本发明涉及一种混合器以及一种通过使用混合器由建筑材料制造结构的方法。
背景技术：
为了混合不同组分、如固体、液体或粉末，通常使用具有转鼓的混合器，在转鼓中设有可由驱动装置驱动的搅拌轴。搅拌轴例如可设有销，以便使混合物在搅拌轴旋转时移动并混合。这种混合器例如在公开文本WO 2007/066362 A1中示出。在这种水平的连续混合器中，待混合材料经由入口被导入转鼓中、在那里由搅拌轴上的销混合并且最终通过侧面的出口再次被输送出转鼓。这种混合器搅拌轴上的销在此可这样设计和设置，使得混合物通过销在转鼓中朝向预定方向移动。但已表明，混合物通过混合器转鼓的这种运动仅在混合物的某些粘度下才能足够好地工作。尤其是在高粘度混合物的情况下，在这种系统中混合物向混合器出口的输送不够充分，这导致混合器堵塞并使其功能受损。
技术实现要素：
因此，本发明的任务在于克服已知装置的缺点。在此应提供一种混合器，其可连续地混合和输送具有较高粘度的物质。该混合器还应易于操作并且可低成本地运行。
所述任务首先通过一种混合器来解决，其包括具有至少一个入口和一个出口的转鼓。混合器还包括驱动装置和用于混合混合物的搅拌轴，该搅拌轴设置在转鼓中且与驱动装置耦合。混合器还包括输送装置，该输送装置设置在转鼓中并且与搅拌轴设置在同一个轴线上。
该解决方案的优点在于：由此也可连续地混合并且输送具有较高粘度的混合物。例如为了混合可泵送混凝土与混凝土外加剂，希望混合物达到一定粘度，以便由此可将其直接用于制造混凝土结构。对于这种应用混合器中根据本发明的输送装置还允许将待混合材料连续地并且直接从转鼓入口输送到转鼓出口，而不会使得混合器被较高粘度的混合物堵塞和由此使混合器功能失效。
在一种有利的实施方式中，输送装置设置成直接邻接搅拌轴，使得通过搅拌轴混合的混合物能直接由输送装置获得并可经由出口输送出转鼓。
这具有以下优点：由此可输送具有高粘度或粘度快速增大的混合物，因为混合物基于输送装置直接邻接搅拌轴的设置而立即被输送出转鼓，由此可防止混合物堵塞混合器。
在一种有利的实施例中，搅拌轴设有销，使得在搅拌轴旋转时转鼓中的混合物通过销移动。这具有以下优点：由此可实现不同组分的有效且均匀的混合。此外，可通过有针对性地设置和设计销来影响混合物在转鼓中的混合和输送。
这种带有销的搅拌轴特别适合用于混合大粒度、如2至10mm粒度的组分。这例如可以是骨料如石头、砾石或沙子。此外，这种混合器也适用于混合不对称物质、如含有纤维添加剂(如碳纤维、金属纤维或合成纤维)的混合物。
在一种替代实施例中，搅拌轴不具有销、而是例如构造为螺旋搅拌器、盘式搅拌器或倾斜叶片搅拌器。
在一种有利的实施例中，输送装置和搅拌轴设置在同一驱动轴上并且该驱动轴可由所述驱动装置驱动。由此可有利地实现低成本和稳健的装置。
在一种替代实施例中，输送装置和搅拌轴设置在两个单独的驱动轴上，输送装置设置在第一驱动轴上并且搅拌轴设置在第二驱动轴上，从而输送装置和搅拌轴可不同的速度被驱动。这种布置的优点在于：由此混合物的混合和输送可彼此独立地调节。以这种方式可通过有针对性地调节混合功率和输送功率来实现对于相应目的最佳的混合和输送。例如对于一种第一种应用而言低混合和同时高输送功率和/或高压的输送可以是有利的，而对于一种第二种应用而言强混合且同时低输送功率和/或低压的输送则可以是有利的。
在一种有利的实施例中，搅拌轴和输送装置并排设置在转鼓中，搅拌轴设置在第一转鼓区段中并且输送装置设置在第二转鼓区段中，并且入口设置在第一转鼓区段上并且出口设置在第二转鼓区段上。
