DE10016926A1

DE10016926A1 - Vorrichtung zum Aufschäumen

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Publication number: DE10016926A1
Application number: DE10016926A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: DE10016926C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesondere flüssigen, ersten Medien mittels mindestens eines unter Druck stehenden, zweiten, insbesondere gasförmigen oder gasbeinhaltenden Mediums, wobei an der Vorrichtung ein Auslaß für den erzeugten Schaum angeordnet ist, und die Vorrichtung 1 eine Aufschäumdüse 4 umfaßt, in welche mindestens ein radial nach innen gerichteter Kanal 5 zur Zuleitung des zweiten Mediums sowie ein erster Einlaß 6 zur Zuleitung des aufzuschäumenden Mediums vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesondere flüssigen Medien, eine Aufschäumeinheit umfassend die Vorrichtung, ein Verfahren zum Auf schäumen von insbesondere flüssigen Medien sowie vorteilhafte Verwendungen der Vorrichtung.

Es ist bekannt, daß Schaumbeton in der Bauindustrie in einem besonderen Schaum rührwerk aus den Schaumstoffen hergestellt wird. Statt des Schaumrührwerkes ist es auch bekannt, einen Freifallmischer einzusetzen. Ein weiteres Verfahren verzichtet auf Schaumbildner; die Betonmischung wird dabei in einer mit Zinken, Stiften oder Zähnen versehenen Trommel aufgelockert. Es besteht auch die Möglichkeit, Schaumbeton durch Einpressen von Luft in einer Freifallmischtrommel herzustellen.

In den geschilderten Verfahren wird der Schaum bereits unmittelbar im Vorratsbehäl terbereich erzeugt und muß dann über einen relativ weiten Weg bis zum Einsatzort be fördert werden. Auf dem Weg zum Einsatzort besteht jedoch die Gefahr, daß der Schaum durch unterschiedliche Einwirkungen oder allein aufgrund der Transportdauer in sich zusammen fällt. So kann beispielsweise der Mischer in einen Verkehrsstau ge raten oder unterschiedliche Außentemperaturen wirken auf den Mischer ein, so daß un terschiedliche Verhältnisse im Bereich der "Betonpumpe" angetroffen werden. Es ist demnach überhaupt nicht vorhersehbar, welcher Schaum nach einem gewissen Förder weg bzw. Förderhöhe noch am Einsatzort ankommt. So muß z. B. die fertige Schaum mischung einen umständlichen und langen Transportweg zurücklegen, um auf unweg samen Gebiet, z. B. auf Berggipfeln eingesetzt zu werden. Es ist demnach nicht mög lich, die Qualität und damit die Trocken- oder Abbinderohrdichte des Schaummaterials reproduzierbar einzustellen.

Es ist zwar bekannt, mit Hilfe von Sprühbehältern, wie beispielsweise Spraydosen oder Feuerlöschern, stets in etwa den gleichen Schaum zu erzeugen. Dies ist jedoch nur möglich, solange der jeweilige Behälter mit dem flüssigen Medium sowie dem Treib mittel gefüllt ist. Bei einem größeren Schaumbedarf, wie beispielsweise in der Bauindu strie, ist der Einsatz solcher Behälter jedoch nicht geeignet. Im übrigen kann mittels sol cher Behälter das Aufschäumverfahren nicht variabel eingestellt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufschäumen bzw. ein Verfahren mittels der Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesondere flüssi gen Medien dahingehend auszubilden, daß eine reproduzierbare Qualität des aufge schäumten Materials vor Ort einstellbar ist, wobei auch größere Mengen an aufge schäumten Material erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-17. Eine erfindungsgemäße Aufschäumeinheit, welche die Vorrichtung umfaßt, lehrt Patentan spruch 18. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Aufschäumeinheit schließen sich in Pa tentansprüchen 19-26 an. Die Erfindung wird außerdem durch die Lehre des Verfah rens zum Aufschäumen mittels der Vorrichtung in Patentanspruch 27 gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen des Verfahrens schließen sich in den Patentansprüchen 28-34 an. In den Patentansprüchen 35-41 wird für vorteilhafte Verwendungen Schutz bean sprucht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesondere flüssigen, er sten Medien mittels mindestens eines unter Druck stehenden zweiten, insbesondere gas förmigen oder gasbeinhaltenen Mediums umfaßt eine Aufschäumdüse, in welche min destens ein radial nach innen gerichteter Kanal zur Zuleitung des zweiten Mediums so wie ein erster Einlaß zur Zuleitung des aufzuschäumenden, ersten Mediums vorgesehen ist. Das durch den mindestens einen radial nach innen gerichteten Kanal einströmende zweite Medium (insbesondere Gas) erzeugt mit dem ersten Medium (insbesondere Flüs sigkeit) Verwirbelungen, wobei das erste Medium aufgeschäumt wird. Unmittelbar nach der Aufschäumung tritt das aufgeschäumte Material am Auslaß oder am Ende einer damit verbundenen Leitung aus und ist für die jeweilige Anwendung einsatzbereit.

