DE29908974U1 - Erwärmungsvorrichtung, Bevorratungsvorrichtung, Frischbetonmischanlage - Google Patents
Erwärmungsvorrichtung, Bevorratungsvorrichtung, FrischbetonmischanlageInfo
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Description
Patentanwälte
BEETZ & PARTNER
Stelnsdorfetr. 10, D-60538 München
299 08 974.6 981-54.347G-EK/AP/wa
Erwännungsvorrichtung, Bevorratiingsvorrichtung, Frischbetonmischanlage
Die Erfindung betrifft eine Erwärmungsvorrichtung, eine Bevorratungsvorrichtung und eine Frischbetonmischanlage nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Bekannte Betonmischanlagen können so aufgebaut sein, daß Vorratsboxen für Mischgüter sternförmig um eine Mischanlage herum angeordnet sind. Die Vorratsboxen können mehr oder minder offene Abteile sein, die durch vertikale Wände, beispielsweise Betonwände, gegeneinander abgetrennt sind. Die Trennwände laufen dann sternförmig auf das Zentrum zu. Im
Zentrum selbst befinden sich Wäge- und Mischeinrichtungen. Die einzelnen Boxen werden zum Zentrum hin zunehmend enger. Typische Abmessungen sind 6 m Boxenhöhe, 18 m Boxenlänge (von der Stirnwand der Box hin zum äußeren Rand), und beispielsweise 6 m Durchmesser des zentralen Mischbereichs. Die Vorratsboxen können unter freiem Himmel stehen. Dies hat die Konsequenz, daß die jeweils bevorrateten Mischgüter zum einen viel Feuchtigkeit aufweisen können und zum anderen mehr oder minder schnell der Außentemperatur folgen. Dadurch können sich verschiedene Probleme ergeben:
Bei Außentemperaturen unter 0 0C kann das Mischgut aufgrund des in ihm enthaltenen und schließlich gefrorenen Wassers verklumpen, so daß es nicht mehr rieselfähig ist und Transportmechanismen gestört sind.
Wenn bei der Betonherstellung sehr kalte Grundmaterialien verwendet werden, wird dementsprechend auch der hergestellte Beton sehr kalt sein. Es tritt dadurch der Nachteil ein, daß die Verarbeitung bzw. das Abbinden des Betons unmöglich sein oder zumindest sehr lange dauern kann.
Um die obigen Nachteile zu beheben, sind bisher verschiedene Techniken in Benutzung:
Um die Temperatur des Frischbetons anzuheben, kann erwärmtes Wasser zugegeben werden. Der Effekt ist hierbei jedoch klein. Das Wasser kann aufgrund verschiedener Effekte nicht über 8 0 0C erhitzt werden. Da es im Masseanteil deutlich hinter dem der kalten Komponenten zurückbleibt, führt die Zugabe warmen Wassers zu nur unzureichenden Temperaturerhöhungen (Zahlenbeispiel: 1 m3 Beton benötigt etwa 2 t Zuschlagstoff (sehr kalt), ca. 350 kg Zement (sehr kalt) und
100 bis 150 1 Wasser (80 0C). Wasser macht damit ca. 5 % des Gewichts aus, so daß der Wärmeeintrag nicht ausreicht).
Der schon gemischte Beton oder auch die noch nicht gemischten Mischgüter können durch Einleiten von Wasserdampf erwärmt werden. Beispielsweise können Dampflanzen in die Materialien eingebracht werden, über die Wasserdampf zugeführt wird. Hierdurch kann eine gewisse Vorerwärmung des Materials erreicht werden, allerdings verbunden mit dem Nachteil, daß erhebliche Mengen an Wasser in die Mischgüter eingebracht werden. Dies ist insbesondere dann von großem Nachteil, wenn trockene Betone hergestellt werden müssen, wie sie beispielsweise in der Betonfertigteilindustrie üblich sind. Insbesondere beim Einleiten von Wasserdampf in Sand bleibt eine erhebliche Feuchte an der Oberfläche der Sandkörner haften, die dazu führen kann, daß über die Zuschlagstoffe bereits zu viel Wasser in eine Mischung eingebracht wird. Darüber hinaus hat dieses Verfahren den Nachteil, daß beim Abstellen der Anlage, beispielsweise über Nacht, diese zusätzlich eingebrachten Wassermengen eingefrieren können und damit am Beginn des nächsten Tages das Problem sogar verstärken. Schließlich ist auch der Energieeintrag über Wasserdampf quantitativ nicht ausreichend.
