevorzugt sieht es die Erfindung weiter vor, dass bei einer Abweichung zwischen gemessenem
Ist-Temperaturwert und vorgebbarem Soll-Temperaturwert ein Signal erzeugt wird, insbesondere
auf dem Display einer Bedieneinheit ein Signal erzeugt wird. Durch ein derartiges
Signal wird die Bedienperson direkt über die aufgetretene Temperaturdifferenz unterrichtet.
Je nach Systemkonfiguration ist es denkbar, dass die Steuereinrichtung direkt mit
dem Abschalten der fehlerfreien Heizsektionen beginnt, oder die Bedienperson die Situation
zunächst beurteilt, um dann gegebenenfalls die Heizsektionen abzuschalten. Dieses
Signal kann optisch und/oder akustisch sein. Es ist jedoch auch erfindungsgemäß denkbar,
dass das Signal über eine kabellose Verbindung an eine Steuereinrichtung übertragen
wird, um von dort weitere Informationen bzw. Befehle zu erhalten.
[0014] Insbesondere sieht es die Erfindung weiter vor, dass die Temperatur und/oder der
Strom durch eine einen Mikrocontroller aufweisende Steuereinheit gemessen und/oder
mit Referenzwerten verglichen werden. Diese Steuereinheit kann erfindungsgemäß auf
dem Straßenfertiger in die Einbaubohle bzw. an den Generator integriert sein, oder
einer externen Kontrolleinheit zugeordnet sein. Diese Steuereinheit ist je nach Betriebsmodus
vollautomatisch betreibbar oder von einer Bedienperson bedienbar. Die den Mikrokontroller
aufweisende Steuereinheit speichert sämtliche gemessene Temperatur- und Stromwerte,
auch wenn keine Differenzen der Strom- bzw. Temperaturwerte festgestellt werden. Sie
dient somit auch der Dokumentation für einen fehlerfreien bzw. störungsfreien Einbau
des Straßenbelags.
[0015] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend
anhand der Figur näher erläutert. In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens als Blockschaltbild schematisch dargestellt.
[0016] Die in der Fig. dargestellte Einbaubohle 10 weist vier Heizsektionen 11, 12, 13,
14 auf. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diese Anzahl von Heizsektionen
eingeschränkt; vielmehr ist es denkbar, dass die Einbaubohle eine größere Anzahl von
Heizsektionen aufweist.
[0017] Jeder Heizsektion 11 bis 14 ist ein nicht dargestellter Temperaturmesswertgeber zugeordnet.
Die durch die Temperaturmesswertgeber gemessenen Temperaturen werden über Signalleitungen
15 einer einen Mikrocontroller aufweisenden Steuereinheit 16 zugeführt. Der Pfeil
17 markiert die Richtung in der die Temperaturinformationen der Heizsektion 11 bis
14 durch die Signalleitung 15 transportiert werden.
[0018] In der Steuereinheit 16 werden vor Inbetriebnahme der Einbaubohle 10 Soll-Temperaturen
gespeichert. Die an den einzelnen Heizsektionen 11 bis 14 gemessenen Temperaturwerte
(Ist-Werte) werden von der Steuereinheit 16 mit den Soll-Werten verglichen. Der Abgleich
der Temperaturwerte bzw. die aktuellen Ist-Temperaturwerte können auf einer Anzeige
18 dargestellt werden.
[0019] Die einzelnen Heizsektionen 11 bis 14 weisen nicht dargestellte elektrische Heizwiderstände
oder Heizstäbe auf. Diese Heizwiderstände bzw. Heizstäbe werden durch einen Drehstromgenerator
19 mit elektrischer Energie versorgt. Der Drehstromgenerator 19 wird durch einen nicht
dargestellten primären Verbrennungsmotor angetrieben. Alle drei Phasen 20 des Drehstromgenerators
19 werden einem Schaltschrank 21 zugeführt. Von diesem Schaltschrank 21 ausgehend,
wird jede Heizsektion 11 bis 14 über jeweils eine Leitung 22 mit elektrischer Energie
versorgt. Der Schaltschrank 21 dient insbesondere dem Schutz der Heizsektionen 11
bis 14 und weist entsprechende Sicherungen und Schalter auf.
