DE3705735A1

DE3705735A1 - Verfahren zur bearbeitung von gemischen, hauptsaechlich von betongemischen und vorrichtung zu dessen realisierung

Info

Publication number: DE3705735A1
Application number: DE19873705735
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Sergeevic Arbeniev; Aleksandr Aleksandrov Ignatiev; Vitalij Alekseevic Silin; Aleksandr Semenovic Melnikov; Sergej Fedorovic Tomskich
Original assignee: Vladimirsky Politekhnichesky Institut
Current assignee: Vladimirsky Politekhnichesky Institut
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1988-09-01
Also published as: SE8700798D0; US4872760A; GB2201409B; FR2613468B1; CH673429A5; GB8704428D0; DE3705735C2; JPS63237907A; SE8700798L; SE458840B; FR2613468A1; GB2201409A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Bauwesen, und zwar betrifft sie ein Verfahren zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, und eine Vorrichtung zu dessen Realisierung.

Die vorliegende Erfindung kann zum Erwärmen verschiedener Baumörtel, Gas-Aschen-Silikatmischungen, Bitumen, Tone, gefrorener Betonzuschlagstoffe, für die Naßaktivierung von Zement, für die ununterbrochene Warmfeuchtbehandlung solcher Mineralstoffe wie Gips, für die schnelle Wassersättigung von Leichtzuschlagstoffen für Beton, zum Erwärmen von Wasser, von Stoffen bei der Weinherstellung und beliebiger anderer flüssiger Medien in der Nahrungsmittel- und chemischen Industrie verwendet werden.

Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung bei der Bearbeitung von Gemischen für die Herstellung von Fertigbauteilen und verschiedenen (Fertig-) Erzeugnissen und Konstruktionen aus Beton und Stahlbeton, u.a. auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen, eingesetzt werden.

Es ist bekannt, daß der Wärmefaktor die entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Härteprozesse des Betons spielt. Ohne zusätzliche Erwärmung erhärtet der Beton sehr langsam, besonders bei niedrigen Umgebungstemperaturen.

Unter den existierenden Verfahren zur Wärmebehandlung des Betons nehmen verschiedene Erwärmungsverfahren z.Z. die dominierende Stellung ein. Diese Verfahren sind jedoch durch eine erhebliche Dauer der Wärmebehandlung und einen hohen Energieverbrauch gekennzeichnet und bewirken Störungen der Betonstruktur infolge der Wärmeausdehnung der im Beton befindlichen Luft und des Wasserdampfes.

Das ständig wachsende Tempo im modernen Bauwesen erfordert die Anwendung neuer, besserer Verfahren zur Wärmebehandlung, die die Erhärtung des Betons beschleunigen und seine Qualität verbessern, während das in letzter Zeit entstandene Energieproblem überall harte Anforderungen an den Energieverbrauch stellt, u.a. auch für die Wärmebehandlung des Betons.

Es ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Betongemischen (SU-Urheberscheinschrift Nr. 10 87 496) bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Gemisch ununterbrochen im Innern eines geschlossenen Behälters bewegt und während dieser Bewegung erwärmt man das Gemisch in einer in der Länge des Mischers begrenzten Zone durch Zuführung von Dampf von außen. Dabei wird das Gemisch in der Zone, in der es der Einwirkung des Dampfes ausgesetzt ist, mit einer Geschwindigkeit von 45 bis 55 cm/s bewegt und der Dampf mit einem Druck von 0,7 bis 1,0 kp/cm² zugeführt.

Für die Realisierung dieses Verfahrens benötigt man eine äußere Wärmequelle, und zwar Dampf, weshalb die Steuerung des Erwärmungsprozesses und die Gewährleistung der vorgegebenen technologischen Kennwerte des Betongemisches erschwert wird. Der Kontakt der dampfzuführenden Einrichtung mit dem Betongemisch führt zu einem schnellen Anwachsen einer Betonschicht auf der Oberfläche dieser Einrichtung, wodurch die Effektivität und Betriebszuverlässigkeit der nach diesem Verfahren funktionierenden Vorrichtung verringert wird. Als Antriebsvorrichtung des Gemisches wird eine von einem Elektromotor angetriebene Schnecke verwendet, wodurch der Gesamtenergieverbrauch für die Wärmebehandlung des Gemisches bei der Realisierung dieses Verfahrens erhöht wird. Außerdem kommt es beim Erwärmen des Gemisches bis auf hohe Temperaturen zu einem Anhaften des zu transportierenden Gemisches an der Schnecke, was eine Verschlechterung der Erwärmung, des Transports und des Durchmischens des Gemisches bewirkt.

Es ist ein halbkontinuierliches Verfahren zur Bearbeitung von Gips bekannt (Stevens Norbert J. Semi-continuons material treatment process. Joy. Manufacturing Co., US-Patentschrift Nr. 31 58 441). Dieses Verfahren wird in einem Brennapparat durchgeführt, der einen senkrechten Zylinder darstellt, der in seiner Höhe durch steife Zwischenwände in fünf Kammern unterteilt ist. Die Zwischenwände sind mit hohlen Leiteinrichtungen versehen, die gleichzeitig die Funktion von Wärmeaustauschern ausüben.

Im Mittelteil des Zylinders verläuft eine senkrechte Welle, die ihn in eine Drehbewegung versetzt. Der Gipsstein gelangt durch einen oberen Kegel des Zylinders in die erste Kammer, wo das in ihm enthaltene Wasser unter Einwirkung der hohen Temperatur (260°C) verdampft. Der Verdampfungsprozeß der Feuchtigkeit aus dem Gips geschieht durch Erhitzen der Oberfläche der Wärmeaustauscher, durch die heißes Erdöl oder ein anderes Öl, auf eine beliebige geeignete Art zugeleitet, zirkuliert.

Unter dem Druck des in der Kammer entstehenden Wasserdampfs gelangt der getrocknete Gips nach unten in die nächste Kammer. In der ersten Kammer sinkt der Druck bis zum Normalwert, und eine neue Portion Gips wird eingeführt. In der zweiten Kammer, in der die Temperatur ca. 325°C beträgt, kommt es zur Zerlegung des Gipses und zur Entfernung des chemisch gebundenen Wassers, wobei sich ein Gleichgewichtszustand des Wasserdampfs einstellt. Der Brennprozeß endet in der fünften (untersten) Kammer. Bei diesem Verfahren vollzieht sich das Brennen des Gipses unter dem Druck des aus dem Gips während des Brennprozesses austretenden Wasserdampfs. Das Brennen des Gipses geschieht sowohl durch die bis auf eine hohe Temperatur erhitzte Oberfläche der Wärmeaustauscher, als auch durch die Temperatur des Phasenübergangs des bei der Kondensation entstandenen Dampfs.

Im folgenden verwandelt sich das gesamte im Gips enthaltene Wasser in Dampf und sammelt sich in der oberen Zone der entsprechenden Kammer an. Unter dem Druck dieses Dampfs fällt der getrocknete Gips in die nächste Kammer. Um das Erdöl oder ein anderes Öl zu erhitzen, benötigt man Erwärmungsvorrichtungen, Rohrleitungen und Kontroll- und Meßapparaturen, wodurch sich die Konstruktion des Apparats für die halbkontinuierliche Gipsbearbeitung insgesamt kompliziert gestaltet und sie wird explosions- und feuergefährlich. Außerdem geschieht das Drehen des Apparats zum Gipsbrennen mit Hilfe einer senkrechten Welle, die einen speziellen Antrieb und zusätzlichen Energieverbrauch erforderlich macht. Das Verfahren selbst ist nicht kontinuierlich und entspricht folglich nicht den Anforderungen an eine moderne Technologie.

