DE2703353C1 - Method and device for the relative determination of the flow properties of a plastic fluid - Google Patents
Method and device for the relative determination of the flow properties of a plastic fluidInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur relativen Bestimmung der Fließeigenschaften eines plastischen Fluids, das in einem einen Strömungswiderstand bildenden Kanal fließt, wobei Druckmessungen vorgenommen werden.The invention relates to a method and a device for the relative determination of the flow properties a plastic fluid flowing in a channel forming a flow resistance, wherein Pressure measurements are made.
Zur Bestimmung des Unterschieds der Viskosität eines Fluids zu einem Norm'flüidlsi es bereits bekannt, in einem Rohr eine Vielzahl symmetrischer Teilchen in einer Molekulargitteranordnung vorzusehen und einen konstanten Fluidslrom durch die Hohlräume zwischen ι ο den Teilchen einzustellen. Aus einer Zunahme des Teilchenvolumens bei konstantem Druck oder aus einer Steigerung des Teilchendrucks bei konstantem Volumen wird dann die F'uidsviskosität bezogen auf die Viskosität des Normfluids ermittelt (US-PS 38 39 901).To determine the difference between the viscosity of a fluid and a standard fluid, it is already known to provide a plurality of symmetrical particles in a molecular lattice arrangement in a tube and one to set a constant fluid flow through the cavities between ι ο the particles. From an increase in the Particle volume at constant pressure or from an increase in particle pressure at constant volume the fluid viscosity is then determined based on the viscosity of the standard fluid (US Pat. No. 38 39 901).
Diese Art von Viskositätsbestimmung eignet sich für Newtonsche oder nicht-Newtonsehe Flüssigkeiten, die Fließeigenschaften plastischer Fluide, beispielsweise von Bingham-Pasten, können dar.jt nicht ermittelt werden.This type of viscosity determination is suitable for Newtonian or non-Newtonian fluids that The flow properties of plastic fluids, e.g. Bingham pastes, cannot be determined will.
Bekannt ist weiterhin, zur Ermittlung des Schmelzindexes von polymeren Materialien geschmolzenes Polymerisat aus einem Extruder über eine Leitung und eine Pumpe abzuführen und durch Druck- und Temperaturmessungen den Schmelzindex zu bestimmen. Diese Maßnahmen lassen sich jedoch nicht zur Bestimmung der Fließeigenschaften plastischer Fluide verwenden (US-PS 30 48 030).It is also known to determine the melt index of polymeric materials melted To discharge polymer from an extruder via a line and a pump and by pressure and Temperature measurements to determine the melt index. However, these measures cannot be used Use determination of the flow properties of plastic fluids (US-PS 30 48 030).
Ein Bingham-Fluid hat die Eigenschaft, daß es ers; unter einem gewissen Druck zu fließen beginnt. Zur jo Bestimmung dieses Drucks gibt es jedoch bisher keine in der Praxis verwendbare Meßmethode. Bisher hat man die Fließeigenschaften eines plastischen Fluids wie Zementmörtel, Zementbrei und dergleichen nach der Zeit bewertet, die eine festgelegte Menge des palstischen Fluids benötigt, um aus einem Trichter mit festgelegtem Ausströmquerschnitt auszuströmen. Erfahrungswerte haben gezeigt, daß plastische Fluide, deren Aurfließzeit über einem bestimmten Wert liegt, sich für das Vergießen schlecht oder überhaupt nicht eignen. Ein weiteres Problem, das beim Vergießen von einem plastischen Fluid in Form von Zementmörtel in mit Schüttmaterial gefüllte Formen auftritt, besteht darin, daß sich zeitabhängig in den Hohlräumen des Schüttmaterials verbleibendes Material aus dem Fluid absetzt, d. h. der insgesamt zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt abhängig von der Vergießzeil abnimmt.A Bingham fluid has the property that it is ers; begins to flow under a certain pressure. To jo However, to date there is no measurement method that can be used in practice to determine this pressure. So far one has the flow properties of a plastic fluid such as cement mortar, cement paste and the like according to the The time it takes a set amount of palstical fluid to flow out of a funnel is rated to flow out with a specified outflow cross-section. Experience has shown that plastic fluids, whose flow time is above a certain value, poorly or not at all for potting suitable. Another problem encountered when pouring a plastic fluid in the form of cement mortar in forms filled with bulk material occurs, is that time-dependent in the cavities of the Bulk material settles remaining material from the fluid, d. H. the total available Flow cross-section decreases depending on the potting line.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen sich Werte finden lassen, anhand derer Voraussagen über die Vorgänge beim Vergießen der plastischen Fluide in Strömungskanälen gemacht werden können, die einen Strömungswiderstand aufweisen.The object on which the invention is based is therefore to provide a method and a device of To create the type mentioned at the beginning, with which values can be found, on the basis of which predictions about the Processes when pouring the plastic fluids in flow channels can be made that a Have flow resistance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Maß für die Fließeigenschaften drei Parameter bestimmt werden, wie sie im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 definiert sind. wiAccording to the invention, this object is achieved on the basis of the method of the type mentioned at the beginning solved that three parameters are determined as a measure of the flow properties, as they are in the label of claim 1 are defined. wi
