DE3304193C2

DE3304193C2 -

Info

Publication number: DE3304193C2
Application number: DE19833304193
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing.(Grad.) 8940 Memmingen De Riker
Original assignee: Stetter GmbH
Current assignee: Stetter GmbH
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1993-04-22
Also published as: DE3304193A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Zementschlammwasser, das aus der Rest- und Rückbetonaufbereitung in Betonwerken anfällt, wobei das Zementschlammwasser als Anmachwasser zur Frischbetonherstellung verwendet wird und dem in Abhängigkeit von seiner Feststoffkonzentration eine bestimmte Reinwassermenge hinzudosiert wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 31 13 651 A1 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, einen Sensor am Auslaß des Schlammwassersilos anzuordnen, der die Feststoffkonzentration messen soll. Steigt diese über einen Normwert, so soll Frischwasser in den Silo eindosiert werden, bis die Normalkonzentration wieder erreicht ist.

Aus der DE 30 27 503 A1 ist ein ähnliches Aufarbeitungsverfahren bekannt, bei dem ebenfalls die Konzentration des Schlammwassers gemessen werden soll, und zar hier durch Leistungsaufnahme eines Rührwerks. In Abhängigkeit von der Konzentrationsmessung soll dann Frischwasser zugeführt werden, um eine konstante vorgegebene Konzentration zu erhalten.

Beiden Vorschlägen ist das Ziel gemeinsam, bei der Verwendung von Zementschlammwasser den jeweiligen Feststoffanteil zu berücksichtigen, weil ohne diese Berücksichtigung das W/Z-Verhältnis fehlerhaft, nämlich zu klein wäre. Beide bekannten Vorschläge werfen aber bei der praktischen Realisierung Probleme auf. Schon die Bestimmung der Feststoffkonzentration im Schlammwasser ist nicht so einfach, wie dies in den beiden Dokumenten angegeben ist. Die DE 31 13 651 A1 sagt nicht wie der zu verwendende Sensor beschaffen sein soll und aufgrund welcher physikalischen Gegebenheiten er die Konzentration feststellen kann. Der Vorschlag gemäß DE 30 27 503 A1 ist da schon konkreter, jedoch ergeben sich auch hier erhebliche Ungenauigkeiten, denn die Leistungsaufnahme des Rührwerks ist nicht exakt proportional zum Feststoffanteil im Zementschlammwasser. Hier spielen die Größe des Schlammwasserbeckens, die Absetzgeschwindigkeit und die Verteilung der Feststoffe eine bedeutende Rolle, die sich alle auf das Meßergebnis auswirken. Wenn plötzlich vermehrt Feinstoffe aus Restbeton oder Rückbeton in das Schlammwasserbecken gelangen, verändert sich der Feststoffanteil sofort, jedoch ergeben sich über eine gewisse Zeit keine stabilen Zustände. Wird während dieser instabilen Zeit Zementschlammwasser entnommen, so ist die momentane Konzentrationsmessung recht unsicher. Eine Entnahme von Schlammwasser dürfte eigentlich erst erfolgen, nachdem eine einigermaßen homogene Suspension im Schlammwasserbecken wieder erreicht ist. Dies würde aber weitere Homogenitätsmessungen erforderlich machen.

Da weiterhin in der Praxis die Rührwerke im Schlammwasserbecken aus Kostengründen diskontinuierlich laufen, würde die in einer Rührwerkspause gemessene Konzentration viel höher als die Durchschnittskonzentration sein. Schließlich kommt es vor, daß das Becken voll ist und die Konzentration des Schmelzwassers über dem Normalwert liegt. Eine Frischwasserzugabe ist dann überhaupt nicht mehr möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem der Feststoffgehalt des zu verwendenden Schlammwassers genauer bestimmt und die rezepturmäßige Gesamtwassermenge mit größerer Sicherheit bereitgestellt werden kann.

Diese Aufabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von einer bestimmten Schlammwassermenge das Volumen und das Gewicht gemessen werden, daraus der Feststoffanteil des Schlammwassers errechnet wird und eine diesen Feststoffanteil berücksichtigende Reinwassermenge dem Schlammwasser hinzudosiert wird.

Im Unterschied zu dem bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß nicht mehr die Feststoffkonzentration gemessen, was auf direktem Weg z. B. über einen Sensor direkt kaum und indirekt nur sehr unvollkommen möglich ist, sondern es werden zwei Werte, nämlich das Volumen und das Gewicht des Schlammwassers gemessen. Mit diesen beiden Werten und dem im allgemeinen bekannten spezifischen Gewicht der Feststoffe läßt sich der Feststoffanteil in der vorgegebenen Schlammwassermenge einfach berechnen.

