CN114929447A - 湿混凝土调节 - Google Patents
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Abstract
用于调节湿混凝土(703)的方法和设备，将湿混凝土(703)在转筒式混凝土搅拌机(702)中进行搅动，从而将湿混凝土(703)的变化部分带到搅拌机(702)内部的湿混凝土(703)的自由表面(706)，搅动后的湿混凝土(703)被冷却且部分地碳化，因为液态和/或固态二氧化碳与液氮同时被供应到混凝土搅拌机(702)，使得供应的氮气和供应的二氧化碳都接触湿混凝土(703)的自由表面(706)。
Description
本发明涉及湿混凝土的调节。
湿混凝土的凝固温度对凝固中的混凝土和凝固后的混凝土的特性、特别是强度具有显著影响。加热湿混凝土也可能导致坍落度损失、凝固后的混凝土中的裂纹(特别是塑性收缩裂纹和/或热应力裂纹)、延迟钙矾石形成和/或湿混凝土的可加工性降低。
当环境温度较高时，通常需要在浇注之前冷却湿混凝土，以便降低凝固温度。
一种已知的冷却湿混凝土的方法用于冷却制备湿混凝土所用的工艺用水，即冷却与湿混凝土的干燥固体成分混合的水。
例如从EP-A-2142862中已知，在湿混凝土的制备中，使用小冰粒在水中的悬浮液作为工艺用水。
尽管这种方法对于降低新制备的湿混凝土的温度是有效的，但是它不适合在稍后阶段(例如，在运输期间或运输之后的现场)冷却湿混凝土，因为添加额外的冰/水悬浮液会稀释湿混凝土。
例如，如US-A-3583172和WO-A-2006/100550中所描述的，还已知通过将冷却流体、特别是低温冷却流体直接注入到搅拌筒中并与湿混凝土接触来冷却旋转的搅拌筒(比如，运输卡车的旋转的搅拌筒)内的湿混凝土。根据US-A-3583172和WO-A-2006/100550，冷却流体可以是冷冻水，以及液态空气、液氮、液氦、液氖、液氩、液氧或液态二氧化碳。
最常用于冷却湿混凝土的低温流体是液氮。它的主要优点是可以相对低的成本广泛获得，并且相对于湿混凝土呈化学惰性。换句话说，当液氮用于冷却湿混凝土时，对凝固中的混凝土和凝固后的混凝土的特性的唯一影响是由于湿混凝土温度较低而引起的影响。
使用液态空气、液氦、液氖、液氩或液氧来冷却湿混凝土典型地是不具成本效益的。
二氧化碳越来越容易可以低成本获得，但它在被称为碳化的放热反应中会与湿混凝土发生化学反应。
已经提出了通过使湿混凝土与二氧化碳接触来使湿混凝土部分碳化来作为捕获二氧化碳的方法，以便减少(工业)二氧化碳到大气中的排放。事实上，因此与湿混凝土发生化学反应的二氧化碳在凝固期间和凝固之后仍保留在混凝土中。
如US-A-2014373755中所解释的，湿混凝土的碳化可能会影响湿混凝土的流动性和湿度特性、早期强度发展以及压实性，从而影响凝固后的混凝土的最终强度。
因此，可以与湿混凝土接触和反应的二氧化碳的总量受湿混凝土的特性和在这些情况下所需的凝固后的混凝土的特性的限制。因此，必须监控所述量。
由于放热的碳化反应，二氧化碳实际上被认为不适合用作与湿混凝土直接接触的冷却介质。
US-A-2014373755教导了利用二氧化碳进行湿混凝土的碳化，然后用冰或液氮冷却碳化后的湿混凝土。
出于物流原因和技术原因，湿混凝土的制备、运输、供应和浇注的时间压力通常相当大。
如US-A-2014373755中所提出的，由实施放热碳化步骤和随后的冷却步骤引起的附加延迟在许多情况下被认为是有问题的，并且可能在湿混凝土供应过程或下游混凝土浇注过程中引起障碍，特别是在大型施工过程的情况下亦如此。
本发明的目的是提供一种用于调节湿混凝土的改进方法及其设备。
本发明的目的特别是提供一种改进的方法，由此可以将湿混凝土快速冷却，并且由此将湿混凝土以受控方式部分地碳化。
本发明的另一目的是有助于减少工业二氧化碳到大气中的排放。
为此，本发明提供了一种用于调节湿混凝土的方法。根据本发明，将湿混凝土在转筒式混凝土搅拌机中进行搅动。这样的搅动使得湿混凝土的变化部分被带到搅拌机内的湿混凝土的自由表面。当湿混凝土因此在转筒式混凝土搅拌机内部被转筒式混凝土搅拌机搅动时，将氮气以液态形式供应到搅拌机，于是，以本身已知的方式，被供应的氮气在湿混凝土的自由表面接触该湿混凝土，从而冷却该湿混凝土。
根据本发明的调节方法与利用液氮冷却湿混凝土的已知方法的不同之处在于，搅动后的湿混凝土既被冷却又被部分地碳化，因为液态和/或固态二氧化碳与氮气同时被供应到混凝土搅拌机，使得供应的氮气和供应的二氧化碳都接触湿混凝土的自由表面。
本发明的方法具有许多优点。
液态和/或固态二氧化碳一方面从湿混凝土中提取热量，因此实际上充当冷却剂；而另一方面，由于放热的碳化反应，导致湿混凝土的温度升高。
通过结合使用二氧化碳和液氮，并且通过调节对应的二氧化碳与氮气的比例，可以更好地控制碳化程度和由此引起的温度升高，并且与同样用二氧化碳处理湿混凝土相比，无论是为了部分碳化还是为了冷却，与碳化相关联的混凝土特性(比如湿度特性和强度)的变化得到减少和控制。