Der erste Parameter dient der Definition des Fließbeginns des plastischen Fluids in dem den Strömungswiderstand aufweisenden Kanal. Der zweite Parameter gibt ein Maß für die Querschnittsveränderung, die sich dadurch ergibt, daß plastisches Fluid durch ö5 den Strömungskanal mit dem Stromungswiderstand fließt und dabei den freien Strömungsquerschnitt mit der Zeit verengt und schließlich ganz verschließt. Da dieser Parameter stark von der Fließgeschwindigkeit des plastischen Fluids und dem herrschenden Fluiddruck abhängt, wird ein drit-ter Parameter definiert, der den Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen beschreibt. The first parameter is used to define the start of flow of the plastic fluid in the Flow resistance having channel. The second parameter gives a measure of the change in cross-section, which results from the fact that plastic fluid through ö5 the flow channel with the flow resistance flows and the free flow cross-section with it narrowed over time and finally closed completely. Because this parameter depends greatly on the flow rate of the plastic fluid and the prevailing fluid pressure, a third parameter is defined, which is the Describes the relationship between these two quantities.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Fließeigenschaften eines seiner Zusammensetzung nach bekannten plastischen Fluids reproduzierbar bestimmen zu können. Ausgehend von diesen Parametern ist es möglich, den Gießdruclc für das plastische Fluid abhängig von der Zeit anzugeben, der für das Vergießen des plastischen Fluids in eine mit einem Schüttmaterial gefüllte Foim erforderlich ist, beispielsweise für das Vergießen von Zementmörtel in eine mit Kies gefüllte Form. Dieses Verfahren ist zusammen mit der anhand der drei genannten Parameter aufgefundenen Funktion im Unteranspruch 2 beschrieben. Da für die Herstellung von Gegenständen aus Zementmörtel, Zementbrei oder Beton nach diesem Verfahren von dem Fertigprodukt bestimmte Eigenschaften gefordert werden und ein Vergießen des plastischen Fluids möglich sein muß, lassen sich die Parameter und somit die Gießbedingungen dadurch beeinflussen, daß bei Verwendung von Zementmörtel beispielsweise der Wassergehalt des Sandes, die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Bestandteile und die Mischzeit geändert werden. Außerdem können Dispersionsmittel zugesetzt oder andere Gießgeschwindigkeiten eingestellt werden.With the method according to the invention it is possible to determine the flow properties of one of its compositions to be able to determine reproducibly according to known plastic fluids. Based on these Parameters it is possible to specify the casting pressure for the plastic fluid depending on the time is required for pouring the plastic fluid into a foam filled with a bulk material, for example for pouring cement mortar into a mold filled with gravel. This procedure is together with the function found on the basis of the three parameters mentioned in dependent claim 2 described. As for the manufacture of objects from cement mortar, cement paste or concrete according to this Process certain properties are required of the finished product and a potting of the plastic fluids must be possible, the parameters and thus the casting conditions affect that when using cement mortar, for example, the water content of the sand, the The order in which the individual components are added and the mixing time can be changed. Also can Dispersing agents can be added or other pouring speeds can be set.
Wenn das Vergießen mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, läßt sich die im Uiueranspruch 2 angeführte Beziehung folgendermaßen umschreiben:If the pouring takes place at a constant speed, the one cited in claim 2 can be used Rewrite the relationship as follows:
nhnh
Dabei bedeutet T die maximale Gießzeit, die sich ausdrücken läßt durch: T means the maximum pouring time, which can be expressed by:
P Z= P Z =
(Fo(Fo
+ oh+ oh
Dabei bedeutet Lmdx den maximalen Gießabstand, der ausgedrückt wird durch L mdx means the maximum pouring distance, which is expressed by
UrT XUrT X
UrUr
und L = and L =
UaA.o.
Im Falle eines Gießens mit konstanter Geschwindigkeit ergibt sich die Geschwindigkeit Ur, die für das Gießen des plastischen Fluids unter einem Druck Püber eine Entfernung L durch folgende Gleichung:In the case of pouring at constant speed, the speed Ur, that for pouring the plastic fluid under a pressure P over a distance L, is given by the following equation:
\P HxLFoXf+ \P2S+4X1X1 -2XLFoX- IP2, \ P HxLFoXf + \ P 2 S + 4X 1 X 1 -2XLFoX- IP 2 ,
wobei IP = P -nh. where IP = P -nh.
"!XL?'"! XL? '
Die maximale Geschwindigkeit Ufmn, mit der das Fluid über einer Länge L mit einer konstanten Gießgeschwindigkeit gegossen werden kann, ergibt sich zu:The maximum speed Uf mn at which the fluid can be poured over a length L with a constant pouring speed is given by:
Ufmax — Ύ~7~ U fmax - Ύ ~ 7 ~
Der Enddruck des Fluids, wenn dieses mit einer konstanten Geschwindigkeit Ur über eine Länge von L gegossen ist, d.h. der Druck Pn an der Zuführöffnung, wenn das Fluid überströmt, ergibt sich zu:The final pressure of the fluid when it is poured at a constant velocity Ur over a length of L , i.e. the pressure P n at the feed opening when the fluid flows over, results in:
(Fo+ AU1)L . , (Fo + AU 1 ) L. ,
-Jb-Jb
f maxf max
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich Vorrichtungen, wie sie in den Unteransprüchen, 3 bis 12 beschrieben sind. Mit diesen Vorrichtungen läßt sich auf einfache Weise der erste Parameter dadurch bestimmen, daß in den einen Kanal der Vorrichtung plastisches Fluid eingefüllt wird und durch den Strömungswiderstand in den anderen Kanal strömen gelassen wird, bis sich ein Gleichgewicht einstellt. In diesem Gleichgewichtszustand braucht dann lediglich die Differenz der statischen Druckhöhen abgelesen zu werden, die mit der Fluiddichte multipliziert den gesuchten Druck ergibt. Zur Bestimmung des zweiten Parameter führt man dem einen Kanal nach Ausführung der ersten Messung eine bestimmte Fluidmenge zu. die durch den Strömungswiderstand in den zweiten Kanal strömen gelassen wird. Wenn diese Fluidmenge durch den Strömungskanal hindurchgegangen ist, bestimmt man erneut die Differenz der statischen Druckhöhen, die, wenn sich der freie Strömungsweg durch den Strömungswiderstand durch Absetzen von Material zugesetzt hat, größer ist als der Wert der ersten Messung.Devices such as those described in FIGS Dependent claims 3 to 12 are described. With these Devices can be determined in a simple manner, the first parameter that in the one channel the device is filled with plastic fluid and through the flow resistance in the other channel is allowed to flow until equilibrium is established. In this state of equilibrium then needs only the difference in static pressure head can be read, which is multiplied by the fluid density results in the pressure you are looking for. To determine the second parameter, follow one of the channels Execution of the first measurement to a certain amount of fluid. which is caused by the flow resistance in flowing through the second channel. When this amount of fluid has passed through the flow channel is, one again determines the difference in the static pressure heads, which, if the free The flow path through which the flow resistance has clogged due to the settling of material is greater than that Value of the first measurement.
