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Die Erfindung betrifft einen Fahrmischer zur mobilen Kühlung und Bereitstellung von gekühltem Frischbeton sowie ein Verfahren zum Bereitstellen von gekühltem Frischbeton aus einem Fahrmischer zur mobilen Kühlung.
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Frischbeton (d. h. noch nicht ausgehärteter Beton, der verarbeitet werden soll) muss regelmäßig zum Erzielen einer zum Einbau üblicherweise geforderten Temperatur gekühlt werden. Da eine bevorzugte Einbautemperatur z. B. bei +15°C liegt, ist eine Kühlung vor allem in den Sommermonaten erforderlich. Üblicherweise wird der Frischbeton in Werks- oder Fahrmischern, also unmittelbar bei der Anmischung des Betons, z. B. durch den Zusatz von Scherbeneis gekühlt, wodurch der Wassergehalt des Betons erhöht wird.
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Alternativ hierzu können auch die Betonkomponenten, also Zement, Wasser oder die Zuschlagstoffe (z. B. Kies und/oder Sand) vor der Mischung gekühlt werden. So kann z. B. das Anmachwasser mit einem Wärmetauscher abgekühlt werden oder der Zement im Silo, z. B. durch Einspeisen von flüssigem Stickstoff, gekühlt werden.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Beton durch Einbringen eines verflüssigten Gases in einen Fahrmischer mit Hilfe einer Kühllanze zu kühlen. Dabei wird z. B. gemäß
DE10253132A1 verflüssigtes Gas aus einem ortsfesten Behälter über eine Kühllanze dem Frischbeton zugeführt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Fahrmischer sowie ein verbessertes Verfahren zum Kühlen von Frischbeton bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Fahrmischer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrmischers sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.
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Gemäß Anspruch 1 ist ein Fahrmischer zur Bereitstellung von gekühltem Frischbeton vorgesehen, der einen Behälter zur Aufnahme des Frischbetons aufweist, sowie ein Mittel zum Einbringen von verflüssigtem Gas in den Behälter zum Kühlen von darin befindlichem Frischbeton. Erfindungsgemäß weist der Fahrmischer weiterhin einen Speichertank zum Speichern von verflüssigtem Gas auf, der dazu ausgebildet ist, mit dem besagten Mittel in Strömungsverbindung gebracht zu werden (oder mit diesem Mittel in Strömungsverbindung steht), so dass verflüssigtes Gas aus dem Speichertank über das Mittel in den Behälter einleitbar ist. Der Speichertank wird also erfindungsgemäß durch den Fahrmischer mitgeführt und ist insbesondere fest im Fahrmischer installiert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem verflüssigten Gas um flüssigen Stickstoff.
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Insbesondere ist der Fahrmischer als ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Mit anderen Worten weist der Fahrmischer also einen eigenen Antrieb sowie eine eigene Lenkung auf, so dass der Fahrmischer von einer Person von einem Startpunkt zu einem Zielort bewegt bzw. gefahren werden kann. Bei dem Antrieb handelt es sich insbesondere um einen Verbrennungsmotor oder einen sonstigen geeigneten Antrieb.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass der Behälter des Fahrmischers eine Einfüllöffnung aufweist, insbesondere in Form eines Einfülltrichters.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass der Behälter als eine drehbare Trommel ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass das Mittel zum Einbringen von verflüssigtem Gas als eine Kühllanze ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass die Kühllanze dazu ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Behälter angeordnet zu werden, oder dass die Kühllanze zumindest abschnittsweise im Behälter angeordnet ist, so dass verflüssigtes Gas über die Kühllanze in den Behälter einleitbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass die Kühllanze dazu ausgebildet ist, am Behälter festgelegt zu werden (insbesondere im Bereich der Einfüllöffnung), oder dass die Kühllanze am Behälter festgelegt ist (insbesondere im Bereich der Einfüllöffnung).
