DE19731052A1 - Making supercooled water ice for mixing cold concrete to prevent poor bonding and fissuring - Google Patents
Making supercooled water ice for mixing cold concrete to prevent poor bonding and fissuringInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und die Verwendung der hergestellten Eispartikel.The invention relates to a method according to the preamble of the main claim and an order for implementation of the process and the use of the manufactured Ice particles.
Es ist problematisch, wenn eine flüssige Betonmischung aus Kies, Zement und Wasser eine bestimmte Temperatur überschreitet, da ansonsten der Beton nicht in der erforderlichen Weise abbindet. Dann besteht die Gefahr, daß sich Risse bilden.It is problematic when using a liquid concrete mix Gravel, cement and water a certain temperature otherwise the concrete is not in the sets required way. Then there is a risk that cracks form.
So ist es bekannt, dem flüssigen Beton plattenförmiges Eis beizumengen. Dies hat zum einen den Nachteil, daß Eis nur eine Temperatur von wenigen Minusgraden hat, zum anderen lösen sich die großen Eisplatten nur langsam innerhalb der Betonmischung auf. Von Nachteil ist daher die entsprechend große Menge an Eisplatten, die zugegeben werden muß, um eine bestimmte Kühlung zu erreichen. Zum anderen wird eine gleichmäßige Verteilung des Eiswassers der schmelzenden Eisplatten in der Betonmischung schlecht erreicht. So it is known, the liquid concrete slab-shaped ice to add. On the one hand, this has the disadvantage that ice only has a temperature of a few minus degrees, on the other the large ice sheets only slowly dissolve within the Concrete mix on. The disadvantage is therefore the corresponding large amount of ice sheets that must be added to to achieve a certain cooling. On the other hand, one even distribution of the ice water of the melting Ice sheets in the concrete mix poorly reached.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Herstellung von Eispartikeln aus Wasser und deren Verwendung vorzuschlagen, mit dem nicht zusammenhängende Eispartikel von beträchtlichen Minusgraden der Größenordnung von tiefer als -50°C erhalten werden können.The invention is therefore based on the object Method and an arrangement for the production of Ice particles from water and their use propose with the unrelated ice particles of considerable minus degrees of the order of lower than -50 ° C can be obtained.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wasser tröpfchenweise verteilt in ein Bad aus flüssigem Gas, vorzugsweise flüssigem Stickstoff eingegeben wird und daß die in Form des tröpfchenweise gefrorenen Wassers entstandenen Eispartikel aus dem Bad entfernt werden.This task is carried out in a generic method according to the preamble of the main claim according to the invention solved in that the water is distributed in drops a bath of liquid gas, preferably liquid Nitrogen is entered and that in the form of ice particles formed in drops of frozen water be removed from the bathroom.
Hierdurch werden nicht zusammenhängende kleine und kleinste Eispartikel in Form des tröpfchenweise gefrorenen Wasser erhalten, die eine körnige schüttbare Struktur aufweisen und nicht zusammenkleben. Sie sind außerdem bei Verwendung von flüssigem Stickstoff als flüssiges Gas kälter als -100°C. Diese Eispartikel mit einem Durchmesser von weniger als 1 cm, vorzugsweise von weniger als 1 mm können als schüttbares Gut weiterverarbeitet werden.As a result, non-contiguous small and smallest ice particles in the form of frozen drops Get water that has a granular pourable structure and do not stick together. You are also at Use of liquid nitrogen as a liquid gas colder than -100 ° C. These ice particles with a diameter less than 1 cm, preferably less than 1 mm can be processed as bulk goods.
Von ganz besonderem Vorteil, ist es, die Eispartikel zur Einstellung der Frischtemperatur zur Herstellung von gekühltem Frischbeton einzusetzen, wobei die Eispartikel mit bestimmter Temperatur in dosierter Menge der trockenen Betonmischung zugegeben und mit dieser innig durchmischt werden. Erst danach wird das Maß Wasser zur Herstellung des flüssigen Betons in einer Menge zugegeben, die - bezüglich der Gesamtmenge an Wasser - um die der dosierten Menge der zugegebenen Eispartikel entsprechenden Menge an Wasser vermindert ist. It is of particular advantage to use the ice particles Setting the fresh temperature for the production of use chilled fresh concrete, the ice particles at a certain temperature in a metered amount of dry Added concrete mix and mixed thoroughly with it will. Only then will the measure of water be used for production of the liquid concrete added in an amount that - regarding the total amount of water - around that of the dosed Amount of ice particles added corresponding amount Water is diminished.
