DE3916446A1 - Improved method of dressing solid materials - is achieved by injection of air into water jets - Google Patents

Improved method of dressing solid materials - is achieved by injection of air into water jets

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DE3916446A1
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Josef Kargel
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
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    • B05B7/0425—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid without any source of compressed gas, e.g. the air being sucked by the pressurised liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The method of dressing solid materials uses pressure water jets. Air is added to the water jet through a mixer chamber (5) at the mouth of the nozzle (7). The mixer (5) forms a funnel shaped hood (10) with an opening (8) in line (3) with the jet nozzle (7). There are air inlets (6, 11) at the side of the mixer (5) or alternative inlets (4, 13) at the end opposite the mouth (8) of the mixer (5). USE/ADVANTAGE - The effectiveness of the water jet is improved by the injection of air into the stream.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von festen Stoffen, insbesondere natür­ lichen und synthetischen Gesteins, an Bauwerken und Bau­ elementen.The invention relates to a method and a device for processing solid materials, especially natural ones and synthetic stone, on structures and construction elements.

Sie findet Anwendung bei der Reinigung, dem Abtrag und beim Trennen, insbesondere von Gestein bei der Ausführung und der Instandsetzung von Verkehrsbauten.It is used for cleaning, removal and when cutting, especially when performing rock and the repair of traffic structures.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known prior art

Es ist bekannt, feste Stoffe mittels eines Hochdruckwasser­ strahles zu bearbeiten bzw. zu trennen. Dafür ist ein Ar­ beitsdruck des Wasserstrahles von mehr als 20 MPa erforder­ lich.It is known to use solids using high pressure water to edit or separate the beam. There is an ar for that working pressure of the water jet of more than 20 MPa required Lich.

Weiterhin ist es bekannt, dem Druckwasserstrahl Brechsand oder andere feste unlösliche Additive zuzusetzen, um da­ durch die Wirksamkeit des Druckwasserstrahles beim Auf­ treffen auf den zu bearbeitenden Stoff zu erhöhen.Furthermore, it is known to use the pressurized water jet crushed sand or add other solid insoluble additives to through the effectiveness of the pressurized water jet when opening meet the material to be processed.

Nachteilig ist dabei der durch den Zusatz verursachte höhere Werkzeugverschleiß an der Druckwasserstrahldüse. Außerdem ist die Verwendung eines solchen Zusatzes mit einem höheren Aufwand für die Reinigung der Anlage, der Werkzeuge, der Werkstücke und des Arbeitsplatzes verbunden. A disadvantage is the higher one caused by the addition Tool wear on the pressurized water jet nozzle. Furthermore is the use of such an addition with a higher Effort for cleaning the system, the tools, the Workpieces and the workplace connected.  

Eine andere bekannte Lösung zur Erhöhung der Wirksamkeit eines Druckwasserstrahles bei der Bearbeitung von festen Stoffen sieht den Zusatz von wasserlöslichen polymeren Additiven vor, welche die Neigung des Druckwasserstrahles zu Turbolenz herabsetzen und ein vorzeitiges Aufbrechen des Druckwasserstrahles verhindern sollen.Another known solution to increase effectiveness a pressurized water jet when processing solid Stoffen sees the addition of water-soluble polymers Additives before the inclination of the pressurized water jet to reduce turbulence and an early breakup of the pressurized water jet should prevent.

Der Kostenaufwand für den chemischen Zusatzstoff und dessen genaue Dosierung zum Druckwasser ist dabei nicht unbeträchtlich. Eingeschränkt ist die Verwendung von solchen chemischen Additiven auf stationäre feste Ar­ beitsplätze und Anlagen, da die Anwendung derselben im Freien und auf Baustellen das Risiko der Umweltver­ schmutzung des Grundwassers und des Bodens in sich birgt.The cost of the chemical additive and its exact dosage to the pressurized water is not insignificant. The use of. Is restricted such chemical additives on stationary solid Ar workplaces and facilities, since their application in Free and on construction sites the risk of environmental ver pollution of the groundwater and the soil is inherent.