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Hierbei kann die Kühllanze mittels einer zerstörungsfrei lösbaren Verbindung (z. B. Klemmverbindung, Schraubverbindung) oder mittels einer dauerhaften Verbindung (z. B. Schweißverbindung) am Behälter befestigt werden bzw. dort befestigbar sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass die Kühllanze einen Anschluss zur Zufuhr von verflüssigtem Gas und ein erstes Rohr aufweist, wobei das erste Rohr in eine Komponente mündet, die ein poröses Material enthält, und wobei die Kühllanze weiterhin ein zweites Rohr aufweist, das an die Komponente am anderen Ende anschließt, wobei der Durchmesser des zweiten Rohres größer ist als der Durchmesser des ersten Rohres.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass die Komponente gesintertes Material, insbesondere gesintertes Metall, aufweist oder hieraus besteht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass das zweite Rohr Einbauten aufweist, die so konfiguriert sind, dass der Teil des verflüssigten Gases, der als Flüssigkeit aus der Kühllanze austritt, als gebündelter Flüssigkeitsstrahl mit insbesondere kreisförmigem Querschnitt aus der Kühllanze austritt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass das zweite Rohr einen Durchmesser im Bereich von 1,0'' bis 2,5'' aufweist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass die Komponente, die poröses Material enthält, konisch geformt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass der Fahrmischer eine Kontrolleinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Zuführung von verflüssigtem Gas aus dem Speichertank in das Mittel zum Einbringen von verflüssigtem Gas (z. B. Kühllanze) bzw. die Zuführung von verflüssigtem Gas aus dem Mittel zum Einbringen von verflüssigtem Gas (z. B. Kühllanze) in den Behälter zu steuern oder zu regeln.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass der Fahrmischer eine Befülleinheit aufweist, über die die Zuführung von verflüssigtem Gas aus einer insbesondere stationären Quelle für verflüssigtes Gas (z. B. Tankanlage) in den Speichertank des Fahrmischers erfolgt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass der Fahrmischer mindestens einen Sensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Frischbetons zu messen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrmischers ist vorgesehen, dass der Fahrmischer eine Kontrolleinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Menge des pro Zeiteinheit in den Behälter eingeleiteten verflüssigten Gases zu steuern oder zu regeln. Die vom Sensor erfasste Temperatur des Frischbetons wird bevorzugt der Kontrolleinheit zu Verfügung gestellt, die vorzugsweise anhand dieser Istwerte die Temperatur des Frischbetons im Behälter auf eine vorgegebene Solltemperatur regelt bzw. steuert.
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Die Kontrolleinheit kann beim Betanken des Speichertanks auch mit der Befülleinheit zusammenwirken und das Betanken des Speichertanks regeln oder steuern. Für das Steuern bzw. Regeln der Befülleinheit und der Kühlung des Frischbetons mittels des verflüssigten Gases können natürlich auch separate Kontrolleinheiten verwendet werden.
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Weiterhin wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben bzw. werden nachfolgend beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mittels der oben hinsichtlich des Fahrmischers beschriebenen Merkmale weitergebildet werden.
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Gemäß Anspruch 11 wird zum Kühlen von Frischbeton, insbesondere während der Fahrt, verflüssigtes Gas aus einem Speichertank eines Fahrmischers in einen Behälter des Fahrmischers eingeleitet, um in dem Behälter befindlichen Frischbeton zu kühlen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem verflüssigten Gas um flüssigen Stickstoff.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Kühllanze zum Einbringen von verflüssigtem Gas in den Behälter verwendet wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Teil des verflüssigten Gases an einem Austritt der Kühllanze als Flüssigkeitsstrahl abgegeben und in den Behälter eingebracht wird, wobei insbesondere der Flüssigkeitsstrahl auf die Oberfläche des zu kühlenden Betons im Fahrmischer aufgebracht wird.
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Die Menge des pro Zeiteinheit in den Behälter bzw. auf den Frischbeton gegebenen verflüssigten Gases wird vorzugsweise gesteuert oder geregelt, so dass die Temperatur des Frischbetons einem vorgegebenen Sollwert angenähert werden kann.
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Bevorzugt wird hierzu mittels zumindest eines Sensors die Isttemperatur des Frischbetons (insbesondere laufend bzw. in gewissen Abständen) gemessen, wobei die Menge des pro Zeiteinheit auf den Frischbeton gegebenen verflüssigten Gases so geregelt wird, dass die Isttemperatur des Frischbetons einer vorgegebenen Solltemperatur angenähert wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Lösung können erhebliche Zeitgewinne erzielt werden, da die Kühlung von Frischbeton während des Transportes des Frischbetons zum Zielort erfolgen kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend bei der Figurenbeschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figur erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrmischers,
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2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Kühllanze eines erfindungsgemäßen Fahrmischers, und
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3 eine Sintertülle.
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Im Einzelnen zeigt die 1 einen erfindungsgemäßen Fahrmischer 1 mit einem Mittel 2 zum Einleiten von verflüssigtem Gas, insbesondere Stickstoff, in einen Behälter 6 des Fahrmischers 1, in dem Frischbeton 5 gespeichert ist. Der Behälter 6 ist vorzugsweise als rotierbare Trommel 6 ausgebildet, die um eine entlang der Horizontalen erstreckte bzw. zur Horizontalen geneigte Achse rotierbar ist. Das besagte Mittel 2 ist vorzugsweise als Kühllanze 2 ausgebildet, die in den Behälter 6 durch eine Einfüllöffnung 3 (z. B. in Form eines Einfülltrichters) des Behälters 6 hineinsteht und vorzugsweise mittels einer Klemmverbindung 4 am Behälter 6 befestigt ist. Die Lanze 2 kann aber auch in sonstiger Weise am Behälter 6 bzw. Fahrmischer 1 befestigt sein bzw. befestigbar sein. Weiterhin können auch andere Mittel als Lanzen 2 zum Beaufschlagen des Frischbetons 5 mit verflüssigtem Gas verwendet werden. Die Kühllanze 2 ist vorzugsweise so konfiguriert, dass Sie einen sich aufweitenden Flüssigkeitsstrahl 7 aus verflüssigtem Gas abgeben kann.