Mit Vorteil lassen sich die getrockneten Eispartikel dadurch herstellen, daß mittels einer fein zerstäubenden Wasserbrause Wassertröpfchen in das flüssige Gas eingesprüht wird. Danach müssen die gefrorenen Eispartikel nur mittels eines Siebs entsprechender Maschenweite entfernt werden.The dried ice particles can be used with advantage manufacture by using a finely atomizing Water spray drops of water into the liquid gas is sprayed. After that, the frozen ice particles only by means of a sieve with an appropriate mesh size be removed.
Ferner ist erfindungsgemäß eine Anordnung vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch einen Behälter zur Aufnahme des flüssigen Gases, im Behälter vorgesehene Mittel zum Zerstäuben von Wasser und Einbringen des zerstäubten Wassers in das flüssige Gas, durch Mittel zur Zuführung des flüssigen Gases und des Wassers in den Behälter und durch Mittel zum Herausbringen der gefrorenen Wasserteilchen aus dem flüssigen Gas. Derartige Anordnungen lassen sich mit relativ geringem Aufwand bauen und betreiben.Furthermore, an arrangement is provided according to the invention which is characterized by a container for holding the liquid gas, means provided in the container for Atomizing water and introducing the atomized Water into the liquid gas, by means of supplying the liquid gas and water into the tank and through Means for bringing out the frozen water particles the liquid gas. Such arrangements can be used build and operate with relatively little effort.
Eine kontinuierlich arbeitende Anordnung und ferner eine im Chargenbetrieb arbeitende Anordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.A continuously operating arrangement and also one in batch operation arrangement are in the Subclaims marked.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen, sowie der nachstehenden Beschrei bung und der zugehörigen Zeichnung der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben. In der im wesentlichen schematischen Zeichnung zeigt:Further details and advantages of the invention are the further subclaims, as well as the following description exercise and the associated drawing of the invention Arrangement described. In the essentially schematic Drawing shows:
Fig. 1: eine erste Ausführungsform der Erfindung im Längs schnitt, Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in longitudinal section;
Fig. 2: einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, . FIG. 2 shows a section along the line II-II in Fig 1,
Fig. 2a: einen Querschnitt durch den Schneckenförderer mit Gehäuse, Fig. 2a shows a cross section through the screw conveyor with the housing,
Fig. 3: eine weitere Ausführungsform der Erindung im Längsschnitt. Fig. 3: another embodiment of the invention in longitudinal section.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Behälter in Form einer bevorzugt wärmeisolierten Trommel 1 vorgesehen, die um ihre waagerecht verlaufende Längsachse A-A drehbar ist. In die Trommel 1 ist mit der Leitung 3 flüssiger Stickstoff und mit der Leitung 4 Wasser einführbar. Die Wassereinführung endet in Spritzdüsen 5, die so über die Länge L des Innenraumes der Trommel 1 verteilt sind, daß das im unteren Bereich der Trommel befindliche Bad 6 aus flüssigem Gas, bevorzugt aus flüssigem Stickstoff, mittels der Düsen 5 von oben her mit fein versprühtem Wasser 2 beaufschlagt werden kann. Die Oberfläche des Gasbades 6 ist mit Ziffer 7 beziffert.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, a container is provided in the form of a preferably heat-insulated drum 1 , which can be rotated about its horizontally extending longitudinal axis AA. In the drum 1 , liquid nitrogen can be introduced with line 3 and water with line 4 . The water introduction ends in spray nozzles 5 , which are distributed over the length L of the interior of the drum 1 , that the bath 6 located in the lower region of the drum made of liquid gas, preferably liquid nitrogen, by means of the nozzles 5 from above with finely sprayed Water 2 can be applied. The surface of the gas bath 6 is numbered 7 .
