EP1064133B1 - Verfahren zur herstellung von schaummassen, insbesondere schaumzementmassen und vorrichtung dazu - Google Patents

Verfahren zur herstellung von schaummassen, insbesondere schaumzementmassen und vorrichtung dazu Download PDF

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EP1064133B1
EP1064133B1 EP99916759A EP99916759A EP1064133B1 EP 1064133 B1 EP1064133 B1 EP 1064133B1 EP 99916759 A EP99916759 A EP 99916759A EP 99916759 A EP99916759 A EP 99916759A EP 1064133 B1 EP1064133 B1 EP 1064133B1
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EP
European Patent Office
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flow
product flow
product
jet pump
mixing reactor
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EP99916759A
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Ferdinand Leitsch
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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
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/38—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected both by the action of a fluid and by directly-acting driven mechanical means, e.g. stirring means ; Producing cellular concrete
    • B28C5/381—Producing cellular concrete
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/29—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/311—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles
    • 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
    • B28C5/38—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected both by the action of a fluid and by directly-acting driven mechanical means, e.g. stirring means ; Producing cellular concrete
    • B28C5/381—Producing cellular concrete
    • B28C5/386—Plants; Systems; Methods

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacture of foam materials, in particular foam cement materials, which are essentially from a starting product, in particular cement paste, and a foaming agent, in one over one Feed pump with a storage container for the starting product related mixing reactor and an apparatus therefor.
  • Foam masses or foam cement masses are used in modern Building technology, especially when renovating old buildings as well as in the construction of new buildings, often used.
  • In the production of walkable floors, screeds, etc. must usually to compensate for height differences on the bare floor, Depressions, cavities and the like applied in order to manufacture the further floor structure. This balance is generally achieved by installing foamed sheets and / or the use of loose fillings of insulation materials accomplished.
  • these are known compensation procedures very labor intensive and therefore expensive. in the they are also questionable from an occupational medical point of view.
  • foam mass in which a different binder is used instead of cement, or foam cement mass is carried out by mixing air, water and a foaming agent into a foam.
  • This foam is fed to a mixing device at the processing site and introduced into a cement paste consisting of cement and water.
  • This manufacturing process is almost exclusively suitable for the production of a so-called heavy foam with a foam density of more than 800kg / m 3 .
  • DE 41 18 537 C1 discloses a method for producing a so-called lightweight foam with a foam density between 250 and 400kg / m 3 and an apparatus for carrying out the method.
  • cement paste is injected into a mixing chamber under high pressure and mixed with a foaming agent. Due to the high pressure, this mixture is fed to an expansion nozzle into which compressed air is blown in to foam.
  • DE 36 31 223 A1 shows a device for Production of a hardening foam mass with a fine pore structure, in particular a cement foam mass that a Pipe supplied and arranged in the pipe transport and Mixing tools both transported and mixed becomes.
  • the water and foaming agent Foam mass is via the transport path formed by the tube distributed from outside. This is intended to reduce the water content the foam mass that adversely affects curing the same affects, are reduced.
  • DE 32 22 033 A1 describes a process for the production a pore mortar with a low specific Weight described using compressed air.
  • the device is used to carry out the method Perforated plates exist in a row in a pipe are arranged and through which the mortar mass flows. By appropriate connections, the compressed air is introduced into the pipe, where it mixes with the mortar.
  • DE-A-23 48 915 discloses a plant for the production of foam cement, each with a volumetric pump for pumping water, foam, air and cement paste or mortar. Pumps for water, foam and the air is connected to a foam-forming sling, which is connected to a collector in which the cement or mortar is promoted. The mixture is from the collector transported to a mixing machine at the point of use.
  • the known devices and methods are disadvantageous in that than the consistency and thus the quality of the Foam masses or foam cement masses through the multitude of consecutive mixing and conveying units changed. Furthermore, the known systems are only for production of foam masses in a very restricted density range suitable and very complex using a variety built by auxiliary units.
  • UA-A-5 556 033 describes a device for manufacturing a sprayable foam mass for a weatherproof Protective cover known to cover a waste dump (Landfill).
  • the device comprises a storage container in which an agitator is arranged with a mixer is connected and to promote the foam mass is coupled with a pumper that blends the mixture into one Control valve transported. From this regulator valve an outlet leads to an injection device, on the one hand via a pipeline to the storage container and to the other via an inlet channel in connection with a foam generator stands.
  • the foam generator comprises a foam agent tank which is coupled to an injector, the injector to make a foam with a Compressor for generating compressed air is connected.
  • the one with Compressed air produced foam is through a nozzle of the injection device fed and passes through the pipeline into the storage container in which the foam with the agitator is mixed into a slurry, which in turn is from the Pump is fed to the regulating valve. From the regulating valve a partial flow is coupled through a pipeline Jet nozzle discharged and a product stream in turn passed to the injector in which the product flow Foam is fed, after which the product flow through the pipeline again gets into the storage container.
  • DE-A-31 32 667 discloses a method and a device for producing porous or foam concrete or the like, with foaming agents, water and Compressed air for producing a raw material to be mixed Foam can be merged.
  • the foam agent supply is controlled by the inflowing water.
  • to Carrying out the process is the water inflow as a jet pump trained for the liquid foaming agent, its inflow opens directly at the jet pump nozzle.
