CH709592A1 - Verfahren zum Spritzen von Beton mittels Druckluft. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzen von Beton mittels Druckluft. Dabei wird ein zu Spritzbeton zu verarbeitendes Beton-Trockengemisch in einem Transportbehälter (2) zum Verarbeitungsort transportiert, wo es sodann der Einspeisungsstelle (3) einer von Druckluft durchströmten Transportleitung (4) zugeführt wird, in welcher es mit der Druckluft zu einer Spritzdüse transportiert wird. Während seinem Transport in der Transportleitung (4) wird das Beton-Trockengemisch durch Zuführen von Wasser befeuchtet, so dass es an der Spritzdüse als gebrauchsfertiger feuchter Beton austritt. Der aus der Spritzdüse austretende Beton wird auf einen Untergrund aufgespritzt. Erfindungsgemäss erfolgt dabei das Zuführen des Beton-Trockengemisches aus dem Transportbehälter (2) in die Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4) mittels mechanischer Fördermittel (5), wobei während dem Zuführen der Druck im Transportbehälter (2) gleich gross ist wie der Druck an der Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4). Hierdurch wird eine betriebssichere und zudem auch kontinuierliche und konstante Zuführung von Beton-Trockengemisch in die Transportleitung mit einfachen Mitteln möglich.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzen von Beton mittels Druckluft sowie eine Anordnung zur Verwendung in dem Verfahren gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

[0002] Spritzbeton kommt vor allem in Bereichen zur Anwendung, in denen es darum geht, schalungsfrei und während fortschreitenden Bautätigkeiten Wand- und Deckenbereiche mit einer Betonschicht zu sichern. Dies ist insbesondere im Tunnelbau und Bergbau der Fall.

[0003] Hierzu wird ein Beton-Trockengemisch in eine von Druckluft durchströmte Transportleitung eingebracht, in welcher es mit der Druckluft zu einer Spritzdüse transportiert wird. Vor dem Austritt aus der Spritzdüse wird das Beton-Trockengemisch durch Zuführen von Wasser in die Transportleitung befeuchtet und gegebenenfalls mit Beschleunigerzusätzen versehen, so dass an der Spritzdüse gebrauchsfertiger feuchter Beton austritt, welcher auf den damit zu überziehenden Untergrund aufgespritzt wird. Dabei ist es wichtig, dass die Konsistenz des aus der Düse austretenden Betons eine bestimmte, möglichst gleichbleibende Konsistenz aufweist.

[0004] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Beton-Trockengemisch mit einem Transportfahrzeug zum Verarbeitungsort zu transportieren und dort in einen offenen Bereitstellungsbehälter einzubringen, von wo aus dieses portionenweise über eine Kammerpumpe in die unter Überdruck stehende Transportleitung zugeführt wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 638 402 A2 bekannt. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass keine kontinuierliche Zuführung von Beton-Trockengemisch in die Transportleitung möglich ist, wodurch es zwangsläufig zu einer stossweisen Abgabe von Beton an der Spritzdüse kommt, mit variierender Betonkonsistenz. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine teure Kammerpumpe benötigt wird, welche die Druckdifferenz zwischen dem Bereitstellungsbehälter und der Transportleitung überwinden muss und einem starken Verschleiss unterworfen ist.

[0005] Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das Beton-Trockengemisch am Verarbeitungsort in geschlossenen Transportbehältern zur Verfügung zu stellen, aus denen es durch Schwerkraftförderung und/oder Druckbeaufschlagung des Behälters in die Transportleitung zugeführt wird. Diese Verfahren weisen den Nachteil auf, dass die Förderrate schwierig zu steuern ist und es oftmals zu Verstopfungen in der Zuführung zur Transportleitung kommt, mit entsprechenden Problemen und Betriebsunterbrüchen.