Entweder konzentrisch zur Trommel 1, d. h. mit einer Mittel längsachse, die mit der Achse A-A der Trommel zusammenfällt, bevorzugt aber exzentrisch zu der vorgenann ten Achse A-A ist ein Schneckenförderer 8 vorgesehen, der das von Schöpfschalen 14 ihm aufgegebene Gut der im Bad 6 gebildeten Eispartikel in Pfeilrichtung 10 nach außen führt, so daß es über eine Rutsche 11 in den schematisch angedeuteten Behälter 12 gelangt. Der Behälter 12 kann der Mischbehälter eines Betonmischfahrzeuges oder ein die Zuschlagstoffe aufweisender Behälter sein. Die o.g. Exzen trizität ist bevorzugt so gewählt, daß die Längsmittel achse der Förderschnecke 8 um einen entsprechenden Abstand über der Längsmittelachse A-A der Trommel 1 sich befindet. Hierdurch wird unterhalb der Förderschnecke 8 mehr Platz für die Unterbringung des Bades 6, für die Mittel der Was serzufuhr und für das Zerstäuben des Wassers auf die Bado berfläche geschaffen. Either concentrically to the drum 1 , that is, with a central longitudinal axis that coincides with the axis AA of the drum, but preferably eccentrically to the vorgenann th axis AA, a screw conveyor 8 is provided, which is the material given to him by the scoops 14 of the ice particles formed in the bath 6 leads to the outside in the direction of arrow 10 , so that it reaches the schematically indicated container 12 via a slide 11 . The container 12 can be the mixing container of a concrete mixing vehicle or a container containing the additives. The above-mentioned eccentricity is preferably chosen so that the longitudinal center axis of the screw conveyor 8 is at a corresponding distance above the longitudinal center axis AA of the drum 1 . This creates more space below the screw conveyor 8 for the accommodation of the bath 6 , for the means of what water supply and for atomizing the water on the Bado surface.
Wie eingangs bereits erläutert, werden die durch die Sprüh düsen 5 erzeugten kleinen Wasserpartikel 2 im Bad 6 zu einem entsprechend kleinen Eispartikel gefroren. Es sind die in Pfeilrichtung 13 umlaufenden Schöpfschalen 14 (siehe Fig. 2) vorgesehen. Diese Schalen 14 sind aus Gründen der baulichen Einfachheit mit der Trommel 1 fest verbunden und laufen mit ihr um. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei, in Drehrichtung 13 um 180 Grad zueinander versetzte Schöpfschalen 14 vorhanden. Beim Durchlaufen des Bades 6 ergreifen diese Schöpfschalen die sich darin gebildeten Eispartikel, schöpfen sie aus dem Flüssigkeitsbad 6 heraus und legen sie in den Schneckenförderer 8 ab. Hierzu ist das Gehäuse 15 des Schneckenförderers in seinen oberen Bereich für das Abladen der Eispartikel aus den Schöpfschalen 14 offen (Fig. 2a); während der untere Bereich des Gehäuses 15 geschlossen ist und ein Zurückfallen der Eispartikel in das Bad 6 verhindert.As already explained at the beginning, the small water particles 2 generated by the spray nozzles 5 are frozen in the bath 6 to form a correspondingly small ice particle. The scooping bowls 14 rotating in the direction of the arrow 13 (see FIG. 2) are provided. For reasons of structural simplicity, these shells 14 are firmly connected to the drum 1 and circulate with it. In the present exemplary embodiment, two scooping bowls 14 are provided, which are offset by 180 degrees in the direction of rotation 13 . When passing through the bath 6, these scoops take the ice particles is formed therein, scoop them out of the liquid 6 and insert them into the screw conveyor. 8 For this purpose, the housing 15 of the screw conveyor is open in its upper region for unloading the ice particles from the scoops 14 ( FIG. 2a); while the lower region of the housing 15 is closed and prevents the ice particles from falling back into the bath 6 .
Die Schöpfschalen 14 können in ihrem Durchmesser bzw. Breite sehr kleine Schlitze oder Öffnungen aufweisen, die zwar die Badflüssigkeit 6 durchlassen, nicht aber die darin gebildeten Eispartikel. Somit wird verhindert, daß die Schöpfschalen 14 noch Flüssiggas mit sich führen, wenn sie das Bad 6 verlassen.The scoops 14 can have very small slits or openings in their diameter or width which allow the bath liquid 6 to pass through, but not the ice particles formed therein. This prevents the scoops 14 from carrying liquid gas with them when they leave the bath 6 .
