DE19537239C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines geschäumten Bindemittels - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeu­ gung eines geschäumten Bindemittels, insbesondere eines Zementschaumes, wobei man eine wäßrige, einen Schaumbildner aufweisende, das Bindemittel enthaltende Sus­ pension mit Luft vermischt.

Zementschäume werden in großem Maßstab zur Herstellung von Schaumbeton­ körpern benötigt, die z. B. als Leichtbauteile und Isolierungen Verwendung finden, d. h. sie härten als Schaum nach dem Ausbringen aus.

Eine solche Vorrichtung ist z. B. in der EP 0 517 207 A1 beschrieben. Dabei wird ein Bauschaum aus Luft, Wasser, Schaummittel und einem Zuschlagsstoff, insbe­ sondere Zementschaum, hergestellt. Dazu werden Zementschlämme unter hohem Druck in eine Mischkammer eingespritzt, mit dem Schaummittel vermischt und die Mischung sodann unmittelbar dahinter einer Expansionsdüse zugeleitet, in die Druckluft eingeblasen wird.

Aus der DE 36 34 361 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaumes aus einer Flüssigkeit und einem Gas bekannt, ein Einsatz in Zusam­ menhang mit Festteilchen ist nicht offenbart. Dabei werden in einer ersten rohr­ förmigen Kammer Gas und Flüssigkeit vermengt und über eine scharfkantige Umlenkstelle gelenkt.

Die bisher verwendeten Methoden verlangen aufwendige Vorrichtungen, die sämtlich stationär betrieben werden müssen, d. h. nach diesen ist es nicht möglich, bedarfsweise auch vor Ort solche Schäume herzustellen, um Formkörper zu bil­ den oder Hohlräume an Bauwerken damit auszufüllen.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit deren Hilfe insbesondere bei mobilem Einsatz die entstehende Mischung eine verbesserte Homogenität aufweist, so daß der entstehende Schaum hinsichtlich seiner Qualität verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 6, verbesserte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines geschäumten Bindemittels, insbesondere eines Zementschaumes, mit einem ersten Rohr, durch welches Bindemittel, Wasser und Schaumbildner sowie gegebenenfalls Fasern unter Druck als Gemisch strömen, mit einer ersten Zufuhr­ leitung zur Zufuhr von Luft unter Druck und mit einer Expansionskammer, in der eine Vormischung aus Bindemittel, Wasser, Schaumbildner und Luft gebildet wird, bei welcher erfindungsgemäß am Ende des ersten Rohres ein Ringspalt angeord­ net ist, dessen äußerer Mantel das erste Rohr überragt die Luftzufuhrleitung in den Ringspalt mündet, die Expansionskammer sich nach dem äußeren Mantel mit Querschnittserweiterung anschließt und an ihrem Ende eine erste Barriere auf­ weist. An die Expansionskammer schließt sich eine Mischkammer an, die erste Barriere läßt zur Mischkammer einen Zugang frei, und die Mischkammer weist eine der ersten Barriere gegenüberliegende zweite Barriere zur Umlenkung der Vormischung auf. An die zweite Barriere ist eine zweite Luftzufuhrleitung ange­ schlossen, über die zusätzliche Luft im Kreuzstrom in die umgelenkte Vormi­ schung einblasbar ist.

Durch die gewählte Reihenfolge der Schaumbildungsschritte, Zugabe der Luft über den Ringspalt und dem als Vordüse wirkenden Austritt des ersten Rohres mit anschließender Expansion sowie der drei aufeinander folgenden Verwirbelungen an der ersten Barriere, der Umlenkung im Mischkammerboden sowie durch den Kreuzstrom und dessen zusätzlicher Verwirbelung an der zweiten Barriere, mit Hilfe der eingeblasenen Sekundärluft, entsteht eine nahezu homogene Durch­ mischung auf engstem Raum, was einen so geringen Platzbedarf erfordert, daß die Herstellung des Schaumes auch mit einem Handgerät möglich wird. Gleich­ zeitig entsteht ein Schaum von ausgezeichneter Qualität.

In besonders einfacher Weise geschieht die Luftzufuhr zur Suspension und als Kreuzstrom über die selbe Druckquelle, wobei beide Anschlüsse an die Druckquelle im wesentlichen gleiche Luftmengen je Zeiteinheit fördern, d. h. daß etwa 50% der Luftmenge für die Vormischung eingesetzt werden.

Die Umlenkung der Vormischung aus Luft und Suspension um etwa 90° geschieht dabei vorzugsweise mit Hilfe einer Ausrundung des Mischkammerbodens, die tangential in Richtung der Abförderung ausläuft.

Vorteilhafterweise ist dabei die Mischkammer mit der Expansionskammer und der zweiten Luftleitung als bauliche Einheit ausgeführt, und ebenso die erste Leitung zusammen mit dem Ringspalt um das die Suspension führende Rohr, so daß zur Inbetriebnahme des Gerätes lediglich diese Leitungen mit Hilfe von zwei (Schnell-)Kupplungen anzuschließen sind.

Das Gerät ist besonders gut für den mobilen Einsatz geeignet.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine wäßrige, einen Schaumbild­ ner enthaltende Bindemittelsuspension und Luft unter Druck und Expansion beim Austritt aus einem ersten Rohr über einen das Rohr umgebenden Ringraum Luft zugeführt, danach die Mischung kurzzeitig expandiert, mit Hilfe einer ersten Barriere verwirbelt und danach unter einem im wesentlichen rechten Winkel unter erneuter Verwirbelung abgezogen, wobei man in den abziehenden Strom mit Hilfe einer zweiten Barriere verwirbelte Sekundärluft quer zur Strömungsrichtung einbläst und danach auf Umgebungsdruck entspannt.

Als Schaumbildner eignen sich alle hierfür bekannten Tenside, insbesondere sol­ che auf Proteinbasis.

Weiterhin können der Suspension auch Fasern wie insbesondere Mineral- oder Glasfasern zugegeben werden.

Anhand der beiliegenden Figur wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

Mit 1 ist ein erstes Rohr bezeichnet, das der Zuleitung einer vorgefertigten Sus­ pension, z. B. bestehend aus feinteiligem Zement, Wasser und einem Schaum­ bildner, insbesondere einem solchen auf Proteinbasis, dient. Dieses erste Rohr 1 ist umgeben von einem in geringem Abstand dazu angeordneten Mantel 4, an den schräg eine erste Luftzufuhrleitung 5 angeschlossen ist. Das Ende 3 des ersten Rohres 1 liegt im Ringspalt 4, d. h. der Mantel 4 überragt das Rohrende, das somit als Vordüse wirkt.

An den Mantel 4 schließt sich eine im Durchmesser erweiterte Expansionskammer 7 an, in die der Luftstrom aus dem Mantel 4 und die Suspension aus dem Rohr­ ende 3 eingeblasen und kurzzeitig entspannt werden. Das Ende der Expansions­ kammer 7 in Strömungsrichtung gesehen bildet eine erste Barriere 8, gegen die die Teilströme prallen und hierdurch verwirbelt werden.

Unterhalb der ersten Barriere 8 befindet sich ein Zugang 9 zur eigentlichen Misch­ kammer 2. An der zum Zugang 9 gerichteten Kante dieser ersten Barriere 8 findet eine heftige Verwirbelung von Luft und Flüssigkeit statt, so daß eine intensive Durchmischung bewirkt wird.

Das verwirbelte Gemisch trifft in der Mischkammer 2 auf eine zweite Barriere 10, die zusammen mit der Ausrundung 13 das verwirbelte Gemisch 9 um eine Winkel von 90° ablenkt.

Gleichzeitig wird über einen zweiten, oberhalb der zweiten Barriere 10 befindli­ chen Einlaß 12 Luft im Kreuzstrom in die nach oben geleitete Mischung eingebla­ sen, die auch ihrerseits über die Oberkante der zweiten Barriere 10 verwirbelt wird, so daß auch hier eine heftige und gleichmäßige Durchmischung unter Schaumbildung stattfindet.

Das oben aus der Vorrichtung austretende Gemisch wird über eine angeschlos­ sene Leitung (nicht gezeigt) ausgebracht und dabei auf Umgebungsdruck ent­ spannt.

Über die zweite Luftzufuhrleitung 11 wird dabei vorzugsweise die gleiche Luft­ menge in die Mischkammer 2 eingeblasen, wie über die erste Leitung 5, d. h. beide Leitungen können an die selbe Druckquelle angeschlossen werden, wobei die Mengenregulierung z. B. Kugelhähne erfolgt.

Die Mischkammer 2 ist als bauliche Einheit ausgeführt, wobei die Expansions­ kammer 7 und die zweite Luftzufuhrleitung 11 als an die Barrieren 8, 10 direkt anschließende Rohrstutzen ausgebildet sind, an die die erste Luftleitung 5 und die Suspensionsleitung 1 bzw. der das Rohrende 3 überragende Überstand des Mantels 6 sowie die zweite Luftzufuhrleitung 11, mit Hilfe von Schraubverschlüs­ sen oder Schnellkupplungen, angeschlossen werden können.

In einer solchen Vorrichtung können Durchsatzmengen je nach Leitung des För­ deraggregates von über 40 Liter Suspension je Minute durchgesetzt werden. Die Viskosität kann durch Steuerung der Zugabe der Suspensionskomponenten an den Anwendungsfall angepaßt werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines geschäumten Bindemittels, insbesondere eines Zementschaumes, mit einem ersten Rohr (1), durch welches Bindemit­ tel, Wasser und Schaumbildner sowie gegebenenfalls Fasern unter Druck als Gemisch strömen, mit einer ersten Zufuhrleitung (5) zur Zufuhr von Luft unter Druck und mit einer Expansionskammer (7), in der eine Vormischung aus Bindemittel, Wasser, Schaumbildner und Luft gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des ersten Rohres (1) ein Ringspalt (4) angeordnet ist, dessen äußerer Mantel (6) das erste Rohr (1) überragt, daß die Luftzufuhrleitung in den Ringspalt (4) mündet, daß die Expansionskam­ mer (7) sich nach dem äußeren Mantel (6) mit Querschnittserweiterung an­ schließt und an ihrem Ende eine erste Barriere (8) aufweist, daß sich an die Expansionskammer (7) eine Mischkammer (2) anschließt, daß die erste Bar­ riere (8) zur Mischkammer (2) einen Zugang (9) freiläßt, daß die Mischkam­ mer (2) eine der ersten Barriere (8) gegenüberliegende zweite Barriere (10) zur Umlenkung der Vormischung aufweist, und daß an die zweite Barriere (10) eine zweite Luftzufuhrleitung (11) angeschlossen ist, über die zusätz­ liche Luft im Kreuzstrom in die umgelenkte Vormischung einblasbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Luftzufuhrleitung (5,11) an die selbe Druckquelle anschließbar sind und gleiche Luftmengen fördern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Mischkammer (2) mit einer Ausrundung (13) versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mischkammer (2), die Expansionskammer (7) und die zweite Luftzufuhrleitung (11) als bauliche Einheit ausgebildet sind, wobei die zweite Luftzufuhrleitung (11) und die Expansionskammer (7) Mittel zum Anschluß der Zufuhrleitungen aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußmittel Schnellkupplungen sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Bindemittels vorzugsweise eines Zement­ schaumes, aus einer wäßrigen, feinteiliges Bindemittel und einen Schaum­ bildner enthaltenden Suspension durch Vermischen von dieser mit Luft, da­ durch gekennzeichnet, daß man die Suspension unter Druck aus einem ersten Rohr ausbringt, über einen das Rohr umgebenden Ringraum Luft zuführt, danach die Mischung kurzzeitig expandiert, mit Hilfe einer ersten Barriere verwirbelt und danach unter einem im wesentlichen rechten Winkel unter erneuter Verwirbelung abzieht, wobei man in den abziehenden Strom mit Hilfe einer zweiten Barriere verwirbelte Sekundärluft quer zur Strö­ mungsrichtung einbläst und danach auf Umgebungsdruck entspannt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Luft und Se­ kundärluft in etwa gleichen Mengen eingegeben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der zugeführten Suspension aus Wasser, Zement und Schaumbildner etwa 4 bis 5 bar und der Druck der eingeblasenen Luft etwa 3 bar beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension zusätzlich Fasern enthält.