NL9400248A

NL9400248A - Method for mixing and/or transporting and/or further processing of substances which have been added together and, in the conditions under which the end product is used, adopt different phase states, and device for carrying out this method

Info

Publication number: NL9400248A
Application number: NL9400248A
Authority: NL
Inventors: Johannes Schippers; Theodorus Istvan Van Bakkum; Jan Kamminga
Original assignee: Johannes Schippers; Theodorus Istvan Van Bakkum; Jan Kamminga
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1995-10-02

Abstract

Method for mixing together different substances, in which one or more of the substances which are to be mixed, but not all the substances which are to be mixed together, prior to and/or during mixing are in a phase state which differs from the phase state of that substance at a later time after mixing. For example, concrete mortar is mixed with grains of frozen water. After the initially solid substances have been intimately mixed and conveyed over any desired distance, for example as a result of being poured into an appropriate mould, the ice is allowed to change into liquid, after which setting can take place.

Description

Werkwijze voor het mengen en/of transporteren en/of verder verwerken van bij elkaar gevoegde stoffen welke bij de gebruiksomstandigheden in het eindprodukt van elkaar verschillende fasetoestanden innemen, alsmede inrichting voor het uitvoeren van die werkwijze.A method for mixing and / or transporting and / or further processing of substances which occupy different phase states of each other under the conditions of use in the end product, as well as apparatus for carrying out that method.

De uitvinding heeft betrekking op een methode voor het verwerken van verschillende bij elkaar gevoegde stoffen, waarbij die stoffen aanvankelijk met elkaar vermengd dienen te worden voorafgaande aan de verwerking tot een eindprodukt.The invention relates to a method for processing different combined substances, wherein those substances must initially be mixed together before processing into a final product.

Bekend is bijvoorbeeld het bij elkaar voegen en door elkaar mengen van droge en vaste stoffen voor het verkrijgen van een specie, welke men vervolgens bijvoorbeeld in de eindvorm brengt en in die vorm bijvoorbeeld laat uitharden, zoals bij de verwerking van bijvoorbeeld beton, cement, gips e.d.. Nadeel van die bekende verwerkingsprocessen is dat vanaf de aanvang gewerkt wordt met stoffen in verschillende fasetoestanden; nat en droog. Het tegelijkertijd verwerken van stoffen met verschillende fasetoestanden kan leiden tot verwerkingsproblemen, zoals de besturing van de juiste mengverhoudingen, het mengen, het transporteren, enz..It is known, for example, to combine and mix dry and solid materials together to obtain a mortar, which is then, for example, brought into the final form and allowed to harden in that form, such as in the processing of, for example, concrete, cement, plaster Ed. The disadvantage of those known processing processes is that from the start we work with substances in different phase states; wet and dry. Simultaneous processing of substances with different phase states can lead to processing problems, such as controlling the correct mixing ratios, mixing, transporting, etc.