Die Verwendung dieses Verfahrens und des Apparats für dessen Realisierung zum Vorwärmen von Betonmischungen ist äußerst schwierig. Die Zeitdauer zum Erwärmen der Mischung bei Verwendung dieses Verfahrens ist erheblich, da die Erwärmung in erster Linie in den Zonen des unmittelbaren Kontakts der Mischung mit der Oberfläche der Wärmeaustauscher vonstatten geht, während die benachbarten Schichten nur durch die Wärmeleitfähigkeit der flüssigen Komponente der Betonmischung, d.h. des Wassers, erwärmt werden. Das führt zu einer sehr ungleichmäßigen Temperaturverteilung in der Masse der Mischung. Außerdem kommt es zu einem Anbrennen der Betonmischung an der Oberfläche der Wärmeaustauscher. Aus diesem Grund werden sie schnell von einer Kruste aus getrocknetem Beton überzogen, die einen großen thermischen Widerstand darstellt. Dadurch verlangsamt sich anfangs der Erwärmungsprozeß des Gemisches, der im weiteren undurchführbar wird.

Es ist eine Vorrichtung für eine kontinuierliche elektrische Erwärmung von Betongemischen bekannt (SU-Urheberscheinschrift Nr. 8 74 714). Diese Vorrichtung enthält einen Behälter mit offenem Querschnitt und hat an seinen Enden einen Einlaß- und einen Auslaßstutzen. In seinem Innern sind elektrisch isolierte Plattenelektroden aufgestellt. Jede Elektrode ist elektrisch mit einem Spannungsregler verbunden.

Das Verhältnis der Länge der Elektroden zu ihrer Höhe beträgt 1,5 bis 2:1. Außerdem hat die Vorrichtung eine Schwingungsquelle (Rüttler mit gerichteten Schwingungen), die an der Rückwand des Einlaßstutzens angebracht ist. Der Rüttler mit gerichteten Schwingungen überträgt harmonische Schwingungen auf den Behälter und das im Behälter befindliche Gemisch bewegt sich an den Elektroden vorbei. An die Elektroden wird über Spannungsregler ein Wechselstrom angelegt, der beim Durchgang durch die Betonmischung diese erwärmt. Dieses Verfahren ermöglicht die Schaffung eines gleichmäßigen elektrischen und Temperaturfelds, wodurch lokale Überhitzungen des Gemisches, Kochen und Feuchtigkeitsverluste an den Enden der Erwärmungszone und eine ungenügende Erwärmung des Gemisches in der Mitte dieser Zone vermieden werden. Der Nutzleistungskoeffizient beträgt 0,94 bis 0,96, die mittlere Erwärmungstemperatur erhöht sich auf 95 bis 96°C.

Der freie Kontakt mit dem umgebenden Medium beim Erwärmen des Betongemisches führt jedoch zu Wärmeverlusten des Gemisches infolge Verdunstung. Dadurch sinkt die Wirksamkeit des Betriebs dieser Vorrichtung und es steigt der Energieverbrauch für die Erwärmung des Gemisches.

Das Temperaturgefälle der flüssigen Phase des Betongemisches, das solche Komponenten wie Wasser, Bindemittel und Sand enthält, beträgt im Querschnitt der Vorrichtung 12°C. Bis auf eine Temperatur von 95 bis 98°C kann sich nur die flüssige Phase unmittelbar in der Zone um die letzte Elektrode erwärmen. Die Erwärmungsdauer des Betongemisches bis auf eine mittlere Temperatur von 70 bis 80°C beträgt, gerechnet für einen Kubikmeter, ebensoviel wie in zyklisch funktionierenden Vorrichtungen. Folglich gewährleistet diese Vorrichtung nicht eine Leistungserhöhung beim Einbringen des erwärmten Frischbetons. Bei einer Erhöhung der Leistung sinkt entsprechend die mittlere Erwärmungstemperatur des Betongemisches, und das führt letztlich zu einer Verringerung der Festigkeit des Betons.

Es ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen bekannt (Mitteilungsblatt Nr. 206-84, 1984, Wladimir, Wissenschaftlich-technisches Informationszentrum). Die Vorrichtung enthält einen Behälter mit geschlossenem Querschnitt und einem Einlaß- und einem Auslaßstutzen an seinen Enden. Im Innern des Behälters sind koaxial drei Elektroden installiert, die an nicht hermetisch schließenden Klappdeckeln befestigt sind. Die Elektroden sind an ein Dreiphasen-Wechselstromnetz mit einer Spannung von 380 Volt angeschlossen. Auf dem Behälter ist eine Schwingungsquelle (ein Rüttler) angebracht.

Zum Einlaßstutzen wird ununterbrochen die Betonmischung zugeführt. An die Elektroden legt man eine Spannung an und schaltet den Rüttler ein. Unter Einwirkung der Schwingungen bewegt sich die Betonmischung an den Elektroden vorbei. Die Betonmischung, die einen elektrischen Leiter darstellt, schließt nacheinander alle drei Elektroden und erwärmt sich wie ein effektiver Widerstand. Nach dem Durchlaufen der Erwärmungszone gelangt das Gemisch durch den Auslaßstutzen in eine Form oder Schalung.

In dieser Vorrichtung wird im Vergleich zur Vorrichtung nach der SU-Urheberscheinschrift Nr. 8 74 714 eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in der flüssigen Phase mit einem Temperaturgefälle von 8 bis 10°C erzielt. Das ist durch die Verwendung eines Behälters mit geschlossenem Querschnitt erklärbar. In diesem Fall verdunstet die Feuchtigkeit aus dem erwärmten Betongemisch bei einem begrenzten freien Kontakt mit der Außenluft. Beim Betrieb bedecken sich die Elektroden nicht mit einer Betonkruste, da das ununterbrochen sich bewegende Gemisch selbst die Elektroden reinigt.

Die aufgenommene elektrische Leistung der Vorrichtung ist dreimal geringer als die der zyklisch funktionierenden Vorrichtungen bei gleichem Durchsatz. Bei gleicher elektrischer Leistung wie bei der zyklischen elektrischen Erwärmung des Gemisches kann der Durchsatz der Vorrichtung um das Dreifache erhöht werden.

Der fehlende hermetische Verschluß des Innenraums des Behälters, besonders in der Zone der unmittelbaren Erwärmung des Betongemisches während dessen ununterbrochener Bewegung, verursacht Wärmeverluste des Gemisches infolge Verdunstung. Dadurch sinkt die Wirksamkeit des Erwärmungsprozesses des Gemisches, was einen zusätzlichen Energieverbrauch hervorruft, um diese Wärmeverluste zu ersetzen. Eine weitere Erhöhung der Erwärmungstemperatur des Betongemisches ist nicht möglich, da der Innenraum dieser Vorrichtung während der ununterbrochenen Bewegung des zu erwärmenden Gemisches mit der Außenwelt in Verbindung tritt. Darum kann die maximale Temperatur des Betongemisches 100°C nicht überschreiten, und eine Intensivierung des Erwärmungsprozesses durch Erhöhung der Temperatur der flüssigen Phase ist folglich nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, mit solch einer Erwärmung des Gemisches und eine Vorrichtung für die Realisierung dieses Verfahrens mit solchen konstruktiven Besonderheiten zu schaffen, die es ermöglichen, den Prozeß des Temperaturanstiegs des Gemisches zu intensivieren und den Elektroenergieverbrauch zu senken.

Diese Aufgabe wird durch die Schaffung eines Verfahrens zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, gelöst, bei dem das Gemisch ununterbrochen im Innern eines geschlossenen Behälters bewegt wird, das Gemisch während der Bewegung erwärmt wird, indem man einen elektrischen Strom durch dasselbe leitet, und der Einwirkung von Schwingungen ausgesetzt wird, wobei gemäß der Erfindung in dem geschlossenen Behälter eine hermetisch abgedichtete Zone geschaffen wird, in der das Gemisch bis auf 100°C und darüber erwärmt wird, wobei Dampf entsteht, der die gesamte Masse des Gemisches durchdringt und alle Komponenten des Gemisches gleichmäßig und schnell erwärmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche, schnelle, technologisch einfache und ökonomisch vorteilhafte Erwärmung von Betongemischen bis auf 100°C und darüber ohne Verwendung irgendwelcher äußerer Wärme- und Druckquellen durch Ausnutzung der verbreitesten und wirksamsten Energiequelle - der Elektrizität.

