DE3623724A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von frischbeton unter verwendung von durch fluessigen stickstoff gekuehltem zement - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen von frischbeton unter verwendung von durch fluessigen stickstoff gekuehltem zementInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her
stellen von Frischbeton nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Es ist bei manchen Anwendungsfällen nötig, den Beton vor
dem Einbau zu kühlen, um die Schwindrißneigung im kon
struktiven Beton zu vermindern. Diese Kühlung erfolgt in
der Praxis durch Aufblasen flüssigen Stickstoffs auf den
Frischbeton. In der Literatur (Betonwerk+Fertigteil-
Technik, Heft 8/81, S. 508 und Baugewerbe 64 (1984) Nr. 5,
S. 66) wurde auch schon vorgeschlagen, den Zement
mittels flüssigen Stickstoffs vorzukühlen und diesen im
gekühlten Zustand einer Mischanlage zuzuführen. Proble
matisch ist dabei die Erzielung einer ausreichenden Kühlung
auf wirtschaftliche Weise, weil Zement ein schlechter
Wärmeleiter ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs erläuterten Gattung so ausszugestalten, daß
ein Kühlen des Zementes auf einfache, effektive Weise
möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsge
mäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Da der flüssige Stickstoff zugleich mit dem Zement in
das Zementsilo eingeblasen wird, ergibt sich durch die
beim Einblasen stark vergrößerte Zementoberfläche eine
große Austauschfläche und damit ein guter Wärmeübergang.
Dieser wird noch dadurch verbessert, daß auch der einge
blasene Stickstoff den Zerfall des Zementes in feine
Partikel begünstigt und somit eine zusätzlich vergrößerte
Austauschfläche bewirkt. Außerdem kommt der in das
Zementsilo einströmende Zement immer mit flüssigem
Stickstoff unter konstant niedriger Temperatur in Be
rührung. Ferner ist mit keinerlei Zeitverzögerung und
nur mit einem geringen Energiebedarf zu rechnen, da der
Zement ohnehin in das Zementsilo eingeblasen werden muß,
und dabei ein inniger Kontakt zwischen dem Stickstoff
und dem Zement leicht herzustellen ist. Diese Vorteile
bewirken einen wesentlich erhöhten Gesamtwirkungsgrad.
Günstig ist auch das Merkmal von Patentanspruch 2,
da durch das gleichzeitige Einblasen im oberen Bereich eine
gute Verwirbelung von Stickstoff und Zement und eine
Strömung mit feinverteilten Partikeln entsteht. Außerdem
steht während des Absinkens der Zementpartikel zum Boden
des Silos eine ausreichend lange Kontaktzeit zum Wärme
abtransport zur Verfügung.
Durch die vorteilhaften Merkmale des Patentanspruchs 3
wird ein sofortiger inniger Kontakt und ein Angleichen
der Strömungsgeschwindigkeiten bzw. ein Mitreißen der
Zementpartikel durch den Stickstoff erzielt. Die Strömungs
profile und -wege sind daher zum Teil identisch,
was sich positiv auf die Kontaktzeit auswirkt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens läßt sich
nach Patentanspruch 4 durchführen, da mit dem tangentialen
Einleiten eine Art "Dralleffekt" erzielt wird, der
einen längeren Strömungsweg und eine längere Kontaktzeit
der Komponenten zur Folge hat.
Zweckmäßigerweise wird das Verfahren nach Patentanspruch 5
durchgeführt, weil durch die weitgehende Abscheidung
die Zementverluste sehr gering gehalten werden können.
Außerdem wird eine Verschmutzung der Umwelt verringert,
wenn der Stickstoff nur mit wenigen Zementpartikeln be
laden in die umgebende Atmosphäre austritt.
Mit den vorteilhaften Merkmalen von Patentanspruch 6 ist
eine Zement-Rückgewinnung möglich, die dem Gesamtwirkungs
grad der Betonherstellung ebenso wie dem Umwelt
schutz zugutekommt. Eine Rückführung des Zementes ist
auch vollautomatisch mittels Förderorganen durchführbar.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum
Herstellen von Frischbeton nach dem Oberbegriff von
Patentanspruch 7.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung der in diesem Oberbegriff erläuterten Gattung
zu schaffen, die ein Kühlen des Zementes auf apparativ
einfache und wirkungsvolle Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsge
mäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 7 gelöst.
