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CN114867586A - 用于生产灰泥浆料的装置和方法 - Google Patents

用于生产灰泥浆料的装置和方法 Download PDF

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CN114867586A CN202080079316.8A CN202080079316A CN114867586A CN 114867586 A CN114867586 A CN 114867586A CN 202080079316 A CN202080079316 A CN 202080079316A CN 114867586 A CN114867586 A CN 114867586A
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Abstract

描述了一种用于生产灰泥浆料(100)的装置，该装置(100)包括：用于至少混合灰泥和水以形成灰泥浆料的混合器(102)，该混合器(102)包括出口导管(122)；用于至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫的泡沫发生器(106)，该泡沫发生器(106)通过包括泡沫导管(117)的流体通路(116)与混合器(102)流体地连通；以及质量流量计(124)，其中该质量流量计(124)被配置为测量泡沫导管(117)内的泡沫或出口导管(122)内的灰泥浆料的密度和质量流率。此外，描述了一种制造灰泥浆料的方法。

Description

用于生产灰泥浆料的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产灰泥浆料(plaster slurry)的装置，并且更具体地涉及一种包括质量流量计的装置。本发明还涉及一种生产灰泥浆料的方法，该方法包括密度和质量流率的测量。
背景技术
石膏(硫酸钙)是一种天然存在的矿物质，但也可以合成获得。石膏可以以多种形式存在，这取决于硫酸钙化合物的水合程度。也就是说，石膏可以例如以二水合物形式(CaSO4·2H2O)、半水合物形式(也称为灰墁(stucco))、或硬石膏形式存在。石膏可以通过脱水(例如，煅烧)或再水合在其不同形式之间转化。
石膏的性质使其非常适合在工业和建筑灰泥以及其他建筑产品(例如，石膏墙板)中使用。石膏是一种丰富且通常价格低廉的原材料，通过连续的脱水和再水合步骤，石膏可以浇铸、模塑或以其他方式形成有用的形状。例如，石膏墙板(也称为灰泥板或干式墙)形成为夹在典型地由纸或玻璃纤维垫制成的盖板之间的固结石膏芯。
石膏通常通过在相对低的温度(例如，约120℃至170℃)下，通常在大气压下研磨和煅烧来制备以用作灰泥。这导致部分脱水的石膏，典型地为半水合物的β结晶形式。通过将β半水合物与水混合以形成水性灰墁浆料、糊剂或分散体，然后通过从水性介质重结晶而使浆料固结，可以将β半水合物作为建筑或构造材料使用。水性灰墁浆料、糊剂或分散体也称为石膏灰泥浆料。石膏灰泥的替代品包括混凝土灰泥和石灰灰泥，所有这些都可以形成灰泥浆料。
在由石膏灰泥制造石膏产品中使用泡沫是公知的。由泡沫提供的空气体积分数有助于降低材料成本和石膏产品的重量，以便使产品的运输和处理更具成本效益。
典型地，并入石膏产品中的泡沫是在泡沫发生器(foam generator)中产生的，该泡沫发生器被供应有空气进料、水进料和任选的表面活性剂进料。典型的泡沫发生器包括用于将水、空气和表面活性剂发泡剂彻底混合以产生泡沫的内部旋转机构。在某些情况下，旋转叶片可以配备有允许泡沫气泡成核的混合腔室。这种泡沫发生器通常被称为动态泡沫发生器，并且这在本领域中是公知的。
其他泡沫发生器包括填充有渗透性多孔介质的、具有受控的孔隙空间的管，该渗透性多孔介质例如为烧结玻璃或陶瓷的填充珠(packed bead)。然后，通过将表面活性剂发泡剂和空气同时引入管中来产生泡沫。在这种情况下，然后通过调节施加至管上的背压来控制所产生泡沫的结构。这种泡沫发生器被称为静态泡沫发生器，并且这在本领域中也是公知的。
无论泡沫制造的方法是什么，都必须仔细控制泡沫的性质和并入任何石膏灰泥浆料的速率。泡沫性质的变化、或引入泡沫的体积，将对所得石膏产品的性质具有伴随影响。因此，必须仔细控制和监测泡沫的特性以及泡沫到灰泥浆料中的引入，以确保最终的灰泥产品具有期望的性质。
目前，在用离线工艺测量、验证和测试样品之前，通过从生产线采集泡沫或灰泥浆料的样品来监测和控制向灰泥浆料引入的泡沫的性质。样品的离线测试具有许多缺点，尤其是在样品选择与测试之间引入了延迟。由于灰泥浆料和灰泥产品典型地是在大规模、连续工艺中生产的，即使在选择样品与获得任何测试结果之间存在很小的延迟，也可能导致大量生产的灰泥产品超出规格。此外，当同时确定大量单独的泡沫进料、灰泥浆料或灰泥产品的性质是有利的时，获得和测试所需的大量样品被证明是过于繁重的。
因此，在最一般的情况下，本发明的方面尝试提供一种装置和方法，通过该装置和方法可以在制造工艺中在线测量泡沫或灰泥浆料的密度和质量流率。
发明内容
根据要求保护的本发明的第一方面，提供了一种用于生产灰泥浆料的装置，该装置包括：混合器，该混合器用于至少混合灰泥和水以形成灰泥浆料，该混合器包括出口导管。该装置还包括：泡沫发生器，该泡沫发生器用于至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，该泡沫发生器通过流体通路与该混合器流体地连通，该流体通路包括泡沫管道；质量流量计(mass flow meter)；以及控制系统，该控制系统被配置为改变泡沫导管内的泡沫或出口导管内的灰泥浆料的密度。该质量流量计被配置为测量泡沫导管内的泡沫或出口导管内的灰泥浆料的密度和质量流率，并且其中该装置还包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为测量质量流量计的入口和/或出口处的压力，并且其中该控制系统被配置为使用至少一个传感器测量值(sensor measurement)来校正测量密度(measured density)。
这样，在可以在线监测泡沫导管内的泡沫或出口内的灰泥浆料的密度和质量流率的情况下，提供了一种用于制造灰泥浆料的装置。这种装置是有利的，因为它消除了样品选择与测试之间的延迟，并允许对生产工艺进行更大的控制。另外，密度和质量流率的在线测量的结合允许增加测试频率，从而允许这些特性的变化的快速检测，并有助于确保由石膏浆料生产的任何产品具有均匀的特性。
在本发明的一实施方式中，泡沫导管在泡沫发生器与混合器之间延伸。更优选地，该装置包括在泡沫发生器与混合器之间延伸的多个泡沫导管。优选地，该装置包括泡沫导管，该泡沫导管被分成在泡沫导管与混合器之间延伸的多个子导管。优选地，一个泡沫导管或多个泡沫导管被配置为将泡沫直接进送至混合器中。
在本发明的另一实施方式中，泡沫导管在泡沫发生器与出口导管之间延伸。更优选地，该装置包括在泡沫发生器与出口导管之间延伸的多个泡沫导管。优选地，该装置包括泡沫导管，该泡沫导管被分成在泡沫导管与出口导管之间延伸的多个子导管。优选地，一个泡沫导管或多个泡沫导管被配置为将泡沫直接进送至出口导管中。