Met de uitvinding wordt beoogd, de verwerking van een mengsel van stoffen, welke zich in een verschillende fasetoestand bevinden, tijdens bijvoorbeeld de verwerking tot het eindprodukt, te verbeteren. Daartoe wordt voorgesteld, de stoffen aanvankelijk in dezelfde fasetoestand, bij voorkeur in de vaste fase, te verwerken. Ter verkrijging van bijvoorbeeld cement- of metselspecie worden daartoe aanvankelijk de droge mortelbestanddelen en bevroren water in korrelvorm bij elkaar gevoegd en dooreengemengd. Reeds tijdens het mengen, of daarna, zal het ijs smelten, zodat het ijs in de waterfase overgaat, zodat ten slotte de gewenste samenhangende, vochtige specie wordt verkregen. Het aanvankelijke doseren van de verschillende stoffen en het dooreenmengen wordt, doordat alle stoffen zich in de droge fase bevinden, echter aanzienlijk vergemakkelijkt in vergelijking met het bij elkaar voegen en dooreenmengen van vloeibare en vaste stoffen. Bijvoorbeeld wordt op deze wijze vermeden het algemeen bekende en tijdens het mengen tot grote problemen leidende "klonteren" van de vaste stoffen zodra deze in contact gebracht worden met de vloeibare stoffen. Door aanvankelijk overeenkomstig de onderhavige uitvinding de bij elkaar te voegen stoffen in dezelfde fasetoestand, bij voorkeur als vaste stoffen, te verwerken, kan tevens het transport van dat mengsel worden vergemakkelijkt door ervoor te zorgen dat ook tijdens dat transport de verschillende stoffen dezelfde fase bij voorkeur als vaste deeltjes, handhaven. Gebleken is immers dat het transport van droge, korrelige deeltjes aanzienlijk gemakkelijker is dan het transport van een mengsel van vaste en vloeibare deeltjes in bijvoorbeeld een gel, deeg, specie enz. Men kan daarbij het proces volgens de onderhavige uitvinding zo inrichten, dat op een bepaald moment tijdens het transport, of pas na afloop van het transport, een of meer van de stoffen uit het mengsel een fase-overgang vertonen, bijvoorbeeld van vaste stof naar vloeibare stof.The object of the invention is to improve the processing of a mixture of substances which are in a different phase state, for example during processing to the end product. To this end, it is proposed to initially process the substances in the same phase state, preferably in the solid phase. To obtain cement or masonry mortar, for example, the dry mortar components and frozen water are initially combined in granular form and mixed together. During the mixing, or afterwards, the ice will melt, so that the ice changes into the water phase, so that finally the desired cohesive, moist mortar is obtained. However, the initial dosing of the various substances and the mixing together, because all substances are in the dry phase, is considerably facilitated compared to the mixing and mixing of liquid and solid substances together. For example, in this way the well known "clumping" of the solids, which leads to major problems during mixing, is avoided as soon as they are brought into contact with the liquid substances. By initially processing the substances to be combined in the same phase state, preferably as solids, in accordance with the present invention, the transport of that mixture can also be facilitated by ensuring that the different substances preferably have the same phase during that transport as well. as solid particles. After all, it has been found that the transport of dry, granular particles is considerably easier than the transport of a mixture of solid and liquid particles in, for example, a gel, dough, mortar, etc. The process according to the present invention can be arranged in such a way that At a certain point during transport, or only after transport, one or more of the substances in the mixture show a phase transition, for example from solid to liquid.

De fase-overgang kan worden bewerkstelligd onder invloed van warmtetoevoer, maar zou ook kunnen plaatsvinden d.m.v. een chemische reactie, of elk ander proces waarmee een fase-overgang is te bereiken.The phase transition can be effected under the influence of heat supply, but could also take place by means of a chemical reaction, or any other process by which a phase transition can be achieved.

Met de uitvinding wordt niet beoogd het verwerken van bijvoorbeeld polymere materialen, welke in het eindprodukt in vaste vorm aanwezig zijn maar tijdens de verwerking tot dat eindprodukt d.m.v. temperatuurverhoging worden gesmolten, zodat op dat moment de verschillende met elkaar gemengde stoffen dezelfde fasetoestand bezitten; als vloeistof. Met de onderhavige uitvinding wordt beoogd een mengsel van stoffen, waarvan tijdens de eindverwerking tot de eindvorm een gedeelte de vaste fasetoestand en een ander gedeelte de vloeibare fasetoestand inneemt.The object of the invention is not to process, for example, polymeric materials which are present in the final product in solid form, but during the processing to that final product by means of temperature increase are melted, so that at that time the different substances mixed together have the same phase state; as a liquid. The object of the present invention is to provide a mixture of substances, of which during the final processing into the final form part of the solid phase state and another part occupies the liquid phase state.

