EP0110941B1 - Verfahren zum mischen eines kunststoffhaltigen spritzbetons in einem mischrohr beim beton-trockenspritzen und mischrohr zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum mischen eines kunststoffhaltigen spritzbetons in einem mischrohr beim beton-trockenspritzen und mischrohr zur durchführung des verfahrens Download PDF

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EP0110941B1
EP0110941B1 EP83901807A EP83901807A EP0110941B1 EP 0110941 B1 EP0110941 B1 EP 0110941B1 EP 83901807 A EP83901807 A EP 83901807A EP 83901807 A EP83901807 A EP 83901807A EP 0110941 B1 EP0110941 B1 EP 0110941B1
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EP
European Patent Office
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water
injection channels
mixing
mixing tube
channels
Prior art date
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EP83901807A
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English (en)
French (fr)
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EP0110941A1 (de
Inventor
Rainer Koehne
Dieter Koehne
Heinrich Freienstein
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Pressbau GmbH
Original Assignee
Pressbau GmbH
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Publication date
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Application filed by Pressbau GmbH filed Critical Pressbau GmbH
Priority to AT83901807T priority Critical patent/ATE32576T1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/02—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions without using driven mechanical means effecting the mixing
    • B28C5/026—Mixing guns or nozzles; Injector mixers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F21/00—Implements for finishing work on buildings
    • E04F21/02—Implements for finishing work on buildings for applying plasticised masses to surfaces, e.g. plastering walls
    • E04F21/06—Implements for applying plaster, insulating material, or the like
    • E04F21/08—Mechanical implements
    • E04F21/12—Mechanical implements acting by gas pressure, e.g. steam pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for mixing a plastic-containing dry sprayed concrete according to the preamble of patent claim 1 and to a mixing tube according to the preamble of patent claim 6 or 8 which is used in particular to carry out this method.
  • a mixing tube for concrete dry spraying which has two axially spaced sets of injection channels, each starting from an annular space and each having an outlet opening on the inner wall of the spray nozzle.
  • the two sets of injection channels are arranged at an axial distance from one another which is greater than half the total axial length of the mixing tube.
  • the first set of injection channels at the front in the conveying direction is intended for the supply of plastic emulsion, while the second set of injection channels is intended for the supply of water.
  • the object of the invention in terms of the process is to improve the known process for mixing a plastic-containing shotcrete in such a way that a uniform mixing of dry mixture, synthetic resin emulsion and water is achieved regardless of the respective addition amounts.
  • the object of the invention is to improve the known mixing tube in such a way that the more uniform mixing of dry mixture, synthetic resin emulsion and water is achieved.
  • the invention it is possible to achieve thorough mixing regardless of the amount of water or amount of synthetic resin emulsion added.
  • the negative impact on the mixing result of water pressure and water quantity or pressure of the synthetic resin emulsion and their quantity in the known mixing method or the known mixing tube is excluded because the mixing of water and synthetic resin emulsion takes place in advance and the mixing of this mixture with the dry mixture mainly through which compressed air is reached.
  • the liquid mixture is entrained by the compressed air and transported, so to speak, that it can penetrate deep enough into the dry mixture flow and sufficient mixing is achieved.
  • the material stream mixed according to the invention is mixed more homogeneously and moistened more uniformly than the stream mixed according to the known method. In the latter, stripes are often seen laterally in the jet cone, the lower area of the jet cone is typically more thoroughly mixed than the upper area. In contrast, layers of this type cannot be seen in the method according to the invention, which indicates better mixing and more uniform moistening.
  • the application thickness to be applied in one operation is approximately 3 to 4 cm for vertical surfaces. Due to the forced and much better mixing, application thicknesses which are significantly above these values, for example 20 cm, are achieved in the method according to the invention. It is no longer necessary, as in the conventional method, to work in several layers for larger thicknesses.
  • the rebound is relatively high in the known mixing process and is known to consist mainly of aggregates, so that the rebound quantity means not only a loss of material, but also must be taken into account in the composition of the finished product, since the proportions of the individual substances in the Dry mix are different than in the applied material.
  • the rebound can be significantly reduced in the process according to the invention, it is considerably below the values given for the known process. This saves material on the one hand, but on the other hand the mixing ratio of the finished product can be specified more precisely. Due to the much better mixing of the liquid mixture and the dry mixture, the risk is avoided that material that is too dry gets onto the application surface, where it can rebound, but at least causes an unevenness in the finished spray product. Areas that are too damp and could slip or drip are also avoided.
  • the water addition can be significantly less than in the conventional process, which improves the water cement value which is decisive for the finished product. Because of the significantly improved mixing, the addition of water no longer has to be based on the fact that the partial stream lying in the upper jet region, which in the known mixing process is less humid than the areas below it, is sufficiently wetted.