Die Trocken- bzw. Abbinderohrdichte bei aufgeschäumten Baumaterial ist damit genau einstellbar. Die Vorrichtung ist dabei aufgrund ihrer Kompaktheit und ihres relativ ge ringen Gewichtes einfach handhabbar. Der Schaum wird also direkt vor seinem Einsatz in der Aufschäumdüse hergestellt, wobei die schaumerzeugenden Medien frei wählbar sind. Indem die Aufschäumung direkt am Arbeitseinsatzort erfolgt, wird ein Qualitäts verlust, wie er bei herkömmlichen Pumpen von aufgeschäumten Materialien entsteht, vermieden, womit reproduzierbare Schaumeigenschaften einstellbar sind. Mittels der Vorrichtung können beliebige Mengen der Ausgangsmedien aufgeschäumt werden, so daß auch ein kontinuierliches Aufschäumverfahren möglich ist. Die Aufschäumvor richtung bietet außerdem die Möglichkeit, Materialien miteinander zu Schaum zu verar beiten, die an sich nicht besonders gut verträglich sind und bei längerer Lagerung zu Verklumpungen oder Versulzungen neigen. Diese Materialien werden erst am Einsat zort miteinander verbunden und anschließend als aufgeschäumtes Material sofort verar beitet. Außerdem wird das Material nicht durch einen Pumpendruck, sondern durch den Gasdruck der Kanäle ausgetragen, d. h. das Material wird vorher nicht zerstört, sondern im Gegenteil noch einmal aufgelockert.

Mit besonderem Vorteil ist es vorgesehen, daß der mindestens eine radial nach innen gerichtete Kanal an einer in der Aufschäumdüse angeordneten Ringdüse integriert ist. Somit kann die gesonderte Ringdüse mit einem oder einer Mehrzahl der radial nach in nen gerichteten Kanäle in einfacher Weise versehen werden. Außerdem ist es damit möglich, eventuell verstopfte oder verschmutzte Kanäle an der ausgebauten Ringdüse zu reinigen. Zweckmäßigerweise können für unterschiedliche Einsatzzwecke die Ringdüsen ausgetauscht werden. Indem die Kanäle in der Ringdüse integriert sind, kann die Aufschäumdüse einfach gestaltet sein, so daß die Produktionskosten niedrig gehal ten werden.

An der Aufschäumdüse kann seitlich mindestens ein zweiter Einlaß zur Zuleitung des zweiten oder auch weiterer Medien vorgesehen sein, von welchem aus die Weiterleitung des zweiten Mediums in die radial nach innen gerichteten Kanäle erfolgt. Dieser zweite Einlaß kann dabei mit einem Gewinde versehen sein, um die Zuleitung für die insbe sondere gasförmigen Medien in einfacher und stabiler Weise anzuschrauben.

Zwischen der Ringdüse und der Aufschäumdüse kann ein Ringspalt vorgesehen sein, an den die nach innen gerichteten Kanäle angrenzen. Demnach wird das durch den zweiten Einlaß eingeleitete Medium, insbesondere Gas, zunächst im Ringspalt verteilt und den Kanälen in gleichmäßiger Verteilung zugeführt. Somit wird eine gleichmäßige Schaum bildung in der Aufschäumdüse erzielt.

Die Zuführung des zweiten Mediums kann auch über einen stufenlos einstellbaren Ringspalt und/oder einstellbare Kanäle erfolgen, so daß die Strömungsverhältnisse, z. B. der Strömungsdruck, den unterschiedlichen Medien angepaßt werden kann und damit die gewünschte Schaumbildung flexibel einstellbar ist.

Ferner ist es möglich, die Innendurchmesser sowohl des ersten als auch des zweiten Einlasses, des Auslasses sowie der Ringdüse so einzustellen und an das Verhältnis von Flüssigkeitsführung und Aufschäumverhalten anzupassen, daß das Aufschäumergebnis immer optimal ist.

Der erste Einlaß für die Zuleitung des aufzuschäumenden Mediums sowie der Auslaß für das aufgeschäumte Material können gegenüberliegend in Hauptströmungsrichtung angeordnet sein. Somit kann die Aufschäumdüse einfach aufgebaut sein, wobei gleich zeitig eine optimale Schaumbildung und Austragung des Schaums gewährleistet wird.

Die radial nach innen gerichteten Kanäle können vorteilhafterweise im wesentlichen entgegen der Zuleitung des aufzuschäumenden Mediums orientiert sein. Dies kann für dünnflüssigere, aufzuschäumende Medien vorteilhaft sein, damit diese ausreichend mit dem gasförmigen Medium vermischt bzw. verwirbelt werden, so daß das Material im erforderlichen Maße aufgeschäumt wird.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Kanäle im wesentlichen in Hauptströmungsrichtung orientiert sind, womit insbesondere zähflüssigere Mischungen, wie beispielsweise ein Zement-Wasser-Schaumbildner Gemisch, aufgeschäumt werden können. Diese Orien tierung der Kanäle führt außerdem zu einer zusätzlichen Beschleunigung im Austrags bereich, so daß der Saugeffekt des unter Druck eingeleiteten Gases den an die Auf schäumdüse angeschlossenen Schlauch oder die Rohrleitung mit leer saugt. Außerdem bleiben dadurch die Kanäle sauber und werden nicht verstopft. Durch die Orientierung der Kanäle in Hauptströmungsrichtung kann die Vorrichtung in vorteilhafter Weise ge reinigt werden, wobei das Druckgas bzw. die Druckluft so lange zugegeben wird, bis sämtliches Material ausgetragen ist.

