EP0574728A1 - Herstellung und Förderung eines Baustoffgemisches - Google Patents

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EP0574728A1
EP0574728A1 EP93108255A EP93108255A EP0574728A1 EP 0574728 A1 EP0574728 A1 EP 0574728A1 EP 93108255 A EP93108255 A EP 93108255A EP 93108255 A EP93108255 A EP 93108255A EP 0574728 A1 EP0574728 A1 EP 0574728A1
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mixing
mixture
screw
mixing tube
baffle plate
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
    • B28C7/04—Supplying or proportioning the ingredients
    • B28C7/12—Supplying or proportioning liquid ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/08—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions using driven mechanical means affecting the mixing
    • B28C5/10—Mixing in containers not actuated to effect the mixing
    • B28C5/12—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers
    • B28C5/1238—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers for materials flowing continuously through the mixing device and with incorporated feeding or discharging devices
    • B28C5/1292—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers for materials flowing continuously through the mixing device and with incorporated feeding or discharging devices with rotating stirring and feeding or discharging means fixed on the same axis, e.g. in an inclined container fed at its lower part

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the continuous production and simultaneous delivery of a water and hydraulically bindable solid material in a homogeneous mixture containing pumpable building material mixture such as plastering mortar.
  • Methods and devices for producing a pumpable mortar for example for plastering walls or ceilings, are known. These are often designed to carry out a discontinuous mode of operation, ie the device has a separate mixing device, in which the mixture is prepared and this is then poured into a delivery container with a thick material pump flanged on from the mixing device and conveyed from there to the construction site.
  • discontinuously operating systems consist, inter alia, in that a prolonged interruption between the preparation of the mixture and its further processing can result in harmful segregation.
  • discontinuous operation has fundamental disadvantages compared to a continuous mode of operation, because interruptions in processing occur between the individual batches, which lead to losses in working hours and productivity and thus unnecessarily burden the construction costs.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus of the type mentioned in the preamble of claim 1, with which the difficulties and technical limits mentioned are overcome and which a continuous production of a mixture free of air inclusions with the smallest possible volume and weight of Device allows.
  • a device for carrying out the method is characterized by the features a) to g) specified in the characterizing part of claim 3.
  • the device shown in the figure has a mixing tube (1) which is circular in cross section and in the interior of which a mixing screw (3) with worm spirals (4) is arranged which rotates around a drive shaft (2).
  • a mixing tube (1) which is circular in cross section and in the interior of which a mixing screw (3) with worm spirals (4) is arranged which rotates around a drive shaft (2).
  • a feed opening (5) Approximately half the length of the mixing tube (1) has a feed opening (5) and within it a metering device (6) for metering solids.
  • a concentric water injection device (7) rotating in a peripheral arrangement inside the mixing tube (1).
  • This consists of an annular hollow profile welded to the inner wall of the mixing tube (1) in a watertight manner and, in accordance with the exemplary embodiment shown, has an angular cross section.
  • the hollow profile can also have a semicircular or U-shaped or similar cross section.
  • Distributed nozzle bores (19) are located on the circumference of the hollow profile, from which the mixing water for mashing the solid is injected under pressure in concentric jets into the solid.
  • the water injection device (7) has a water connection (24) which is connected to a pressurized water source via a line (not shown) with an adjustable metering device.
  • a breather (9) At the drive end (8) of the mixing screw (3) in the upper area of the mixing tube (1) there is a breather (9).
  • the mixing device at the output end (10) on the mixing screw (3) has a baffle plate (11) which releases a peripheral annular gap (13) between the inner wall of the mixing tube 1 and its outer edge (12).
  • the mixing tube (1) has a concentric discharge opening at a distance from the baffle plate (11) in the discharge direction (14) having a comparatively smaller diameter than the baffle plate (11), to which the housing (15) of a thick material kneading pump (16) connects.
  • the drive shaft (2) of the mixing screw (3) is rotatably connected to the rotor (18) of the pump (16) via a coupling (17).
