DE3233744A1 - Verfahren zum mischen von trockengemisch und wasser beim trockenspritzen und mischrohr fuer das trockenspritzverfahren - Google Patents

Description

Verfahren zum Mischen von Trockengemisch und Wasser beim Trockenspritzen und Mischrohr für das Trockenspritzverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mischen von Trockengemisch und Wasser beim Trockenspritzen, insbesondere Beton-Trockenspritzverfahren, in einem Mischrohr, «bei dem das das Mischrohr axial durchströmende Trockengemisch mit quer zur Axialrichtung aus Injektionskanälen strömendem Wasser versetzt und durchmischt wird, sowie auf ein Mischrohr zur Durchführung dieses Mischverfahrens, dessen einer Endbereich einen Anschluss für eine Förderleitung von im Dünnstrom gefördertem Trockengemisch aufweist, dessen anderer, dem ersten axial gegenüberliegender Endbereich das Austritt ende bildet und das einen über einen Wasserkanal mit einem Wasseranschluss verbundenen Ringraum aufweist, der über eine Mehrzahl von Injektionskanälen mit dem Innenraum des Mischrohrs verbunden ist, nach Patent (Patentanmeldung) P 32 20 880.4.

Bei dem Verfahren nach der Stammanmeldung P 30 20 880.4 wird verfahrensmässig dem Wasser vor seinem Austritt aus den Injektionskanälen Druckluft zugemischt. Vorrichtungsmässig ist ein Druckluftanschluss vorgesehen, der mit mindestens einem Druckluftkanal verbunden ist, welcher in den Wasserkanal, den Ringraum oder die Injektionskanäle mündet. Dadurch wird erreicht, dass die Durchmischung von Trockengemisch und Wasser unabhängig von der jeweils zugegebenen Wassermenge ist. Aufgrund.der Beimischung von Druckluft ist die Intensität, mit der das Wasser aus den Injektionskanälen ausströmt, unabhängig vom Querschnitt der Injektionskanäle. Auch bei geringer Wasserzugabe wird das Wasser durch die Druckluft so mitgerissen und gleichsam transportiert, dass das Wasser.ausreichend tief in den Trockengemischstrom eindringen kann.

Die Stammanmeldung P 30 20 880.4 gehört vollinhaltlich zum Offenbarungsumfang der vorliegenden Anmeldung mit der Massgabe, dass Beschreibung, Ansprüche und Figuren der Stammanmeldung Bestandteil dieser vorliegenden Anmeldung sind, ohne diese älteren Anmeldungsteile hier wiederholen zu müssen.

Ausgehend von dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Stamman- Λ

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meldung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mischverfahren und Mischrohr dahingehend weiter zu verbessern, dass eine vorteilhaftere, gleichmässigere Durchmischung von Trockengemisch und Wasser unabhängig von den jeweils zugegebenen Strömen an Trockengemisch oder Wasser erreicht wird. Diese Aufgabe wird verfahrensmässig dadurch gelöst, dass über in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnung jedes Injektionskanals (erste Injektionskanäle) und vorzugsweise in einem gemeinsamen Austrittsloch mit den ersten Injektionskanälen mündende, zusätzliche Injektionskanäle (zweite Injektionskanäle) Druckluft in den Trockengemischstrom eingeleitet wird. Vorrichtungsmässig wird die Aufgabe durch ein Mischrohr gelöst, das zusätzlich zu den Injektionskanälen für Wasser und gegebenenfalls für ein Gemisch aus Wasser und Druckluft (erste Injektionskanäle) zweite Injektionskanäle aufweist, die an eine Druckluftquelle anschliessbar sind und deren an der Innenwand des Mischrohrs befindliche Austrittsöffnungen sich in unmittelbarer Nähe, insbesondere in einem Abstand von maximal zwei Millimetern, vorzugsweise aber in einem gemeinsamen Austrittsloch mit den ersten Injektionskanälen befinden.

