EP4338826A1 - Apparatus and method for mixing soft gel medium - Google Patents
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- EP4338826A1 EP4338826A1 EP22195907.5A EP22195907A EP4338826A1 EP 4338826 A1 EP4338826 A1 EP 4338826A1 EP 22195907 A EP22195907 A EP 22195907A EP 4338826 A1 EP4338826 A1 EP 4338826A1
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Definitions
- the invention relates to a device for mixing a soft gel medium according to claim 1.
- the invention further relates to a method for mixing a soft gel medium according to claim 14.
- an excavation pit enclosure For excavation pits whose bottoms are below a groundwater level, an excavation pit enclosure is generally required.
- the excavation pit enclosure is intended to prevent groundwater from entering the excavation pit.
- a vertical, tight enclosing wall is created up to a water-blocking soil layer in the ground.
- an essentially horizontal sealing base must be created for the excavation pit enclosure.
- From the generic DE 102 18 771 A1 describes a method for producing a sealing sole in which a soft gel medium is injected into a given soil layer.
- the soft gel medium is adjusted depending on the conditions on site and in particular on a pH value of the groundwater so that the soft gel medium is injected into the soil layer in a liquid state, if possible, while the soft gel medium changes into a gel-like state after being injected into the soil layer and thus capillaries between rock grains or pebbles become clogged. This creates a water-blocking layer.
- a water-blocking spherical or disk-shaped injection body By pumping the injection medium around an injection site, a water-blocking spherical or disk-shaped injection body is created.
- a water-blocking layer and thus a sealing sole can be formed in a floor layer.
- the quality of a sealing sole created in this way depends largely on the design of the soft gel medium to be injected.
- the mixture for the soft gel medium is created prematurely or not as required, this can lead to additives settling and thus to segregation of components of the medium. This can also affect the effect of the soft gel medium and in particular the size and quality of the sealing body created with it.
- the invention is based on the object of specifying a device and a method with which the production of a soft gel medium can be carried out reliably and with precise dosage.
- the device according to the invention is designed for mixing a soft gel medium and comprises a pump device which has a pump housing, a pump drive, a rotationally driven pump shaft and a pump element arranged on the pump shaft, the pump housing having a receiving space with the pump element, a pump inlet for suction and a pump outlet for discharging the soft gel medium under pressure through the pump element, and a metering device, which is flanged to the pump inlet, has a first inlet region for a first component of the soft gel medium and at least a second inlet region for at least a second component of the soft gel medium, and wherein the pump device is formed is to mix the first component and the at least one second component with one another to form the soft gel medium and to discharge them from the pump outlet under pressure.
- the conveying can take place directly into the soil layer or into an intermediate storage, from which injection into the soil layer can then take place.
- a basic idea of the invention is to supply the essential components for forming the soft gel medium with a metering device directly to the pump device and to mix them by means of the pump device to form the soft gel medium and to convey them further directly through the pump device. This ensures that the soft gel medium is created as needed and efficiently. By producing the soft gel medium in a timely and needs-based manner, settling and segregation processes can be largely avoided. In addition, the effect of a pump element for conveying the medium can be used directly for mixing and producing the medium.
- the pump element is driven to rotate and can thus generate a desired flow rate with a pump pressure.
- This can be designed for conveying into a storage container or a buffer or for injecting the soft gel medium into the soil layer via an injection element.
- the elongated, axially extending pump screws have a helical conveyor coil running in the axial direction.
- the entrance areas can be opened immediately Housing of the pump device is formed.
- the housing of the pump device can be constructed from several housing elements.
- the metering device has a mixing plate on which the first inlet region is arranged centrally and coaxially to the pump shaft and the at least one second inlet region is arranged radially to the axial direction of the pump shaft.
- the metering device is designed as a simple, compact device, which essentially comprises a plate-shaped housing element.
- the inlet area is located centrally on the plate side and extends across the thickness of the plate.
- the at least one second inlet region can be arranged in the mixing plate in a radially directed manner towards the central inlet or channel region. In this way, a particularly right-angled inflow between the different inlet areas can be achieved.
- a single second inlet area can be provided for the component to be supplied. It is particularly advantageous in a further development of the invention that two or more radially directed inlet regions are arranged. These can extend in particular evenly distributed over the circumference of the, in particular, channel-shaped first inlet region in the mixing plate. This means that several components can each be dosed individually and precisely via their own inlet area.
- the pump element can be designed in any suitable way.
- a particularly robust and practical embodiment of the invention results from the fact that the pump element is designed as a pump screw or pump wheel.
- the pump element can be formed overall from a solid material, in particular metal or plastic.
- the pump device is designed as an impeller pump, in which an impeller is provided with at least partially flexible or elastic pump blades.