在本发明的另一实施方式中，该装置包括多个泡沫导管，多个泡沫导管中的至少一个在泡沫发生器与混合器之间延伸，并且多个泡沫导管中的至少一个在泡沫发生器与出口导管之间延伸。优选地，混合器包括多个出口导管。优选地，该装置包括泡沫导管，该泡沫导管被分成多个子导管，多个子导管中的至少一个在泡沫导管与混合器之间延伸，并且多个子导管中的至少一个在泡沫导管与出口导管之间延伸。在期望从单个混合器生产具有两种或更多种不同密度的灰泥浆料的情况下，以这种方式配置装置可能是有利的。
优选地，在泡沫导管在泡沫发生器与出口导管之间延伸的情况下，质量流量计定位在泡沫导管的下游。将质量流量计定位在泡沫导管的下游，确保了灰泥浆料在进入质量流量计之前进行了良好的混合和均化。
优选地，质量流量计被配置为连续测量泡沫导管内的泡沫或出口导管内的灰泥浆料的密度和质量流率。质量流量计(该质量流量计被配置为连续测量通过该质量流量计的材料的密度和质量流率)可以允许连续监测浆料生产工艺，使得该工艺中的任何不一致性被立即突出显示。
在质量流量计被配置为连续测量泡沫导管内的泡沫或出口导管内的灰泥浆料的密度和质量流率的情况下，可以迅速地识别和校正灰泥浆料或泡沫的密度与期望值的任何偏差。另外，由于由质量流量计测量的总流量将减少，连续测量允许快速检测系统的任何异常损失和/或泄漏，。
最后，在质量流量计被配置为测量泡沫的密度和质量流率的情况下，如果泡沫导管包含任何异常高剪切点(在该异常高剪切点，可能由于泡沫失稳效应而改变泡沫物理性质)，这可以快速识别为所测量的泡沫密度的偏差。任何这种快速检测将确保可以立即执行校正措施以维持良好的泡沫质量。
该装置还包括控制系统，该控制系统被配置为改变泡沫导管内的泡沫的密度。更优选地，该控制系统包括比例-积分-微分(proportional-integral-derivative，PID)控制器。在该装置内包含控制系统是有利的，因为这样允许泡沫的密度根据由质量流量计进行的测量而变化。如果期望，在装置内存在控制系统可以允许对灰泥浆料生产工艺进行自动控制。
优选地，该装置还包括被配置为改变泡沫导管内的泡沫的质量流率的控制系统。更优选地，该控制系统包括比例-积分-微分(PID)控制器。在该装置内包含控制系统是有利的，因为这样允许泡沫的质量流量根据由质量流量计进行的测量而变化。如果期望，在装置内存在控制系统可以允许对灰泥浆料生产工艺进行自动控制。
优选地，该控制系统被配置为：如果测量密度高于目标密度，则增加泡沫发生器内的空气的比例和/或减少泡沫发生器内的水的比例。优选地，该控制系统被配置为：如果所述测量密度低于目标密度，则降低泡沫发生器内的空气的比例和/或增加泡沫发生器内的水的比例。
优选地，该控制系统被配置为：如果测量密度高于目标密度，则增加泡沫发生器内的空气引入速率和/或降低泡沫发生器内的水引入速率。优选地，该控制系统被配置为：如果所述测量密度低于目标密度，则降低泡沫发生器内的空气引入速率和/或增加泡沫发生器内的水引入速率。
优选地，目标密度是泡沫的密度。替代地，目标密度是灰泥浆料的密度。优选地，目标密度是单个密度值。更优选地，目标密度是密度值的范围。在目标密度是密度范围的情况下，这可以提供优势，因为控制系统不会对通过质量流量计的材料密度的每一个微小变化作出反应。这种小变化是司空见惯的，并且通常在现实世界的系统中是无害的。因此，寻求将密度维持在一范围内可以提高装置作为整体的可靠性，而不包括影响所生产的产品的质量。
在目标密度是灰泥浆料的密度的情况下，如果测量密度高于目标密度，则优选地可以配置装置以增加添加至灰泥浆料的泡沫的体积。在目标密度是灰泥浆料的密度的情况下，如果测量密度低于目标密度，则优选地可以配置装置以减少添加至灰泥浆料的泡沫的体积。以这种方式改变添加至灰泥浆料的泡沫的体积提供了一种简化方法，该简化方法在保持泡沫组合物恒定的情况下改变了灰泥浆料的密度。由于这种方法的简单性，这种控制灰泥浆料的密度的方法通常是优选的。
优选地，该装置还包括至少一个被配置为测量进入或离开质量流量计的材料的温度的传感器。
该装置还包括至少一个被配置为测量在质量流量计的入口和/或出口处压力。优选地，该装置包括一对温度传感器。优选地，该装置包括一对压力传感器。
控制系统被配置为使用至少一个传感器测量值来校正测量密度。更优选地，校正的密度用于计算体积流率。还更优选地，控制系统被配置为使用由传感器获得的温度测量值和压力测量值来校正测量密度。最优选地，在假设泡沫是理想气体的情况下执行这种校正。
优选地，质量流量计是科里奥利(Coriolis)质量流量计。优选地，质量流量计包括两个并联谐振通道、以及信号转换器。优选地，质量流量计具有弯曲的双管设计。更优选地，质量流量计是包括两个并联谐振通道和信号转换器的科里奥利质量流量计。替代地，质量流量计包括单谐振通道。
优选地，在质量流量计测量泡沫密度的情况下，质量流量计包括两个谐振通道。当测量泡沫的密度时，两个谐振通道是优选的，因为在处理低密度材料时，双谐振器设计的使用具有增强的灵敏度。更优选地，质量流量计被配置为测量20g/L至200g/L、30g/L至180g/L、50g/L至150g/L、70g/L至110g/L、或80g/L至100g/L范围内的密度。最优选地，质量流量计被配置为测量100g/L至150g/l范围内的密度。
优选地，在质量流量计测量灰泥浆料的密度的情况下，质量流量计包括单谐振通道。在这些更高的密度(典型地在700g/l与1500g/l之间)下，单谐振通道提供足够准确的密度读数，此外，单谐振通道的使用降低了在谐振通道内形成阻塞或堆积的可能性。
优选地，该装置包括至少两个质量流量计，第一质量流量计被配置为测量泡沫导管内的泡沫的密度和质量流率，以及第二质量流量计被配置为测量出口导管内的灰泥浆料的密度和质量流率。这种装置是有利的，因为它允许监测灰泥浆料和泡沫的密度和质量流率，以及泡沫密度和质量流率的变化对待确定的灰泥浆料的质量流率和密度的影响。
优选地，泡沫发生器通过多个流体通路与混合器流体地连通，每个流体通路包括泡沫导管，并且该装置还包括至少两个质量流量计，每个质量流量计被配置为测量不同泡沫导管内泡沫的密度和质量流率。这种装置是有利的，因为它允许监测多种不同泡沫的密度和质量流率，当多种泡沫在不同点处并入至灰泥浆料中以产生具有可变密度的灰泥产品时，这个特征是特别有用的。
优选地，该装置包括至少一个额外质量流量计，该至少一个额外质量流量计被配置为测量出口导管内的灰泥浆料的密度和质量流率。
优选地，该装置包括多个出口导管，该装置还包括至少两个质量流量计，每个质量流量计被配置为测量不同出口导管内的所述灰泥浆料的密度和质量流率。这种装置的优势在于它允许监测多种不同灰泥浆料的密度和质量流率，当从混合器的不同点、部分或部段提取灰泥浆料以形成具有可变密度的灰泥产品时，这个特征是特别有用的。
优选地，该装置包括至少一个额外质量流量计，该至少一个额外质量流量计被配置为测量泡沫导管内的泡沫的密度和质量流率。
优选地，该装置可以包括多个泡沫发生器。更优选地，这些多个泡沫发生器用于提供多种泡沫。以这种方式，单独的泡沫发生器可以向不同的泡沫导管提供不同的泡沫。在使用多个泡沫发生器的情况下，泡沫发生器可以全部是静态发生器、全部是动态发生器、或静态发生器和动态发生器的组合。
优选地，在泡沫导管被分成多个导管的情况下，该装置可以包括在每个泡沫导管上的流量计。更优选地，这些泡沫流量计可以设置为与配置为控制流过每个泡沫导管的泡沫量的阀结合。最优选地，这些流量计和阀可以形成控制回路的一部分，该控制回路允许连续调节通过每个泡沫导管的泡沫的流率。
优选地，该装置是用于制造石膏浆料的装置。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造灰泥浆料的方法，该方法包括以下步骤：在混合器中混合至少包含灰泥和水的材料以形成灰泥浆料，该混合器包括导管；在泡沫发生器中至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，泡沫发生器通过包括泡沫导管的流体通路与混合器流体地连通；以及，使用质量流量计测量泡沫导管内的泡沫或出口导管内的石膏浆料的密度和质量流率，测量质量流量计入口和/或出口处的压力，并使用至少一个传感器测量值来校正测量密度。
