DE102012214519A1

DE102012214519A1 - Vorrichtung zum Ausbringen von Dickstoffen

Info

Publication number: DE102012214519A1
Application number: DE102012214519.2A
Authority: DE
Inventors: Knut Kasten; Dr. Karch Gerald; Markus Fritz; Peter Mögle
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-02-20
Also published as: WO2014026794A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Dickstoffen, insbesondere von Flüssigbeton oder Flüssigmörtel, mit einer eingangsseitig an einen Materialaufgabebehälter und ausgangsseitig an eine Förderleitung (10) angeschlossenen Pumpeinrichtung und mit einer an mindestens einer Injektionsstelle (12) in die Förderleitung mündenden, an eine Dosierpumpe (20) angeschlossenen Dosierleitung (14) für mindestens eine Zweitkomponente. Um einen möglichst hohen Durchmischungsgrad des Dickstoffs mit einer Zweitkomponente in der Förderleitung (10) zu erreichen, sind erfindungsgemäß Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente in die Förderleitung (10) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Dickstoffen, insbesondere von Flüssigbeton oder Flüssigmörtel, mit einer eingangsseitig an einen Materialaufgabebehälter und ausgangsseitig an eine Förderleitung angeschlossenen Pumpeinrichtung und mit einer an mindestens einer Injektionsstelle in die Förderleitung mündenden, an eine Dosierpumpe angeschlossenen Dosierleitung für mindestens eine Zweitkomponente. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Zudosieren einer Zweitkomponente in eine Förderleitung für Dickstoffe.
Bekannt ist eine Vorrichtung zum Einspeisen eines Gleitmittels in eine Förderleitung ( DE 36 05 723 A1 ), bei der das Gleitmittel zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Dickstoff und der Förderleitung einen Mantel um den Dickstoff bilden soll. Eine Durchmischung des Gleitmittels und des Dickstoffs soll bei einer derartigen Vorrichtung nicht stattfinden. Andererseits besteht das Bedürfnis gerade einen möglichst hohen Durchmischungsgrad zwischen dem Dickstoff und einer Zweitkomponente zu erreichen, beispielsweise bei der Herstellung von Farbbeton, der Zugabe eines Aushärtbeschleunigers um eine kürzere Entschalzeit zu erreichen, oder der Zugabe eines Aushärtverzögerers um eine längere Transport- oder Verweilzeit zu erreichen. Grundsätzlich kann die Zweitkomponente dem Dickstoff außerhalb der Förderleitung zugefügt werden, beispielsweise durch Zugabe in den Materialaufgabebehälter der Betonpumpe. Dabei ist jedoch eine präzise Dosierung schwierig. In der Förderleitung ist hingegen die Fördergeschwindigkeit und damit das Fördervolumen bekannt, so dass eine präzise Zudosierung möglich ist. Weiterhin ist bei einer externen Zudosierung ein wesentlich höherer Reinigungsaufwand der Vorrichtung erforderlich, beispielsweise wenn ein Farbwechsel stattfinden soll.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen ein möglichst hoher Durchmischungsgrad des Dickstoffs mit einer Zweitkomponente in der Förderleitung erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 15 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht vor allem von der Erkenntnis aus, dass ein zum Erreichen eines hohen Durchmischungsgrads zunächst eine hohe Eindringtiefe der Zweitkomponente in den Dickstoff erforderlich ist. Bei einer vorgegebenen Dosiermenge der Zweitkomponente, bezogen auf das Dickstoffvolumen, kann eine hohe Eindringtiefe durch eine stoßhafte Injektion besser erreicht werden als durch eine konstante Injektion, da dann pro Zeiteinheit ein größeres Volumen injiziert wird. Gemäß der Erfindung sind daher Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente in die Förderleitung vorgesehen sind. Ein pulsierender Injektionsdruck kann beispielsweise durch den Kolben einer Kolbenpumpe oder durch ein getaktet ansteuerbares Ventil in der Dosierleitung erzeugt werden. Um ein Eintreten des Dickstoffs in die Dosierleitung zu verhindern ist in dieser vorteilhaft ein in Richtung der Förderleitung öffnendes Rückschlagventil angeordnet. Im Sinne dieser Anmeldung ist der Begriff Förderleitung weit auszulegen und soll beispielsweise auch einen Zylinder einer Dickstoffkolbenpumpe oder dessen unmittelbaren Eintrittsbereich umfassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an jedem Ort des Fördersystems angeordnet werden, an dem dann der Zweck der Erfindung erreicht wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mündet die Dosierleitung an mehreren, in Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen zueinander angeordneten Injektionsstellen in die Förderleitung, um eine gleichmäßigere Verteilung der Zweitkomponente über den Querschnitt des Dickstoffstroms zu erreichen. Zweckmäßig mündet die Dosierleitung an mindestens zwei in Umfangsrichtung um 180° zueinander versetzten, bevorzugt an drei in Umfangsrichtung um 120° zueinander versetzten Injektionsstellen in die Förderleitung. Zusätzlich oder alternativ kann die Dosierleitung an mehreren in Längsrichtung der Förderleitung zueinander versetzten Injektionsstellen in die Förderleitung münden. Die Eindringtiefe der Zweitkomponente in den Dickstoff kann dadurch weiter erhöht werden, dass die Dosierleitung oder ein direkt an diese anschließendes Verlängerungsstück innenseitig über die Wandung der Förderleitung übersteht. Bei mehreren vorhandenen Injektionsstellen ist eine Variation des Betrags möglich, um den die Dosierleitung über die Wandung der Förderleitung übersteht.