- the elastic pump blades can thus follow an eccentrically shaped housing during the rotation of the impeller wheel in a generally known manner and thus bring about the desired pumping effect when the impeller wheel of the impeller pump rotates.
- a further preferred embodiment of the invention is that at the central inlet area there is a main opening for a carrier liquid, in particular Water, is arranged and that the at least one second inlet region is designed as a feed opening for metering in an additive to form the soft gel medium.
- a carrier liquid in particular Water
- the at least one second inlet region is designed as a feed opening for metering in an additive to form the soft gel medium.
- at least one metering opening for metering in an additive can be provided at both or all inlet areas in addition to a main opening.
- the metering device has a housing element which is approximately Y-shaped with two inlet pipes and one outlet pipe.
- Liquid components for forming the soft gel medium can be supplied via the inlet pipes arranged at two angles to one another in such a way that they are mixed as they flow into the common outlet pipe.
- a rotatingly driven pump element can be arranged in the outlet pipe or immediately following the outlet pipe. Accurate dosing of the individual components can be achieved in each inlet area. In addition, a good flow can be achieved, which leads to good mixing of the supplied components at the pump outlet.
- the housing element is flanged to the pump housing in which the pump element is arranged.
- an improvement in the mixing effect can be achieved by arranging at least one additional mixing element, which is driven in rotation by a mixing drive.
- the rotationally driven mixing element which is provided in addition to the at least one pump element, has no or no significant pumping effect in comparison to the pump elements.
- the mixing drive is designed as a high-speed drive with a speed of up to 10,000 revolutions per minute and more. With such a high-speed mixing drive, particularly good mixing of the individual components to form the soft gel mixture can take place directly within the pump device.
- the mixing element can be designed in any suitable way. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the mixing element is spherical or disk-shaped and has mixing holes is provided. In particular, the mixing element has a large number of edges, which lead to a particularly good shearing and swirling effect.
- the mixing element is preferably provided between the inlet areas and the actual pump element with the outlet from the pump housing. The mixing element is driven via a mixer shaft, which extends outside a flow channel for the soft gel medium and is connected to the outside mixing drive.
- a component for forming the soft gel medium is formed by mixing water, which can be pretreated physically or chemically.
- a chemical substance for example to adjust a pH value
- a hardener for example hydrogen carbonate, in powdery or dissolved form as well as silica sol and water glass in a liquid state can be added to the mixing water as a carrier liquid.
- a silicate gel solution can be formed as a soft gel medium, which is particularly suitable for forming a sealing sole in the floor.
- a control device which is designed to control the at least one drive.
- the control device can control the at least one pump drive and/or the drive for the mixing element.
- control device is designed to control and adjust metering quantities. In this way, a very precise composition of the mixture and thus the soft gel medium can be achieved.
- the control device is provided with an input device via which settings can be made by an operator, in particular regarding the quantities and mixing ratios to be supplied.
- the injection element can be designed in any way for introducing the soft gel medium into the soil.
- the injection element it is particularly expedient for the injection element to be designed as an injection lance or a drilling tool with a central feed channel.
- the pumping device can be connected via a pipe or hose line, if necessary with the interposition of a storage container or buffer and possibly another injection pump is connected to the injection element.
- the injection element is introduced into the soil to a desired depth, with the soft gel medium being injected into the surrounding soil layer via corresponding outlet openings on the injection element.
- the injection element can advantageously be rotated.
- the injection pressure can preferably be between 3 bar and 20 bar.
- the method according to the invention is carried out using the device according to the invention described above.
- the advantages described above can be achieved.
- the method can be used to produce a soft gel medium that can be introduced into a soil.
- a sealing base in the ground for an excavation pit enclosure can be created efficiently.
- An injection element can preferably be introduced into the soil and the soft gel medium can be injected into the soil via the injection element by means of a pump device.
- a device 10 according to the invention for mixing a soft gel medium with a pump device 12 is shown.
- the pump device 12 comprises a pump housing 14 with a pump inlet 15 and a pump outlet 16.
- a metering device 40 is flanged to the pump inlet 15, which will be described in more detail below in connection with Figures 2 and 3 is described.
- the pump outlet 16 is provided with a connecting flange to which a line connection to a storage container and/or to an injection element 50 can be connected.
- a storage container for holding and temporarily storing the soft gel medium produced.
- a receiving space 18 is formed within the pump housing 14, in which a pump element 30 designed as a pump wheel is arranged.
- the pump element 30 is driven in rotation by a pump drive 20 via a central pump shaft 22.
- the pump drive 20 is designed in particular as an electric motor and can preferably reach a speed of up to 10,000 revolutions per minute and more.
- the metering device 40 is designed with a plate-shaped housing element 41, a mixing plate 42 being formed with a central first inlet region 44 and two second lateral inlet regions 46a, 46b.