Der dritte Parameter wird dann dadurch bestimmt, daß der abströmseitige Kanal verschlossen wird und in den zuführseitigen Kanal eine genau definierte Fluidmenge eingegossen und dann der Verschluß entfernt wird. Das plastische Fluid strömt durch den Strömungswiderstand hindurch. Die dafür erforderliche Zeit wird gemessen und abhängig von dieser Zeit und der Querschnittsfläche des Kanals sowie der Länge der Schüttmaterialpackung kann dann unter Einbeziehung der vorher festgelegten Fluidmenge die Strömungsgeschwindigkeit bestimm; und zur Besiinmiung des dritten Parameters mit dem auf die Volumeneinheit des Strömungswiderstands bezogenen Druck in Relation gesetzt werden. Dies zeigt, daß die für die Bestimmung der drei Parameter erforderlichen Größen alle mit ein und derselben Meßvorrichtung auf einfache Weise bestimmt werden können.The third parameter is then determined by the fact that the downstream channel is closed and in A precisely defined amount of fluid is poured into the feed-side channel and the closure is then removed will. The plastic fluid flows through the flow resistance. The time required for this will be measured and dependent on this time and the cross-sectional area of the channel as well as the length of the The flow rate can then be determined by taking into account the previously determined amount of fluid certain; and to the third Parameter with the pressure related to the volume unit of the flow resistance in relation be set. This shows that the quantities required for determining the three parameters are all included and the same measuring device can be determined in a simple manner.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail using the drawings, for example
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der Seitenansicht,Fig. 1 shows an embodiment of a device for Carrying out the process from the side,
F i g. 2 die Vorrichtung von Fi g. 1 in der Stirnansicht,F i g. 2 shows the device of FIG. 1 in the front view,
Fig. 3 bis 13 schematisch weitere Ausführungsformen der Vorrichtung.3 to 13 schematically further embodiments of the device.
Fig. 14 eine Zusatzanordnung für die Vorrichtung von F ι g. 1 und14 shows an additional arrangement for the device from FIG. 1 and
Fig. 15 eine Vorrichtung angebracht an einem Betonmischbehälter.15 shows a device attached to a Concrete mixing tank.
Die schematische in den Fig.3 bis 5 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung besteht aus einem U-förmigcn Rohr 1. Bei der Ausführungsform der F i g. 3 und 4 ist das Schüttinaierial 2 in einem der Schenkel auf einer genau definierten Länge L den gesamten Schenkelquerschnitt ausfüllend angeordnet. Das Schüttmaterial 2 wird- so gewählt, daß sein Hohlraumfaktor und die Durchflußeigenschaften zu einem in der Praxis verwendeten Schütlmateria! als äquivalent angesehen werden können. Gewöhnlich werden in der Vorrichtung Glaskugeln mit bestimmtem Durchmesser verwendet, die zwischen Netzen gehalten sind.The embodiment of the device shown schematically in FIGS. 3 to 5 consists of a U-shaped tube 1. In the embodiment of FIG. 3 and 4, the Schüttinaierial 2 is arranged in one of the legs over a precisely defined length L, filling the entire leg cross-section. The bulk material 2 is chosen so that its cavity factor and the flow properties to a Schütlmateria used in practice! can be regarded as equivalent. Glass spheres of a certain diameter, which are held between nets, are usually used in the device.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform wird das plastische Fluid in den Schenkel 3 eingefüllt, in dem dasIn the case of the in FIG. 3, the plastic fluid is filled into the leg 3, in which the
i) Schüttmaterial 2 angeordnet ist. Das eingefüllte plastische Fluid strömt durch das Schüttmaterial 2 hindurch in den anderen Schenkel. Dabei ergeben sich zuführseitig ein Niveau 9 und abströmseitig ein Niveau 9a, die um die Höhe h differieren. Diese Höhe ist diei) bulk material 2 is arranged. The filled plastic fluid flows through the bulk material 2 into the other leg. This results in a level 9 on the inlet side and a level 9a on the outflow side, which differ by the height h. This height is the
2» statische Druckhöhe, aus der multipliziert mit der Fluiddichte der zur Bestimmung der Parameter erforderliche Druck ermittelt wird. Bei der Ausführungsform von F i g. 4 wird das plastische Fluid in den schüttmaterialfreien Schenkel des U-Rohres eingeführt.2 »static pressure head, which is multiplied by the fluid density of the used to determine the parameters required pressure is determined. In the embodiment of FIG. 4 is the plastic fluid in the Introduced leg of the U-tube free of bulk material.
Bei der Ausführungsform von F i g. 5 ist das Schüttmaterial 2 im Verbindungsteil der beiden Schenkel des U-Rohres symmetrisch zu den beiden Schenkeln angeordnet.In the embodiment of FIG. 5 is the bulk material 2 in the connecting part of the two legs of the U-tube arranged symmetrically to the two legs.