Während bei dem Mischrohr nach der Stammanmeldung aus getrennten Kanälen Wasser und Druckluft in einen gemeinsamen Mischbereich strömen, von wo sie durch erste Injektionskanäle in den Innenraum des Mischrohrs strömen (im folgenden Y-Mischrohr genannt), strömen bei dem anmeldungsgemässen Mischrohr Wasser und Druckluft über getrennte Kanäle und kommen erst nach dem Austritt aus diesen Kanälen und innerhalb des Innenraums des Mischrohrs miteinander in Berührung. Dieses anmeldungsgemässe Mischrohr wird im folgenden V-Mischrohr genannt. Aufgrund der sehr eng nebeneinander liegenden Austrittsöffnungen der Injektionskanäle für Wasser und Luft beeinflusst die Druckluft jedoch das Ausströmen des Wassers aus den ersten Injektionskanälen und reisst das dort austretende Wasser mit, so dass unabhängig von der Intensität des injizierten Wasserstrahls eine ausreichende Durchmischung von Trockengemisch und Wasser erreicht wird. Dabei bewirken die aus den zweiten Injektionskanälen austretenden Druckluftstrahlen eine intensive Durchwirbelung des Trockengemischstroms, wodurch ebenfalls ein verbessertes Mischen erreicht wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kombination von V-Anordnung

und Y-Anordnung in einem einzigen Mischrohr erwiesen. Dabei erfolgt sowohl ein Vormischen von Druckluft und Wasser mit Austritt durch die (gemeinsamen) ersten Injektionskanäle, als auch ein zusätzliches eng benachbartes Einblasen von Druckluft in den Innenraum des Mischrohrs. Das Drucklufteinblasen bewirkt dann insbesondere eine hohe Durchwirbelung des Trockenluftstroms und sonrit die Voraussetzungen für ein möglichst gleichmässiges und intensives Anfeuchten.

Der Einfluss der seitlich eingespeisten Druckluft auf den Mischvorgang lässt sich daraus ableiten und die hervorragende Vermischung von seitlich eingespeister Druckluft und Druckwasser daraus ersehen, dass bei ohne Trockenstrom betriebenem Mischrohr, dem also lediglich Wasser und Druckluft seitlich zugeführt werden, sich vor dem Austrittsende des Mischrohrs ein Schweif von cirka einem Meter Länge (je nach Betriebsparametern) an feinstverteiltem Wasser bildet. Einzelne Wassertröpfchen sind darin nicht erkennbar, vielmehr wird ein Wassernebel aus feinstzerstäubten Wassertröpfchen gebildet. Diese Feinstzerstäubung des Wassers ist eine gute Voraussetzung für ein hervorragendes Mischergebnis des Wassers mit dem Trockengemisch.

In Weiterbildung der Erfindung sind der aus den zweiten Injektionskanälen austretende Druckluftstrom und der aus den ersten Injektionskanälen austretende, wasserhaltige Strom unabhängig voneinander regelbar. Dadurch lässt sich das Mischergebnis optimieren. Insbesondere lässt sich die über die aus den zweiten Druckluftkanälen ausströmende Druckluft erreichte Verwirbelung des Trockengemischs auf das benötigte Mass einstellen.

Vorzugsweise sind weiterhin der aus den zweiten Injektionskanälen austretende Druckluftstrom und der dem Wasser vor dessen Austritt aus den ersten Injektionskanälen zugemischte Druckluftstrom unabhängig voneinander regelbar. Damit können das Mass der Durchwirbelung (über die Druckluft aus den zweiten Injektionsdüsen) und die Intensität des Einschiessens des Wassers in den Trockengemischstrom (über die ersten Injektionskanäle) unabhängig voneinander auf optimale Durchmischung von Trockengemisch und Wasser eingestellt werden.

Das erfindungsgemässe Mischverfahren eignet sich neben der Mischung

von Beton im Trockenspritzverfahren ebenso für Spritzmörtel und Spritzputz. Insbesondere aber eignet es sich für das Auftragen von mit Kunstharz versetztem Beton entsprechend der Lehre der DE-OS 31 36 737. Bei Kunstharzbetonen wird aufgrund der besseren Vermischung ein besseres Endprodukt erzielt. Die forcierte Durchwirbelung des Trockenstroms führt zu einer besseren Verteilung der Kunstharzemulsion, die Zerstäubung der Kunstharzemulsion bewirkt eine Anfeuchtung von möglichst vielen Einzelpartikelchen des Stroms an Trockengemisch. Bei Zugabe von Stahlfasern oder anderen Armierungszusätzen, wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine bessere Anfeuchtung der Stahlfasern erreicht und der Rückprall an Stahlfasern deutlich vermindert. Eine Igelbildung an Stahlfasern konnte nicht beobachtet werden.

Auch die sonstigen, in der Stammanmeldung als Punkte 1. bis 7. aufgezählten Vorteile stellen sich bei dem anmeldungsgemässen Verfahren bzw. dem danach arbeitenden Mischrohr ein. Insbesondere ist auf die höhere Auftragsdicke, geringere Rückprallmenge, den gleichmässigeren Materialauftrag und die Staubbindung hinzuweisen. Letzterer Vorteil ist von hoher Bedeutung, da er die Staubbelastung des Düsenführers mindert.

Da. mit dem anmeldungsgemässen Mischverfahren und dem danach arbeitenden Mischrohr auch bei geringen Wasserzugabemengen immer eine ausreichende Durchmischung erzielt wird, eignet sich das Mischrohr sehr vorteilhaft zur Verwendung als Vormischstufe, also zum Anfeuchten von Trockengemisch, das danach einem eigentlichen Mischrohr zugeführt wird. Dieses Vormischen kann, wie in der Stammanmeldung ausgeführt wurde, lediglich zum Voranfeuchten oder Anfeuchten dienen, es kann jedoch auch relativ weit getrieben werden, beispielsweise kann das Voranfeuchten bis zu 50 % der notwendigen Wasserzugabe erfolgen.

Das Mischrohr kann, wie bereits erwähnt, für die Verarbeitung von Betonen mit Kunststoffzusätzen benutzt werden. Dabei kann eine stufenlos regelbare, anteilige Zumischung von Wasser und Kianstharzeroulsion mit Härter erfolgen, so dass kunststoffhaltige Haftbrücken und hiervon ausgehend ohne Mischungsstufen reine, kunststofffreie Betone

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gespritzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung zweier, nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele für das Mischrohr. Hierzu wird auf die Zeichnung Bezeig genommen, in welcher zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Mischrohrs mit ersten Injektionskanälen für Wasser und zweiten Injektionskanälen für Druckluft, sogenannte V-Düse, und

Fig. 2 einen Axialschnitt eines Mischrohrs mit Vormischung von Luft und Wasser vor den ersten Injektionskanälen und mit zweiten Injektionskanälen für Druckluft (Kombination von Y- und V-Düse).

Die beiden in der Zeichnung dargestellten Mischrohre für das Beton-Trockenspritzen bestehen im wesentlichen aus einem rohrartigen Teil, im folgenden Hauptstück 20 genannt. Dieses hat einen Endbereich für den Anschluss an eine Förderleitung 24. Diesem Anschluss gegenüber und ebenfalls auf der Achse 2 6 des Mischrohrs liegt ein Austrittsende 28, das auf einen Gegenstand gerichtet wird, auf den Spritzbeton aufgetragen werden soll. Der lichte Querschnitt für das aus der Förderleitung 24 kommende und in den Strom geförderte Trockengemisch 30 ändert sich beim Übergang von der Förderleitung 24 in das Hauptstück 20 praktisch nicht. Das Hauptstück 20 konvegiert lediglich im Bereich des Austrittsendes 28 geringfügig.

In das Hauptstück 20 ist ein Verteilerring 32 dicht eingesetzt, dessen Innenmantel den Innenmantel der Förderleitung 24 und des Hauptstücks 20 bündig ineinander übergehen lässt. Der Verteilerring 3 2 hat erste Injektionskanäle 34 und zweite Injektionskanäle 35, die V-förmig zueinander verlaufen, in einen Innenraum 36 des Mischrohrs mit einem gemeinsamen Austrittsloch 37 münden, die jeweils in gleicher Axialposition angeordnet sind und über den Umfang des Verteilerrings 32 gleichabständig verteilt sind, so dass jeder Satz Injektionskanäle 34, 35 zwanzig einzelne Kanäle aufweist. Um es noch einmal zu präzisieren: Jedem einzelnen Injektionskanal 34 des

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ersten Satzes ist ein Injektionskanal 35 des zweiten Satzes, also für Druckluft, zugeordnet. Anstelle eines gemeinsamen Austrittslochs 37 kann auch ein gewisser Abstand zwischen den Austrittsöffnungen der paarweise angeordneten Injektionskanäle 34, 35 vorhanden sein, der Abstand soll jedoch maximal ein Millimeter, höchstens zwei Millimeter sein.

Im Verteilerring 32 sind zwei ringförmig umlaufende, im wesentlichen im Profil quadratische Ausnehmungen vorgesehen, die zusammen mit der zurückspringenden Innenwandung des Hauptstücks 20 zwei Ringräume, nämlich einen Wasser-Ringraum 42 und einen Luft-Ringraum 46 begrenzen. Der Wasser-Ringraum 42 ist über eine Bohrung 48 mit einem Wasseranschluss 50 verbunden, ein regelbares Ventil 52 ist zwischengeschaltet. Der Luft-Ringraum 46 ist über eine Bohrung 54 und ein regelbares Ventil 56 an eine Luftzuleitung 58 für Druckluft angeschlossen.

Die Ringräume 42, 46 dienen der gleichmässigen Versorgung der einzelnen Injektionskanäle 34, 35 mit Wasser bzw. Druckluft und ermöglichen es, dass lediglich ein Wasseranschluss 50 und eine Luftzuleitung 58 notwendig sind.

Beim praktischen Betrieb strömt das unter einem Druck von beispielsweise sechs bar im Wasser-Ringraum 42 stehende Wasser durch die vielen ersten Injektionskanäle 34 in den Innenraum 3 6 des Mischrohrs. Gleichzeitig strömt aus dem Luft-Ringraum 46 Druckluft, die unter einem vergleichbaren Druck steht, über die zweiten Injektionskanäle 35 in den Innenraum 36. Aufgrund der eng benachbarten Austrittsöffnung, in Figur 1 in Form eines gemeinsamen Austrittslochs 37 wirkt der im spitzen Winkel zum Wasserstrahl ausströmende Druckluftstrahl auf den Wasserstrahl ein und bewirkt einen Sog im Bereich der ersten Injektionskanäle 34, wodurch das Wasser zusätzlich gefördert wird. Insbesondere schaffen die Druckluftstrahlen aus den zweiten Injektionskanälen 35 eine Wirbelzone, durch die von rechts einströmendes Trockengemisch 30 stark verwirbelt wird.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, das eine reine

V-Düse zeigt, ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Kombination einer V- mit einer Y-Düse gezeigt. Der Aufbau ist jedoch grundsätzlich ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, lediglich ist der Verteilerring axial langer und hat insgesamt drei ringförmig umlaufende Ausnehmungen, die hier, wiederum zusammen mit der Innenwandung des Hauptstücks 20, von litiks nach rechts gesehen einen Luft-Ringraum 46, einen der Mischung von Luft und Wasser dienenden Ringraum 38 und einen Wasser-Ringraum 42 begrenzen. Dieser Wasser-Ringraum 42 ist wiederum über eine Bohrung 48 mit einem Wasseranschluss 50 verbunden, über ein Ventil 52 kann der Wasserstrom geregelt werden. Der Wasser-Ringraum 42 ist jedoch nicht Ausgangspunkt der ersten Injektionskanäle 34 wie im Ausührungsbeispiel nach Figur 1, sondern das Wasser strömt zunächst über Wasserkanäle 40, die als in die Aussenwand des Verteilerrings 32 eingeschnittene, axiale Nuten ausgebildet sind, in den Ringraum 38.

Der Luft-Ringraum ist über eine Bohrung 54 und ein regelbares Ventil 56 ebenfalls an eine Luftleitung 58 angeschlossen. Von ihir aus kann Druckluft über die zweiten Injektionskanäle 35 direkt in den Innenraum 36 strömen, zusätzlich aber sind auch Luftkanäle 44 vorgesehen, die ebenfalls als axiale Nuten ausgeführt sind'und durch die Druckluft in den Ringraum 38 gelangen. Dadurch mischen sich im Ringraum 38 Druckluft und Wasser, das Gemisch strömt über die ersten Injektionskanäle 34 in den Innenraum 36. Aufgrund der engen Nachbarschaft zwischen den Austrittsöffnungen der paarweise zugeordneten .,Injektionskanäle 34, 35 tritt die oben beschriebene Wechselwirkung auf. Das zusätzliche Einspeisen von Druckluft in die ersten Injektionskanäle, das in der Stammanmeldung beschrieben ist, hat besondere Vorteile beim Spritzen von kunststoffhaltigem Beton.

Überraschenderweise haben sich besondere Vorteile der oben beschriebenen Düsen bei der Zumischung von Betonzusätzen, im besondere Schnellbinder, zu Fertigbeton herausgestellt. Wenn Fertigbeton auf Schrägflächen, beispielsweise Böschungen aufgebracht wird, ist ein Nachrutschen des noch feuchten Materials praktisch nicht zu vermeiden. Üblicherweise wird deshalb dem

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Fertigbeton ein Schnellbinder zugesetzt, der jedoch die Betonqualität entscheidend vermindert. Auf Grund der Verwendung einer anmeldungsgemäßen Düse in einer Fertigbeton- Förderleitung und für das Zumischen von Schnellbinder konnte eine ausgezeichnete Vermischung und damit geringstmögliche Zugabe an Schnellbindern erzielt werden, so daß die Minderung der Betonqualität in Grenzen gehalten werden konnte.

