DE3714387A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen dosieren von pulverfoermigen stoffen mittels pressgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Dosieren von pulverförmigen Stoffen, insbesondere von pulverförmiger synthetischer Kieselsäure mittels Preßgas.

Es ist bekannt, im Hoch- und Tiefbau, vor allem beim Tunnelbau, Spritzbeton zu verwenden [vgl. S+t 40 (1986), S. 3].

Durch den Zusatz an synthetischer Kieselsäure wird die Stellwirkung der Spritzbetons spontan erhöht, was sich durch eine Erhöhung der anhaftenden Betonmenge respektive einem geringem Abprall deutlich bemerkbar macht. Der von der Wandung abgenommene Beton erbringt im Vergleich zu einem Beton, der keine synthetische Kieselsäure enthält, eine Reduzierung des Ausbreitmaßes um 20 bis 25%.

Die Einbringung und die exakte Dosierung der synthetischen Kieselsäure in den Spritzbeton während des Auftragens bergen große Probleme in sich. So führt man zum Beispiel die synthetische Kieselsäure neben der Betonmasse und der Förderluft über eine dritte Zuleitung direkt an der Spritzdüse zu.

Die dabei erreichbare Vermischung ist jedoch völlig unzureichend, was an dem Kieselsäurenebel bei Austritt aus der Düse deutlich wird.

Günstiger wäre es vermutlich, die Kieselsäure direkt in den Förderluftstrom einzubringen.

Dies läßt sich aber mit den bekannten Pumpen, wie z. B. Depa-Pumpen, nicht durchführen, weil der Druck in der Luftleitung während des Betriebes ca. 8 bar beträgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Zusatz an synthetischer Kieselsäure zu Spritzbeton genau zu dosieren und mit dem Spritzbeton homogen zu vermischen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Dosieren von pulverförmigen Stoffen, insbesondere synthetischer Kieselsäure, mittels Preßgas, vorzugsweise mittels Preßluft, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man in einer mehrfach, mindestens zweifach geführten Preßgas führenden Leitung alternierend die Preßgaszufuhr in einer Zweigleitung unterbricht, den pulverförmigen Stoff in die Zweigleitung einfüllt und anschließend den pulverförmigen Stoff mittels des Preßgases weiterbefördert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Preßgas führende Leitung vierfach in Zweigleitungen geführt werden.

Während des Unterbrechens der Preßgaszufuhr kann, um ein Rückschlagen des Preßgases aus der Zusammenführung der Mehrfachführung der Leitung in die Zweigleitung zu verhindern, die Zweigleitung durch eine Rückschlagkappe abgeschlossen werden.

Während des Befüllens der Zweigleitung kann der entstehende Überdruck über eine Absperrklappe und eine weitere Leitung, z. B. in das Silo, das den pulverförmigen Stoff beinhaltet, ausgeglichen werden.

Die Beförderung des pulverförmigen Stoffes aus dem Silo in die Zweigleitung kann mittels bekannter Mittel, z. B. einer Pumpe, erfolgen.

Derartige Mittel sind in der Schriftenreihe Pigmente der Degussa AG, Frankfurt, Nr. 70, erschienen im Dezember 1978, beschrieben.

Die Absperrung der Zweigleitungen kann mittels bekannter Absperrklappen erfolgen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Dosieren von pulverförmigen Stoffen, insbesondere von synthetischer Kieselsäure, mittels Preßgas, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß eine mehrfach, mindestens zweifach geführte Leitung, die nach der Verzweigung wieder zusammengeführt wird, in den Zweigleitungen jeweils in Strömungsrichtung des Preßgases mit einer Absperrklappe und einer Rückschlagklappe versehen ist, wobei die Zweigleitungen über jeweils eine Absperrklappe zum einen mit einem Vorratssilo für den pulverförmigen Stoff und zum anderen mit einem Entlüftungsrohr verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß der pulverförmige Stoff homogen ohne Substanzverlust kontinuierlich mit dem Beton vermischt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Anordnung der Apparate bei der Aufbringung von Spritzbeton,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Einspeisvorrichtung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspeisvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 wird der Beton von dem Transportbetonwerk 1 mittels des Mischfahrzeuges 2 zu der Betonpumpe 3 transportiert.

Die Betonpumpe 3 befördert den Beton über das Ventil 4 zu der Spritzdüse 5. Von dort wird Beton auf die Wand 6 aufgetragen.

Die synthetische Kieselsäure wird von dem Silo 7 mittels des Fahrzeuges 8 oder alternativ über die Standleitung 9 in den Vorratsbehälter 10 und von dort in die Einspeisvorrichtung 11 befördert.

Von dem Kompressor wird Preßluft in die Einspeisvorrichtung 11 über die Leitung 12 geführt.

Mittels der Preßluft wird die synthetische Kieselsäure von der Einspeisvorrichtung 11 über das Ventil 13 in die Spritzdüse 5 befördert und in der Spritzdüse 5 mit dem Beton vermischt.

