EP0517207B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bauschaum, insbesondere Zementschaum - Google Patents

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EP0517207B1 EP92109445A EP92109445A EP0517207B1 EP 0517207 B1 EP0517207 B1 EP 0517207B1 EP 92109445 A EP92109445 A EP 92109445A EP 92109445 A EP92109445 A EP 92109445A EP 0517207 B1 EP0517207 B1 EP 0517207B1
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foam
foaming agent
compressed air
laitance
injected
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Dieter Meier
Heinz Ruppert
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ZTI ZEMENTSCHAUM-TECHNIK INTERNATIONAL GmbH
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RUME Maschinenbau GmbH
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/311—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam

Definitions

  • the invention relates to a method for producing construction foam from air, water, foaming agent and an additive, in particular cement foam.
  • air, water and a foaming agent - usually via perforated disks connected in series - are used to produce a foam that is fed to a mixing device at the processing location, into which the prefabricated cement slurry is introduced via an additional line.
  • the device for producing the cement slurry and the foaming agent are thus on the ground floor, which makes it necessary to press the heavy cement slurry upwards using screw conveyors or the like.
  • Another difficulty of the previously used method is that by mixing the prefabricated foam with the cement, only so-called heavy foam with foam weights of 800 kg / m3 or more can be produced.
  • GB-A-2 118 451 describes a method in which a cement slurry is introduced into a pipeline by means of a slurry pump.
  • the pipeline are, cf. 1 and 2, each connected to a foam and a gas supply line.
  • the respective media are fed to the sludge via this.
  • the hinge-capable mixture is processed in the pipeline identified by reference number 10, which is not characterized in any way either in length, in diameter or in any other condition.
  • the mixture thus prepared is split in a branch (reference number 11 “piping means”) into two separate pipe halves 12, 13, in which the mixture is transported further.
  • each branch 12, 13 there is a "pressure control means" identified by the reference numerals 14 and 15, both of which end in a collecting chamber 17.
  • the actual foaming of the mixture takes place in this chamber, namely in that the two mixture streams which are transported in branches 12 and 13 are sprayed vertically onto one another under high pressure, for which purpose the "pressure control means” 14 and 15 are arranged diametrically.
  • the high-pressure spraying of the streams onto one another in the so-called "focal point" 16 results in the turbulent mixing of the two streams and thus the actual activation of the foaming process, so that the foam is formed exclusively in the "collection chamber" 17.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device which is suitable for carrying out the method and which makes it possible in a simpler manner Way to produce and process light foam.
  • the invention provides that cement slurry is injected under high pressure into a mixing chamber and mixed with a foaming agent and that the mixture is fed directly behind it to an expansion nozzle into which compressed air is blown in.
  • the cement foam is produced in a single operation, which, owing to its low density, can then be conveyed to higher floors solely by the high pressures of the injected additives in a hose connected to the expansion nozzle, without the need for a complex screw pump or the like.
  • the quasi one-step production of the cement foam according to the invention instead of the mixture of cement slurry with a previously produced foam also enables a much lower foam density of about 250 to 400 kg / m 3 to be achieved.
  • the invention provides a valve block with connections for the cement slurry, of the foam agent and the compressed air and an outgoing foam line, the outlet axis of the injection-mixing nozzle for the cement slurry-foam agent mixture being transverse, essentially perpendicular to the expansion nozzle aligned with the outlet axis of the compressed air injection nozzle.
  • the arrangement according to the invention makes it possible to achieve a valve block which can be built very small, in which the externally operable setting wheels of the injection nozzles, which are preferably designed as metering valves, for the cement slurry, the foam agent and the compressed air nevertheless protrude in various directions so that they can be operated easily, with a very particular advantage
  • Injection nozzles are to be arranged interchangeably in a block having the connecting bores to the outer connections and between different injection nozzles.
  • connection 2 for a hose for the injection of cement slurry and a connection 3 for a compressed air hose and finally a further connection 4 for the foaming agent, while at 5 a connection for the outgoing cement foam line is indicated.