Bei der in den F i g. 6 und 7 gezeigten Ausführungs-In the case of the FIGS. 6 and 7 shown embodiment
Ji) form der Vorrichtung wird ein Rohr 4 mit dem darin angeordneten Schüttmaterial 6 in einen Behälter 5 eingetaucht, so daß sich das Schüttmaterial 6 unter dem Fluidspiegel im Behälter 5 befindet. Bei der Ausführungsform von F i g. 6 wird das plastische Fluid in denJi) shape of the device is a tube 4 with the inside arranged bulk material 6 immersed in a container 5, so that the bulk material 6 under the Fluid level is located in the container 5. In the embodiment of FIG. 6 is the plastic fluid in the
Ji Behälter 5 eingefüllt, so daß es von dort aus das Schüttmaterial 6 durchströmt und im Rohr 4 den Pegel 9a erreicht, der mit dem Pegel 9 im Behälter die statische Druckdifferenzhöhe h bildet. Bei der Ausführungsform von F i g. 7 wird das plastische Fluid durchJi container 5 is filled, so that from there it flows through the bulk material 6 and reaches level 9a in pipe 4, which forms the static pressure difference height h with level 9 in the container. In the embodiment of FIG. 7 is the plastic fluid through
j» das Rohr 4 zugeführt, das nach Durchgang durch das Schüttmaterial 6 in den Behälter 5 eintritt. Diese Ausführungsformen eignen sich ebenso wie die der F i g. 8 und 9 besonders dann, wenn bereits ein Behälter 5 für das plastische Fluid vorgesehen ist.j »the tube 4 is fed, which after passing through the Bulky material 6 enters the container 5. These embodiments are just as suitable as those of F i g. 8 and 9 especially when a container 5 is already provided for the plastic fluid.
4> Die Ausführungsform der F i g. 8 und 9 entspricht der der F i g. 6 und 7 mit dem Unterschied, daß das in den Behälter 5 eingeführte Rohr 8 rechtwinklig abgekrümmt ist und das Schüttmaterial 6 in dem rechtwinklig abgekrümmten Abschnitt aufnimmt.4> The embodiment of FIG. 8 and 9 corresponds to the F i g. 6 and 7 with the difference that the tube 8 introduced into the container 5 is bent at right angles and the bulk material 6 receives in the section bent at right angles.
3(1 Um bei den Ausführungsformen der Fig. 3 bis 9 vorhandene vorrichtungsspezifische Eigenschaften nicht in Form von Meßfehlern hervortreten zu lassen, müssen bei vergleichenden Messungen immer die gleichen Anordnungen und Eingießmaßnahmen getroffen werden. Um beispielsweise Strömungswiderstandsänderungen aufgrund von Krümmungen zu vermeiden, verwendet man die in den Fig. 10 bis 12 gezeigten Vorrichtungen. Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform werden die beiden vertikalen rohrförmigen3 (1 um in the embodiments of FIGS. 3 to 9 not to let existing device-specific properties emerge in the form of measurement errors, The same arrangements and pouring measures must always be used for comparative measurements will. For example, to avoid changes in flow resistance due to curvatures, one uses the devices shown in FIGS. 10-12. In the embodiment shown in FIG will be the two vertical tubular
w) Schenkel 11 und 12 der Vorrichtung durch einen horizontalen rohrförmigen Schenkel 13 verbunden, der das Schüttmaterial 2 auf der Länge L enthält. Der horizontale Schenkel 13 mündet in die vertikalen Schenkel 11 und 12 oberhalb der unteren Enden dieserw) legs 11 and 12 of the device connected by a horizontal tubular leg 13 which contains the bulk material 2 along the length L. The horizontal leg 13 opens into the vertical legs 11 and 12 above the lower ends of these
b5 Schenkel, die somit untere Ansätze 11a und 12a aufweisen. In F i g. 11 befindet sich das Schüttmaterial 2 in dem einen vertikalen Schenkel 16. Der Schenkel 16 ist mit dem anderen Schenkel 15 über eine Kammpr λλ b5 legs, which thus have lower lugs 11a and 12a. In Fig. 11 is the bulk material 2 in one vertical leg 16. The leg 16 is with the other leg 15 via a comb pr λλ
verbunden, deren Abmessung D2 wesentlich größer als der Durchmesser D der rohrförmigen Schenkel 15 und 16 ist. Durch das große Volumen der Kammer 14 brauchen Strömungsverluste infolge von Krümmungen nicht berücksichtigt zu werden.connected, the dimension D 2 of which is substantially greater than the diameter D of the tubular legs 15 and 16. Due to the large volume of the chamber 14, flow losses due to curvatures do not need to be taken into account.
Bei der AusführungsforiTi von Fig. 12 mündet der eine vertikale Schenkel 20 der' "Vorrichtung in die Oberseite 18 einer Kammer 17, in die auf der Seite 19 ein horizontal abgewinkelter Schenkel 20a mündet, der in seinem horizontalen Abschnitt das Schüttmaterial 2 auf der Länge L trägt.In the embodiment of FIG. 12, one vertical leg 20 of the device opens into the upper side 18 of a chamber 17 into which a horizontally angled leg 20a opens on the side 19, which in its horizontal section the bulk material 2 along the length L. wearing.
Die in Fig. 13 schematisch gezeigte Vorrichtung entspricht in ihrer technischen Ausführung der der F i g. 1 und 2. Die Vorrichtung besteht aus einem ersten längeren Rohr 21 und aus einem zweiten kürzeren Rohr 23, wobei die Rohre 21 und 23 oberhalb von Kammern 24 durch ein Verbindungsrohr 22 horizontal «-erbunden sind. In dem kürzeren Rohr 23 ist das Schüttmaterial 26 zwischen Metallsieben 25 auf der Länge L angeordnet.The device shown schematically in FIG. 13 corresponds in its technical design to that of FIG. 1 and 2. The device consists of a first, longer pipe 21 and a second, shorter pipe 23, the pipes 21 and 23 being connected horizontally above chambers 24 by a connecting pipe 22. In the shorter tube 23, the bulk material 26 is arranged between metal sieves 25 along the length L.