  • the solids feed opening (5) very advantageously has a collar (20) with a flange (21) for the substructure on a solids silo container with intermediate arrangement of the solids metering device (6).
  • This is advantageously designed as a rotary valve.
  • the coupling (17) between the drive shaft (2) and the pump rotor (18) is designed as an elastic coupling with coupling intermediate members made of elastic material such as rubber or plastic.
  • the coupling (17) can be equipped with an overload safety device, for example with a shear pin safety device (22).
  • the mixing screw (3) can also be at least partially equipped with mixing paddles instead of part or all of its screw turns (4). Further alternative configurations relate to the position of the mixing tube (1). This can either be arranged with a vertical axis (yy), as shown, or also with a horizontal axis.
  • the device according to the invention is suitable with great advantage for fully automatic, continuous operation for the production and simultaneous delivery of water and hydraulically bindable solid in a homogeneous mixture containing pumpable building material mixture such as plastering mortar.
  • Its special design and mode of operation according to the invention ensures that no air inclusions are conveyed during this continuous operation, which enables a completely undisturbed, uniform application of the cleaning material to the construction site while overcoming the difficulties that existed to date.
  • the device is uncomplicated, requires only a comparatively small construction volume and light weight and is distinguished by a high degree of reliability. In this respect, the invention optimally fulfills the task set out above.

Abstract

Ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Baustoffgemisches wie Putzmörtel ist dadurch gekennzeichnet, daß Feststoff und Wasser unter kontinuierlicher Dosierung verhältnismäßiger Mischungssanteile einer Mischkammer etwa im mittleren Bereich ihres Mischraumes aufgegeben und dabei unter Verwendung einer Mischschnecke (3) mit um eine Welle umlaufenden Schneckenwendeln (4) in einer torusförmigen Massenströmung unter Aufbau eines Staudruckes gefördert und dabei gemischt werden, wobei anteilige Lufteinschlüsse in Gegenrichtung des Staudruckgradienten aus der entstehenden Mischung austreten und an einer der Förderrichtung entgegengesetzten Stelle des Mischraumes aus der Mischkammer ausgetragen werden, und daß der Massenstrom der Mischung am Ende der Mischstrecke um eine konzentrische Stauscheibe (11) herumgefördert dabei, aus peripheren Bereichen des Mischraumes in die Aufgabeseite einer Dickstoff-Pumpe (16) eingetragen und darin unter Aufbau eines Pumpdruckes weitergefördert wird. Eine Vorrichtung wird beschrieben. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Festoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Baustoffgemisches wie Putzmörtel.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines pumpfähigen Mörtels beispielsweise zum Verputzen von Wänden bzw. Decken sind bekannt. Diese sind vielfach zur Durchführung einer diskontinuierlichen Betriebsweise ausgebildet, d.h. die Vorrichtung besitzt eine separate Mischeinrichtung, worin die Mischung bereitet und diese dann in einen von der Mischeinrichtung getrennten Lieferbehälter mit angeflanschter Dickstoffpumpe umgefüllt und daraus zur Baustelle gefördert wird.
    Nachteile derartiger diskontinuierlich arbeitender Systeme bestehen u. a. darin, daß bei einer längeren Unterbrechung zwischen Bereitung der Mischung und deren Weiterverarbeitung eine schädliche Entmischung stattfinden kann. Darüberhinaus hat ein diskontinuierlicher Betrieb gegenüber einer kontinuierlichen Betriebsweise grundsätzliche Nachteile, weil zwichen den einzelnen Chargen Unterbrechungen bei der Verarbeitung auftreten, die zu Verlusten an Arbeitszeiten und Produktivität führen und somit die Baukosten unnötig belasten. Und schließlich ergeben sich Materialverluste z.B. dadurch, daß eine hergestellte Mischung nicht vollständig verbraucht wird, wobei neben dem Verlust auch noch Entsorgungsprobleme entstehen. Darüberhinaus beanspruchen die diskontinuierlich arbeitenden Geräte zur Herstellung und Förderung von Putzmitteln einen vergleichweise großen maschinellen Aufwand mit relativ hohem Transportgewicht und entsprechend erhöhten Kosten.