Die Kanäle können als runde Bohrungen ausgestaltet sein, welche in einfacher Weise in der Ringdüse angebracht werden können. Außerdem gewährleisten runde Bohrungen einen optimalen Strömungsverlauf des gasförmigen oder gasbeinhaltenden Mediums.

Mit besonderem Vorteil kann die Ringdüse wendbar sein, so daß sie für unterschiedli che Zwecke eingesetzt werden kann. Mittels der wendbaren Ringedüse können dem nach sowohl flüssige Medien mit unterschiedlichen Zähigkeiten aufgeschäumt werden oder die Aufschäumdüse in der oben geschilderten Weise gereinigt werden.

Zweckmäßigerweise können unterschiedlich gestaltete Ringdüsen in die Aufschäumdü se einsetzbar sein, so daß die Aufschäumung dem jeweils eingebrachten Medien bzw. Materialien angepaßt werden kann. Durch unterschiedlich gestaltete Ringdüsen kann auch der Aufschäumgrad verändert werden.

Ist die Ringdüse an der inneren Wandung der Aufschäumdüse abgedichtet, können Strömungsverluste vermieden werden. Außerdem können die Dichtungen ein seitliches Austreten des aufgeschäumten Materials aus der Aufschäumdüse verhindern.

Die Aufschäumdüse kann zweiteilig aufgebaut sein, wobei die Ringdüse im wesentli chen zwischen den beiden Teilen angeordnet ist. Somit kann die Ringdüse einfach in die Aufschäumdüse eingesetzt werden, wobei die beiden Teile eine einfache Konstruktion aufweisen. Die beiden Teile können dabei in ihren Abmessungen, d. h. sowohl in ihrer Konuslänge als auch im Durchmesser, identisch sein. Somit ist es möglich, die Aufschäumdüse je nach Anwendung in zwei Richtungen zu verwenden, ohne die Ringdüse zu wenden.

Zweckmäßigerweise können die beiden Teile der Aufschäumdüse zumindest teilweise überlappend verbunden sein, wobei die Ringdüse zwischen einem umlaufenen Vor sprung des einen Teils und der Stirnfläche des anderen Teils angeordnet ist. Die beiden Teile können Gewinde zu deren Verschraubung aufweisen. Durch die teilweise Über lappung bzw. Verschraubung ist die Aufschäumdüse um den Aufschäumbereich stabil aufgebaut, gleichzeitig wird die Ringdüse durch die beiden Teile sicher und fest in Ihrer Lage gehalten. Außerdem können durch die Konstruktion die beiden Teile sowie die Ringdüse in einfacher Weise ineinandergesteckt werden.

Zwischen der Ringdüse sowie dem umlaufenden Vorsprung und/oder der Ringdüse so wie der Stirnfläche kann die oben bereits erläuterte Dichtung vorgesehen sein. Durch die spezielle Anordnung der Dichtung kann diese bei Verschleiß in einfacher Weise ausgewechselt werden.

An der Aufschäumvorrichtung kann eine Heizvorrichtung vorgesehen sein, um das auf geschäumte Material zu erwärmen, damit dieses verbesserte Verarbeitungseigenschaften erhält. So kann beispielsweise ein temperierter Schaum verbesserte Haftungseigen schaften, Aushärteeigenschaften, Reinigungswirkungen, Abbindeeigenschaften usw. haben. Mit Hilfe der Heizvorrichtung ist es jedoch auch möglich, die zugeführten Medi en zu erwärmen, wobei es insbesondere vorstellbar ist, daß das zugeführte Gas bzw. gasbeinhaltende Material erwärmt wird, so daß eine verbesserte Aufschäumung erzielt wird.

Ferner ist es auch möglich, z. B. im Ausgangsbereich der Vorrichtung einen UV- Strahler anzubringen, um das dort ausgetragene, aufgeschäumte Kunststoffmaterial zu beleuchten, welches sodann aushärtet. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die Aufschäumvorrichtung bzw. Aufschäumdüse durch ein Kanalrohr gezogen wird, um eine Rohrbeschichtung von innen vorzunehmen. Das aufgeschäumte Material härtet somit unmittelbar nach Auftragung aus.

Eine erfindungsgemäße Aufschäumeinheit umfaßt eine Vorrichtung zum Aufschäumen, wie sie oben beschrieben wird, wobei die Vorrichtung mit den Vorratsbehältern der ein zelnen Medien über Leitungen (z. B. Schläuche) verbunden ist. Die Leitungen sind da bei je nach Bedarf unterschiedlich lang. Mit Hilfe der Aufschäumeinheit ist eine konti nuierliche Zuleitung der einzelnen Medien und damit eine kontinuierliche Schaumer zeugung mit gleichbleibender Qualität möglich.

Der Vorrichtung bzw. der Aufschäumdüse kann ein Dosiergerät zur dosierten Einmi schung mehrerer Ausgangskomponenten vorgesehen sein, welche dann als Mischung (z. B. als erstes Medium) der Aufschäumvorrichtung zugeleitet wird. Beispielsweise kann am Dosiergerät ein Schaumbildner mit einem zugeführtem Wasserstrahl eingemischt werden. Natürlich ist es auch möglich, mehrere verschiedene Medien gleichzeitig oder nacheinander in das Dosiergerät einzubringen.