[0020] Während des Betriebs der Einbaubohle 10 wird der Strom durch eine Strommesseinrichtung
23 an allen drei Phasen 20 gemessen. Der gemessene Strom wird der Steuereinheit 16
durch eine weitere Leitung 24 zugeführt. Auf der Steuereinheit 16 sind Stromwerte
gespeichert, die bei einer Kalibrierung der Einbaubohle 10 vor der Herstellung des
Straßenbelags aufgenommen wurden. Bei der Kalibrierung wurden die Strommesswerte für
den Betrieb der Einbaubohle 10 ermittelt, dass heißt, für den Fall, dass alle Heizsektionen
11 bis 14 fehlerfrei funktionieren; sowie die Stromwerte für einzelne Heizsektionen
11 oder 12 oder 13 oder 14, während die anderen Heizsektionen 11 bis 14 ausgeschaltet
sind. Mit diesen Soll-Stromwerten der Kalibrierung werden die während des Betriebs
der Einbaubohle 10 gemessenen Stromwerte von der Steuereinheit 16 verglichen.
[0021] Wenn während des Betriebs der Einbaubohle 10 eine Abweichung einer gemessenen Ist-Temperatur
an einer der Heizsektionen 11 bis 14 von einer Soll-Temperatur festgestellt wird,
wird ein entsprechendes Signal von der Steuereinheit 16 erzeugt und an den Schaltschrank
21 weitergeleitet, so dass alle Heizsektionen mit Ausnahme der Heizsektion, an der
die abweichende Ist-Temperatur gemessen wurde, abgeschaltet werden. Sobald die fehlerfrei
funktionierenden Heizsektionen abgeschaltet sind, wird durch die Strommesseinrichtung
23 der Strom an mindestens einer der Phasen 20 gemessen und an die Steuereinheit 16
übermittelt. Aufgrund des gemessenen Strommesswertes ermittelt die Steuereinheit 16,
ob ein Heizwiderstand oder ein Heizstab der entsprechenden Heizsektion defekt ist.
Die Steuereinheit 16 ermittelt außerdem, wie viele Heizwiderstände bzw. Heizstäbe
in der Heizsektion defekt sind und gegebenenfalls welcher Heizwiderstand bzw. welcher
Heizstab defekt ist.
[0022] Die abweichende Ist-Temperatur bzw. für den Fall, dass eine gemessene Ist-Temperatur
von einem Soll-Wert abweicht, wird dies auf der Anzeige 18 dargestellt. Zusätzlich
oder alternativ kann die Abweichung auch durch ein akustisches Signal unterstützt
werden. Zusätzlich wird auf der Anzeige 18 der an den defekten Heizsektionen gemessene
Stromwert dargestellt und die defekte Heizsektion benannt. Sobald die Ursache für
den abweichenden Temperaturwert ermittelt wurde, kann der Fehler durch Austauschen
des Heizstabes oder des Heizwiderstands behoben werden.
[0023] Ein derartiger Abgleich der Ist-Temperatur mit der Soll-Temperatur erfolgt erfindungsgemäß
kontinuierlich oder Taktweise während des gesamten Herstellungsprozesses des Straßenbelags.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizsektionen 11 bis 14 zyklisch
an- und abgeschaltet werden und jeweils der Stromwert durch die Strommesseinrichtung
23 an den Phasen 20 ermittelt werden und mit den kalibrierten Soll-Werten verglichen
werden.
[0024] Das beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren lässt sich an bereits fertiggestellten
und gegebenenfalls ausgelieferten Straßenfertigern implementieren. Die Einbaubohle
bzw. ein Straßenfertiger kann somit mit dem beschriebenen Verfahren nachgerüstet werden.