[0006] Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine technische Lösung zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist oder zumindest teilweise vermeidet.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

[0008] Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Spritzen von Beton mittels Druckluft. Hierbei wird ein zu Spritzbeton zu verarbeitendes Beton-Trockengemisch in einem Transportbehälter zum Verarbeitungsort transportiert, wo es sodann der Einspeisungsstelle einer von Druckluft durchströmten Transportleitung zugeführt wird, in welcher es mit der Druckluft zu einer Spritzdüse transportiert wird. Während seinem Transport in der Transportleitung wird das Beton-Trockengemisch durch Zuführen von Wasser in die Transportleitung befeuchtet und gegebenenfalls durch Zuführen von Beschleunigerzusätzen derartig konditioniert, dass es an der Spritzdüse als gebrauchsfertiger feuchter Beton austritt. Der aus der Spritzdüse austretende Beton wird auf einen Untergrund aufgespritzt. Erfindungsgemäss erfolgt dabei das Zuführen des Beton-Trockengemisches aus dem Transportbehälter in die Einspeisungsstelle der Transportleitung mittels mechanischer Fördermittel, wobei während dem Zuführen des Beton-Trockengemisches der Druck im Transportbehälter gleich gross ist wie oder grösser ist als der Druck an der Einspeisungsstelle der Transportleitung.

[0009] Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die eingangs genannten Nachteile des Standes der Technik ganz oder teilweise vermieden werden können.

[0010] Bevorzugterweise ist während dem Zuführen des Beton-Trockengemisches aus dem Transportbehälter in die’ Einspeisungsstelle der Transportleitung der Druck im Transportbehälter gleich gross ist wie der Druck an der Einspeisungsstelle der Transportleitung. Hierdurch gibt es praktisch keine Luftströmung im Zuführungsweg, woraus sich der Vorteil ergibt, dass die Förderrate vollständig über die mechanischen Fördermittel kontrollierbar ist. Auch ergibt sich der Vorteil, dass keine zusätzliche Druckluft zur Erzeugung einer Druckdifferenz benötigt wird und somit Energie eingespart werden kann.

[0011] Dabei ist es von Vorteil, dass die Verbindung zwischen dem Transportbehälter und der Einspeisungsstelle der Transportleitung über die mechanischen Fördermittel derartig ausgestaltet wird, dass der Transportbehälter und die Einspeisungsstelle über die Fördermittel druckmässig miteinander kommunizieren können. Hierdurch kann auf zusätzliche Druckausgleichsleitungen verzichtet werden.

[0012] Weiter ist es bevorzugt, dass das Zuführen des Beton-Trockengemisches in die Einspeisungsstelle der Transportleitung kontinuierlich erfolgt, und zwar bevorzugterweise mit im Wesentlichen gleichmässiger Förderrate. Hierdurch kann eine konstante Betonkonsistenz und ein gleichmässiges Austreten des Betons aus der Spritzdüse erreicht werden.

[0013] In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Förderung des Beton-Trockengemisches mittels der mechanischen Fördermittel zu der Einspeisungsstelle der Transportleitung zumindest über einen Teil der Förderstrecke unter einem Winkel von weniger als 45° zur Horizontalen erfolgt, insbesondere unter einem Winkel im Bereich zwischen 10° und 30° zur Horizontalen. Hierdurch kann die Gefahr deutlich reduziert werden, dass es zu Förderratenschwankungen infolge von unkontrollierter Schwerkraftförderung kommt.

[0014] Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Förderstrecke zumindest in einem Teilbereich in Förderrichtung ansteigend ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass es nicht zu Förderratenschwankungen infolge von unkontrollierter Schwerkraftförderung kommen kann.

[0015] Als mechanische Fördermittel kommen bevorzugterweise Förderschnecken zum Einsatz, da diese robust sind und eine kontinuierliche Förderung ermöglichen. Zudem sind diese durch Regelung der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke auch auf einfache Weise und in einem weiten Bereich in der Förderrate einstellbar.

[0016] Mit Vorteil wird beim erfindungsgemässen Verfahren die rotierbare Trommel eines Fahrmischers als Transportbehälter verwendet, mit welchem das Beton-Trockengemisch zum Verarbeitungsort transportiert wird. Fahrmischer sind kommerziell zu konkurrenzfähigen Preisen erhältlich und ermöglichen ein Durchmischen des Beton-Trockengemisches während dem Transport bzw. direkt vor dem Zuführen zur Einspeisungsstelle der Transportleitung, was eine gleichmässige Betonqualität begünstigt.

[0017] Mit Vorteil wird bei Verwendung der Trommel eines Fahrmischers als Transportbehälter die Trommel beim Zuführen von Beton-Trockengemisch von der Trommel zu der Einspeisungsstelle der Transportleitung rotiert, weil hierdurch eine gleichmässige Zuführung zu den mechanischen Fördermitteln begünstigt wird.