- the metering device 40 is flanged to the pump inlet 15 of the pump device 12 to form the device 10, which was previously used in connection with the Figure 1 has been described.
- a carrier liquid in particular water
- a carrier liquid in particular water
- corresponding further liquid or powdery, at least flowable, components can be metered into the first channel-shaped inlet region 44 via the two further second inlet regions 46a, 46b approximately at right angles to the flow direction of the carrier liquid.
- Corresponding metering units, in particular metering pumps, can be arranged at the second inlet regions 46a, 46b. This arrangement leads to intensive swirling of the components with the carrier liquid.
- a first pre-mixing of the components to form the soft gel medium can thus take place in the metering device 40.
- This premix is in the receiving space 18 of the pump device 12 by the rotatingly driven pump element 30 is further mixed completely or almost homogeneously and can be conveyed with a desired pressure from the pump outlet 16 of the pump device 12, preferably to an injection element 50.
- the injection element 50 can in particular be designed as an injection lance, which is inserted into a floor.
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen eines Weichgelmediums, mit einer Pumpeinrichtung 12, welche ein Pumpengehäuse 14, einen Pumpenantrieb 20, eine drehend angetriebene Pumpenwelle 22 und ein auf der Pumpenwelle angeordnetes Pumpenelement 30 aufweist, wobei das Pumpenhäuse einen Aufnahmeraum 18 mit dem Pumpelement, einen Pumpeneingang 15 zum Ansaugen und einen Pumpenausgang 16 zum Abfördern des Weichgelmediums unter Druck durch das Pumpelement aufweist, und einer Zudosiereinrichtung 40, welche an dem Pumpeneingang angeflanscht ist, einen ersten Einlassbereich 44 für eine erste Komponente des Weichgelmediums und mindestens einen zweiten Einlassbereich 46 für mindestens eine zweite Komponente des Weichgelmediums aufweist. Die Pumpeinrichtung ausgebildet ist, die erste Komponente und die mindestens eine zweite Komponente zum Bilden des Weichgelmediums miteinander zu mischen und aus dem Pumpenausgang abzufördern.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen eines Weichgelmediums gemäß dem Anspruch 1.The invention relates to a device for mixing a soft gel medium according to
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Mischen eines Weichgelmediums gemäß dem Anspruch 14.The invention further relates to a method for mixing a soft gel medium according to
Bei Baugruben, deren Sohlen unterhalb eines Grundwasserspiegels liegen, ist im Allgemeinen eine Baugrubenumschließung erforderlich. Die Baugrubenumschließung soll dem Eintritt von Grundwasser in die Baugrube verhindern. Zum Herstellen der Baugrubenumschließung wird eine vertikale, dichte Umfassungswand bis zu einer wassersperrenden Bodenschicht im Boden erstellt. Für den Fall, dass keine natürliche, horizontal verlaufende, wassersperrende Bodenschicht vorhanden ist, muss für die Baugrubenumschließung eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Dichtsohle erstellt werden.For excavation pits whose bottoms are below a groundwater level, an excavation pit enclosure is generally required. The excavation pit enclosure is intended to prevent groundwater from entering the excavation pit. To create the excavation pit enclosure, a vertical, tight enclosing wall is created up to a water-blocking soil layer in the ground. In the event that there is no natural, horizontal, water-blocking soil layer, an essentially horizontal sealing base must be created for the excavation pit enclosure.
Aus der gattungsbildenden
Durch das Einpumpen des Injektionsmediums um eine Injektionsstelle wird so ein wassersperrender kugel- oder scheibenförmiger Injektionskörper erzeugt. Durch die Aneinanderreihung einer Vielzahl derartiger Injektionskörper, welche aneinander angrenzen oder sich überschneiden, kann in einer Bodenschicht eine wassersperrende Schicht und damit ein Dichtsohle ausgebildet werden.By pumping the injection medium around an injection site, a water-blocking spherical or disk-shaped injection body is created. By arranging a large number of such injection bodies, which adjoin one another or overlap, a water-blocking layer and thus a sealing sole can be formed in a floor layer.
Die Qualität einer so erstellten Dichtsohle hängt maßgeblich von der Ausbildung des zu injizierenden Weichgelmediums ab.The quality of a sealing sole created in this way depends largely on the design of the soft gel medium to be injected.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Bilden des Weichgelmediums Wasser zu verwenden, dem in definierter Menge Kieselsol und Wasserglas zugeführt wird. Weiterhin kann das Wasser vorbehandelt und beispielweise mit einem HCO3-Pulver versetzt sein.It is known from the prior art to use water to form the soft gel medium, to which silica sol and water glass are added in a defined amount. Furthermore, the water can be pretreated and, for example, mixed with an HCO 3 powder.