  • liquid mixture and compressed air flow from separate channels into a common mixing area.
  • This mixing area can be located in the interior of the mixing tube or directly on its inner wall (hereinafter referred to as V-mixing tube), or it can be separated from the interior, in this case the mixed product of compressed air and liquid mixture flows through common injection channels into the interior of the mixing tube (in called the following Y mixing tube).
  • V-mixing tube due to the very closely adjacent outlet openings of the injection channels for liquid mixture and compressed air, the compressed air influences the outflow of the liquid mixture from the first injection channels and entrains the water escaping there, so that sufficient mixing occurs regardless of the intensity of the liquid jet of dry mix and water is reached.
  • the compressed air jets emerging from the second injection channels cause an intensive swirling of the dry mixture flow, which also improves mixing.
  • FIG. 1 shows an axial section through a Y mixing tube with premixing of air and water in an annular space
  • FIG. 2 shows an axial section through a Y-mixing tube corresponding to FIG. 1, but with premixing in the injection channels,
  • Fig. 3 shows an axial section of a V-mixing tube with first injection channels for water and second injection channels for compressed air, and
  • Fig. 4 shows an axial section of a mixing tube with premixing of air and water before the first injection channels and with second injection channels for compressed air (combination of Y and V mixing tube).
  • the mixing pipes for the concrete dry spraying shown in the drawing essentially consist of a tubular part, hereinafter called main piece 20, which has an end region 22 for the connection of a delivery line 24 and an end region opposite this on the axis 26 of the mixing pipe, which is the outlet end 28 forms.
  • main piece 20 which has an end region 22 for the connection of a delivery line 24 and an end region opposite this on the axis 26 of the mixing pipe, which is the outlet end 28 forms.
  • the arrangement is such that the clear cross-section for dry mixture 30 conveyed in thin stream in the conveying line 24 practically does not change, only in the region of the outlet end does the main piece 20 converge slightly. An overall nozzle effect is therefore not sought.
  • a distributor ring 32 is screwed tightly into the main piece 20.
  • it has two sets of injection channels 34, both of which are V-shaped to one another and run at an angle of + 60 ° or -60 ° to the axis 26.
  • Each set has a total of twenty injection channels 34, which end in the interior 36 of the mixing tube.
  • the other end of the injection channels 34 is located in an annular space 38, which serves as a mixing chamber in the exemplary embodiment according to FIG. 1. It is connected to a water annulus 42 via a plurality of water channels 40 and also to an air annulus 46 via a plurality of air channels 44 distributed over the circumference. These two annular spaces 42, 46 serve as a supply line and storage for water and air, they make it possible to supply water or air via a single external supply line. They are used to distribute the air or water.
  • the water annulus 42 is connected via a bore 48 to a water connection 50, a controllable valve 52 is interposed.
  • the air annulus 46 is connected to an air supply line 58 via a bore 54 and a controllable valve 56.
  • the water under a pressure of, for example, 6 bar in the water annulus 42 flows through the many water channels 40 into the annulus 38, where it meets a large number of compressed air jets. These come from the air annulus 46, which is under a pressure of slightly more than 6 bar, via a plurality of air channels 44. These water jets occur approximately transversely to the direction of the injection channels 34, whereby an additional swirl is achieved. In contrast, the compressed air jets flow into the annular space 38 approximately in the exit direction of the injection channels 34.
  • a jet splitter, a sharp edge or a sieve can be provided in the annular space 38 and in the exit direction of the water channels 40 in order to mechanically support the destruction of the water.
  • the shape of the annular space is chosen so that an optimal mixing of water and air is achieved in it.
  • the diameter of the injection channels 34 is somewhat larger than in the known mixing tube, because additional air has to be let through. Instead, however, the number of injection channels 34 can be greatly increased compared to the known mixing tube.
  • the annular spaces 42 and 46 are delimited to the outside by a union sleeve 60, which is screwed onto the main piece 20.
  • the mixing process in the exemplary embodiment according to FIG. 2 does not take place in a special mixing space (annular space 38), but in the injection channels 34.
  • the annular space 38 now serves as a water annular space and is connected directly to the interior 36 of the mixing tube via the injection channels 34. Its connection to the outside takes place via a bore 48 which merges into the valve 52 and the water connection 50 (not shown).
  • the injection channels are formed in a distributor ring 32, they are approximately 60 ° to the axis 26 in the conveying direction.
  • a groove 62 is machined into the distributor ring 32 from the outlet end 28, which cuts all the injection channels 34. It communicates with air channels 44 which, like the water channels 40 in the exemplary embodiment according to FIG. 1, are formed and open into the air annulus 46.
  • the premixing according to the invention between air and water takes place where the groove 62 intersects the individual injection channels 34.
  • the premixing according to the invention between air and water can also take place in the area of the water channels, the bore 54 or even further outside.