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Im Fahrmischer 1 ist das Wassermaß 10 eingezeichnet. Der zu kühlende Frischbeton 5 ist in der 1 dargestellt, während die Trommel 6 des Fahrmischers 1 gedreht wird. Durch die Drehbewegung ergibt sich die gezeigte Verteilung des Betons 5 in der Trommel 6. Des Weiteren ist in der 1 gezeigt, dass sich der Flüssigkeitsstrahl 7, der aus der Kühllanze 2 austritt, auf seinem Weg zur Oberfläche des zu kühlenden Betons 5 wie angedeutet aufweitet. Diese Aufweitung ist durchaus wünschenswert, da dadurch eine gute Verteilung des flüssigen Gases auf der Oberfläche des Betons 5 gewährleistet ist. Die Verteilung des flüssigen Gases, in diesem Beispiel des flüssigen Stickstoffs, wird durch die Drehung der Trommel 6 unterstützt, so dass der Beton 5 mit dem flüssigen Stickstoff in der Trommel 6 durchmischt wird. Somit wird vorteilhaft eine gleichmäßige Temperaturverteilung im zu kühlenden Beton 5 erreicht.
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Zum Versorgen der Kühllanze 2 mit verflüssigtem Gas weist der Fahrmischer 1 erfindungsgemäß einen Speichertank 8 auf, der ebenfalls in der 1 dargestellt ist. Der Speichertank 8 ist mit der Kühllanze 2 z. B. über eine in 1 als gestrichelte Linie dargestellte Rohrleitung 9 in Strömungsverbindung bringbar, so dass flüssiger Stickstoff bzw. flüssiges Gas aus dem Speichertank 8 in die Kühllanze 2 bzw. in den Frischbeton 5 eingeleitet werden kann.
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Der Speichertank 8 kann, wie in 1 gezeigt, bei Bedarf, etwa wenn die gesamte auf dem Fahrmischer 1 im Speichertank 8 mitgeführte Gasmenge verbraucht ist, aus einem insbesondere ortsfesten Flüssiggastank 18 über eine Füllstation 19, eine insbesondere ortsfeste Rohrleitung 20 sowie eine Befülleinheit 21 des Fahrmischers 1 betankt werden. Mittels der Befülleinheit 21 wird eine Strömungsverbindung zwischen dem Speichertank 8 und der Rohrleitung 20 hergestellt. Die Befüllung über die Befülleinheit 21 kann dabei von einer Kontrolleinheit 22 gesteuert bzw. geregelt werden, die hierzu mit der Befülleinheit 21 zusammenwirkt.
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Die Temperatur des Frischbetons 5 wird bevorzugt mittels eines oder mehreren im oder am Behälter 6 vorgesehenen Sensoren 23 gemessen. Die gemessenen Temperaturen werden vorzugsweise (z. B. als Istwerte) an die Kontrolleinheit 22 (oder eine separate Kontrolleinheit) übermittelt, welche das Einleiten von flüssigem Stickstoff bzw. Gas aus dem Speichertank 8 über die Rohrleitung 9 und die Kühllanze 2 in das Innere des Behälters 6 bzw. der Trommel 6 steuert oder regelt. Nach Erreichen einer vorteilhaften Einbautemperatur von z. B. 15°C wird der abgekühlte Beton 5 aus der Trommel 6 entnommen und als gekühlter, hochwertiger Frischbeton in der Regel in technisch anspruchsvollen Bauwerken verarbeitet. Mit Vorteil kann die Kühlung nach dem Anmachen des Frischbetons 5 während der Fahrt zum Zielort, an dem der Frischbeton verwendet werden soll, durchgeführt werden.