  • the course is the supply of compressed air for processing of the foaming agent provided, which is then a Foam lance gets into a mixing vessel, where the now formed Foam is mixed with the starting product.
  • From US-A-2 733 053 is a mixing machine for manufacturing a foam cement mass known, the principle of which is based on to circulate a solid material in a mixing reactor and with to mix different components, being in the mixing reactor a rotating agitator is arranged.
  • the components are a water tank 16 and a cement tank 20 provided.
  • the object is thereby achieved solved that a product stream taken from the mixing reactor under Supply of the foaming agent and atmospheric air in the Circulation the storage container kept at a minimum level is supplied via a jet pump, the product stream after a mixing phase, a partial flow for processing is removed and the product stream in the jet pump the foaming agent is added.
  • the product stream flowing continuously through the mixing reactor essentially from that stored in the storage container
  • Starting product, the foaming agent and atmospheric Air exists in an empirically determined mixing phase mixed with the starting product until one homogeneous foam mass of high quality is present.
  • the mixing phase ended and the product stream becomes a partial stream taken for processing.
  • the starting product for example cement glue
  • the Product stream is with a truck mixer to the storage container at the processing point transported, its transport capacity not through the foaming agent is reduced because it is provided separately becomes.
  • by adding the foaming agent pollution to the product stream in the jet pump greatly reduced during the production of the foam mass.
  • a compressed gas is preferably added to the product stream.
  • the compressed gas becomes the product stream in the jet pump added. This will cause excessive dust formation or contamination during the production of the foam mass greatly reduced and occupational health concerns always can occur as far as possible if there is a lot of dust be excluded.
  • the amount of the product stream is expediently mixed Foam agent and / or the compressed gas measured and regulated. This measure allows the foam mass to be adjusted to a desired density, which is required for processing is. Furthermore, the foam agent is expediently and / or the compressed gas from a metering pump through a Flow meter conveyed to the jet pump.
  • the partial flow a density measuring device. This continuously working facility serves to monitor the quality of the Partial flow.
  • the density of the partial stream is preferably volumetric or determined gravimetrically.
  • the partial flow is also preferred depending on the result of the density measurement of the processing point or fed to the storage container. A partial flow that does not meet the quality requirements therefore not for processing, but is together with the Product stream reprocessed.
  • the task is done in a constructive way with a device for the production of foam compositions, in particular foam cement compositions, which essentially consists of a starting product, in particular cement paste, and a foaming agent, with one via a feed pump with a storage container for the Starting product related mixing reactor, in particular to carry out the aforementioned method according to the invention solved in that the mixing reactor one to one Jet pump leading outlet for a product stream, a outlet leading to a processing point for a Partial stream of the product stream and an inlet for the product stream from the reservoir, the product stream above the fill level of the storage container from the with an inlet for the jet pump exits and within the mixing reactor at least one static Mixing element is arranged.
  • the mixing reactor is relatively compact constructed and can be in the immediate vicinity of a processing point place.
  • the fact that the mixing reactor a separate outlet and an inlet for the product stream and an outlet for the partial stream of the product stream is the separate circulation of these streams possible. Only then is a partial stream removed from the product stream, which is supplied to the processing point when the Product stream has the required quality.
  • the Outlet of the product flow above the fill level of the storage container the jet pump becomes a homogeneous mixture achieved to increase the quality of the foam mass is.
  • the mixing element causes one Swirling of the product flow and thus the generation of a uniform mass in the mixing reactor.
  • Fine protection screen fixed.
  • the fine protection screen is expedient arranged before the outlet for the product stream, where the outlet for the product flow at one of the inlet for the product stream opposite side of the mixing reactor located. Because of this measure, larger particles of the product stream retained in the mixing reactor and the jet pump is protected from damage from these particles protected.
  • the invention of the mixing reactor with an external vibrator in connection.
  • the vibrator is to be set so that an already generated foam structure of the foam mass does not Damage suffers, after which an even and finely divided Air pore structure is retained in the foam mass.
  • the vibrations of the mixing reactor are not full size to be transferred to the storage container is expedient the mixing reactor via a pipeline and a Hose with the intermediate feed pump with the Reservoir connected.
  • the pipe inside with at least one Provide mixing element is preferred.
  • the jet pump with an inlet for the Provide compressed gas. This measure makes the compressed gas direct into the jet pump or into the jet pump flowing through it Product flow initiated and pollution through uncontrolled escaping products is largely excluded.
  • the jet pump is preferably each density Dosing pump for supplying the flow through a flow meter Foam agent and / or compressed gas assigned.
  • connection line to the outlet for the partial flow of the product flow with interposed density measuring device assigned. It is also used to control the quantity discharged of the partial flow at the processing point the connecting line with a flow meter downstream of the density measuring device Mistake.
  • This prevents the entry of coarse particles into the device is preferably the storage container with a Protective screen covered.
  • Jet pump for the product stream a dosing jet pump for assigned a partial product stream that the foaming agent and / or the compressed gas feeds the partial product stream, after which the partial product stream enters the mixing reactor. by virtue of this measure becomes a certain density of the partial product flow set. After mixing the partial product stream with the product stream in the mixing reactor, a resulting density required for processing.
  • the device for producing a foam composition comprises Fig. 1 essentially a storage container 1 for receiving of a starting product A, which is covered by a protective screen 2 is and via a feed pump 3 with a mixing reactor 4 communicates.
