DE3623724C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Zement für die Herstellung von Frischbeton jeweils nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Es ist bei manchen Anwendungsfällen nötig, den Beton vor dem Einbau zu kühlen, um die Schwingrißneigung im erhärtenden Beton zu vermindern.

In der Literatur (Betonwerk + Fertigteil-Technik, Heft 8/81, S. 508) wurde schon vorgeschlagen, den Zement mittels flüssigen Stickstoffs vorzukühlen und diesen im gekühlten Zustand einer Mischanlage zuzuführen. Problematisch ist dabei die Erzielung einer ausreichenden Kühlung des Zements auf wirtschaftliche Weise, weil Zement ein schlechter Wärmeleiter ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung der eingangs erläuterten Gattung so auszugestalten, daß ein Kühlen des Zements auf einfache, effektive Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 2 genannten Merkmalen 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 der eingeblasene 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 Berührung. Ferner ist mit keinerlei Zeitverzögerung und 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.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3 hat den Vorteil, daß lange Wege für den Zement und den flüssigen Stickstoff eingehalten werden, was zu einer besonders nachhaltigen Kühlung führt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ergibt eine Wirbelbildung mit noch längerer Kontaktzeit zwischen Stickstoff und Zement und dementsprechend noch günstigere Kühlung.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur eine Seitenansicht (teilweise im Schnitt) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

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 angeordnet 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 einem 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 abgestützt ist. Der untere Bereich 3 b läuft von dem Angriffspunkt des Haltegestells 3 c zum Boden 6 hin konisch zu. Ein Sperrorgan 9 ist am unteren Ende 3 d des Zementsilos 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 Zementsilo 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 allgemeinen 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 Förderorgan 10 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 erweitert sich zum unteren Teil des Behälters 5 a hin diffusorartig. Umgekehrt ist zwischen der Außenwand des ersten Strömungskanals 11 a und der Innenwand des Entstaubungssilos 5 ein nach oben gerichteter und sich ebenfalls diffusorartig erweiternder, zweiter Strömungskanal 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 Bereich 5 e ist ferner eine Einrichtung 14 mit Durchtrittsöffnungen 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 Behälter 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 Zementsilos, eine starke Verwirbelung und intensive Durchmischung von Zement und Stickstoff aus, so daß ein guter Wärmeübergang vom Zement auf den Stickstoff eintritt. 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 Entstaubungssilo 5 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 (Pfeil P 1), schließlich infolge der diffusorartigen Erweiterung des Strömungskanals und des Übergangs auf den Behälterquerschnitt eine starke Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit, die eine Ablagerung des Zementes im unteren Bereich 5 b des Entstaubungssilos 5 begünstigt. Das verbleibende 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 Strömungskanals 11 b im oberen Bereich 5 e gesammelt und über die Durchtrittsöffnungen 14 a (Pfeile P 3) entweder einer Regenerierungsstufe oder der umgebenden Atmosphäre zugeführt 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.

Das Enstaubungssilo kann auf vielfältige Art ausgebildet sein, so z. B. als Zyklon, Naßabscheider, Filter, Absorptionskolonne. 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 (4)

1. Verfahren zum Kühlen von Zement für die Herstellung von Frischbeton, bei dem der verwendete Zement aus einem Silofahrzeug in ein Zementsilo gefördert wird, aus welchem er einer Mischanlage zugeleitet wird, wobei der Zement mittels flüssigen Stickstoffs gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit dem Zement der flüssige Stickstoff in das Zementsilo eingeblasen wird.

2. Vorrichtung zum Kühlen von Zement für die Herstellung von Frischbeton, mit einem Zementsilo zum Lagern des aus einem Silofahrzeug geförderten Zementes, einem Flüssig- Stickstoffbehälter und einer Mischanlage, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zementsilo (3) wenigstens zwei im gleiche Bereich benachbart angeordnete Anschlüsse (7 a, 8 a) aufweist, wobei der eine (8 a) mit dem Flüssig- Stickstoffbehälter (4) und der andere (7 a) mit dem Silofahrzeug (2) verbindbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7 a, 8 a) im oberen Bereich des Zementsilos (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7 a, 8 a) zueinander parallele und tangential in das Zementsilo (3) mündende Einblasestutzen sind.