In het hiernavolgende wordt de uitvinding nader toegelicht aan de hand van een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de enkele bijgevoegde tekening. Daarin wordt schematisch een zijaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede getoond van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.In the following the invention is further elucidated on the basis of a non-limiting exemplary embodiment with reference to the single appended drawing. There is schematically shown a side view, partly in section, of an apparatus for carrying out the method according to the present invention.

Getoond is een inrichting 1 voor het bijeenvoegen, mengen en doseren van droge en natte stof met faseverschuiving met het oogmerk het effect te bereiken volgens de onderhavige uitvinding. Daartoe beschikt de inrichting 1 over twee toevoereenheden 2 respectievelijk 3. welke via een gemeenschappelijk doorvoerkanaal 4 uitmonden in een meng/doseereenheid 5. De toevoereenheden 2, 3 evenals de meng/doseereenheid 5 zijn voor het doel algemeen bekende schroeftransporteurs/mengers, welke bijvoorbeeld ook wel toepassing vinden in schroef extrudeerapparatuur. De toevoereenheden 2, 3 en de meng/doseereenheid 5 zijn elk door een afzonderlijke motor 6, 7 (zoals een elektromotor, hydromotor of pneumatisch aangedreven motor) respectievelijk 8 aangegeven. Die motoren 6, 7 en 8 zijn aangesloten op een centrale besturingseenheid 9· Die centrale besturingseenheid 9 regelt bijvoorbeeld de afzonderlijke toerentallen van de motoren 6, 7. 8, onafhankelijk stilzetten van een van die elektromotoren 6, 7» 8, alles in samenhang met het in de beoogde omvang toevoeren/mengen/doseren van de verschillende stoffen. Met die besturing is het bijvoorbeeld mogelijk de plaats van de fase-overgang voor de aanvankelijk droge, fase verschoven bijgemengde stof, in het proces te kiezen. Vanzelfsprekend is daarmee ook bijvoorbeeld de omvang van de dosering, de mengverhouding, enz. te besturen.An apparatus 1 for combining, mixing and dosing dry and wet phase-shifting material with the aim of achieving the effect according to the present invention is shown. For this purpose the device 1 has two feed units 2 and 3 respectively, which open out via a common feed-through channel 4 into a mixing / dosing unit 5. The feeding units 2, 3 as well as the mixing / dosing unit 5 are generally known screw conveyors / mixers for the purpose, which, for example, are also find application in screw extruding equipment. The feed units 2, 3 and the mixing / dosing unit 5 are each indicated by a separate motor 6, 7 (such as an electric motor, hydraulic motor or pneumatically driven motor) and 8, respectively. Those motors 6, 7 and 8 are connected to a central control unit 9 · That central control unit 9, for example, controls the individual speeds of the motors 6, 7, 8, independently stopping one of those electric motors 6, 7 »8, all in conjunction with feeding / mixing / dosing the various substances to the intended extent. With this control it is possible, for example, to select the position of the phase transition for the initially dry, phase-shifted admixed substance in the process. It is of course also possible to control, for example, the size of the dosage, the mixing ratio, etc.