这样，提供了一种具有前述装置的所有优点的方法。
优选地，该方法包括改变泡沫导管内的泡沫的质量流率或密度的额外步骤。更优选地，使用比例-积分-微分(PID)控制器来改变泡沫导管内的泡沫的质量流率或密度。
优选地，该方法还包括如果测量密度高于目标密度，则增加泡沫发生器内的空气的比例或降低泡沫发生器内的水的比例。
优选地，该方法还包括如果测量密度低于目标密度，则降低泡沫发生器内的空气的比例或增加泡沫发生器内的水的比例。
优选地，该方法还包括如果测量密度高于目标密度，则增加泡沫发生器内的空气引入速率或降低泡沫发生器内的水引入速率。优选地，该方法还包括如果所述测量密度低于目标密度，则降低泡沫发生器内的空气引入速率或增加泡沫发生器内的水引入速率。
优选地，目标密度是泡沫的密度。替代地，目标密度是灰泥浆料的密度。优选地，目标密度是单个密度值。更优选地，目标密度是密度值的范围。优选地，该方法还包括测量进入或离开质量流量计的材料的温度。
在目标密度是灰泥浆料的密度的情况下，如果测量密度高于目标密度，则优选地可以增加添加至灰泥浆料的泡沫的体积。在目标密度是灰泥浆料的密度的情况下，如果测量密度低于目标密度，则优选地可以减少添加至灰泥浆料的泡沫的体积。以这种方式改变添加至灰泥浆料的泡沫的体积提供了一种简化方法，该简化方法在保持泡沫组合物恒定的情况下改变了灰泥浆料的密度。由于这种方法的简单性，这种控制灰泥浆料的密度的方法是优选的。
该方法包括使用测量的压力来校正测量密度。优选地，该方法包括使用测量的温度来校正测量密度。更优选地，该方法还包括使用所述校正的密度来计算体积流率。再更优选地，该方法包括使用测量的温度和压力来校正测量密度。最优选地，在假设泡沫是理想气体的情况下执行校正。
优选地，泡沫导管内的泡沫的测量密度在20g/l至200g/l的范围内。更优选地，泡沫导管内的泡沫的测量密度在30g/L至180g/L、50g/L至150g/L、60g/L至130g/L、70g/L至110g/L、或80g/L至100g/L的范围内。
优选地，连续进行使用质量流量计测量泡沫导管内的泡沫或出口导管内的石膏浆料的密度和质量流率的步骤。优选地，以规则的间隔自动进行使用质量流量计测量泡沫导管内的泡沫或出口导管内的石膏浆料的密度和质量流率的步骤。
优选地，该方法是制造石膏浆料的方法。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制根据本发明的用于生产灰泥浆料的装置的计算机实现方法。
在本发明的一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，用以在包括导管的混合器中混合至少包含灰泥和水的材料以形成灰泥浆料，用以在泡沫发生器中至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，所述泡沫发生器通过包括泡沫导管的流体通路与所述混合器流体地连通，并且用以使用质量流量计测量所述泡沫导管内的所述泡沫或所述出口导管内的所述石膏浆料的密度和质量流率。
在本发明的一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，用以改变泡沫导管内的泡沫的质量流率或密度。
在本发明的另一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，使得如果所述测量密度高于目标密度，则增加泡沫发生器内的空气和/或减少泡沫发生器内的水。
在本发明的又一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，使得如果所述测量密度低于目标密度，则减少所述泡沫发生器内的空气和/或增加所述泡沫发生器内的水。
在本发明的又一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，用以测量进入或离开所述质量流量计的材料的温度。
在本发明的另一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，用以测量所述质量流量计的入口和/或出口处的压力。
在本发明的另一实施方式中，计算机实现方法可以控制用于生产灰泥浆料的装置，用以使用测量的温度和/或压力来校正测量密度。
优选地，测量密度在20g/l至200g/l的范围内。
优选地，连续进行使用质量流量计测量所述泡沫导管内的所述泡沫或所述出口导管内的所述石膏浆料的密度和质量流率的步骤。
根据本发明的第四方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质包括指令，该指令当在计算设备上执行时使计算设备控制根据本发明的用于灰泥浆料生产的装置。计算设备可以包括作用于控制根据本发明的装置的各种硬件和软件组件。计算设备可以包括用户接口、与存储器通信的处理器、和通信接口。处理器可以作用于执行可以从非暂时性计算机可读存储介质加载并存储在存储器中的软件指令。取决于特定实现方式，处理器可以包括多个处理器、多处理器核心、或一些其他类型的处理器。处理器可以访问存储器，从而使处理器能够接收和执行存储在存储器上的指令。例如，存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)或任何其他合适的易失性或非易失性计算机可读存储介质。此外，存储器可以是固定的或可移动的，并且可以包含一个或多个组件或设备，例如硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带、或以上的某种组合。
在装置和方法的所有实施方式中，一个流量计或多个流量计优选地是控制回路的一部分，该控制回路能够根据由一个流量计或多个流量计进行的测量来连续调节空气引入泡沫的速率、和/或水引入泡沫的速率、和/或添加至灰泥浆料的泡沫的体积。
本发明的实施方式可以在用于控制用以形成灰泥板的任何泡沫或灰泥浆料的密度的装置和/或方法中使用。这包括在形成主要浆料(该主要浆料用在灰泥板中)中使用的泡沫和/或灰泥浆料、以及在辊涂浆料中使用的泡沫和/或灰泥浆料、和/或在制造边缘与芯部密度不同的灰泥板中使用的边缘浆料。
具体实施方式
现在将仅通过实施例并且参考附图来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1为根据本发明的第一实施方式的装置的示意图；
图2为根据本发明的第二实施方式的装置的示意图；
图3为根据本发明的第三实施方式的装置的示意图；
图4为根据本发明的第四实施方式的装置的示意图；
图5为根据本发明的第五实施方式的装置的示意图；
图6为根据本发明的第六实施方式的装置的示意图；
图7为根据本发明的第七实施方式的装置的示意图；
图8为根据本发明的第八实施方式的装置的示意图；
图9为展示根据本发明的另一方面使用第二实施方式的装置的方法的流程图；
图10为展示根据本发明的另一方面使用第三实施方式的装置的方法的流程图，以及
图11为展示根据本发明的另一方面使用第四实施方式的装置的方法的流程图。
参考图1，描绘了根据本发明的第一实施例的用于生产灰墁浆料的装置100的示意图。