Beträgt z. B. die Schlammwassermenge V_S=100 l und ist das durch Abwiegen dieser Schlammwassermenge bestimmte Gewicht G_S=110 kg, so errechnet sich bei dem nicht sehr schwankenden spez. Gewicht der Feststoffe von z. B. 1,8 das Feststoffvolumen V_F zu 12,5 l.

Um dieses Feststoffvolumen auszugleichen, muß also der Schlammwassermenge V_S noch 12,5 l aufbereitetes Reinwasser oder Frischwasser aus dem Netz zugeführt werden.

Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil, daß die Bestimmung der zuzuführenden Reinwassermenge von den Bedingungen, die im Schlammwasserbecken herrschen, völlig unabhängig ist. Es ist ganz gleich, ob die Suspension einigermaßen homogen oder völlig inhomogen ist. So kann aus dem Schlammwasserbecken auch Schlammwasser entnommen werden, wenn kurz vorher größere Mengen Rückbeton eingewaschen worden sind, und es ist auch gleich, ob das Schlammwasser in Form von Konzentriertschlamm oder in Form einer Schlammsuspension bevorratet wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gerätschaft zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Gerätschaft ist ausgestattet mit einer Einrichtung zur Messung von Änderungen des Feststoffanteils im Zementschlammwasser und einer Einrichtung zur Mischung des Zementschlammwassers mit Reinwasser in Abhängigkeit von der gemessenen Feststoffkonzentration und ist gekennzeichnet dadurch, daß einer Wägeeinrichtung, bestehend aus einem Behälter zur Aufnahme einer bestimmten Schlammwassermenge, einer mechanischen 4-Punkt- Waage oder einer elektromechanischen Waage, zur Gewichtsbestimmung der Schlammwassermenge, gleichzeitig eine Volumenmeßeinrichtung, bestehend aus einem Schwimmer, einem Hebel, einem Lager oder einer Welle, einer Schubstange mit Zahnstangenteil und einer Ritzelwelle, zur Volumenbestimmung dieser Schlammwassermenge zugeordnet ist, sowie daß Mittel zur Errechnung des Feststoffanteils und zur Dosierung der Reinwassermenge vorgesehen sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Geräteschaft zur Bereitstellung von Schlammwasser enthaltendem Anmachwasser für die Betonbereitung mit Veranschaulichung der Gewichtsmessung einer Schlammwassermenge,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, jedoch mit Darstellung der Volumenmessung der Schlammwassercharge,

Fig. 3 eine Ansicht einer Gerätschaft, mit der Gewicht und Volumen der Schlammwassermenge bestimmt und die Meßwerte einer Rechnung zugeführt werden,

Fig. 4 eine Ansicht eines Einfach-Volumenmeßgerätes mit Direktablesung der im Schlammwasser enthaltenen Feststoffmenge,

Fig. 5 zwei Skalen mit Anpassungsmöglichkeit an verschiedene Dichten des Feststoffanteils,

Fig. 6 ein Alternativbeispiel zu Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht einer Gerätschaft für gleichzeitige Gewichts- und Volumenmessung in Verbindung mit einer MC-Steuerung der Mischanlage, mit Druckeranschluß, und

Fig. 8 eine Ansicht vom prinzipiellen Aufbau eines Anzeigekopfes für Gewicht und Volumen.

Die Gesamtwassermenge V_G setzt sich aus einem Anteil V_S (Schlammwasser) und einem Anteil V_R (Reinwasser) vom Netz zusammen. Beides wird in einer Wasserwaage 27 nach Fig. 1 additiv verwogen. Die Gesamtwassermenge (Sollwassermenge) ist in der Steuereinrichtung 28 programmiert. Vorteilhafterweise wird erst das Schlammwasser V_S dosiert und als 2. Komponente Reinwasser V_R. Je nach zu fertigender Betonsorte kann über einen Wahlschalter 29 nur Schlammwasser, nur Frischwasser oder eine Mischung beliebiger Anteile erfolgen. Der Abfluß erfolgt in einen Mischer 30 entweder über eine einfache Falleitung, womit allerdings keine Feinverteilung des Wassers im Beton erreicht wird. Deswegen wird nach Fig. 1 zwischen Wasserwaage 27 und Mischer 30 eine Pumpe 32 eingeschaltet. Sie fördert schneller ab, und durch den höheren Förderdruck ist eine Düsenzerstäubung im Mischer möglich. Bei entsprechender Wahl der Düsen 38 und geneigtem Einbau wird es keine Verstopfungen durch das Schlammwasser geben. Lediglich die Wellendichtungen der Pumpe 32 müssen dem abrasiven Medium angepaßt werden.