在本上下文中，与湿混凝土的“冷却”结合使用的术语“冷却”是指从所述湿混凝土中提取热能。取决于存在其他热能来源，比如特别是放热的碳化反应、以及搅动期间湿混凝土与搅拌机之间以及湿混凝土本身内部的摩擦、环境温度和热辐射，湿混凝土的“冷却”可能使湿混凝土温度的降低或防止或减少湿混凝土的温度升高。
另外，如下文将阐明的，当湿混凝土已经发生充分的碳化时，可以仅使用氮气作为冷却剂来继续进行湿混凝土的冷却。自然地，这样的仅用氮气的冷却步骤也可以在用氮气和二氧化碳的组合对湿混凝土进行碳化-冷却之前进行，以便在组合的碳化-冷却步骤开始时调整湿混凝土的温度。与在后续步骤中利用二氧化碳进行碳化和利用低温流体进行冷却的已知方法相比，在部分碳化期间湿混凝土的温度得到更好的控制，在更短的时间段内实现了部分碳化和冷却到所需温度，因此同一装置可以既用于部分碳化又用于冷却。
由于其较大的冷却能力，液氮优选地是过冷的液氮。
出于同样的原因，二氧化碳优选地是固态二氧化碳，特别是已经冷却到其凝结/凝华温度以下的固态二氧化碳，即过冷的固态二氧化碳。因此，当固态二氧化碳、特别是过冷的固态二氧化碳被供应到混凝土搅拌机时，可以对应地减少供应到搅拌机用于冷却目的的液氮的量。
可以注意到，并非所有供应到混凝土搅拌机的二氧化碳都必须参与碳化反应，并且该部分二氧化碳可以与氮气一起以气态形式从混凝土搅拌机中排出。然而，为了减少二氧化碳到大气中的排放，优选地选择二氧化碳与液氮的重量比，以便使供应到搅拌机的二氧化碳中被湿混凝土有效捕获并保留在凝固后的混凝土中的部分最大化，因此使供应的二氧化碳中以气态形式从搅拌机中排出的部分最小化。
供应到搅拌机的二氧化碳优选地分散在供应到混凝土搅拌机的氮气中。在二氧化碳与湿混凝土的自由表面接触之前通过这样将二氧化碳分散在氮气中，二氧化碳与湿混凝土之间的接触在湿混凝土的自由表面的更大面积上展开，使得碳化反应更均匀地分布在湿碳中。因此，避免了湿混凝土出现局部高度碳化，而这种局部高度碳化可能进而导致凝固后的混凝土的不均匀特性。
根据一个实施例，将二氧化碳和氮气一起供应到搅拌机，将液态和/或固态二氧化碳分散在供应到混凝土搅拌机的氮气中。
例如，可以在液氮被供应到混凝土搅拌机之前将液态和/或固态二氧化碳分散在液氮中。
根据一个这样的实施例，将包含分散在其中的液态和/或固态二氧化碳的液氮倒入混凝土搅拌机中，并且倒在湿混凝土的自由表面上。特别发现，这样的液氮与分散在其中的固态二氧化碳(即，呈固态二氧化碳颗粒的形式)的混合物比不包含颗粒状固态二氧化碳的液氮更容易且更快地与湿混凝土混合。
根据另一这样的实施例，包含分散在其中的液态和/或固态二氧化碳的液氮流被供应到氮气注入器。所述氮气注入器将所述流以一股或多股流注入到混凝土搅拌机中，该一股或多股流接触湿混凝土的自由表面。氮气优选地将液氮和液态和/或固态二氧化碳的混合物以单股流注入到搅拌机中。
可以在别处制备液氮与分散在其中的液态和/或固态二氧化碳的混合物，然后将该混合物运输到湿混凝土(要)被调节的位置。替代性地，也可以在湿混凝土要被调节的位置处制备这样的混合物。可以预先制备混合物，或者在将混合物用于调节湿混凝土之前立即制备混合物。
根据本发明的方法可以有利地与共同未决的专利申请EP 20305134中描述的方法结合使用。
这样的混合物可以储存在低温储罐或罐中和/或在其中运输。例如，当将这样的混合物倒在搅拌机中的湿混凝土的自由表面上时，可以使用容量为301至401的低温罐。
混合物中二氧化碳与氮气的重量比可以变化很大，这取决于所需的碳化和冷却。例如，二氧化碳与氮气的重量比可以低至大约1％。
这样的液氮与分散在其中的液态和/或固态二氧化碳的混合物可以有利地具有10％与50％之间的二氧化碳与氮气的重量比。这样的悬浮液典型地具有牛乳的稠度。替代性地，悬浮液的二氧化碳含量可以具有大于50％、但至多70％的二氧化碳与氮气的重量比，并且具有更乳脂状的稠度。在后一种情况下，发现一些二氧化碳颗粒示出从悬浮液中沉淀和/或悬浮液变得不均匀/分层的趋势。因此，在悬浮液被供应到搅拌机之前通过搅动系统对悬浮液进行搅动/使其均匀化和/或在悬浮液中存在分散剂可能是有用的。
在现有技术中已经描述了使用液氮和固态二氧化碳颗粒的混合物，但是其仅作为冷却剂，即在被冷却的材料相对于氮气和二氧化碳都是化学惰性的过程中仅作为冷却剂。如上所述，针对湿混凝土的情况并非如此，湿混凝土在与CO2接触时会发生碳化反应。
替代性地，一方面液氮，另一方面液态和/或固态二氧化碳，可以同时但分开地被供应到混凝土搅拌机。
由于上述原因，同样在那种情况下，优选的是，在二氧化碳接触湿混凝土的自由表面之前，将供应的二氧化碳分散在搅拌机内的供应的氮气中。