[0018] Werden die mechanischen Fördermittel zusammen mit dem Transportbehälter beim Transport des Beton-Trockengemisches zum Verarbeitungsort transportiert und zusammen mit dem entleerten Transportbehälter auch wieder vom Verarbeitungsort entfernt, was bevorzugt ist, so wird es möglich, die Schnittstelle zwischen einer stationären Betonspritzanlage am Verarbeitungsort und den jeweils nur temporär während der Entleerung am Verarbeitungsort gegenwärtigen Transportbehältern besonders einfach und kompatibel zu auszugestalten, z.B. in Form einer Flanschverbindung mit Schnellverschluss, mittels welcher eine von den Fördermitteln kommende Zuführungsleitung an die Einspeisungsstelle der Transportleitung angekoppelt wird.

[0019] Weiter ist es von Vorteil, dass die Förderrate der mechanischen Fördermittel beim Zuführen von Beton-Trockengemisch zur Einspeisungsstelle der Transportleitung eingestellt oder geregelt wird. Hierdurch lässt sich die Prozessführung auf einfache Weise an verschiedenste Betriebssituationen und Erfordernisse bezüglich der Betonqualität anpassen.

[0020] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verwendung in dem Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Diese umfasst einen Transportbehälter zur Aufnahme und zum Transport des Beton-Trockengemisches sowie mechanische Fördermittel zur bevorzugterweise kontinuierlichen Förderung von Beton-Trockengemisch aus dem Transportbehälter zu einer Abgabeöffnung der Fördermittel. Erfindungsgemäss bilden dabei der Transportbehälter und die Fördermittel gemeinsam ein im Wesentlichen luftdruckdichtes, geschlossenes System, bei welchem die Abgabeöffnung der Fördermittel druckmässig mit dem Innenraum des Transportbehälters kommuniziert. Hierdurch kann der Transportbehälter über die Abgabeöffnung der Fördermittel mit Druckluft beaufschlagt werden.

[0021] Mit einer derartigen Anordnung wird die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung deutlich vereinfacht.

[0022] Mit Vorteil ist das vom Transportbehälter und der Fördermittel gebildete im Wesentlichen luftdruckdichte, geschlossene System ausgelegt für einen Betriebsüberdruck von mindestens 5 bar.

[0023] Bevorzugterweise ist der Transportbehälter der Anordnung eine rotierbare Trommel, und zwar bevorzugterweise die Trommel eines Fahrmischers, welche während der Förderung des Beton-Trockengemisches aus der Trommel zu der Abgabeöffnung der Fördermittel rotierbar ist. Dies ermöglicht ein Durchmischen des Beton-Trockengemisches vor dem Zuführen zur Einspeisungsstelle der Transportleitung, was eine gleichmässige Betonqualität begünstigt.

[0024] Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Fördermittel eine Förderschnecke umfassen, welche an einem Abgabeende der Trommel, bevorzugterweise zentral, in die Trommel eindringt. Derartige Fördermittel sind robust und ermöglichen eine kontinuierliche Förderung. Zudem sind sie durch Regelung der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke auf einfache Weise und in einem weiten Bereich in der Förderrate einstell- bzw. regelbar.

[0025] Mit Vorteil verläuft dabei die Rotationsachse der Förderschnecke unter einem Winkel von weniger als 45° zur Horizontalen, noch bevorzugter unter einem Winkel im Bereich zwischen 10° und 30° zur Horizontalen. Hierdurch kann die Gefahr deutlich reduziert werden, dass es zu Förderratenschwankungen infolge von unkontrollierter Schwerkraftförderung durch die Förderschnecke hindurch kommt.

[0026] Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine erfindungsgemässe Anordnung in Form eines Fahrmischers beim Zuführen von Beton-Trockengemisch; <tb>Fig. 2<SEP>das Detail X aus Fig. 1 im Vertikalschnitt entlang der Linie B–B in Fig. 3 ; und <tb>Fig. 3<SEP>einen Vertikalschnitt entlang der Linie A–A in Fig. 2 .