Wird nach Fig. 2 bei der Mischanlage das Wasser bereits über Wasserzähler 34 zugeführt, so muß die Schlammwassermenge, die über die Druckleitung 16 zugeführt wird, in einem getrennten Gefäß 35 vermessen werden. Die Gesamtwassermenge V_G besteht wieder aus den 2 Komponenten.

Netzwasser wird über Düsen 33 versprüht, ohne Verstopfungsgefahr; Schlammwasser läuft frei aus und wird mit einfachen Mitteln im Mischer 30 verteilt. Nachdem Schlammwasser als erste Komponente vermessen ist, kann der Zulauf in den Mischer parallel erfolgen. Damit wird Zeit gespart.

Eine moderne vollautomatische Anlage nach Fig. 3 kombiniert eine Volumenmeßeinrichtung mit der Gewichtsdosierung. Die Anzeige der Meßwerte erfolgt sofort über analoge oder digitale Mittel und die Verrechnung über die Microcomputer-Steuerung. Der freie Auslauf kann wiederum nach Fig. 1 durch eine Abzugspumpe ersetzt werden.

Eine Volumen-Meßeinrichtung besteht nach Fig. 4 aus einem Klarsichtbehälter 51, einem Deckelteil 52, verspannt mit Spannschrauben 53, einem Schwimmer 54, der mit einem Potentiometer 55 verbunden ist. Das Schlammwasser wird über das Führungsrohr 56 nach unten geführt und tangential eingeleitet. Über eine tangentiell angeordnete Spüldüse 57 ist eine Wandspülung gewährleistet. Das Potentiometer 55 ist mit der elektrischen Steuerung 28 verbunden.

Der Volumenskala 58 steht eine 2. Skala 59 gegenüber, welche das Feststoffvolumen oder -gewicht anzeigt. Dieses Feststoffvolumen im Schlamm, durch Verdampfen ermittelt, ist ein für den jeweiligen Betrieb charakteristischer Wert. Bei Änderung der Zementsorte und/oder der Zuschlagstoffe können sich Änderungen ergeben, die entweder vernachlässigt werden können oder auszugleichen sind. Zu diesem Zweck ist die Feststoffskala ein in sich gleichmäßig elastisches Band, das mittels Längsverstelleinrichtung 60 veränderlich ist.

Einer bestimmten vermessenen Schlammwassermenge V_S nach Fig. 5 entspricht nach Absetzen des Schlammes ein bestimmtes Volumen V_SA, das einen bestimmten Feststoffwert V_F und Wasserwert V_W enthält. Durch Verdampfen des Wassers bleibt das Feststoffgewicht G_F zurück, dessen Volumen aus V=G/γ festgestellt und auf gleicher Höhe mit der Schlammwassermenge V_S eingestellt wird, siehe Pfeil auf Skalen 58 und 59.

Betriebszustandsänderungen können damit nach Bedarf angepaßt werden. Wird beispielslweise der Trennschnitt niedriger oder haben die Rohdichten der zu verarbeitenden Betonzuschlagstoffe andere Werte, so ist leicht eine Korrektur durch Verlängern oder Verkürzen des Meßstabes der Skala 59 möglich, siehe strichpunktierte Stellungen.

Der auf diese Weise erhaltene Wert für die geförderte Feststoffmenge wird bei der Wasserprogrammierung zugeschlagen und kann bei der Feinstoffdosierung (Sand) abgezogen werden. Wichtig ist auf jeden Fall die Wasserkorrektur, weil sie sich auf die Konsistenz und Festigkeit des Betons deutlich auswirkt, während ein Feinstoffanteil mehr den erreichbaren oder entsprechenden Porenraum des Betons beeinflußt.

Analog erhält nach Fig. 6 bei einer Kreiszeigerkopfanzeige die Ist-Skala 61 einer Wassermenge eine 2. Skala 62 (Feststoff- Volumen), die gegenüber der Ist-Skala die Feststoff- bzw. Wasserkorrekturmenge anzeigt. Auch hier ist die Skala längenveränderlich. Zu diesem Zweck kann eine Bandskala aus elastischem Werkstoff über eine Führung 63 gelegt und am Ende mittels Gewinde 64 und Rändelschraube 65 nachgestellt werden.