Um die Zweitkomponente an mehreren Injektionsstellen gleichzeitig oder zueinander zeitversetzt zu injizieren, kann eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Dosierpumpen vorgesehen sein. Jede Pumpe ist dabei an eine eigene Dosierleitung angeschlossen. Alternativ können mehrere Pumpen an eine gemeinsame Dosierleitung angeschlossen sein, um mit zeitversetzten Druckmaxima eine höhere Pulsfrequenz zu erzielen. Soweit nur eine Pumpe vorgesehen ist oder mehrere zunächst an eine einzige Dosierleitung angeschlossene Pumpen, kann ein nachfolgend verzweigtes Dosierleitungssystem zu den einzelnen Injektionsstellen führen.
Zur Einstellung des gewünschten Mengenverhältnisses von Zweitkomponente zu Dickstoffvolumen umfassen die Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente zweckmäßig eine Steuereinheit, mittels derer die Pulsfrequenz an die Fördergeschwindigkeit des Dickstoffs anpassbar ist, um eine Zudosierung in vorbestimmten Abständen in den Dickstoff zu erreichen. Beträgt beispielsweise die Fördergeschwindigkeit des Dickstoffs 1 m/s und es soll jeweils in Abständen von 50 mm zudosiert werden, so ist eine Pulsfrequenz von 20 Hz einzustellen. Praxisgerecht sollte in Abständen von etwa 10 mm bis 100 mm zudosiert werden. Weiterhin werden zur Mengendosierung die Drücke in der Förderleitung und in der Dosierleitung gemessen, wofür jeweils Drucksensoren vorgesehen sind. Es wird dann von der Steuereinheit der in der Dosierleitung gegenüber der Förderleitung erforderliche Überdruck berechnet. Die Druckregulierung kann durch ein Überdruckventil erfolgen, das den konstanten Maximaldruck der Pumpe auf den Solldruck für die Zudosierung reduziert.
Weiterhin ist es möglich, eine alternative Zweitkomponente in die Förderleitung zu injizieren, beispielsweise ein Reinigungsmittel für die Dosierleitung und Ventile. Hierzu sind dann ein weiterer entsprechender Vorratsbehälter und eine zugeordnete Pumpe vorgesehen, die an die Dosierleitung angeschlossen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zudosieren einer Zweitkomponente in eine Förderleitung für Dickstoffe, insbesondere Flüssigbeton oder Flüssigmörtel, sieht vor, dass die Zweitkomponente zum Erreichen einer hohen Eindringtiefe in den Dickstoff mit pulsierendem Druck in die Förderleitung injiziert wird. Hierbei kann der pulsierende Druck der Zweitkomponente durch eine Kolbenpumpe oder auch durch ein getaktetes Öffnen und Schließen eines in einer in die Förderleitung mündenden Dosierleitung angeordneten Ventils erzeugt werden. Der pulsierende Druck kann durch mehrere parallel zueinander angeordnete, eine gemeinsame, in die Förderleitung mündende Dosierleitung beaufschlagende Pumpen erzeugt werden.
