29. Annossekoittimet Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto 29.1 Kollerisekoitin Kollerisekoitin kuuluu annossekoittimiin. Se on valimosekoittimista vanhin; sen toimintaperiaate on tunnettu jo vuosituhansia. Muinaiset kiinalaiset käyttivät samantyyppistä laitetta, joka toimi härkäkierrolla. Jyräpyörä Aura Kuva. Kolleri- sekoitin Kollerisekoitinta käytetään yleensä bentoniittihiekkojen sekoitukseen, mutta se soveltuu myös vesilasi- ja sementtihiekoille. Sekoitin on jäänyt vähemmälle käytölle. Sekoitin muodostuu pohjallisesta teräslevylieriöistä, jonka sisällä pyörii pystysuoran keskiakselin sivuilla kaksi raskasta sileäpintaista jyräpyörää. Sekoittimen pohjaa kaapivat aurat, jotka siirtävät hiekkaa jatkuvasti jyräpyörien alle. Jyräpyörät voidaan säätää sopivalle korkeudelle, tavallisesti ne ovat 2-5 mm:n etäisyydellä pohjalevystä. Pyörien alla tapahtuu hiekkaseoksen hierto suuressa paineessa. Pystyakselin pyörimisnopeus on alhainen, 20-50 kierrosta minuutissa. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 1
Vesi voidaan lisätä sekoittimeen painesuihkujen avulla. Sekoitettu hiekka poistuu sekoittimen pohjassa olevasta luukusta. Kollerisekoittimen hiekkaa kaapivat aurat suorittavat hiekan makrosekoituksen ja jyräpyörät mikrosekoituksen. Makrosekoituksella saadaan aikaan side- ja lisäaineiden sekä kostutusveden tasainen jakautuminen hiekan sekaan. Mikrosekoituksella saadaan sideaine ohueksi ja tasaiseksi kerrokseksi hiekkarakeiden pintaan. Käytettäessä jauhemaisia sideaineita, kuten bentoniittia, päästään tähän tavoitteeseen vain paineen avulla, jonka jyräpyörät saavat aikaan. Nestemäisiä sideaineita käytettäessä mikrosekoitus toteutuu helposti. Tietyn sekoitusajan jälkeen hiekkaseoksen lujuus ei enää juuri nouse. Näin voidaan määrittää kullekin sekoittimelle ja hiekkaseokselle optimisekoitusaika. Koska jyräpyörät voivat murskata sekoituksen aikana hiekkarakeita, pitäisi sekoitusajan olla pienin mahdollinen eli ylipitkää sekoitusaikaa tulee välttää. Yleensä se on noin 5 minuuttia. Kuva. Mikro ja makrosekoituskuvaus 29.2 Speedmulor-sekoitin Speedmullor-sekoitin muistuttaa toimintaperiaatteeltaan kollerisekoitinta, mutta se on huomattavasti nopeampi. Sekoitusaika sillä on 1 2 minuuttia, täyttö ja tyhjennys mukaan luettuina. Pohjallisessa teräslieriössä pyörii kaksi tai kolme vaakasuorassa asennossa eri korkeudella olevaa kumipäällysteistä pyörää, jotka vastaavat kollerin jyräpyöriä. Koska pystyakselin pyörimisnopeus on suuri, noin 100 1 /min, painautuvat pyöreät keskipakoisvoiman vaikutuksesta seinämää vasten ja suorittavat mikrosekoituksen. Pohjalla pyörivät aurat heittävät hiekan ylöspäin, ja lieriön yläosassa se joutuu puristuksiin pyörien ja seinämän väliin. Kumivuoraukset seinämissä estävät hiekkarakeiden murskautumista ja lisäävät kitkaa hierron parantamiseksi. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 2
Side- ja lisäaineet johdetaan injektoimalla hiekan sisään, jolloin sideainehäviöt jäävät vähäisiksi. Uusimmissa sekoittimissa kiertohiekkaan lisätään sopiva määrää vettä automaattisesti mitattujen parametrien perusteella. Ellei hiekkaa jäähdytetä, lämpenee se sekoittimen suuren pyörimisnopeuden vuoksi melkoisesti, noin 4 C minuutissa. Tämän vuoksi johdetaankin sekoittimen läpi usein jäähdytysilmaa. Kuva. Speedmullor-sekoitin Suuren pyörimisnopeuden vuoksi kuluvat speedmullorin aurat melko nopeasti. Niiden asento ja kuluneisuus tulisi tarkistaa päivittäin. Aurat valmistetaan usein kovavaluraudasta. Speedmullor-sekoittimen sekoituksen eri vaiheet voivat kestää esimerkiksi alla olevan pituiset ajat: Veden lisäys Hiekan ja veden sekoitus Sideaineiden sekoitus Tyhjennys 5 s 10 s 90 s 15 s Uusimmissa sekoittimissa kiertohiekkaan lisätään sopiva määrää vettä automaattisesti mitattujen parametrien perusteella. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 3