Die Umwandlung der elektrischen Energie in Wärmeenergie geschieht während der ununterbrochenen Bewegung des Gemisches in einer hermetisch abgeschlossenen Zone unmittelbar in der Masse des Gemisches. Beim Erwärmen wird aus dem Gemisch Luft und Dampf abgesondert, die sich ausdehnen und in der hermetisch abgeschlossenen Zone einen Überdruck erzeugen, wodurch die elektrische Erwärmung des Gemisches bis auf eine Temperatgur von 100°C und mehr fortgesetzt werden kann. Der entstehende Dampf dringt infolge seiner geringen Viskosität und hohen kinetischen Energie schnell und tief in alle Mikroporen der Zuschlagstoffe des Betongemisches ein und gelangt zu den Zementkörnern, kondensiert dort und erwärmt die umgebenden Stoffe durch die bei der Kondensation freiwerdende Wärme. Im günstigsten Fall führt das Vordringen des Wassers zu den Zementkörnern zu einer Verbesserung der Aktivität der Hydratationsprozesse des Zements. Die Verbindung der unmittelbaren Erwärmung des Gemisches durch die Elektrizität und die bei der Kondensation des entstehenden Dampfs freiwerdende Wärme des Phasenübergangs ermöglicht es, die Vorteile beider Verfahren zur Erwärmung des Betongemisches, und zwar der Erwärmung durch Dampf und durch elektrischen Strom, zu vereinigen. Die Folge davon ist eine Verkürzung der Dauer des Temperaturanstiegs des Gemisches, wodurch die Leistung der Anlagen für die kontinuierliche Erwärmung von Gemischen erhöht und der Elektroenergieverbrauch gesenkt werden kann. Das gleichzeitig mit der Erwärmung des Gemisches vollzogene Rüttelmischen trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung aller Komponenten des Gemisches in dessen Volumen bei, was im weiteren eine Verbesserung der Homogenität der Struktur des Betons bewirkt. Auf diese Weise wird durch die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Erwärmungsprozesse des Gemisches intensiviert und die Endtemperatur des Gemisches nach der Erwärmung erhöht. Die Erhöhung des Wärmeinhalts des Gemisches bewirkt eine beschleunigte Erhärtung des Betons und folglich eine Verkürzung der Fristen für die Errichtung von Konstruktionen und Bauwerken.

Es ist vorteilhaft, daß das Gemisch nach der Erwärmung bis auf 100°C und darüber einer Entgasung und Verwirbelung unterworfen wird.

Das gewährleistet die Entfernung der Luft aus dem erwärmten Gemisch und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Gemisch vor dem Einbringen des Frischbetons in eine Form oder Schalung. Es ist bekannt, daß das Vorhandensein von Luft in der Betonmischung die Festigkeit der Betonteile und -konstruktionen verringert. Eine Verringerung des Luftgehaltes in der Betonmischung erhöht die Dichte und Festigkeit des Betons und auch die Qualität der Oberfläche der Erzeugnisse und Konstruktionen, die keine Poren und Kavernen aufweisen.

Die Verwirbelung des Gemisches vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung führt zur Zerstörung der während der Hydratation angeschwollenen Zementkörner, wodurch die abschirmenden Schichten von den Zementkörnern entfernt werden und das Anmachwasser freien Zugang zur aktiven Oberfläche des Zements hat. Das bewirkt eine tiefgehendere Hydratation der Zementkörner und letztlich ein schnelleres Anwachsen der Festigkeit des Betons. Außerdem wird durch die Verwirbelung des Gemisches vor dem Betonieren eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der flüssigen Phase des Gemisches in den Grenzen von +/- 2 bis 3°C erreicht. Da die Verwirbelung die Wärmeaustauschprozesse zwischen den Komponenten des Gemisches wesentlich intensiviert, wird auch die Erwärmung des groben Zuschlagstoffs des Gemisches beschleunigt. Das wirkt sich günstig auf die folgende Erhärtung des eingebrachten Betons aus, da eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Gemisch zu einer gleichmäßigen Festigkeit des Betons der Erzeugnisse und Konstruktionen beiträgt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch die Schaffung einer Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, gelöst, die einen Behälter mit geschlossenem Durchgangsquerschnitt und einem Einlaß- und einem Auslaßstutzen an seinen Enden, in dessen Innerem wenigstens eine Elektrode installiert ist, und wenigstens eine Schwingungsquelle enthält, wobei gemäß der Erfindung im Behälter vor dem Auslaßstutzen ein Verschluß derart angebracht ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters reguliert werden kann.

Das Vorhandensein eines Verschlusses bietet die Möglichkeit, den Behälter vollkommen mit dem Gemisch zu füllen und in ihm eine hermetisch abgeschlossene Zone zu schaffen. Dadurch wird es möglich, das Gemisch bis auf 100°C und darüber durch die Umwandlung der elektrischen Energie in Wärmeenergie und durch die Ausnutzung der Wärme des Phasenübergangs bei der Kondensation des aus dem erwärmten Gemisch austretenden Dampfs zu erwärmen. Die Erwärmung des Gemisches bis auf 100°C und darüber ermöglicht eine Intensivierung des Erwärmungsprozesses und eine Verringerung des Elektroenergieverbrauchs.

Es ist vorteilhaft, daß am Austritt aus dem Auslaßstutzen eine Klappe angebracht ist, die mit dem Verschluß eine Kammer zur Entgasung und Verwirbelung des Gemisches bildet, wobei die Klappe so angebracht ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer reguliert werden kann.

Eine der Zweckbestimmungen der Kammer zur Entgasung und Verwirbelung des Gemisches besteht in der Entfernung der im erwärmten Gemisch enthaltenen Luft, deren Anwesenheit im Gemisch im weiteren die Betonfestigkeit erheblich vermindert.

Eine weitere Zweckbestimmung dieser Kammer besteht in der Durchführung einer Verwirbelung des erwärmten Gemisches vor dem Betonieren. Das gewährleistet eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Gemisch und trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Festigkeit des Betons der Erzeugnisse und Konstruktionen bei dessen Erhärten bei. Die Einfachheit der Konstruktion der Kammer und die Zusammenlegung der Kammer mit dem Behälter in einer Vorrichtung, wo die kontinuierliche Bearbeitung der Gemische vorgenommen wird, ermöglicht die Durchführung eines ganzen Komplexes technologischer Arbeitsgänge unmittelbar an einem Ort (am Betonierungsort) und zu einer Zeit. Das gewährleistet eine hohe Wirksamkeit der Anlage, ermöglicht eine Intensivierung des Temperaturanstiegs des Gemisches und verringert den Elektroenergieverbrauch.

Es ist vorteilhaft, daß der Verschluß in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet ist, von denen die eine, und zwar die näher zum Behälter gelegene Platte, so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters reguliert werden kann, während die andere Platte starr befestigt ist und einen krummlinigen Mittelabschnitt, dessen Ausbauchung zum Einlaßstutzen hin gerichtet ist, sowie Fenster hat, die im unteren Teil dieser Platte gelegen sind und im wesentlichen an die Seitenwände des Behälters angrenzen, wobei die Klappe in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet ist, von denen die eine, und zwar die näher zum Verschluß gelegene Platte, so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer reguliert werden kann, während die andere Platte starr befestigt ist, zum Einlaßstutzen hin eine Einkrümmung aufweist und ein Fenster hat, das im unteren Teil dieser Platte in deren Mitte gelegen ist, wobei die Fläche dieses Fensters kleiner als die Gesamtfläche der Fenster des Verschlusses oder ihr gleich sein muß.