Vorteilhaft wird die Zweitkomponente an mehreren über den Umfang der Förderleitung verteilten und/oder in Längsrichtung der Förderleitung beabstandeten Injektionsstellen in die Förderleitung injiziert. Dabei kann die Zweitkomponente mittels mehreren, jeweils an eine Dosierleitung angeschlossenen Pumpen in die Förderleitung injiziert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Zudosieren einer Zweitkomponente in eine Förderleitung für Dickstoffe, und
2a bis f schematische Darstellungen von Pumpenkonfigurationen und verschiedene Injektionsstellenanordnungen an der Förderleitung.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung umfasst im Wesentlichen eine Förderleitung 10 einer nicht näher dargestellten Pumpeinrichtung für Dickstoffe, an die an mindestens einer Injektionsstelle 12 eine Dosierleitung 14 zum Injizieren einer Zweitkomponente angeschlossen ist. In der Dosierleitung ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet, welches in Richtung der Förderleitung 10 öffnet und ein Eintreten von Material in die Dosierleitung 14 verhindert. Ein Verbindungsstück 18 der Dosierleitung erlaubt den Anschluss einer ersten Pumpe 20 und einer zweiten Pumpe 22, die mittels weiterer Rückschlagventile 24, 26 gegeneinander abgesperrt sind. Die Pumpe 20 saugt aus einem ersten Behälter 28 die Zweitkomponente an, die dosiert in den Dickstoff injiziert werden soll. An der Dosierleitung 14 ist ein erster Drucksensor 30 angeordnet und an der Förderleitung 10 ein zweiter Drucksensor 32. Die Messwerte der Drucksensoren 30, 32 werden von einer Steuereinheit 34 erfasst, die die Fördermengen der Pumpen 20, 22 steuert. Zum Schutz der Pumpe 20 ist von der Dosierleitung eine Rückführleitung 36 mit einem Druckbegrenzungsventil 38 abgezweigt. Die Pumpe 20 ist als Kolbenpumpe ausgebildet, wobei durch die Abfolge der Saug- und Förderhübe des Kolbens ein pulsierender Druck erzeugt wird.
Da über die Injektionsstelle 12 Feinteile des Betons oder Mörtels zumindest bis in den Bereich des Ventils 16 in die Dosierleitung 14 eindringen können, ist die zweite Pumpe 22 vorgesehen. Die Pumpe 22 fördert ein Reinigungsmittel aus einem zweiten Behälter 40 um Verunreinigungen aus der Dosierleitung zu spülen. Dies ist erforderlich, da die Zweitkomponente, beispielsweise Betonfarbe, in der Regel eine niedrige Viskosität aufweist und daher Feinteile in die Dosierleitung eindringen und sich mit der Zweitkomponente vermischen können. Da die Feinteile teilweise aus Zement oder anderen aushärtenden Komponenten bestehen, kann in Pumppausen der ersten Pumpe 20 die Dosierleitung 14 und angrenzende Teile mit aushärtendem Material verstopft werden. Noch schneller tritt dies bei der Verwendung von Betonbeschleunigern als Zweitkomponente ein. Zur Reinigung wird daher ein höherviskoses Mittel, vorzugsweise Fett, verwendet, um alle Betonbestandteile aus den Elementen der Dosierleitung zu entfernen.
Die Steuereinheit 34 regelt die Fördermenge der Pumpe 20 in Abhängigkeit von der sich durch die Förderleitung 10 bewegenden Dickstoffmenge in einem vorgebbaren Verhältnis. Weiterhin überwacht die Steuereinheit 34 die Drucksensoren 30 und 32, um für einen ausreichend hohen Überdruck in der Dosierleitung zu sorgen. In Pumppausen der ersten Pumpe 20 wird durch die Steuereinheit 34 die zweite Pumpe 22 aktiviert und ein Spülvorgang der Dosierleitung durchgeführt.
2 zeigt unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten hinsichtlich der Dosierpumpe und der Injektionsstellen 12 an der Förderleitung 10. So ist es gemäß 2a möglich, eine einzige Dosierpumpe 20 und eine sich verzweigende Dosierleitung 14 vorzusehen, um die Zweitkomponente an den zwei dargestellten Injektionsstellen 12 in die Förderleitung zu injizieren. Selbstverständlich können auf diese Weise auch zwei, drei oder noch mehr Injektionsstellen bedient werden. Weiterhin ist es möglich, wie in 2b dargestellt zwei (oder mehrere) Dosierpumpen 20, 20' einzusetzen, die jeweils über eine eigene Dosierleitung 14, 14' mit einer Injektionsstelle, oder über eine Verzweigung mit mehreren Injektionsstellen, verbunden sind. Die Injektion der Zweitkomponente kann damit für verschiedene Injektionsstellen 12 hinsichtlich der Menge, des Drucks und/oder der zeitlichen Abfolge vorgegeben werden. Weiter ist es möglich, wie in 2c dargestellt zwei (oder mehr) Dosierpumpen 20, 20' an eine einzige Dosierleitung 14 anzuschließen, die sich im weiteren Verlauf wie in 2a dargestellt verzweigt. So ist es möglich, die Druckspitzen der einzelnen Pumpen einander phasenverschoben folgen zu lassen, um eine höhere Pumpfrequenz zu erzielen. Die in 2b und 2c getrennt dargestellten Pumpen 20, 20' können Kolben einer Mehrkolbenpumpe sein, also in einem gemeinsamen Pumpengehäuse angeordnet sein.