Für den Fall, daß der Klarsichtbehälter 51 nach Fig. 4 ersetzt wird durch einen undurchsichtigen Blechbehälter, ist es möglich, die Werte außerhalb, etwa parallel zum Linearpotentiometer 55, direkt anzuzeiigen. Die Skala für das Feststoff-Volumen oder Feststoffgewicht 59 wird dann ebenfalls neben der Ist-Volumenskala 58 angeordnet. Ein Zeiger am Schleifer des Potentiometers 55 läuft den Skalen entlang. Der Schleifer selbst wird, wie üblich, mittels Verbindungsstangen vom Schwimmer 54 verschoben.

Während die ablesbaren Feststoffwerte bei Einfachanlagen manuell in die Programmsteuerung 28 beispielsweise der Mischanlage übertragen werden können, lassen sich die angezeigten Feststoffwerte auch automatisch mit dem Zugabewasser verrechnen. Fig. 7 zeigt eine solche Lösung. Hier ist eine Wägeeinrichtung, bestehend aus Behälter 71 mit Auslaßklappe 72, der Meßeinrichtung als mechanische 4-Punkt-Waage 73 mit Kreiszeigerkopfanzeige oder als elektromechanische Waage 744, mit einer zusätzlichen Volumen-Meßeinrichtung versehen. Diese wiederum besteht aus Schwimmer 75, Hebel 76, Lager/Welle 77, Schubstange mit Zahnstangenteil 78 und Ritzelwelle gleichzeitig als Potentiometerantrieb 79 und dem Potentiometer 80. Der Volumen-Meßwert wird in bekannter Weise über den Verstärker 81 in der Steuerung 82 auf einen oder zwei Fernanzeigeköpfe 83 analog oder über Analog/Digitalwandler 84 bzw. 85 angezeigt. Genauso erfolgt die Anzeige der Gewichtswerte bei 86.

Auch ist es möglich, den Gewichtswert und den Volumenwert über eine einzige Skala sichtbar zu machen. Damit kann über die sich darstellende Differenz die Schlammkonzentration direkt abgelesen werden. Die Fernanzeige besteht beispielsweise nach Fig. 8 aus der Skalenscheibe 87 mit Skala 88, dem Stellmotor oder der Verstärker/Motoreinheit 89 mit Zeiger 90 für den Gewichtswert, etwa von hinten angebaut, und dem Stellmotor 91 mit Zeiger 92 für den Volumenwert, von vorne angebaut. Es ist auch möglich, beide Antriebe nach hinten zu nehmen und mit Hohlwelle zu arbeiten.

Der Analoganzeige entsprechend wird der Gewichts- und Volumenwert und evenutell der Differenzwert alternativ digital bei 85/86 angezeigt.

Parallel zu dieser Meßwertübertragung wird auf bekannte Weise bei beiden Meßwertaufnehmern über weitere Potentiometer 93 ein Meßwert für Microcomputer 104 und für einen Drucker 105 abgenommen.

Ein derartiger Behälter 71 mit der Volumenmeßeinrichtung kann für Einfachanlagen als sehr niedrig bauende Einheit eingesetzt werden. Anstelle einer Potentiometer-Fernübertragung mit Anzeige nach Fig. 7 und 8 ist auch eine Direktanzeige möglich. Die Schwimmerhebelwelle wird mit einem Zeiger versehen, der über die Skala an der Außenwand des Behälters läuft. Parallel zu dieser Volumenskala ist der Feststoffwert durch Ausdampfen ermittelt, auf der 2. Skala, die wiederum längsveränderlich ist, abzulesen. Diese Direktanzeige kann wieder ergänzt werden durch Potentiometeranbau 79/80, Verstärker 81 und Fernanzeige 83 sowie einer Werteinstellvorrichtung über den Abgleich einer Dosiersteuerung.

Eine kombinierte Volumen- und Gewichts-Meßeinrichtung kann statt der Ausführung gemäß Fig. 8 mit einem Kreiszeigerkopf versehen sein, dessen Zeigerwelle hohl gebohrt ist. Durch diese Bohrung wird die Zeigerwelle der Volumenanzeige geführt, die den Volumenzeiger trägt. Geberpotentiometer und Motor mit Verstärker sind als elektrische Welle miteinander verbunden.