根据一个这样的实施例，将液氮供应到氮气注入器，该氮气注入器将所述氮气以一股或多股与湿混凝土的自由表面接触的氮气流的形式注入到混凝土搅拌机中。将液态和/或固态二氧化碳与液氮分开供应到搅拌机，但是以这样的方式：二氧化碳此后被分散在一股或多股注入的氮气流中的至少一股氮气流中。可以将液态和/或固态二氧化碳作为一股或多股二氧化碳流供应到混凝土搅拌机，该一股或多股二氧化碳流通过二氧化碳注入器注入。如此注入的液态和/或固态二氧化碳此后被分散在一股或多股注入的氮气流中的至少一股氮气流中，例如因为(多股)二氧化碳流在混凝土搅拌机内部与氮气流相交，使得二氧化碳分散在相交的氮气流的氮气中。
替代性地，可以将一股或多股二氧化碳流、或一股或多股二氧化碳流中的至少一股二氧化碳流注入到混凝土搅拌机中，与一股或多股氮气流中的至少一股氮气流接触，由此二氧化碳分散在所述至少一股氮气流的氮气中。在这种情况下，一股或多股二氧化碳流、或一股或多股二氧化碳流中的至少一股二氧化碳流优选地经由二氧化碳注入器注入到混凝土搅拌机中，该二氧化碳注入器被氮气注入器环绕，通过该氮气注入器将氮气注入到来自二氧化碳注入器的二氧化碳流周围并与其接触，使得所述二氧化碳分散在环绕的氮气流中。根据另一优选实施例，一股或多股二氧化碳流、或一股或多股二氧化碳流中的至少一股二氧化碳流经由二氧化碳注入器注入到混凝土搅拌机中，该二氧化碳注入器环绕氮气注入器，通过该氮气注入器注入氮气、使氮气被来自二氧化碳注入器的二氧化碳流环绕并与其接触，使得环绕的二氧化碳分散在所述氮气流中。也可以组合这些实施例，例如使用被二氧化碳注入器环绕的氮气注入器，该二氧化碳注入器又被另一氮气注入器环绕。
氮气优选地以单股氮气流注入到混凝土搅拌机中，或者在上述的特定情况下，作为两股同轴氮气流注入到混凝土搅拌机中。同样，当将二氧化碳注入到混凝土搅拌机中时，所述二氧化碳优选地作为单股二氧化碳流注入。
如本领域技术人员所熟知的，当颗粒(比如固体二氧化碳颗粒)以一股或多股流的形式注入时，所述颗粒被夹带在气态或液态输送流体流中。因此，对二氧化碳颗粒流的任何提及都涵盖这样的流体夹带的二氧化碳流。
当二氧化碳以一股或多股颗粒状固态二氧化碳流的形式注入时，所述一股或多股流优选地为二氧化碳雪流。这样的二氧化碳雪流优选地通过雪喇叭(snow horn)产生。
本发明的方法特别地适用于调节、更具体地适用于将安装在运输车辆(特别是但不限于混凝土运输卡车)上的转筒式混凝土搅拌机中的湿混凝土冷却并部分地碳化。
湿混凝土的冷却和部分碳化可以特别地在湿混凝土被运输之前、在湿混凝土的两个运输阶段之间或者在湿混凝土被浇注以形成凝固后的混凝土产品的位置处进行。
如前所述，限制湿混凝土的碳化程度是可能的，因为调节湿混凝土的过程包括至少两个部分或阶段。在该过程的一部分期间，通过如上所述的方法调节湿混凝土，其中同时供应氮气和二氧化碳的组合。在该过程的不同部分期间，通过向混凝土搅拌机供应液态形式的氮气来冷却湿混凝土，而不向混凝土搅拌机供应二氧化碳，因此，在该过程的所述部分期间，湿混凝土被冷却，但是没有发生湿混凝土利用二氧化碳进行的碳化。例如，在该过程的一部分期间，将包含分散在其中的液态和/或固态二氧化碳的液氮的流供应到氮气注入器，该氮气注入器将所述流注入到混凝土搅拌机中，并且在该过程的另一部分中，将没有二氧化碳分散在其中的液氮的流供应到所述氮气注入器，从而被注入到混凝土搅拌机中。例如，当使用不同的注入器(一方面用于液氮，另一方面用于液态和/或固态二氧化碳)时，两个所述注入器都用于在过程的一部分期间注入相应的介质，并且在该过程的另一部分期间仅使用氮气注入器，在该过程期间仅将氮气注入到搅拌机中。
此过程在从湿混凝土中提取的热量(冷却程度)很重要时是特别关注的。通过描述的过程，湿混凝土通过二氧化碳的碳化可以保持在所需的限度内，同时可以在短时间内达到所需的冷却程度。
本发明还涉及一种用于调节湿混凝土的装置，该装置适于在所描述的方法和过程中使用。
根据一个实施例，这样的装置包括用于搅动湿混凝土的转筒式混凝土搅拌机。混凝土搅拌机具有回转轴线，并且典型地在轴线的一端处具有嘴部。搅拌机可以具有水平轴线、朝向搅拌机的嘴部向上倾斜的轴线、或者取向可以变化的轴线。该装置进一步包括设备，该设备用于通过混凝土搅拌机的嘴部将流体以受控量和/或以受控流速供应到该混凝土搅拌机。所述设备包括要供应到混凝土搅拌机的流体的源，根据本发明的一个实施例，所述源是分散在液氮中的液态和/或固态二氧化碳的源。然后，该设备典型地包括注入器，该注入器通过导管流体地连接到源，并且适于将流体(即分散在液氮中的液态和/或固态二氧化碳)以所述受控量和/或以所述受控流速、以一股或多股流注入到混凝土搅拌机中。
在本上下文中，介质的“源”是指适于供应具体提到的介质的设备。例如，液氮的源可以是包含液氮的储器、供应液氮的管道、氮气液化器、具有液氮出口的空气分离单元等。
上述类型的装置优选地还包含液氮本身(即没有混合的二氧化碳)的源，该源同样连接到注入器，从而使得可以在如前所述的将含二氧化碳的液氮注入到混凝土搅拌机中与将液氮本身注入到混凝土搅拌机中之间进行切换。