Die Ausführung der starr befestigten Platte des Verschlusses nach der vorgeschlagenen Konstruktion bewirkt eine Zweiteilung des Stroms des Gemisches und gleichzeitig eine Reinigung der Oberfläche dieses Abschnitts des Verschlusses durch das sich bewegende Gemisch. Die regulierbare Platte wird zur Abdeckung des Durchgangsquerschnitts des Behälters zum Zwecke der vollkommenen Füllung desselben mit dem Gemisch und der Schaffung einer hermetisch abgeschlossenen Zone im Anfangsstadium der Erwärmung benötigt. Bei eingespieltem Betrieb der Erwärmung der Gemische wird die regulierbare Platte gewöhnlich über den Fenstern eingestellt und in dieser Lage befestigt. Möglich ist jedoch auch eine Veränderung der Fläche der Fenster während der Erwärmung des Gemisches mit Hilfe dieser regulierbaren Platte und folglich eine Regulierung der Leistung der Anlage und der Erwärmungstemperatur des Gemisches. Nachdem die zwei Ströme des Gemisches den Verschluß passiert haben, werden sie in die Kammer geleitet, wo die Entgasung des Gemisches und die Verwirbelung vorgenommen wird.

Die Ausführung der starr befestigten Platte der Klappe nach der vorgeschlagenen Konstruktion ermöglicht die Durchführung der Verwirbelung des Gemisches vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung, da die vom Verschluß gebildeten zwei Ströme des erwärmten Gemisches beim Durchgang durch die Kammer auf ihrem Weg auf ein Hindernis auftreffen, und zwar auf die starr befestigte Platte der Klappe, dabei sprunghaft ihre Bewegungsrichtung ändern, einander überschneiden und so das Gemisch im ganzen verwirbeln. Dann kommt das erwärmte Gemisch durch ein gemeinsames, im unteren Teil der starr befestigten Platte in deren Mitte gelegenes Fenster heraus. Dadurch wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der flüssigen Phase vor dem Einbringen des Gemisches in eine Form oder Schalung in den Grenzen von +/- bis 3°C erzielt. Die Fläche des Fensters in der starr befestigten Platte der Klappe muß kleiner als die Gesamtfläche der Fenster in der starr befestigten Platte des Verschlusses oder ihr gleich sein. Diese Lösung gewährleistet ein freies Ausfließen des erwärmten Gemisches aus der Kammer, ohne daß die Gefahr einer Bildung von Stauzonen in der Kammer entsteht. Die Nichtbeachtung dieser Bedingung kann dazu führen, daß das Einbringen des Gemisches in eine Form oder Schalung eingestellt werden muß und im Behälter ein Pfropfen entsteht, wodurch der Erwärmungsprozeß des Gemisches abgebrochen und der Innenraum des Behälters und der Kammer von erhärtetem Gemisch gereinigt werden muß.

Es ist günstig, daß sich auf beiden Seiten des krummlinigen Mittelabschnitts der starr befestigten Platte des Verschlusses krummlinige Abschnitte befinden, die mit ihrer Einkrümmung in Richtung zum Einlaßstutzen gerichtet sind. Das gewährleistet einen besseren Durchgang des erwärmten Gemisches durch die Fenster des Verschlusses, da vollkommen die Möglichkeit einer Entstehung von Stauzonen des Gemisches am Verschluß ausgeschlossen wird. Folglich kommt es auch nicht zum Anwachsen einer Betonschicht an den Fenstern des Verschlusses.

Es ist günstig, daß der Verschluß in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet ist, von denen die eine, und zwar die näher zum Behälter gelegene Platte, so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters reguliert werden kann, während die andere Platte starr befestigt ist und eine Einkrümmung von Seiten des Behälters und ein im unteren Teil dieser Platte in deren Mitte gelegenes Fenster hat, wobei die Klappe in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet ist, von denen die eine, und zwar die näher zum Verschluß gelegene Platte, so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer reguliert werden kann, während die andere Platte starr befestigt ist und einen krummlinigen Mittelabschnitt, dessen Ausbauchung zur Kammer gerichtet ist, und Fenster hat, die im unteren Teil dieser Platte gelegen sind und im wesentlichen an die Seitenwände der Kammer angrenzen, wobei die Fläche dieser Fenster kleiner als die Fläche des Fensters des Verschlusses oder ihr gleich sein muß.

Die Ausführung der starr befestigten Platte mit einer Einkrümmung von Seiten des Behälters und einem im unteren Teil dieser Platte in ihrer Mitte gelegenen Fenster ermöglicht es, den Strom des erwärmten Gemisches auf den Mittelabschnitt des Verschlusses zu konzentrieren, die Bildung von Stauzonen vor dem Verschluß zu verhindern und den Reinigungsprozeß der Oberfläche dieses Verschlusses durch das sich bewegende Gemisch zu fördern. Die regulierbare Platte wird zur Abdeckung des Durchgangsquerschnitts des Behälters zum Zwecke der vollkommenen Füllung desselben mit dem Gemisch und der Schaffung einer hermetisch abgeschlossenen Zone im Anfangsstadium der Erwärmung benötigt. Bei eingespieltem Betrieb der Erwärmung des Gemisches wird die regulierbare Platte gewöhnlich über den Fenstern eingestellt und in dieser Lage befestigt. Möglich ist jedoch auch eine Veränderung der Fläche des Fensters des Verschlusses während des Erwärmens des Gemisches mit Hilfe dieser regulierbaren Platte und folglich eine Regulierung der Leistung der Anlage und der Erwärmungstemperatur des Gemisches. Nachdem der Strom des Gemisches den Verschluß passiert hat, wird er in die Kammer geleitet, wo die Entgasung des Gemisches und die Verwirbelung vorgenommen wird.

Die Ausführung der starr befestigten Platte der Klappe nach der vorgeschlagenen Konstruktion ermöglicht eine wirkungsvolle Durchführung der Verwirbelung des Gemisches vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung, da der entstandene Strom des erwärmten Gemisches beim Durchgang durch die Kammer auf seinem Weg auf ein Hindernis auftrifft, und zwar auf die starr befestigte Platte der Klappe, sprunghaft seine Bewegungsrichtung ändert und sich dabei in zwei selbständige Ströme aufteilt. Gleichzeitig wird die Oberfläche dieses Abschnitts der Klappe durch das sich bewegende Gemisch gereinigt. Die entstandenen zwei Ströme treffen auf die Wände der Kammer auf und laufen dann durch die im unteren Teil dieser Platte gelegenen und im wesentlichen an die Seitenwände der Kammer angrenzenden Fenster. Dadurch wird jeder Strom und das gesamte Gemisch im ganzen unmittelbar vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung verwirbelt. Dadurch wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der flüssigen Phase des Gemisches vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung in den Grenzen von +/- bis 3°C erzielt. Der Effekt von der Ausführung der Fenster der Klappe, deren Fläche kleiner als die Fläche des Fensters des Verschlusses oder ihr gleich sein muß, ist analog dem Effekt in der bereits beschriebenen Variante.

Es ist vorteilhaft, daß sich auf beiden Seiten des krummlinigen Mittelabschnitts der starr befestigten Platte der Klappe krummlinige Abschnitte befinden, die mit ihrer Einkrümmung zum Einlaßstutzen gerichtet sind.

Das gewährleistet einen besseren Durchgang des erwärmten Gemisches durch die Fenster der Klappe, da die Möglichkeit einer Bildung von Stauzonen des Gemisches vor der Klappe vollkommen ausgeschlossen ist. Folglich kommt es nicht zum Anwachsen einer Betonschicht an den Fenstern der Klappe.

Es ist wünschenswert, daß in der Vorrichtung zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, der Verschluß und die Klappe Rückstellventile haben, die an den starr befestigten Platten des Verschlusses und der Klappe angebracht sind.

Das Vorhandensein von Rückstellventilen gewährleistet deren zuverlässigen, ständigen, innigen Kontakt mit der Oberfläche des sich bewegenden Gemisches bei beliebigen Schwankungen des Spiegels des Gemisches im Behälter und in der Kammer, wodurch der Innenraum des Behälters und der Kammer vor dem Eindringen der Außenluft geschützt wird und Wärmeverluste des erwärmten Gemisches vermieden werden. Außerdem gewährleistet die Verwendung eines Rückstellventils an der Klappe das Entweichen nur der Luft aus dem sich entlang der Kammer bewegenden Gemisch. Es kommt nicht zu einem Verdunsten von Feuchtigkeit und folglich auch nicht zu Wärmeverlusten aus der Kammer, da die Temperatur in ihr und im Gemisch bei eingelaufenem Betrieb der Anlage gleich ist.