Die Anordnung der Injektionsstellen 12 an der Förderleitung 10 kann wie in den 2d bis 2e beispielhaft dargestellt variiert werden. Es lassen sich so unterschiedliche Injektionsmuster in den Dickstoff erzeugen, wobei in Kombination mit den vorstehend beschriebenen Variationen der Dosierpumpen und Dosierleitungsgestaltungen ein möglichst hoher Durchmischungsgrad erzielen lässt.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Dickstoffen, insbesondere von Flüssigbeton oder Flüssigmörtel, mit einer eingangsseitig an einen Materialaufgabebehälter und ausgangsseitig an eine Förderleitung 10 angeschlossenen Pumpeinrichtung und mit einer an mindestens einer Injektionsstelle 12 in die Förderleitung mündenden, an eine Dosierpumpe 20 angeschlossenen Dosierleitung 14 für mindestens eine Zweitkomponente. Um einen möglichst hohen Durchmischungsgrad des Dickstoffs mit einer Zweitkomponente in der Förderleitung 10 zu erreichen, sind erfindungsgemäß Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente in die Förderleitung 10 vorgesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3605723 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Ausbringen von Dickstoffen, insbesondere von Flüssigbeton oder Flüssigmörtel, mit einer eingangsseitig an einen Materialaufgabebehälter und ausgangsseitig an eine Förderleitung (10) angeschlossenen Pumpeinrichtung und mit einer an mindestens einer Injektionsstelle (12) in die Förderleitung (10) mündenden, an eine Dosierpumpe (20) angeschlossenen Dosierleitung (14) für mindestens eine Zweitkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente in die Förderleitung (10) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente in die Förderleitung (10) mindestens einen Kolben einer Kolbenpumpe (20) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente in die Förderleitung (10) mindestens ein getaktet ansteuerbares Ventil umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dosierleitung (14) ein in Richtung der Förderleitung (10) öffnendes Rückschlagventil (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierleitung (14) an mehreren, über den Umfang verteilten Injektionsstellen (12) in die Förderleitung (10) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierleitung (14) an zwei in Umfangsrichtung um 180° zueinander versetzten, drei in Umfangsrichtung um 120° zueinander versetzten oder vier in Umfangsrichtung um 90° zueinander versetzten Injektionsstellen (12) in die Förderleitung (10) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierleitung (14) an mehreren in Längsrichtung der Förderleitung (10) zueinander versetzten Injektionsstellen (12) in die Förderleitung mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierleitung (14) oder ein direkt an diese anschließendes Verlängerungsstück innenseitig über die Wandung der Förderleitung (10) übersteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Dosierpumpen (20, 20') vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Dosierpumpen (20, 20') jeweils eigene Dosierleitungen (14, 14') oder gemeinsam eine einzige Dosierleitung (14) beaufschlagen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Dosierleitung (14) mehrerer Dosierpumpen über eine Mehrzahl von Verzweigungsleitungen an einer der Anzahl von Verzweigungsleitungen entsprechenden Anzahl von Injektionsstellen (12) in die Förderleitung (10) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum pulsierenden Zudosieren der Zweitkomponente eine Steuereinheit (34) umfassen, mittels derer die Dosierfördermenge und die Pulsfrequenz an die Fördergeschwindigkeit des Dickstoffs anpassbar ist, um eine Zudosierung in vorbestimmten Abständen in den Dickstoff zu erreichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dosierleitung (14) ein Drucksensor (30) für die Zweitkomponente und in der Förderleitung (10) ein Drucksensor (32) für den Dickstoff angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dosierleitung (10) ein steuerbares Überdruckventil angeordnet ist, mit dem der in der Dosierleitung gegenüber der Förderleitung (10) erforderliche Überdruck zur Mengendosierung der Zweitkomponente einstellbar ist.
Verfahren zum Zudosieren einer Zweitkomponente in eine Förderleitung (10) für Dickstoffe, insbesondere Flüssigbeton oder Flüssigmörtel, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitkomponente zum Erreichen einer hohen Eindringtiefe in den Dickstoff mit pulsierendem Druck in die Förderleitung (10) injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Druck der Zweitkomponente durch eine Kolbenpumpe (20) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Druck der Zweitkomponente durch ein getaktetes Öffnen und Schließen eines in einer in die Förderleitung (10) mündenden Dosierleitung (14) angeordneten Ventils erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Druck durch mehrere parallel zueinander angeordnete, eine gemeinsame, in die Förderleitung (10) mündende Dosierleitung (14) beaufschlagende Dosierpumpen (20, 20') erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitkomponente an mehreren über den Umfang der Förderleitung (10) verteilten und/oder in Längsrichtung der Förderleitung beabstandeten Injektionsstellen (12) in die Förderleitung injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitkomponente mit mehreren, jeweils an eine Dosierleitung (14) angeschlossenen Dosierpumpen (20, 20') in die Förderleitung (10) injiziert wird.