Ziel der ErfindungAim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Effektivität bei der Bear­ beitung fester Stoffe mittels Druckwasserstrahl zu verbes­ sern und den Aufwand an Arbeitskraft, Arbeitsmitteln und Energie zu minimieren.The aim of the invention is to improve the effectiveness of the Bear processing of solid materials using a pressurized water jet and the effort in manpower, work equipment and Minimize energy.

Darlegung des Wesens der ErfindungState the nature of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, den technischen Wirkungsgrad eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Bearbeitung von festen Stoffen mittels Druckwasserstrahl zu erhöhen.The object of the invention is the technical efficiency of a method and an apparatus for processing to increase solids with a pressurized water jet

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Druckwasserstrahl eines Druckwasserstrahlgerätes Luft zugesetzt wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise in einer be­ sonderen Mischkammer an der Druckwasserdüse. Die zugesetzte Luftmenge beträgt dabei bis zu 1 Teil Luft, gemessen in Normal m3, auf 1 Volumenteil Druckwasser. Die Luft wird da­ bei kontinuierlich oder periodisch regulierbar durch Injektor­ wirkung oder als Druckluft der Mischkammer zugeleitet. According to the invention the object is achieved in that air is added to the pressurized water jet of a pressurized water jet device. This is conveniently done in a special mixing chamber on the pressurized water nozzle. The amount of air added is up to 1 part air, measured in normal m 3 , per 1 volume part pressurized water. The air is fed to the mixing chamber in the case of continuously or periodically adjustable action by the injector or as compressed air.

Die Mischkammer ist als trichterförmiger Hohlraum ge­ staltet, dessen Druckwasserluftgemischaustrittsöffnung aus einer gemeinsamen Flutlinie mit der Austritts­ öffnung der Druckwasserdüse verläuft. Die Mischkammer ist der Druckwasserdüse an deren Austrittsseite nach­ geordnet. Am äußeren Umfang der Mischkammer ist eine Lufteintrittsöffnung oder es sind dort mehrere Luft­ eintrittsöffnungen angeordnet.The mixing chamber is a funnel-shaped cavity stalten, the pressurized air mixture outlet from a common flood line with the exit Opening of the pressure water nozzle runs. The mixing chamber is after the pressure water nozzle on its outlet side orderly. There is one on the outer periphery of the mixing chamber Air inlet opening or there are several air there inlet openings arranged.

Die Lufteintrittsöffnung kann, oder mehrere Luftein­ trittsöffnungen können auch an der, der Mischkammer­ austrittsseite gegenüberliegenden Seite allein und mit denen am Umfang zusammen angeordnet sein. Die Luftein­ trittsöffnungen sind im Durchlaß regelbar und teilweise oder/und vollständig verschließbar.The air inlet opening can be, or several air inlets Access openings can also be made at the mixing chamber exit side opposite side alone and with which are arranged together on the circumference. The air stone Inlet openings are adjustable and partially or / and completely lockable.

Die lichte Querschnittsfläche der Druckwasserluftgemisch­ austrittsöffnung ist dabei größer als die kleinste lichte Querschnittsfläche der Druckwasserdüse.The clear cross-sectional area of the compressed water / air mixture the outlet opening is larger than the smallest light Cross-sectional area of the pressurized water nozzle.

Der Effekt der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß beim Auftreffen des Druckwassergemischstrahles auf die zu bearbeitende oder zu reinigende Oberfläche, die den Luftblasen folgenden Wassermengen mit erhöhter Wucht auf diese auftreffen, wodurch die dynamische Wirkung des Druckwasserstrahles wesentlich verstärkt wird und da­ mit zu einer intensiveren Zerstörung der zu bearbeitenden Oberfläche führt.The effect of the solution according to the invention is that when the pressurized water mixture jet strikes on the surface to be processed or cleaned, the amount of water following the air bubbles with increased Strikes these impacts, creating the dynamic effect of the pressurized water jet is significantly strengthened and there with a more intensive destruction of those to be processed Surface leads.

Diese vorteilhafte Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß sich auch ein geringeres Wasserpolster auf der Ober­ fläche bildet.This beneficial effect is further enhanced by that there is also a lesser water cushion on the upper area forms.

Bei konstanter installierter hydraulischer Leistung eines Druckwasserstrahlgerätes läßt sich die Arbeitsleistung desselben bzw. dessen Kapazität wesentlich erhöhen.With constant installed hydraulic power one Pressurized water jet device can work performance the same or significantly increase its capacity.

AusführungsbeispielEmbodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt die Anordnung von Strahlrohr, Druckwasserdüse und Mischkammer im Quer­ schnitt.The invention is illustrated below using an example are explained. The drawing shows the arrangement of Jet pipe, pressurized water nozzle and mixing chamber in the cross cut.

Zur Reinigung und zur Oberflächenaufrauhung einer Ver­ kehrsfläche aus Beton mit dem Zwecke, diese für bau­ technische Rekonstruktionsarbeiten bzw. für eine Sa­ nierung vorzubereiten, steht ein bekanntes Druckwasser­ strahlgerät mit einem maximalen Betriebsdruck von 100 MPa und einer Leistung von 180 l Druckwasser/min zur Verfügung.For cleaning and roughening a ver Concrete sweeping area for the purpose of building technical reconstruction work or for a Sat. preparation of the well-known pressurized water blasting machine with a maximum operating pressure of 100 MPa and an output of 180 l of pressurized water / min to disposal.

Der Druckwasserstrahl dieses Gerätes wird mittels Stahlrohr 1 und Druckwasserdüse 7 auf die zu bear­ beitende Betonfläche gerichtet, wobei dem Druckwasser­ strahl in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Injektorwirkung Luft in einer Menge von einem Normal m3 Druckwasser zugemischt wird.The pressurized water jet of this device is directed by means of a steel pipe 1 and pressurized water nozzle 7 onto the concrete surface to be processed, the pressurized water jet in the device according to the invention being mixed with air in an amount of a normal m 3 pressurized water.

Dieser gerichtete Druckwasserluftgemischstrahl 9 trifft jetzt auf die Betonfläche auf und bewirkt dort einen höheren Oberflächenzerstörungseffekt als ein Druck­ wasserstrahl ohne Luftzusatz.This directional pressurized air mixture jet 9 now hits the concrete surface and causes a higher surface destruction effect than a pressurized water jet without the addition of air.

Diese Wirkung tritt bei einem optimalen Abstand zwischen Mischkammeraustrittsöffnung 8 und der zu bearbeitenden Betonfläche auf, welche in Abhängigkeit vom Düsendurch­ messer gewählt wird.This effect occurs at an optimal distance between the mixing chamber outlet opening 8 and the concrete surface to be processed, which is selected depending on the nozzle diameter.

Beim Auftreffen des Druckwasserluftgemischstrahles 9 auf die Betonfläche treffen die den Luftblasen folgenden Wasser­ mengen in erhöhter Wucht auf diese auf, wodurch die dynamische Wirkung des Druckwasserluftgemischstrahles 9 wesentlich verstärkt wird und damit zu einer intensiveren Zerstörung der zu bearbeitenden Betonoberfläche führt. When the compressed water / air jet 9 hits the concrete surface, the water following the air bubbles hit them with increased force, which significantly increases the dynamic effect of the compressed water / air jet 9 and thus leads to more intensive destruction of the concrete surface to be treated.

Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß auf Grund des geringeren Wasseranteiles im Druckwasserluftgemisch­ strahl 9 auch ein geringerer Wasserfilm bzw. ein geringeres Wasserpolster auf der zu bearbeitenden Betonoberfläche entsteht.This effect is further enhanced by the fact that due to the lower water content in the compressed water / air mixture jet 9 , a smaller water film or a smaller water cushion is created on the concrete surface to be processed.

In Abhängigkeit vom beabsichtigten Zweck und der Be­ schaffenheit, d. h. der Festigkeit des zu bearbeitenden Betons, wird durch das Wasserluftgemisch die Arbeits­ leistung bei bleibender hydraulischer Leistung bis etwa auf das Doppelte erhöht.Depending on the intended purpose and the Be creation, d. H. the strength of the material to be processed Concrete, will work through the water-air mixture performance with constant hydraulic performance up to approx increased to double.

Es kann aber auch mit einer auf bis zu 60% reduzierten hydraulischen Leistung das gleiche Arbeitsergebnis wie ohne Luftzusatz erzielt werden, wobei der Aufwand für ein entsprechendes Druckwasserstrahlgerät und der Energie­ verbrauch für die Erzeugung des Druckwasserstrahles redu­ ziert wird.But it can also be reduced to up to 60% hydraulic output the same work result as can be achieved without the addition of air, the effort for a corresponding pressurized water jet device and the energy consumption for the generation of the pressurized water jet redu is decorated.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei so gestaltet, daß am Stahlrohr 1 eine Druckwasserdüse 7 angeordnet ist.The device for performing the method according to the invention is designed so that a pressurized water nozzle 7 is arranged on the steel tube 1 .

Diese Druckwasserdüse 7 ist von einer Mischkammer 5 um­ geben, deren Austrittsöffnung sich auf der Fluchtlinie 3 der Druckwasserdüse 7 befindet. Diese Mischkammer 5 weist an ihrem Umfang die Lufteintrittsöffnungen 6; 11 auf und am Mischkammerboden 12 die Lufteintrittsöffnungen 4; 13. Die Lufteintrittsöffnungen 6; 11; 4; 13 sind teilweise oder ganz verschließbar und in ihrem Durchlaß regelbar. This pressurized water nozzle 7 is from a mixing chamber 5 to give, the outlet opening is on the line 3 of the pressurized water nozzle 7 . This mixing chamber 5 has on its periphery the air inlet openings 6; 11 on and on the mixing chamber floor 12, the air inlet openings 4; 13 . The air inlet openings 6; 11; 4; 13 are partially or completely closable and adjustable in their passage.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist so, daß das Druckwasser 2 im Druckwasserstrahlgerät erzeugt, über das Strahlrohr 1 in die Druckwasserdüse 7 gelangt und dabei weiter beschleunigt wird. In der dem Druckwasseraustritt der Druckwasserdüse 7 vorgelagerten Mischkammer 5 wird in deren Hohlraum 10 Luft durch die Injektorwirkung des Druckwasserstrahles 9 in der Misch­ kammeraustrittsöffnung 8 zugemischt.The operation of the device according to the invention is such that the pressurized water 2 is generated in the pressurized water jet device, reaches the pressurized water nozzle 7 via the jet pipe 1 and is further accelerated in the process. In the upstream of the pressurized water outlet of the pressurized water nozzle 7 , mixing chamber 5 , air is mixed into its cavity 10 by the injector action of the pressurized water jet 9 in the mixing chamber outlet opening 8 .

Die Luft in der Mischkammer 5 gelangt über die Luft­ eintrittsöffnungen 6; 11 und/oder über die Luftein­ trittsöffnungen 7; 13 dorthin. The air in the mixing chamber 5 passes through the air inlet openings 6; 11 and / or via the air inlet openings 7; 13 there.