装置100包括混合器102，该混合器经由材料入口104供应材料，其中材料入口104位于混合器102的上表面上。在该实施方式中，供应至混合器102的材料是灰墁，该灰墁是使用本领域公知的标准石膏煅烧程序由石膏生产的。混合器102将灰墁与水混合以产生水性灰墁浆料。在其他实施方式中，混合器102可以被供应有预制的含水浆料。在本领域中，灰墁和灰墁浆料也分别称为石膏灰泥和石膏灰泥浆料。
装置100还包括泡沫发生器106，该泡沫发生器用于在泡沫导管117中产生泡沫进料116。泡沫进料116是来自泡沫发生器106的连续供应的泡沫，该连续供应的泡沫通过泡沫导管117供应至混合器102。泡沫发生器106使用分别由空气导管108和溶液导管110供应的空气、水和表面活性剂来产生作为泡沫进料116的泡沫。溶液导管110通过表面活性剂导管112供应有表面活性剂、以及通过水导管114供应有水。
泡沫发生器106产生具有的密度在40g/L-150g/L之间的泡沫，其中在可以通过改变空气和/或水-表面活性剂溶液引入泡沫发生器106的速率、和/或改变泡沫发生器106内空气和/或水-表面活性剂溶液的体积分数来控制泡沫的密度和泡沫进料116的质量流率。泡沫的空气分数典型地大于0.9(90％)。泡沫发生器106可以产生不同平均尺寸的气泡，这些不同平均尺寸的气泡包括具有90微米或300微米的平均直径的气泡。
泡沫进料116的泡沫从泡沫发生器106沿泡沫导管117朝向混合器102流动。泡沫导管117将泡沫发生器106流体地连接至混合器102，使得泡沫进料116的泡沫通过位于混合器102的上表面上的泡沫入口118供应至混合器102。
混合器102将水性灰墁浆料与通过泡沫入口118供应的泡沫混合以产生泡沫化材料。也就是说，泡沫进料116通过混合器102并入水性灰墁浆料中以形成泡沫化灰墁浆料，其中泡沫化灰墁浆料具有比非泡沫化灰墁浆料低的密度。
泡沫化灰墁浆料经由泡沫化材料出口120从混合器102移除并沿出口导管122流动。材料出口120位于混合器102的侧部上以赋予泡沫化灰墁浆料的切向输出。泡沫化材料120从材料出口120流入位于材料出口下方的出口导管122中。然后可以使用泡沫化材料来生产构造材料。在该实施方式中，泡沫化灰墁浆料通过出口导管122被供应到现有的灰泥板生产线。泡沫化灰墁浆料用于生产石膏灰泥板，其中所生产的石膏灰泥板具有的密度比由非泡沫化灰墁浆料生产的石膏灰泥板的密度低。
泡沫进料116的泡沫由泡沫质量流量计124测量。具体地，这种泡沫进料116的质量流率和密度由泡沫质量流量计124测量。泡沫导管116包括泡沫质量流量计124，该泡沫质量流量计被配置为使得泡沫进料116通过质量流量计124。泡沫质量流量计124还包括温度传感器和压力传感器。泡沫质量流量计124是科里奥利质量流量计，该科里奥利质量流量计包括两个平行谐振通道、以及信号转换器，该质量流量计具有弯曲的双管设计。
在使用中，泡沫质量流量计124测量泡沫进料116内的泡沫的质量流率、泡沫进料116内的泡沫的密度、泡沫质量流量计124内的泡沫的温度、以及泡沫质量流量计124内的泡沫的压力。在泡沫质量流量计124内，泡沫处于压力下。因此，由于泡沫是高压缩性流体，因此泡沫被压缩并且由泡沫质量流量计124测量的密度大于在大气压下观测的密度。因此，如果期望计算体积流率以及质量流率，则可以使用泡沫质量流量计124中测量的温度和压力来计算体积流率，从而校正假设泡沫是理想气体而测量的密度。质量流率与压力无关，因此，由泡沫质量流量计124测量的质量流率不需要校正。
装置100可替代地用于形成其他泡沫化灰泥材料，例如泡沫化水泥灰泥或泡沫化石灰灰泥。
参考图2，描绘了根据本发明的第二实施方式的用于生产灰墁浆料的装置200的示意图。第二实施方式包括与第一实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器202、材料入口204、泡沫发生器206、空气导管208、溶液导管210、表面活性剂导管212、水导管214、泡沫进料216、泡沫导管217、泡沫入口218、泡沫化材料出口220、出口导管222和泡沫质量流量计224。
第二实施方式的装置200与第一实施方式的不同之处在于：它还包括比例-积分-微分(PID)控制器226。PID控制器226被布置成接收和分析来自泡沫质量流量计224的质量流率和密度测量值。PID控制器226通过将来自泡沫质量流量计224的质量流率和密度测量值与目标范围进行比较来分析来自泡沫质量流量计224的质量流率和密度测量值。
PID控制器226连接至泡沫发生器206、并且可以提供信号以改变由泡沫发生器206产生的泡沫进料216的密度和/或质量流率。这样，PID控制器226可以控制泡沫导管217中泡沫进料216的密度和质量流率、以及出口导管222中泡沫化材料的密度和质量流率，使得它们保持在其各自的目标范围内。因此，装置200以一致的密度将泡沫化材料供应至生产工艺。
通过改变由空气导管208和溶液导管210供应至泡沫发生器206的空气和/或水-表面活性剂溶液的速率或比例来控制泡沫进料216的泡沫的密度和质量流率。
实质上，PID控制器226用于通过基于来自泡沫质量流量计224的测量值控制泡沫发生器206，使用负反馈回路来最小化泡沫进料216和/或泡沫化材料的密度和质量流率的波动。这种负反馈回路的目的是改善使用泡沫化材料形成的建筑产品的一致性。
参考图3，描绘了根据本发明的第三实施方式的用于生产灰墁浆料的装置300的示意图。第三实施方式包括与第一实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器302、材料入口304、泡沫发生器306、空气导管308、溶液导管310、表面活性剂导管312、水导管314、泡沫进料316、泡沫导管317、第一泡沫入口318、泡沫化材料出口320和出口导管322。
第三实施方式与第一实施方式的不同之处在于：它包括材料质量流量计328，该材料质量流量计用于在使用泡沫化材料用于生产产品之前(也就是说在使用泡沫化灰墁浆料形成石膏灰泥板之前)，测量出口导管322中的泡沫化灰墁浆料的质量流率和密度。
在使用中，材料质量流量计328测量出口导管322内的泡沫化灰墁浆料的质量流率、出口导管322内的泡沫化灰墁浆料、材料质量流量计328内的泡沫化灰墁浆料的温度、以及质量流量计328内的泡沫化灰墁浆料的压力。在质量流量计328内，泡沫化灰墁浆料处于压力下。因此，泡沫化灰墁浆料被压缩并且由质量流量计328测量的密度大于在大气压下观测的密度。因此，如果期望计算体积流率以及质量流量，则可以使用质量流量计328中测量的温度和压力来计算体积流率，从而校正测量密度。质量流率与压力无关，因此，由质量流量计328测量的质量流率不需要校正。
第三实施方式的装置300的进一步不同之处在于：它包括比例-积分-微分(PID)控制器326。PID控制器326被布置成接收和分析来自材料质量流量计328的流率和密度测量值。PID控制器326通过将来自材料质量流量计328的质量流率和密度测量值与目标范围进行比较来分析来自材料质量流量计328的质量流率和密度测量值。
PID控制器326连接至泡沫发生器306、并且可以提供信号以改变由泡沫发生器306产生的泡沫进料316的密度和/或质量流率。
通过改变由空气导管308和溶液导管310供应至泡沫发生器306的空气和/或水-表面活性剂溶液的速率或比例来控制泡沫进料316的泡沫的密度和质量流率。
实质上，PID控制器326用于通过基于来自材料质量流量计328的测量值控制泡沫发生器306，使用负反馈回路来最小化泡沫进料316和/或泡沫化材料的密度和质量流率的波动。这种负反馈回路的目的是改善使用泡沫化材料形成的建筑产品的一致性。