  • the cement slurry sucked in via a pressure pump and introduced at about 28 bar via connection 2 is injected with the aid of an injection valve 6 with a setting wheel 16 a mixing chamber 7 is injected, into which the foam agent is also injected via a second injection valve 8 with setting wheel 9.
  • a transversely extending expansion nozzle 10 is arranged, the axis of which is flush with the outlet axis of a compressed air valve 11 with a setting wheel 12, so that the compressed air introduced via the connection 3 immediately after it emerges into the mixing chamber 7 with the cement slurry-foam agent mixture to mix, this mixture foaming directly in the expansion nozzle 10 to form a cement foam with a low foam weight due to the high pressure, so that no further pump or the like is required at all for the further transport of this finished cement foam.
  • the high pressure of approx.
  • 25 bar in the foam line for example a 3/4 "line, which can be connected to the foam outlet 5, enables this foam to be conveyed automatically even to higher floors, since the weight of the foam in a 10 or 15 m long lines is still so low that the high pressure in the expansion chamber is still sufficient for automatic delivery.
  • the various nozzles 6, 8, 11 and 10 are preferably screwable as replaceable parts 6a, 8a, 11a and 10a into corresponding holes in the base body 1, so that a very simple exchange in the event of damage or wear and tear during use is possible without any problems.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown.
  • the arrangement could of course also be used of the nozzles in a different way. What is essential, however, is the quasi one-stage foaming while avoiding the previous two-stage process, in which a finished foam is only subsequently mixed with the additive.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bauschaum aus Luft, Wasser, Schaummittel und einem Zuschlagstoff, insbesondere Zementschaum.
  • Bei der Herstellung derartiger Bauschäume - der Einfachheit halber wird im vorliegenden die Erfindung am Beispiel des am häufigsten verwendeten Zementschaums beschrieben, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf derartige Zementschäume damit verbunden sein soll - geht man heute üblicherweise folgenden Weg:
  • Zunächst wird aus Luft, Wasser und einem Schaummittel - meist über hintereinandergeschaltete Lochscheiben - ein Schaum erzeugt, der einer am Verarbeitungsort stehenden Mischvorrichtung zugeführt wird, in die über eine zusätzliche Leitung die vorgefertigte Zementschlämme eingebracht wird. Bei der Verarbeitung eines Zementschaums im oberen Stockwerk eines Hauses stehen somit die Vorrichtung zur Herstellung der Zementschlämme sowie des Schaummittels unten im Erdgeschoß, was es notwendig macht, die schwere Zementschlämme mit Hilfe von Schneckenförderern od. dgl. nach oben zu pressen. Eine weitere Schwierigkeit des bisher angewandten Verfahrens besteht darin, daß durch die Mischung des vorgefertigten Schaums mit dem Zement nur sogenannter Schwerschaum mit Schaumgewichten von 800 kg/m³ oder mehr hergestellt werden kann.
  • Die GB-A-2 118 451 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Zementschlämme in eine Rohrleitung mittels einer Schlämmepumpe eingebracht wird. Der Rohrleitung sind, vgl. Fig. 1 und 2, jeweils eine Schaummittel- und eine Gaszuleitung angeschlossen. Über diese erfolgt die Zuführung der jeweiligen Medien zur Schlämme. Damit erfolgt die Aufbereitung des scharnfähigen Gemisches in der mit der Bezugsnummer 10 gekennzeichneten Rohrleitung, die weder in der Länge, noch im Durchmesser, noch in ihrer sonstigen Beschaffenheit in irgendeiner Art und Weise charakterisiert ist. Nach erfolgter Zuleitung des Gases wird die so aufbereitete Mischung in einer Abzweigung (Bezugszeichen 11 "piping means") in zwei getrennte Rohrleitungshälften 12, 13 aufgespalten, in welcher die Mischung weiter transportiert wird. Am Ende jedes Astes 12, 13 ist jeweils ein mit den Bezugszeichen 14 und 15 gekennzeichnetes "pressure control means" angeordnet, die