  • Zur Abhilfe wurden bereits Geräte mit kontinuierlicher Arbeitsweise für Aufbereitung und Förderung in einem geschlossenen System entwickelt. Dabei ergab sich die Schwierigkeit, daß beim Mischprozeß mit dem Feststoff Luftanteile in die Mischung eingeschlossen werden, welche dann bei der Verarbeitung zu Schwierigkeiten führen und insbesondere die Gleichmäßigkeit des Auftrages von Putzmaterial auf Decken und Wände erheblich stören.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art anzugeben, mit welchen die genannten Schwierigkeiten und technischen Grenzen überwunden werden und welche eine kontinuierliche Herstellung einer von Lufteinschlüssen freien homogenen Mischung bei möglichst geringem Bauvolumen und Gewicht der Vorrichtung ermöglicht.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den im Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die im Kennzeichnungsteil von Anspruch 3 angegebenen Merkmale a) bis g) gekennzeichnet.
  • Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
  • Die Erfindung wird in einer rein schematischen Zeichnung in beispielhafter Ausführungsform gezeigt, wobei aus deren Beschreibung weitere Einzelheiten und Vorteile entnehmbar sind.
  • Die in der Figur gezeigte Vorrichtung weist ein im Querschnitt kreisförmiges Mischrohr (1) auf, in dessen Innern als Mischorgan eine um eine Antriebswelle (2) umlaufende Mischschnecke (3) mit Schneckenwendeln (4) angeordnet ist. Etwa in der halben Länge des Mischrohres (1) ist eine Aufgabeöffnung (5) und innerhalb derselben eine Dosiereinrichtung (6) zur dosierenden Aufgabe von Feststoffen angeordnet. Neben der Aufgabeöffung (5) befindet sich im Innern des Mischrohres (1) eine in peripherer Anordnung umlaufende konzentrische Wassereindüsungseinrichtung (7). Diese besteht aus einem ringförmigen, mit der Innenwand des Mischrohres (1) wasserdicht verschweißten Hohlprofil und weist entsprechend dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen winkelförmigen Querschnitt auf. Das Hohlprofil kann jedoch auch einen halbkreisförmigen bzw. U-förmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen. Am Umfang des Hohlprofiles befinden sich verteilt angeordnete Düsenbohrungen (19), aus welchen das Anmachwasser zum Anmaischen des Feststoffes unter Druck in konzentrischen Strahlen in den Feststoff eingedüst wird. Die Wassereindüsungsvorrichtung (7) weist einen Wasseranschluß (24) auf, der über eine (nicht gezeigte) Leitung mit einer einstellbaren Dosiereinrichtung an eine Druckwasserquelle angeschlossen ist.
    Am antriebsseitigen Ende (8) der Mischschnecke (3) ist im oberen Bereich des Mischrohres (1) ein Entlüfungsorgan (9) angeordnet. Weiterhin weist die Mischvorrichtung am abtriebsseitigen Ende (10) an der Mischschnecke (3) eine Stauscheibe (11) auf, die zwischen Innenwandung des Mischrohres 1 und ihrem Außenrand (12) einen peripheren Ringspalt (13) freigibt.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, daß das Mischrohr (1) in Austragsrichtung im Abstand der Stauscheibe (11) eine konzentrische Austragsöffnung (14) mit zur Stauscheibe (11) vergleichsweise kleinerem Durchmesser aufweist, an die sich das Gehäuse (15) einer Dickstoff-Knetpumpe (16) anschließt. Die Antriebswelle (2) der Mischschnecke (3) ist über eine Kupplung (17) mit dem Rotor (18) der Pumpe (16) drehfest verbunden.
  • Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Feststoff und Wasser unter kontinuierlicher Dosierung ihrer verhältnismäßigen Mischungsanteile dem Mischrohr (1) aufgegeben. Dabei erfolgt die volumetrische Dosierung der Feststoffe durch eine Zellenradschleuse (6) und die volumetrische Dosierung des Anmaischwassers mit Hilfe einer an sich bekannten, nicht gezeigten Flüssigkeitsdosiereinrichtung. Beide Dosiereinrichtungen können nach Programm von einem vollautomatischen Leitstand aus angesteuert werden. Durch intensive Drehbewegung der Mischschnecke (3) und ihrer an der Antriebswelle (2) angeordneten Schneckenwendel (4) wird im Mischrohr (1) eine torusförmige Massenströmung erzeugt, wobei Wasser und Feststoff innig homogen gemischt werden. Durch die Massenströmung und die Steigung der Schneckenwende (4) wird in der Materialsäule ein Staudruck aufgebaut, wobei anteilige Lufteinschlüsse in Gegenrichtung des Staudruckgradienten aus der entstehenden Mischung austreten und an einer der Förderrichtung entgegengesetzten Stelle des Mischraumes in dessen Trockenbereich (23) aus dem Mischrohr (1) ausgetragen werden.
    Mit großem Vorteil wird dabei der Massenstrom der Mischung am Ende der Mischstrecke um die konzentrische (11) Stauscheibe herum durch den Ringspalt (13) zwischen der Innenwand des Mischrohres (1) und dem Außenrand (12) der Stauscheibe (11) hindurchgefördert. Dadurch wird sichergestellt, daß ausschließlich peripheres Mischgut ohne Lufteinschlüsse gefördert und in die aufgabenseitige Öffnung (25) des Pumpengehäuses (15) eingetragen wird.
    Sehr vorteilhaft weist die Feststoff-Aufgabeöffnung (5) einen Kragen (20) mit einem Flansch (21) zum Unterbau an einen Feststoff-Silobehälter unter Zwichenanordnung der Feststoff-Dosiereinrichtung (6) auf. Diese ist vorteilhaft als Zellenradschleuse ausgebildet.
    Mit Vorteil ist vorgesehen, daß die Kupplung (17) zwischen Antriebswelle (2) und Pumpenrotor (18) als elastische Kupplung mit aus elastischem Material wie Gummi oder Plastik ausgebildeten Kupplungs-Zwischengliedern ausgebildet ist.
    Weiterhin kann die Kupplung (17) mit einer Überlastsicherung, beispielsweise mit einer Scherbolzensicherung (22) ausgerüstet sein. Auch kann die Mischschnecke (3) anstelle eines Teils oder aller ihrer Schneckenwenden (4) wenigstens teilweise mit Misch-Paddeln ausgerüstet sein. Weitere alternative Ausgestaltungen betreffen die Lage des Mischrohres (1). Dieses kann entweder mit vertikaler Achse (y-y), wie gezeigt, oder auch mit horizontaler Achse angeordnet sein.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung ist mit großem Vorteil zum vollautomatischen, kontinuierlichen Betrieb für die Herstellung und simultane Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Baustoffgemisches wie Putzmörtel geignet. Durch ihre besondere Ausgestaltung und Betriebsweise nach der Erfindung ist sichergestellt, daß bei diesem kontinuierlichen Betrieb keine Lufteinschlüsse mitgefördert werden, wodurch unter Überwindung der bisher bestehenden Schwierigkeiten ein völlig ungestörtes, gleichmäßiges Auftragen des Putzmaterials an der Baustelle ermöglicht wird. Darüberhinaus ist die Vorrichtung unkompliziert, beansprucht nur vergleichsweise geringes Bauvolumen und geringes Gewicht und zeichnet sich durch einen hohen Grad an Zuverlässigkeit aus. Insofern erfüllt die Erfindung in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims (13)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines wasser- sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Baustoffgemisches wie Putzmörtel, dadurch gekennzeichnet, daß Feststoff und Wasser unter kontinuierlicher Dosierung verhältnismäßiger Mischungssanteile einer Mischkammer etwa im mittleren Bereich ihres Mischraumes aufgegeben und dabei unter Verwendung einer Mischschnecke mit um eine Welle umlaufenden Schnekkenwendeln in einer torusförmigen Massenströmung unter Aufbau eines Staudruckes gefördert und dabei gemischt werden, wobei anteilige Lufteinschlüsse in Gegenrichtung des Staudruckgradienten aus der entstehenden Mischung austreten und an einer der Förderrichtung entgegengesetzten Stelle des Mischraumes aus der Mischkammer ausgetragen werden, und daß der Massenstrom der Mischung am Ende der Mischstrecke um eine konzentrische Stauscheibe herumgefördert dabei, aus peripheren Bereichen des Mischraumes in die Aufgabeseite einer Dickstoff-Pumpe eingetragen und darin unter Aufbau eines Pumpdruckes weitergefördert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Feststoff in volumetrischer Dosierung unter Verwendung einer Zellenradschleuse und Wasser in volumetrischer Dosierung sowie mit einer Vielzahl peripherer, konzentrischer Düsenstrahlen unter Druck in die Mischkammer eingetragen werden.