Durch die Anordnung der Anschlüsse im gleichen Bereich
des Zementsilos und deren Verbindung mit dem Flüssig-
Stickstoffbehälter bzw. dem Silofahrzeug ist ein Kühlen
des Zementes unproblematisch und wirtschaftlich durch
führbar, da lediglich ohnehin bestehende Vorrichtungs
teile zu verwenden sind. Kostspielige Veränderungen oder
Neuinstallationen entfallen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind je
weils den Patentansprüchen 8 bis 13 zu entnehmen.
Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird
nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige
Figur zeigt:
- eine Seitenansicht (teilweise im Schnitt) einer Vorrichtung zum Kühlen von Zement mittels flüssigen Stickstoffs.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 1 zum Kühlen von
Zement mittels flüssigen Stickstoffs dargestellt, die im
wesentlichen ein aus einem Silofahrzeug 2 beschickbares
Zementsilo 3, einen Flüssig-Stickstoffbehälter 4 und ein
Entstaubungssilo 5 aufweist, und auf einem Boden 6 ange
ordnet ist.
Auf dem Silofahrzeug 2 liegt ein Behälter 2 a auf, dessen
äußeres Ende 2 b zum Zementsilo 3 weist und mit diesem
über eine Rohrleitung 7 verbunden ist. Der Flüssig-
Stickstoffbehälter 4 ist stehend angeordnet, über Füße
4 a fest auf dem Boden 6 abgestützt und an seinem unteren
Ende 4 b über eine Rohrleitung 8 ebenfalls mit dem
Zementsilo 3 verbunden.
Das Zementsilo 3 weist einen Behälter 3 a auf, der in
seinem unteren Bereich 3 b auf einem Haltegestell 3 c ab
gestützt ist. Der untere Bereich 3 b läuft von dem Angriffs
punkt des Haltegestells 3 c zum Boden 6 hin konisch
zu. Ein Sperrorgan 9 ist am unteren Ende 3 d des Zement
silos 3 angeordnet und mit einem Förderorgan 10 verbunden,
das eine Mischanlage (nicht gezeigt) beschickt. Im
oberen Bereich 3 e des Zementsilos 3 sind zwei benachbarte
seitliche Anschlüsse 7 a, 8 a angebracht, wobei der erste,
7 a, an die Rohrleitung 7, der zweite, 8 a, an die
Rohrleitung 8 angeschlossen ist. Die Anschlüsse 7 a, 8 a
sind als zueinander parallele Einblasestutzen (nicht näher
gezeigt) ausgebildet, die tangential in das Zement
silo 3 einmünden.
Vom Kopf des Zementsilos 3 führt ein Strömungskanal 11
zum oberen Bereich 5 e des Entstaubungssilos 5, in das er
seitlich eintritt. Das Entstaubungssilo 5 ist im allge
meinen dem Zementsilo 3 vergleichbar aufgebaut mit einem
auf einem Haltegestell 5 c abgestützten Behälter 5 a, einem
konisch nach unten zulaufenden unteren Bereich 5 b, einem
am unteren Ende 5 d befestigten Sperrorgan 12 und einem
daran angebrachten Förderorgan 13, das mit dem Förder
organ 9 des Zementsilos 3 verbunden ist. Der seitlich in
den oberen Bereich 5 e des Entstaubungssilos 5 eintretende
Strömungskanal 11 ist in der Behältermitte vertikal
nach unten abgebogen (erster Strömungskanal 11 a) und er
weitert sich zum unteren Teil des Behälters 5 a hin
diffusorartig. Umgekehrt ist zwischen der Außenwand des ersten
Strömungskanals 11 a und der Innenwand des Entstaubungs
silos 5 ein nach oben gerichteter und sich
ebenfalls diffusorartig erweiternder, zweiter Strömungs
kanal 11 b angeordnet, wobei der erste Strömungskanal 11 a
eine untere, innere Austrittsfläche 11 c und der zweite
Strömungskanal 11 b eine untere, äußere Eintrittsfläche
11 d aufweist, die beide gleich groß sind. Im oberen Be
reich 5 e ist ferner eine Einrichtung 14 mit Durchtritts
öffnungen 14 a zum Abziehen des Stickstoff-Luft-Gemisches
angeordnet.