Bezugszeichenliste:
[0025]
- 10
- Einbaubohle
- 11
- Heizsektion
- 12
- Heizsektion
- 13
- Heizsektion
- 14
- Heizsektion
- 15
- Signalleitung
- 16
- Steuereinheit
- 17
- Pfeil
- 18
- Anzeige
- 19
- Drehstromgenerator
- 20
- Phase
- 21
- Schaltschrank
- 22
- Leitung
- 23
- Strommesseinrichtung
- 24
- Leitung
- 25
- Leitung
1. Verfahren zur Überwachung einer Bohlenheizung eines Straßenfertigers, wobei einer
Einbaubohle (10) des Straßenfertigers mehrere Heizsektionen (11, 12, 13, 14) zum Beheizen
der Einbaubohle (10) zugeordnet sind, die durch elektrische Heizelemente erhitzt werden
und die Temperaturen der Heizsektionen (11, 12, 13, 14) durch Messgeber, insbesondere
Temperatursensoren ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichung einer an einer Heizsektion (11, 12, 13, 14) gemessenen Ist-Temperatur
von einer vorzugebenen Soll-Temperatur alle Heizsektionen (11, 12, 13, 14) abgeschaltet
werden mit Ausnahme der Heizsektion (11, 12, 13, 14), an der die abweichende Temperatur
gemessen wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Abschalten aller Heizsektionen (11, 12, 13, 14) mit Ausnahme der Heizsektion
(11, 12, 13, 14), an der die abweichende Temperatur gemessen wurde, das mindestens
eine defekte Heizelement bestimmt wird, insbesondere der mindestens eine defekte Heizwiderstand
oder Heizstab bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrischer Strom der Heizsektionen (11, 12, 13, 14) gemessen wird, vorzugsweise
an mindestens einer der drei Phasen (20) eines die Heizsektionen (11, 12, 13, 14)
mit Strom versorgenden Drehstromgenerators (19), insbesondere während alle Heizsektionen
(11, 12, 13, 14) mit Ausnahme der Heizsektion (11, 12, 13, 14), an der die abweichende
Temperatur gemessen wurde, abgeschaltet sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der am Drehstromgenerator (19) gemessene Strom, insbesondere während alle Heizsektionen
(11, 12, 13, 14), mit Ausnahme der defekten Heizsektion (11, 12, 13, 14) ausgeschaltet
sind, mit Strom-Referenzwerten verglichen wird, die vorzugsweise während einer Kalibrierung
der Einbaubohle (10) abgespeichert wurden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messung des Stroms die defekte Heizsektion (11, 12, 13, 14), vorzugsweise
der defekte Heizwiderstand bzw. der defekte Heizstab auf der Einbaubohle (10) lokalisiert
wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messung des Stroms die Anzahl der defekten Heizsektionen (11, 12, 13, 14),
vorzugsweise der defekten Heizwiderstände bzw. der defekten Heizstäbe, ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom am Drehstromgenerator (19) kontinuierlich oder taktweise während des Betriebs
der Einbaubohle (10) gemessen wird, insbesondere zur Strommessung alle bis auf eine
Heizsektion (11, 12, 13, 14) zyklisch abgeschaltet und wieder angeschaltet werden
und der gemessene Stromwert mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Temperatur jeder Heizsektion (11, 12, 13, 14) mit der Soll-Temperatur jeder
Heizsektion (11, 12, 13, 14) kontinuierlich oder taktweise während des Betriebs der
Einbaubohle (10) verglichen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung zwischen gemessenen Ist-Temperaturwert und vorgebbaren Soll-Temperaturwert
ein Signal erzeugt wird, insbesondere auf einer Anzeige (18) einer Bedieneinheit ein
Signal erzeugt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder der Strom durch eine einen Mikrocontroller aufweisende Steuereinheit
(16) gemessen und/oder mit Referenzwerten verglichen werden.