  3. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Bauststoffgemisches wie Putzmörtel, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß diese folgende Elemente aufweist:
    a) ein Mischrohr (1), in dessen Innerem als Mischorgan eine um eine Antriebswelle (2) umlaufende Mischschnecke (3) mit Schneckenwendeln (4) angeordnet ist;
    b) etwa in der halben Länge des Mischrohres (1) ist eine Aufgabeöffnung (5) und innerhalb derselben eine Dosiereinrichtung (6) zur dosierenden Aufgabe von Feststoffen angeordnet;
    c) neben der Aufgabeöffnung (5) befindet sich im Inneren des Mischrohres (1) eine in peripherer Anordnung umlaufende, konzentrische Düsen (19) aufweisende Wassereindüsungseinrichtung (7);
    d) am antriebsseitigen Ende (8) der Mischschnecke (3) ist im oberen Bereich des Mischrohres (1) ein Entlüftungsorgan (9) angeordnet;
    e) am abtriebsseitigen Ende (10) weist die Mischschnecke (3) eine Stauscheibe (11) auf, die zwischen Innenwandung des Mischrohres (1) und dem Außenrand (12) der Stauscheibe (11) einen peripheren Ringspalt (13) freigibt;
    f) das Mischrohr (1) weist in Austragsrichtung im Abstand der Stauscheibe (11) eine konzentrische Austragsöffnung (14) mit zur Stauscheibe (11) vergleichsweise kleinerem Durchmesser auf, an die sich das Gehäuse (15) einer Dickstoff-Pumpe (16) anschließt;
    g) die Antriebswelle (2) der Mischschnecke (3) ist über eine Kupplung (17) mit dem Rotor (18) der Dickstoff-Pumpe (16) drehfest verbunden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereindüsungsvorrichtung (7) ein ringörmiges, mit der Innenwand des Mischrohres (1) wasserdicht verschweißtes, eine Vielzahl am Umfang verteilt angeordnete Düsenbohrungen (19) aufweisendes Hohlprofil ist und beispielsweise einen winkelförmigen bzw. U-förmigen bzw. halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
  5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoff-Aufgabeöffnung (5) einen Kragen (20) mit einem Flansch (21) zum Unterbau unter einen Feststoff-Silobehälter unter Zwischenanordnung der Dosiereinrichtung (6) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (6) für Feststoff eine Zellenradschleuse ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (17) zwischen Antriebswelle (2) und Pumpenrotor (18) der Dickstoff-Pumpe (16) als elastische Kupplung mit aus elastischem Material wie Gummi oder Plastik bestehenden Kupplungs-Zwischengliedern ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (17) mit einer Überlastsicherung, beispielsweise mit einer Scherbolzensicherung (22) ausgerüstet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsorgan (9) am Mischrohr (1) in dessen Trockenbereich (23) eingeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschnecke (3) anstelle eines Teiles oder aller ihrer Schneckenwendeln (4) wenigstens teilweise mit Misch-Paddeln ausgerüstet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (1) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (1) mit vertikaler Achse (y-y) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (1) mit horizontaler Achse angeordnet ist.
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