  • the feed pump 3 is on the one hand via a hose 5 to the storage container 1 and to the other by means of a pipeline 6 to an inlet 7 of the Mixing reactor 4 connected for a product stream B.
  • the Inner wall of the pipeline 6 is with mixing elements, not shown Mistake.
  • the mixing reactor 4 carries 8 mixing elements on its inner walls 9 and is connected to an external vibrator 10. At the inlet 7 for the product stream B opposite The mixing reactor 4 faces one side Jet pump 11 leading outlet 12 for the product stream B as well an outlet 14 leading to a processing point 13 for a partial stream C of the product stream B. Before leaving 12 a fine protection screen 15 is fixed, which the passage prevents coarse particles. In the further is between the departure 12 and the jet pump 11, a shut-off valve 16 is arranged.
  • the jet pump 11 has an inlet on its suction side 17 provided for a foam agent 18, which is via a metering pump 19 with downstream flow meter 20 the product stream B is added.
  • the jet pump 11 also has a Inlet 21 for a compressed gas 22, which also has a Metering pump 23 with a downstream flow meter 24 Product stream B is supplied.
  • the jet pump 11 is such arranged that the product stream B above the level 25 of the starting product A reaches the storage container 1.
  • the partial stream C of the product stream B is through a connecting line 26 to a density measuring device 27 with a upstream shut-off valve 28 out.
  • a density measuring device 27 In dependence of the measurement result of the density measuring device 27 reaches Partial flow C via a flow meter 29 the processing point 13 or via a return line 30 the reservoir 1.
  • the jet pump 11 is for the product stream B. assigned a metering jet pump 31 for a partial product stream D.
  • the product stream B reaches via a shut-off valve 32 provided supply line 33 a propellant nozzle 34.
  • the product stream B is mixed with air or Gas 35 instead of the open entered in the jet pump 11 becomes.
  • the jet pump 11 is followed by a diffuser 36, which opens into the mixing reactor 4.
  • the partial product stream D is included the foam agent 18 and the compressed gas 22 intimately mixed, after which he also via the feed 37 in the mixing reactor 4 arrives.
  • the mixing reactor 4 in turn becomes a product stream B in the reservoir 1 and a partial stream C to the processing point 13 headed.
  • the method is carried out using a truck mixer the starting product A, consisting of cement and water, delivered that over the protective sieve 2 in the reservoir 1 arrives.
  • the shut-off valve 28 for the partial flow C is closed and the product stream B is supplied with foam agent 18, Compressed gas 22 and atmospheric air are pumped into the circuit and mixed in the process.
  • the product stream B by means of the feed pump 3 removed from the reservoir 1, through the pipeline 6 provided with mixing elements to the mixing reactor 4 transported and via the jet pump 11 into the reservoir 1 headed.
  • the shut-off valve opens after the mixing phase 28 and the partial flow C flows through the density measuring device 27. Does the measurement result meet the requirements for Foam mass, the partial flow C via the flow meter 29th fed to the processing station 13. If the measurement result does not meet the requirements for the foam mass the partial flow C via the return line 30 into the storage container 1 initiated, after which further mixing takes place. During the removal of the partial stream C, the product stream B promoted in the cycle described above.
  • a foam mass is produced from 3.8 m 3 of starting product A with a density between 1500 and 2500 kg / m 3 , which after a mixing phase of 60 seconds has a density between 100 and 1000 kg / m 3 with a uniformly distributed pore structure.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schaummassen, insbesondere Schaumzementmassen, die im wesentlichen aus einem Ausgangsprodukt, insbesondere Zementleim, und einem Schaummittel bestehen, in einem über eine Förderpumpe mit einem Vorratsbehälter für das Ausgangsprodukt in Verbindung stehenden Mischreaktor und eine Vorrichtung dazu.
Schaummassen bzw. Schaumzementmassen werden in der modernen Bautechnologie, insbesondere bei der Renovierung von Altbauten sowie bei der Erstellung von Neubauten, häufig verwendet. Bei der Herstellung von begehbaren Böden, Estrichen usw. muß in der Regel auf den Rohboden ein Ausgleich für Höhendifferenzen, Vertiefungen, Hohlräume und dergleichen aufgebracht werden, um den weiteren Bodenaufbau zu fertigen. Dieser Ausgleich wird im allgemeinen durch den Einbau geschäumter Platten und/oder die Verwendung loser Schüttungen von Dämmaterialien bewerkstelligt. Allerdings sind diese bekannten Ausgleichsverfahren sehr arbeitsintensiv und damit teuer. Im weiteren sind sie aus arbeitsmedizinischer Sicht bedenklich.
Die Herstellung einer solchen Schaummasse, bei der statt Zement ein anderes Bindemittel verwendet wird, bzw. Schaumzementmasse erfolgt durch das Vermischen von Luft, Wasser und einem Schaummittel zu einem Schaum. Dieser Schaum wird einer am Verarbeitungsort stehenden Mischvorrichtung zugeführt und in einen Zementleim, bestehend aus Zement und Wasser, eingebracht. Dieses Herstellungsverfahren eignet sich nahezu ausschließlich zur Produktion eines sogenannten Schwerschaums mit einem Schaumdichte von mehr als 800kg/m3.