Im folgenden wird der Verfahrensablauf zum Herstellen
von Frischbeton unter Verwendung von gekühltem Zement in
der zuvor beschriebenen Vorrichtung näher erläutert.
Dazu wird das mit Zement beladene Silofahrzeug 2 an den
Anschluß 7 a, der mit flüssigem Stickstoff gefüllte Be
hälter 4 an den Anschluß 8 a angeschlossen. Gleichzeitig
mit dem Zement wird auch der flüssige Stickstoff über
die Einblasestutzen in das Zementsilo 3 eingeblasen. Dabei
bildet sich, besonders im oberen Bereich 3 e des Zement
silos, eine starke Verwirbelung und intensive
Durchmischung von Zement und Stickstoff aus, so daß ein
guter Wärmeübergang vom Zement auf den Stickstoff ein
tritt. Der Zement gibt bei diesem Vorgang einen Teil
seiner Wärmemenge ab, die eine Temperaturerhöhung und
ein Verdampfen des Stickstoffs bewirkt, wobei sich der
Zement gleichzeitig abkühlt.
Infolge der starken Verwirbelung und des damit verbundenen
Zerfalls des Zementes in feinverteilte Partikel wird
ein Teil des Zementes von dem inzwischen gasförmigen
Stickstoff über den Strömungskanal 11 in das Entstaubungs
silo mitgerissen, während sich der überwiegende
Teil des Zementes im Zementsilo 3 ablagert. Im ersten
Strömungskanal 11 a erfährt das Zement-Stickstoff-Luft-
Gemisch zunächst eine vertikale Ablenkung (s. Pfeil P 1),
schließlich infolge der diffusorartigen Erweiterung des
Strömungskanals und des Übergangs auf den Behälterquer
schnitt eine starke Reduzierung der Strömungsgeschwindig
keit, die eine Ablagerung des Zementes im unteren Be
reich 5 b des Entstaubungssilos 5 begünstigt. Das ver
bleibende Stickstoff-Luft-Gemisch, welches nur noch sehr
geringe Zementbeladungen aufweist, umströmt das untere
Ende des ersten Strömungskanals 11 a in Richtung der
Pfeile P 2 und kann nach Durchströmen des zweiten Strö
mungskanals 11 b im oberen Bereich 5 e gesammelt und über
die Durchtrittsöffnungen 14 a (Pfeile P 3) entweder einer
Regenerierungsstufe oder der umgebenden Atmosphäre zuge
führt werden.
Der mit diesem Verfahren gekühlte Zement wird über die
Sperrorgane 9, 12 und die Förderorgane 10, 13 in Richtung
des Pfeiles P 4 schließlich einer Mischanlage zugeleitet.
Ein Zahlenbeispiel soll in Tabellenform die verschiedenen
Kapazitäten, unterschiedlichen Betriebszustände und
eine konstruktive Ausführungsform der Vorrichtung 1 ab
schließend verdeutlichen (die angegebenen Daten sind als
grobe Richtwerte ohne normativen Charakter zu be
trachten):
Kapazität des Silofahrzeugs 225 t
Kapazität des Zement- und Entstaubungssilos 3, 5jew. 30 t
Zementtemperatur im Silofahrzeug 265°C
Temperatur des Flüssig-Stickstoffs im Behälter 4-180°C
Konstruktive Daten des diffusorartigen Abschnitts
im Strömungskanal 11 a: Länge3 m kleinster/größter Durchmesser0,8/1,7 m Durchmesser des Entstaubungssilos 52,4 m
im Strömungskanal 11 a: Länge3 m kleinster/größter Durchmesser0,8/1,7 m Durchmesser des Entstaubungssilos 52,4 m
Aufgegebener Druck auf das Silofahrzeug 2
zum Einblasen des Zementes2 bar Dauer des Einblasevorgangs15 min Stickstoffverbrauch2 t Zementtemperatur im unteren Bereich 3 b des Zementsilos 317°C Stickstofftemperatur im Entstaubungssilo 5-100°C
zum Einblasen des Zementes2 bar Dauer des Einblasevorgangs15 min Stickstoffverbrauch2 t Zementtemperatur im unteren Bereich 3 b des Zementsilos 317°C Stickstofftemperatur im Entstaubungssilo 5-100°C
Das Verfahren könnte auch mit einer Vorrichtung durchge
führt werdden, bei dem der flüssige Stickstoff und/oder
der Zement über direkte Förderleitungen ohne Behälter
zum Zementsilo gelangen. Außerdem kann das Entstaubungs
silo auf vielfältige Art ausgebildet sein, so z. B. als
Zyklon, Naßabscheider, Filter, Adsorptionskolonne. So
können sich, insbesondere an den oberen Bereich 5 e,
nachfolgende oder eingebaute Verfahrensschritte zum
weiteren Trennen des Gemisches oder zum Regenerieren
bestimmter Bestandteile eingebaut werden. Auch die Art
des Einblasens der Komponenten ist nicht auf ein Gleich-
oder Parallelstromverfahren beschränkt; generell ist
ebenso der Einsatz eines Gegenstromverfahrens möglich.