Bei der in F i g. 1 und 2 gezeigten technischen Ausführung dieser zur Erläuterung der Wirkungsweise in Fig. 13 schematisch gezeigten Vorrichtung wird das Schüttmaterial 26 zwischen den Metallnetzen 25 innerhalb eines Rohrstutzens 33 auswechselbar im Verbindungsrohr 22 angeordnet. Das längere Rohr 21 ist mit einer Skala 31 versehen. Das kürzere Rohr 23 hat einen Überströmsiutzen 27. Die Vorrichtung sitzt auf einer Basis 28. Am kürzeren Rohr 23 ist über einen Absperrhahn 35 ein Auslaß 32 für das Abführen von plastischem Fluid vorgesehen. Der Oberströmstutzen 27 ist mit einem Deckel 29 verschließbar, der von einem Handgriff 34 betätigbar ist. Der Überströmstutzen 27 ist von einem Sammelring 38 mit einer Abgaberinne 37 umgeben. Das längere Rohr 21 und der Überströmstutzen 27 sind durch Kupplungselemente 39 verbunden. An der Basis 28 sind Führungselemente 36 für die vertikalen Schenkel 21 und 23 vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung lassen sich die vertikalen Schenkel 21 und 23 für das Reinigen einfach auswechseln und Verbindungsstutzen 33 mit unterschiedlichen Schüttmaterialien 26 einsetzen. Wenn der Überströmstutzen 27 nicht montiert wird, kann der Deckel 29 an Führungsstangen 40 abgesenkt werden.In the case of the in FIG. 1 and 2 shown technical implementation of this to explain the mode of operation The device shown schematically in FIG. 13 is the bulk material 26 between the metal nets 25 arranged in a replaceable manner in the connecting pipe 22 within a pipe socket 33. The longer pipe 21 is provided with a scale 31. The shorter pipe 23 has an overflow nozzle 27. The device sits on it a base 28. On the shorter pipe 23 is an outlet 32 for the discharge of via a stopcock 35 plastic fluid provided. The overflow nozzle 27 can be closed with a cover 29, which is of a Handle 34 can be actuated. The overflow connection 27 is surrounded by a collecting ring 38 with a discharge channel 37 surround. The longer pipe 21 and the overflow connection 27 are connected by coupling elements 39. At the base 28 guide elements 36 for the vertical legs 21 and 23 are provided. With this device the vertical legs 21 and 23 can be easily exchanged for cleaning and connecting pieces Use 33 with different bulk materials 26. If the overflow nozzle 27 is not installed, the cover 29 can be lowered on guide rods 40.
Wie aus F i g. 14 zu ersehen ist, kann das längere Rohr 21 mit der Skala 31 über einen Anschlußstutzen 43 und einen Druckschlauch 42 mit einer Druckquelle 41, beispielsweise einem Drucklufttank, verbunden werden. Dadurch kann der auf das in dem Rohr 21 befindliche plastische Fluid ausgeübte Druck auf einen gewünschten Wert gesteigert werden.As shown in FIG. 14 can be seen, the longer tube 21 with the scale 31 via a connecting piece 43 and a pressure hose 42 with a pressure source 41, for example a compressed air tank. This allows the located in the tube 21 to plastic fluid pressure exerted can be increased to a desired value.
Wenn nicht mit Proben des plastischen Fluids gearbeitet werden soll, wird die in Fig. 15 gezeigte Vorrichtung verwendet, die direkt an den Behälter eines Betonmischers 50 über ein Ventil 44 angeschlossen werden kann. Die Vorrichtung hat zwei vertikale Rohre 51 und 53. Mit dem oberen Ende des längeren Rohres 51 ist eine Druckquelle 41 verbindbar. An dem kürzeren Rohr 53 wird ein Deckel 29 vorgesehen, der über einen Zylinder 45 betätigbar ist und dem eine Rinne 37 für den überfließenden Beton zugeordnet ist. Am Boden des längeren Rohres 51 ist ein Druckdifferenzfühler 46 vorgesehen, der die Druckdifferenz mißt und für die automatische Steuerung des Gießvorgangs weiterleitet Zum Entfernen von Beton nach Abschluß der Messung ist ein Wasserrohr 47 mit einem Ventil 48 vorgesehen.If samples of the plastic fluid are not to be used, that shown in FIG. 15 is used Apparatus used directly connected to the tank of a concrete mixer 50 via a valve 44 can be. The device has two vertical tubes 51 and 53. With the upper end of the longer tube 51 a pressure source 41 can be connected. On the shorter tube 53, a cover 29 is provided, which has a Cylinder 45 can be actuated and is assigned a channel 37 for the overflowing concrete. At the bottom of the longer tube 51, a pressure difference sensor 46 is provided, which measures the pressure difference and for the Automatic control of the pouring process forwards For removing concrete after the measurement has been completed a water pipe 47 with a valve 48 is provided.
Mit der Vorrichtung wird wie folgt gearbeitet: In das längere Rohr 21 der Fi g. 1 und 2 bzw. 51 von Fig. 15 wird das plastische Fluid eingegossen, das durch das Schütlmaterial 26 in das kürzere Rohr 23 und in den Überlaufstutzen 27 strömt. Wenn das eingegossene plastische Fluid anfängt überzulaufen, wird mit dem Eingießen aufgehört. Der Fluidspiegel am Zuführrohr senkt sich allmählich ab und kommt zur Ruhe, wodurch eine Pegeldifferenz H\ abgelesen werden kann. Diese statische Druckdifferenz entspricht dem Druck, der für den Fließbeginn des plastischen Fluids erforderlich ist.The device works as follows: In the longer tube 21 of Fi g. 1 and 2 or 51 of FIG. 15, the plastic fluid is poured in, which flows through the pouring material 26 into the shorter pipe 23 and into the overflow nozzle 27. When the poured plastic fluid starts to overflow, pouring is stopped. The fluid level on the feed pipe gradually lowers and comes to rest, whereby a level difference H \ can be read off. This static pressure difference corresponds to the pressure required for the plastic fluid to begin to flow.