Den Zuschlagstoffen kann auch Heißluft zugeführt werden. Hier sind starke Gebläse erforderlich. Die Investitionskosten sind teuer, und der Energieeintrag ist unbefriedigend.
Bekannt ist auch die Beheizung des Mischtrogs, in dem die einzelnen Bestandteile (z.B. Zement, Zuschlagstoffe, Wasser) vermischt werden. Dadurch kann in gewisser Weise das Problem des zu kalten Frischbetons aufgefangen werden. Da jedoch das Problem der verklumpten und deshalb nicht mehr rieselfähigen Mischgüter nicht gelöst ist, sind insoweit weitere Einrichtungen notwendig.
• ·
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Mischgutes insbesondere für Beton, eine Bevorratungsvorrichtung für ein Mischgut und eine Betonmischanlage anzugeben, mit denen die Rieselfähigkeit der einzelnen Mischgüter beibehalten und eine ausreichend hohe Temperatur des Frischbetons eingestellt werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Erfindungsgemäß wird ein erwärmtes Medium vorzugsweise mittels einer Leitung durch das zu erwärmende Material geführt. Das zu erwärmende Material kann eines der Mischgüter zur Herstellung von Frischbeton sein, insbesondere ein Zuschlagstoff wie Sand, Kies, Kiessplitt, Kalksplitt oder ähnliches.
Der Wärmeübergang zwischen erwärmtem Medium und zu erwärmendem Material kann dabei mittels Infrarotstrahlung und/oder mittels körpergebundener Wärmeleitung erfolgen. Insbesondere können Komponenten eines (üblicherweise für Hallenheizungen verwendeten) Dunkelstrahlers verwendet werden. Beispielsweise können der Brenner und/oder das Heizrohr eines Dunkelstrahlers verwendet werden.
Die Erwärmung des Mischgutes erfolgt vorzugsweise räumlich in einem Bereich, der dem Entnahmebereich des Mischguts aus dem Lager naheliegt. Allgemein können Temperaturen über 100 0C verwendet werden, die im zu erwärmenden Material zur Verdampfung des in ihm enthaltenen Restwassers führen, so daß über den so entstehenden Wasserdampf innerhalb des Materials Wärmetransport stattfindet. Das zur Erwärmung ver-
wendete Medium kann insbesondere mindestens 200 0C heiß sein, es können auch Temperaturen von über 350 0C verwendet werden. Das erwärmte Medium kann das Abgas eines Brenners (Dunkelstrahlerprinzip) oder ein erwärmtes Öl sein.
Eine Vorrichtung zur Bevorratung von Mischgut insbesondere für Beton hat einen Lagerbereich zum Lagern des Mischguts, einen Entnahmebereich zum Entnehmen des Mischguts aus dem Lagerbereich und eine Erwärmungsvorrichtung wie oben beschrieben.
Die Erwärmungsvorrichtung kann insbesondere in der Nähe des Entnahmebereichs, insbesondere zumindest bereichsweise vertikal über ihm angebracht sein. Die Erwärmungsvorrichtung kann beweglich sein, so daß sie entweder von einer Bevorratungsvorrichtung in eine andere oder innerhalb einer Bevorratungsvorrichtung transportiert werden kann. Hierzu kann eine Bewegungseinrichtung vorgesehen sein.
Eine Betonmischanlage hat mehrere Bevorratungsvorrichtungen für Mischgüter und eine Mischanlage, die Mischgüter aus mehreren Bevorratungsvorrichtungen mischt, wobei zumindest eine Bevorratungsvorrichtung wie oben beschrieben aufgebaut ist.
Das erwärmte Medium kann, wie schon erwähnt, das Abgas eines Brenners sein. Der Brenner kann sich im Bereich der Mischanlage befinden. Die im erwärmten Medium verbliebene Restwärme (nach Durchlaufen der Leitung) kann in einem Wärmetauscher verwendet werden, insbesondere zur Erwärmung des Beimischwassers für den Frischbeton.
Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen
Fig. 1 schematisch eine Betonmischanlage in der Draufsicht,
Fig. 2 schematisch eine Betonmischanlage im Schnitt, Fig. 3 schematisch eine Erwärmungsvorrichtung, und Fig. 4 schematisch weitere Ausführungsformen.