根据替代性实施例，该装置还包括转筒式混凝土搅拌机和设备，该设备用于经由混凝土搅拌机的嘴部将流体引入到该混凝土搅拌机中，所述设备包括注入器，该注入器用于将流体以一股或多股流、以受控量和/或以受控流速注入到混凝土搅拌机中。根据该实施例，该设备包括液氮的源，即没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的源，该液氮的源通过氮气导管流体地连接到注入器。
该设备进一步包括液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源。所述液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源通过连接器流体地连接到氮气导管，该连接器适于将液态和/或固态二氧化碳以受控量和/或以受控流速引入到氮气导管中、且到注入器的上游的氮气导管中。
因此，当连接器用于将二氧化碳添加到氮气导管中的液氮流时，注入器将氮气和二氧化碳的混合物注入到混凝土搅拌机中，而当没有二氧化碳通过连接器添加到液氮流时，注入器仅将氮气注入到混凝土搅拌机中。
根据本发明的装置的另一实施例，该装置还包括转筒式混凝土搅拌机和设备，该设备用于经由凝土搅拌机的嘴部将流体引入到该混凝土搅拌机中。在此特定情况下，所述设备包括氮气注入器和液氮的源、以及二氧化碳注入器和液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源。
氮气注入器适于将氮气以一股或多股流、以受控量和/或以受控流速注入到混凝土搅拌机中。氮气注入器通过氮气导管流体地连接到液氮的源。
二氧化碳注入器适于将液态和/或颗粒状固态二氧化碳以一股或多股流、以受控量和/或受控流速注入到混凝土搅拌机中。二氧化碳注入器此外通过二氧化碳导管流体地连接到液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源。
根据一个这样的实施例，氮气注入器和二氧化碳注入器相对于彼此定位，使得在混凝土搅拌机内，由二氧化碳注入器注入的二氧化碳与由氮气注入器注入的一股或多股氮气流中的至少一股氮气流接触并分散在其中。例如，二氧化碳注入器可以将二氧化碳以二氧化碳流注入到搅拌机中，该二氧化碳流的方向与至少一股氮气流形成一定角度，使得二氧化碳流在两个注入器的下游与所述氮气流相交，从而使二氧化碳流中的二氧化碳分散在氮气流中。
根据另一个这样的实施例，氮气注入器和二氧化碳注入器相对于彼此定位，使得二氧化碳被注入到混凝土搅拌机中，与氮气流接触或与多股氮气流中的至少一股氮气流接触，因此注入的二氧化碳分散在氮气流或在这些氮气流中的至少一股氮气流中。此外，氮气注入器和二氧化碳注入器的相应注入喷嘴可以例如彼此相邻定位。根据优选实施例，二氧化碳注入器被氮气注入器环绕，或反之亦然。另一个可能的实施例是如前所述的一个二氧化碳注入器和两个氮气注入器的环绕布置。在这些情况下，二氧化碳注入器和(多个)氮气注入器的注入喷嘴可以位于同一平面内。替代性地，二氧化碳注入器的注入喷嘴可以定位在氮气注入器的注入喷嘴的上游或下游，或者在两个氮气注入器的情况下，定位在一个或两个所述氮气注入器的注入喷嘴的上游或下游。
因此，当(多个)氮气注入器和二氧化碳注入器都是活动的时，氮气和二氧化碳被注入到混凝土搅拌机中以用于冷却和部分碳化，二氧化碳分散在注入的氮气中。当仅氮气注入器为活动的时，或者当两个氮气注入器中仅有一个或两个为活动的时，仅氮气被注入到混凝土搅拌机中，以仅用于冷却目的。
如前所述，当装置包括二氧化碳注入器时，所述二氧化碳注入器有利地是雪喇叭。
也如前所述，转筒式混凝土搅拌机可以安装在运输车辆上。
根据本发明的上述装置优选地还包括调节器，该调节器适于调节(a)引入到混凝土搅拌机中的液氮的量和/或流速、以及(b)引入到混凝土中的液态和/或颗粒状固态二氧化碳的量和/或流速。自然地，当存在分散在液氮中的液态和/或固态二氧化碳的源时，通过利用所述调节器调节从所述源流到混凝土搅拌机的氮气和二氧化碳的混合物的量和/或流速，同时调节引入到混凝土搅拌机中的(a)液氮的量和/或流速和(b)液态和/或颗粒状固态二氧化碳的量和/或流速。
该装置可以包括料仓，该料仓包含湿混凝土，并且适于典型地经由混凝土搅拌机的嘴部将受控量的湿混凝土供应到混凝土搅拌机。
该装置还可以包括湿混凝土生产单元，该湿混凝土生产单元适于典型地经由混凝土搅拌机的嘴部将受控量的生产的湿混凝土供应到混凝土搅拌机。
根据另一方面，本发明涉及适用于在本发明的方法和过程中使用的用于将介质注入到转筒式混凝土搅拌机中的装置，特别是用于将介质注入到安装在运输车辆上的转筒式混凝土搅拌机中的装置。
这样的装置包括向上延伸的支撑结构，氮气注入器安装在该支撑结构上、在地平面上方。WO-A-2006/100550中特别描述了这样的向上延伸的支撑结构的示例。
在一个实施例中，根据本发明的用于将介质注入转筒式混凝土搅拌机中的装置进一步包括：(a)液态和/或颗粒状固态二氧化碳分散在其中的液氮的第一源，所述第一源流体地连接到氮气注入器；以及可选地还包括(b)没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第二源，然后所述第二源同样流体地连接到氮气注入器。该装置进一步包括控制单元，该控制单元适于：(i)控制液态和/或颗粒状固态二氧化碳分散在其中的液氮从第一源流到氮气注入器的量和/或流速；并且可选地，当该装置还包括第二源时，(ii)控制液氮从第二源流到氮气注入器的量或流速。