Auf diese Weise ermöglicht die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, und der Vorrichtung für dessen Realisierung eine Intensivierung des Temperaturanstiegs des Gemisches und eine Senkung des Elektronenergieverbrauchs.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele mit Hinweisen auf Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 die gleiche Vorrichtung mit einer Kammer,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 den Bauteil A in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4, eine Aus führungsvariante des Verschlusses und der Klappe,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß Linie VI-VI in Fig. 4, die gleiche Ausführungsvariante des Verschlusses und der Klappe,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß Linie VII-VII in Fig. 4, die gleiche Ausführungsvariante des Verschlusses und der Klappe,

Fig. 8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 4, eine andere Ausführungsvariante des Verschlusses und der Klappe,

Fig. 9 einen Schnitt gemäß Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt gemäß Linie X-X in Fig. 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung von Betongemischen besteht darin, daß das Gemisch ununterbrochen im Innern eines geschlossenen Behälters 1 (Fig. 1) bewegt und im Behälter eine hermetisch abgeschlossene Zone geschaffen wird. Während der Bewegung wird das Gemisch erwärmt, indem man einen elektrischen Strom durch dasselbe leitet, und der Einwirkung von Schwingungen unterworfen. Das in der hermetisch abgeschlossenen Zone befindliche Gemisch wird bis auf 100°C und darüber erwärmt. Dabei entsteht Dampf, der die gesamte Masse des Gemisches durchdringt und alle Komponenten des Gemisches gleichmäßig und schnell erwärmt.

Ausführlicher wird das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden beschrieben, und zwar anhand der Beschreibung eines konkreten Beispiels des Betriebs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Realisierung dieses Verfahrens.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält einen Behälter 1 (Fig. 1 und 2) mit geschlossenem Durchgangsquerschnitt und einem Einlaßstutzen 2 und einem Auslaßstutzen 3 an seinen Enden. Im Innern des Behälters 1 sind drei Elektroden 4 installiert. Die Anzahl der Elektroden kann beliebig sein, sie hängt von der konstruktiven Ausführung des Behälters 1, den Besonderheiten des Prozesses der elektrischen Erwärmung des Betongemisches, dem Klemmenschaltplan der Elektroden, von der Art des elektrischen Versorgungsnetzes und anderen Faktoren ab. Im vorliegenden Beispiel sind die Elektroden 4 an die entsprechenden Phasen 5 eines Dreiphasen-Wechselstromnetzes mit einer Spannung von 380/220 Volt angeschlossen, während der Behälter 1 an den Nulleiter 6 angeschlossen ist.

Die Elektroden sind koaxial im Innern des Behälters 1 angeordnet und elektrisch von ihm durch Hülsen 7 (Fig. 3) isoliert. Die Elektroden 4 sind starr an hermetisch abgedichteten Sektionsklappdeckeln 8 mit Hilfe von Haltern 9 befestigt und lassen sich leicht aus dem Behälter 1 zum Reinigen und Auswechseln herausnehmen.

Die Deckel 8 sind klappbar durch Scharniere 10. Die hermetische Abdichtung der Deckel 8 wird durch Dichtungen 11 gewährleistet. Die Fixierung der Deckel 8 in der notwendigen Stellung geschieht mit Hilfe einer Andruckplatte 12 und durch Befestigungselemente 13. Die Verbindungsstellen der Halter 9 der Elektroden 4 mit elektrischen Zuleitungskabeln 14 (Fig. 1) sind zum Schutz vor äußeren Einwirkungen mit Schutzkappen 15 (Fig. 3) bedeckt.

Auf dem Behälter 1 sind drei Schwingungsquellen, und zwar Rüttler 16 (Fig. 1, 2) befestigt. Die Anzahl und der Typ der Rüttler 16, ihr Schalt- und Betriebsschema können beliebig sein. Diese Kennwerte werden durch die konkrete Situation bestimmt: durch das Vorhandensein eines bestimmten Synchronisationssystems des Betriebs der Rüttler 16, durch die Kennwerte des Betongemisches und andere Faktoren. Die Rüttler 16 können an einer beliebigen Stelle der Vorrichtung angebracht werden. Im vorliegenden Beispiel sind die Rüttler 16 auf der Oberfläche des Behälters 1 nacheinander in einer gewissen Entfernung voneinander aufgestellt.

Die Vorrichtung zur kontinuierlichen Bearbeitung von Betongemischen ist an einem stationären Gerüst 17 aufgehängt und mit ihm über Schwingungsdämpfer 18 (Fig. 3), die auf Stützen 19 des Behälters 1 angeordnet sind, mittels einer Aufhängung 20 verbunden.

Von außen ist der Behälter 1 elektrisch und wärmeisoliert, z.B. durch eine Schicht 21 aus Schaumpolyurethan. Die Menge des in eine Form 22 einzubringenden erwärmten Betongemisches wird mit Hilfe eines Verschlusses 23 reguliert, der im Behälter 1 vor dem Auslaßstutzen 3 so angebracht ist, daß die Durchgangsquerchnittsfläche des Behälters 1 zur Schaffung zusammen mit dem Gemisch einer hermetisch abgeschlossenen Zone im Behälter 1 reguliert werden kann.

Die Regulierung der Durchgangsquerschnittsfläche kann auf eine beliebige bekannte Weise geschehen.

Der Auslaßstutzen 3 stellt im vorliegenden Beispiel gemäß Fig. 2 ein in Richtung der Entleerung gekrümmtes Knie dar.

Am Austritt aus dem Auslaßstutzen 3 ist eine Klappe 24 angebracht, die mit dem Verschluß 23 eine Kammer 25 für die Entgasung und Verwirbelung des Gemisches bildet. Die Klappe 24 ist so angebracht, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer 25 reguliert werden kann. Die Regulierung der Durchgangsquerschnittsfläche kann auf eine beliebige bekannte Weise geschehen.

Zum Zwecke der wirksamsten Entgasung und Verwirbelung des Betongemisches haben die Klappe 24 und der Verschluß 23 eine bestimmte Konstruktion.

In Fig. 4, 5, 6 und 7 ist eine Variante abgebildet, in der der Verschluß 23 (Fig. 4) in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet ist. Die näher zum Auslaßstutzen 3 gelegene Platte 26 (Fig. 5) ist starr befestigt und hat einen krummlinigen Mittelabschnitt, der mit seiner Auswölbung zum Einlaßstutzen 2 gerichtet ist. Im unteren Teil dieser Platte 26 befinden sich Fenster 27 (Fig. 6), die im wesentlichen an die Seitenwände des Behälters 1 angrenzen.

Auf beiden Seiten des krummlinigen Mittelabschnitts der starr befestigten Platte 26 (Fig. 5) des Verschlusses 23 (Fig. 4) befinden sich krummlinige Abschnitte, die mit ihrer Einkrümmung zum Einlaßstutzen 2 gerichtet sind.

Die Klappe 24 ist in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet. Die näher zum Auslaßstutzen 3 gelegene Platte 28 (Fig. 5) ist starr befestigt und gekrümmt, wobei die Wölbung zum Auslaßstutzen 3 weist. Im unteren Teil dieser Platte 28 befindet sich in ihrer Mitte ein Fenster 29 (Fig. 7); die Fläche dieses Fensters 29 ist im gegebenen Beispeil gleich der Gesamtfläche der Fenster 27 (Fig. 6) des Verschlusses 23 (Fig. 4). In einem anderen Beispiel kann jedoch die Fläche des Fensters 29 (Fig. 7) kleiner sein als die Gesamtfläche der Fenster 27 (Fig. 6) des Verschlusses 23 (Fig. 4) Die näher zum Behälter 1 gelegene Platte 30 (Fig. 5) des Verschlusses 23 (Fig. 4) ist so angebracht, daß durch sie die regulierbare Platte 30 die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters 1 reguliert werden kann.