Positionsübersicht

16 Druckleitung
27 Wasserwaage
88 elektr. Steuerung
29 Wahlschalter
30 Mischer
31 Falleitung
32 Pumpe
33 Düsen
34 Wasserzähler
35 Meßgefäß
W_G = Gesamtwassermenge
W_S = Schlammwasser
W_R = Reinwasser
V_S = Volumen Schlammwasser
V_SA = Volumen abgesetzter Schlamm
V_W = Volumen Wasser im Schlamm
V_F = Volumen Feststoff im Schlamm
G = Gewicht Feststoff
γ = Spez. Gew. des Feststoffes
51 Klarsichtbehälter
52 Boden/Deckelteil
53 Spannschraube
54 Schwimmer
55 Linearpotentiometer
56 Führungsrohr
57 Spüldüse
58 Ist-Volumen-Skala
59 Skalenband Feststoff-Volumen/Gewicht
60 Längsverstelleinrichtung
61 Ist-Gewicht-Skala
62 Skala Feststoff-Volumen/Gewicht
63 Führung
64 Gewinde
65 Rändelschraube
71 Behälter
72 Auslaßklappe
73 4-Punkt-Waage
74 elektromechanische Waage
75 Schwimmer
76 Hebel
77 Lager/Welle
78 Schubstange/Zahnstange
79 Ritzelwelle/Potiantrieb
80 Potentiometer
81 Verstärker
82 Steuerung
83 Fernanzeigekopf
84 Analog/Digitalwandler
85 Digiitalanzeige
86 Gewichtsanzeige
87 Skalenscheibe
88 Skala
89 Stellmotor
90 Zeiger
91 Stellmotor
92 Zeiger
93 parallellaufende Potis
94 Zeiger
95 Skala
104 Micro-Computer
105 Drucker
112 Gewichtsanzeigewert

Claims

1. Verfahren zur Aufarbeitung von Zementschlammwasser, das aus der Rest- und Rückbetonaufbereitung in Betonwerken anfällt, wobei das Zementschlammwasser als Anmachwasser zur Frischbetonherstellung verwendet wird und dem in Abhängigkeit von einer Feststoffkonzentration eine bestimmte Reinwassermenge hinzudosiert wierd, dadurch gekennzeichnet, daß

- von einer bestimmten Schlammwassermenge das Volumen und das Gewicht gemessen werden,
- daraus der Feststoffanteil des Schlammwassers errechnet wird und
- eine diesen Feststoffanteil berücksichtigende Reinwassermenge dem Schlammwasser hinzudosiert wird.

2. Gerätschaft zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

- mit einer Einrichtung zur Messung von Änderungen des Feststoffanteils im Zementschlammwasser und
- einer Einrichtung zur Mischung des Zementschlammwassers mit Reinwasser in Abhängigkeit von der gemessenen Feststoffkonzentration,

dadurch gekennzeichnet, daß

- einer Wägeeinrichtung, bestehend aus einem Behälter (51, 71) zur Aufnahme einer bestimmten Schlammwassermenge, einer mechanischen 4-Punkt-Waage (27, 74) oder einer elektromechanischen Waage (74), zur Gewichtsbestimmung der Schlammwassermenge,
- gleichzeitig eine Volumenmeßeinrichtung, bestehend aus einem Schwimmer (75), einem Hebel (76), einem Lager oder einer Welle (77), einer Schubstange mit Zahnstangenteil (78) und einer Ritzelwelle, zur Volumenbestimmung dieser Schlammwassermenge zugeordnet ist,
sowie das Mittel zur Errechnung des Feststoffanteils und zur Dosierung der Reinwassermenge vorgesehen sind.

3. Gerätschaft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (51) für das Zementschlammwasser eine Flüssigkeitsstandanzeige mit einer Ist-Meßskala (58) aufweist und daß in konstantem Abstand benachbart der Ist-Meßskala (58) ein Skalenband (59) mit spreizbarer Teilung angeordnet ist.

4. Gerätschaft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Skalenband (59) aus elastisch dehnbarem Material besteht, an dessen einem Ende eine Längenverstelleinrichtung (60) angreift.

5. Gerätschaft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenverstelleinrichtung (60) eine Gewindestange mit Rändelmutter umfaßt.

6. Gerätschaft nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Meßskala (58) und das Skalenband (59) linear ausgebildet sind.

7. Gerätschaft nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Meßskala und das Skalenband konzentrisch zueinander angeordnet sind.

8. Gerätschaft nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ist-Meßskalen (58) jeweils einer Gewichts- und einer Volumenmeßeinrichtung zugeordnet sind.

9. Gerätschaft Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ist-Meßskalen für die Volumen- und die Gewichtsmessung in einer einzieigen Anzeigevorrichtung zusammengefaßt sind.

10. Gerätschaft nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung zwei koaxiale Zeiger (90; 92) aufweist.

11. Gerätschaft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung einen Kreiszeigerkopf mit einer Hohlwelle für einen ersten Zeiger und einer die Hohlwelle durchsetzenden Welle für einen zweiten Zeiger aufweist.