根据另一实施例，除了向上延伸的支撑结构和安装在所述支撑结构上的氮气注入器之外，该装置还包括：(a)没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第一源，所述第一源通过氮气导管流体地连接到氮气注入器；以及(b)液态和/或颗粒状固态二氧化碳的第二源，所述第二源通过连接器流体地连接到氮气导管。
在这种情况下，所述装置进一步包括控制单元，该控制单元适于控制(i)液氮从第一源通过氮气导管流到氮气注入器的第一量和/或第一流速，以及(b)液态和/或颗粒状固态二氧化碳从第二源经由连接器流入氮气导管中的第二量和/或第二流速。
根据另一实施例，用于将介质注入到混凝土搅拌机中的装置包括向上延伸的支撑结构，该支撑结构具有安装其上的、在地平面以上的注入器单元。注入器单元进而包括氮气注入器和二氧化碳注入器。没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第一源通过氮气导管(称为“第一导管”)流体地连接到氮气注入器。(这次是液态和/或颗粒状固态二氧化碳的)第二源通过二氧化碳导管(称为“第二导管”)流体地连接到二氧化碳注入器。
该装置进一步包括控制单元。所述控制单元适于一方面控制经由第一导管从第一源流到氮气注入器的液氮的第一量和/或第一流速，另一方面控制经由第二导管从第二源流到二氧化碳注入器的液态和/或颗粒状固态二氧化碳的第二量或第二流速。
如前所讨论的，当装置包括氮气注入器和二氧化碳注入器这两者时：
·氮气注入器和二氧化碳注入器可以相对于彼此定位，使得当通过氮气注入器注入氮气并且通过二氧化碳注入器同时注入二氧化碳时，注入的二氧化碳与两个注入器下游的至少部分注入的氮气接触并且分散在其中，此外二氧化碳注入器和氮气注入器可以相对于彼此定位，使得氮气和二氧化碳通过所述注入器彼此成角度地被注入；
·氮气注入器和二氧化碳注入器可以相对于彼此定位，使得当通过氮气注入器注入氮气并且通过二氧化碳注入器同时注入二氧化碳时，注入二氧化碳使其与至少部分注入的氮气接触并且分散在所述至少部分注入的氮气中，因此二氧化碳注入器可以更具体地被氮气注入器环绕，或者反之亦然；
·二氧化碳注入器可以是雪喇叭。
因此，上述具有氮气注入器和二氧化碳注入器这两者的用于调节湿混凝土的装置的不同配置同样适用于根据本发明的用于注入介质的装置，这些包括装置两个所述注入器。
该装置的一个或多个注入器有利地可移动地安装在支撑结构上。例如，一个或多个注入器可以沿纵向轴线伸缩或是可移动的，以便能够伸入混凝土搅拌机的内部进行注入，并且在此后沿所述纵向轴线的方向从混凝土搅拌机中被抽出。类似地，并且可选地与之结合，一个或多个注入器也可以安装在支撑结构上，使得(多个)注入器可以朝向和背离混凝土搅拌机或混凝土搅拌机开口摆动或旋转。摆动移动可以是竖直的、水平的或这两者的组合。
根据优选实施例，控制单元包括遥控器，该遥控器用于启用或停用装置的一个或多个注入器，即，用于启动通过所述(多个)注入器注入对应的一种或多种介质并且用于中断通过所述(多个)注入器注入一种或多种介质。
遥控器也可以用于控制或调节以上提及的相应的量和/或流速。
控制单元可以手动操作或自动操作。优选地，控制单元既可以手动操作又可以自动操作，例如出于安全原因，手动操作能够超越自动操作，或者当包含要调节的湿混凝土的混凝土搅拌机就位时手动启动调节过程，调节方法或过程本身的展现是自动控制的。
调节方法或过程的控制可以依赖于先前收集的数据和/或在调节方法/过程本身期间测量的过程参数。
在以下示例中说明了本发明及其优点，参考图1至图3，其中图1是用于在本发明中使用的第一装置的示意性表示，图2是适合在图1的装置中使用的注入器单元的示意性表示，图3是用于在本发明中使用的替代性装置的示意性表示。
图1示出了安装有转筒式混凝土搅拌机702的混凝土运输卡车704。当在筒/搅拌机702中时，湿混凝土703被搅动/搅和，因为搅拌机702围绕倾斜轴线A-A旋转，从而连续地更新所述湿混凝土703的自由表面706，即接触搅拌机702内的气氛的湿混凝土703的表面。搅拌机702的内部以本领域已知的方式装配有螺旋叶片(未示出)。螺旋叶片在搅拌机702旋转时改善了该搅拌机内湿混凝土703的搅动/混合，并且作为阿基米德螺旋，有助于湿混凝土703的装料和卸料。通过位于轴线A-A上端处的搅拌机嘴部705进行湿混凝土的装料和卸料。
根据本发明的装置包括向上延伸的支撑结构108，该支撑结构从地平面延伸到搅拌机嘴部705的高度之上。
注入器单元104枢转地安装在支撑结构108的顶部附近，从而使得注入器单元104能够朝向和背离搅拌机嘴部705引导。