Die DE 41 18 537 C1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines sogenannten Leichtschaumes mit einer Schaumdichte zwischen 250 und 400kg/m3 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Hierbei wird Zementleim unter hohem Druck in eine Mischkammer eingespritzt und mit einem Schaummittel vermischt. Diese Mischung wird aufgrund des hohen Druckes einer Expansionsdüse zugeleitet, in die dosiert Druckluft zum Aufschäumen eingeblasen wird.
Des weiteren zeigt die DE 36 31 223 A1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer härtenden Schaummasse mit einer feinen Porenstruktur, insbesondere einer Zementschaummasse, die einem Rohr zugeführt und durch im Rohr angeordnete Transport- und Mischwerkzeuge sowohl zwangstransportiert als auch zwangsgemischt wird. Die aus Wasser und Schaumbildner bestehende Schaummasse wird über den von dem Rohr gebildeten Transportweg verteilt von außen zugegeben. Hierdurch soll der Wasseranteil der Schaummasse, der sich negativ auf das Aushärten derselben auswirkt, verringert werden.
Weiterhin ist in der DE 32 22 033 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Porenmörtels mit einem geringen spezifischen Gewicht unter Verwendung von Druckluft beschrieben. Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung, die aus Lochblechen besteht, die in einer Rohrleitung hintereinander angeordnet sind und durch die die Mörtelmasse strömt. Durch entsprechende Anschlüsse wird die Druckluft in das Rohr eingeleitet, wo sie sich mit dem Mörtel vermischt.
Ferner offenbart die DE-A-23 48 915 eine Anlage zur Herstellung von Schaumzement mit jeweils einer volumetrischen Pumpe zum Fördern von Wasser, Schaummittel, Luft und Zementleim oder Mörtel. Die Pumpen für das Wasser, das Schaummittel und die Luft sind mit einer schaumbildenden Schleuder verbunden, die an einen Sammler angeschlossen ist, in den der Zement bzw. Mörtel gefördert wird. Von dem Sammler wird das Gemisch zu einer Mischmaschine an der Verwendungsstelle transportiert.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind insofern nachteilig, als sich die Konsistenz und damit die Qualität der Schaummassen bzw. Schaumzementmassen durch die Vielzahl der hintereinander geschalteten Misch- und Fördereinheiten verändert. Ferner sind die bekannten Anlagen nur zur Herstellung von Schaummassen in einem stark eingeschränkten Dichtebereich geeignet und sehr aufwendig unter der Verwendung einer Vielzahl von Hilfsaggregaten aufgebaut.
Aus der UA-A-5 556 033 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer sprühbaren Schaummasse für einen wetterbeständigen Schutzüberzug bekannt, der zur Abdeckung einer Abfallhalde (Mülldeponie) dient. Die Vorrichtung umfaßt einen Vorratsbehälter in dem ein Rührwerk angeordnet ist, das mit einem Mischer in Verbindung steht und der zur Förderung der Schaummasse mit eine Pumper gekoppelt ist, die die Mischung zu einem Regulierventil transportiert. Von diesem Regulierventil führt ein Abgang zu einer Einspritzeinrichtung, die zum einen über eine Rohrleitung mit dem Vorratsbehälter und zum anderen über einen Einlaßkanal mit einem Schaumerzeuger in Verbindung steht. Der Schaumerzeuger umfaßt einen Schaummitteltank, der mit einer Einspritzeinrichtung gekoppelt ist, wobei die Einspritzeinrichtung zur Herstellung eines Schaums mit einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft verbunden ist. Der mit Druckluft hergestellte Schaum wird über eine Duse der Einspriteinrichtung zugeführt und gelangt über die Rohrleitung in den Vorratsbchälter, in dem der Schaum mit dem Rührwerk unter eine Aufschlämmung gemischt wird, die wiederum von der Pumpe zu dem Regulierventil gefördert wird. Von dem Regulierventil wird ein Teilstrom durch eine Rohrleitung mit gekoppeltor Strahldüse ausgetragen und ein Produktstrom wiederum zu der Einspritzeinrichtung geleitet, in der dem Produktstrom Schaum zugeführt wird, wonach der Produktstrom über die Rohrleitung wiederum in den Vorratsbehälter gelangt.
Die DE-A-31 32 667 offenbart ein verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen von Poren- oder Schaumbeton oder dergleichen, wobei in dosierten Mengen Schaummittel, Wasser und Druckluft zur herstellung eines einem Ausgangsprodukt beizumischenden Schaums zusammengeführt werden. Die Schaummittelzufuhr wird durch das zuströmende Wasser gesteuert. Zur Durchfuhrung des Verfahrens ist der Wasserzufluß als Strahlpumpe für das flüssige Schaummittel ausgebildet, dessen Zufluß unmittelbar an der Düse der Strahlpumpe mündet. Im weiteren Verlauf ist die Zufuhr von Druckluft zur Aufbereitung des Schaummittels vorgesehen, das anschließend über eine Schaumlanze in ein Mischgefäß gelangt, wo der nunmehr gebildete Schaum mit dem Ausgangsprodukt vermischt wird.
Aus der US-A-2 733 053 ist eine Mischmaschine zur Herstellung einer Schaumzementmasse bekannt, deren Prinzip darauf beruht, ein festes Material in einem Mischreaktor umzuwälzen und mit verschiedenen Komponenten zu vermischen, wobei in dem Mischreaktor ein umlaufendes Rührwerk angeordnet ist. Zur Bevorratung der Komponenten sind ein Wassertank 16 und ein Zementtank 20 vorgesehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Schaummassen, insbesondere Schaumzementmassen, der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das bzw. die an einer Verarbeitungsstelle zum Einsatz kommt und eine hohe Qualität der hergestellten Schaummassen gewährleistet.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß ein dem Mischreaktor entnommener Produktstrom unter Zuführung des Schaummittels und atmosphärischer Luft im Kreislauf dem auf einem Mindestfüllstand gehaltenen Vorratsbehälter über eine Strahlpumpe zugeführt wird, wobei dem Produktstrom nach einer Einmischphase ein Teilstrom für die Verarbeitung entnommen wird und dem Produktstrom in der Strahlpumpe das Schaummittel beigemischt wird.
Der den Mischreaktor kontinuierlich durchstromende Produktstrom, der im wesentlichen aus dem im Vorratsbehälter gelagerten Ausgangsprodukt, dem Schaummittel sowie atmosphärischer Luft besteht, wird in einer empirisch ermittelten Einmischphase solange mit dem Ausgangsprodukt vermischt, bis eine homogene Schaummasse hoher Qualität vorliegt. Nachdem der Produkrstrom eine homogene Konsistenz aufweist, ist die Einmischphase beendet und dem Produktstrom wird ein Teilstrom für die Verarbeitung entnommen. Auch nach der Einmischphase wird der Produktstrom im Kreislauf durch den Mischreaktor geleitet, wodurch dessen hohe Qualität und damit die Qualität des Teilstroms für die Verarbeitung erhalten bleibt. Das Ausgangsprodukt, beispielsweise Zementleim, wird mit einem Fahrmischer zu dem Vorratsbehälter an der Verarbeitungsstelle transportiert, wobei dessen Transportkapazität nicht durch das Schaummittel reduziert ist, da dieses separat bereitgestellt wird. Zur Sicherstellung einer intensive Vermischung des Produktstromes mit der atmosphärischen Luft, wird der Produktstrom über eine Strahlpumpe in den Vorratsbehälter geleitet. Darüberhinaus wird durch das Beimischen des Schaummittels zu dem Produktstrom in der Strahlpumpe die Verschmutzung während der Herstellung der Schaummasse stark reduziert.
Insbesondere zur Herstellung einer Schaummasse mit einer geringen Dichte werden neben dem Schaummittel weitere Zuschläge benötigt. Bevorzugt wird dem Produktstrom ein Druckgas beigemischt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird in der Strahlpumpe dem Produktstrom das Druckgas beigemischt. Hierdurch wird eine übermäßige Staubbildung bzw. eine Verschmutzung während der Herstellung der Schaummasse stark reduziert und arbeitsmedizinische Bedenken, die stets bei einer starken Staubbildung auftreten, können weitestgehend ausgeschlossen werden.
Zweckmäßigerweise wird die Menge des dem Produktstrom beidemischten Schaummittels und/oder des Druckgases gemessen und geregelt. Diese Maßnahme erlaubt das Einstellen der Schaummasse auf eine gewünschte Dichte, die zur Verarbeitung erforderlich ist. Weiterhin wird zweckmäßigerweise das Schaummittel und/oder das Druckgas von einer Dosierpumpe durch einen Durchflußmesser zu der Strahlpumpe gefördert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durchläuft der Teilstrom eine Dichtemeßeinrichtung. Diese kontinuierlich arbeitende Einrichtung dient zur Überwachung der Qualität des Teilstroms.
Bevorzugt wird die Dichte des Teilstroms volumetrisch oder gravimetrisch ermittelt. Ferner wird bevorzugt der Teilstrom in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Dichtemessung der Verarbeitungsstelle oder dem Vorratsbehälter zugeleitet. Ein Teilstrom, der nicht den Qualitätsanforderungen genügt, gelangt sonach nicht zur Verarbeitung, sondern wird gemeinsam mit dem Produktstrom erneut aufbereitet.
Die Aufgabe wird in konstruktiver Hinsicht bei einer Vorrichtung zur Herstellung von Schaummassen, insbesondere Schaumzementmassen, die im wesentlichen aus einem Ausgangsprodukt, insbesondere Zementleim, und einem schaummittel bestehen, mit einem über eine Förderpumpe mit einem Vorratsbehälter für das Ausgangsprodukt in Verbindung stehenden Mischreaktor, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mischreaktor einen zu einer Strahlpumpe führenden Abgang für einen Produktstrom, einen zu einer Verarbeitungsstelle führenden Auslaß für einen Teilstrom des Produktstroms und einen Einlaß für den Produktstrom aus dem Vorratsbehälter aufweist, wobei der Produktstrom oberhalb des Füllstandes des Vorratsbehälters aus der mit einem Eingang für das Schaummittel versehenen Strahlpumpe austritt und innerhalb des Mischreaktors mindestens ein statisches Mischelement angeordnet ist.
Aufgrund dieser Maßnahmen ist der Mischreaktor relativ kompakt aufgebaut und läßt sich in unmittelbarer Nähe einer Verarbeitungsstelle plazieren. Dadurch, daß der Mischreaktor jeweils einen separaten Abgang und einen Einlaß für den Produktstrom sowie einen Auslaß für den Teilstrom des Produktstroms aufweist, ist die getrennte Umwälzung dieser Ströme möglich. Dem Produktstrom wird erst dann ein Teilstrom entnommen, der der Verarbeitungsstelle zugeführt wird, wenn der Produktstrom die erforderliche Qualität aufweist. Durch den Austritt des Produktstroms oberhalb des Füllstandes des Vorratsbehälters aus der Strahlpumpe wird eine homogene Vermischung erzielt, die zur Steigerung der Qualität der Schaummasse beträgt.
Zweckmäßigerweise ist innerhalb des Mischreaktors mindestens ein Mischelement angeordnet. Das Mischelement bewirkt eine Verwirbelung des Produktstroms und somit die Erzeugung einer einheitlichen Masse in dem Mischreaktor.
Bevorzugt ist innerhalb des Mischreaktors mindestens ein Feinschutzsieb festgelegt. Das Feinschutzsieb ist zweckmäßigerweise vor dem Abgang für den Produktstrom angeordnet, wobei sich der Abgang für den Produktstrom an einer dem Einlaß für den Produktstrom gegenüberliegenden Seite des Mischreaktors befindet. Aufgrund dieser Maßnahme werden größere Partikel des Produktstroms in dem Mischreaktor zurückgehalten und die Strahlpumpe wird vor einer Beschädigung durch diese Partikel geschützt.
Um die Vermischung des Produktstroms in dem Mischreaktor zu intensivieren, steht nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Mischreaktor mit einem außenseitigen Rüttler in Verbindung. Hierbei ist der Rüttler so einzustellen, daß eine bereits erzeugte Schaumstruktur der Schaummasse keinen Schaden erleidet, wonach eine gleichmäßige und feinverteilte Luftporenstruktur in der Schaummasse erhalten bleibt.
Da die Schwingungen das Mischreaktors nicht in voller Größe auf den Vorratsbehälter übertragen werden sollen, ist zweckmäßigerweise der Mischreaktor über eine Rohrleitung sowie einen Schlauch mit der zwischengeschalteten Förderpumpe mit dem Vorratsbehälter verbunden.
Zur Erzielung einer innigen Vermischung des Produktstroms unter der Ausnutzung einer vorhandenen Förderstrecke, ist bevorzugt die Rohrleitung in ihrem Inneren mit mindestens einem Mischelement versehen.
Nach einer weiteren vortellhaften Ausgestaltung des Erfindungagedankens ist die Strahlpumpe mit einem Einlaß für das Druckgas versehen. Das Druckgas wird durch diese Maßnahme direkt in die Strahlpumpe bzw. in den die Strahlpumpe durchströmenden Produktstrom eingeleitet und eine Verschmutzung durch unkontrolliert austretende Produkte ist weitgehend ausgeschlossen.
Zur Herstellung einer Schaummasse mit einer definierten, regulierbaren Dichte ist bevorzugt der Strahlpumpe jeweils eine Dosierpumpe zur Zuführung des einen Durchflußmesser durchströmenden Schaummittels und/oder Druckgases zugeordnet.
Um die kontinuierliche oder stichprobenartige Überprüfung der Dichte des Teilstroms sicherzustellen, ist zweckmäßigerweise dem Auslaß für den Teilstrom des Produktstroms eine Verbindungsleitung mit zwischengeschalteter Dichtemeßeinrichtung zugeordnet. Ferner ist zur Kontrolle der ausgetragenen Menge des Teilstroms an der Verarbeitungsstelle die Verbindungsleitung mit einem der Dichtemeßeinrichtung nachgeschalteten Mengenmesser versehen.
Da ein Teilstrom, der nicht die vorbestimmten Eigenschaften aufweist, nicht der Verarbeitung zugeführt werden soll, steht die Dichtemeßeinrichtung mit einer Rückleitung in Verbindung, die zu dem Vorratsbehälter führt. Somit wird ein derartiger Teilstrom in das Ausgangsprodukt bzw. den Produktstrom eingeleitet und erneut aufbereitet.
Damit das Eintragen grober Partikel in die Vorrichtung verhindert wird, ist bevorzugt der Vorratsbehälter mit einem Schutzsieb abgedeckt.
Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlpumpe für den Produktstrom eine Dosierstrahlpumpe für einen Teilproduktstrom zugeordnet, die das Schaummittel und/oder das Druckgas dem Teilproduktstrom zuleitet, wonach der Teilproduktstrom in den Mischreaktor gelangt. Aufgrund dieser Maßnahme wird eine bestimmte Dichte des Teilproduktstroms eingestellt. Nach dem Vermischen des Teilproduktstroms mit dem Produktstrom in dem Mischreaktor ergibt sich eine resultierende, zur Verarbeitung benötigte Dichte.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig.2
eine schematische Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer alternativen Ausgestaltung.
Die Vorrichtung zur Herstellung einer Schaummasse umfaßt nach Fig. 1 im wesentlichen einen Vorratsbehälter 1 zur Aufnahme eines Ausgangsproduktes A, der von einem Schutzsieb 2 überdeckt ist und der über eine Förderpumpe 3 mit einem Mischreaktor 4 in Verbindung steht. Die Förderpumpe 3 ist zum einen über einen Schlauch 5 an den Vorratsbehälter 1 und zum anderen mittels einer Rohrleitung 6 an einen Einlaß 7 des Mischreaktors 4 für einen Produktstrom B angeschlossen. Die Innenwand der Rohrleitung 6 ist mit nicht dargestellten Mischelementen versehen.