Fig. 1 zeigt schematisch die Draufsicht auf eine Betonmischanlage. 13a bis 13f sind gegeneinander abgeschottete Bevorratungsvorrichtungen, in denen sich Mischgüter 16a bis 16f befinden. Insbesondere können sich hier Zuschlagstoffe für Beton befinden. Die Bevorratungsvorrichtung für Zement wird in der Regel gegen Witterungseinflüsse abgeschlossen sein. Die übrigen Vorrichtungen sind aber in der Regel offen und somit Umwelteinflüssen (Temperatur, Feuchtigkeit) ausgesetzt. Die Bevorratungsvorrichtungen sind um eine mittige Mischanlage 11 herum gruppiert. Durch geeignete Mechanismen werden die einzelnen Komponenten aus den Bevorratungsvorrichtungen 13 der Mischanlage 11 zugeführt und dort vermischt. Sie können dann beispielsweise von dort über einen Auslaß 15 in ein Mischfahrzeug 14 gefüllt und damit zur Baustelle transportiert werden. Die einzelnen Bevorratungsvorrichtungen weisen Entnahmebereiche 12a bis 12f auf. Darüber hinaus weisen eine oder mehrere der Bevorratungsvorrichtungen 13 eine oder mehrere Erwärmungsvorrichtungen 10 auf, wie sie später beschrieben werden.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Mischanlage. Gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnen gleiche Komponenten. 16d ist das zur Mitte hin angeschüttete Material, beispielsweise die Zuschlagstoffe, die jeweils für sich getrennt in einzelnen Bevorratungsvorrichtungen vorrätig gehalten werden. 20 ist eine betätigbare Klappe, mit-
tels derer die Entnahme des Mischguts gesteuert werden kann. Sie liegt im Bereich des Entnahmebereichs 12d. Bei geöffneter Klappe 20 rieselt das Mischgut 16d nach unten. Unter der Klappe 2 0 ist eine Wägeeinrichtung 21 symbolisch dargestellt, mittels derer die entnommene Menge dem Gewicht nach bestimmt werden kann. 22 ist eine Transportvorrichtung, mit der das verwogene Mischgut in einem Mischtrog 23 transportiert werden kann. Dort erfolgt die Vermischung (vorzugsweise zunächst trocken, dann naß) mittels eines Rührwerks 24. 1Od zeigt schematisch in Seitenansicht eine Ausführungsform der Erwärmungsvorrichtung. Sie ist genauer in Fig. 3 gezeigt.
In Fig. 3 bezeichnet 30 eine Leitung, die im angeschütteten Mischgut 16 verläuft. Der Strich 38 symbolisiert die Trennwand zwischen Bevorratungsvorrichtung 13 und Mischanlage 11. Im Rohr 30 wird ein erwärmtes Medium geführt, das aus einer Wärmequelle 31 stammt. Gezeigt ist eine Ausführungsform, in der das Rohr 3 0 als erwärmtes Medium die Abgase eines Brenners führt. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann der Brenner 31 im Bereich der Mischeinrichtung 11 liegen. Er kann aber auch andernorts vorgesehen sein. Sofern in der Leitung 30 das Abgas eines Brenners 31 geführt wird, kann ein Gebläse 3 2 vorgesehen sein, das das Fließen des Mediums durch die Leitung 3 0 unterstützt. Das Gebläse kann beispielsweise ausgangsseitig vorgesehen und als Sauggebläse ausgelegt sein. Es kann ebenfalls im Bereich der Mischanlage 11 liegen. 33 stellt eine Abgasführung dar, die beispielsweise zu einem Schlot führt.
34 symbolisiert einen optional vorgesehenen Wärmetauscher, mit dem die im ausströmenden Abgas (oder Öl) enthaltene Restwärme verwendet werden kann, insbesondere, um das Anmischwasser für den anzumischenden Beton vorzuwärmen.
Typische Zahlenwerte für die im Mischgut steckenden Teile der Erwärmungsvorrichtung können wie folgt aussehen: vertikale Abmessung x=2m (0,5 m < x; &khgr; < 3 m) , horizontale Abmessung y=lm (0,3 m < y; y < 2 m) , Rohrdurchmesser &zgr; = 11 cm (6 cm < &zgr;; &zgr; < 20 cm), Heizleistung 10 bis 100 kW, horizontale Oberflächentemperaturen am Rohr 30 zwischen 150 und 500 0C, vorzugsweise zwischen 250 und 430 0C.
In Fig. 3 ist die x-Richtung die Vertikale, die y-Richtung die Horizontale. Die Leitung 3 0 weist vorzugsweise Bereiche 3 0a auf, die nicht horizontal verlaufen. Sie können vertikal verlaufen oder mehr oder minder gegen die Vertikale geneigt sein (nicht mehr als 10°, nicht mehr als 30°). Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß ein signifikantes Teilstück der Leitung 3 0 in etwa in Bewegungsrichtung des zu erwärmenden Materials verläuft, so daß sich ein gleichmäßiger Wärmeübergang von der Leitung 3 0 hin zum zu erwärmenden Material 16 ergibt.
Die Leitung 30 kann Bereiche aufweisen, die aus Edelstahl hergestellt sind. Die Leitung 3 0 muß zum einen mechanisch widerstandsfähig sein, da an ihr kontinuierlich Materialien vorbeigleiten. Zum anderen muß sie chemisch widerstandsfähig sein, da auf ihrer Oberfläche innen wie außen hohe Temperaturen herrschen, die zu beschleunigten chemischen Reaktionen führen können.
Der Brenner 31 kann auch ein Gasbrenner, eine Elektroheizung u.a. sein. Die Verwendung eines Brenners (bzw. seiner Abgase als erwärmtes Medium) hat den Vorteil, daß hohe Heizleistungen in technisch einfacher und effizienter Weise erreicht werden können.
Es kann eine Steuerung bzw. Regelung 35 vorgesehen sein. Sie kann Signale von Sensoren 3 6 empfangen (z.B. 36a Außentemperatursensor, 36b Sensor für die Mischguttemperatur). Nach Maßgabe von Regelungsalgorithmen kann sie Signale 37 an die Aktorik (Brennstoffzufuhr für Brenner 31, Gebläse 32, Wärmetauscher 34) ausgeben. Die Steuerung/Regelung 35 kann eine Schnittstelle 3 5a hin zu übergeordneten Steuerungen aufweisen, eine Eingabeeinrichtung (Maus, Tastatur) 35b und eine Anzeigeeinrichtung 3 5c. Durch die Steuerung bzw. Regelung 3 5 werden Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Mischguts implementiert. Beispielsweise kann nach Maßgabe des Unterschieds zwischen einer Solltemperatur des Mischguts und der tatsächlichen Mischguttemperatur (aus Sensor 36b) ein Signal für die Einstellung der Brennstoffzufuhr zum Brenner 31 erzeugt werden. Auch die Außentemperatur (aus Sensor 36a) kann berücksichtigt werden.
Innerhalb einer Bevorratungsvorrichtung 13 können mehrere Leitungen 30 im funktionalen Sinne, gegebenenfalls auch physisch, parallel durch das erwärmte Medium führen. Die Leitung 3 0 kann verschiedene Geometrien haben. Sie kann auch mehrfach abgewinkelt und insbesondere mäandernd verlaufen.
Die Leitung 3 0 kann zumindest bereichsweise in der Nähe bzw. über dem Entnahmebereich 12 liegen. Sie kann ihn auch zumindest bereichsweise beabstandet umfangen. Ein mehr oder minder vertikal verlaufender Teil 30a der Leitung 30 kann über dem Entnahmebereich 12 liegen.
Fig. 4 zeigt die prinzipielle Anordnungsmöglichkeit von Leitungen 30, Wärmequelle 31 und gegebenenfalls Gebläse In der linken Hälfte der Figur ist eine Ausführungsform gezeigt, in der Leitungen 3 0a und 3 0b für benachbarte Bevor-
io
ratungsvorrichtungen in Serie zueinander geschaltet sind. Von der Wärmequelle 31a kommend durchläuft das erwärmte Medium zunächst Leitung 30b der Bevorratungsvorrichtung 13b und danach Leitung 30a in Bevorratungsvorrichtung 13a. Die Verbindung der beiden Leitungen kann innerhalb der Mischeinrichtung 11 erfolgen (wie gezeigt) oder durch die Trennwand 17 hindurch.
Fig. 4 zeigt rechts eine Ausführungsform, in der zwei Leitungen 30c und 3Od (funktional) parallel zwischen einer Wärmequelle 31b und gegebenenfalls einem Gebläse 32b liegen.
Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform möglich, in der wahlweise eine oder mehrere Leitungen 3 0a bis 3Od in unterschiedlichen Bevorratungsvorrichtungen 13a bis 13d wahlweise an eine leistungsstarke Wärmequelle 31 angekoppelt oder von ihr entkoppelt werden können. Der gleiche Mechanismus kann gegebenenfalls für das Gebläse 32 vorgesehen sein. Die An- oder Abkopplung einzelner Leitungen 3 0a bis 3Od an eine Wärmequelle 31 und ggf. auch deren Heizleistung und sonstige Parameter können von der Steuerung 35 gesteuert werden.
40 zeigt schematisch einen weiteren Wärmetauscher, der im Mischgut vorgesehen sein kann. Er kann sich im Bereich "toten Materials" befinden (Material, das nicht abrieseln kann), das aber ebenfalls erwärmt wurde, und von diesem umgeben sein. Damit kann dessen Wärme beispielsweise zur Erwärmung des Anmischwassers wiedergewonnen werden.