Die starr befestigte Platte 26 (Fig. 5) des Verschlusses 23 (Fig. 4) ist in spezielle Nuten (in der Zeichnung nicht abgebildet) des Behälters 1 gesteckt, bis auf den Boden des Behälters 1 herabgeführt und an der Kammer 25 mit Hilfe von Befestigungselementen 31 befestigt.

Wenn die Abmessungen der Fenster 27 (Fig. 6) geändert oder sie vollkommen geschlossen werden müssen (zum vollständigen Füllen des Behälters 1 mit dem Gemisch), wird die regulierbare Platte 30 (Fig. 5) des Verschlusses 23 (Fig. 4) in der gewünschten Stellung mit Hilfe von Befestigungselementen 32 fixiert.

Die näher zum Verschluß 23 gelegene Platte 33 (Fig. 5) der Klappe 24 (Fig. 4) ist so angebracht, daß durch die regulierbare Platte 33 die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer 25 reguliert werden kann.

Die starr befestigte Platte 28 (Fig. 5) der Klappe 24 (Fig. 4) ist in spezielle Nuten (in der Zeichnung nicht abgebildet) der Kammer 25 gesteckt, bis auf den Boden der Kammer 25 herabgeführt und am Auslaßstutzen 3 mit Hilfe von Befestigungselementen 34 befestigt.

Wenn die Abmessung des Fenster 29 (Fig. 7) geändert oder es vollkommen geschlossen werden muß, wird die regulierbare Platte 33 (Fig. 5) der Klappe 24 (Fig. 4) in der gewünschten Stellung mit Hilfe von Befestigungselementen 35 fixiert. In der starr befestigten Platte 26 (Fig. 5) des Verschlusses 23 (Fig. 4) sind die Fenster 27 (Fig. 6) vollkommen von einem elastischen Rüchstellventil 27 (Fig. 5) überdeckt, z. B. aus dünnem Gummi. Das Ventil 36 ist nach dem Umriß der Kammer 25 reichlich zugemessen und liegt dicht an ihren Wänden an. Das Ventil 36 ist starr an der Platte 26 mit Hilfe von Befestigungselementen 37 (Fig. 4) befestigt. In der starr befestigten Platte 28 (Fig. 5) der Klappe 24 (Fig. 4) ist das Fenster 29 (Fig. 7) vollkommen von einem elastischen Rückstellventil 38 (Fig 7) überdeckt, z. B., aus dünnem Gummi. Das Ventil 38 ist nach dem Umriß des Auslaßstutzens 3 reichlich zugemessen und liegt dicht an dessen Wände an. Das Ventil 38 ist starr an der Platte 28 mit Hilfe von Befestigungselementen 39 (Fig. 4) befestigt. Um die Reinigung des Behälters 1, (Fig. 5), die prophylaktische visuelle Überprüfung und die Durchführung von Reperaturen zu erleichtern, ist der Auslaßstutzen 3 schwenkbar ausgeführt, im gegebenen Fall in Richtung zum Behälter 1. Die Schwenkung des Stutzens 3 kann mit Hilfe eines Bandscharniers 40 (Fig. 8) ausgeführt werden. Die Befestigung des Stutzens 3 am Behälter 1 in Betriebsstellung geschieht mit Hilfe von Befestigungselementen 41. Der Winkel (Fig. 5 und 8) bezeichnet den Schwenkungswinkel des Stutzens 3 relativ zum Behälter 1. Im gegebenen Beispiel kann sich der Winkel in einem Bereich von 0 bis 180 Grad bewegen.

In Fig. 4, 8, 9 und 10 ist eine andere Variante abgebildet, in der der Verschluß 23 (Fig. 4) in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet ist. Die zum Auslaßstutzen 3 (Fig. 8) näher gelegene Platte 42 ist starr befestigt und hat eine gekrümmte Form, deren Wölbung zum Auslaßstutzen 3 weist. Im unteren Teil dieser Platte 42 befindet sich in ihrer Mitte ein Fenster 43 (Fig. 9). Die Klappe 24 (Fig. 4) ist in Form zweier hintereinander angeordneter Platten ausgebildet. Die näher zum Auslaßstutzen 3 (Fig. 8) gelegene Platte 44 ist starr befestigt und hat einen krummlinigen Mittelabschnitt, der mit seiner Auswölbung zur Kammer 25 gerichtet ist. Im unteren Teil dieser Platte 44 befinden sich Fenster 45 (Fig. 10), die im wesentlichen an die Seitenwände der Kammer 25 angrenzen, wobei die Gesamtfläche dieser Fenster 45 gleich der Fläche des Fensters 43 (Fig. 9) des Verschlusses 23 (Fig. 4) ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Gesamtfläche der Fenster 45 (Fig. 10) kleiner sein als die Fläche des Fensters 43 (Fig. 9) des Verschlusses 23 (Fig. 4). Auf beiden Seiten des krummlinigen Mittelabschnitts der starr befestigten Platte 44 (Fig. 8) der Klappe 24 (Fig. 4) befinden sich krummlinige Abschnitte, die mit ihrer Einkrümmung zur Kammer 25 (Fig. 8) gerichtet sind. Die näher zum Behälter 1 gelegene Platte 46 des Verschlusses 23 (Fig. 4) ist so angebracht, daß durch sie die regulierbare Platte 46 die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters 1 reguliert werden kann.

Die starr befestigte Platte 42 (Fig. 8) des Verschlusses 23 (Fig. 4) ist in spezielle Nuten (in der Zeichnung nicht abgebildet) des Behälters 1 gesteckt, bis auf den Boden des Behälters 1 herabgeführt und mit Hilfe von Befestigungs elementen 47 an der Kammer 25 befestigt.

Wenn die Abmessungen des Fensters 43 (Fig. 9) geändert oder es vollkommen geschlossen werden müssen (zum vollständigen Füllen des Behälters 1 mit dem Gemisch), wird die regulierbare Platte 46 (Fig. 8) des Verschlusses 23 (Fig. 4) in der gewünschten Stellung mit Hilfe von Befestigungs elementen 48 fixiert.

Die näher zum Verschluß 23 gelegene Platte 49 (Fig. 8) der Klappe 24 (Fig. 4) ist so angebracht, daß durch die regulierbare Platte 49 die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer 25 reguliert werden kann.

Die starr befestigte Platte 44 (Fig. 8) der Klappe 24 (Fig. 4) ist in spezielle Nuten (in der Zeichnung nicht abgebildet) der Kammer 25 gesteckt, bis auf den Boden der Kammer 25 herabgeführt und am Auslaßstutzen 3 mit Hilfe von Befestigungselementen 50 (Fig. 4) befestigt.

Wenn die Abmessungen der Fenster 45 (Fig. 10) geändert oder sie vollkommen geschlossen werden müssen, wird die regulierbare Platte 49 (Fig. 8) der Klappe 24 (Fig. 4) in der gewünschten Stellung mit Hilfe von Befestigungselementen 51 fixiert.

In der starr befestigten Platte 42 (Fig. 8) des Verschlusses 23 (Fig. 4) ist das Fenster 43 (Fig. 9) vollkommen von einem elastischen Rückstellventil 52 (Fig. 8) überdeckt, z. B., aus dünnem Gummi. Das Ventil 52 ist auch dem Umriß der Kammer 25 reichlich zugemessen und liegt dicht an ihren Wänden an. Das Ventil 52 ist starr an der Platte 42 mit Hilfe von Befestigungselementen 53 (Fig. 4) befestigt. In der starr befestigten Platte 44 (Fig. 8) der Klappe 24 (Fig. 4) sind die Fenster 45 (Fig. 10) vollkommen von einem elastischen Rückstellventil 54 (Fig. 8) überdeckt, z. B., aus dünnem Gummi. Das Ventil 54 ist nach dem Umriß des Auslaßstutzens 3 reichlich zugemessen und liegt dicht an dessen Wände an. Das Ventil 54 ist starr and der Platte 44 mit Hilfe von Befestigungselementen 55 (Fig. 4) befestigt. Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen.