Via een trechter 11 geplaatst op de toevoereenheid 2 wordt de droge stof zonder fase verschuiving, bijvoorbeeld stof(fen) betonmortelmengsel, toegevoerd aan de schroef van de toevoereenheid 2. Via een trechter 12 wordt de aanvankelijk droge, faseverschoven stof(fen), in verband met bijmenging aan betonmortel bijvoorbeeld korrels bevroren water (droog ijs), toegevoerd aan de schroef van de toevoereenheid 3· Door het selecteren van de juiste toerentallen van de motoren 6 respectievelijk 7 * zowel in onderlinge verhouding als in absolute snelheid, komen de stoffen vanuit de trechters 11 en 12 in de juiste mengverhouding terecht in de meng/doseereenheid 5 in de gewenste faseverhouding. In de meng/doseereenheid 5 vindt verdere menging plaats van de bij elkaar gevoegde stoffen. Afhankelijk van de snelheden van de toevoereenheden 2, 3 en van de meng/doseereenheid 5 zal ergens in de meng/doseereenheid 5 dan wel buiten de monding daarvan de fase-overeengang plaatsvinden van de bijgemengde stof(fen) met de tijdelijke faseverschuiving. In de situatie dat betonmortel gemengd wordt met droog ijs kan na goed dooreenmengen in de meng/doseereenheid 5 bijvoorbeeld in het allerlaatste traject van laatstgenoemde de omzetting van ijs naar water plaatsvinden in het mengsel, bewerkstelligd door warmte-opname vanuit de omgeving, dan wel ten gevolge van de door de werking van de schroef veroorzaakte wrijvingswarmte of t.g.v. een exotherme reactie met bijvoorbeeld cementdelen. Uit de meng/doseereenheid 5 wordt dan een pasta-achtige, samenhangende betonspecie gedreven, waarvan de verschillende mengcomponenten voorafgaande daaraan onder aanzienlijk drogere omstandigheden bij elkaar zijn gevoegd en in voldoende mate dooreen zijn gemengd.Via a funnel 11 placed on the feed unit 2, the dry matter without phase shift, for example dust (s) concrete mortar mixture, is supplied to the screw of the feed unit 2. Via a funnel 12, the initially dry, phase-shifted dust (s) is with admixture to concrete mortar, for example, grains of frozen water (dry ice), fed to the screw of the feed unit 3 · By selecting the correct speeds of the motors 6 and 7 * both in mutual relation and in absolute speed, the substances come from the hoppers 11 and 12 in the correct mixing ratio end up in the mixing / dosing unit 5 in the desired phase ratio. In the mixing / dosing unit 5 further mixing of the combined substances takes place. Depending on the speeds of the feed units 2, 3 and of the mixing / dosing unit 5, the phase matching of the admixed substance (s) with the temporary phase shift will take place somewhere in the mixing / dosing unit 5 or outside its mouth. In the situation that concrete mortar is mixed with dry ice, after thorough mixing in the mixing / dosing unit 5, for example, in the very last stage of the latter, the conversion of ice to water can take place in the mixture, effected by heat absorption from the environment, or due to frictional heat caused by the action of the screw or due to an exothermic reaction with, for example, cement parts. A pasty, cohesive concrete mortar is then driven out of the mixing / dosing unit 5, the various mixing components of which have been combined beforehand under considerably drier conditions and have been mixed together sufficiently.

Claims

A method for mixing different substances together, wherein one or more of the substances to be mixed, but not all of the substances to be mixed together, are in a phase condition prior to and / or during mixing which deviates from the phase condition of that substance at a later time after mixing.

A method according to claim 1, wherein during the mixing the different substances initially have a substantially dry and solid character, and at a later time one or more of those substances in that mixture assume a liquid and optionally moist character through a phase transition. .

A method according to any one of the preceding claims, wherein one or more of the substances are supercooled relative to the final use temperature during at least an initial phase of the mixing.

A method according to any one of the preceding claims, wherein a dry substance, such as sand, gravel, cement, flour, sugar, salt, resins, polymers, and mixtures thereof, solid at room temperature, in an environment with a temperature of not more than 50 * C, are mixed with supercooled phase solid wet substances, such as water ice granules, supercooled bitumen, waxes, fats, oils, emulsions and mixtures thereof.

A method according to any one of the preceding claims, wherein it is ensured that during the mixing and at least a part of the subsequent or simultaneous transport to the place of further processing, one or more of the substances are phase-shifted relative to the final application. condition.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the mixing is performed in a supercooled environment.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the mixing is alternated with quiescent phases for the interim cooling of the combined substances.

Method according to any one of the preceding claims, wherein the phase change of one or more of the combined substances takes place by means of a chemical reaction, exothermic reaction, or external heat supply.