Anschließend wird die abströmseitige Öffnung aut der Seite des kürzeren Rohrs 23 durch den Deckel 29
verschlossen und eine festgelegte Menge des gleichen plastischen Fluids in das längere Rohr 21 bis zur Höhe /
eingegossen, wodurch sich eine weitere statische ■ Druckdifferenz ergibt. Nach dem Entfernen des Deckels
29 kann das Fluid überströmen. Während dieses Vorgangs wird die Zeit gemessen, die der Fluidpegel
benötigt, um nacheinander die Stellungen /1, h bis In zu
durchlaufen, wie dies in Fi g. 13 gezeigt ist, wodurch die Abstände zwischen benachbarten Stellungen und die
zugehörigen Zeiten t\, t2 bis t„ bestimmt werden. Bei
gewählten gleichen Abschnitten nimmt die Zeit zu. Schließlich erreicht der Fluidpegel eine Stelle, an der
sich eine statische Druckdifferenz H2 einstellt, die
größer ist als die erste statische Druckdifferenz Hi.
Aus diesen Größen lassen sich die drei ParameterThen the downstream opening on the side of the shorter pipe 23 is closed by the cover 29 and a fixed amount of the same plastic fluid is poured into the longer pipe 21 up to the level /, which results in a further static pressure difference. After the cover 29 has been removed, the fluid can overflow. During this process, the time is measured which the fluid level needs to pass through the positions / 1, h to I n one after the other, as shown in FIG. 13 is shown, whereby the distances between adjacent positions and the associated times t 1, t 2 to t 1 are determined. If the same sections are selected, the time increases. Finally, the fluid level reaches a point at which a static pressure difference H 2 is established which is greater than the first static pressure difference Hi.
The three parameters can be derived from these quantities
folgendermaßen ermitteln:determine as follows:
1. Parameter
Fo- P -1. Parameter
Fo- P -
2. Parameter
IFo =2. Parameter
IFo =
3. Parameter
- - Il 3. Parameters
- - Il
wobeiwhereby
(Fo2-Fo1)A = (H2-H1)
Q L(I-H2) (Fo 2 -Fo 1 ) A = ( H 2 -H 1 )
QL (IH 2 )
Pu =Pu =
-Fo2- AFo(I1J2...Ln)-Fo 2 - AFo (I 1 J 2 ... L n )
L = I1(I1,12... In) Uf = I1It1 L = I 1 (I 1 , 1 2 ... I n ) Uf = I 1 It 1
Unter Verwendung einer Form mit einer Gießlänge von 2 bis 4 m, die mit verschiedenen Schüttmaterialien bepackt ist, werden verschiedene Versuche durchge-Using a mold with a casting length of 2 to 4 m, filled with various bulk materials is packed, various tests are carried out
bo führt und mit Resultaten verglichen, die sich durch Einsatz der Vorrichtungen der Fig. 13 bis 17 ergeben. Die Versuchsergebnisse werden mit den aus den ermittelten Meßwerten berechneten Werten verglichen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden _Tabellebo leads and compared with results that result from Use of the devices of FIGS. 13 to 17 result. The test results are compared with the values calculated from the measured values determined. The results are in the table below
b5 zusammengefaßt. Man sieht eine relativ gute Übereinstimmung zwischen den berechneten und den durch Versuch ermittelten Gießdruckwerten. Als plastische Fluide wurden verschiedene Zementmörtel eingesetzt.b5 summarized. You can see a relatively good match between the calculated and the experimentally determined casting pressure values. As plastic Various cement mortars have been used in fluids.
O,öS Q OO
O, ES
Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the following examples.
Sand und Zement werden in einem Verhältnis von 1 :1 vermischt. Dem Gemisch werden 1,3% Dispersionsmittel und 48% Wasser bezogen auf das Zementgewicht zur Herstellung eines Zementmörtels zugegeben. Als Schüttmaterial werden in einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung Glasperlen mit einem Durchmesser von 25 mm verwendet, die auf einer Länge von 10 cm gepackt sind. Es ergibt sich nach den vorstehend beschriebenen Meßverfahren eine statische Druckdifferenz des Zementmörtels für den Fließbeginn von 5 cm unmittelbar nach dem Mischen des Zementmörtels, von 5,5 cm 30 Minuten nach dem Mischen bei Raumtemperatur und von 6,3 cm nach 60 Minuten.Sand and cement are mixed in a ratio of 1: 1. 1.3% dispersant is added to the mixture and 48% water based on the cement weight added to produce a cement mortar. As a bulk material in an inventive Measuring device used glass beads with a diameter of 25 mm, which over a length of 10 cm are packed. It follows from the above described measuring method a static pressure difference of the cement mortar for the start of flow of 5 cm immediately after mixing the cement mortar, from 5.5 cm 30 minutes after mixing at room temperature and from 6.3 cm after 60 minutes.
Der Zementmörtel wird unter einem Gießdruck von 0,7 bar in eine Form gegossen, die mit zerkleinerten Steinen (Größe 4) als Schüttmaterial bepackt ist Der Mörtel wird gleichförmig in die Form gegossen. Aus dem geformten Produkt wird ein Zylinder geschnitten. Das hergestellte Produkt hat eine zufriedenstellende Struktur.The cement mortar is poured into a mold under a casting pressure of 0.7 bar, which is also crushed Stones (size 4) is packed as bulk material. The mortar is poured uniformly into the mold. the end a cylinder is cut from the molded product. The manufactured product has a satisfactory Structure.