Zuerst füllt man das Betongemisch in den Einlaßstutzen 2 des Behälters 1, der einen geschlossenen Querschnitt hat, ein. Dann bewegt man das Gemisch im Innern des Behälters 1 mit Hilfe der Schwingungsquellen, und zwar mit Hilfe der Rüttler 16. Bei seiner Bewegung durch den Behälter 1 stößt das Gemisch an den Verschluß 23 an und erzeugt im Behälter 1 eine hermetisch abgeschlossene Zone. Gleichzeitig wird an die im Innern des Behälters 1 installierten, an ein Dreiphasen-Wechselstromnetz angeschlossenen Elektroden 4 eine Spannung angelegt. Bei seiner Bewegung an den Elektroden 4 vorbei wird das Gemisch, das die Funktion eines Stromleiters ausübt, unmittelbar durch den Strom erwärmt und gleichzeitig gemischt. Mit dem Anstieg der Temperatur nimmt die Menge der gasförmigen Phase in dem erwärmten Beton gemisch in Form eines Dampf-Luft-Gemisches sprunghaft zu. Da beim Verdunsten von 1 l Wasser 1500 bis 2000 l Dampf entsteht, führt die Verdunstung sogar einer kleinen Wassermenge im Gemisch unter den Bedingungen eines hermetischen Verschlusses zur Entstehung eines inneren Überdrucks. Der entstehende Dampf dringt infolge seiner geringen Viskosität und hohen kinetischen Energie schnell und tief in alle Mikroporen der Zuschlagstoffe des Betongemisches ein und gelangt zu den Zementkörnern, kondensiert dort und erwärmt die umgebenden Stoffe durch die bei der Kondensation freiwerdende Wärme. Die günstige Bewegungsrichtung des entstehenden Dampfes, und zwar quer zur Bewegung des Gemisches, trägt ebenfalls zu einer schnellen Erwärmung der Zuschlagstoffe des Betongemisches bei.

Das alles ermöglicht die Erwärmung des Gemisches bis auf 100°C und darüber.

Auf diese Weise geschieht die Erwärmung des Gemisches sowohl durch den elektrischen Strom, und zwar durch die Joulesche Wärme, als auch durch die Wärme des Phasenübergangs bei der Kondensation des aus dem Gemisch ausgeschiedenen Dampfes. Die Temperatur von 100°C und darüber wird in einem sehr kurzen Zeitabschnitt errreicht, und zwar im Verlauf von einigen Sekunden bis zu einigen Minuten in Abhängigkeit von der Größe der angelegten Spannung, des spezifischen elektrischen Widerstands des Gemisches und anderer Faktoren. Bei eingelaufenem Betrieb und restlos mit Gemisch ausgefülltem Querschnitt des Behälters 1 ist der Behälter 1 vollkommen hermetisch verschlossen.

Bei seiner Bewegung an den Elektroden 4 vorbei wird das Gemisch erwärmt, durch Rütteln aktiviert und homogenisiert. Durch die ständige intensive Bewegung des Gemisches und den wirkunsvollen Wärmeaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Gemisches wird eine gleichmäßige Temperatur verteilung in der flüssigen Phase des Gemisches im Querschnitt des Behälters in den Grenzen von +/- bis 5°C erzielt.

Außerdem wird durch die ununterbrochene Bewegung des Gemisches die Entstehung einer Schicht aus angetrocknetem Gemisch auf den Elektroden und die Bildung einer abschirmenden Schicht eines Dampf-Luft-Gemisches auf den Elektroden verhindert.

Das Vorhandensein des Rückstellventils 36(52), das an der starr befestigten Platte 26(42) des Verschlusses 23 ange bracht ist, gewährleistet einen ständigen engen Kontakt des Verschlusses 23 mit der Oberfläche des sich bewegenden Gemisches bei beliebigen Schwankungen des Spiegels des Gemisches im Behälter 1. Das garantiert die hermetische Abriegelung des Innenraums des Behälters 1 vor dem Eindringen von Außenluft bei Schwankungen des Spiegels des Gemisches im Behälter 1 und folglich eine maximale Senkung der Wärmeverluste aus dem Behälter 1 in die Umwelt durch den Verschluß 23.

Nach dem Erwärmen des Gemisches im Behälter 1 gelangt das Gemisch in die Kammer 25, die von dem Verschluß 23 und der Klappe 24 gebildet wird. In dieser Kammer 25 wird das erwärmte Gemisch vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung 22 entgast und verwirbelt.

Die Schicht des erwärmten Gemisches, die eine geringere Dicke und höhere Geschwindigkeit hat im Vergleich zum Gemisch im Behälter 1, verliert bei ihrer Bewegung durch die Kammer 25 intensiv die in ihr befindliche Luft. Das ist dadurch erklärbar, daß über der Oberfläche jedes sich bewegenden Stroms einer Flüssigkeit oder eines Gemisches immer eine Zone mit vermindertem Luftdruck entsteht. Darum geht in dem Zeitabschnitt, in dem das erwärmte Gemisch die Kammer 25 durchläuft, ein erheblicher Teil der im Gemisch enthaltenen Luft in den Raum der Kammer 25 über. Dieser Prozeß intensiviert die Einwirkung der von den Schwingungsquellen 16 in Schwingungen versetzten Wände der Kammer 25 auf das Gemisch.

Die Verwendung des Rückstellventils 38(54), das an der starr befestigten Platte 28(44) der Klappe 24 angebracht ist, schützt zuverlässig vor dem Eindringen von Außenluft in den Innenraum der Kammer 25, auch bei Schwankungen des Gemischspiegels in der Kammer 25, und verringert folglich maximal die Wärmeverluste durch die Klappe 24 in die umgebende Atmosphäre. Bei eingelaufenem Betrieb der Anlage kommt es praktisch zu keiner Verdunstung von Feuchtigkeit aus dem Gemisch in der Kammer 25, da die Temperatur in der Kammer und in dem durch die Kammer laufenden Gemisch gleich ist. Nur Luft entweicht aus dem Gemisch. Mit dem Ansteigen des Drucks in der Kammer 25 durch die aus dem Gemisch ent weichende Luft biegt sich das Ventil 38(54) leicht durch, die Luft aus der Kammer 25 entweicht nach außen, der Druck in der Kammer gleicht sich mit dem der umgebenden Atmosphäre aus und das Ventil 38(54) kehrt in die Ausgangsstellung zurück. Die Entgasung ermöglicht die Entfernung der im erwärmten Gemisch befindlichen Luft. Das gewährleistet im weiteren eine erhöhte Festigkeit des Betons, da die Verringerung des Gehalts an adsorbierter Luft im Gemisch um 1 % die Festigkeit des Betons bis um 5% erhöht. Außerdem wird in der Kammer 25 die Verwirbelung des Gemisches unmittelbar vor dem Betonieren vorgenommen. Das gewährleistet ein minimales Temmperaturgefälle im einge brachten Gemisch und folglich eine gleichmäßigere Festigkeit des Betons in den Fertigteilen und Konstruktionen. Wenn die Kammer 25 vom Verschluß 23, dessen Konstruktion in Fig. 4, 5 und 6 abgebildet ist, und von der Klappe 24, deren Konstruktion in Fig. 4, 5 und 7 dargestellt ist, gebildet wird, bildet der Verschluß 23 zwei Ströme des erwärmten Gemisches, die nach dem Durchlauf durch die Kammer 25 mit Wucht auf die Klappe 24 auftreffen, wobei die dabei entstehenden Teilströme einander überschneiden und den Strom des Gemisches im ganzen vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung 22 verwirbeln. Dadurch wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der flüssigen Phase des Gemisches vor dem Einbringen in eine Form oder Schalung 22 in den Grenzen von +/- 2 bis 3°C erzielt.