  • the known mixing tube of the type mentioned at the outset can be converted, for example, to the premixing of air and water according to the invention by injecting compressed air into the (externally visible, curved) water supply line.
  • the suction effect of an air or water stream can also be used to suck in the other partner required for the premixing, such as the air-water mixing, for example in the case of outlet screw connections from Taps is reached.
  • a distributor ring 32 is also provided in the exemplary embodiment according to FIG. 3, but this has In addition to the first injection channels 34, second injection channels 35, which run in a V-shape with respect to one another, open into the interior 36 of the mixing tube with a common outlet hole 37, which are each arranged in the same axial position and are equally spaced over the circumference of the distributor ring 32, so that each Set of injection channels 34, 35 has twenty individual channels.
  • Each injection channel 34 of the first set is assigned an injection channel 35 of the second set, that is to say for compressed air.
  • a common outlet hole 37 there may also be a certain distance between the outlet openings of the injection channels 34, 35 arranged in pairs, but the distance should be at most one millimeter, at most two millimeters.
  • annular circumferential, essentially square recesses are provided which, together with the recessed inner wall of the main piece 20, delimit two annular spaces, namely a water annular space 42 and an air annular space 46.
  • the annular spaces 42, 46 serve for the uniform supply of the individual injection channels 34, 35 with water or compressed air and make it possible that only a water connection 50 and an air supply line 58 are necessary.
  • the water under a pressure of, for example, 6 bar in the water annulus 42 flows through the many first injection channels 34 into the interior 36 of the mixing tube.
  • compressed air which is at a comparable pressure, flows out of the air annulus 46 via the second injection channels 35 into the interior 36.
  • the closely adjacent outlet opening, in FIG. 1 in the form of a common outlet hole 37 it acts at an acute angle Compressed air jet flowing out water jet onto the water jet and causes suction in the area of the first injection channels, whereby the water is additionally conveyed.
  • the compressed air jets from the second injection channels 35 create a swirl zone through which the dry mixture 30 flowing in is swirled strongly.
  • FIG. 3 which shows a pure V mixing tube
  • a combination of a V and a Y mixing tube is shown in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the structure is fundamentally similar to the exemplary embodiment according to FIG. 1, only the distributor ring is axially longer and has a total of three annular circumferential recesses, which here, together with the inner wall of the main piece 20, have an air annular space 46 from left to right limit the mixture of air and water serving annular space 38 and a water annular space 42.
  • This water annulus 42 is in turn connected to a water connection 50 via a bore 48.
  • the water flow can be regulated via a valve 52.
  • the water annulus 42 is not the starting point of the first injection channels 34 as in the exemplary embodiment according to FIG. 3, but the water first flows into the annulus 38 via water channels 40, which are designed as axial grooves cut into the outer wall of the distributor ring 32.
  • the air annulus 46 is also connected to an air line 58 via a bore 54 and a controllable valve 56. From it, compressed air can flow directly into the interior 36 via the second injection channels 35, but in addition air channels 44 are also provided, which are also designed as axial grooves and pass through the compressed air into the annular space 38. As a result, compressed air and water mix in the annular space 38, and the mixture flows through the first injection channels 34 into the interior 36. Because of the close proximity between the outlet openings of the injection channels 34, 35 arranged in pairs, the above-described interaction occurs.
  • the additional feeding of compressed air into the first injection channels which corresponds to the Y arrangement, has particular advantages when spraying plastic-containing concrete.
  • the mixing tubes according to the invention are characterized by simple handling, that is, low demands on the user.
  • mixing tubes without constrictions i.e. without a nozzle effect
  • the use of the premixing of water and air according to the invention and for constricted mixing tubes is expressly not to be excluded.
  • discharge funnels such as a Laval nozzle diffuser
  • improvements in the jet characteristics for example in the case of special mixtures, such as those used in mining.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mischen eines kunststoffhaltigen Trockenspritzbetons entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens dienendes Mischrohr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 oder 8.