Trifft das versprühte Wasser auf den flüssigen Stickstoff auf, so verdunstet ein Teil dieses Stickstoffes. Diese gasigen Anteile werden über einen Ventilator gegen den Druck der Außenatmosphäre in diese abgeleitet. Dieses Gas kann gegebenenfalls dazu benutzt werden, um Zuschlagstoffe (Kies usw.) abzukühlen.The sprayed water meets the liquid nitrogen part of this nitrogen evaporates. This gaseous fractions are counteracted by a fan Pressure of the outside atmosphere derived into this. That gas can optionally be used to add aggregates (Gravel, etc.) to cool down.
Ferner ist eine Zuführung 16 von gasförmigem Stickstoff oder dergleichen zur Wasserleitung 4 vorgesehen um zu ver hindern, daß nach dem Unterbrechen oder Beenden der Eis herstellung die Düsen 5 zufrieren. Hierzu werden noch vor handene Wasserreste mittels des gasförmigen Stickstoffes entfernt.Furthermore, a feed 16 of gaseous nitrogen or the like to the water line 4 is provided to prevent ver that after interrupting or stopping the ice manufacture the nozzles 5 freeze. For this purpose, any remaining water is removed using the gaseous nitrogen.
Ein elektromotorischer Antrieb 17 treibt sowohl über einen Riementrieb 18 die Trommel 1 und die Schöpfschalen 14, als auch über einen Riementrieb 19 den Schneckenförderer 8 an. Es kann eine Regelung der Drehzahl des Riementriebes 18 und des Riementriebes 19 vorgesehen sein (im einzelnen in der Zeichnung nicht dargestellt).An electric motor drive 17 drives the drum 1 and the scoops 14 via a belt drive 18 as well as the screw conveyor 8 via a belt drive 19 . Regulation of the speed of the belt drive 18 and the belt drive 19 can be provided (not shown in detail in the drawing).
Die Zufuhr an Wasser kann mit einem Magnetventil 20 in der Leitung 4 so getaktet werden, daß nur dann Wasser von den Düsen 5 ausgesprüht wird, wenn sich die Schöpfschalen 14 nicht direkt im Bereich des Sprühstrahles 2 befinden.The supply of water can be clocked with a solenoid valve 20 in line 4 so that water is only sprayed out of the nozzles 5 when the scoops 14 are not directly in the area of the spray jet 2 .
Eine weitere Regelung kann bezüglich der Höhe des Oberflä chenspiegels des Bades vorgesehen sein mit dem Ziel, diese Höhe zu kontrollieren und auf einen bestimmten Wert zu hal ten.Another regulation can be made regarding the height of the surface level of the bathroom should be provided with the aim of this Control height and halve to a certain value ten.
Sofern man weiß, wieviel für den Beton insgesamt an Misch stoffen (Zement, Wasser und Zuschlagstoffe) zusammenkommt, kann man durch entsprechende Einstellung der Menge der zugeführten Eispartikel relativ genau eine gewünschte Temperatur der herzustellenden, gekühlten Betonmischung erreichen.Provided you know how much of the mix in total for the concrete substances (cement, water and aggregates) comes together, can be adjusted by adjusting the amount of supplied ice particles relatively exactly a desired one Temperature of the cooled concrete mix to be produced to reach.
Die mit der Anordnung nach Fig. 1 bis 2a im kontinuierli chen Betrieb herstellbaren Eispartikel mit einem maximalen Durchmesser von 10 mm und einer Temperatur, die unterhalb 100 Grad C, in der Regel etwa bei -180 Grad C liegt, können gemäß dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 3 auch mit einer Anordnung hergestellt werden, die im diskontinuierlichen Betrieb, d. h. Chargenbetrieb arbei tet. Auch hier wird fein verdüstes Wasser in einem tiefkal ten verflüssigten Gas, vorzugsweise Stickstoff, in die vor stehend beschriebenen Eispartikel umgewandelt.Which can be prepared with the arrangement of Fig. 1 to 2a chen in kontinuierli operation ice particles with a maximum diameter of 10 mm and a temperature which is below 100 degrees C, usually at about -180 degrees C, according to the embodiment described below, also be made to FIG. 3 with an arrangement in the discontinuous mode, ie batch processing tet. Here, too, finely atomized water is converted into the deeply liquefied gas, preferably nitrogen, into the ice particles described above.