[0027] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Anordnung in Form eines Fahrmischers 6 beim Zuführen von in dessen Trommel 2 befindlichem Beton-Trockengemisch 1 zu einer Einspeisungsstelle 3 einer von Druckluft durchströmten Transportleitung 4, in welcher das eingespeiste Beton-Trockengemisch 1 mit der Druckluft zu einer Spritzdüse transportiert wird und vor dem Austritt aus der Spritzdüse durch Zuführen von Wasser und Beschleunigerzusätzen in die Transportleitung 4 derartig befeuchtet und konditioniert wird, dass aus der Spritzdüse gebrauchsfertiger Beton mit der gewünschten Konsistenz austritt.

[0028] Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 , welche das Detail X aus Fig. 1 im Vertikalschnitt entlang der Linie B–B in Fig. 3 zeigt, und Fig. 3 , welche einen Vertikalschnitt entlang der Linie A–A in Fig. 2 zeigt, erkennbar ist, wird das hintere Ende (Austrittsende) der Trommel 2 des Fahrmischers 6 von einem kegelstumpfförmigen Trommelendkörper 8 gebildet, in welchen vom Austrittsende her zentral eine Förderschnecke 5 hineinragt. Der übrige Teil der Trommel 2 entspricht der Trommel eines handelsüblichen Fahrmischers und weist entsprechend auf seiner Innenwand Förderwendeln auf, über welche das in der Trommel 2 befindliche Beton-Trockengemisch 1 durch Rotation der Trommel 2 in einer ersten Rotationsrichtung R1 zum Austrittsende der Trommel 2 gefördert wird.

[0029] Von der Innenwand des kegelstumpfförmigen Trommelendkörpers 8 ragen an umfangsmässig gleichmässig verteilten Positionen sechs Schaufelbleche 9 in dessen Innenraum hinein, welche bei Rotation der Trommel 2 in der ersten Rotationsrichtung R1 das von den Förderwendeln zum Austrittsende der Trommel 2 geförderte Beton-Trockengemisch 1 in die Aufnahmeöffnung 10 der Förderschnecke 5 schaufeln, von wo es über die Wendeln 11 der mit einem Getriebemotor 13 in Rotationsrichtung R2 rotierten Förderschnecke 5 über den Abgabekanal 12 der Förderschnecke zur Abgabeöffnung 7 derselben und zur Einspeisungsstelle 3 der Transportleitung 4 gefördert wird. Diese Betriebssituation ist in den Figuren dargestellt.

[0030] Das Gehäuse 14 der Förderschnecke 5, welches an seiner Eintrittsstelle in die Trommel 2 am Ende des kegelstumpfförmigen Trommelendkörpers 8 mit einer Lagereinheit 15 drehbar gegenüber der Trommel 2 gelagert ist und dabei mit Dichtungen 16 luftdicht gegenüber der Trommel abgedichtet ist, steht während der Rotation der Trommel 2 und der Rotation der Förderschnecke 5 still.

[0031] Die Förderschnecke 5 ist an ihrem Antriebsende mit Dichtungen 17 luftdicht gegenüber dem Gehäuse 14 abgedichtet. Ihre Förderrate ist durch Regelung der Drehzahl des Getriebemotors 13 einstellbar.

[0032] Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, kommuniziert der zur Einspeisungsstelle 3 der Transportleitung 4 führende Abgabekanal 12 der Förderschnecke 5 über den Förderkanal 18 der Förderschnecke 5 druckmässig mit dem Innenraum der Trommel 2, so dass sich darin derselbe Überdruck einstellt, der an der Einspeisungsstelle 3 vorliegt. Durch die Dichtungen 16, 17 wird dabei sichergestellt, dass die Trommel 2 und die Förderschnecke 5 ein im Wesentlichen luftdruckdichtes, geschlossenes System bilden.

[0033] Wie weiter zu erkennen ist, verlaufen die Rotationsachsen der Trommel 2 und der Förderschnecke 5 jeweils unter einem Winkel von etwa 12° zu Horizontalen, und zwar derart, dass sowohl die Förderstrecke der Förderwendeln der Trommel 2 als auch die Förderstrecke der Förderschnecke 5 in Förderrichtung ansteigend sind.