Das Mischen der einzelnen Komponenten zum Bilden des Weichgelmediums ist schwierig, da verschiedene Probleme auftreten können. Bei einem ungleichmäßigen oder nicht dosiergenauen Mischen kann es zu einer vorzeitigen Gelbildung und zu Ausflockungen im Medium kommen. Hierdurch kann das Injizieren des Weichgelmediums in die Bodenschicht erheblich erschwert oder sogar unmöglich werden. Das Injizieren eines Weichgelmediums mit einer erhöhten Viskosität oder mit teilweisen Ausflockungen kann weiter dazu führen, dass der Injektionskörper im Boden nicht mit der gewünschten radialen Ausdehnung um die Injektionsstelle gebildet wird. Dies kann zu Undichtigkeiten in der Dichtsohle oder zu einem erhöhten Verbrauch an Weichgelmedium führen.Mixing the individual components to form the soft gel medium is difficult because various problems can arise. If the mixture is mixed unevenly or in the correct dosage, premature gel formation and flocculation in the medium can occur. This can make injecting the soft gel medium into the soil layer considerably more difficult or even impossible. Injecting a soft gel medium with an increased viscosity or with partial flocculation may further result in the injection body not being formed in the soil with the desired radial extent around the injection site. This can lead to leaks in the sealing sole or increased consumption of soft gel medium.
Weiterhin kann ein vorzeitiges oder nicht-bedarfsgerechtes Erstellen der Mischung für das Weichgelmedium wieder zu einem Absetzen von Zusatzstoffen und damit zu einem Entmischen von Komponenten des Mediums kommen. Auch hierdurch können die Wirkung des Weichgelmediums und insbesondere die Größe und die Qualität des damit erstellten Dichtkörpers beeinträchtigt werden.Furthermore, if the mixture for the soft gel medium is created prematurely or not as required, this can lead to additives settling and thus to segregation of components of the medium. This can also affect the effect of the soft gel medium and in particular the size and quality of the sealing body created with it.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welchen ein Herstellen eines Weichgelmediums zuverlässig und dosiergenau durchgeführt werden kann.The invention is based on the object of specifying a device and a method with which the production of a soft gel medium can be carried out reliably and with precise dosage.
Die Erfindung wird zum einen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The invention is achieved on the one hand by a device with the features of
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Mischen eines Weichgelmediums ausgebildet und umfasst eine Pumpeinrichtung, welche ein Pumpengehäuse, einen Pumpenantrieb, eine drehend angetriebene Pumpenwelle und ein auf der Pumpenwelle angeordnetes Pumpenelement aufweist, wobei das Pumpengehäuse einen Aufnahmeraum mit dem Pumpelement, einen Pumpeneingang zum Ansaugen und einen Pumpenausgang zum Abfördern des Weichgelmediums unter Druck durch das Pumpelement aufweist, und eine Zudosiereinrichtung, welche an dem Pumpeneingang angeflanscht ist, einen ersten Einlassbereich für eine erste Komponente des Weichgelmediums und mindestens einen zweiten Einlassbereich für mindestens eine zweite Komponente des Weichgelmediums aufweist, und wobei die Pumpeinrichtung ausgebildet ist, die erste Komponente und die mindestens eine zweite Komponente zum Bilden des Weichgelmediums miteinander zu mischen und aus dem Pumpenausgang unter Druck abzufördern. Das Fördern kann unmittelbar in die Bodenschicht oder in einen Zwischenspeicher erfolgen aus, aus welchem dann ein Injizieren in die Bodenschicht erfolgen kann.The device according to the invention is designed for mixing a soft gel medium and comprises a pump device which has a pump housing, a pump drive, a rotationally driven pump shaft and a pump element arranged on the pump shaft, the pump housing having a receiving space with the pump element, a pump inlet for suction and a pump outlet for discharging the soft gel medium under pressure through the pump element, and a metering device, which is flanged to the pump inlet, has a first inlet region for a first component of the soft gel medium and at least a second inlet region for at least a second component of the soft gel medium, and wherein the pump device is formed is to mix the first component and the at least one second component with one another to form the soft gel medium and to discharge them from the pump outlet under pressure. The conveying can take place directly into the soil layer or into an intermediate storage, from which injection into the soil layer can then take place.
Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, die wesentlichen Komponenten zum Bilden des Weichgelmediums mit einer Zudosiereinrichtung unmittelbar an der Pumpeinrichtung zuzuführen und diese mittels der Pumpeinrichtung zum Bilden des Weichgelmediums zu vermischen und durch die Pumpeinrichtung unmittelbar weiter zu fördern. Hierdurch wird eine bedarfsgerechte und effiziente Erstellung des Weichgelmediums erzielt. Durch eine zeit- und bedarfsgerechte Herstellung des Weichgelmediums können Absetz- und Entmischungsvorgänge weitgehend vermieden werden. Zudem kann die Wirkung eines Pumpenelementes zum Fördern des Mediums unmittelbar zum Mischen und Herstellen des Mediums eingesetzt werden.A basic idea of the invention is to supply the essential components for forming the soft gel medium with a metering device directly to the pump device and to mix them by means of the pump device to form the soft gel medium and to convey them further directly through the pump device. This ensures that the soft gel medium is created as needed and efficiently. By producing the soft gel medium in a timely and needs-based manner, settling and segregation processes can be largely avoided. In addition, the effect of a pump element for conveying the medium can be used directly for mixing and producing the medium.
Das Pumpenelement wird rotierend angetrieben und kann so einen gewünschten Förderstrom mit einem Pumpendruck erzeugen. Dieser kann zum Fördern in einen Vorratsbehälter oder einem Zwischenspeicher oder auch zum Injizieren des Weichgelmediums in die Bodenschicht über ein Injektionselement ausgebildet ist. Die länglichen, sich axial erstreckenden Pumpenschnecken weisen eine helixartige, in Achsrichtung verlaufende Förderwendel auf. Die Einlassbereiche können unmittelbar am Gehäuse der Pumpeinrichtung ausgebildet. Das Gehäuse der Pumpeinrichtung kann aus mehreren Gehäuseelementen aufgebaut sein.The pump element is driven to rotate and can thus generate a desired flow rate with a pump pressure. This can be designed for conveying into a storage container or a buffer or for injecting the soft gel medium into the soil layer via an injection element. The elongated, axially extending pump screws have a helical conveyor coil running in the axial direction. The entrance areas can be opened immediately Housing of the pump device is formed. The housing of the pump device can be constructed from several housing elements.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Zudosiereinrichtung eine Mischplatte aufweist, an welcher der erste Einlassbereich mittig und koaxial zur Pumpenwelle und der mindestens eine zweite Einlassbereich radial gerichtet zur Achsrichtung der Pumpenwelle angeordnet ist. Die Zudosiereinrichtung ist so als eine einfache kompakte Vorrichtung ausgebildet, welche im Wesentlichen ein plattenförmiges Gehäuseelement umfasst. Der Einlassbereich ist mittig zur Plattenseite angeordnet und erstreckt sich über die Dicke der Platte. Der mindestens eine zweite Einlassbereich kann radial gerichtet zu dem mittigen Einlass- oder Kanalbereich in der Mischplatte angeordnet werden. Es kann so ein insbesondere rechtwinkliges Zuströmen zwischen den verschiedenen Einlassbereichen erreicht werden.A preferred embodiment of the invention is that the metering device has a mixing plate on which the first inlet region is arranged centrally and coaxially to the pump shaft and the at least one second inlet region is arranged radially to the axial direction of the pump shaft. The metering device is designed as a simple, compact device, which essentially comprises a plate-shaped housing element. The inlet area is located centrally on the plate side and extends across the thickness of the plate. The at least one second inlet region can be arranged in the mixing plate in a radially directed manner towards the central inlet or channel region. In this way, a particularly right-angled inflow between the different inlet areas can be achieved.
Grundsätzlich kann ein einzelner zweiter Einlassbereich für die zuzuführende Komponente vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es einer Weiterentwicklung der Erfindung, dass zwei oder mehrere radial gerichtete Einlassbereiche angeordnet sind. Diese können sich insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang des insbesondere kanalförmigen ersten Einlassbereiches in der Mischplatte erstrecken. So können mehrere Komponenten jeweils über einen eigenen Einlassbereich individuell und damit genau zudosiert werden.In principle, a single second inlet area can be provided for the component to be supplied. It is particularly advantageous in a further development of the invention that two or more radially directed inlet regions are arranged. These can extend in particular evenly distributed over the circumference of the, in particular, channel-shaped first inlet region in the mixing plate. This means that several components can each be dosed individually and precisely via their own inlet area.