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2 zeigt eine beispielhafte Kühllanze 2, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Lanze 2 weist einen Anschluss 11 zur Verbindung der Kühllanze 2 mit dem Speichertank 8 für verflüssigtes Gas über die Rohrleitung 9 auf. Bevorzugt wird flüssiger Stickstoff als verflüssigtes Gas eingesetzt. Das verflüssigte Gas wird durch ein erstes Rohr 12 der Lanze 2 über eine Sintertülle 13 einem zweiten Rohr 14 der Lanze 2 zugeführt. Aus dem zweiten Rohr 14 wird der größere Teil des verflüssigten Gases als Flüssigkeit abgegeben. Ein Teil des verflüssigten Gases geht bei der Entspannung, die beim Austritt aus der Sintertülle 13 und aus dem zweiten Rohr 14 stattfindet, in den gasförmigen Zustand über. Für die beiden Rohre hat sich z. B. folgende Dimensionierung als vorteilhaft herausgestellt: Das erste Rohr 12 weist vorteilhaft z. B. einen Durchmesser von ca. 1'' (Zoll) auf, das zweite Rohr 14 weist vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von z. B. 2'' bis 2,5'' auf. Als vorteilhafte Längenverhältnisse wurden des Weiteren gefunden: Das zweite Rohr 14 ist z. B. doppelt so lang wie das erste Rohr 12. Des Weiteren sind die in der 2 gezeigten Krümmungen der Rohre 12 und 14 am Anfang bzw. am Ende der Kühllanze 2 von besonderem Vorteil für einen problemlosen Anschluss an die Quelle für verflüssigtes Gas bzw. für eine gezielte Abgabe aus der Kühllanze 2. Bei der Verwendung einer Sintertülle 13 wird die Strömungsgeschwindigkeit der austretenden Gas- und Flüssigphase mit Hilfe der Kanäle des porösen, gesinterten Materials soweit herabgesetzt, dass ein vergleichsweise ruhiger Flüssigkeitsstrahl 7 aus der Kühllanze 2 austritt, der aus im Vergleich zu einer ungehemmten Abgabe ohne Sintertülle 13 großen Flüssigkeitstropfen gebildet wird. Der Flüssigkeitsstrahl 7 tritt bevorzugt mit einem ringförmigen Querschnitt aus der Kühllanze 2 aus. Diese Strahlform wird durch den Einsatz der Sintertülle 13 erzeugt. Durch die Bildung eines solchen Strahls 7 ergibt sich vorteilhaft ein höherer Kälteeintrag in den zu kühlenden Frischbeton. Die Kühllanze 2 kann über die in der 2 gezeigte Klemmverbindung 4 an einem Fahrmischer 1 befestigt werden, wozu keinerlei bauliche Veränderungen am Fahrmischer 1 nötig sind (vgl. 1).
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Die
3 zeigt eine Schnittdarstellung einer vorteilhaft gestalteten Sintertülle
13. Man erkennt die konische Form sowie eine ebenfalls konisch geformte Aussparung
15 im Inneren der Sintertülle
13. Das Austrittsende
16, aus dem das verflüssigte Gas (flüssiger und gasförmiger Anteil) aus der Sintertülle
13 austritt, weist einen geringeren Querschnitt auf als das Eintrittsende
17 der Sintertülle
13. Im gezeigten Beispiel ist der Querschnitt der konischen Aussparung
15 beim Eintritt gleich dem Querschnitt der Sintertülle
13 am Austrittsende
16, wobei am Austrittsende
16 der gesamte Querschnitt mit gesintertem Metall (z. B. gesintertem Messing), gefüllt ist. Dies bewirkt, dass das gesamte verflüssigte Gas, also sowohl der flüssige Anteil als auch der gasförmige Anteil, der während der Entspannung des verflüssigten Gases entsteht, die Kanäle passieren muss, die in dem porösen, gesinterten Metall vorliegen. In diesen Kanälen findet die Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit der beiden Fluide (flüssiges Gas und gasförmiger Anteil) statt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein kleiner Teil der Flüssigphase in der Kühllanze
2 abgezweigt und einem Subcooler vor dem Anschluss (in Strömungsrichtung betrachtet) für die Zufuhr von verflüssigtem Gas zur Verfügung gestellt. Durch diese Maßnahme wird eine weitere Erhöhung des Anteils, der als Flüssigkeit aus der Kühllanze austritt, und eine gleichzeitige Verminderung des austretenden gasförmigen Anteils erreicht. Bezugszeichenliste
| 1 | Fahrmischer |
| 2 | Kühllanze bzw. Mittel zum Einleiten von verflüssigtem Gas |
| 3 | Einfüllöffnung bzw. Einfülltrichter |
| 4 | Klemmverbindung |
| 5 | Frischbeton |
| 6 | Behälter bzw. Trommel |
| 7 | Flüssigkeitsstrahl (verflüssigtes Gas) |
| 8 | Speichertank für verflüssigtes Gas |
| 9 | Rohrleitung |
| 10 | Wassermaß |
| 11 | Anschluss |
| 12 | Erstes Rohr |
| 13 | Sintertülle |
| 14 | Zweites Rohr |
| 15 | Aussparung |
| 16 | Austrittsende |
| 17 | Eintrittsende |
| 18 | Flüssiggastank |
| 19 | Füllstation |
| 20 | Rohrleitung |
| 21 | Befülleinheit |
| 22 | Kontrolleinheit |
| 23 | Sensor |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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