Gemäß Fig. 2 wird die synthetische Kieselsäure aus dem Vorratsbehälter 10 mittels der Pumpe 14 in die Rohrleitungen 15 und 16 gepumpt. Die Rohrleitungen 15 und 16 sind mit den Absperrklappen 17 und 18 versehen. Über die Absperrklappen 17 und 18 sind die Rohrleitungen 15 und 16 mit den Zweigleitungen 19 und 20 verbunden.

Die Zweigleitungen 19 und 20 sind über die Absperrklappen 21 und 22 mit der Schlauchleitung 23 verbunden.

Weiterhin sind die Zweigleitungen 19 und 20 über die Rückschlagklappen 24 und 25 mit der Schlauchleitung 26 verbunden.

Die Schlauchleitung 23 ist mit dem Kompressor verbunden und führt die Preßluft in die Einspeisvorrichtung ein.

Die Schlauchleitung 26 ist mit dem Ventil 13 verbunden und führt über das Ventil 13 das Gemisch aus synthetischer Kieselsäure und Preßluft in die Spritzdüse 5.

Zusätzlich sind die Zweigleitungen 19 und 20 mit den Absperrklappen 27 und 28 versehen. Die Absperrklappen 27 und 28 sind mit den Leitungen 29 und 30 verbunden, die in der Leitung 31 gemeinsam weitergeführt werden und mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden sind.

Die Einspeisung der synthetischen Kieselsäure in den Preßluftstrom erfolgt wechselseitig über die Absperrklappen 17 und 18 in die Zweigleitungen 19 und 20.

Gleichzeitig werden die Absperrklappen 21 und 22 sowie die Absperrklappen 27 und 28 betätigt.

Wenn die synthetische Kieselsäure über die geöffnete Absperrklappe 17 in die Zweigleitung 19 eingeführt wird, ist die Absperrklappe 22 geschlossen und die Absperrklappe 28 geöffnet. Die Rückschlagklappe 25 ist geschlossen.

Der Überdruck beim Befüllen der Rohrleitung 19 wird über die Leitungen 30 und 31 in den Vorratsbehälter 10 ausgeglichen.

Der Preßluftstrom wird gleichzeitig über die geöffnete Absperrklappe 21 und die geöffnete Rückschlagklappe 24 in die Schlauchleitung 26 durch die Zweigleitung 20 an der Zweigleitung 19 vorbeigeführt. Die Absperrklappen 18 und 27 sind dabei geschlossen.

Beim folgenden Taktwechsel werden gleichzeitig alle Absperrklappen und Rückschlagklappen betätigt.

Die Klappe 22 wird dabei geöffnet, und der Preßluftstrom befördert die synthetische Kieselsäure aus der Zweigleitung 19 über die geöffnete Rückschlagklappe 25 in die Schlauchleitung 26.

Gleichzeitig wird die Zweigleitung 20 über die geöffnete Absperrklappe 18 mit synthetischer Kieselsäure gefüllt.

Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist die Befüllung der Zweigleitungen 19 und 20 mit synthetischer Kieselsäure.

Gemäß Fig. 3 wird die synthetische Kieselsäure aus dem Vorratsbehälter 10 mittels der Pumpe 14 in die Rohrleitungen 32, 33, 34 und 35 gepumpt.

Die Zufuhr der synthetischen Kieselsäure zu den Zweigleitungen 36, 37, 38 und 39 erfolgt über die Absperrventile 40, 41, 42 und 43.

Die Preßluftzufuhr zu den Zweigleitungen 36, 37, 38 und 39 erfolgt über die Absperrventile 44, 45, 46 und 47.

Der Überdruck, der beim Befüllen der Zweigleitungen 36, 37, 38 und 39 mit synthetischer Kieselsäure anfällt, wird über die Absperrventile 48, 49, 50 und 51 und die Leitungen 52, 53, 54, 55 und 56 in den Vorratsbehälter 10 ausgeglichen.

Die Preßluftzufuhr vom Kompressor erfolgt über die Leitung 57.

Die Absperrung der Zweigleitungen 36, 37, 38 und 39 während des Befüllens mit synthetischer Kieselsäure erfolgt durch die Rückschlagklappen 58, 59, 60 und 61.

Das Gemisch aus Preßluft und synthetischer Kieselsäure wird über die Leitung 62 aus der Einspeisvorrichtung herausgeführt.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 hat gegenüber der Vorrichtung gemäß der Fig. 2 anstatt zwei, vier Zweigleitungen, die mit synthetischer Kieselsäure gefüllt werden können.

Da die Befüllung mit synthetischer Kieselsäure der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist, kann durch die Vorrichtung gemäß Fig. 3 eine schnellere Beschickung der Preßluft mit synthetischer Kieselsäure erzielt werden.

Um eine gleichmäßige Beschickung der Preßluft mit synthetischer Kieselsäure zu erzielen, wird die Vorrichtung gemäß Fig. 3 im 4-Takt-Betrieb gefahren.

Als synthetische Kieselsäure kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Kieselsäuren einsetzen, die in Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Band 3, Anorganische Technologie II, 4. Auflage, Carl Hauser Verlag, München, Wien, 1983, Seite 75 bis 90, beschrieben werden.