Grundsätzlich kann das Pumpenelement in jeder geeigneten Weise ausgebildet sein. Eine besonders robuste und zweckmäßige Ausführung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass das Pumpenelement als eine Pumpenschnecke oder Pumpenrad ausgebildet ist. Das Pumpenelement kann dabei insgesamt aus einem festen Material gebildet sein, insbesondere Metall oder Kunststoff. Besonders bevorzugt ist es, dass die Pumpeinrichtung als eine Impellerpumpe ausgebildet ist, bei welcher ein Pumpenrad mit zumindest teilweise flexiblen oder elastischen Pumpenflügeln versehen ist. Die elastischen Pumpenflügel können sich so bei der Rotation des Impellerrades in grundsätzlich bekannter Weise einem exzentrisch ausgeformten Gehäuse folgen und so die gewünschte Pumpwirkung bei Rotation des Impellerrades der Impellerpumpe bewirken.In principle, the pump element can be designed in any suitable way. A particularly robust and practical embodiment of the invention results from the fact that the pump element is designed as a pump screw or pump wheel. The pump element can be formed overall from a solid material, in particular metal or plastic. It is particularly preferred that the pump device is designed as an impeller pump, in which an impeller is provided with at least partially flexible or elastic pump blades. The elastic pump blades can thus follow an eccentrically shaped housing during the rotation of the impeller wheel in a generally known manner and thus bring about the desired pumping effect when the impeller wheel of the impeller pump rotates.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an dem mittigen Einlassbereich eine Hauptöffnung für eine Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, angeordnet ist und dass der mindestens eine zweite Einlassbereich als eine Zuführöffnung zum Zudosieren eines Zusatzmittels zum Bilden des Weichgelmediums ausgebildet ist. Grundsätzlich können an beiden oder allen Einlassbereichen neben einer Hauptöffnung mindestens eine Zudosieröffnung zum Zudosieren eines Zusatzmittels vorgesehen sein.A further preferred embodiment of the invention is that at the central inlet area there is a main opening for a carrier liquid, in particular Water, is arranged and that the at least one second inlet region is designed as a feed opening for metering in an additive to form the soft gel medium. In principle, at least one metering opening for metering in an additive can be provided at both or all inlet areas in addition to a main opening.
Besonders bevorzugt ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Zudosiereinrichtung ein Gehäuseelement aufweist, welches etwa Y-förmig mit zwei Einlassrohren und einem Auslassrohr ausgebildet ist. Über die zweiwinkling zueinander angeordneten Einlassrohre können flüssige Komponenten zum Bilden des Weichgelmediums so zugeführt werden, dass diese bereits beim Einströmen in gemeinsames Auslassrohr gemischt werden. In dem Auslassrohr oder unmittelbar im Anschluss an das Auslassrohr kann ein rotierend angetriebenes Pumpenelement angeordnet sein. Es kann eine dosiergenaue Zuführung der einzelnen Komponenten in jedem Einlassbereich erreicht werden. Zudem kann eine gute Strömung erzielt werden, was zu einem guten Vermischen der zugeführten Komponenten am Pumpenausgang führt. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass das Gehäuseelement an dem Pumpengehäuse angeflanscht ist, in welchem das Pumpenelement angeordnet ist.According to a further development of the invention, it is particularly preferred that the metering device has a housing element which is approximately Y-shaped with two inlet pipes and one outlet pipe. Liquid components for forming the soft gel medium can be supplied via the inlet pipes arranged at two angles to one another in such a way that they are mixed as they flow into the common outlet pipe. A rotatingly driven pump element can be arranged in the outlet pipe or immediately following the outlet pipe. Accurate dosing of the individual components can be achieved in each inlet area. In addition, a good flow can be achieved, which leads to good mixing of the supplied components at the pump outlet. Furthermore, it is particularly advantageous that the housing element is flanged to the pump housing in which the pump element is arranged.
Eine Verbesserung der Mischwirkung kann nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erzielt werden, dass mindestens ein zusätzliches Mischelement angeordnet ist, welches durch einen Mischantrieb drehend angetrieben ist. Das drehend angetriebene Mischelement, welches zusätzlich zu dem mindestens einen Pumpenelement vorgesehen ist, hat dabei keine oder keine wesentliche Pumpwirkung im Vergleich zu den Pumpenelementen.According to a further development of the device according to the invention, an improvement in the mixing effect can be achieved by arranging at least one additional mixing element, which is driven in rotation by a mixing drive. The rotationally driven mixing element, which is provided in addition to the at least one pump element, has no or no significant pumping effect in comparison to the pump elements.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Mischantrieb als ein hochdrehender Antrieb mit einer Drehzahl von bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute und mehr ausgebildet ist. Mit einem derart hochdrehenden Mischantrieb kann eine besonders gute Vermischung der einzelnen Komponenten zum Bilden der Weichgelmischung unmittelbar innerhalb der Pumpeinrichtung erfolgen.In particular, it is advantageous that the mixing drive is designed as a high-speed drive with a speed of up to 10,000 revolutions per minute and more. With such a high-speed mixing drive, particularly good mixing of the individual components to form the soft gel mixture can take place directly within the pump device.