在一种有利的扩展方案中，带有设置在其中的搅拌轴的第一转鼓区段占转鼓容积的50％至90％、优选60％至85％、特别优选70％至80％。已表明，通过如此分割转鼓可在希望的混合器输送功率下实现最佳的混合功率。在一种有利的实施例中，输送装置构造为螺旋输送机。在一种有利的扩展方案中，所述螺旋输送机具有至少一个、优选至少两个螺旋圈。这种螺旋输送机的优点在于：由此也可在转鼓中输送高粘度混合物并且还能够以希望的压力将其经由出口输送出转鼓。
在一种有利的扩展方案中，可构造两个以上螺旋圈。另外，螺旋圈沿驱动轴方向可在其尺寸方面不同，螺旋圈朝向输送装置的一端变紧密。因此输送装置的输送压力可根据螺旋圈变紧密的定向而变化。
在另一种有利的扩展方案中，输送装置轴的横截面可设计成沿驱动轴方向可变的。在此用于混合物的容积朝向输送装置的一端变小。由此输送装置的输送压力可根据用于混合物的容积变小的定向而变化。
为了混合和输送第一组分和第二组分，可在转鼓上仅设置一个入口亦或两个或更多入口。在此组分例如可在它们被导入转鼓之前已汇合，或者组分可通过单独的入口被导入转鼓中并且在转鼓中才彼此混合。根据入口的数量和设置，搅拌轴和可能设置在其上的搅拌元件、如销可不同地设计。
在一种有利的实施例中，转鼓具有第一入口和第二入口，在第一入口处设置进料装置。在一个入口处设置这种进料装置的优点在于：由此粉末状组分可有效且受控地供应给进料装置。
在一种有利的扩展方案中，所述进料装置具有用于接收粉末状组分的料斗、第二驱动装置和耦合在第二驱动装置上的、设置在料斗中的第二搅拌轴。这具有以下优点：由此粉末状组分可连续地被导入混合器的转鼓中而不会引起堵塞。
在一种有利的扩展方案中，第二搅拌轴具有径向设置的搅拌叶片，这些搅拌叶片设置在料斗的入口区域中，并且第二搅拌轴具有轴向定向的、径向偏离于搅拌轴旋转轴线的搅拌杆，该搅拌杆设置在料斗的出口区域中。这种进料装置的优点在于：通过搅拌叶片粉末状组分可受控地被输送通过料斗的入口区域，在此通过径向偏离的搅拌杆防止粉末状组分堵塞料斗的出口区域。作为替代方案，也可仅在搅拌轴上设置无搅拌杆的搅拌叶片或无搅拌叶片的搅拌杆。
在一种有利的实施方式中，可通过重量方法供应一种组分，该组分经由进料装置供应给系统。与体积方法相比，这具有以下优点：可精确地调节所供应的该组分质量，从而实现更精确的混合结果。
在一种有利的实施方式中，在转鼓中附加的第二输送装置与搅拌轴和输送装置设置在同一轴线上，以便在通过入口导入的第一组分与其它组分混合之前将第一组分导离入口。
这在粉末状组分经由入口被导入转鼓时尤为有利，因为这种组分应有利地在远离入口的区段中与其它组分混合，以避免堵塞入口。
此外，提出一种用于施加建造材料的系统，该系统包括移动装置、第一组分和第二组分。所述系统还包括用于混合第一组分和第二组分的混合器，该混合器设置在移动装置上并且可通过该移动装置移动。在此第一组分和第二组分可被供应给混合器以制造建造材料。通过混合器的出口可施加由所述组分制成的建造材料。作为混合器在此使用根据本发明的和本文描述的混合器。
这种用于施加建造材料的系统的优点在于：由此例如可有效且低成本地构建建筑物结构。所提出装置的优点尤其是在于：组分在施加建造材料之前不久才相互混合。这可由此实现：混合器设置成经由移动装置可移动，使得混合器可被送入待施加建造材料的相应位置处。通过在混合过程之后直接施加建造材料可在混合器中使用高粘度建造材料、如混凝土，且无需进一步输送或加工这种高粘度建造材料。
在一种有利的扩展方案中，第一组分是可泵送建筑材料、如混凝土，并且第二组分是含有建筑材料外加剂、如混凝土外加剂的可泵送物质。
在一种有利的扩展方案中，建筑材料外加剂是凝固促进剂和/或硬化促进剂。
