EP0574728B1 - Herstellung und Förderung eines Baustoffgemisches - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a process for the continuous production and simultaneous conveyance of a pumpable building material mixture, such as plastering mortar, containing water and hydraulically bindable solid in a homogeneous mixture, solid and water being added to a mixing chamber approximately in the central region of its mixing space while continuously metering proportionate proportions of the mixture, using a mixing screw are conveyed and mixed with screw spirals rotating around a shaft in a rotating mass flow while building up a dynamic pressure, and partial air inclusions emerge from the resulting mixture in the opposite direction of the dynamic pressure gradient and are discharged from the mixing chamber at a point opposite the conveying direction of the mixing chamber. Furthermore, the invention relates to a device for performing the method.
- a pumpable building material mixture such as plastering mortar, containing water and hydraulically bindable solid in a homogeneous mixture, solid and water being added to a mixing chamber approximately in the central region of its mixing space while continuously metering proportionate proportions of the mixture, using a mixing screw are conveyed and mixed with screw spirals
- 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.
- discontinuous systems in that, in the case of a long interruption between the preparation of the mixture and its further processing, harmful segregation can take place.
- 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.
- material losses e.g. in that a mixture produced is not completely consumed, and besides the loss there are also disposal problems.
- the discontinuously operating devices for the production and conveyance of cleaning agents require a comparatively large amount of mechanical effort with a relatively high transport weight and correspondingly increased costs.
- DE-B-1 277 819 describes a device for the continuous mixing of powdery to fine-grained bulk material, in particular building materials, and a liquid, with a storage container which holds the bulk material and is arranged essentially vertically, a mixing container directly downstream of this , which has a shaft with attached mixing tools and with in the longitudinal direction of the shaft extending through elevations for venting the resulting mixture and further with a feed pump downstream of the mixing tank, proposed that the mixing tank has a venting device at its higher end.
- a device for mixing and conveying mortar or similar materials in which the material is fed to a metering device and mixed with liquid, mixed and conveyed.
- the device has a flow baffle which is designed as a baffle plate or as a conically shaped plate.
- an air-entrained mortar mixture is produced in a separate mixing room by introducing air under pressure.
- the invention has for its object to provide a method of the type mentioned in the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method which, while avoiding the aforementioned difficulties and technical limits, the production of a homogeneous, pumpable and sprayable water / solid mortar mixture uniform high quality and without air pockets with the smallest possible construction volume and weight of the device.
- a device for carrying out the method is characterized by the features a) to d) specified in the characterizing part of claim 2.
- 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 around the 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 around the drive shaft (2).
- 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 into the solid under pressure in concentric jets.
- 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) is arranged in the upper area of the mixing tube (1).
- 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 connected to the rotor (18) of the pump (16) in a rotationally fixed manner via a coupling (17).
- the solids feed opening (5) very advantageously has a collar (20) with a flange (21) for mounting 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 conveyance of a pumpable building material mixture, such as plastering mortar, containing water and hydraulically bindable solid in a homogeneous mixture.
- a 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.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Baustoffgemisches wie Putzmörtel, wobei Feststoff und Wasser unter kontinuierlicher Dosierung verhältnismäßiger Mischungsanteile einer Mischkammer etwa im mittleren Bereich ihres Mischraumes aufgegeben und dabei unter Verwendung einer Mischschnecke mit um eine Welle umlaufenden Schneckenwendeln in einer turnusförmigen Massenströmung unter Aufbau eines Staudrucks gefördert und dabei gemischt werden, und 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. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
- 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 vergleichsweise 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.
- Um diesem Nachteil zu begegnen wird mit der DE-B-1 277 819 eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von pulverförmigem bis feinkörnigem Schüttgut, inbesondere Baustoffen, und einer Flüssigkeit, mit einem das Schüttgut aufnehmenden, im wesentlichen lotrecht angeordneten Vorratsbehälter, einem diesem unmittelbar nachgeschalteten Mischbehälter, der eine Welle mit daran befestigten Mischwerkzeugen und mit in Längsrichtung der Welle sich erstreckenden durchgehenden Erhebungen zur Entlüftung des entstehenden Gemisches aufweist und ferner mit einer dem Mischbehälter nachgeschalteten Förderpumpe, vorgeschlagen, das der Mischbehälter an seinem höher gelegenen Ende eine Entlüftungsvorrichtung aufweist.
- Aus der DE-U-91 05 027 ist eine Vorrichtung zum Mischen und Fördern von Mörtel oder dergleichen Materialien bekannt, bei der das Material einer Dosiervorrichtung zugeführt und mit Flüssigkeit versetzt, gemischt und gefördert wird. Die Vorrichtung weist eine Fließschikane auf, die als Stauscheibe oder als konisch geformter Teller ausgebildet ist.
- Zwischen dieser Stauscheibe und einer Verdrängerpumpe zur Förderung des aufbereiteten Mörtelgemisches wird in einem separaten Mischraum durch Eintragen von Luft unter Druck ein Luftporenmörtelgemisch hergestellt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welches unter Vermeidung der vorgenannten Schwierigkeiten und technischen Grenzen die Herstellung eines homogenen, pump- und spritzfähigen Wasser/Feststoff-Mörtelgemisches von gleichmäßiger hoher Qualität und ohne Lufteinschlüsse 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 2 angegebenen Merkmale a) bis d) 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 (5)
- Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Baustoffgemisches wie Putzmörtel, wobei 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 Schneckenwendeln in einer torusförmigen Massenströmung unter Aufbau eines Staudruckes gefördert und dabei gemischt werden, und 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, 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, und
daß der Massenstrom der Mischung am Ende der Mischstrecke um eine konzentrische Stauscheibe herumgefördert, aus peripheren Bereichen des Mischraumes in die Aufgabeseite einer Dickstoff-Pumpe eingetragen und darin unter Aufbau eines Pumpdruckes weitergefördert wird. - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung und simultanen Förderung eines Wasser sowie hydraulisch bindungsfähigen Feststoff in homogener Mischung enthaltenden pumpfähigen Bauststoffgemisches wie Putzmörtel, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 umfassendein Mischrohr (1), in dessen Innerem als Mischorgan eine um eine Antriebswelle (2) umlaufende Mischschnecke (3) mit Schneckenwendeln (4) undam antriebsseitigen Ende (8) der Mischschnecke (3) im oberen Bereich des Mischrohres (1) ein Entlüftungsorgan (9) angeordnet unddie Antriebswelle (2) der Mischschnecke (3) über eine Kupplung (17) mit dem Rotor (18) der Dickstoff-Pumpe (16) drehfest verbunden ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:a) etwa in der halben Länge des Mischrohres (1) ist eine Aufgabeöffnung (5) und innerhalb derselben eine Dosiereinrichtung (6) für Feststoff mit einer Zellenradschleuse angeordnet,b) neben der Aufgabeöffnung (5) befindet sich im Inneren des Mischrohres (1) eine in peripherer Anordnung umlaufend angeordnete Wassereindüsungseinrichtung (7), welche ein ringförmiges, 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.c) 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;d) die Mischschnecke (3) ist anstelle wenigstens eines Teiles ihrer Schneckenwendeln (4) mit Misch-Paddeln ausgerüstet.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, 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.
- Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (17) mit einer Überlastsicherung, beispielsweise mit einer Scherbolzensicherung (22) ausgerüstet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsorgan (9) am Mischrohr (1) in dessen Trockenbereich (23) eingeordnet ist.
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