Grundsätzlich kann das Mischelement in jeder geeigneten Weise ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass das Mischelement kugelförmig oder scheibenförmig ausgebildet und mit Mischlöchern versehen ist. Insbesondere weist das Mischelement so eine Vielzahl von Kanten auf, welche zu einer besonders guten Scher- und Verwirbelungswirkung führen. Das Mischelement ist dabei vorzugweise zwischen den Einlassbereichen und dem eigentlichen Pumpenelement mit dem Ausgang aus dem Pumpengehäuse vorgesehen. Das Mischelement wird über eine Mischerwelle angetrieben, welche sich nach außerhalb eines Strömungskanales für das Weichgelmedium erstreckt und mit dem außerhalb liegenden Mischantrieb verbunden ist.In principle, the mixing element can be designed in any suitable way. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the mixing element is spherical or disk-shaped and has mixing holes is provided. In particular, the mixing element has a large number of edges, which lead to a particularly good shearing and swirling effect. The mixing element is preferably provided between the inlet areas and the actual pump element with the outlet from the pump housing. The mixing element is driven via a mixer shaft, which extends outside a flow channel for the soft gel medium and is connected to the outside mixing drive.
Eine Komponente zum Bilden des Weichgelmediums wird durch Anmachwasser gebildet, welches physikalisch oder chemisch vorbehandelt werden kann. Vorzugsweise kann dem Anmachwasser in dem Einlassbereich ein chemischer Stoff, etwa zum Einstellen eines pH-Wertes, zugefügt werden. Dem Anmachwasser als Trägerflüssigkeit kann insbesondere ein Härter, zum Beispiel Hydrogen-Carbonat, in pulverförmiger oder gelöster Form sowie Kieselsol und Wasserglas in flüssigem Zustand zudosiert werden. Insgesamt kann so eine Silikatgellösung als Weichgelmedium gebildet werden, welche sich besonders gut zum Bilden einer Abdichtsohle im Boden eignet.A component for forming the soft gel medium is formed by mixing water, which can be pretreated physically or chemically. Preferably, a chemical substance, for example to adjust a pH value, can be added to the mixing water in the inlet area. In particular, a hardener, for example hydrogen carbonate, in powdery or dissolved form as well as silica sol and water glass in a liquid state can be added to the mixing water as a carrier liquid. Overall, a silicate gel solution can be formed as a soft gel medium, which is particularly suitable for forming a sealing sole in the floor.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche zum Steuern des mindestens einen Antriebs ausgebildet ist. Durch die Steuereinrichtung können der mindestens eine Pumpenantrieb und/oder der Antrieb für das Mischelement angesteuert werden.According to a further embodiment of the invention, it is advantageous that a control device is provided, which is designed to control the at least one drive. The control device can control the at least one pump drive and/or the drive for the mixing element.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die Steuereinrichtung zum Steuern und Einstellen von Zudosiermengen ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine sehr genaue Zusammensetzung der Mischung und damit des Weichgelmediums erzielt werden. Die Steuereinrichtung ist mit einer Eingabeeinrichtung versehen, über welche von einer Bedienperson Einstellungen vorgenommen werden können, insbesondere zu den zuzuführenden Mengen und Mischungsverhältnissen.It is particularly advantageous that the control device is designed to control and adjust metering quantities. In this way, a very precise composition of the mixture and thus the soft gel medium can be achieved. The control device is provided with an input device via which settings can be made by an operator, in particular regarding the quantities and mixing ratios to be supplied.
Allgemein kann das Injektionselement zum Einbringen des Weichgelmediums in den Boden in beliebiger Weise ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Injektionselement als eine Injektionslanze oder ein Bohrwerkzeug mit einem mittigen Zuführkanal ausgebildet ist. Die Pumpeinrichtung kann dabei über eine Rohr- oder Schlauchleitung gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Vorratsbehälters oder Zwischenspeichers und eventuell einer weiteren Einspritzpumpe mit dem Injektionselement in Verbindung stehen. Das Injektionselement wird in den Boden bis zu einer gewünschten Tiefe eingebracht, wobei über entsprechende Auslassöffnungen am Injektionselement das Weichgelmedium in die umgebende Bodenschicht injiziert wird. Vorteilhafterweise kann dabei das Injektionselement gedreht werden. Der Injektionsdruck kann vorzugsweise zwischen 3 bar und 20 bar betragen.In general, the injection element can be designed in any way for introducing the soft gel medium into the soil. According to a further development of the invention, it is particularly expedient for the injection element to be designed as an injection lance or a drilling tool with a central feed channel. The pumping device can be connected via a pipe or hose line, if necessary with the interposition of a storage container or buffer and possibly another injection pump is connected to the injection element. The injection element is introduced into the soil to a desired depth, with the soft gel medium being injected into the surrounding soil layer via corresponding outlet openings on the injection element. The injection element can advantageously be rotated. The injection pressure can preferably be between 3 bar and 20 bar.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt. Es können dabei die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden. Mit dem Verfahren kann kann ein Weichgelmedium hergestellt werden, welches in einen Boden einbringbar ist. Insbesondere kann eine Dichtsohle im Boden für eine Baugrubenumschließung effizient erstellt werden.The method according to the invention is carried out using the device according to the invention described above. The advantages described above can be achieved. The method can be used to produce a soft gel medium that can be introduced into a soil. In particular, a sealing base in the ground for an excavation pit enclosure can be created efficiently.