使用可泵送建筑材料和建筑材料外加剂的优点在于：能够以简单的方式将可泵送建筑材料和建筑材料外加剂从容器输送到混合器，并且通过混合这两种物质产生高粘度建筑材料，其可直接用于制造建筑物结构。
在一种有利的实施方式中，移动装置构造成可移动的3D打印机的形式，从而可通过该系统由建造材料构建结构。
3D打印机形式的这种系统的优点在于：由此可由建筑材料制造整体结构、如建筑物墙壁或类似物。在此不需要模板，因此可显著更自由地选择结构的造型。
此外，提出一种用于由建筑材料制造结构的方法，其包括下述步骤：借助混合器混合可泵送建筑材料(尤其是混凝土)与含有建筑材料外加剂(尤其是混凝土外加剂)的可泵送物质；并且借助移动装置施加混合物。
在一种有利的实施方式中，混凝土外加剂是凝固促进剂和/或硬化促进剂。
在一种有利的扩展方案中，混合器在混合时以超过500转每分钟的转速、优选以超过650转每分钟的转速、特别优选以超过800转每分钟的转速、特别优选以超过1000转每分钟的转速运行。
混合器以高转速运行的优点在于：由此能够尽可能有效且快速地混合具有高粘度或粘度快速增大的混合物(如含有凝固促进剂和/或硬化促进剂的混凝土)并且随后可将其输送出混合器，而不会引起混合器阻塞并使其不能正常工作。
这种高转速的优点还在于：由此不仅可实现材料的良好混合，而且也可打散混合物中的结构，这例如可在结成颗粒状的原料(其必须被粉碎和/或打散)的情况下是希望的。
在实验中，将可泵送混凝土与凝固促进剂或硬化促进剂以200至2000转/分钟的转速混合。在此已确定，当以低于500转/分钟的转速混合时，不能获得足够均匀或光滑的混合物，因而可泵送混凝土和可泵送促进剂未充分混合。这导致难以控制的凝固或硬化特性，因为不够均匀的混合物包括具有高于平均量的外加剂区域和具有相应较少外加剂的区域。这可导致混合器堵塞和/或所施加混合物的缺陷、如在离开混合器一定时间后强度不足的区域。
实验已表明，通过更高的转速会产生下述效果：
首先，混凝土和促进剂更好地混合，这使得凝固或硬化特性更加可控。
第二，进一步打散混凝土，使得促进剂可作用于混凝土的更大表面，这使得混凝土和促进剂之间更快且更可控的反应。
第三，向混合物中输入更多能量，这更强地加热混凝土和促进剂，从而加速凝固或硬化过程。
已经观察到上述效果增强直到2000转/分钟的转速。
在进一步的实验中，根据上述方法以不同转速混合已添加了纤维的可泵送混凝土和促进剂。在此已证明超过900转/分钟的转速是有利的，因为在此除了混凝土外还必须打散纤维。
在另一种有利的扩展方案中，在借助移动装置施加混合物时混合物在转鼓中的平均停留时间小于10秒、优选小于7秒、特别优选小于4秒。
混合物在转鼓中的平均停留时间在此是颗粒在转鼓中(从转鼓入口到转鼓出口)的平均停留时间。
上述最多几秒钟的有利平均停留时间的优点在于：由此可输送高粘度或粘度快速增大的混合物、如掺有凝固促进剂和/或硬化促进剂的可泵送混凝土。
在一种有利的实施方式中，在施加混合物时，将混合物以多个至少部分叠置的层施加。
在一种有利的扩展方案中，仅当现有层具有足够高的强度以保持其原始形状时，才用混合物的新层覆盖现有层。
在一种有利的扩展方案中，在施加过程中连续地构建至少部分叠加的混合物层，使得以3D打印机的方式由建筑材料构建结构。
这种方法——在其中混合物被施加并且随后通过重新施加被混合物至少部分覆盖——的优点在于：由此可用建筑材料制造整体结构、如建筑物墙壁或类似物。与传统方法相比，该方法的优点在于：不需要模板并且因此也可显著更自由地选择结构形状。
附图说明
下面参考实施例和示意性附图阐述本发明的细节和优点。附图如下：
图1示出具有输送装置的示例性混合器的示意图；
图2示出示例性混合器的示意图，其包括输送装置和经由入口的进料装置；