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Claims (15)

Ansprüche

1. Verfahren zum Mischen von Trockengemisch und Wasser beim Trockenspritzen, insbesondere Beton-Trockenspritzverfahren, in einem Mischrohr, bei dem das das Mischrohr axial durchströmende Trockengemisch mit quer zur Axialrichtung aus Injektionskanälen strömendem Wasser versetzt und durchmischt wird, nach Patent (Patentanmeldung) 30 20 880,

dadurch gekennzeichnet, dass über in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnung jedes Injektionskanals (erste Injektionskanäle) und vorzugsweise in einem gemeinsamen Austrittsloch mit den Injektionskanälen mündende, zusätzliche Injektionskanäle (zweite Injektionskanäle) Druckluft in den Trockengemischstrom eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die ersten Injektionskanäle entweder mit Druckluft vermischtes Wasser oder nur Wasser zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den zweiten Injektionskanälen austretende Druckluftstrom und der aus den ersten Injektionskanälen austretende, wasserhaltige Strom unabhängig voneinander regelbar sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den zweiten Injektionskanälen austretende Druckluftstrom und der dem Wasser vor dessen Austritt aus den ersten Injektionskanälen zugemischte Druckluftstrom unabhängig voneinander regelbar sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trockengemisch Armierungsteile, z. B. Stahlna-r dein, beigemischt werden und/oder dass zumindest teilweise als Wasser eine Kunstharz-Emulsion zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis_%5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den ersten Injektionskanälen strömenden, wasserhaltigen Strahlen im spitzen Winkel auf die aus den zweiten Injektionskanälen strömenden Druckluftstrahlen im Innenraum des Mischrohrs treffen.

7. Mischrohr für das Trockenspritzen, insbesondere von Beton

- dessen einer Endbereich einen Anschluss für eine Förderleitung von im Dünnstrom geförderten Trockengemisch hat,

- dessen anderer, dem ersten axial gegenüberliegender Endbereich das Austrittsende bildet, und

- das einen über einen Wasserkanal mit einem Wasseranschluss verbundenen Ringraum aufweist, der über eine Mehrzahl von Injektionskanälen mit dem Innenraum des Mischrohrs verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Injektionskanälen (ersten Injektionskanälen 34) für Wasser und gegebenenfalls für ein Gemisch aus Wasser und Druckluft zweite Injektionskanäle (35) vorgesehen sind,

- die an eine Druckluftquelle anschliessbar sind und

- deren an der Innenwand des Mischrohrs befindliche Austritts-Öffnungen sich in unmittelbarer Nähe, insbesondere in einem Abstand von maximal zwei Millimetern, vorzugsweise aber in einem gemeinsamen Austrittsloch (37) mit den ersten Injektionskanäler (34) befinden.

8. Mischrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Injektionskanäle (34, 35) in-einem spitzen Winkel aufeinander zulaufen.

9. Mischrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen einer Vielzahl von ersten Injektionskanälen (34) ein zweiter Injektionskanal (35) zugeordnet ist.

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10. Mischrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Austrittsrichtungen der ersten und zweiten Injektionskanäle (34, 35) im Innenraum (36) des Mischrohrs schneiden.

11. Mischrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luft-Ringraum (46) einerseits über die zweiten Injektionskanäle (35) mit dem Innenraum (36) und andererseits über Luftkanäle (44) mit einem Ringraum (38) verbunden ist, dass dieser Ringraum (38) über die ersten Injektionskanäle (34) mit dem Innenraum (36) verbunden ist und dass in den Ringraum (38) mit der Luft zu mischendes Wasser über Wasserkanäle (40) eingespeist wird.

12. Mischrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luft-Ringraum (46) vorgesehen ist, der in die zweiten Injektionskanäle (35) übergeht und dass getrennt hiervon ein Wasser-Ringraum (42) vorgesehen ist, der mit den ersten Injektionskanälen (34) verbunden ist.

13. Mischrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringräume (38, 42, 46) als Ausnehmungen am Aussenmantel eines Verteilerrings (32) ausgeführt sind.

14. Mischrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Vormischstufe für das Zumischen von Wasser zu Trockengemisch.

15. Mischrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Mischstufe für das. Zumischen von Betonzusätzen, insbesondere einem Schnellbinder, zu Fertigbeton .