Zement und Sand werden in einem Verhältnis von 1 :1 vermischt und 13% Dispersionsmittel bezogen auf den Zement zugegeben. Man erhält einen ersten Zementmörtel, der 45% Wasser enthält. Die statische Druckdifferenz für den Fließbeginn des Mörtels, die mit der Vorrichtung nach Fig. 10 bestimmt wird, welche mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 20 mm auf einer Länge von 20 cm bepackt ist, beträgt 18 cm. Nach dem Verschließen der Abströmöffnung wird der Mörtel In die Zufuhröffnung auf eine statische Druckhöhe von 100 cm eingegossen. Dann wird der Verschluß entfernt, so daß der Mörtel durch das Schüttmaterial strömen kann. Der Fluidpegel fällt zwischen einer statischen Druckhöhe von 60 cm und einer statischen Druckhöhe von 40 cm mit einer mittleren Geschwindigkeit von 2 cm/s. Die abschließende statische Druckhöhe liegt bei 18,5 cm, die mit dem zuerst genannten Wert von 18 cm zu vergleichen ist. Dies bedeutet, daß sich keine Feststoffkomponenten im Schüttmaterial abgeschieden haben.Cement and sand are mixed in a ratio of 1: 1 and 13% based on dispersant added the cement. A first cement mortar is obtained which contains 45% water. The static Pressure difference for the start of the flow of the mortar, which is determined with the device according to FIG. 10, which is packed with glass beads with a diameter of 20 mm over a length of 20 cm, is 18 cm. To When the discharge opening is closed, the mortar is brought into the supply opening to a static pressure level of 100 cm poured. Then the lock is removed, so that the mortar can flow through the bulk material. The fluid level falls between a static one Print height of 60 cm and a static print height of 40 cm with an average speed of 2 cm / s. The final static pressure height is 18.5 cm, with the first mentioned value of 18 cm is to be compared. This means that no solid components are deposited in the bulk material to have.
In gleicher Weise werden zur Herstellung eines zweiten Zementmörtels Zement und Sand im Verhältnis von 1 :1,3 mit 1,3% Dispersionsmittel bezogen auf das Zementgewicht vermischt, wobei der erhaltene Zementmörtel 52% Wasser enthält. Die statische Druckdifferenz dieses Mörtels gemessen mit der Vorrichtung nach Fi g. 8 bei Verwendung von Glasperlen mit einem Durchmesser von 20 mm auf einer Lange von 20 cm als Schüttmaterial beträgt für das Einleiten des Fließens 20 cm. Nach dem Schließen der Abströmöffnung wird der Mörtel in die Zuführöffnung bis auf eine statische Druckhöhe von 100 cm gegossen. Danach wird der Verschluß entfernt Die mittlere Absinkgeschwindigkeit des Mörtelpegels von einer statischen Druckdifferenz von 60 cm auf eine statische Druckdifferenz von 40 cm beträgt 2,3 cm/s. Die abschließende statische Druckhöhe beträgt 30 cm. Dies ergibt eine Erhöhung der statischen Druckdifferenz gegenüber der ersten Messung von 10cm, d.h. daß sich Feststoffmaterial, beispielsweise Sand, in den Hohlräumen des groben Schüttmaterials abgesetzt und den freien Strömungsquerschnitt verengt hat. In the same way, for the production of a second cement mortar, cement and sand are used in proportion of 1: 1.3 mixed with 1.3% dispersant based on the cement weight, the cement mortar obtained Contains 52% water. The static pressure difference of this mortar measured with the device according to Fig. 8 when using glass beads with a Diameter of 20 mm over a length of 20 cm as bulk material is for the initiation of the flow 20 cm. After closing the discharge opening, the mortar is in the feed opening except for a static one Poured printing height of 100 cm. The cap is then removed. The mean rate of descent the mortar level from a static pressure difference of 60 cm to a static pressure difference of 40 cm is 2.3 cm / s. The final static pressure height is 30 cm. This gives an increase in static pressure difference compared to the first measurement of 10 cm, i.e. that solid material, for example sand, deposited in the cavities of the coarse bulk material and narrowed the free flow cross-section.
Die beiden Zementmörtel werden in Formen gegossen, die eine Breite von 1000 mm, eine Länge von 2000 mm und eine Höhe von 120 mm haben und auf einen Druck von 32 mbar evakuiert sind. Die für das Gießen erforderliche Druckdifferenz beträgt 0,8 bar bzw. 1,5 bar. Beim zweiten Mörtel wird durch ein transparentes Fenster die Abscheidung einer wesentlichen Wassermenge während des Gießens beobachtet, was zum Abscheiden des Sandes beitraeen kann.The two cement mortars are poured into molds that are 1000 mm wide by 2000 mm and a height of 120 mm and are evacuated to a pressure of 32 mbar. The one for that The pressure difference required for casting is 0.8 bar or 1.5 bar. The second mortar is through a transparent window observes the deposition of a significant amount of water during casting, what can contribute to the separation of the sand.
Sand und Zement werden in einem Verhältnis von 1 :1,3 mit 1,3% Dispersionsmittel bezogen auf das Zementgewicht mit Wasser vermischt, so daß man einen ri Zementmörtel mit 52% Wasser erhält.Sand and cement in a ratio of 1: 1.3 with respect to 1.3% dispersing agent on the weight of cement with water, so as to obtain a r i cement mortar with 52% water.