参考图4，描绘了根据本发明第四实施方式的用于生产灰墁浆料的装置400的示意图。第四实施方式包括与第一实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器402、材料入口404、泡沫发生器406、空气导管408、溶液导管410、表面活性剂导管412、水导管414、泡沫进料416、泡沫导管417、第一泡沫入口418、泡沫化材料出口420和出口导管422。
第四实施方式的装置400包括泡沫质量流量计424和材料质量流量计428，该泡沫质量流量计和材料质量流量计分别以类似于第二实施方式和第三实施方式的方式连接至单个PID控制器426。在其他实施方式中，泡沫质量流量计424和材料质量流量计484被连接至单独的PID控制器。
在该实施方式中，PID控制器426在负反馈回路中使用来自泡沫质量流量计424和材料质量流量计428的密度和质量流率测量值，从而防止最终产品的密度的波动。PID控制器426以与针对第二实施方式和第三实施方式描述的方式相似的方式控制泡沫进料416和泡沫化材料的质量流率和密度。
参考图5，描述了根据本发明的第五实施方式的用于生产灰墁浆料的装置500的示意图。第五实施方式包括与第四实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器502、材料入口504、泡沫发生器506、空气导管508、溶液导管510、表面活性剂导管512、水导管514、泡沫进料516、泡沫导管517、第一泡沫入口518、泡沫化材料出口520、出口导管522、第一泡沫质量流量计524、PID控制器526和材料质量流量计528。
该实施方式的装置500与第四实施方式的不同之处在于：泡沫导管517包括将泡沫进料516分成两个单独的泡沫进料(混合器泡沫进料531和出口泡沫进料532)的分支点530。
混合器泡沫进料531的泡沫经由第一泡沫入口518通过混合器顶部或上表面进入混合器502，并通过混合器502并入灰墁浆料中以产生与前四个其他实施方式相似的泡沫化灰墁浆料。泡沫化灰墁浆料经由泡沫化材料出口520离开混合器502。
出口泡沫进料通过第二泡沫入口534流体地连接至出口泡沫进料和泡沫导管517。当泡沫化灰墁浆料在泡沫化材料出口520中的情况下，出口泡沫进料532的泡沫然后被并入来自混合器502的泡沫化灰墁浆料中。然后，具有来自混合器泡沫进料531的泡沫和出口泡沫进料532的泡沫并入的泡沫化灰墁浆料进入出口导管522，准备用于石膏灰泥板的生产。
泡沫导管517包括两个泡沫质量流量计524、536。第一泡沫质量流量计524用于在分支点530之后和向混合器502添加之前测量混合器泡沫进料531的密度和质量流率。第二泡沫质量流量计536用于在分支点530之后和材料出口520之前测量出口泡沫进料532的密度和质量流率。
第一泡沫质量流量计524和第二泡沫质量流量计536与针对第一实施方式、第二实施方式和第四实施方式描述的泡沫质量流量计在设计和结构上基本相同。
本质上，第五实施方式的装置500包含将泡沫进料516分成两个单独的泡沫进料531、532，并使用两个不同的泡沫质量流量计524、536测量单独的泡沫进料531、532两者的质量流率和密度。第一泡沫进料531使用混合器502并入灰墁浆料中，并且在混合器502中混合之后、在材料出口520处并入出口泡沫进料。
来自两个泡沫质量流量计524、536的测量值被供应至PID控制器526，并与它们各自的目标范围进行比较。然后，PID控制器526使用来自泡沫质量流量计524、536和材料质量流量计528的测量值用负反馈回路控制泡沫发生器506，从而限制最终产品的变化。
另外，图5中所示的实施方式可以用于控制流过每个导管的泡沫的比例。例如，控制回路可以响应于来自流量计524、536的测量值来调节每个导管531、532上的阀(例如，夹管阀)，这些来自流量计的测量值响应于通过每个导管531、532的泡沫量。
参考图6，描述了根据本发明的第六实施方式的用于生产灰墁浆料的装置600的示意图。第六实施方式包括与第一实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器602、材料入口604、泡沫发生器606、空气导管608、溶液导管610、表面活性剂导管612、水导管614、泡沫进料616、泡沫导管617、第一泡沫入口618、出口导管622、PID控制器626和材料质量流量计628。
第六实施方式包括与先前实施方式基本相似的混合器602。然而，在该实施方式中，用于泡沫化材料从混合器602离开的材料出口621位于混合器602的下表面或底面上。出口导管622被布置成以与先前实施方式基本相同的方式、在导管顶部接收泡沫化灰墁浆料。
第六实施方式的装置600的泡沫导管617包括两个分支点631、644。第一分支点631将泡沫进料616分成上泡沫进料640和下泡沫进料642。
上泡沫进料640经由第一泡沫入口618在混合器的上表面或顶表面上进入混合器602。分支点631与第一泡沫入口618之间的泡沫导管617包括第一泡沫质量流量计624，该第一泡沫质量流量计用于测量上泡沫进料640的泡沫的密度和质量流率。
下泡沫进料642在混合器602下方、在泡沫导管617中进行。泡沫导管617包括第二分支点644，该第二分支点将下泡沫进料642分成下混合器泡沫进料646和下出口泡沫进料648。
下混合器泡沫进料646经由第二泡沫入口650进入混合器602。第二泡沫入口650位于混合器602的下侧或底侧上。下混合器泡沫进料646的泡沫并入灰墁浆料中、经混合以产生泡沫化灰墁浆料。分支点644与第二泡沫入口650之间的泡沫导管617包括第二泡沫质量流量计652，该第二泡沫质量流量计被布置成测量下混合器泡沫进料646的密度和质量流率。
下出口泡沫进料648经由第三泡沫入口654在材料出口621处并入泡沫化灰墁浆料中。分支点644与第三泡沫入口654之间的泡沫导管617包括第三泡沫质量流量计656，该第三泡沫质量流量计被布置成测量下出口泡沫进料648的密度和质量流率。
第一泡沫质量流量计624、第二泡沫质量流量计652和第三泡沫质量流量计656与针对先前实施方式描述的泡沫质量流量计在设计和结构上基本相同。
参考图7，描绘了根据本发明的第七实施方式的用于生产灰墁浆料的装置700的示意图。第七实施方式包括与第三实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器702、材料入口704、泡沫发生器706、空气导管708、溶液导管710、表面活性剂导管712、水导管714、泡沫进料716、泡沫导管717、第一泡沫入口718、泡沫化材料出口720、出口导管722、PID控制器726、材料质量流量计728、分支点730、混合器泡沫进料731、出口泡沫进料732、第二泡沫入口734、第一泡沫质量流量计724和第二泡沫质量流量计736。
装置700的泡沫导管717包括第一分支点757以将泡沫进料717分成第一泡沫进料758和第二泡沫进料760。第一泡沫进料758以与第五实施方式基本上相似的方式经由混合器泡沫进料731和出口泡沫进料732将泡沫供应至混合器702和材料出口720。
第二泡沫进料760包括第三泡沫质量流量计761。第三泡沫质量流量计761用于测量第二泡沫进料760中的泡沫的密度和质量流率，并且与前面实施方式中描述的泡沫质量流量计基本相同。
第七实施方式的混合器702具有两个用于泡沫化材料离开的点，因为该混合器除了材料出口720之外还包括第二材料出口762。第二材料出口762在混合器702的、与第一材料出口720相反的一侧。从第二材料出口762离开的泡沫化材料进入第二材料出口导管764。
泡沫导管717经由第三泡沫入口765将第二泡沫进料760引导至第二材料出口导管764中，使得第二泡沫进料760的泡沫与包含在第二材料出口导管764中的泡沫化灰墁浆料混合。在并入第二泡沫进料760之后，第二材料出口导管764中的泡沫化灰墁浆料具有较低的密度。
第二材料出口导管764中的泡沫化材料的密度和质量流率由第二材料质量流量计766测量，其中第二材料质量流量计766与针对先前实施方式描述的材料质量流量计基本相似。
在该实施方式中，第一泡沫化灰墁浆料769从第二材料出口导管764沉积至移动传送器768上。传送器768将沉积的第一泡沫化灰墁浆料769朝向辊770移动。辊770使沉积的第一泡沫化灰墁浆料769在传送器768顶部上平滑成均匀厚度层。
传送器768将第一泡沫化灰墁浆料769层朝向出口导管722移动，该出口导管将第二层泡沫化灰墁浆料771沉积在第一泡沫化灰墁浆料层的顶部上。第一层灰墁浆料769和第二层灰墁浆料771可以具有不同的密度。在该实施方式中，第一泡沫化灰墁浆料769具有比第二泡沫化灰墁浆料771更高的密度。以这种方式，如本领域公知的，可以由具有致密外层和低密度芯的泡沫化灰墁浆料层生产石膏灰泥板产品。
PID控制器726连接至第一泡沫质量流量计724、第二泡沫质量流量计736、第三泡沫质量流量计761、第一材料质量流量计728和第二材料质量流量计766。PID控制器726监测所有五个质量流量计724、736、761、728、766的密度和质量流率，并且将这五个质量流量计的值与它们各自的目标范围进行比较。
也就是说，与之前的实施方式相似，PID控制器726通过改变输入至泡沫发生器706中的空气和溶液来控制由泡沫发生器706的泡沫产生，以控制如此改变的、由泡沫发生器706产生的泡沫进料716的密度和/或质量流量。因此，PID控制器726控制泡沫产生，目的是减少混合器泡沫进料731、出口泡沫进料732、第二泡沫进料760、第一泡沫化灰墁浆料769和第二泡沫化灰墁浆料771的密度和质量流率从它们相应的目标范围(如由它们相应的质量流量计测量的)的波动。第一泡沫化灰墁浆料769的密度的目标范围典型地比第二泡沫化灰墁浆料771的小。
这样，PID控制器726可以控制由第一泡沫化灰墁浆料769和第二泡沫化灰墁浆料771的层生产的最终产品的密度和性质。
本质上，PID控制器726通过基于第一泡沫质量流量计724、第二泡沫质量流量计736、第三泡沫质量流量计761、第一材料质量流量计728和第二材料质量流量计766的测量值使用负反馈回路来控制泡沫发生器706，来限制沉积在传送器768上的第一泡沫化灰墁浆料769和第二泡沫化灰墁浆料771的密度的波动。
参考图8，描绘了根据本发明的第八实施方式的用于生产灰墁浆料的装置800的示意图。第八实施方式包括与第五实施方式中的等效特征在结构和目的上基本相同的以下特征：混合器802、材料入口804、泡沫发生器806、空气导管808、溶液导管810、表面活性剂导管812、水导管814、泡沫进料816、泡沫导管817、泡沫入口818、泡沫化材料出口820、出口导管822、PID控制器826、分支点830、混合器泡沫进料831、出口泡沫进料832、第二泡沫进口834、第一泡沫质量流量计824、第二泡沫质量流量计836、第一分支点857、第一泡沫进料858、第二泡沫进料860、第三泡沫质量流量计861、第二材料出口862、第二出口导管864、第三泡沫入口865、材料质量流量计866、传送器868、第一泡沫化灰墁浆料869、辊870和第二泡沫化灰墁浆料871。
第七实施方式与第八实施方式之间的主要区别在于：第八实施方式不包括用于监测出口导管822中第二泡沫化灰墁浆料871材料的密度和质量流率的第二材料质量流量计(第七实施方式中的项目728)。
以与第七实施方式基本相似的方式，PID控制器826与第一泡沫质量流量计824、第二泡沫质量流量计836、第三泡沫质量流量计861和材料质量流量计866通信以接收测量值，并且然后将这些测量值中的每一个与它们相应的目标范围进行比较，并且基于这些比较改变泡沫产生。
参考图9，描绘了根据本发明的一方面使用第二实施方式的装置200生产灰泥浆料的示例方法的流程图900。方法900是连续循环工艺。
该方法以步骤901开始并且包括在混合器902内部混合灰墁和水以提供水性灰泥浆料。通过材料入口204将灰墁和水提供至混合器202。混合器202包括泡沫导管217。灰墁是由本领域已知的石膏煅烧工艺新鲜生产的。
步骤902与步骤901同时进行，并且步骤902包括在泡沫发生器206中混合空气、水和表面活性剂以产生泡沫。泡沫发生器206由空气导管208供应空气、并且由溶液导管210供应水和表面活性剂的溶液。泡沫发生器206为本领域公知的静态泡沫发生器或动态泡沫发生器。
泡沫发生器206连续产生泡沫以提供在泡沫导管217内部流动的泡沫进料216。泡沫导管217限定混合器202与泡沫发生器206之间的流体通路，并且泡沫进料216沿该流体通路流动。泡沫的连续产生使得泡沫进料216沿泡沫导管217朝向混合器202流动。泡沫导管内的泡沫进料216的密度和质量流率是可变的、并且由进入泡沫发生器206的水和空气的流率控制。
步骤904包括使用泡沫质量流量计224测量泡沫进料216内泡沫的密度。流过泡沫导管217的所有泡沫都流过质量流量计224、并由质量流量计224测量。
步骤906与步骤904同时执行，并且步骤906包括使用内置在泡沫质量流量计224中的温度传感器来测量进入或离开泡沫质量流量计224的泡沫进料216的泡沫的温度。
步骤908与步骤904和步骤906同时执行，并且步骤908包括使用内置在泡沫质量流量计224中的压力传感器来测量泡沫进料216进入泡沫质量流量计224时该泡沫进料的压力、并且测量泡沫进料216离开泡沫质量流量计224时该泡沫进料的压力。步骤908还包括使用入口压力测量值和出口压力测量值来计算穿过泡沫质量流量计224的压力变化。
步骤910包括使用步骤906和步骤908的温度测量值和压力测量值并且假设泡沫是理想气体来校正步骤904中测量的泡沫进料216的测量密度。
随后，步骤912包括使PID控制器对泡沫进料216的校正密度和/或测量密度与校正密度和/或测量密度的预定目标值进行比较。预定目标值是由装置200的操作者设定的设定点。目标值将随例如由灰泥浆料生产的最终产品的密度需求而变化。
步骤914包括改变泡沫导管217内的泡沫的密度。通过PID控制器226向泡沫发生器206发送信号来改变泡沫的密度。实质上，PID控制器226使用负反馈回路来控制泡沫进料216内的泡沫的密度，以减少泡沫进料216的泡沫的密度远离目标值/设定点的波动。
在步骤912确定在步骤910中泡沫的校正密度或测量密度大于目标值的情况下，步骤914激活步骤916。步骤916包括使PID控制器226向泡沫发生器206提供信号以降低泡沫进料216的泡沫的密度。泡沫发生器206通过进行以下方式中的一者或两者降低泡沫进料216的密度：增加用于产生泡沫的空气流率和降低用于产生泡沫的溶液流率，使得增加空气的比例以及较少溶液的比例。
相反地，在步骤912确定泡沫910的校正密度或测量密度小于其目标值的情况下，步骤914激活步骤918。步骤918包括使PID控制器226向泡沫发生器206提供信号以增加泡沫进料216的密度。泡沫发生器206通过以下方式增加泡沫进料216的密度：降低用于产生泡沫的空气流率和/或增加用于产生泡沫的水流率，使得增加空气的比例以及减少溶液的比例。
因此，方法900包括负反馈回路限制泡沫进料216的密度相比于预定目标值的波动，如步骤910和步骤912调整泡沫进料216的密度以减小泡沫进料216的测量密度与目标密度之间的差异。
步骤920包括将由泡沫发生器206产生的泡沫供应至混合器202中。泡沫导管217流体地连接泡沫发生器206和混合器202，使得泡沫进料216可以连续地进入混合器202。
步骤922包括在混合器202中将来自泡沫进料216的泡沫与灰泥浆料混合。因此，混合器202由泡沫进料216和水性灰泥浆料产生泡沫化灰泥浆料。这种泡沫化灰泥浆料可以用于制造石膏灰泥板，该石膏灰泥板具有比由非泡沫化浆料制成的灰泥板更低的密度。
随后，在步骤924中，将泡沫化灰泥浆料从混合器202经由材料出口220和出口导管222挤出，准备在制造例如石膏灰泥板中使用。方法900是连续循环工艺。
上述方法同样可以用于控制泡沫进料216的质量流率，或者上述方法可以同时控制泡沫进料216的质量流率和密度。
参考图10，描绘了根据本发明的一方面使用第三实施方式的装置300生产灰泥浆料的示例方法的流程图1000。
该方法以步骤1001和步骤1002开始，步骤1001和步骤1002与步骤901和步骤902相同。步骤1001包括在混合器302中至少混合灰墁和水以提供灰泥浆料。步骤1002包括使用泡沫发生器306在泡沫导管317内由空气以及水和表面活性剂的溶液产生泡沫进料316。泡沫发生器306为本领域公知的静态泡沫发生器或动态泡沫发生器。
随后，步骤1004包含以与步骤920的方式基本相似的方式从泡沫进料316向混合器302供应泡沫。然后，步骤1006包括以与步骤922的方式基本相似的方式将灰泥浆料和泡沫进料316混合在一起以提供泡沫化灰泥浆料。
接下来，步骤1008包括使步骤1006中产生的泡沫化灰泥浆料从混合器302经由材料出口320和出口导管322离开。当泡沫化灰泥浆料在出口322内侧时，该泡沫化灰泥浆料通过材料质量流量计328。步骤1010包括使用材料质量流量计328测量出口导管322内的泡沫化灰泥浆料的密度。从混合器1002挤出的所有泡沫化灰泥浆料由材料质量流量计328测量。
步骤1012与步骤1010同时执行，并且步骤1012包括使用内置在材料质量流量计328中的温度传感器测量进入或离开材料质量流量计328的泡沫化灰泥浆料的泡沫的温度。
步骤1014与步骤1010和步骤1012同时执行，并且步骤1014包括使用内置在材料质量流量计328中的压力传感器测量泡沫化灰泥浆料进料在进入和离开材料质量流量计328时该泡沫化灰泥浆料进料的压力、并且计算压力的变化。
接下来，步骤1016包括使用步骤1012和1014的温度测量值和压力测量值来校正在步骤1010中测量的泡沫化灰泥浆料的测量密度。
随后，步骤1018包括使PID控制器326对泡沫化灰泥浆料进料的校正密度和/或测量密度与校正密度和/或测量密度的预定目标值进行比较。预定目标值是由装置300的操作者设定的设定点。目标值将随例如由泡沫化灰泥浆料生产的最终产品的密度的需求而变化。
步骤1020包括改变泡沫导管317内的泡沫进料316的泡沫的密度。通过PID控制器326向泡沫发生器306发送信号来改变泡沫的密度。实质上，PID控制器226使用负反馈回路来控制泡沫进料216内的泡沫的密度，以减少泡沫化灰泥浆料的密度远离目标值/设定点的波动。
在步骤1018确定泡沫化灰泥浆料的校正密度和/或测量密度大于其目标值的情况下，步骤1020激活步骤1022。步骤1022包括使PID控制器326向泡沫发生器306提供信号以降低泡沫进料316的泡沫的密度。泡沫发生器306通过以下方式降低泡沫进料316的密度：增加用于产生泡沫的空气的流率和/或降低用于产生泡沫的溶液的流率，使得增加空气的比例并且减少溶液的比例。
相反地，在步骤1018确定泡沫化灰泥浆料的校正密度或测量密度小于其目标值的情况下，步骤1020激活步骤1024。步骤1024包括使PID控制器326向泡沫发生器306提供信号以增加泡沫进料316的密度。泡沫发生器306通过以下方式增加泡沫进料316的密度：降低用于产生泡沫的空气的流率和/或增加用于产生泡沫的水的流率，使得降低空气的比例并且增加溶液的比例。
方法1000包括负反馈回路限制泡沫化灰泥浆料的密度相比于预定目标值的波动，如步骤1022和步骤1024调整泡沫进料318的密度以减小泡沫化灰泥浆料的测量密度与目标密度之间的差异。
然后，步骤1022或步骤1024再次开始工艺1000，因为方法1000是连续循环工艺。
参考图11，描绘了根据本发明的一方面使用第四实施方式的装置400生产灰泥浆料的示例方法的流程图1100。
装置400的PID控制器426连接至泡沫质量流量计424和材料质量流量计428。因此，装置400可以执行方法900或方法1000。此外，装置400可以执行进一步的方法(方法1100)，该进一步的方法实际上是方法900和方法1000的组合。
方法1100以步骤1101、步骤1102、步骤1104、步骤1106和步骤1108开始，上述步骤分别与步骤1001、步骤1002、步骤1004、步骤1006和步骤1008基本相同。
随后，执行与步骤1010和步骤904的组合基本相同的步骤1110，并且步骤1110分别使用泡沫质量流量计424和材料质量流量计484产生泡沫导管417中的泡沫进料416和出口导管422中的泡沫化灰泥浆料的密度测量值。
接下来，步骤1112包括步骤1012和步骤906的组合，并且然后步骤1114包括步骤1014和步骤908的组合。因此，步骤1112和步骤1114产生温度测量值和压力测量值，使得步骤1116可以校正步骤1110的密度测量值。
然后，步骤1118将泡沫的校正密度或测量密度与目标值进行比较，并将泡沫化灰泥浆料的校正密度或测量密度与不同的目标值进行比较。也就是说，泡沫的校正密度和/或测量密度、以及泡沫化灰泥浆料的校正密度和/或测量密度都与单独的目标值进行比较。
接下来，在步骤1120中，方法1100改变泡沫导管417内的泡沫的密度以减小由泡沫质量流量计424测量的密度与其目标值之间的差异，并且减小由材料质量流量计428测量的密度与其目标值之间的差异。目标值可以是值的范围。
方法1100以步骤1122和步骤1124结束，步骤1122与步骤916和1022基本相同，并且步骤1124与步骤918和1024基本相同。
本发明的所有实施方式可以包括PID控制器以使用负反馈回路来最小化泡沫化材料的输出的波动。在这些设想的实施方式中，PID控制器为负反馈回路的控制器并且被连接至泡沫质量流量计传感器或材料质量流量计。PID控制器通过泡沫发生器控制泡沫进料。泡沫发生器由PID控制器通过改变用于泡沫生产的空气和溶液的比例来控制。执行该控制以限制由质量流量计检测的密度和/或质量流率的波动。在进一步设想的实施方式中，PID控制器接收来自多个质量流量计的输入并尝试平衡和最小化多个质量流量计的波动。
本发明的方面、实施方式和特征也在以下条款中进行阐述。
1、一种用于生产灰泥浆料的装置，所述装置包括：
混合器，所述混合器用于至少混合灰泥和水以形成灰泥浆料，所述混合器包括出口导管；
泡沫发生器，所述泡沫发生器用于至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，所述泡沫发生器通过流体通路与所述混合器流体地连通，所述流体通路包括泡沫导管；以及
质量流量计，
所述质量流量计被配置为测量以下的密度和质量流率：
所述泡沫导管内的所述泡沫，或
所述出口导管内的所述灰泥浆料。
2、根据条款1所述的装置，其中，所述泡沫导管在所述泡沫发生器与所述混合器之间延伸。
3、根据条款1所述的装置，其中，所述泡沫导管在所述泡沫发生器与所述出口导管之间延伸。
4、根据条款3所述的装置，其中，所述质量流量计被定位在所述泡沫导管的下游。
5、根据任一前述条款所述的装置，其中，所述装置还包括控制系统，所述控制系统被配置为改变所述泡沫导管内的泡沫的质量流率或密度。
6、根据条款5所述的装置，其中，所述控制系统被配置为：如果所述测量密度高于目标密度，则增加所述泡沫发生器内的空气、或减少所述泡沫发生器内的水、或增加所述泡沫发生器内的空气且减少所述泡沫发生器内的水。
7、根据条款5或条款6所述的装置，其中，所述控制系统被配置为：如果所述测量密度低于目标密度，则减少所述泡沫发生器内的空气、或增加所述泡沫发生器内的水、或减少所述泡沫发生器内的空气且增加所述泡沫发生器内的水。
8、根据条款5至7中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为测量进入或离开所述质量流量计的材料的温度。
9、根据条款5至8中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为测量所述质量流量计的入口和/或出口处的压力。
10、根据条款8或条款9所述的装置，其中，所述控制系统被配置为使用至少一个传感器测量值来校正所述测量密度。
11、根据任一前述条款所述的装置，其中，所述质量流量计包括两个平行谐振通道、和信号转换器，其中所述质量流量计具有弯曲的双管设计。
12、根据任一前述条款所述的装置，其中，所述装置包括至少两个质量流量计，第一质量流量计被配置为测量所述泡沫导管内的所述泡沫的密度和质量流率，并且第二质量流量计被配置为测量所述出口导管内的所述灰泥浆料的密度和质量流率。
13、根据条款1至11中任一项所述的装置，其中，所述泡沫发生器经由多个流体通路与所述混合器流体地连通，每个流体通路包括泡沫导管，并且所述装置还包括至少两个质量流量计，每个质量流量计被配置为测量不同泡沫管道内的所述泡沫的密度和质量流率。
14、根据条款1至11中任一项所述的装置，其中，所述装置包括多个出口导管，所述装置还包括至少两个质量流量计，每个质量流量计被配置为测量不同的出口导内的所述灰泥浆料的密度和质量流率。
15、一种制造灰泥浆料的方法，所述方法包括：
在混合器中混合至少包括灰泥和水的材料以形成灰泥浆料，所述混合器包括导管；
在泡沫发生器中至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，所述泡沫发生器通过包括泡沫导管的流体通路与所述混合器流体地连通，以及
使用质量流量计测量所述泡沫导管内的所述泡沫或所述出口导管内的石膏浆料的密度和质量流率。
16、用于控制根据条款1至14中任一项所述的装置的计算机实现方法。
17、至少一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令当在计算设备上执行时，使计算控制根据条款1至14中任一项所述的装置。

Claims (14)

1.一种用于生产灰泥浆料的装置，所述装置包括：
混合器，所述混合器用于至少混合灰泥和水以形成灰泥浆料，所述混合器包括出口导管；
泡沫发生器，所述泡沫发生器用于至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，所述泡沫发生器通过流体通路与所述混合器流体地连通，所述流体通路包括泡沫导管；
质量流量计，以及
控制系统，所述控制系统被配置为改变所述泡沫导管内的所述泡沫或所述出口导管内的所述灰泥浆料的密度；
所述质量流量计被配置为测量以下的密度和质量流率：
所述泡沫导管内的所述泡沫，或
所述出口导管内的所述灰泥浆料，以及
其中，所述装置还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为测量所述质量流量计的入口和/或出口处的压力，并且
其特征在于，所述控制系统被配置为使用至少一个传感器测量值来校正测量密度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述泡沫导管在所述泡沫发生器与所述混合器之间延伸。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述泡沫导管在所述泡沫发生器与所述出口导管之间延伸。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述质量流量计被定位在所述泡沫导管的下游。
5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述控制系统被配置为：如果所述测量密度高于目标密度，则增加所述泡沫发生器内的空气、或减少所述泡沫发生器内的水、或增加所述泡沫发生器内的空气且减少所述泡沫发生器内的水。
6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述控制系统被配置为：如果所述测量密度低于目标密度，则减少所述泡沫发生器内的空气、或增加所述泡沫发生器内的水、或减少所述泡沫发生器内的空气且增加所述泡沫发生器内的水。
7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为测量进入或离开所述质量流量计的材料的温度。
8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述质量流量计包括两个平行谐振通道、和信号转换器，其中所述质量流量计具有弯曲的双管设计。
9.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述装置包括至少两个质量流量计，第一质量流量计被配置为测量所述泡沫导管内的所述泡沫的密度和质量流率，并且第二质量流量计被配置为测量所述出口导管内的所述灰泥浆料的密度和质量流率。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述泡沫发生器通过多个流体通路与所述混合器流体地连通，每个流体通路包括泡沫导管，并且所述装置还包括至少两个质量流量计，每个质量流量计被配置为测量不同泡沫导管内的所述泡沫的密度和质量流率。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述装置包括多个出口导管，所述装置还包括至少两个质量流量计，每个质量流量计被配置为测量不同出口导管内的所述灰泥浆料的密度和质量流率。
12.一种制造灰泥浆料的方法，所述方法包括；
在混合器中混合至少包括灰泥和水的材料以形成灰泥浆料，所述混合器包括导管；
在泡沫发生器中至少混合空气、发泡剂和水以产生泡沫，所述泡沫发生器通过包括泡沫导管的流体通路与所述混合器流体地连通，
使用质量流量计测量所述泡沫导管内的所述泡沫或所述出口导管内的所述石膏浆料的密度和质量流率,
测量所述质量流量计的入口和/或出口处的压力，以及
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
使用至少一种传感器测量值来校正测量密度。
13.一种用于控制根据权利要求1至11中任一项所述的装置的计算机实现方法。
14.至少一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令当在计算设备上执行时，使得所述计算控制根据权利要求1至11中任一项所述的装置。
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