注入器单元104进一步包括可延伸的喷枪102。当搅拌机卡车704定位成其搅拌机嘴部705朝向注入器单元104时，喷枪102可以延伸以通过搅拌机嘴部705伸入搅拌机702中，或者通过搅拌机嘴部705从搅拌机702中缩回。一个或多个注入器(图1中未示出)设置在喷枪102的远端105处，用于朝向湿混凝土703的自由表面706将液氮和液态和/或固态二氧化碳混合注入到搅拌机702中，优选地还选择在部分注入过程中仅注入液氮。
因此，当混凝土卡车704到达并放置在竖直支撑结构108附近的位置时，注入器单元104朝向卡车704的搅拌机702的嘴部705枢转，并且喷枪102延伸到达搅拌机702内部。
在搅拌机702中完成湿混凝土703的冷却和部分碳化之后，喷枪102从搅拌机702中缩回，并且注入器单元104枢转背离搅拌机702，使得卡车704可以离开而不损坏搅拌机702或注入器单元104。
如图2所展示，根据一个实施例，注入器单元104可以具有分开的液氮入口41和二氧化碳入口42。液氮入口41流体地连接到液氮的源(未示出)，并且二氧化碳入口42流体地连接到液态和/或固态二氧化碳的源(未示出)。当该装置用于同时向搅拌机702供应液氮和固态和/或液态二氧化碳时，液氮以受控的方式从液氮源经由氮气导管(未示出)流到液氮入口41，并且从所述入口41沿着喷枪102流到远端105，液氮从该远端注入到搅拌机702中，以便接触湿混凝土703的自由表面706。同时，液态和/或固态二氧化碳以同样受控的方式从二氧化碳源经由二氧化碳导管(未示出)流到二氧化碳入口42，并且从所述入口42沿着喷枪102流到喷枪102的远端105，然后注入到搅拌机702中使得二氧化碳接触湿混凝土703的自由表面706。例如，注入装置可以包括彼此环绕布置的二氧化碳注入器44和氮气注入器43，使得当来自氮源的液氮被供应到氮气注入器43以注入到搅拌机702中、并且来自二氧化碳源的二氧化碳以液态形式被供应到二氧化碳注入器44以注入到搅拌机702中时，将二氧化碳和氮气以彼此接触的方式注入，使得液态二氧化碳凝结并且被注入的氮气以二氧化碳颗粒/雪的喷雾形式夹带在氮气45中并被其夹带而朝向自由表面706。
在部分过程期间，当仅需要用氮气冷却时，仅将液氮供应到注入器单元104的注入单元，使得仅将氮气例如通过氮气注入器43注入到搅拌机702中。
图3展示了用于在本发明中使用的装置，由此液态二氧化碳与液氮混合，然后所得的混合物经由嘴部705供应到混凝土搅拌机702，在该混凝土搅拌机处该混合物接触湿混凝土703的自由表面706。
液氮在现场储存在低温储器241中，并且液态二氧化碳储存在加压低温储器242中。氮气储器241通过氮气导管251流体地连接到搅拌器250，而二氧化碳储器242通过二氧化碳导管252流体地连接到所述搅拌器250。控制阀261控制液氮从储器241到搅拌器250的量和/或流速，并且控制阀262控制液态二氧化碳从储器242到搅拌器250的量和/或流速。止回阀271和272确保不会发生从搅拌器250分别到氮气储器241和二氧化碳储器242的回流。
在搅拌器250内，来自储器242的二氧化碳与来自储器241的液氮混合，使得在液氮中形成固体二氧化碳颗粒的悬浮液。
从搅拌器250，所述悬浮液经由导管255和嘴部705流入搅拌机702中，并且流到搅拌机702内部的自由湿混凝土表面706上，在该搅拌机中湿混凝土705发生部分碳化和冷却。换句话说，导管251和导管255一起形成了将液氮从储器241输送到混凝土搅拌机702的“氮气导管”，并且搅拌器250构成了经由二氧化碳导管252将二氧化碳储器流体地连接到所述“氮气导管”的连接器，并允许二氧化碳受控地添加到“氮气导管”中的氮气流中。
阀251和252由控制单元600控制。
当控制单元600关闭二氧化碳阀262同时氮气阀261为打开时，受控量/受控流速的液氮被供应到搅拌器250，但没有任何二氧化碳被供应到所述搅拌器250，仅液氮被供应到搅拌机702并且在搅拌机702内仅发生湿混凝土705的冷却。
控制单元600本身优选地是遥控的。例如，控制单元600可以配备有数据传感器601，并且混凝土运输卡车704可以配备有数据发射器602。数据发射器602向控制单元600的数据传感器601发送关于卡车704的标识的信息、包含在搅拌机704中的湿混凝土705的性质和体积、所寻求的部分碳化程度、以及允许确定所需混凝土冷却程度的信息。另外，该装置可以配备有与控制单元600的数据传感器601通信的另一传感器/发射器(未示出)，所述传感器/发射器能够检测搅拌机702和搅拌机嘴部705相对于流体供应设备的位置，特别是在图3所展示的情况下相对于导管255的出口开口的位置，以及在图1和图2所展示的情况下相对于喷枪102的出口端105的位置。以这样的方式，可以确保液氮和固态和/或液态二氧化碳的流、或液氮流本身(视情况而定)不被释放，直到对应的出口被正确地定位在搅拌机702内部，并且确保装置和卡车704周围的安全工作环境。
Claims (15)