Die statischen Druckdifferenzen dieses Mörtels werden mit Vorrichtung nach Fig. 10gemessen,die mit zerkleinerten Steinen (Größe 4) auf einer Länge von 10 cm, 15 cm bzw. 20 cm bepackt sind. Die statische Druckdifferenz beträgt 12 cm für die Packungslänge von 10 cm, 15 cm für die Packungslänge von 15 cm und 20 cm für die Packungslänge von 20 cm. Die Änderung des Wertes für den Fließbeginn des Mörtels wird aus der unterschiedlichen statischen Druckdifferenz bedingt durch die verschiedenen Packungslängen des Schüttmaterials unter Verwendung einer flachen Form untersucht, die eine Länge von 4 m hat und mit Schüttmaterial der gleichen Art bepackt ist. Der Druck, bei dem das Fließen beginnt, beträgt für die Packungslänge von 10 cm 245 mbar und für die Packungslänge von 20 cm 405 mbar. Dies zeigt, daß der das Fließen einleitende Druck mit der Packungslänge zunimmt.The static pressure differences of this mortar are measured with the device according to FIG crushed stones (size 4) are packed over a length of 10 cm, 15 cm or 20 cm. The static The pressure difference is 12 cm for the pack length of 10 cm, 15 cm for the pack length of 15 cm and 20 cm for the pack length of 20 cm. The change in the value for the start of flow of the mortar is derived from the different static pressure differences due to the different packing lengths of the bulk material examined using a flat mold that is 4 m long and filled with loose material is packed in the same way. The pressure at which flow begins is for the package length of 10 cm 245 mbar and for a pack length of 20 cm 405 mbar. This shows that the one initiating the flow Pressure increases with the length of the package.
Beim Gießen des Mörtels in eine Form mit einer Länge von 4 m werden die Gießbedingungen unter der Annahme bestimmt, daß der für den Fließbeginn erforderliche Druck 700 mbar beträgt. Der Mörtel wird mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 1 cm/s vergossen. Das Ergebnis ist zufriedenstellend.When pouring the mortar in a mold with a length of 4 m, the pouring conditions are below the Assumption determines that the pressure required for the start of flow is 700 mbar. The mortar will potted at an initial speed of 1 cm / s. The result is satisfactory.
Der Mörtel wird zum Gießen eines Kastensteins mit einer Breite, Länge und Höhe von jeweils 1500 mm und einer Wandstärke von 150 mm verwendet. Der fertige Stein soll eine Druckfestigkeit von 4000 N/cm2 bei einer Produktionsgeschwiftdigkeit von 15 min pro Stein betragen. Der zur Herstellung des Steins verwendete Sand hat eine Dichte von 2,5 g/cm3, einen Feinheitsgrad von 1,96 und ein Wassera'bsorptionsvermögen von 2,6%. Der Hohlraumfaktor ε des Schüttmaterials beträgt 0,45. Die Form ist so gebaut, daß sie einen Überdruck von 690 mbar aushäll. Ausgehend von diesen Werten ergeben sich aus den vorstehenden Gleichungen folgende Werte:The mortar is used to pour a box block with a width, length and height of 1500 mm each and a wall thickness of 150 mm. The finished stone should have a compressive strength of 4000 N / cm 2 at a production speed of 15 minutes per stone. The sand used to produce the stone has a density of 2.5 g / cm 3 , a degree of fineness of 1.96 and a water absorption capacity of 2.6%. The cavity factor ε of the bulk material is 0.45. The mold is built in such a way that it can withstand an overpressure of 690 mbar. Based on these values, the above equations result in the following values:
Mit diesen Werten ergibt sich ein Gesamtdruck von AP= 1217 mbar.With these values the total pressure is AP = 1217 mbar.
Bei einer diesen Bedingungen entsprechenden, durch Versuche ermittelten Mörtelzusammensetzung betragen das Verhältnis von Wasser zu Zement 0,38 :1 und das Verhältnis von Zement zu Sand 1:1. Eingesetzt werden 180 kg Zement, 180 kg Sand, 68,4 kg Wasser, 1% Dispersionsmittel. Das Gewicht pro Volumeneinheit des Mörtels ist 2,165 kg/1. Dieser Wert entspricht dem Wert der Dichte ρ. Der durch das Mischen dieser Bestandteile hergestellte Mörtel hat einen ersten Parameter Fo von 0,65 g/cm3, einen zweiten Parameter A Fo von 0,0047 g/cm4 und einen dritten Parameter λ von 3,75 g s/cm4. Diese Werte genügen den genannten Anforderungen.With a mortar composition determined by tests that meets these conditions, the ratio of water to cement is 0.38: 1 and the ratio of cement to sand is 1: 1. 180 kg of cement, 180 kg of sand, 68.4 kg of water, 1% dispersant are used. The weight per unit volume of the mortar is 2.165 kg / l. This value corresponds to the value of the density ρ. The mortar produced by mixing these ingredients has a first parameter Fo of 0.65 g / cm 3 , a second parameter A Fo of 0.0047 g / cm 4 and a third parameter λ of 3.75 gs / cm 4 . These values meet the stated requirements.
Der Mörtel wird in die Form mit einer Gießgeschwindigkeit Ur von 0,5 cm/s gegossen. Das Gießen wird so gesteuert, daß der tatsächliche Gießdruck den berechneten Gießdruck während der Gießzeit nicht überschreitet Die für das Gießen erforderliche Zeit beträgt 13 min. Es werden 80 l/min Mörtel gleichförmig in der Form verteilt, ohne daß Hohlräume verbleiben.The mortar is poured into the mold at a pouring speed Ur of 0.5 cm / s. The pouring is controlled so that the actual pouring pressure does not exceed the calculated pouring pressure during the pouring time The time required for pouring is 13 minutes, 80 l / min of mortar is evenly distributed in the mold without leaving voids.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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