Der Mischreaktor 4 trägt an seinen Innenwänden 8 Mischelemente 9 und steht mit einem außenseitigen Rüttler 10 in Verbindung. An der dem Einlaß 7 für den Produktstrom B gegenüberliegenden Seite weist der Mischreaktor 4 einen zu einer Strahlpumpe 11 führenden Abgang 12 für den Produktstrom B sowie einen zu einer Verarbeitungsstelle 13 führenden Auslaß 14 für einen Teilstrom C des Produktstroms B auf. Vor dem Abgang 12 ist ein Feinschutzsieb 15 festgelegt, das den Durchtritt grober Partikel verhindert. Im weiteren ist zwischen dem Abgang 12 und der Strahlpumpe 11 ein Absperrventil 16 angeordnet.
Die Strahlpumpe 11 ist an ihrer Saugseite mit einem Eingang 17 für ein Schaummittel 18 versehen, das über eine Dosierpumpe 19 mit nachgeschaltetem Durchflußmesser 20 dem Produktstrom B beigemischt wird. Ferner weist die Strahlpumpe 11 einen Einlaß 21 für ein Druckgas 22 auf, das ebenfalls über eine Dosierpumpe 23 mit nachgeschaltetem Durchflußmesser 24 dem Produktstrom B zugeführt wird. Die Strahlpumpe 11 ist derart angeordnet, daß der Produktstrom B oberhalb des Füllstandes 25 des Ausgangsproduktes A in den Vorratsbehälter 1 gelangt.
Der Teilstrom C des Produktstromes B wird durch eine Verbindungsleitung 26 zu einer Dichtemeßeinrichtung 27 mit einem vorgeschalteten Absperrventil 28 geführt. In Abhängigkeit von dem Meßergebnis der Dichtemeßeinrichtung 27 erreicht der Teilstrom C über einen Mengenmesser 29 die Verarbeitungsstelle 13 oder über eine Rückleitung 30 den Vorratsbehälter 1.
Gemäß Fig. 2 ist der Strahlpumpe 11 für den Produktstrom B eine Dosierstrahlpumpe 31 für einen Teilproduktstrom D zugeordnet. Der Produktstrom B erreicht über eine mit einem Absperrventil 32 versehene Zuleitung 33 eine Treibdüse 34. Hier findet eine Vermischung des Produktstromes B mit Luft bzw. Gas 35 statt, das offen in die Strahlpumpe 11 eingetragen wird. Der Strahlpumpe 11 ist ein Diffusor 36 nachgeschaltet, der in den Mischreaktor 4 mündet.
In der Dosierstrahlpumpe 31 wird der Teilproduktstrom D mit dem Schaummittel 18 und dem Druckgas 22 innig vermischt, wonach er über die Einspeisung 37 ebenfalls in den Mischreaktor 4 gelangt.
Aus dem Mischreaktor 4 wird wiederum ein Produktstrom B in den Vorratsbehälter 1 und ein Teilstrom C zu der Verarbeitungsstelle 13 geleitet.
Zur Durchführung des Verfahrens wird mittels eines Fahrmischers das Ausgangsprodukt A , bestehend aus Zement und Wasser, angeliefert, das über das Schutzsieb 2 in den Vorratsbehälter 1 gelangt. In einer Einmischphase des Produktstromes B ist das Absperrventil 28 für den Teilstrom C geschlossen und der Produktstrom B wird unter Zufuhr von Schaummittel 18, Druckgas 22 sowie atmosphärischer Luft im Kreislauf gepumpt und dabei vermischt. Hierbei wird der Produktstrom B mittels der Förderpumpe 3 dem Vorratsbehälter 1 entnommen, durch die mit Mischelementen versehene Rohrleitung 6 zu dem Mischreaktor 4 befördert und über die Strahlpumpe 11 in den Vorratsbehälter 1 geleitet.
Nach der Einmischphase erfolgt das Öffnen des Absperrventils 28 und der Teilstrom C durchfließt die Dichtemeßeinrichtung 27. Entspricht das Meßergebnis den Anforderungen an die Schaummasse, wird der Teilstrom C über den Mengenmesser 29 der Verarbeitungsstelle 13 zugeführt. Falls das Meßergebnis den Anforderungen an die Schaummasse nicht entspricht, wird der Teilstrom C über die Rückleitung 30 in den Vorratsbehälter 1 eingeleitet, wonach eine weitere Vermischung erfolgt. Während der Entnahme des Teilstroms C wird der Produktstrom B in dem zuvor beschriebenen Kreislauf gefördert.
Mittels dieses Verfahrens wird aus 3.8 m3 Ausgangsprodukt A mit einer Dichte zwischen 1500 und 2500 kg/m3 eine Schaummasse hergestellt, die nach einer Einmischphase von 60 Sekunden eine Dichte zwischen 100 und 1000 kg/m3 mit einer gleichmäßig verteilten Porenstruktur aufweist.
Bezugszeichenliste
A
Ausgangsprodukt
B
Produktstrom
C
Teilstrom
D
Teilproduktstrom
1.
Vorratsbehälter
2.
Schutzsieb
3.
Förderpumpe
4.
Mischreaktor
5.
Schlauch
6.
Rohrleitung
7.
Einlaß
8.
Innenwand
9.
Mischelement
10.
Rüttler
11.
Strahlpumpe
12.