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen von Frischbeton, bei dem der
verwendete Zement aus einem Silofahrzeug in ein Zement
silo gefördert wird, aus welchem er einer Mischanlage
zugeleitet wird, wobei der Zement mittels flüssigen
Stickstoffs gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu
gleich mit dem Zement der flüssige Stickstoff in das Zement
silo eingeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zement und der flüssige Stickstoff im oberen Be
reich des Zementsilos eingeblasen werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Zement und der Stickstoff je
weils über parallel verlaufende Einblasestutzen in das
Zementsilo eingeleitet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zement und der Stickstoff über
die Einblasestutzen tangential in das Zementsilo ein
geleitet werden.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Einblasen der
beiden Komponenten auftretende Staubentwicklung durch
eine Abscheidung des Zementes in einem Entstaubungssilo
reduziert wird, in dem das Zement-Stickstoff-Luft-
Gemisch beim Durchströmen eines entsprechenden Kanals eine
vertikale Ablenkung und in einem diffusorähnlichen Be
reich desselben eine Geschwindigkeitsverringerung er
fährt.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der im Entstaubungssilo
ausfallende Zement dem Zementsilo oder der Mischanlage
zugeführt wird.
7. Vorrichtung zum Herstellen von Frischbeton, mit einem
Zementsilo zum Lagern des aus einem Silofahrzeug geför
derten Zementes, einem Flüssig-Stickstoffbehälter und
einer Mischanlage, insbesondere zum Durchführen des Ver
fahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zementsilo (3) wenigstens zwei im
gleichen Bereich angeordnete Anschlüsse (7 a, 8 a) auf
weist, wobei der eine (8 a) mit dem Flüssig-Stickstoff
behälter (4) und der andere (7 a) mit dem Silofahrzeug
(2) verbindbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlüsse (7 a, 8 a) im oberen Bereich des
Zementsilos (3) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7 a, 8 a) zueinander
benachbart am Zementsilo (3) angebracht sind.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7 a,
8 a) zueinander parallele und tangential in das Zement
silo (3) mündende Einblasestutzen sind.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Zement
silo (3) verbundenes Entstaubungssilo (5) vorgesehen
ist, das einen ersten nach unten gerichteten und sich
zum unteren Teil diffusorartig erweiternden Strömungs
kanal (11 a) sowie einen nach oben gerichteten, zweiten
Strömungskanal (11 b), der sich ebenfalls diffusorartig
erweitert, für das an dem Zementsilo (3) austretende
Zement-Stickstoff-Luft-Gemisch aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Strömungskanal (11 b) den ersten
(11 a) ringförmig umgibt, und daß die kreisförmige Aus
trittsfläche (11 c) des ersten Strömungskanals genauso
groß ist wie die ringförmige Eintrittsfläche (11 d) des
zweiten.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Entstaubungs
silo (5) jeweils eine Einrichtung (12, 13; 14) zum
Sammeln und/oder Abziehen des Zementes und des Stickstoffs
aufweist, wobei erstere (12, 13) im unteren Bereich (5 b),
letztere (14) im oberen Bereich (5 e) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863623724 DE3623724A1 (de) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von frischbeton unter verwendung von durch fluessigen stickstoff gekuehltem zement |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3623724A1 true DE3623724A1 (de) | 1988-01-28 |
DE3623724C2 DE3623724C2 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=6305151
Family Applications (1)
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DE19863623724 Granted DE3623724A1 (de) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von frischbeton unter verwendung von durch fluessigen stickstoff gekuehltem zement |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MAYER, MAX, 8261 REISCHACH, DE |
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8331 | Complete revocation |