Verfahren zur Herstellung einer Mischung, gebildet von flüssigen und pulverförmigen Komponenten, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer Mischung, gebildet von flüssigen und pulverförmigen Komponenten, z. B.
Wasser mit Ze mentpulver und Additiven, in einem Mischbehälter mit Mengenmesser für eine maximale und minimale Füllung, dem dosiert die flüssige und pulverförmige Komponente zugeführt wird, wobei eine Umwälz- pumpe im Kreislauf die Komponenten mischt und die fertige Mischung in die Entnahmeleitung fördert.
Das Mischen derartiger Stoffe erfordert die Zu gabe der Mischungskomponenten in möglichst genau abgemessener Menge. Zum Dosieren von Flüssig keiten sind zweckmässige Einrichtungen bekannt, wie Messbehälter mit Pegelstandsmessern oder Durch flussmesser, die auch mit geringem Aufwand an elek trischen Schaltmitteln die Dosierung automatisch steuern.
Das einwandfreie Dosieren der pulverförmigen Stoffe erforderte bisher wegen der sehr unterschied lichen Schüttgewichte die Mengenmessung nach Ge wicht, die deshalb für den Zement zur Betonher stellung auch amtlich vorgeschrieben wurde. Der damit verbundene konstruktive Aufwand ist jedoch erheblich, da nicht nur eine möglichst genaue und gleichzeitig dem rauhen Baubetrieb entsprechende robuste Waage benötigt wird, sondern darüber hin aus, insbesondere bei automatischer Dosierung, För- dermittel wie Zuteilschnecken, pneumatische Förder- rinnen, Tragkettenförderer,
oder reine Zuteilmittel, wie z. B. eine Zellenradschleuse, deren meist elek trischer Antrieb erst eine automatische Abschaltung bei Erreichen des Sollgewichtes ermöglicht. Alle diese Mittel sind dabei zusätzlich mit dem Nachteil eines zum Teil erheblichen und vor allem nicht konstanten Nachlauf behaftet, der selten einwandfrei korrigiert werden kann. Es ist anderseits bekannt, dass es für die Güte des Betons vorteilhaft ist, wenn der Zementleim vorbe reitend aus Zement, Wasser und eventuell Additiven kolloidal vorgemischt hergestellt und erst anschlie ssend mit den körnigen Komponenten gemischt wird.
Für diesen Zweck wurden bereits Einrichtungen vor geschlagen, die mittels einer Schleudermühle oder eines Rührwerkes das Mischen besorgen. Die Ent leerung des die Charge an Zementleim enthaltenden Mischbehälters erfolgt dabei meist durch Pressluft, nachdem die Einfüllöffnung dicht verschlossen wurde. Es sind anderseits auch Mischeinrichtungen bekannt, bei denen das Mischen durch eine Pumpe bewirkt wird, die das sich bildende Mischgut umwälzt, d. h. aus dem Mischbehälter absaugt und wieder in den selben zurückdrückt.
Es wurde auch bereits vorge schlagen, die Zuleitungen für die Mischungskompo nenten düsenartig in die Pumpendruckleitungen ein münden zu lassen. Die Entleerung erfolgt hierbei durch eine von der Druckleitung abzweigende zum Verbrauchsort führende Förderleitung, wobei mittels Absperrorganen nach Art eines Mehrwegeventils die Wege freigegeben bzw. geschlossen werden.
Alle diese bekannten Einrichtungen setzen voraus, dass vorbereitend abgemessene Mengen der zu mi schenden Stoffe eingefüllt werden müssen, wobei auch der Mischbehälter selbst schon als Behälter einer Waage ausgebildet wurde.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Auf gabe zugrunde, den erheblichen Mischeffekt einer nach dem Umwälzverfahren arbeitenden Mischpumpe und die Möglichkeit, das fertige Mischgut mittels derselben Pumpe wegzufördern, nutzbar zu machen, ohne den Aufwand für eine Waage und einen zu sätzlichen Antrieb erfordernde Förder- und Zuteil- mittel für die pulverförmige Komponente.