Von besonderer Bedeutung sind pyrogene Kieselsäuren, die auf dem Wege der Flammenhydrolyse hergestellt wurden sowie Fällungskieselsäuren, wobei bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Fällungskieselsäuren der Vorzug gegeben wird.

Die Fällungskieselsäuren können unvermahlen oder dampfstrahlvermahlen bzw. sprühgetrocknet oder sprühgetrocknet und vermahlen eingesetzt werden.

Beispielhaft können die folgenden Fällungskieselsäuren eingesetzt werden, wobei der Fällungskieselsäure FK 320 DS der Vorzug gegeben wird.

Die Bestimmung der physikalisch-chemischen Kenndaten erfolgt nach den folgenden Methoden:

pH-Wert (nach DIN 53 200)

Der pH-Wert wird elektrometrisch mit einer Glaselektrode und einem pH-Meter ermittelt. Der pH-Wert von Kieselsäuren liegt im allgemeinen im neutralen, der von Silikaten im schwach alkalischen Bereich.

Siebrückstand (nach DIN 53 580)

Eine Kennzahl für die Feinteiligkeit ist der Siebrückstand. Zur Erfassung der in kleinsten Mengen in Fällungskieselsäuren und Silikaten vorkommenden Anteile nicht oder schwerdispergierbarer Anteile, wird der Siebrückstand nach Mocker bestimmt. Bei diesem Verfahren wird eine Kieselsäuresuspension mit 4 bar Wasserdruck durch das Sieb gespült. Das Sieb wird anschließend getrocknet und der Siebrückstand ausgewogen. Zur Anwendung kommen 45 Micrometer-Siebe, die 325 mesh (nach ASTM) entsprechen.

Oberfläche nach BET (DIN 66 131)

Die Oberfläche von Kieselsäuren und Silikaten wird nach der BET-Methode in m²/g gemessen.

Das Verfahren beruht auf der Adsorption von gasförmigem Stickstoff bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs. Die Areameter-Methode nach Haul und Dümbgen kann vorteilhaft angewandt werden. Eine Eichung ist erforderlich. Es wird sowohl die "innere"als auch die "äußere" Oberfläche erfaßt.

Mittlere Größe der Primärteilchen

Die mittlere Größe der Primärteilchen läßt sich über elektromikroskopische Aufnahmen bestimmen. Hierzu werden die Durchmesser von ca. 3000-5000 Teilchen bestimmt, deren arithmetisches Mittel errechnet wird. Die einzelnen Primärteilchen liegen im allgemeinen nicht isoliert vor, sondern sind zu Aggregaten und Agglomeraten vereinigt. Die "Agglomerat"-Teilchengröße von Fällungskieselsäuren und Silikaten hängt vom Vermahlungsprozeß ab.

Stampfdichte (nach DIN 53 194)

Es handelt sich um eine Maßangabe für das Gewicht des pulverförmigen Produktes. Circa 200 ml Kieselsäure werden in dem Meßzylinder des Stampfvolumeters 1250mal gestampft. Aus der Einwaage und dem Volumen wird die Stampfdichte berechnet und in g/l angegeben.

Trocknungsverlust (nach DIN 55 921)

Die Fällungsprodukte enthalten einen kleinen Anteil physikalisch gebundenen Wassers. Nach 2 Stunden Trocknung im Trockenschrank bei 105°C ist die Hauptmenge des physikalisch gebundenen Wassers entfernt.

Glühverlust (nach DIN 55 921)

Nach 2 Stunden Glühzeit bei 1000°C ist auch das chemisch in Form von Silanolgruppen gebundene Wasser entfernt. Der Glühverlust wird an der 2 h bei 105°C getrockneten Substanz bestimmt.

Die Fällungskieselsäure FK 320 DS ist eine Fällungskieselsäure, die nach der Drehrohrtrocknung dampfstrahlvermahlen wurde.

Die Fällungskieselsäure Durosil ist eine unvermahlene drehrohrgetrocknete Fällungskieselsäure.

Die Fällungskieselsäure Sipernat 22 ist eine sprühgetrocknete Fällungskieselsäure.

Die Fällungskieselsäure Sipernat 22 S ist eine sprühgetrocknete und vermahlene Fällungskieselsäure.

Claims (2)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Dosieren von pulverförmigen Stoffen mittels Preßgas, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer mehrfach, mindestens zweifach geführten, Preßgas führenden Leitung alternierend die Preßgaszufuhr in einer Zweigleitung unterbricht, den pulverförmigen Stoff in die Zweigleitung einfüllt und anschließend den pulverförmigen Stoff mittels des Preßgases weiterbefördert.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrfach, mindestens zweifach geführte Leitung, die nach der Verzweigung wieder zusammengeführt wird, in den Zweigleitungen jeweils in Strömungsrichtung des Preßgases mit einer Absperrklappe und einer Rückschlagklappe versehen ist, wobei die Zweigleitungen über jeweils eine Absperrklappe zum einen mit einem Vorratssilo für den pulverförmigen Stoff und zum anderen mit einem Entlüftungsrohr verbunden sind.