Abgang
13.
Verarbeitungsstelle
14.
Auslaß
15.
Feinschutzsieb
16.
Absperrventil
17.
Eingang
18.
Schaummittel
19.
Dosierpumpe
20.
Durchflußmesser
21.
Einlaß
22.
Druckgas
23.
Dosierpumpe
24.
Durchflußmesser
25.
Füllstand
26.
Verbindungsleitung
27.
Dichtemeßeinrichtung
28.
Absperrventil
29.
Mengenmesser
30.
Rückleitung
31.
Dosierstrahlpumpe
32.
Absperrventil
33.
Zuleitung
34.
Treibdüse
35.
Gas
36.
Diffusor
37.
Einspeisung

Claims (21)

  1. Verfahren zur Herstellung von Schaummassen, insbesondere Schaumzementmassen, die im wesentlichen aus einem Ausgangsprodukt (A), insbesondere Zementleim, und einem Schaummittel (18) bestehen, in einem über eine Förderpumpe (3) mit einem Vorratsbehälter (1) für das Ausgangsprodukt (A) in Verbindung stehenden Mischreaktor (4), dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Mischreaktor (4) entnommener Produktstrom (B) unter Zuführung des Schaummittels (18) und atmosphärischer Luft im Kreislauf dem auf einem Mindestfüllstand gehaltenen Vorratsbehälter (1) über eine Strahlpumpe (11) zugeführt wird, wobei dem Produktstrom (B) nach einer Einmischphase ein Teilstrom (C) für die Verarbeitung entnommeß wird und dem Produktstrom (B) in der Strahlpumpe (11) das Schaummittel (18) beigemischt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Produktstrom (B) ein Druckgas (22) beigemischt wird.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strahlpumpe (11) dem Produktstrom (B) das Druckgas (22) beigemischt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dem Produktstrom (B) beigemischten Schaummittels (18) und/oder des Druckgases (22) gemessen und geregelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummittel (18) und/oder das Druckgas (22) von einer Dosierpumpe (19, 23) durch einen Durchflußmesser (20, 24) zu der Strahlpumpe (11) gefördert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (C) eine Dichtemeßeinrichtung (27) durchläuft.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Teilstroms (C) volumetrisch oder gravimetrisch ermittelt wird.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (C) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Dichtemessung der Verarbeitungsstelle (13) oder dem Vorratsbehälter (1) zugeleitet wird.
  9. Vorrichtung zur Herstellung von Schaummassen, insbesondere Schaumzementmassen, die im wesentlichen aus einem Ausgangsprodukt (A), insbesondere Zementleim, und einem Schaummittel (18) bestehen, mit einem über eine Förderpumpe (3) mit einem Vorratsbehälter (1) für das Ausgangsprodukt (A) in Verbindung stehenden Mischreaktor (4), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischreaktor (4) einen zu einer Strahlpumpe (11) führenden Abgang (12) für einen Produktstrom (B), einen zu einer Veratbeitungsstelle (13) führenden Auslaß (14) für einen Teilstrom (C) des Produktstroms (B) und einen Einlaß (7) für den Produktstrom (B) aus dem Vorratsbehälter (1) aufweist, wobei der Produktstrom (B) oberhalb des Füllstandes (25) des Vorratsbehälters (1) aus der mit einem Eingang (17) für das Schaummittel (18) versehenen Strahlpumpe (11) austritt und innerhalb des Mischreaktors (4) mindestens ein statisches Mischelement (9) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Mischreaktors (4) mindestens ein Feinschutzsieb (15) festgelegt ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinschutzsieb (15) vor dem Abgang (12) für den Produktstrom (B) angeordnet ist, wobei sich der Abgang (12) für den Produktstrom (B) an einer dem Einlaß (7) für den Produktstrom (B) gegenüberliegenden Seite des Mischreaktors (4) befindet.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischreaktor (4) mit einem außonseitigen Rüttler (10) in Verbindung steht.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischreaktor (4) über eine Rohrleitung (6) sowie einen Schlauch (5) mit der zwischengeschalteten Förderpumpe (3) mit dem Vorratsbehälter (1) verbunden ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) in ihrem Inneren mit mindestens einem Mischelement versehen ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (11) mit einem Einlaß (21) für das Druckgas (22) versehen ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlpumpe (11) jeweils eine Dosierpumpe (19, 23) zur Zuführung des einen Durchflußmesser (20, 24) durchströmenden Schaummittels (18) und/oder Druckgases (22) zugeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslaß (14) für den Teilstrom (C) des Produktstroms (B) eine Verbindungsleitung (26) mit zwischengeschalteter Dichtemeßeinrichtung (27) zugeordnet ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (26) mit einem der Dichtemeßeinrichtung (27) nachgeschalteten Mengenmesser (29) versehen ist.
  19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtemeßeinrichtung (27) mit einer Rückleitung (30) in Verbindung steht, die zu dem Vorratsbehälter (1) führt.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (1) mit einem Schutzsieb (2) abgedeckt ist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlpumpe (11) für den Produktstrom (B) eine Dosierstrahlpumpe (31) für einen Teilproduktstrom (D) zugeordnet ist, die das Schaummittel (18) und/oder das Druckgas (22) dem Teilproduktstrom (D) zuleitet, wonach der Teilproduktstrom (D) in den Mischreaktor (4) gelangt.
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