beide in einer Sammelkammer 17 enden. In dieser Kammer erfolgt schließlich die eigentliche Aufschäumung der Mischung und zwar dadurch, daß die beiden Mischungsströme, die in den Ästen 12 und 13 transportiert werden, unter hohem Druck senkrecht aufeinandergespritzt werden, wozu die "pressure control means" 14 und 15 diametral angeordnet sind. Durch das unter hohem Druck erfolgende Aufeinanderspritzen der Ströme in dem sogenannten "focal point" 16 erfolgt die turbulente Vermischung der beiden Ströme und dadurch bedingt die eigentliche Aktivierung des Schaumvorganges, so daß der Schaum ausschließlich in der "collection chamber" 17 gebildet wird. Um dieses Aufschäumen überhaupt zu bewerkstelligen, ist es erforderlich, daß die beiden Ströme mit hoher Kraft aufeinanderprallen, so daß eine gute Durchmischung bei gleichzeitigem Aufschäumen erreicht wird (vgl. Seite 2, Zeile 44 bis 76). Das Aufschäumen findet somit lediglich innerhalb der "collection chamber" 17 statt, jedoch nicht in einer der Rohrleitungen 10, 12 oder 13. Nach erfolgtem Aufschäumen wird der Schaum abgezogen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, welches es ermöglicht, in einfacherer Weise auch Leichtschaum herzustellen und zu verarbeiten.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß Zementschlämme unter hohem Druck in eine Mischkammer eingespritzt und mit einem Schaummittel vermischt wird und daß die Mischung unmittelbar dahinter einer Expansionsdüse zugeleitet wird, in die dosiert Druckluft eingeblasen wird.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt quasi in einem Arbeitsgang die Herstellung des Zementschaums, der dann - infolge seines geringen Raumgewichts - allein durch die hohen Drucke der eingespritzten Zuschlagstoffe in einem an die Expansionsdüse angeschlossenen Schlauch in höhere Stockwerke befördert werden kann, ohne daß es hierfür einer aufwendigen Schneckenpumpe od. dgl. bedarf. Die erfindungsgemäße quasi einstufige Herstellung des Zementschaums anstelle der Mischung von Zementschlämme mit einem vorher hergestellten Schaum ermöglicht darüber hinaus die Erreichung sehr viel geringerer Schaumdichte von etwa 250 bis 400 kg/m³.
  • Bei umfangreichen, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen hat es sich dabei gezeigt, daß hervorragende Arbeitsergebnisse mit niedrigen Schaumgewichten und mit einfacher Direktförderung des Schaums auch in höhere Stockwerke erzielt werden können, wenn man die Zementschlämme unter einem Druck von etwa 25 bar in die Mischkammer einspritzt, während der Druck für die in die Expansionsdüse zusätzlich eingeleiteten Druckluft bevorzugt bei ca. 8 bar liegen sollte.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Erfindung einen Ventilblock mit Anschlüssen für die Zementschlämme, des Schaummittels und die Druckluft sowie eine abgehende Schaumleitung vor, wobei die Austrittsachse der Einspritz-Misch-Düse für die Zementschlämme-Schaummittel-Mischung quer, im wesentlichen senkrecht zur mit der Austrittsachse der Drucklufteinspritzdüse fluchtenden Expansionsdüse steht.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich ein sehr klein baubarer Ventilblock erzielen, bei dem die von außen betätigbaren Einstellräder der bevorzugt als Dosierventile ausgebildeten Einspritzdüsen für die Zementschlämme, das Schaummittel und die Druckluft dennoch gut bedienbar teilweise in verschiedene Richtungen ragen, wobei mit ganz besonderem Vorteil die Einspritzdüsen auswechselbar in einem die Verbindungsbohrungen zu den äußeren Anschlüssen sowie zwischen verschiedenen Einspritzdüsen aufweisenden Block angeordnet sein sollen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, die einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventilblock darstellt.
  • In einem Grundblock 1 sind dabei ein Anschluß 2 für einen Schlauch zur Einspritzung von Zementschlämme sowie ein Anschluß 3 für einen Druckluftschlauch und schließlich ein weiterer Anschluß 4 für das Schaummittel vorgesehen, während bei 5 ein Anschluß für die abgehende Zementschaumleitung angedeutet ist.