Das erfindunsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Mengenmessung der pulvrigen Komponente indirekt durch Abnahme der Messwerte an dem sich bildenden Mischgut erfolgt, wobei die flüssigen Komponenten vordosiert spätestens gleich zeitig mit der pulvrigen Komponente in den Misch behälter gegeben werden.
Diese indirekte Mengen messung kann beispielsweise erfolgen durch Messung des mit zunehmender Konzentration des Hydrosols steigenden Strömungswiderstandes, vorzugsweise mittels einer federbelasteten Stauklappe und einer mit der Feder verbundenen Kontakteinrichtung, die bei einer eingestellten Federbelastung den Zulauf des Bindemittels abschaltet.
Da bei bekannten spezifischen Gewichten der zu mischenden Stoffe, z. B. Wasser 1,0 kgA und Ze ment 3,0 kg/l, das Volumen und Gewicht des Misch gutes in einfacher und genauer Weise zu bestimmen und einzustellen ist, wenn das Mischungsverhältnis, hier der Wasser/Zement-Wert, gegeben ist, kann die Messung auch derart erfolgen, d'ass in dem gleichzeitis als Messbehälter ausgebildeten Misch behälter Pegelstandsmesser angeordnet werden,
die in an sich bekannter Weise mit Kontakteinrich- tungen verbunden sind. Vorzugsweise übernimmt ein Minimalstandspegel mit seinem Kontakt dabei die Sicherung eines für das vorzugsweise ununter brochene Arbeiten der Misch- und Förderpumpe not wendigen konstanten Mindest-Füllstandes und das Einleiten der neuen Füllung nach Entleerung. Ein Maximalstandspegelmesser kann dann in an sich be kannter Weise entsprechend der Sollmenge ein gestellt werden und übernimmt das Abschalten des Zementzulaufes.
Die Mengenmessung erfolgt dabei also als Differenzmessung zwischen zwei Pegelständen in einem in diesem Bereich zweckmässigerweise pris matisch ausgebildeten Teil des Mess- und Mischbe hälters.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä ssen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem Behälter, der mit einer Umwälzpumpe mit Kreislaufleitung in Verbindung steht, Mittel zur Abnahme von Messwerten des Behälterinhaltes ange ordnet sind.
Es ist vorteilhaft, wenn die Misch- und Förder- pumpe ununterbrochen arbeitet und in an sich be kannter Weise die Absperrventile der Zu- und Ab leitungen als Stellglieder ausgebildet sind. Die Funk tionen können mit verhältnismässig geringem Auf wand an bekannten Schaltmitteln abhängig vonein ander automatisch gesteuert werden. Das Einleiten der Entleerung ist jedoch stets abhängig von der Auf nahmebereitschaft der Folgestufe und wird deshalb vorzugsweise von Hand betätigt, wobei das Betäti gungsorgan zweckmässig als Handtaster ausgebildet und am Bedienungsstand der Folgestufe angeordnet ist.
Sofern diese kontinuierlich arbeitet, erfolgt die Entleerung vorzugsweise in einen Zwischenbehälter, aus dem die Entnahme dann in bekannter Weise ebenfalls kontinuierlich erfolgt.
Es ist zweckmässig, die Umwälzdruckleitung der Mischpumpe so zu führen, dass mittels der Pumpe auch die Zuförderung des Zementes, vorzugsweise aus einem Baustellen-Hochsilo, bewirkt wird. Dies wird zweckmässig erreicht durch injektorartiges Ab saugen des Zementes aus dem Auslauf des Vorrats silos mittels einer an sich bekannten, injektorartig in die Druckleitung der Pumpe mündenden Abzugs leitung aus dem Zementsilo.
Dabei wird das Auslau fen des Inhaltes durch die Schwerkraft unterstützt durch die Saugwirkung und gleichzeitig weitgehend die betrieblich nachteilige Brückenbildung oberhalb des Siloauslaufes vermieden. Dies kann zusätzlich unterstützt werden durch Einblasen von Luft in den unteren Teil des Silos zum Auflockern des Inhaltes. Dabei wird das Gebläse vorzugsweise von einem zwei ten Wellenende des Pumpenmotors angetrieben.
Für die Einmündung der Flüssigkeitszuleitung bieten sich zwei vorteilhafte Möglichkeiten. Bei An ordnung der Einmündung in der Umwälzdrucklei- tung vor der Einmündung des Zementes erfolgt weit gehend eine selbsttätige Reinigung des an sich un zugänglichen Rohinnern. Bei Anordnung der Ein mündung etwa zentrisch im oberen Teil des Misch behälters und Einbau eines Prallkörpers vor der Mün dung wird das unter Druck austretende Wasser gegen die Behälterwand versprüht und reinigt diese weit gehend selbsttätig von dem anhaftenden und zum Verkrusten neigenden Zementleimfilm.
Bei Anordnung von zwei getrennt anzeigenden Messelektroden für die Peilung des unteren und des oberen Pegelstandes ist es zweckmässig, den für die Abschaltung des Zementzulaufes benutzten Pegel standsmesser mit einer von aussen ablesbaren, mit Skalenteilung versehenen Anzeigevorrichtung zu ver binden.
Bei Anordnung der Vorrichtung als selbständige Baueinheit dicht bei einem Zementsilo verbleibt nach beendeter Entleerung ein Rückstand im steigenden Strang der Entleerungsdruckleitung, der laufend durch eine dicht hinter den Absperrventilen ange ordnete dünne Verbindungsleitung, die injektorartig in die Umwälzdruckleitung einmündet, in den Um- wälzstrom zurückgefördert werden kann, um ein Se dimentieren in der andernfalls zeitweise in Ruhe be findlichen Hydrosolsäule zu vermeiden.
Die Zeichnungen zeigen rein schematisch zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach der Er findung.
Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt und teils An sicht durch eine Vorrichtung, bei der die Vordosie- rung des Wassers mittels eines an sich bekannten Durchflussmessers, die Dosierung eines flüssigen Ad ditives aus einem schlanken Vorratsbehälter mittels einer Dosierpumpe, und die Mengenmessung des Ze mentes indirekt über Pegelstandsmessung mittels zweier getrennter Tauchelektroden erfolgt.
In dieser insbesondere für geringe Durchsatz- leistungen bevorzugten Form ist ein Mess- und Misch behälter 1 von rundem Querschnitt und vorzugs weise schlanker Form oben abgedeckt mit einer Platte 2, auf der alle Einrichtungen wie Pumpen motor 3, Injektordüse für das Absaugen des Zemen tes, Durchflussmesser 5 und Magnetventil 6 für die Dosierung des Wassers, Absperrventile für die Zementzuführung 7, für die Umwälzdruckleitung 8 und die Entleerungsdruckleitung 9,
sowie die Mess- elektroden 10, 11 mit ihren Tauchstäben 12, 13, unter einer leicht abnehmbaren Abdeckhaube 14 an geordnet sind. Aus einem Silo 15, dessen Auslauf beim Füllen und ausser Betrieb mit einer Drossel klappe 16 abgesperrt ist, wird der pulverförmige In halt, z. B.
Zement, durch die die Schwerkraft unter stützende Injektorwirkung des durch eine Injektor- düse strömenden, zuerst flüssigen, beim weiteren Ab saugen dann zunehmend steifer werdenden, aber noch pumpbar bleibenden Inhaltes des Mischbehäl ters 1 abgesaugt und durch die Umlaufdruckleitung staubfrei in den Mischbehälter 1 gefördert. Die Mün dung der Druckleitung 17 ist düsenartig ausgebildet und endet annähernd horizontal vor der Ansaugöff nung 18 der Mischpumpe 19, die von dem vertikal darüber angeordneten Motor 3 angetrieben wird.
Der Inhalt des Behälters 1 gelangt durch die Misch pumpe 19 und die Umwälzdruckleitung bei gesperr tem Ventil 9 und geöffnetem Ventil 18 in den Be hälter 1 zurück und wird zunehmend dispergiert, wo bei sich weitgehend ein thixotroper Zustand einstellt, der bis zu verhältnismässig hohen Konzentrationsgra- den die Pumpbarkeit des Mischgutes gewährleistet, die durch Zusätze plastifizierender Additive oder Anordnungen von nicht dargestellter,
eine Vibration oder eine Scherwirkung erzeugender Einrichtungen noch verbessert werden kann. Von den im Beispiel zur Pegelstandsmessung angeordneten Messelektroden übernimmt die Elektrode 10 mit ihrem Tauchstab 12 die Überwachung des vorzugsweise konstanten Mini mal-Pegelstandes 21, und die Elektrode 11 mit ihrem Tauchstab 13, dessen oberes Ende 22 mit aus der Abdeckhaube 14 herausragender und von aussen ab lesbarer Skalenteilung versehen ist, die Überwachung des je nach Sollmenge einstellbaren oberen Pegel standes 23. Die Einstellung der Sollmenge erfolgt im Beispiel mittels der Fixierschraube 24 für den Tauchstab 13.
Nach Schliessen des Zementzulauf-Ab- sperrventils 7 bei Erreichen der an der Skala des Tauchstabes 13 eingestellten Sollmenge dauert das Mischen bis zur Entleerung, die durch Öffnen des Ventils 9 und gleichzeitiges Schliessen des Ventils 8 bei oder nach Herstellen der Aufnahmebereitschaft der Folgestufen, z. B. eines Betonmischers, eventuell von diesem selbst eingeleitet und durch Zurückschal ten der Ventile, 8, 9 bei Erreichen des Minimal Pegelstandes 21 beendet wird. Gleichzeitig mit Er reichen des Minimal-Pegelstandes wird der Wasser zulauf wieder geöffnet.
Ebenfalls vorzugsweise gleich zeitig, aber wahlweise auch erst nach beendetem Wassereinlauf, wird auch das Absperrventil 7 für den Zementzulauf wieder geöffnet.
Bei Zusatz eines flüssigen Additivs kann dieses mit an sich bekannten Mitteln, beispielsweise einer Dosierpumpe 25 aus einem Vorratsbehälter 26 in dosierter Menge entnommen werden. Die Mündung der Zuleitung für das Additiv 27 wird vorzugsweise mit injektorartig ausgebildeter Düse 28 in die Zu leitung für das Wasser hinter dessen Absperrorgan 6 eingeführt, um eine frühzeitige innige Vormischung mit dem Wasser zu erzielen.
Fig.2 zeigt schematisch und beispielhaft eine andere bevorzugte Ausführungsform. Bei dieser ist der Mess- und Mischbehälter 1 so hoch, beispiels weise über einem Betonmischer, angeordnet, dass das fertige Mischgut ohne eine in der Entleerungsleitung verbleibenden Restmenge und gleichzeitig durch Schwerkraft und Pumpwirkung in kürzester Zeit in den nicht dargestellten Verbraucher gelangt. Die Überwindung des Höhenunterschiedes zwischen dem Auslauf des Zementsilos 15 und dem Mischbehälter 1 erfolgt auch hierbei lediglich durch die motorisch angetriebene Pumpe 19 über die injektorartige Ein mündung des Zementzulaufes 4. Um bei Stillstand der Pumpe 19, z.
B. durch Ausfall des Netzstromes, ein Zurückfliessen des Behälterinhaltes zum Zementsilo zu verhindern, sind in den Rohrleitungen geeignete Mittel angeordnet, so in der Druckleitung eine über den Höchst-Füllstand 23 hinaufreichende Rohr schleife 29 und in der Saugleitung eine Rückstau klappe 30.
Für die Mengenmessung des Mischgutes und damit die indirekte Mengenmessung des Ze mentes ist im Beispiel der Fig. 2 eine einzige Tauch elektrode 31 dargestellt, die die im Behälter befind- liehe Menge kontinuierlich anzeigt und auf eine An zeigevorrichtung 32 überträgt, auf der in bekannter Weise Minimum-Maximum-Kontakteinrichtungen 33, 34 ferneinstellbar derartig angeordnet sind, dass dem eingestellten Messwert <I> d </I> die Messhöhe D im Mess- und Mischbehälter entspricht.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht be schränkt auf die Herstellung von Mörtel. Es kann mit gleichem Vorteil für andere Mischungskompo nenten, beispielsweise für die Herstellung eines thixo- tropen kolloidalen Ton-Wasser-Gemisches angewen det werden.