图3A示出示例性进料装置的示意图；
图3B示出示例性进料装置的示意图；
图4示出用于混合第一组分和第二组分的混合器的示意图；
图5示出用于施加建造材料的示例性系统的示意图；和
图6示出示例性输送装置的示意图。
具体实施方式
在图1中示出示例性的混合器1。该混合器1包括驱动装置3，转鼓2、搅拌轴4以及输送装置5。转鼓2在此具有两个入口6和一个出口7。入口6在此位于第一转鼓区段10中，在该第一转鼓区段中设有搅拌轴，并且出口7位于第二转鼓区段11上，在该第二转鼓区段中还设有输送装置5。
在该示例性实施方式中在转鼓2上设有两个入口6。但在一种未示出的替代实施方式中转鼓2仅具有一个入口。在此待混合组分可在其经由入口被输送到转鼓2中之前已经汇合。
在此输送装置5直接邻接搅拌轴4地设置，使得通过搅拌轴4混合的混合物可直接由输送装置5获得并且可经由出口7输送出转鼓2。
在本实施例中输送装置5构造为螺旋输送机。在本实施例中螺旋输送机具有两个完整的螺旋圈9。根据希望的输送功率，螺旋输送机的尺寸或形式也可不同。输送装置5和搅拌轴4在转鼓2中设置在相同轴线上。在本实施例中搅拌轴4设有销8，使得在搅拌轴旋转时转鼓中的混合物通过销8移动。
图2又示出一种示例性的混合器1。与图1中的混合器1相比，在该混合器中在入口6之一上设置进料装置12。该进料装置12例如适合用于将粉末状组分均匀地且无堵塞地送入混合器1的转鼓2中。
图3A和3B更详细地示出在图2中设置在入口6之一上的进料装置12。该进料装置12具有第二驱动装置13和第二搅拌轴16。第二搅拌轴16可旋转地设置在料斗19中。料斗19具有入口区域14和出口区域15。在此搅拌叶片17在料斗19入口区域14中设置在第二搅拌轴上，并且搅拌杆18在料斗19出口区域15中设置在第二搅拌轴16上。搅拌叶片17在此径向设置在第二搅拌轴上，使得搅拌叶片能够将粉末状组分输送通过料斗19的入口区域14。搅拌杆18相对于第二搅拌轴16轴向定向并且径向偏离于搅拌轴16的旋转轴线。由此搅拌杆18可防止料斗19出口区域15被堵塞。
图4再次示出一种示例性混合器1，其在其中一个入口处具有进料装置12。分别通过第一供应装置21和第二供应装置23向混合器1供应第一组分20和第二组分22。第一组分20在此例如可以是粉末状组分，其通过第一供应装置21被导入进料装置12的料斗中并且第二组分22例如可以是液态或可泵送物质，其通过第二供应装置23直接被导入混合器1的转鼓中。在于混合器1转鼓中进行混合过程之后，混合物由输送装置5输送通过混合器的出口25。
图5示出用于施加建造材料的系统30。该系统30包括移动装置31以及第一组分32和第二组分33。第一组分32和第二组分33通过第一供应装置34和第二供应装置35供应给混合器1。混合器1具有出口36，通过该出口可施加建造材料。为了能够将建造材料施加到希望的位置上，混合器1可通过移动装置31移动。为此目的，如该实施例所示，移动装置31具有一个臂，该臂设计成可移动的。例如可使用多关节臂来实现混合器1在空间中的更多样的移动。
在未示出的替代实施例中，移动装置31构造为起重机、构造为机械手臂、构造为轮子或履带上的可行驶装置或构造为3D打印机。
图6示出输送装置5的一种示例性实施方式。在该示例中首先构造两个以上螺旋圈9。此外螺旋圈9沿驱动轴方向在其尺寸方面变化，在此螺旋圈9朝向输送装置5的一端更加紧密。由此输送装置5的输送压力可根据螺旋圈9变紧密的定向而变化。
此外，在本示例中输送装置5轴的横截面设计成沿驱动轴方向可变的。在此用于混合物的容积朝向输送装置5的一端变小。由此输送装置5的输送压力可根据用于混合物的容积变小的定向而变化。