  • Bei dem aus der DE-A- 31 36 737 vorbekannten Verfahren zum Mischen eines kunststoffhaltigen Spritzbetons beim Beton-Trockenspritzen wird eine unzureichende Vermischung der Trokkensubstanz mit dem seitlich zugeführten Wasser und der ebenfalls seitlich zugeführten Kunstharzemulsion erreicht. Beim Trockenspritzen von Kunststoffbetonen muß der Kunstharzanteil und der Wasseranteil in wechselseitiger Abhängigkeit geregelt werden, um beispielsweise bei Sanierungsarbeiten zunächst einen kunstharzreichen Beton aufspritzen zu können, der eine höhere Klebfähigkeit und eventuell ein Wassersperrvermögen hat, und um anschließend, jedoch frisch auf frisch, hierauf einen kunstharzärmeren Trockenspritzbeton auftragen zu können. Dabei ist man stets bemüht, die Menge an zugegebenem Harz möglichst gering zu halten, da das Harz relativ teuer ist. Aufgrund der unterschiedlichen Viskositäten von Wasser und Kunstharzemulsion hat es sich als schwierig erwiesen, bei einem kunstharzarmen Gemisch aus Kunstharz und Wasser die gleiche Durchmischungsqualität des seitlich zugeführten Gemisches aus Kunstharzemulsion und Wasser zu erreichen wie bei einem relativ kunstharzreichen Gemisch. Für letzteres müßten die Injektionskanäle einen größeren Innenquerschnitt haben als für das kunstharzarme Gemisch, damit ein vergleichbarer Austrittsdruck aus den Injektionskanälen erreicht wird und damit die Durchmischung qualitativ gleichwertig ist zu einem relativ kunstharzarmen Gemisch.
  • Aus der genannten DE-A-31 36 737 ist weiterhin ein Mischrohr für das Betontrockenspritzen vorbekannt, das zwei im axialen Abstand angeordnete Sätze von Injektionskanälen aufweist, die jeweils von einem Ringraum ausgehen und jeweils an der Innenwand der Spritzdüse eine Austrittsöffnung haben. Die beiden Sätze von Injektionskanälen sind in einem axialen Abstand voneinander angeordnet, der größer ist als die halbe axiale Gesamtlänge des Mischrohres. Der erste, in Förderrichtung vorn liegende Satz Injektionskanäle ist für die Zuleitung von Kunststoffemulsion bestimmt, während der zweite Satz Injektionskanäle für die Zuführung von Wasser vorgesehen ist.
  • Aufgrund der vorgegebenen Innenquerschnitte der Injektionskanäle wird ein ausreichend tiefes Injizieren von Wasser oder Kunstharzemulsion in den Trockengemischstrom und damit eine homogene Durchmischung dann nicht mehr erzielt, wenn die durch die Injektionskanäle pro Zeiteinheit zugegebene Flüssigkeitsmenge unterhalb eines gewissen Schwellwertes liegt. Außerdem wird eine ausreichende Vermischung von Wasser und Kunstharzemulsion nicht erzielt.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung verfahrensmäßig die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Mischen eines kunststoffhaltigen Spritzbetons so zu verbessern, daß eine gleichmäßige Durchmischung von Trockengemisch, Kunstharzemulsion und Wasser unabhängig von den jeweiligen Zugabemengen erreicht wird. Vorrichtungsmäßig liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das vorbekannte Mischrohr so zu verbessern, daß die gleichmäßigere Durchmischung von Trockengemisch, Kunstharzemulsion und Wasser erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Mischrohres durch die Merkmale der Patentansprüche 6 oder 8 gelöst.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 5, 7 und 9.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Durchmischung unabhängig von der jeweils zugegebenen Wassermenge bzw. Menge an Kunstharzemulsion zu erreichen. Die sich negativ auf das Mischergebnis auswirkende Abhängigkeit von Wasserdruck und Wassermenge bzw. Druck der Kunstharzemulsion und deren Menge bei dem bekannten Mischverfahren bzw. dem bekannten Mischrohr wird ausgeschlossen, weil die Durchmischung von Wasser und Kunstharzemulsion vorab erfolgt und das Vermischen dieses Gemischs mit dem Trockengemisch hauptsächlich durch die Druckluft erreicht wird. Das flüssige Gemisch wird durch die Druckluft so mitgerissen und gleichsam transportiert, daß es ausreichend tief in den Trockengemischstrom eindringen kann und eine ausreichende Durchmischung erreicht wird.
  • Der Einfluß der seitlich eingespeisten Druckluft auf den Mischvorgang läßt sich daraus ableiten und die hervorragende Vermischung von seitlich eingespeister Druckluft und Flüssigkeit daraus ersehen, daß bei ohne Trockenstrom betriebenem Mischrohr, dem also lediglich Druckluft und beispielsweise Wasser seitlich zugeführt werden, sich vor dem Austrittsende des Mischrohrs ein Schweif von etwa 1 m Länge (je nach Betriebsparametern) an feinstverteiltem Wasser bildet. Einzelne Wassertröpfchen sind darin nicht mehr 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.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Mischverfahrens werden deutlich durch Vergleich mit den Eigenschaften des bekannten Verfahrens. Hierauf wird im folgenden eingegangen:
  • 1. Der erfindungsgemäß gemischte Materialstrom ist homogener gemischt und gleichmäßiger durchfeuchtet als der nach dem bekannten Verfahren gemischte Strom. Bei letzterem erkennt man seitlich häufig Streifen im Strahlkegel, der untere Bereich des Strahlkegels ist typischerweise stärker durchmischt als der obere Bereich. Dagegen sind derartige Schichten beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht zu erkennen, was auf eine bessere Durchmischung und ein gleichmäßigeres Anfeuchten hindeutet.
  • 2. Bei dem bekannten Mischverfahren beträgt die in einem Arbeitsgang aufzubringende Auftragdicke bei senkrechten Flächen etwa 3 bis 4 cm. Aufgrund der forcierten und wesentlich besseren Durchmischung werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Auftragsdicken erzielt, die wesentlich über diesen Werten liegen, beispielsweise 20 cm betragen. Es ist also nicht mehr, wie beim herkömmlichen Verfahren, notwendig, bei größeren Dicken in mehreren Lagen zu arbeiten.
  • 3. Der Rückprall liegt bei dem bekannten Mischverfahren relativ hoch und besteht bekanntlich hauptsächlich aus Zuschlagstoffen, so daß die Rückprallmenge nicht nur einen Materialverlust bedeutet, sondern auch bei der Zusammensetzung des fertigen Produkts berücksichtigt werden muß, da wegen des Rückpralls die Anteile der einzelnen Stoffe im Trockengemisch anders sind als im aufgetragenen Material. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Rückprall deutlich verringern, er liegt erheblich unter den für das bekannte Verfahren angegebenen Werten. Dies erspart einerseits Material, andererseits aber kann das Mischungsverhältnis des fertigen Produkts genauer angegeben werden. Aufgrund der wesentlich besseren Durchmischung von flüssigem Gemisch und Trockengemisch wird die Gefahr vermieden, daß zu trockenes Material auf die Auftragsfläche gelangt, wo es rückprallen kann, zumindest aber eine Ungleichmäßigkeit im fertigen Spritzprodukt bewirkt. Auch zu stark angefeuchtete Stellen, die rutschen oder abtropfen könnten, werden vermieden.
  • 4. Bei dem nach dem bekannten Mischverfahren arbeitenden Mischrohren stellt man häufig Ungleichmäßigkeiten des aus dem Mischrohr austretenden Materialstroms fest, dieser tritt paketweise aus, also in Form von Strähnen oder Pfropfen. Das Trockengemisch wird durch die verwendete Trockenspritzmaschine nicht gleichmäßig dem Mischrohr zugeliefert, weil die Maschine zumeist diskontunuierlich arbeitet. Der Düsenführer spürt den ungleichmäßigen Materialstrom als pneumatische Stöße, also als Rückstoß. Überraschenderweise werden diese pneumatischen Stöße beim erfindungsgemäßen Mischverfahren abgebaut, der Spritzstrahl ist wesentlich gleichmäßiger und bewirkt keinen Rückstoß auf das Mischrohr.
  • 5. Bei dem erfindungsgemäßen Mischverfahren kann die Wasserzugabe deutlich geringer sein als beim herkömmlichen Verfahren, wodurch sich der durch das Fertigprodukt entscheidende Wasserzementwert verbessert. Wegen der wesentlich verbesserten Durchmischung muß die Wasserzugabe nun nicht mehr darauf abgestellt werden, daß der im oberen Strahlbereich liegende, beim bekannten Mischverfahen geringer als die darunter befindlichen Bereiche angefeuchtete Teilstrom ausreichend durchnäßt wird.
  • 6. Aufgrund der besseren Durchmischung wird der beim Trockenspritzverfahren anfallende Staub besser gebunden, der Düsenführer atmet also weniger Staub ein.
  • 7. Beim herkömmlichen Verfahren beobachtet man Spritzschatten hinter Armierungen und in Ecken Nester. Beides könnte durch zu trockenes Material verursacht sein, sowie durch Rückprallen des Materials. Überraschenderweise treten diese Effekte bei dem erfindungsgemäßen Mischverfahren nicht auf.
  • Bei den Mischrohren nach der Erfindung strömen aus getrennten Kanälen flüssiges Gemisch und Druckluft in einen gemeinsamen Mischbereich. Dieser Mischbereich kann sich im Innenraum des Mischrohres oder unmittelbar an dessen Innenwand befinden (im folgenden V-Mischrohr genannt), oder vom Innenraum getrennt sein, in diesem Fall strömt das Mischprodukt aus Druckluft und flüssigem Gemisch durch gemeinsame Injektionskanäle in den Innenraum des Mischrohrs (im folgenden Y-Mischrohr genannt). Bei dem V-Mischrohr beeinflußt aufgrund der sehr eng nebeneinander liegenden Austrittsöffnungen der Injektionskanäle für flüssiges Gemisch und Druckluft die Druckluft das Ausströmen des flüssigen Gemischs aus den ersten Injektionskanälen und reißt das dort austretende Wasser mit, so daß unabhängig von der Intensität des Flüssigkeitsstrahls 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.