[0034] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (16)

1. Verfahren zum Spritzen von Beton mittels Druckluft, umfassend die Schritte: a) Transportieren eines Beton-Trockengemisches (1) in einem Transportbehälter (2) zum Verarbeitungsort; b) Zuführen von Beton-Trockengemisch (1) am Verarbeitungsort aus dem Transportbehälter (2) in eine Einspeisungsstelle (3) einer von Druckluft durchströmten Transportleitung (4), in welcher das eingespeiste Beton-Trockengemisch (1) mit der Druckluft zu einer Spritzdüse transportiert wird; c) Zuführen von Wasser zu dem in der Transportleitung (4) transportierten Beton-Trockengemisch (1) im Bereich zwischen der Einspeisungsstelle (3) und der Spritzdüse, so dass das Beton-Trockengemisch (1) in der Transportleitung durch das Wasser befeuchtet wird; und d) Aufspritzen des am Ende der Transportleitung (4) aus der Spritzdüse austretenden befeuchteten Beton-Trockengemisches auf einen Untergrund, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen des Beton-Trockengemisches (1) aus dem Transportbehälter (2) in die Transportleitung (4) mittels mechanischer Fördermittel (5) erfolgt und während dem Zuführen der Druck im Transportbehälter (2) mindestens so gross ist wie der Druck an der Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Zuführen des Beton-Trockengemisches (1) aus dem Transportbehälter (2) in die Transportleitung (4) der Druck im Transportbehälter (2) gleich gross ist wie der Druck an der Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Transportbehälters (2) und der Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4) über die mechanischen Fördermittel (5) derartig ausgestaltet wird, dass der Transportbehälter (2) und die Einspeisungsstelle (3) über die Fördermittel (5) druckmässig miteinander kommunizieren können.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen des Beton-Trockengemisches (1) in die Einspeisungsstelle (3) kontinuierlich erfolgt, insbesondere mit im Wesentlichen gleichmässiger Förderrate.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung des Beton-Trockengemisches (1) mittels der mechanischen Fördermittel (5) zum Zuführen desselben zu der Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4) zumindest über einen Teil der Förderstrecke unter einem Winkel von weniger als 45° zur Horizontalen erfolgt, insbesondere unter einem Winkel im Bereich zwischen 10° und 30° zur Horizontalen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke zumindest in einem Teil derselben in Förderrichtung ansteigend ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Fördermittel eine Förderschnecke (5) verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Transportbehälter die rotierbare Trommel (2) eines Fahrmischers (6) verwendet wird, mit welchem das Beton-Trockengemisch (1) zum Verarbeitungsort transportiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (2) beim Zuführen von Beton-Trockengemisch (1) von der Trommel (2) zu der Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4) rotiert wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Fördermittel (5) zusammen mit dem Transportbehälter (2) beim Transport des Beton-Trockengemisches (1) zum Verarbeitungsort transportiert werden.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrate der mechanischen Fördermittel (5) beim Zuführen von Beton-Trockengemisch (1) zur Einspeisungsstelle (3) der Transportleitung (4) eingestellt, insbesondere geregelt wird.

12. Anordnung zur Verwendung in dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Transportbehälter (2) zur Aufnahme und zum Transport eines Beton-Trockengemisches (1) und mechanische Fördermittel (5) zur insbesondere kontinuierlichen Förderung von Beton-Trockengemisch (1) aus dem Transportbehälter (2) zu einer Abgabeöffnung (7) der Fördermittel (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (2) und die Fördermittel (5) gemeinsam ein im Wesentlichen luftdruckdichtes, geschlossenes System bilden, bei welchem die Abgabeöffnung (7) der Fördermittel (5) druck-mässig mit dem Innenraum des Transportbehälters (2) kommuniziert, so dass der Transportbehälter (2) über die Abgabeöffnung (7) der Fördermittel (5) mit Druckluft beaufschlagbar ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (2) und die Fördermittel (5) ausgelegt sind für einen Betriebsüberdruck von mindestens 5 bar.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter eine rotierbare Trommel (2), insbesondere eines Fahrmischers (6) ist, welche während der Förderung von Beton-Trockengemisch (1) aus dieser zu der Abgabeöffnung (7) der Fördermittel (5) hin rotierbar ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel eine Förderschnecke (5) umfassen, welche an einem Abgabeende der Trommel (2) insbesondere zentral in die Trommel (2) eindringt.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse der Förderschnecke (5) unter einem Winkel von weniger als 45° zur Horizontalen verläuft, insbesondere unter einem Winkel im Bereich zwischen 10° und 30° zur Horizontalen.