Am Dosiergerät können Leitungen für unterschiedliche Ausgangskomponenten vorge sehen sein, um eine entsprechend genaue Dosierung zu ermöglichen.

Das Dosiergerät kann mit einem hydraulischen Antrieb arbeiten und ist deswegen rela tiv einfach aufgebaut. Dabei wird ein Hydromotor verwendet, d. h. der Wasserdruck bewegt einen Dosierstempel einer Dosierpumpe, wodurch das jeweilige Medium, z. B. der Schaumbildner, eingemischt wird. Mit Hilfe des Dosiergerätes können unterschied liche Schaumgewichte eingestellt werden. Die Schaummenge und das Schaumgewicht ist dabei stufenlos regelbar.

Zweckmäßigerweise kann die Dosierung unterschiedlicher Ausgangskomponenten am Dosiergerät exakt eingestellt werden, so daß stets die gleiche zusammengesetzte Mi schung der Aufschäumvorrichtung zufließt. Dabei ist die Dosierung zweckmäßigerwei se mittels des hydraulischen Antriebs einstellbar. Daneben kann jedoch stets die Mög lichkeit bestehen, eine externe Zudosierung an einer Stelle in der Leitung nach dem Do siergerät vorzusehen. Dies kann besonders bei hinsichtlich der Materialverträglichkeit problematischen Medien zweckmäßig sein.

Vorteilhafterweise kann vor bzw. an der Vorrichtung mindestens ein Druckregler zur definierten Druckleitung des jeweiligen Mediums angeschlossen sein. Vor allem an der Leitung des zweiten Mediums, mit dessen Druck die Aufschäumung bzw. Vermischung in der Aufschäumdüse erreicht wird, ist ein Druckregler vorgesehen, um den Auf schäumprozeß zu steuern.

Mit besonderem Vorteil kann an die Aufschäumvorrichtung eine zweite Aufschäumvor richtung bzw. Aufschäumeinheit angeschlossen sein, wobei das Aufschäumen mittels des aufgeschäumten Materials der zweiten Aufschäumvorrichtung erfolgt. Diese Aus führungsform kann insbesondere bei der Aufschäumung schwer schäumbarer Materiali en und Materialmischungen eingesetzt werden. Das zweite Medium ist dabei also das aufgeschäumte Material, wobei das erste Medium die Materialien bzw. Materialmi schungen darstellen. Es wird also nicht ein flüssiges Medium aufgeschäumt, sondern Materialien mit einem Schaum unter Erhöhung oder Beibehaltung der Schaumbildung vermischt. Die zweckmäßige Aufschäumeinheit kann ebenso für das Binden und den staubfreien Transport von Mineralfasern, Zelluloseflocken und dergleichen verwendet werden. Ebenso ist eine staubfreie(re) Bindung oder Transport von toxischen, aggressi ven oder explosiven Stoffen zur Weiterverwendung oder Entsorgung denkbar.

Der Aufschäumvorrichtung kann sich ein Nachmischer anschließen, mit welchem z. B. schwer miteinander aufschäumbare Materialien vermischt werden können. So kann es vorkommen, daß ein mit Faseranteilen versetzter Zementschaum aus der Aufschäumdü se "spuckt" und damit nicht gleichmäßig läuft. Durch einen Nachmischer kann dieses "Spucken" bzw. die unregelmäßige Austragung unterbunden werden. Demnach wird al so z. B. der zunächst aufgeschäumte Zementschaum anschließend mit den Faseranteilen vermischt, so daß eine homogene aufgeschäumte Masse erhalten wird. Der Nachmi scher kann dabei in herkömmlicher, mechanischer Bauweise ausgestaltet sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufschäumen von einem insbesondere flüssigen, ersten Medium mittels mindestens eines unter Druck stehenden zweiten Mediums zeichnet sich dadurch aus, daß in eine Aufschäumdüse durch mindestens einen radial nach innen gerichteten Kanal das zweite Medium eingeleitet wird und das durch einen anderen Einlaß zugeleitete erste Medium aufschäumt. Das radial eingeleitete zweite Medium, das z. B. Gas sein kann, erzeugt in der Aufschäumdüse eine Verwirbelung mit dem ersten Medium derart, daß eine Aufschäumung stattfindet. Die Aufschäumung kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt am Arbeitseinsatzort erfolgen, so daß eine gleichbleibende Schaumqualität gewährleistet wird. Außerdem ist damit eine kontinuierliche Schäumung möglich.

Die der Aufschäumdüse zugeleiteten Komponenten können vorher oder in der Auf schäumdüse erwärmt werden, womit eine bessere Aufschäumung des Materials erreicht werden kann. Es ist auch möglich, das bereits aufgeschäumte Material zu erwärmen, was je nach Einsatzbereich vorteilhaft sein kann.

Das aufzuschäumende erste Medium kann vor Einleitung in die Aufschäumdüse mit ei nem Schaumbildner versetzt werden, damit das aufgeschäumte Material stabil bleibt und nicht so schnell in sich zusammenfällt.

Die jeweiligen Ausgangsmedien können der Aufschäumdüse geregelt zugeleitet wer den, so daß sowohl die Zusammensetzung als auch der Grad der Aufschäumung des aufgeschäumten Materials eingestellt werden kann.

In bestimmten Fällen, je nach Art der verwendeten Materialien kann es vorgesehen sein, daß das aufgeschäumte Material mit mindestens einem anderen Material nachgemischt wird. Dies ist z. B. dann vorteilhaft, wenn die beiden Materialien eine Verstopfung der Aufschäumdüse hervorrufen würden.

Es ist auch möglich, daß mindestens ein Medium als aufgeschäumtes Material der Auf schäumdüse zugeleitet wird. Dies kann z. B. bei der Aufschäumung schwer schäumba rer Materialien vorteilhaft sein.

Nach Auftragung kann das aufgeschäumte Material aushärten, was insbesondere bei Baustoffen oder Kunststoff der Fall sein wird.

Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung zur ortsunabhängigen Anwendung von aufge schäumtem Material verwendet werden. So kann z. B. die Vorrichtung in vorteilhafter Weise für Materialbildungen auf Baustellen vor Ort verwendet werden oder zur Errich tung von Bauwerken auf unwegsamen Gelände eingesetzt werden.

Bei der Verwendung der Vorrichtung zur Produktion von Baustoffen ist vor allem die gleichbleibende Qualität des aufgeschäumten Materials sowie die kontinuierliche Schaumherstellung von Bedeutung.

Die Vorrichtung kann auch zum Aufschäumen von Kunststoffen verwendet werden. Im Anschluß an den Aufschäumvorgang kann der aufgeschäumte Kunststoff mit UV-Licht bestrahlt werden, so daß dieser unmittelbar nach Auftragung aushärtet. Eine vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung ist auch bei der Innenbeschichtung von Rohren möglich. Die Vorrichtung kann auch zur Reiningung bzw. Desinfizierung mittels des aufschäu menden Materials eingesetzt werden.

Im folgenden sind noch weitere, vorteilhafte Einsatz- bzw. Anwendungsgebiete aufge führt:

Bindung von Stoffen mittels Schaum, Transport von Stoffen mittels Schaum, Feuer löschsysteme in Tiefgaragen oder Industrieanlagen, Herstellung wasserdichter Schäu me, Langzeitbindemittel (z. B. Düngerbindemittel mit gleichzeitigem Erosionsschutz), Feuerwehrlöschschäume, gipsgebundene Materialmischungen für Pflanzenschäume und Granulate, offenporige Schäume mit festen Strukturen sowie Anwendung der Auf schäumvorrichtung zur Verfüllung von Gruben, Schachtbauwerken, Hohlraumverfül lungen, usw.

Die Erfindung ist anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfi guren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Aufschäumdüse,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Aufschäumeinheit,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer anderen Ausführungsform einer Auf schäumeinheit sowie

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante einer Auf schäumeinheit für verschiedene Anwendungsverfahren.

Bezugsziffer 1 bezeichnet die Vorrichtung in ihrer Gesamtheit, welche als Schnitt in Fig. 1 dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 dient dem Aufschäumen von insbesondere flüs sigen ersten Medien mittels mindestens eines unter Druck stehenden zweiten, insbeson dere gasförmigen oder gasbeinhaltenden Mediums, wobei an der Vorrichtung 1 ein Auslaß 2 für den erzeugten Schaum angeordnet ist. Die Vorrichtung umfaßt außerdem ein Aufschäumdüse 4, in welche radial nach innen gerichtete Kanäle 5 zur Zuleitung des zweiten Mediums, also insbesondere des Gases, sowie ein erster Einlaß 6 zur Zuleitung des aufzuschäumenden Mediums vorgesehen ist. Das durch die Kanäle einströmende Gas erzeugt eine Verwirbelung mit der durch den ersten Einlaß 6 zugeleiteten Flüssig keit, so daß diese aufgeschäumt wird. Diese Vorrichtung kann ortsunabhängig einge setzt werden, wobei die Aufschäumung direkt am Arbeitseinsatzort erfolgt. Der Vorteil ist eine gleichbleibende Qualität des aufgeschäumten Materials, wobei gleichzeitig eine kontinuierliche Aufschäumung möglich ist.

Die nach innen gerichteten Kanäle 5 sind in einer Ringdüse 7 integriert, die in der Auf schäumdüse 4 angeordnet ist. Dadurch sind die notwendigen Kanäle 5 in der von der Aufschäumdüse 4 separaten Ringdüse 7 einfach einzubohren. Außerdem kann durch die Entnahme der Ringdüse 7 die gesamte Vorrichtung einfach gereinigt werden.

Ein zweiter Einlaß 8, der an der Aufschäumdüse 4 seitlich angeordnet ist, dient der Einleitung des Gases, welches dann in die radial nach innen gerichteten Kanäle 5 ein strömt. Am Einlaß 8 ist zweckmäßigerweise ein Gewinde 22 vorgesehen, so daß daran angeordnete Leitungen sicher und nach außen dicht angeschlossen werden können. Zwischen der Ringdüse 7 und der Aufschäumdüse 4 ist ein Ringspalt 9 vorgesehen, an den die nach innen gerichteten Kanäle 5 angrenzen. Das am zweiten Einlaß 8 einströ mende Gas wird somit zunächst über den Ringspalt 9 verteilt und strömt dann durch die radial nach innen gerichteten Kanäle 5 in den Innenraum der Aufschäumdüse 4. Der Ringspalt 9 ist dabei stufenlos einstellbar, so daß die Strömungsverhältnisse, z. B. der Strömungsdruck variabel einstellbar sind. Die Ringdüse 7 kann derart konstruiert sein, daß mit der Verstellung des Ringspaltes 9 auch gleichzeitig die radial nach innen ge richteten Kanäle 5 verstellt werden. Dabei ist es möglich, daß sowohl die Länge als auch der Durchmesser der Kanäle 5 einstellbar ist.

Der erste Einlaß 6 sowie der Auslaß 2 sind gegenüberliegend in Hauptströmungsrich tung angeordnet, so daß keine Strömungsverluste des aufgeschäumten Materials auftre ten und ein einfacher Aufbau der Aufschäumdüse 4 ermöglicht wird. Die Kanäle 5 sind im wesentlichen entgegen der Hauptströmungsrichtung orientiert und das durch sie ge leitete Gas erzeugt mit der einströmenden Flüssigkeit eine erhöhte Verwirbelung, wel che insbesondere bei dünnflüssigen Medien notwendig ist, um zu der gewünschten Auf schäumung zu führen.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Kanäle 5 im wesentlichen in Hauptströmungsrich tung orientiert sind, was für zähere Mischungen vorteilhaft ist. Dies führt auch zu einer zusätzlichen Beschleunigung im Austragsbereich, welche besonders bei der Reinigung der Aufschäumdüse 4 vorteilhaft ist.

Die Kanäle 5 sind als runde Bohrungen ausgestaltet und ermöglichen damit optimale Strömungsbedingungen. Die Ringdüse 7 ist wendbar und kann demnach flexibel einge setzt werden. Für unterschiedliche Anwendungen, ist es jedoch auch möglich, daß un terschiedlich gestaltete Ringdüsen 7 in die Aufschäumdüse 4 einsetzbar sind.

Die Ringdüse 7 ist an der inneren Wandung der Aufschäumdüse 4 abgedichtet, so daß eine optimale Verwirbelung in der Aufschäumdüse 4 gewährleistet bleibt und gleich zeitig kein Material an unerwünschten Stellen nach außen dringen kann.

Die Aufschäumdüse 4 besteht aus zwei Teilen 10, 10', zwischen welchen die Ringdüse 7 angeordnet ist. Die beiden Teile 10, 10' der Aufschäumdüse 4 sind dabei über ein Gewinde 22 miteinander verschraubt, wobei die Ringdüse 7 zwischen einem umlaufen den Vorsprung 11 des einen Teils 10 und der Stirnfläche 12 des anderen Teils 10' ange ordnet ist. Die beiden Teile 10, 10' sind also einfach aufgebaut und gewährleisten gleichzeitig einen sicheren Halt der Ringdüse 7. Die oben erwähnten Dichtungen 13 sind dabei zwischen dem einen Ende der Ringdüse 7 und dem umlaufenden Vorsprung 11 sowie dem anderen Ende der Ringdüse 7 und der Stirnfläche 12 vorgesehen.

Für entsprechende Anwendungen können an der Vorrichtung 1 eine Heizvorrichtung und/oder eine UV-Strahler vorgesehen sein, welche jedoch in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt sind. Mittels der Heizvorrichtung können die Ausgangskomponenten oder das aufgeschäumte Material erwärmt bzw. UV-bestrahlt werden.

Die in Fig. 2 als Flußdiagramm schematisch dargestellte Aufschäumeinheit 14 umfaßt eine Aufschäumvorrichtung 1, welche über Leitungen 15 mit Vorratsbehältern 16 der verschiedenen Ausgangskomponenten verbunden ist. In der Aufschäumeinheit gemäß Fig. 2 wird beispielhaft Wasser mit Schaumbildner zunächst vermischt und dann mittels Druckluft zu Schaum aufgeschäumt. Der Vorrichtung 1 ist ein Dosiergerät 17, das mit einem hydraulischen Antrieb arbeitet, vorgeschaltet. Das Dosiergerät 17 hat einen Hy dromotor, d. h. der Wasserdruck bewegt einen Dosierstempel einer Dosierpumpe, wo durch der Schaumbildner eingemischt wird. Neben der Zumischung des Schaumbildner besteht auch die Möglichkeit, andere Medien dem Dosiergerät 17 oder sich einer daran anschließenden Leitung 15 zuzumischen. Zweckmäßigerweise kann die genaue Dosie rung am Dosiergerät 17 eingestellt werden. Für die Zuleitung des Gases ist an der Auf schäumvorrichtung 1 ein Kompressor 23 sowie ein sich daran anschließender Druck regler 18 zur definierten Zuleitung des Gases angeschlossen. Mittels des Druckreglers 18 kann der Grad der Aufschäumung eingestellt werden. Die Leitung 15 zwischen dem Druckregler 18 und der Aufschäumvorrichtung 1 weist ein Rückschlagventil auf, um ein Rückströmen des Gases bzw. des aufgeschäumten Materials zu verhindern.