  • Bei der Zugabe von Stahlfasern wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Rückprall an Stahlfasern deutlich vermindert, eine Igelbildung der Stahlfasern konnte nicht beobachtet werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von vier, nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen für Mischrohre. Hierzu wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in dieser zeigen:
  • Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Y-Mischrohr mit Vormischung von Luft und Wasser in einem Ringraum,
  • Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein Y-Mischrohr entsprechend Figur 1, jedoch mit Vormischung in den Injektionskanälen,
  • Fig. 3 einen Axialschnitt eines V-Mischrohrs mit ersten Injektionskanälen für Wasser und zweiten Injektionskanälen für Druckluft, und
  • Fig. 4 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-Mischrohr).
  • Die in der Zeichnung dargestellten Mischrohre für das Beton-Trockenspritzen bestehen im wesentlichen aus einem rohrartigen Teil, im folgenden Hauptstück 20 genannt, das einen Endbereich 22 für den Anschluß einer Förderleitung 24 und einen diesem auf der Achse 26 des Mischrohrs gegenüberliegenden Endbereich, der das Austrittsende 28 bildet, hat. Die Anordnung ist, wie Figur 1 zeigt, so getroffen, daß sich der lichte Querschnitt für in der Förderleitung 24 im Dünnstrom gefördertes Trockengemisch 30 praktisch nicht ändert, lediglich im Bereich des Austrittsendes konvergiert das Hauptstück 20 geringfügig. Eine Düsenwirkung wird insgesamt somit nicht angestrebt.
  • In das Hauptstück 20 ist ein Verteilerring 32 dicht eingeschraubt. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 hat er zwei Sätze von Injektionskanälen 34, die beide V-förmig zueinander stehen und in einem Winkel von +60° bzw. -60° zur Achse 26 verlaufen. Insgesamt hat jeder Satz jeweils zwanzig Injektionskanäle 34, die im Innenraum 36 des Mischrohrs enden.
  • Das andere Ende der Injektionskanäle 34 befindet sich in einem Ringraum 38, der im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als Mischkammer dient. Er ist über eine Vielzahl von Wasserkanälen 40 mit einem Wasser-Ringraum 42 und ebenfalls über eine Vielzahl von auf dem Umfang verteilten Luftkanälen 44 mit einem Luft-Ringraum 46 verbunden. Diese beiden Ringräume 42,46 dienen als Versorgungsleitung und Speicher für Wasser bzw. Luft, sie ermöglichen es, Wasser bzw. Luft über jeweils eine einzige äußere Zuleitung zuzuführen. Damit dienen sie der Verteilung der Luft bzw. des Wassers. 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 angeschlossen.
  • Beim praktischen Betrieb strömt das unter einem Druck von beispielsweise 6 bar im Wasser-Ringraum 42 stehende Wasser durch die vielen Wasserkanäle 40 in den Ringraum 38, wo es mit einer Vielzahl von Druckluftstrahlen zusammentrifft. Diese kommen über eine Vielzahl von Luftkanälen 44 aus dem Luft-Ringraum 46, der unter einem Druck von etwas mehr als 6 bar steht. Dies Wasserstrahlen treten etwa quer zur Richtung der Injektionskanäle 34 ein, wodurch eine zusätzliche Verwirbelung erreicht wird. Dagegen strömen die Druckluftstrahlen etwa in der Austrittsrichtung der Injektionskanäle 34 in den Ringraum 38.
  • Gegebenenfalls kann im Ringraum 38 und in Austrittsrichtung der Wasserkanäle 40 ein Strahlspalter, eine scharfe Kante oder ein Sieb vorgesehen sein, um das Zerstöben des Wassers mechanisch zu unterstützen. Die Form des Ringraums wird so gewählt, daß in ihm eine optimale Durchmischung von Wasser und Luft erreicht wird. Der Durchmesser der Injektionskanäle 34 ist etwas größer als beim bekannten Mischrohr, weil zusätzlich Luft durchgelassen werden muß. Stattdessen kann jedoch auch die Anzahl der Injektionskanäle 34 gegenüber dem bekannten Mischrohr stark vergrößert werden. Die Ringräume 42 und 46 werden durch eine Überwurfmuffe 60 nach außen begrenzt, diese wird auf das Hauptstück 20 aufgeschraubt.
  • Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 findet der Mischvorgang im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 nicht in einem speziellen Mischraum (Ringraum 38), sondern in den Injektionskanälen 34 statt. Der Ringraum 38 dient nun als Wasser-Ringraum und ist direkt über die Injektionskanäle 34 mit dem Innenraum 36 des Mischrohrs verbunden. Sein Anschluß nach außen erfolgt über eine Bohrung 48, die in das Ventil 52 und den Wasseranschluß 50 übergeht (nicht dargestellt). Wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Injektionskanäle in einem Verteilerring 32 ausgebildet, sie stehen etwa 60° zur Achse 26 in Förderrichtung. Zur Ausbildung der Luftkanäle 44 ist in den Verteilerring 32 vom Austrittsende 28 her eine Nut 62 eingearbeitet, die alle Injektionskanäle 34 schneidet. Sie kommuniziert mit Luftkanälen 44, die ebenso wie die Wasserkanäle 40 im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ausgebildet sind und in den Luft-Ringraum 46 münden.
  • Insgesamt findet also im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 die erfindungsgemäße Vormischung zwischen Luft und Wasser da statt, wo die Nut 62 die einzelnen Injektionskanäle 34 schneidet.
  • Anstelle der gezeigten Ausführungen nach Figur 1 und 2 kann die erfindungsgemäße Vormischung zwischen Luft und Wasser auch im Bereich der Wasserkanäle, der Bohrung 54 oder noch weiter außerhalb stattfinden. Das bekannte Mischrohr der eingangs genannten Art läßt sich beispielsweise dadurch auf das erfindungsgemäße Vormischen von Luft und Wasser umrüsten, daß in die (außen sichtbare, gebogene) Wasserzuleitung Druckluft injiziert wird.
  • Obwohl es erfindungsgemäß bevorzugt wird, die Luft bzw. das Wasser unter Druck zuzuführen, kann auch der Ansaugeffekt eines Luft- bzw. Wasserstromes genutzt werden, um den jeweils anderen, für die Vormischung benötigten Partner anzusaugen, wie die Luft-Wasservermischung beispielsweise bei Auslaufverschraubungen von Wasserhähnen erreicht wird.
  • Auch im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein Verteilerring 32 vorgesehen, diese hat jedoch neben den ersten Injektionskanälen 34 zweite Injektionskanäle 35, die V-förmig zueinander verlaufen, in den Innenraum 36 des Mischrohrs mit einem gemeinsamen Austrittsloch 37 münden, die jeweils in gleiche 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 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. 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 6 bar im Wasser-Ringraum 42 stehende Wasser durch die vielen ersten Injektionskanäle 34 in den Innenraum 36 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. Auf Grund der eng benachbarten Austrittsöffnung, in Figur 1 in Form eines gemeinsamen Austrittlochs 37, wirkt der im spitzen Winkel zum Wasserstrahl ausströmende Druckluftstrahl auf den Wasserstrahl ein und bewirkt einen Sog im Bereich der ersten Injektionskanäle, wodurch das Wasser zusätzlich gefördert wird. Insbesondere schaffen die Druckluftstrahlen aus den zweiten Injektionskanälen 35 eine Wirbelzone, durch die von recht einströmendes Trockengemisch 30 stark verwirbelt wird.
  • Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 3, das ein reine V-Mischrohr zeigt, ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 eine Kombination eines V- mit einem Y-Mischrohr gezeigt. Der Aufbau ist jedoch grundsätzlich ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, lediglich ist der Verteilerring axial länger und hat insgesamt drei ringförmig umlaufende Ausnehmungen, die hier, wiederum zusammen mit der Innenwandung des Hauptstücks 20, von links 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 Ausführungsbeispiel nach Figur 3, 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 46 ist über eine Bohrung 54 und ein regelbares Ventil 56 ebenfalls an eine Luftleitung 58 angeschlossen. Von ihm 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 gelangt. Dadurch mischen sich im Ringraum 38 Druckluft und Wasser, das Gemisch strömt über die ersten Injektionskanäle 34 in den Innenraum 36. Auf Grund der engen Nachbarschaft zwischen den Austrittsöffnungen der paarweise angeordneten Injektionskanäle 34, 35, tritt die oben beschriebene Wechselwirkung auf. Das zusätzliche Einspeisen von Druckluft in die ersten Injektionskanäle, das der Y-Anordnung entspricht, hat besondere Vorteile beim Spritzen von kunststoffhaltigem Beton.
  • Überraschenderweise haben sich besondere Vorteile der oben beschriebenen Düsen bei der Zumischung von Betonzusätzen, insbesondere Schnellbindern 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 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 Schnellbindern konnte eine ausgezeichnete Vermischung und damit geringsmögliche Zugabe an Schnellbindern erzielt werden, so daß die Minderung der Betonqualität in Grenzen gehalten werden konnte.
  • Die erfindungsgemäßen Mischrohre zeichnen sich durch eine einfache Handhabung, also geringe Anforderungen an der Benutzer aus.