1.一种用于调节湿混凝土(703)的方法，该方法包括：
(i)搅动转筒式混凝土搅拌机(702)中的湿混凝土(703)，从而将该湿混凝土(703)的变化部分带到该搅拌机(702)内部的湿混凝土(703)的自由表面(706)，以及
(ii)通过向该搅拌机(702)供应液态形式的氮气来冷却该混凝土搅拌机(702)中的搅动后的湿混凝土(703)，使得供应的氮气接触该湿混凝土(703)的自由表面(706)并且冷却该湿混凝土(703)，
其特征在于，通过将液态和/或固态二氧化碳与该氮气同时供应到该混凝土搅拌机(702)使得供应的氮气和供应的二氧化碳都接触该湿混凝土(703)的自由表面(706)来将该搅动后的湿混凝土(703)冷却并部分地碳化，该二氧化碳优选地为固态二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将该液态和/或固态二氧化碳分散在该液氮中，然后将该液氮供应到该混凝土搅拌机(702)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将(a)该氮气和(b)该液态和/或固态二氧化碳分别供应到该混凝土搅拌机(702)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将该液氮供应到氮气注入器(43)，该氮气注入器(43)将所述氮气以接触该自由表面(706)的一股或多股氮气流注入到该混凝土搅拌机(702)中，并且其中，将该液态和/或固态二氧化碳供应到该搅拌机(702)并将该液态和/或固态二氧化碳至少分散在一股或多股注入的氮气流中的至少一股氮气流中，该氮气优选地以单股氮气流注入到该混凝土搅拌机(702)中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将一股或多股二氧化碳流、或该一股或多股二氧化碳流中的至少一股二氧化碳流注入到该混凝土搅拌机(702)中，与该一股或多股氮气流中的至少一股氮气流接触。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将该湿混凝土(703)冷却并部分地碳化：
·在运输该湿混凝土(703)之前，
·在该湿混凝土(703)的两个运输阶段之间，或
·在随后浇注该湿混凝土(S03)以形成凝固后的混凝土产品的位置处。
7.一种用于调节湿混凝土(703)的方法，其中，在该方法的一部分期间，通过根据前述权利要求中任一项所述的方法将该湿混凝土(703)冷却并部分地碳化，并且其中，在该方法的不同部分期间，通过向该混凝土搅拌机(702)供应液态形式的氮气而不向该混凝土搅拌机(702)供应二氧化碳来将该湿混凝土(703)冷却。
8.一种用于调节湿混凝土(703)的装置，该装置包括：
·转筒式混凝土搅拌机(702)，该转筒式混凝土搅拌机用于搅动该湿混凝土(703)，该混凝土搅拌机(702)具有回转轴线A-A并在该轴线A-A的一端处具有嘴部(705)，
·设备，该设备用于通过该嘴部(705)将流体以受控量和/或以受控流速供应到该混凝土搅拌机(702)，所述设备包括要供应到该混凝土搅拌机(702)的该流体的源(241，242)；
其特征在于，该源(241，242)是液氮的源，该液氮包含分散在其中的液态和/或固态二氧化碳。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，该设备包括注入器，该注入器用于将该流体以该受控量和/或以该受控流速、以一股或多股流注入到该混凝土搅拌机(702)中，该注入器通过导管流体地连接到该源。
10.一种用于调节湿混凝土(703)的装置，该装置包括：
·转筒式混凝土搅拌机(702)，该转筒式混凝土搅拌机用于搅动该湿混凝土(702)，该混凝土搅拌机(702)具有回转轴线A-A并在该轴线A-A的一端处具有嘴部(705)，
·设备，该设备用于经由该嘴部(705)将流体以受控量和/或以受控流速引入到该混凝土搅拌机(702)中，该设备包括液氮的源(241)和注入器，该注入器用于将该液氮以该受控量和/或以该受控流速、以一股或多股流注入到该混凝土搅拌机(702)中，该注入器通过氮气导管(251，255)流体地连接到该液氮的源(241)，
其特征在于：
·该设备进一步包括液态或颗粒状固态二氧化碳的源(242)，该源通过连接器(250)流体地连接到该氮气导管(251)，该连接器适于将液态和/或固态二氧化碳以受控量和/或以受控流速引入到该氮气导管(251)中，引入到该注入器上游的氮气导管(251，255)中。
11.一种用于调节湿混凝土(702)的装置，该装置包括：
·转筒式混凝土搅拌机(702)，该转筒式混凝土搅拌机用于搅动该湿混凝土(703)，该混凝土搅拌机(702)具有回转轴线A-A并在该轴线A-A的一端处具有嘴部(705)，
·设备，该设备用于经由该嘴部(705)将流体引入到该混凝土搅拌机(702)中，该设备包括液氮的源和氮气注入器(43)，该氮气注入器用于将该液氮以受控量和/或以受控流速、以一股或多股流注入到该混凝土搅拌机(702)中，该氮气注入器(43)通过氮气导管流体地连接到该液氮的源，
其特征在于：
·该设备进一步包括液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源和二氧化碳注入器(44)，该二氧化碳注入器用于将液态和/或颗粒状固态二氧化碳以受控量和/或以受控流速、以一股或多股流注入到该混凝土搅拌机(702)中，该二氧化碳注入器(44)通过二氧化碳导管流体地连接到该液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源，该氮气注入器(43)和该二氧化碳注入器(44)相对于彼此定位，使得在该混凝土搅拌机(702)内部，由该二氧化碳注入器(44)注入的二氧化碳与由该氮气注入器(43)注入的一股或多股氮气流中的至少一股氮气流接触并分散在其中。
12.一种用于调节湿混凝土(703)的装置，该装置包括：
·转筒式混凝土搅拌机(702)，该转筒式混凝土搅拌机用于搅动该湿混凝土(703)，该混凝土搅拌机(702)具有回转轴线A-A并在该轴线A-A的一端处具有嘴部(705)，
·设备，该设备用于经由该嘴部(705)将流体引入到该混凝土搅拌机(702)中，该设备包括用于将液氮以受控量和/或以受控流速、以一股或多股流注入到该混凝土搅拌机(702)中的氮气注入器(43)，该氮气注入器(43)通过氮气导管流体地连接到该液氮的氮源，
其特征在于：
·该设备进一步包括二氧化碳注入器(44)，该二氧化碳注入器用于将液态和/或颗粒状固态二氧化碳以受控量和/或以受控流速、以一股或多股流注入到该混凝土搅拌机(702)中，该二氧化碳注入器(44)通过二氧化碳导管流体地连接到该液态和/或颗粒状固态二氧化碳的源，该氮气注入器(43)和该二氧化碳注入器(44)相对于彼此定位，使得该二氧化碳被注入到该混凝土搅拌机(702)中，与氮气流、或氮气流中的至少一股氮气流彼此接触，并且使得注入的二氧化碳分散在该氮气流中、或这些氮气流中的至少一股氮气流中。
13.一种用于将介质注入到用于搅动湿混凝土(703)的转筒式混凝土搅拌机(702)中的装置，该装置包括：
·向上延伸的支撑结构(108)，
·氮气注入器，该氮气注入器安装在所述支撑结构(108)上、在地平面上方，
·液态和/或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第一源，所述第一源流体地连接到该氮气注入器，并且可选地
·没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第二源，所述第二源流体地连接到该氮气注入器，
·控制单元，该控制单元适于控制：
·液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮从该第一源流到该氮气注入器的量和/或流速，并且可选地
·液氮从该第二源流到该氮气注入器的量和/或流速。
14.一种用于将介质注入到用于搅动湿混凝土(703)的转筒式混凝土搅拌机(702)中的装置，该装置包括：
·向上延伸的支撑结构(108)，
·氮气注入器，该氮气注入器安装在所述支撑结构(108)上、在地平面上方，
·没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第一源(241)，所述第一源(241)通过氮气导管(251，255)流体地连接到该氮气注入器，
·液态和/或颗粒状固态二氧化碳的第二源(242)，所述第二源(242)通过连接器(250)流体地连接到该氮气导管(251，255)，
·控制单元(600)，该控制单元适于控制：
·液氮从该第一源(241)通过该氮气导管(251，255)流到该氮气注入器的第一量和/或第一流速，以及
·液态或颗粒状固态二氧化碳从该第二源(242)经由该连接器(250)流入该氮气导管(251，255)中的第二量和/或第二流速。
15.一种用于将介质注入到混凝土搅拌机(702)中的装置，该装置包括：
·向上延伸的支撑结构(108)，
·注入器单元(104)，该注入器单元安装在所述支撑结构(108)上、在地平面上方，所述注入器单元(104)包括：
·氮气注入器(43)，以及
·二氧化碳注入器(44)，
·没有液态或固态二氧化碳分散在其中的液氮的第一源，所述第一源通过第一导管流体地连接到该氮气注入器(43)，
·液态和/或颗粒状固态二氧化碳的第二源，所述第二源通过第二导管流体地连接到该二氧化碳注入器(44)，
·控制单元，该控制单元适于控制：
·液氮经由该第一导管从该第一源流到该氮气注入器(43)的第一量和/或第一流速，以及
·液态和/或颗粒状固态二氧化碳经由该第二导管从该第二源流到该二氧化碳注入器(44)的第二量和/或第二流速。
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