Der Aufschäumvorrichtung 1 bei der in Fig. 3 dargestellten Aufschäumeinheit 14 wer den im wesentlichen zwei verschiedene Ausgangsmaterialien zur Aufschäumung zuge leitet. Mittels der Aufschäumeinheit 14 können verschiedene Schäume mit festen Strukturen (ähnlich Porenleichtbeton) für alle hydraulisch abbindenden Materialien und Materialmischungen (z. B. Zement, Gibs, Kalk, Magnesit usw.) erzeugt werden. Das aus dem Dosiergerät 17 herausgeleitete Wasser-Schaumbildner-Gemisch wird einer Mörtelmischmaschine 24 zugeleitet. Im Vorratsbehälter 16 befindet sich das aufzu schäumende Material, das eine separat gemischte oder durch Transportfahrzeuge ange lieferte Fertigmischung gegebenenfalls mit Schaumbildner und diverse Zusatzmitteln sein kann. Dies Fertigmischung wird mittels der Pumpe 25 der Aufschäumvorrichtung 1 zugeleitet und dort mittels des einströmenden Gases aufgeschäumt. Das aufgeschäumte Material gelangt schließlich noch in einen Nachmischer 21, in welchem es mit schwer aufschäumbaren Materialien versetzt wird.

Aus Fig. 4 geht eine besonders vorteilhafte Variante einer Aufschäumeinheit 14 hervor. An die dort vorgesehene Aufschäumvorrichtung 1 ist eine zweite Aufschäumvorrich tung 19 bzw. Aufschäumeinheit 20 angeschlossen, wobei das Aufschäumen mittels des aufgeschäumten Materials der zweiten Aufschäumvorrichtung anstelle von Druckluft oder Druckgas erfolgt. Der bereits vorgeschäumte Schaum tritt also durch die radial nach innen gerichteten Kanäle 5 in die Aufschäumdüse 4 ein. Über den zweiten Einlaß 8 wird das aufzuschäumende Material zugeführt. So können z. B. ausgehend von einer Einblasmaschine Mineralfasern, Zeluloserestflocken, Stäube, pulverförmiges Material etc. durch die Aufschäumung abgebunden oder staubfrei transportiert werden. Über den zweiten Einlaß 8 können auch schwer schäumbare Materialien und Materialmischungen zur Aufschäumung zugeführt werden. Die Aufschäumeinheit 14 kann auch zur staub freieren Bindung bzw. Transport von toxischen, aggressiven oder explosiven Stoffen zu deren Weiterverwendung oder Entsorgung eingesetzt werden.

Der Aufschäumvorrichtung 1 kann auch eine Mörtelmischpumpe oder ein Silo mit einer Mischpumpe vorgeschaltet sein, um das aufzuschäumende Material der Aufschäumvor richtung 1 zuzuführen. In der in Fig. 4 dargestellten letzten Möglichkeit ist ein Behälter mit vorgemischtem Material ohne Schaumbildnerzugabe bereitgestellt, wobei das vor gemische Material mittels einer Pumpe 25 der Aufschäumvorrichtung 1 zugeführt wird. Das in der Aufschäumvorrichtung 1 aufgeschäumte Material wird entweder direkt mit tels eines Spritzschlauches ausgetragen oder vorher noch einem Nachmischer 21 zugeführt.

Den Ausgangsmaterialien können auf ihrem Weg durch die Leitungen 15 weitere Sub stanzen zugesetzt werden, was durch entsprechende Pfeile verdeutlicht wird.

Bei dem Verfahren zum Aufschäumen ist es möglich, daß mindestens ein Ausgangsme dium vor der Zuleitung zur Aufschäumdüse 4 oder in der Aufschäumdüse 4 selbst er wärmt wird. Dies kann z. B. zu einem erhöhten Aufschäumgrad führen. Es ist jedoch auch möglich, daß das bereits aufgeschäumte Material erwärmt wird. Die verschiedenen Medien können dabei geregelt der Aufschäumdüse 4 zugeleitet werden, um ein ge wünschtes Mischungsverhältnis einstellen zu können.

Die Aufschäumvorrichtung 1 bzw. die Aufschäumeinheit 14 können insbesondere zur ortsunabhängingen Anwendung von aufgeschäumtem Material eingesetzt werden. So ist es möglich, damit Baustoffe mit gleichbleibender Qualität zu produzieren, vor allem wenn diese auf unwegsamen Gelände oder in höheren Stockwerken eines Gebäudes be nötigt werden.

Die Vorrichtung 1 kann auch zum Aufschäumen von Kunststoffen verwendet werden, wobei der aufgeschäumte Kunststoff mittels einer entsprechenden Vorrichtung mit UV- Licht zur Aushärtung bestrahlt werden kann.

Dementsprechend gibt es weitere, unterschiedliche Einsatzbereiche zur Verwendung der Aufschäumvorrichtung 1, wie z. B. zur Innenbeschichtung von Rohren und zur Reini gung bzw. Desinfizierung mittels des aufgeschäumten Materials.