Aufstellung der verwendete BezugszeichenList of the reference numerals used

 1 Strahlrohr
 2 Druckwasser
 3 Fluchtlinie
 4 Lufteintrittsöffnung
 5 Mischkammer
 6 Lufteintrittsöffnung
 7 Druckwasserdüse
 8 Mischkammeraustrittsöffnung
 9 Druckwasserluftgemischstrahl
10 Hohlraum mit Luft gefüllt
11 Lufteintrittsöffnung
12 Boden der Mischkammer
13 Lufteintrittsöffnung 1 jet pipe
2 pressurized water
3 escape line
4 air inlet opening
5 mixing chamber
6 air inlet opening
7 pressurized water nozzle
8 mixing chamber outlet
9 Compressed water / air mixture jet
10 cavity filled with air
11 air inlet opening
12 bottom of the mixing chamber
13 air inlet opening

Claims (8)

1. Verfahren zur Bearbeitung von festen Stoffen mittels eines gerichteten, auf bekannte Weise erzeugten Druckwasserstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckwasserstrahl Luft zugesetzt wird.1. A method for processing solid substances by means of a directed, in a known manner generated pressure water jet, characterized in that air is added to the pressure water jet. 2. Verfahren zur Bearbeitung von festen Stoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druck­ wasserstrahl die Luft in einer Mischkammer (5) am Druckwasseraustritt der Druckwasserdüse (7) zugesetzt wird.2. A method for processing solid materials according to claim 1, characterized in that the pressure water jet, the air in a mixing chamber ( 5 ) at the pressure water outlet of the pressure water nozzle ( 7 ) is added. 3. Verfahren zur Bearbeitung von festen Stoffen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in einem Volumenmengenverhältnis von einem Teil Luft, gemessen in Normal m3, auf ein Teil Druckwasser zugesetzt wird.3. A method for processing solid materials according to claim 1 and 2, characterized in that the air in a volume ratio of one part of air, measured in normal m 3 , is added to a part of pressurized water. 4. Verfahren zur Bearbeitung von festen Stoffen nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft dem Druckwasser (2) kontinuierlich oder periodisch regelbar durch Injektorwirkung zugesetzt wird.4. A method for processing solid materials according to claims 1-3, characterized in that the air is added to the pressurized water ( 2 ) continuously or periodically controllable by injector action. 5. Verfahren zur Bearbeitung von festen Stoffen nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft kontinuierlich oder periodisch regelbar als Druck­ luft zugesetzt wird. 5. Process for processing solid materials according to Claims 1-3, characterized in that the air continuously or periodically adjustable as pressure air is added.   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckwasserdüse (7) druckwasseraustrittsseitig eine Mischkammer (5) in Form eines geschlossenen, trichter­ förmigen Hohlraumes (10) so angeordnet ist, daß die Mischkammeraustrittsöffnung (8) mit der Austritts­ öffnung der Druckwasserdüse (7) auf einer gemein­ samen Fluchtlinie (3) verläuft und sich am äußeren Umfang der Mischkammer (5) mindestens eine Luftein­ trittsöffnung (6; 11) befindet und/oder sich an der der Mischkammeraustrittsöffnung (8) gegenüberliegenden Seite mindestens eine Lufteintrittsöffnung (4; 13) befindet.6. Device for performing the method according to claim 1-5, characterized in that on the pressure water nozzle ( 7 ) pressure water outlet side a mixing chamber ( 5 ) in the form of a closed, funnel-shaped cavity ( 10 ) is arranged so that the mixing chamber outlet opening ( 8 ) with the outlet opening of the pressurized water nozzle ( 7 ) on a common escape line ( 3 ) and there is at least one air inlet opening ( 6; 11 ) on the outer circumference of the mixing chamber ( 5 ) and / or on the opposite side of the mixing chamber outlet opening ( 8 ) Side at least one air inlet opening ( 4; 13 ) is located. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Mischkammeraustritts­ öffnung (8) der Mischkammer (5) größer der kleinsten lichten Querschnittsfläche der Druckwasserdüse (7) ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the cross-sectional area of the mixing chamber outlet opening ( 8 ) of the mixing chamber ( 5 ) is larger than the smallest clear cross-sectional area of the pressurized water nozzle ( 7 ). 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteintrittsöffnungen (6; 11; 4; 13) teilweise oder ganz verschließbar und im Durchlaß regelbar sind.8. The device according to claim 6, characterized in that the air inlet openings ( 6; 11; 4; 13 ) are partially or completely closable and adjustable in the passage.
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