Kuva. Speedmullor-sekoitin, joka mittaa kaavaushiekasta sulloutuvuutta sekä leikkaus ja puristuslujuutta. 29.3 Vastavirtasekoitin Vastavirtasekoitin (on kutsuttu myös nimillä pyörre- ja sinkosekoitin) on kollerityyppinen sekoitin, jossa jyräpyörät on korvattu nopeasti pyörivillä sekoitinsiivillä Eri valmistajien sekoittimet poikkeavat rakenteeltaan toisistaan jonkin verran. Kuva. Vastavirtasekoitin Kuva. Vastavirtasekoittimen sekoitussiivet Altaan pohjalla pyörii matala sekoitusura, joka panee hiekan pyörimään ja nostaa sen ylös pohjasta. Kanteen on asennettu kaksi voimakkaiden moottorien käyttämää sekoituspäätä. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 4
Ne voidaan varustaa sopivilla sekoitussiivillä, joiden muoto määräytyy hiekan laadun ja siltä vaadittavien ominaisuuksien mukaan. Koska sekoitussiipien pyörimisnopeus on suuri, hiertyvät hiekkarakeet keskenään suurten dynaamisten voimien vaikutuksesta, ja näin saavutetaan tehokas mikrosekoitus. Sekoitettu hiekka on kuohkeaa, joten sillä on hyvät kaavautumisominaisuudet ja lujuusarvot sekä hyvä läpäisevyys. Sekoitusaika on samaa luokkaa kuin speedmullor- sekoittimella Vastavirtasekoitin-nimitys johtuu siitä, että sekoitinsiivet antavat osalle hiekkaa liikkeen, joka on päinvastainen kuin muun hiekan pyörimissuunta. Sekoitusaika on 1 2 minuuttia. Vaakasuorien siipisekoittimien pyörimisnopeus on pienempi kuin pystysuorien, ja sen vuoksi on sekoitusaikakin pitempi. Vaakasuora siipisekoitin soveltuu parhaiten hiekkaseoksille, joissa sideaineena on herkkäjuoksuinen neste. Kuva. Vastavirtasekoittimen sekoitussiivet Kuva. Sekoitussiipisarja Kuva. Useita sekoitussiivistöjä Kuva: Sekoitusaurat 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 5
29.4 Hiekan sekoittaminen tuorehiekkaseoksille Sekoittimet voivat olla suuria, esim. 280t/h on mahdollista. Itse sekoitus tapahtumassa sekoitinlaitteisto mittaa hiekan arvoja koko hiekan kierron alueelta ja antaa tasaisemman sullottavuuden. Kuva. Hiekan sekoittimia Kuva. Hiekka sekoittuu Hiekan sekoitusta voidaan valvoa keskusyksikön kautta, jolloin seurataan hiekan tason valvonta, hiekan virtausmäärien, lämpötilan ja kosteuden mittausta, sekä niiden säätöä eri kohteissa Lisäksi laitteisto voi mitata hiekkaseosten tiivistettävyyttä, leikkaus- ja puristuslujuutta ja tilavuusmassan. Tällainen järjestelmä valvoo toimintaa tietokoneen avulla ja esittää ajantasaisen tilanteen taulukkojen ja kuvaajien avulla. Seuraavassa olevassa kuvassa esimerkki tämänkaltaisen laitteiston toimintakaavioista sekä sähköisestä On - line panospöytäkirjasta, jonka mukaan laitteisto säätää itse itseään. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 6
Kuva. Componenta- Pietarsaaren hiekansekoittimen kaavio ja sähköinen panospöytäkirja Sekoittimissa voi olla yhdistettynä hiekansekoitin ja jäähdytin. Sekoittimeen sekoituksen aikana imetty alipaine tiivistää hiekassa olevan veden samalla jäähdyttäen hiekan. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 7
29.5 Hiekan sekoittaminen hartsihiekoilla Hartsihiekkojen sekoittamisessa käytetään yleensä ruuvisekoittimia. Ruuvisekoittimissa sideaineiden ja hiekan annostelu tapahtuu tietokoneen avulla kalibrointikäyrien mukaan. Tällöin siinä huomioidaan hiekan ja huoneen lämpötilat, sekä kalibrointiarvot esim. viiden pisteen perusteella. Sekoittimessa on joko yksi tai kaksi toisiinsa nivellettyä sekoitusruuhea. Laitteeseen liitetyt pumput annostelevat kovetteen ja hartsin hiekan sekaan. Kuva. Sekoitin ruuhi aukaistu Koska hartsi ja kovete eivät saa reagoida ja hiekka kovettua jo ruuhessa, ne tulevat mukaan eri aikaan. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 8
Kovete Hartsi Kuva. Sideaineet tulevat ruuheen eri aikaan Hartsi tulee mukaan vasta sitten, kun hiekka ja kovete ovat kulkeneet ruuhessa jo jonkin aikaa. Nykyaikaisissa laitteista jopa muutaman sekunnin sekoitus hartsin lisäämisen jälkeen on riittävä. Valmis hiekkaseos pudotetaan sekoittimesta suoraan kaavauskehään. Laitteet voivat olla jo myös itsepuhdistuvia. Ruuvisekoittimissa voidaan poistaa pölyä jo ennen ruuhta, siilon ja ruuhen välissä esim. leijupatjapölynerottimilla. Tällöin seuraa esim. sideainesäästö joka voi olla jopa 20 % sekä sen vaikutukset hiekan laatuun ovat huomattavat. Sideaine voidaan joissakin kohdassa suunnata aksiaalisesti ruuheen, jolloin saadaan parempi sekoittuminen aikaiseksi, tarkempi annostelu, sideaineiden säästö, puhdistustarpeen väheneminen. 17.11.2011 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Annossekoittimet - 9