Alles in allem stellt die vorliegende Erfindung einen erheblichen Fortschritt im Bereich von Aufschäumvorrichtungen dar.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

(Aufschäum-)vorrichtung

2

Auslaß

4

Aufschäumdüse

5

Kanal

6

Erster Einlaß

7

Ringdüse

8

Zweiter Einlaß

9

Ringspalt

10

,

10

' Teil

11

Vorsprung

12

Stirnfläche

13

Dichtung

14

Aufschäumeinheit

15

Leitungen

16

,

16

" Vorratsbehälter

17

Dosiergerät

18

Druckregler

19

Zweite Aufschäumvorrichtung

20

Zweite Aufschäumeinheit

21

Nachmischer

22

Gewinde

23

Kompressor

24

Mörtelmischmaschine

25

Pumpe

Claims

1. Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesondere flüssigen, ersten Medien mittels mindestens eines unter Druck stehenden, zweiten, insbesondere gasförmigen oder gasbeinhaltenden, Mediums, wobei an der Vorrichtung ein Auslaß für den er zeugten Schaum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine Aufschäumdüse (4) umfaßt, in welche mindestens ein ra dial nach innen gerichteter Kanal (5) zur Zuleitung des zweiten Mediums sowie ein erster Einlaß (6) zur Zuleitung des aufzuschäumenden Mediums vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach innen gerichtete Kanal (5) in einer in der Aufschäumdüse (4) an geordneten Ringdüse (7) integriert ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter Einlaß (8) zur Zuleitung des zweiten Mediums in radial nach innen gerichteten Kanäle (5) an der Aufschäumdüse (4) seitlich angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ringdüse (7) und Aufschäumdüse (4) ein Ringspalt (9) vorgesehen ist, an den die nach innen gerichteten Kanäle (5) angrenzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (9) und/oder die Kanäle (5) stufenlos einstellbar ist/sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einlaß (3) sowie der Auslaß (2) gegenüberliegend in Hauptströmungs richtung angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) im wesentlichen entgegen der Hauptströmungsrichtung orientiert sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) im wesentlichen in Hauptströmungsrichtung orientiert sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) als runde Bohrungen ausgestaltet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (7) wendbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlich gestaltete Ringdüsen (7) in die Aufschäumdüse (4) einsetzbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (4) an einer inneren Wandung der Aufschäumdüse (4) abgedichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumdüse (4) zweiteilig aufgebaut ist und die Ringdüse (7) im wesentli chen zwischen den beiden Teilen (10, 10') angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (10, 10') der Aufschäumdüse (4) zumindest teilweise überlap pend verbunden, insbesondere verschraubbar sind, wobei die Ringdüse (7) zwi schen einem umlaufenden Vorsprung (11) des einen Teils (10) und der Stirnfläche (12) des anderen Teils (10') angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ringdüse (7) sowie dem umlaufenden Vorsprung (11) und/oder der Ringdüse (7) sowie der Stirnfläche (12) eine Dichtung (13) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein UV-Strahler vorgesehen ist.

18. Aufschäumeinheit umfassend eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1-17, wobei die Vorrichtung (1) über Leitungen (15) mit Vorratsbehältern (16) für die einzelnen Medien verbunden ist.

19. Aufschäumeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung (1) ein Dosiergerät (17) vorgeschaltet ist.

20. Aufschäumeinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß am Dosiergerät (17) Leitungen für unterschiedliche Ausgangskomponenten vor gesehen sind.

21. Aufschäumeinheit nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiergerät (17) mit einem hydraulischen Antrieb arbeitet.

22. Aufschäumeinheit nach einem der Ansprüche 19-21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung unterschiedlicher Ausgangskomponenten am Dosiergerät (17) ein stellbar ist.

23. Aufschäumeinheit nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung mittels des hydraulischen Antriebs einstellbar ist.

24. Aufschäumeinheit nach einem der Ansprüche 18-23, dadurch gekennzeichnet, daß voran der Aufschäumvorrichtung (1) mindestens ein Druckregler (18) zur defi nierten Zuleitung des jeweiligen Mediums angeschlossen ist.

25. Aufschäumeinheit nach einem der Ansprüche 18-24, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufschäumvorrichtung (1) eine zweite Aufschäumvorrichtung (19) bzw. Aufschäumeinheit (20) angeschlossen ist, wobei das Aufschäumen mittels des aufgeschäumten Materials der zweiten Aufschäumvorrichtung (19) erfolgt.

26. Aufschäumeinheit nach einem der Ansprüche 18-25, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung (1) ein Nachmischer (21) nachgeschaltet ist.

27. Verfahren zum Aufschäumen von einem insbesondere flüssigen, ersten Medium mittels mindestens eines unter Druck steh enden zweiten Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß

- in eine Aufschäumdüse durch eine mindestens radial nach innen gerichteten Kanal das zweite Medium eingeleitet wird und
- das durch einen anderen Einlaß zugeleitete erste Medium aufgeschäumt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Medium vor der Zuleitung zur Aufschäumdüse oder in der Auf schäumdüse erwärmt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeschäumte Material erwärmt wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27-29, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuschäumende erste Medium vor Einleitung in die Aufschäumdüse mit ei nem Schaumbildner versetzt wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27-30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Medium geregelt der Aufschäumdüse zugeleitet wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27-31, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeschäumte Material mit mindestens einem anderen Material nachgemischt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 27-32, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Medium als bereits aufgeschäumtes Material der Aufschäumdüse zugeleitet wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27-33, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeschäumte Material aushärtet.

35. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-17 zur ortsunab hängigen Anwendung von aufgeschäumtem Material.

36. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-17 zur Produktion von Baustoffen.

37. Verwendung der Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1-17 zum Aufschäumen von Kunststoffen.

38. Verwendung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeschäumte Kunststoff mit UV-Licht bestrahlt wird.

39. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-17 zur Innenbe schichtung von Rohren.

40. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-17 zur Reinigung bzw. Desinfizierung mittels des aufgeschäumten Materials.

41. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-17 zur Erzeugung von Feuerlöschschäumen.