Die Erwärmungsvorrichtung kann prinzipiell auch beweglich sein. Die Leitung 3 0 oder die Vorrichtung als Ganzes kann beweglich sein, dadurch können beispielsweise Bevorratungsvorrichtungen leicht bzw. nur vorübergehend nachgerüstet werden.
Es können zur Erwärmung bzw. in der Erwärmungsvorrichtung 10 Komponenten von Dunkelstrahlern verwendet werden. Insbesondere können Brenner und/oder Steuerungs- bzw. Regelungskomponenten von Dunkelstrahlern verwendet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Dunkelstrahlern verläuft jedoch die Abgasleitung nicht frei in der Luft. Vielmehr verläuft sie durch das zu erwärmende Mischgut. Insoweit sind gegebenenfalls auch Anpassungen in den Regelungskomponenten, im Brenner und gegebenenfalls auch in den Leitungen selbst vorzunehmen.
Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer sternförmig angeordneten Betonmischanlage beschrieben. Die Erfindung ist in gleicher Weise auch bei anderen Betonmischanlagen anwendbar, beispielsweise bei Anlagen mit Reihensilos oder mit Hochsilos, bei denen sich ähnliche Probleme stellen können. Die Erwärmungsvorrichtung wäre dann in den einzelnen Silos bzw. Siloabteilungen vorzusehen.
Die Erfindung kann allgemein eingesetzt werden, wenn Körnungen aus einer Lagerung heraus entnommen werden sollen. Beispielsweise kann sie auch in Anlagen zur Asphaltherstellung, in Anlagen zur Herstellung von Kalksandsteinen oder Gasbetonsteinen angewendet werden.
Claims (17)
1. Vorrichtung (10) zum Erwärmen eines Mischgutes (16), insbesondere eines Zuschlagstoffes für Beton, gekennzeichnet durch
eine Leitung (30), mit der ein erwärmtes Medium durch das Mischgut geführt werden kann.
eine Leitung (30), mit der ein erwärmtes Medium durch das Mischgut geführt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zur Abgabe von Infrarotstrahlung ausgelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung nach Art eines Dunkelstrahlers verwendet wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung gebogen und/oder abgewinkelt verläuft.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung einen Bereich (30a) hat, der gegen die Vertikale um höchstens 30° geneigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung ein Edelstahlrohr aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ortsfest ausgelegt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie beweglich ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Medium das Abgas aus einem Brenner (31) oder ein erwärmtes Öl ist.
10. Vorrichtung (13) zur Bevorratung von Mischgut (16) insbesondere für Beton, mit
einem Lagerbereich (13a-f) zum Lagern des Mischgutes,
einem Entnahmebereich (12) zum Entnehmendes des Mischgutes aus dem Lagerbereich, und
einer Erwärmungsvorrichtung (10) zum Erwärmen des Mischgutes, gekennzeichnet durch
eine Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
einem Lagerbereich (13a-f) zum Lagern des Mischgutes,
einem Entnahmebereich (12) zum Entnehmendes des Mischgutes aus dem Lagerbereich, und
einer Erwärmungsvorrichtung (10) zum Erwärmen des Mischgutes, gekennzeichnet durch
eine Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungsvorrichtung (10) in der Nähe des Entnahmebereichs (12) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (30a) der Erwärmungsvorrichtung vertikal über dem Entnahmebereich liegt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Bewegungseinrichtung, die die Erwärmungsvorrichtung zumindest im Bereich der Vorrichtung bewegen kann.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Entnahmebereich eine untenliegende, verschließbare Öffnung aufweist, durch die das Mischgut nach unten rieseln kann.
15. Betonmischanlage, mit
Bevorratungsvorrichtungen (13a-f) für Mischgüter (16a-f), und
einer Mischanlage (11), die Mischgüter aus Bevorratungsvorrichtungen mischt, gekennzeichnet durch
mindestens eine Bevorratungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14.
Bevorratungsvorrichtungen (13a-f) für Mischgüter (16a-f), und
einer Mischanlage (11), die Mischgüter aus Bevorratungsvorrichtungen mischt, gekennzeichnet durch
mindestens eine Bevorratungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14.
16. Betonmischanlage nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (34), mittels dessen Abwärme der Erwärmungsvorrichtung (10) zum Erwärmen des Wassers für den Beton genützt wird.
17. Betonmischanlage nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch einen Brenner, dessen Abgase durch die Leitung (30) geführt werden, wobei sich der Brenner im Bereich der Mischanlage (11) befindet.
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