  • Die über eine Druckpumpe angesaugte und mit etwa 28 bar über den Anschluß 2 eingebrachte Zementschlämme wird mit Hilfe eines Einspritzventils 6 mit einem Einstellrad 16 in eine Mischkammer 7 eingespritzt, in welche über ein zweites Einspritzventil 8 mit Einstellrad 9 auch das Schaummittel eingespritzt wird. Am Ende der Mischkammer 7 ist eine quer abgehende Expansionsdüse 10 angeordnet, deren Achse mit der Austrittsachse eines Druckluftventils 11 mit Stellrad 12 fluchtet, um die über den Anschluß 3 eingeleitete Druckluft unmittelbar nach dem Austreten in die Mischkammer 7 mit der Zementschlämme-Schaummittel-Mischung innig zu vermischen, wobei diese Mischung infolge des hohen Drucks unmittelbar in der Expansionsdüse 10 zu einem Zementschaum mit geringem Schaumgewicht aufschäumt, so daß zum Weitertransport dieses fertigen Zementschaums zur Verarbeitungsstelle überhaupt keine weitere Pumpe od. dgl. mehr erforderlich ist. Der hohe Druck von ca. 25 bar in der beispielsweise als 3/4" - Leitung ausgebildeten Schaumleitung, die an den Schaumauslaß 5 angeschlossen werden kann, ermöglicht ein selbsttätiges Weiterfördern dieses Schaums auch in höhere Stockwerke, da das Gewicht des Schaums in einer 10 oder 15 m langen Leitungen immer noch so gering ist, daß der hohe Druck in der Expansionskammer nach wie vor zur selbsttätigen Förderung ausreicht.
  • Die verschiedenen Düsen 6, 8, 11 und 10 sind bevorzugt als auswechselbare Teile 6a, 8a, 11a und 10a in entsprechende Bohrungen des Grundkörpers 1 einschraubbar, so daß ein sehr einfacher Austausch bei etwaigen Beschädigungen oder aufgrund eines Verschleißes im Gebrauch problemlos möglich ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Neben der bereits eingangs angesprochenen Möglichkeit der Herstellung auch anderer Bauschäume, bei denen anstelle von Zement ein anderes Zuschlagmittel verwendet wird, ließe sich selbstverständlich die Anordnung der Düsen auch in anderer Weise realisieren. Wesentlich ist aber die quasi einstufige Aufschäumung unter Vermeidung des bisherigen zweistufigen Verfahrens, bei dem ein fertiger Schaum erst nachträglich mit dem Zuschlagstoff vermischt wird.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung von Bauschaum aus Luft, Wasser, Schaummittel und einem Zuschlagstoff, insbesondere Zementschaum, dadurch gekennzeichnet, daß Zementschlämme unter hohem Druck in eine Mischkammer eingespritzt und mit einem Schaummittel vermischt wird und daß die Mischung einer unmittelbar dahinter angeordneten Expansionsdüse zugeleitet wird, in die dosiert Druckluft eingeblasen wird und in der die Mischung aufschäumt.
  2. Verfahren zur Herstellung von Bauschaum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zementschlämme unter einem Druck von 25 bar eingespritzt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung von Bauschaum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft unter ca. 8 bar eingeblasen wird.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Ventilblock (1) mit Anschlüssen (2,3,4,5) für die Zementschlämme, das Schaummittel und Druckluft sowie eine abgehende Schaumleitung, wobei die Austrittsachse der Einspritz-Mischdüse für die Zementschlämme-Schaummittel-Mischung quer, im wesentlichen senkrecht zur mit der Austrittsachse der Drucklufteinspritzdüse (11) fluchtenden, unmittelbar hinter der Einspritz-Mischdüse/Mischkammer (6-8) angeordneten Expansionsdüse (10) steht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen (6,8,11) für Zementschlämme, Schaummittel und Druckluft als Dosierventile mit von außen betätigbaren Einstellrädern (16,9,12) ausgebildet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen auswechselbar in einen die Verbindungsbohrungen zu den äußeren Anschlüssen, sowie zwischen verschiedenen Einspritzdüsen aufweisenden Block angeordnet sind.
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