Fig. 3 zeigt einen bevorzugt aus Stahl bestehenden Flüssig gasbehälter 21, in dessen Innenraum 22 sich das Bad aus Flüssiggas, bevorzugt flüssigem Stickstoff, befindet. Der Behälter 21 ist bevorzugt ebenfalls wärmeisoliert, z. B. mit Perlite. Ein korbartiger Eisbehälter 23 ist von oben her in Pfeilrichtung 24 in den Innenraum 22 des Flüssiggasbehäl ters 21 mittels eines Seilzuges 25 einhängbar und wieder herausziehbar. Die Wandung des Eisbehälters und dessen Boden sind für das Flüssiggas durchlässig, so daß bei ein gebrachtem Eisbehälter sich das Flüssiggas auch in dessen Innern 26 befindet. Der Flüssigkeitsspiegel des verflüssig ten Gases ist mit 27 beziffert. Fig. 3 shows a preferably made of steel liquid gas container 21 , in the interior 22 of which is the bath of liquid gas, preferably liquid nitrogen. The container 21 is preferably also heat insulated, e.g. B. with perlite. A basket-like ice bucket 23 can be suspended from above in the direction of arrow 24 into the interior 22 of the liquid gas container 21 by means of a cable 25 and pulled out again. The wall of the ice bin and the bottom of which are permeable to the liquid so that the liquid is at a gebrachtem ice container in the interior of which the 26th The liquid level of the liquefied gas is numbered 27.
Auch hier wird über eine Düse 29 oder mehrere Düsen Wasser fein zerstäubt in das Eisbehälterinnere 26 eingegeben, um dort in der schon erläuterten Weise zu kleinen tiefgefrore nen Eispartikeln zu werden. Die durchlässigen Bereiche der Wandung des Eisbehälters 23 sind so klein bemessen, daß zuvor die Eispartikel nicht hindurchtreten können, wohl aber das flüssige Gas. Ist nach einer bestimmten Zeit eine genügend große Charge an Eispartikeln im Eisbehälter 23 geschaffen, so wird er aus dem Flüssiggasbehälter 21 her ausgezogen und gelangt in die gestrichelt dargestellte Position 30. Der im Eisbehälter 23 befindliche flüssige Stickstoff oder dergleichen fließt bei diesem Herausziehen des Behälters 23 in den Raum 22 zurück. Der Behälter 23 kann dann um eine Schwenkachse 31 in die bereits darge stellte Lage gekippt werden, so daß über eine Austritts rinne 32 die Eispartikel in eine Rutsche 33 gelangen, wel che im Prinzip in Aufbau und Funktion gleich der Rutsche 11 aus dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel ist.Here, too, water is finely atomized into the interior of the ice container 26 via a nozzle 29 or a plurality of nozzles, in order to become small deep-frozen ice particles there in the manner already explained. The permeable areas of the wall of the ice container 23 are dimensioned so small that the ice particles cannot pass through beforehand, but the liquid gas can. If a sufficiently large batch of ice particles is created in the ice container 23 after a certain time, it is pulled out of the liquid gas container 21 and reaches the position 30 shown in broken lines. The located in the ice container 23 liquid nitrogen or the like flows in this pulling out of the container 23 in the space 22 back. The container 23 can then be tilted about a pivot axis 31 in the position already presented Darge, so that via a discharge channel 32 the ice particles get into a slide 33 , which che in principle in structure and function the same as the slide 11 from the previously described embodiment is.
Die Zufuhr des flüssigen Gases, bevorzugt Stickstoff, erfolgt durch eine Leitung 34 mit einem Dosierventil 35 für die Regelung der zugeführten Menge. Ein entsprechendes Dosierventil ist auch in der Ausführung nach Fig. 1-2a vorhanden.The liquid gas, preferably nitrogen, is supplied through a line 34 with a metering valve 35 for regulating the quantity supplied. A corresponding metering valve is also available in the embodiment according to FIGS . 1-2a.
Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale, sowie ihre Kombinationen miteinander sind erfindungswesentlich.All features shown and described, as well as their Combinations with one another are essential to the invention.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |