BE1023484B1 - Inrichting voor het vervaardigen van beton - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een uitvinding voor het vervaardigen van beton. Hierbij omvat de inrichting een compact hoofdframe met wanden, die een gesloten ruimte creëren, voorzien voor de opslag van toeslag- en hulpstoffen, die essentieel zijn voor het vervaardigen van een product op maat op de werksite. De inrichting omvat een mengsysteem dat in een optioneel verstelbare hoek ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe geplaatst is. Bij voorkeur het mengsysteem omvat door de gesloten ruimte.

Description

INRICHTING VOOR HET VERVAARDIGEN VAN BETON TECHNISCH DOMEIN

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van beton. Meer bepaald heeft de uitvinding betrekking op een modulaire inrichting, voorzien van een mengsysteem en voorraadruimte ingesloten in een afgesloten, compact frame.

STAND DER TECHNIEK

Industriële betonmixers worden ingezet voor verschillende toepassingen (zoals wegenwerken, het produceren van bekistingen, het gieten van funderingen, waarbij ongewapend, gewapend en voorgespannen beton gebruikt worden) die uiteenlopende eigenschappen van het beton vereisen. Daarom is het essentieel om het beton ter plaatse te kunnen vervaardigen, met een volledige controle over het productieproces, zonder dat externe invloeden, zoals regen of lage temperaturen, het proces bemoeilijken.

Een probleem met het merendeel van de gangbare betonmixers is dat de mengsystemen niet afgesloten zijn van de weersomstandigheden, wat de controle over het productieproces bemoeilijkt. Zo wordt de productie van een op bestelling gemaakte beton verhinderd. WO 2001 034 357 beschrijft een beton mixer voorzien van middelen om de mixtrommel af te sluiten om zo het binnensijpelen van water te verhinderen en het accidenteel lozen te voorkomen. De inrichting voorziet openingen om cement en water te laden. WO 2001 034 357 voorziet echter geen ruimte binnen het frame voor het opslaan van toeslag- en hulpstoffen, die essentieel zijn voor het vervaardigen van een product op maat op de werksite, waar de eigenschappen van het beton ter plaatse moeten kunnen bijgestuurd worden.

De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor minstens enkele van bovenvermelde problemen.

Er is nood aan een verbeterde inrichting voor het vervaardigen van beton, waarbij tijdens het productieproces de beton wordt afgeschermd van externe factoren en waarbij het productieproces on-site kan bijgestuurd worden voor een beton-op-maat. Bovendien is het belangrijk dat deze inrichting compact is, eenvoudig kan getransporteerd worden en een gebruiker deze inrichting kan aanpassen, afhankelijk van de werksite en de specifieke eigenschappen van het gewenste beton.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding betreft een inrichting voor het vervaardigen van beton volgens conclusie 1.

Hierbij omvat de inrichting een compact hoofdframe met wanden, die een gesloten ruimte creëren, voorzien voor de opslag van toeslag- en hulpstoffen, die essentieel zijn voor het vervaardigen van een product op maat op de werksite. De inrichting omvat een mengsysteem dat in een optioneel verstelbare hoek ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe geplaatst is. Bij voorkeur is het mengsysteem omvat door de gesloten ruimte.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

In Figuur 1 wordt een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm getoond van een inrichting volgens onderhavige uitvinding, gepositioneerd in compacte toestand.

In Figuur 2 wordt een uitvoeringsvorm van een inrichting met een transportband in uitgestrekte dumppositie weergegeven in vogelperspectief.

In Figuur 3 wordt een uitvoeringsvorm getoond, waarbij de transportband geroteerd is in een orthogonale positie ten opzichte van de lengteas van het hoofdframe.

Figuur 4 toont een vogelperspectief van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens onderhavige uitvinding, gepositioneerd in compacte transporttoestand.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De uitvinding betreft een verbeterde inrichting voor het vervaardigen van beton, geschikt voor het positioneren op een geselecteerde bouwplaats. De inrichting omvat een hoofdframe dat een gesloten ruimte creëert die de essentiële onderdelen, zoals het mengsysteem en de voorraadruimte, omvat.

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technisch en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd.

Met de term "modulaire inrichting" wordt in dit document verwezen naar een inrichting waarbij veel onderdelen uitwisselbaar zijn met diverse modellen (ook wel het bouwdoossysteem genoemd). Het modulair karakter van een inrichting zorgt voor de nodige flexibiliteit van de inrichting, waardoor deze aanpasbaar is aan de wensen van de klant of de restricties van een werksite. Bijgevolg is dergelijke inrichting multi-inzetbaar.

Met de term "ombouwen van de inrichting" wordt in dit document verwezen naar het veranderen van de positie van bepaalde onderdelen van een transportpositie naar een productiepositie en omgekeerd. Zo kunnen bv. een helling van het mengsysteem of van een transportband afgesteld worden binnen een gesloten ruimte van de inrichting. Verder kunnen bepaalde koppelingen tussen de verschillende onderdelen gemaakt worden.

Met de term "cement" wordt in dit document verwezen naar een snel hardend bindmiddel dat gebruikt wordt voor bouwwerken. Cement, dat voornamelijk uit calciumwaterstofsilicaat bestaat, is een fijngemalen materiaal dat na mengen met water een plastische massa vormt, die zowel onder water als in de buitenlucht verhardt. Met cement kunnen daartoe geschikte materialen aaneen gekit worden tot een, ook in water, stabiele massa. Cement wordt voornamelijk gebruikt als grondstof voor beton en metselspecie.

Met de term "beton" wordt in dit document verwezen naar een kunstmatig steenachtig materiaal, dat als bouwmateriaal wordt gebruikt. Het moderne beton is samengesteld uit water, een bindmiddel zoals cement en uit een of meer toeslagstoffen zoals zand, grind of steenslag. Goed beton is een mengsel waarin de korrel groottes van de verschillende soorten zand en grind, in de juiste hoeveelheden, elkaar zodanig aanvullen dat het mengsel uithardt tot een steenachtig en duurzaam materiaal. In tegenstelling tot bijvoorbeeld gips lost uitgehard beton niet meer op in water. Door de relatief lage prijs van het materiaal, de relatieve inertie, de eenvoud van het gebruik en door de vele mogelijkheden is beton een veelgebruikt bouwmateriaal. Bij de productie van beton kan water niet onbeperkt toegevoegd worden. Door meer aanmaakwater te gebruiken wordt het beton weliswaar beter verwerkbaar, het eindresultaat is slechter. De verharding van cement is immers een chemische reactie die een beperkte hoeveelheid water vraagt, een teveel aan water levert zwakker beton. Een tekort aan water zorgt er echter voor dat niet alle cement reageert. Bijgevolg is een juiste verhouding tussen water en cement (de zogeheten water/cementfactor) noodzakelijk om een goede kwaliteit beton te verkrijgen. Het is duidelijk dat de controle over het productieproces bij het maken van beton belangrijk is en dat het productieproces zo veel mogelijk moet afgeschermd worden van externe, onbeheersbare factoren.

Het is in de praktijk vaak essentieel een product op maat ter plaatse te kunnen aanbieden. In de verschillende toepassingen moet het beton verwerkbaar zijn (van aardvochtig tot zelfs nivellerend) zonder aan sterkte in te boeten. Verder moet het beton voldoen aan de eisen met betrekking tot de technische duurzaamheid (vb. voor minstens 90% corrosie door carbonatie en/of chloride) en de maatschappelijke duurzaamheid. Tenslotte moet het eindproduct esthetisch mooi zijn (oppervlaktestructuur en kleur), terwijl de productie- en onderhoudskosten tot een minimum moeten beperkt worden. De sterkte en de technische duurzaamheid van het beton vinden hun oorsprong in de mechanische pakking van alle deeltjes (korrelverdeling), de aanhechting (zoals de vanderwaalskrachten en polariteit) en de reactiviteit (i.e. de mineralogische transformatie, zoals de hydraulische en/of pozzolane werking). Om de reactiviteit te optimaliseren kan men ook alkali activerende stoffen (o.a. geopolymeren) hier aan toevoegen. De basis betontechnologie is gebaseerd op een combinatie van de bovenstaande factoren.

De belangrijkste ingrediënten van beton kunnen onderverdeeld worden in 3 hoofdcategorieën, nl. de bindmiddelen, toeslagstoffen en hulpstoffen. De bindmiddelen (zoals cementen en andere fijne poeders) zijn de kostbare en invloedrijkste ingrediënten. Deze ingrediënten bepalen zowel het gedrag in de eerste fase van het nog onverhard beton als ook de prestatie van het verharde beton. Er is steeds meer behoefte een beton-op-maat te leveren, d.w.z. aan alle bovengenoemde eisen te voldoen op verschillende manieren gewenst door de ingenieur, aannemer of eindgebruiker. Om een beton-op-maat te produceren, is het belangrijk de bindmiddelen in de juiste hoeveelheden en verhoudingen te mengen. Chemie is dan ook niet meer weg te denken voor de gewenste verwerkbaarheid en reactiviteit door alle fijne deeltjes goed met elkaar te verbinden met zo weinig mogelijk water. Daarom is het belangrijk om de eigenschappen zoals de vochtigheid van het verwerkte product te kunnen controleren gedurende elk moment van het productieproces.

De meest gangbare toeslagstoffen zijn rivier- en zeezand, grind, industrieel gebroken materiaal (zoals kalksteen en graniet) en granulaat van gerecycleerd beton uit bouwen sloopafval. Het verdichten en het vloeigedrag van het beton is afhankelijk van de ronde of hoekige structuur van de toeslagstoffen. Een goede korrelverdeling is belangrijk om de kosten te drukken en de impact op het milieu te beperken. De toeslagstoffen worden in praktijk vaak in vloeibare vorm toegevoegd, al is het ook mogelijk of fibers/vezels in vaste vorm toe te voegen. Dergelijke vezels voor het produceren van vezelbeton omvatten staal-, kunststof-, glas-, koolstof-, cellulose-, textielvezels, of een combinatie hiervan (bv. staal- en kunststofvezels).

De hulpstoffen voor beton worden toegevoegd aan het mengsel tijdens de productie van het beton om het mengsel te optimaliseren en om er eigenschappen aan toe te voegen in de verschillende levensfasen van het product (bv. tijdens de verwerking op de bouwplaats, bij het uitharden of in de gebruiksfase van de beton). Met hulpstoffen kan de sterkte worden verbeterd of de porositeit worden verminderd, waardoor een betere duurzaamheid ontstaat en de levensduur verlengd wordt. Verder kan de schade bij het gebruik in agressieve omstandigheden (zoals zout water, vries-dooi situaties en extreme koude) verminderd worden.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een inrichting voor het vervaardigen van beton, geschikt voor het positioneren op een geselecteerde bouwplaats. De inrichting omvat een hoofdframe, voorzien van middelen voor het verplaatsen van de inrichting of voorzien van middelen voor het monteren op (een aanhangwagen van) een voertuig. Het hoofdframe omvat wanden die een gesloten ruimte binnen het hoofdframe creëren. De inrichting omvat tevens een mengsysteem, voorzien van een trommel, waarbij het mengsysteem geplaatst is in een hoek ten opzichte van een grondvlak van het hoofdframe. De inrichting omvat verder minstens één trechter en/of stortbunker, die gekoppeld is aan het hoofdframe. Deze trechter(s) en/of stortbunker(s) zijn geschikt voor het ontvangen van grondstoffen en het afleveren van de grondstoffen in het mengsysteem. Bij voorkeur is de trechter aan de wijde zijde (in praktijk bovenkant) voorzien van openingen voor het koppelen aan één of meerdere silo's, waarbij grondstoffen kunnen aangeleverd worden door de openingen.

Verder omvat de inrichting tevens een ruimte voor het bewaren van bindmiddelen, toeslagstoffen en/of hulpstoffen. Dergelijke inrichting kan relatief zelfstandig werken, doordat reservoirs en opslagruimten ingebouwd zijn in de gesloten ruimte. Daardoor is de inrichting minder afhankelijk van externe vulmechanismen voor het produceren van het beton op een werksite. Bij voorkeur kan de inrichting autonoom beton produceren, zonder nood aan externe vulmechanismen.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de inrichting modulair opgebouwd, waarbij het mengsysteem, de trechter, een bepaald type transportband of zeefsysteem, etc. eenvoudig gemonteerd kunnen worden op en gedemonteerd kunnen worden van de inrichting, waarbij de keuze van de onderdelen afhankelijk is van de vereisten voor het beton, de condities op de werksite, enz. Zo wordt een op bestelling gemaakte mobiele cement mixer aangeboden. Indien de beton in extreem koude omstandigheden geproduceerd wordt, kan de inrichting hier tevens aan aangepast worden (bv. kenmerken van het mengsysteem, een ander type transportband, etc).

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting is het hoofdframe compact, met een lengte tussen 4m en 8m, bij voorkeur 5m en 7m, bij verdere voorkeur ongeveer 6m.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting heeft het hoofdframe een breedte tussen l,5m en 4m, bij voorkeur ongeveer 2m.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting heeft het hoofdframe een hoogte tussen lm en 4m, bij voorkeur ongeveer 2,5m.

Bij voorkeur kunnen alle onderdelen, inclusief de stortbunker en trechter, tijdens een transport- of opbergpositie geplaatst worden binnen de gesloten ruimte gecreëerd door een hoofdframe, voorzien van wanden, met een volume vergelijkbaar met een 20 ft zeecontainer. Deze zeecontainers hebben lengte van ongeveer 6,lm, een breedte van ongeveer 2,4m en een hoogte van ongeveer 2,6m. Een inrichting met deze dimensies kan opgeladen en gebruikt worden op een schip.

Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bedraagt de hoek van het mengsysteem ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe tussen 20° en 50°, bij voorkeur tussen 30° en 40°, bij verdere voorkeur ongeveer 35°. Dergelijke hoek is in praktijk uitermate geschikt voor het mengen van beton, waarbij de mengtijd voor het beton langer wordt naar mate de hoek groter is, aangezien tijdens het mengproces het beton door de zwaartekracht terug naar beneden zakt langs de mengschoepen voorzien in de trommel.

Volgens een andere uitvoeringsvorm beschikt de inrichting over middelen voor het ombouwen van de inrichting binnen de gesloten ruimte. Op deze manier kan een positie van bepaalde onderdelen van de inrichting minstens gedeeltelijk veranderd worden van een transportpositie naar een productiepositie. Hierdoor wordt het gebruik van de inrichting tijdsefficiënter en worden productiekosten gespaard. Meer nog, de inrichting in het algemeen en het mengsysteem in het bijzonder (indien omvat door de gesloten ruimte) worden zo niet blootgesteld aan externe factoren zoals weersomstandigheden tijdens het ombouwen. Op deze manier worden de begincondities voor het produceren van het beton niet gewijzigd door onvoorziene en onbeheersbare omstandigheden.

Zoals gekend in de Stand der Techniek dienen de ingrediënten van het beton aangepast te worden bij extreme weersomstandigheden (zoals vriestemperaturen), aangezien beton zijn sterkte dankt aan o.a. de hydraulische exotherme reactie van cement. Zo kan bv. cement met hoogovenslak gebruikt worden om de vorstschade tot een minimum te beperken. Verder heeft ook de grootte van de cementdeeltjes een belangrijke invloed op de snelheid waarmee ze hydrateren wanneer ze in aanraking komen met water. Tijdens de reactie vormt een laag van hydratatieproduct rond de buitenkant van het cementdeeltje, waarbij de deeltjeskern afgescheiden wordt van het omringende water. De snelheid van de hydratatie neemt af terwijl de dikte van de hydratatielaag toeneemt. Hierdoor reageren klein cementdeeltjes veel sneller dan grote cementdeeltjes. Zo zal een deeltje meteen diameter van 1 micron de hydratatiereactie vervolledigen na 1 dag, terwijl een deeltje met een diameter van 10 micron ongeveer een maand nodig heeft om de hydratatiereactie te beëindigen. Deeltjes groter dan 50 micron blijven altijd een beetje reactief en zullen het hydratatieproces waarschijnlijk nooit afwerken, zelfs als er voldoende water voorzien wordt. Het is duidelijk dat de deeltjesgrootteverdeling essentieel is voor het regelen van de snelheid waarmee het beton zich zet en sterker wordt. In de cementmix moet er een zekere hoeveelheid kleine deeltjes aanwezig zijn, zodat het beton zich zet in een redelijke tijd. Als er echter te veel kleine deeltjes opgenomen zijn, zal het beton zicht te snel zetten, waardoor er geen tijd is voor het mixen en opgieten. Het is dan ook essentieel om bij verschillende toepassingen de deeltjesgrootteverdeling van de cement te kunnen controleren om zo een evenwicht te bereiken tussen grote en kleine deeltjes.

Om aan deze vereiste tegemoet te komen, voorziet een voorkeurdragende inrichting van de onderhavige uitvinding een zeefsysteem, dat kan gemonteerd worden op de trechter(s) en/of stortbunkers. De maaswijdte van het zeefsysteem kan gekozen worden afhankelijk van de gewenste eigenschappen van het beton, om zo een product op maat te maken. Ook de mengtijd kan worden aangepast afhankelijk van het soort beton dat nodig is.

In een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de inrichting voorzien van één of meerdere retourtrommels. Deze retourtrommels zijn in hoofdzaak symmetrisch rond een rotatieas en ten opzichte van een dwarsdoorsnede in het midden van de retourtrommel. Door de symmetrische kegelvormige helften, die verbreden naar het midden van de retourtrommel, is deze retourtrommel zelfreinigend en wordt steen/gruis/afval zijdelings verwijderd tijdens het aanleveren van de grondstoffen.

In een uitvoeringsvorm is de stortbunker voorzien van een weegsysteem, gekoppeld tussen het hoofdframe en de stortbunker. Dit weegsysteem is geschikt voor het wegen van de grondstoffen gestort in de stortbunker, waarbij de toegevoegde hoeveelheid water en toeslagstoffen afhankelijk is van de gewogen grondstoffen. Door dit systeem kan een beton op maat geproduceerd worden. In een alternatieve uitvoeringsvorm is de stortbunker vastgemaakt aan het hoofdframe en kunnen geleverde grondstoffen niet gewogen worden in de stortbunker.

In een uitvoeringsvorm is de inrichting van de onderhavige uitvinding voorzien van een transportband, die geschikt is voor het afleveren van een betonmengsel. Deze transportband is bij voorkeur gemonteerd op het distale einde van het hoofdframe en is geschikt voor het ontvangen van het beton die geproduceerd werd in het mengsysteem. Het distale einde van het mengsysteem is bij voorkeur voorzien van een aanlevertrechter, geplaatst boven het proximale einde van de transportband. De gebruikte transportband is afhankelijk van de werksite (bijvoorbeeld door beperkingen in ruimte en oriëntatie) en het soort beton dat een gebruiker wenst te produceren. Daarom is het belangrijk dat de inrichting modulair is opgebouwd in het hoofdframe. De verschillende onderdelen, waaronder de transportband kunnen eenvoudig gemonteerd en vervangen worden, om zo te voldoen aan de eisen en wensen van de gebruiker.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting is de transportband gemonteerd op het hoofdframe middels een draaisysteem en is de transportband zijdelings roteerbaar over een hoek tussen -90° en +90° ten opzichte van de lengteas van het hoofdframe. Op kleine werksites is het niet altijd mogelijk om de laadbak, waarin het beton wordt afgeleverd, te positioneren in het verlengde van de inrichting. Door een horizontaal roteerbare transportband te voorzien voor het afleveren van het beton, is er meer bewegingsvrijheid voor het plaatsen van de laadbak. Meer nog, de inrichting kan nu ook in een hoek van de werksite worden geplaatst in plaats van in het midden, zodat de volledige ruimte van de werksite efficiënter kan gebruikt worden. De transportband kan bij voorkeur tevens verticaal roteren, waarbij het beton op verschillende hoogtes kan afgeleverd worden. Hierbij kan de transportband in een hoek ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe geplaatst worden tussen 0° en 80°, afhankelijk van de hoogte van de container die gebruikt wordt om het betonmengsel in af te leveren.

In een andere uitvoeringsvorm is de transportband voor het afleveren van het betonmengsel scharnierbaar tussen een compacte transportpositie en een uitgestrekte dumppositie. De verschillende onderdelen van de inrichting zijn in de compacte transportpositie bij voorkeur volledig omvat door het hoofdframe. Alternatief zijn de onderdelen in compacte toestand minstens in de lengte en de breedte omvat door het hoofdframe en kunnen bepaalde onderdelen in compacte toestand hoger zijn dan de hoogte van het hoofdframe. De transportband kan bv. scharnierbaar zijn middels scharnierplaten, bv. aangedreven door hydraulische cilinders.

In een alternatieve uitvoeringsvorm is de transportband in- en uitschuifbaar, met een lengte die kan variëren tussen ongeveer lm en lOm, bij voorkeur lm en 4m. De lengte van de transportband is niet enkel van belang voor de keuzevrijheid van de afleverpositie (bv. voor hoge laadbak). De lengte van de transportband beïnvloedt immers ook de tijd dat het beton tot rust kan komen en zich kan zetten. Als het beton te lang op de transportband ligt, kan deze verder ook ontmengen en scheiden, wat catastrofaal is voor verder gebruik. De snelheid van dit ontmengproces hangt af van de granulatie van de cement. Daarom is het essentieel dat ook de transportband in functie van het gewenste beton gekozen wordt en dat de inrichting modulair opgebouwd is.

In een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens onderhavige uitvinding zijn de wanden van het hoofdframe geschikt om geopend te worden. Tijdens de productie van het beton is het essentieel dat de wanden een gesloten ruimte vormen binnen het hoofdframe. Na gebruik is het echter belangrijk om de wanden te kunnen openen, om de inrichting te onderhouden, te demonteren en nieuwe modules op het hoofdframe te installeren.

In een alternatieve uitvoeringsvorm is het mengsysteem voorzien van één of meerdere schoepen en/of één of meerdere schroefbladmixers. Deze onderdelen bleken tijdens testen van de uitvinders uitermate geschikt te zijn voor het mengen en verplaatsen van het beton in het mengsysteem.

In een alternatieve uitvoeringsvorm omvat de inrichting tevens een waterreservoir voorzien van een waterpomp. Bij voorkeur zijn het genoemde waterreservoir en de waterpomp omvat door de gesloten ruimte.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het mengsysteem voorzien van een vochtigheidsmeter en/of een verwarmingssysteem. Tijdens het productieproces kan de vochtigheidsmeter de vochtigheid van het beton bepalen. Een besturingssysteem kan de inrichting instructies geven om bij te droge beton water uit het reservoir toevoegen in het mengsysteem. Bij verdere voorkeur wordt een verwarmingssysteem ter hoogte van het mengsysteem voorzien. Dankzij dergelijk verwarmingssysteem is het mogelijk om de inrichting te gebruiken in extreem koude omstandigheden.

In een voorkeurdragende vorm is het mengsysteem bevestigd in een deelruimte van de gesloten ruimte. Op deze manier wordt het mengsysteem afgeschermd van externe factoren, waardoor vb. bij regen geen extra vocht gemengd wordt tijdens de bereiding van het beton. De controle van de vochtigheid van het beton is immers essentieel voor het produceren van een product op maat (zie hierboven).

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de gesloten ruimte niet enkel afsluitbaar maar ook geïsoleerd. De inrichting kan zo gebruikt worden om beton en/of cement te produceren op werksites met temperaturen variërend tussen -35°C en 50°C. Op extreem koude werksites kan de inrichting voorzien zijn van een warmtebron, zoals verwarmingselementen, die de binnentemperatuur van de gesloten ruimte nagenoeg constant houden. Door de modulaire opbouw van de inrichting kan bv. een transportband of een ander afleversysteem specifiek gekozen zijn om het beton in extreme omstandigheden te kunnen afleveren.

Volgens een uitvoeringsvorm is de hoek van het mengsysteem ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe verstelbaar, bv. middels aandrijfelementen zoals hydraulische cilinders. Deze hoek, tussen 20° en 50°, kan aangepast worden afhankelijk van verschillende factoren, zoals de eigenschappen van het bestelde beton, de ideale mengtijd voor het gewenste product en de productietijd. Hoe groter de hoek, hoe sneller het vloeibare beton in het mengsysteem terug naar beneden zakt langs de mengschoepen, waardoor het beton zich langer in het mengsysteem bevindt. Hierdoor krijgen de verschillende ingrediënten van de gewenste cement meer tijd om chemisch te interageren met elkaar tijdens het productieproces.

Volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding omvat de trommel van het mengsysteem een beweegbare buitenwand. De buitenwand is enerzijds geschikt voor het (peristaltisch) samentrekken en kan aangedreven worden door aandrijfelementen zoals hydraulische cilinders. Deze samentrekkende beweging zorgt ervoor dat het systeem niet vastloopt en dat het geproduceerd beton niet te snel tot rust komt. Anderzijds kan de buitenwand ook, bij voorkeur onderaan, geopend worden. In het geval dat de inrichting toch zou vastlopen, zorgt deze opening ervoor dat de obstructie eenvoudig kan verwijderd worden. Doordat de buitenwand kan geopend worden, kan het mengsysteem eenvoudig onderhouden worden, door het bijvoorbeeld uit te spuiten met een hogedrukreiniger door de luiken bovenaan het mengsysteem en de open buitenwand onderaan het mengsysteem.

De inrichting is verder ook voorzien van een programmeerbare logische eenheid (PLC -Programmable Language Controller) of een ander besturingssysteem dat de inrichting aanstuurt. De aanwezige processor kan zo worden afgesteld dat aan de hand van de bestelde eigenschappen van het beton en de vochtigheidsgraad van het vloeibare beton de optimale hoeveelheid water en/of andere grondstoffen wordt toegevoegd, zonder nood aan een menselijke interactie. Grond- en toeslagstoffen worden afgewogen en op maat toegevoegd aan het geproduceerde mengsel.

In een mogelijke uitvoeringsvorm is de inrichting voorzien van één of meerdere stroomgeneratoren, die de verschillende elementen (zoals het besturingssysteem, de transportband(en), enz.) voorzien van energie. De brandstof, zoals diesel, nodig voor de werking van de generatoren, kan tevens bewaard worden in de gesloten ruimte.

In een voorkeurvorm is het mengsysteem voorzien van openingen voor inspectie, waarbij de genoemde openingen afsluitbaar zijn met luiken. Zo wordt vermeden dat ongewild extra elementen worden toegevoegd aan het geproduceerde betonmengsel. Als de luiken geopend zijn, kan het mengsysteem geïnspecteerd worden en kunnen eventuele problemen opgelost worden via deze eenvoudige toegang. De grondstoffen afkomstig van de trechter(s) en stortbunker(s) worden afgeleverd in het mengsysteem via aparte afleveropeningen.

In een voorkeursvorm omvat de inrichting middelen voor het malen en/of versnijden van de toeslagstoffen in de vorm van vezelstructuren zoals hierboven beschreven. Zo kan de inrichting ook ingezet worden voor het produceren van verschillende types vezelbeton.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

FIGUREN

In Fig. 1 wordt een zijaanzicht van een inrichting (1) van onderhavige uitvinding getoond. Hierbij werden enkele wanden (19) weggelaten, om zodoende de interne onderdelen van de inrichting (1) te illustreren. Deze wanden creëren een gesloten ruimte (12) binnen het hoofdframe (2), geschikt voor het bewaren van bindmiddelen, toeslagstoffen en/of hulpstoffen. De watertank (21) en motor zijn eveneens in deze ruimte gepositioneerd. In de figuur wordt de inrichting in transport-/rustpositie getoond, waarbij de transportband (7) in een opgeplooide, compacte positie is geplaatst middels scharnierplaten (13). Het mengsysteem (3) van de inrichting is in een hoek tussen 20° en 50° geplaatst, bij voorkeur ongeveer 35°, ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe (2). Deze hoek is optioneel verstelbaar en kan ingesteld worden afhankelijk van het type beton dat een gebruiker wenst te vervaardigen, aangezien bij een grotere hoek een langere mengtijd wordt toegepast. Het mengsysteem (3) is optioneel voorzien van een beweegbare buitenwand (4), die samentrekkende, haast peristaltische bewegingen maakt aangedreven door hydraulische cilinders. Deze bewegingen helpen voorkomen dat het mengsysteem blokkeert. Indien het mengsysteem toch zou vastlopen, kan dit eenvoudig verholpen worden, doordat het mengsysteem langs boven kan geopend worden middels inspectieluiken. In een alternatieve uitvoeringsvorm kan het mengsysteem langs onder geopend worden, om zo de obstructieve elementen te verwijderen. Bij voorkeur wordt het mengsysteem (3) voorzien van schoepen en/of schroefbladmixers, die aangedreven worden door een aandrijfelement (15). Tussen het mengsysteem en de transportband (7) is een aanlevertrechter (20) voorzien voor het afleveren van de gemengde beton op de transportband.

Voor het aanleveren van grondstoffen (omvattende het bindmiddel, de toeslagstoffen en de hulpstoffen) zijn een trechter (5) en een stortbunker (6) met transportband (11) voorzien. De trechter is voorzien van openingen, om leidingen verbonden met grondstofsilo's aan te schakelen. In deze uitvoeringsvorm werd de stortbunker voorzien van een zeefsysteem (8), met een maaswijdte die de korrelgrootte van de gebruikte grondstoffen bepaalt. De stortbunker is tevens voorzien van een weegsysteem (23), dat gekoppeld is tussen de stortbunker (6) en het hoofdframe (2). De grondstoffen kunnen gedoseerd geleverd worden aan het mengsysteem (3). Deze dosering, ingesteld via een besturingssysteem of een programmeerbare logische eenheid (Programmable Language Controller, PLC), wordt geregeld door het aandrijfelement (9) voorzien onderaan de trechter of door de snelheid van de transportband (11) van de stortbunker. De inrichting is tevens voorzien van middelen (22) voor het verkleinen/versnijden van vezelstructuren, die toegevoegd kunnen worden aan het betonmengsel. Andere toeslagstoffen worden vaak in vloeibare toestand toegevoegd.

In deze uitvoeringsvorm werd tevens een rolelement, zoals een wiel, op het hoofdframe voorzien, geschikt voor het eenvoudig verplaatsen van de inrichting op de werksite. In een andere uitvoeringsvorm kan de inrichting op een laadbak/aanhangwagen van een vrachtwagen geplaatst worden. Indien gewenst kan de inrichting geïsoleerd worden en in rustpositie volledig omvat worden door een zeecontainer.

In deze modulair opgebouwde inrichting kunnen verschillende onderdelen vervangen en/of aangepast worden, waarbij een gebruiker een cement mixer op maat kan samenstellen.

In Fig. 2 wordt een vogelperspectief van een uitvoeringsvorm van de inrichting (1) in werkzame toestand getoond waarbij de transportband (7) in een uitgestrekte dumppositie is geplaatst. De wanden (19) worden weergegeven, waarbij een gesloten ruimte wordt gecreëerd binnen het hoofdframe. In deze figuur is het mengsysteem niet omvat door de gesloten ruimte. Na het mengen wordt het beton via een aanlevertrechter (20) afgeleverd op de transportband (7), die het op bestelling gemaakte beton kan afleveren in een laadbak van een vrachtwagen. De scharnierelementen (13) en hydraulische aandrijfveren (14) bepalen de uitgestrekte positie van de transportband (7). Deze transportband (7) is gemonteerd op het hoofdframe (2) middels een draaisysteem (10), dat het mogelijk maakt de transportband zijdelings te roteren over een hoek tussen -90° en +90° ten opzichte van de lengteas van het hoofdframe (zie Fig. 3). De transportband (7) wordt aangedreven door een aandrijfmotor (16). De hoek die de transportband maakt ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe kan tevens ingesteld worden middels een hydraulisch element (17). Deze laatstgenoemde hoek kan variëren tussen de 0° en de 80°, afhankelijk van de hoogte van het afleverpunt (bv. een container). De mogelijkheid om de transportband zowel horizontaal als verticaal te roteren, zonder dat de wanden van het hoofdframe een obstakel vormen, vergroot het aantal mogelijke laadposities voor de ophaalcontainers, met een verbeterde gebruiksvriendelijkheid tot gevolg. De inrichting (1) omvat een trechter (5), voorzien van leveropeningen en een inspectieluik. De inrichting omvat tevens een stortbunker (6) voorzien van een zeefsysteem (8).

Het mengsysteem (3) met optioneel beweegbare buitenwand (4) is gepositioneerd in optioneel verstelbare hoek ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe. Na de menging wordt het beton afgeleverd middels een transportband (7), die zich in deze figuur uitstrekt in de lengterichting van het hoofdframe (i.e. met een horizontale rotatie van 0°).

In Fig. 3 wordt een inrichting (1) getoond, waarbij de transportband (7) horizontaal werd geroteerd middels het draaisysteem (10) in een orthogonale positie ten opzichte van de lengteas van het hoofdframe (2). Zo kan de inrichting in een hoek van een werksite geplaatst worden, waarbij de inrichting de bewegingsruimte op de werksite zo weinig mogelijk inperkt, terwijl de inrichting wel nog op-maat-gemaakte beton kan leveren in een laadbak die naast de inrichting opgesteld staat. Het hydraulisch element (17) maakt tevens een verticale rotatie van de transportband (7) mogelijk. De inspectieluiken (18) van het mengsysteem (3) worden eveneens geïllustreerd in deze figuur.

In Fig. 4 wordt een uitvoeringsvorm van de inrichting gepositioneerd in opgeborgen toestand geïllustreerd, waarbij de transportband (7) geplooid is middels de scharnierplaten (13) en hydraulische elementen (14). Op deze manier heeft de inrichting bij voorkeur afmetingen vergelijkbaar met een 20 voet zeecontainer (of dus ongeveer 6,lm lang, 2,4m breed en 2,6m hoog). De inrichting is door deze compacte opstelling met modulaire elementen uiterst geschikt om ook op schepen vervoerd en gebruikt te worden.

Hieronder wordt een overzicht gegeven van de nummering gebruikt in de figuren. 1) Inrichting: mobiele beton mixer 2) Hoofdframe 3) Mengsysteem met schoepen 4) Beweegbare buitenwand van mengsysteem 5) Trechter (voorzien van middelen voor het koppelen met een silo) 6) Stortbunker 7) Transportband 8) Zeefsysteem van stortbunker 9) Aandrijfelement voor dosering trechter 10) Draaisysteem van transportband 11) Transportband van de stortbunker 12) Ruimte geschikt voor het bewaren van bindmiddelen, toeslagstoffen en/of hulpstoffen 13) Scharnierplaten van transportband 14) Hydraulische aandrijfveren van de transportband 15) Aandrijfelement mengsysteem 16) Aandrijfelement transportband 17) Hydraulisch element om de hoek van de transportband ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe te variëren 18) Inspectieluiken mengsysteem 19) Wanden 20) Aanlevertrechter cement (tussen mengsysteem en transportband) 21) Waterreservoir 22) Middelen voor het verkleinen/versnijden van vezelstructuren 23) Weegsysteem trechter

Het is verondersteld dat de huidige uitvinding niet beperkt is tot de uitvoeringsvormen die hierboven beschreven zijn en dat enkele aanpassingen of veranderingen aan de beschreven voorbeelden kunnen toegevoegd worden zonder de toegevoegde conclusies te herwaarderen.

Claims (20)

1. CONCLUSIES

   1. Inrichting voor het vervaardigen van beton, geschikt voor het positioneren op een geselecteerde bouwplaats, omvattende: - een hoofdframe, voorzien van middelen voor het verplaatsen van de inrichting of voorzien van middelen voor het monteren op (een aanhangwagen van) een voertuig, waarbij het hoofdframe verder wanden omvat die een gesloten ruimte binnen het hoofdframe creëren; - een mengsysteem, voorzien van een trommel, waarbij het mengsysteem geplaatst is in een hoek ten opzichte van een grondvlak van het hoofdframe; - minstens één trechter en/of stortbunker, gekoppeld aan het hoofdframe, geschikt voor het ontvangen van grondstoffen en het afleveren van de grondstoffen in het mengsysteem; - een ruimte voor het bewaren van bindmiddelen, toeslagstoffen en/of hulpstoffen;
2. 2. Inrichting volgens voorgaande conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting modulair is opgebouwd.
3. 3. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 2, met het kenmerk, dat het hoofdframe compact is en een lengte heeft tussen 4 m en 8 m.
4. 4. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het hoofdframe een breedte heeft tussen 1,5 m en 4 m.
5. 5. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat het hoofdframe een hoogte ten opzichte van het grondvlak tussen 1 m en 4 m.
6. 6. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de hoek van het mengsysteem ten opzichte van het grondvlak tussen 20° en 50° bedraagt.
7. 7. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat de inrichting over middelen beschikt voor het ombouwen van de inrichting binnen de gesloten ruimte.
8. 8. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de trechter en/of stortbunker voorzien zijn van een zeefsysteem.
9. 9. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 8, met het kenmerk, dat de stortbunker voorzien is van een weegsysteem.
10. 10. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 9, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van een transportband geschikt voor het afleveren van een betonmengsel.
11. 11. Inrichting volgens voorgaande conclusie 10, met het kenmerk, dat de transportband middels een draaisysteem is gemonteerd op het hoofdframe en is de transportband zijdelings roteerbaar overeen hoek tussen -90° tot +90° ten opzichte van de lengteas van het hoofdframe.
12. 12. Inrichting volgens voorgaande conclusies 10 tot en met 11, met het kenmerk, dat de transportband scharnierbaar is tussen een compacte transportpositie en een uitgestrekte dumppositie.
13. 13. Inrichting volgens voorgaande conclusies 10 tot en met 12, met het kenmerk, dat de transportband in- en uitschuifbaar is.
14. 14. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 13, met het kenmerk, dat het mengsysteem voorzien is van één of meerdere schoepen en/of één of meerdere schroefbladmixers, geschikt voor het mengen van beton.
15. 15. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 14, met het kenmerk, dat de inrichting een waterreservoir voorzien van een waterpomp omvat.
16. 16. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 15, met het kenmerk, dat het mengsysteem voorzien is van een vochtigheidsmeter en/of een verwarmingssysteem.
17. 17. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 16, met het kenmerk, dat het mengsysteem bevestigd is in een deelruimte van de gesloten ruimte.
18. 18. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 17, met het kenmerk, dat de gesloten ruimte geïsoleerd is.
19. 19. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 18, met het kenmerk, dat de hoek van het mengsysteem ten opzichte van het grondvlak van het hoofdframe verstelbaar is.
20. 20. Inrichting volgens voorgaande conclusies 1 tot en met 19, met het kenmerk, dat de trommel een beweegbare buitenwand omvat.