  • In praktischen Versuchen haben sich Mischrohre ohne Einschnürungen, also ohne Düseneffekt, besonders bewährt. Eine Verwendung der Vormischung von Wasser und Luft entsprechend der Erfindung und für mit Einschnürungen versehenen Mischrohren soll jedoch ausdrücklich nicht ausgeschlossen werden. Insbesondere zeigen auch Auslauftrichter, wie zum Beispiel ein Diffusor einer Lavaldüse, Verbesserungen der Strahlcharakteristika, zum Beispiel bei besonderen Mischungen, wie sie zum Beispiel im Bergbau Anwendung finden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Mischen eines kunststoffhaltigen Spritzbetons in einem Mischrohr, bei dem ein das Mischrohr axial durchströmendes Beton-Trockengemisch vor dem Austritt aus dem Mischrohr mit einer Kunstharzemulsion sowie mit Wasser versetzt und durchmischt wird, wobei die Kunstharzemulsion und das Wasser durch eine Vielzahl von quer zur Axialrichtung des Mischrohres angeordneten Injektionskanälen strömen und das Mengenverhältnis von Kunstharzemulsion und Wasser regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzemulsion und das Wasser gemischt werden, daß dieses Gemisch durch erste Injektionskanäle (34) strömt, daß über in unmittelbarer Nähe jedes dieser Injektionskanäle (34), oder in einem gemeinsamen Austrittsloch (37) oder in jeweils einen ersten Injektionskanal (34) vor einem gemeinsamen Austrittsloch (37) einmündende, zusätzliche zweite Injektionskanäle (35,44) Druckluft eingeleitet wird und daß der Druckluftstrom und das Gemisch aus Kunstharzemulsion und Wasser unabhängig voneinander regelbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zumischen von Druckluft in das Gemisch aus Kunstharzemulsion und Wasser vor dem Austritt aus den Injektionskanälen die Vormischung zwischen Luft und Wasser in den Injektionskanälen oder in einem als Mischkammer ausgebildeten Ringraum erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zufuhr von Druckluft in einem gemeinsamen Austrittsloch (37) oder in unmittelbarer Nähe jedes ersten Injektionskanals (34) über die ersten Injektionskanäle mit Druckluft vermischtes Wasser zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zumischung von Druckluft über in unmittelbarer Nähe jedes ersten Injektionskanals (34) mündende, zweite Injektionskanäle (35) die aus den ersten Injektionskanälen (34) strömenden, wasserhaltigen Strahlen im spitzen Winkel auf die aus den zweiten Injektionskanälen (35) strömenden Druckluftstrahlen im Innenraum des Mischrohres treffen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trockengemisch Armierungsteile, beispielsweise Stahlnadeln, beigemischt werden.
6. Mischrohr zum Beton-Trockenspritzen, dessen einer Endbereich (22) einen Anschluß für eine Förderleitung von im Dünnstrom gefördertem Trockengemisch, dessen anderer, dem ersten axial gegenüberliegender Endbereich (28) das Austrittsende bildet und das einen Wasseranschluß (50) sowie eine Ringkammer (38) aufweist, die über eine Mehrzahl von Injektionskanälen mit dem Innenraum des Mischrohrs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der als Mischraum dienenden Ringkammer (38) ein mit dem Wasseranschluß (50) verbundener Ringraum (42) für Wasser und ein mit einem Luftanschluf (58) verbundener Ringraum (46) für Luft vorgeordnet sind, die durch Wasserkanäle (40) bzw. Luftkanäle (44) mit der Ringkammer (38) in Verbindung stehen.
7. Mischrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (38) und in Austrittsrichtung der Wasserkanäle (40) eine das Zerstäuben des Wassers mechanisch unterstützende Einrichtung in Form eines Strahlspalters, einer scharfen Kante oder eines Siebes vorgesehen ist.
8. Mischrohr zum Beton-Trockenspritzen, dessen einer Endbereich (22) einen Anschluß für eine Förderleitung von im Dünnstrom gefördertem Trockengemisch, dessen anderer, dem ersten axial gegenüberliegender Endbereich (28) das Austrittsende bildet und das einen Wasseranschluß (50) sowie eine Ringkammer (38) aufweist, die über eine Mehrzahl von Injektionskanälen mit dem Innenraum des Mischrohrs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Zumischung von Druckluft in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnungen der ersten Injektionskanäle (34) oder in einem gemeinsamen Austrittsloch (37) mit den ersten Injektionskanälen (34) zweite Injektionskanäle (35) vorgesehen sind, die von einem zweiten, an eine Druckluftquelle anschließbaren Ringraum (46) ausgehen und mit den ersten Injektionskanälen (34) in einem spitzen Winkel aufeinander zulaufen, wobei jedem einzelnen einer Vielzahl von zweiten Injektionskanälen (35) ein erster Injektionskanal (34) zugeordnet ist.
8. Mischrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der in unmittelbarer Nähe mündenden Injektionskanäle (34 und 35) im Abstand von maximal 2 mm angeordnet sind.
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