Wenn die Kammer 25 vom Verschluß 23, dessen Konstruktion in Fig. 4, 8 und 9 gezeigt ist, und von der Klappe 24, deren Konstruktion in Fig. 4, 8 und 10 dargestellt ist, gebildet wird, bildet der Verschluß 23 einen Strom des erwärmten Gemisches, der nach dem Durchgang durch die Kammer 25 mit Wucht auf die Klappe 24 auftrifft und durch die Klappe in zwei Teilströme zerlegt wird, die auf die Wände der Kammer 25 auftreffen, verwirbelt werden und durch die zwei in der Klappe 24 ausgeführten Fenster 45 nach außen gelangen. Dadurch wird ebenfalls eine gleichmäßige Temperatur verteilung in der flüssigen Phase des Gemisches vor dessen Einbringen in eine Form oder Schalung 22 in den Grenzen von +/- 2 bis 3°C erzielt.

Auf diese Weise ermöglicht die Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen und der Vorrichtung zu dessen Realisierung eine Intensivierung des Temperaturan stiegs des Gemisches und eine Verringerung des Elektroenergieverbrauchs.

Beispiel

Man nimmt ein Betongemisch mit einer Fließbarkeit von 13 bis 15 cm (zur Herstellung von Beton mit einer Festigkeit von 200 kp/cm² mit folgender Zusammensetzung in kg pro m³ (im trockenen Zustand):

Bindemittel: Sand: Schotter: Wasser= 320:665:1050:195 Als Bindemittel wird Portlandzement mit einer zu erwartenden Festigkeit des Zementsteins von 400 kg/cm² im Alter von 28 Tagen verwendet. Die mittlere Festigkeit des Portlandzements bei Dampferhärtung beträgt nach einem Tag 310 kp/cm². Der verwendete Sand hat eine Korngröße von 0,14 bis 1,2 mm. Der Schotter besteht aus Kalkstein mit einer Korngröße von 10 bis 45 mm.

Dieses Betongemisch wird einer Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Vorrichtung zur Realisierung dieses Verfahrens unterzogen.

Tabelle 1 enthält Angaben über die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zu dessen Realisierung.
Bezeichnung des KennwertesGröße 1. Stromstärke an den Elektroden, I267 A 2. Phasenspannung an den Elektroden, U _Ph220 V 3. Anfangstemperatur des Gemisches, t _A18°C 4. Mittlerer spezifischer ohmscher Widerstand beim Erwärmen des Gemisches, ρ2,24 Ωm 5. Erwärmungsdauer des Gemisches, T _E2,11 Min 6. Maximale Temperatur des Anmachwassers, t _max116°C 7. Durchschnittstemperatur des erwärmten Gemisches, t _D66,5°C 8. Spezifischer Elektroenergieverbrauch, W _sp37,4 kW · h/m³ 9. aufgenommene elektrische Leistung R _E137 kW 10. Leistung der Anlage P _B5,0 m³/h

Im vorliegenden Beispiel (bei der Erwärmung eines Betongemisches) ermöglicht die Anwendung der nach dem angemeldeten Verfahren funktionierenden Vorrichtung die Erreichung einer Temperatur des Anmachwassers von über 100°C, und zwar 116°C. Das gewährleistet eine Verkürzung der Erwärmungsdauer des Betongemisches in Grenzen von 11 bis 12 %. Die Verhinderung der Verdunstung des Wassers beim Erwärmen des Betongemisches ergibt eine zusätzliche Einsparung von 2% der Energie. Im Ergebnis beträgt die Gesamterhöhung der Leistungssteigerung des Prozesses der Wärmebehandlung von Betongemischen 13 bis 14%.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Wärmebehandlung anderer Gemische, bei denen auf das Wasser oder eine andere elektrisch leitende Flüssigkeit der größere Teil der Gesamtwärmekapazität des Gemisches entfällt, ist die Wirksamkeit der Wärmebehandlung noch größer.

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung von Gemischen, hauptsächlich von Betongemischen, bei dem das Gemisch ununterbrochen im Innern eines geschlossenen Behälters (1) bewegt wird, das Gemisch während der Bewegung erwärmt wird, indem man einen elektrischen Strom durch dasselbe leitet, und der Einwirkung von Schwingungen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem geschlossenen Behälter (1) eine hermetisch abgedichtete Zone geschaffen wird, in der das Gemisch bis auf 100°C und darüber erwärmt wird, wobei Dampf entsteht, der die gesamte Masse des Gemisches durchdringt und alle Komponenten des Gemisches gleichmäßig und schnell erwärmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch nach der Erwärmung bis auf 100°C und darüber einer Entgasung und Verwirbelung unterworfen wird.

3. Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen Behälter mit geschlossenem Durchgangsquerschnitt und einem Einlaß- und einem Auslaßstutzen (2, 3) an seinen Enden enthält, in dessen Innerem wenigstens eine Elektrode (4) installiert ist, und der wenigstens eine Schwingungsquelle (16) hat, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) vor dem Auslaßstutzen (3) ein Verschluß (23) derart angebracht ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters (1) reguliert werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt aus dem Auslaßstutzen (3) eine Klappe (24) angebracht ist, die mit dem Verschluß (23) eine Kammer (25) zur Entgasung und Verwirbelung des Gemisches bildet, wobei die Klappe (24) so angebracht ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer (25) reguliert werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (23) in Form zweier hintereinander angeordneter Platten (30, 26) ausgebildet ist, von denen die eine näher zum Behälter (1) gelegene Platte (30) so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters (1) reguliert werden kann, während die andere Platte (26) starr befestigt ist und einen krummlinigen Mitttelabschnitt, dessen Auswölbung zum Einlaßstutzen (2) hin gerichtet ist, und Fenster (27) hat, die im unteren Teil dieser Platte (26) gelegen sind und im wesentlichen an die Seitenwände des Behälters (1) angrenzen, wobei die Klappe (24) in Form zweier hintereinander angeordneter Platten (33, 28) ausgebildet ist, von denen die eine näher zum Verschluß (23) gelegene Platte (33) so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer (25) reguliert werden kann, während die andere Platte (28) starr befestigt ist, zum Einlaßstutzen eine Einkrümmung aufweist und ein Fenster (29) hat, das im unteren Teil dieser Platte (28) in deren Mitte gelegen ist, wobei die Fläche dieses Fensters (29) kleiner als die Gesamtfläche der Fenster (27) des Verschlusses (23) oder ihr gleich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf beiden Seiten des krummlinigen Mittelabschnitts der starr befestigten Platte (26) des Verschlusses (23) krummlinige Abschnitte befinden, die mit ihrer Einkrümmung in Richtung zum Einlaßstutzen (2) gerichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (23) in Form zweier hintereinander angeordneter Platten (46, 42) ausgebildet ist, von denen die eine näher zum Behälter (1) gelegene Platte (46) so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche des Behälters (1) reguliert werden kann, während die andere Platte (42) starr befestigt ist und eine Einkrümmung von Seiten des Behälters (1) und ein im unteren Teil dieser Platte (42) in deren Mitte gelegenes Fenster (43) hat, wobei die Klappe (24) in Form zweier hintereinander angeordneter Platten (49, 44) ausgebildet ist, von denen die eine näher zum Verschluß (23) gelegene Platte (49) so befestigt ist, daß die Durchgangsquerschnittsfläche der Kammer (25) reguliert werden kann, während die andere Platte (44) starr befestigt ist und einen krummlinigen Mittelabschnitt, dessen Auswölbung zur Kammer (25) gerichtet ist, und Fenster (45) hat, die im unteren Teil dieser Platte (44) gelegen sind und im wesentlichen an die Seitenwände der Kammer (25) angrenzen, wobei die Fläche dieser Fenster (45) kleiner als die Fläche des Fensters (43) des Verschlusses (23) oder ihr gleich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf beiden Seiten des krummlinigen Mittelabschnitts der starr befestigten Platte (44) der Klappe (24) krummlinige Abschnitte befinden, die mit ihrer Einkrümmung zur Kammer (25) gerichtet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (23) und die Klappe (24) Rückstellventile (36, 52, 38, 54) haben, die an den entsprechenden starr befestigten Platten (26, 42, 28, 44) des Verschlusses (23) und der Klappe (24) angebracht sind.