Es kann vorzugsweise ein Injektionselement in den Boden eingebracht und mittels einer Pumpeinrichtung das Weichgelmedium über das Injektionselement in den Boden injiziert werden.An injection element can preferably be introduced into the soil and the soft gel medium can be injected into the soil via the injection element by means of a pump device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
- Fig. 2
- eine Vorderansicht auf eine Zudosiereinrichtung für die erfindungsgemäße Vorrichtung; und
- Fig. 3
- eine Querschnittsansicht der Zudosiereinrictung gemäß
Figur 2
- Fig. 1
- a schematic cross-sectional view through a device according to the invention;
- Fig. 2
- a front view of a metering device for the device according to the invention; and
- Fig. 3
- a cross-sectional view of the metering device according to
Figure 2 .
Gemäß
Der Pumpenausgang 16 ist mit einem Verbindungsflansch versehen, an welchen eine Leitungsverbindung zu einem Vorratsbehälter und/oder zu einem Injektionselement 50 angeschlossen werden kann. Insbesondere ist ein Anschließen eines Vorratsbehälters zur Aufnahme und kurzzeitigen Zwischenspeicherung des hergestellten Weichgelmediums möglich.The pump outlet 16 is provided with a connecting flange to which a line connection to a storage container and/or to an injection element 50 can be connected. In particular, it is possible to connect a storage container for holding and temporarily storing the soft gel medium produced.
Zwischen dem Pumpeneingang 15 und dem Pumpenausgang 16 ist innerhalb des Pumpengehäuses 14 ein Aufnahmeraum 18 gebildet, in welchem ein als ein Pumpenrad ausgebildetes Pumpenelement 30 angeordnet ist. Das Pumpenelement 30 wird über eine mittige Pumpenwelle 22 von einem Pumpenantrieb 20 rotierend angetrieben. Der Pumpenantrieb 20 ist insbesondere als ein Elektromotor ausgebildet und kann vorzugsweise eine Drehzahl bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute und mehr erreichen.Between the pump inlet 15 and the pump outlet 16, a receiving space 18 is formed within the
Gemäß den
Durch die Ansaugwirkung des Pumpenelementes 30 kann eine Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, über den ersten Einlassbereich 44 in den Aufnahmeraum 18 der Pumpeinrichtung 12 an- und eingesaugt werden. Zum Bilden des Weichgelmediums können entsprechende weitere flüssige oder pulverförmige, jedenfalls strömungsfähige Komponenten über die beiden weiteren zweiten Einlassbereiche 46a, 46b etwa rechtwinklig zur Strömungsrichtung der Trägerflüssigkeit in den ersten kanalförmigen Einlassbereich 44 zudosiert werden. An den zweiten Einlassbereichen 46a, 46b können entsprechende Zudosiereinheiten, insbesondere Zudosierpumpen, angeordnet sein. Diese Anordnung führt zu einem intensiven Verwirbeln der Komponenten mit der Trägerflüssigkeit.Due to the suction effect of the
In der Zudosiereinrichtung 40 kann so ein erstes Vormischen der Komponenten zum Bilden des Weichgelmediums erfolgen. Diese Vormischung wird in dem Aufnahmeraum 18 der Pumpeinrichtung 12 durch das rotierend angetriebene Pumpenelement 30 weiter vollständig oder nahezu homogen vermischt und kann mit einem gewünschten Druck aus dem Pumpenausgang 16 der Pumpeinrichtung 12 vorzugsweise zu einem Injektionselement 50 abgefördert werden. Das Injektionselement 50 kann insbesondere als eine Injektionslanze ausgebildet sein, welche in einen Boden eingebracht wird.A first pre-mixing of the components to form the soft gel medium can thus take place in the
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zudosiereinrichtung (40) eine Mischplatte (42) aufweist, an welcher der erste Einlassbereich (46) mittig und koaxial zur Pumpenwelle (22) und der mindestens eine zweite Einlassbereich (46) radial gerichtet zur Pumpenwelle (22) angeordnet sind.Device according to claim 1,
characterized,
in that the metering device (40) has a mixing plate (42) on which the first inlet region (46) is arranged centrally and coaxially to the pump shaft (22) and the at least one second inlet region (46) is arranged radially directed to the pump shaft (22).
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei oder mehrere radial gerichtete zweite Einlassbereiche (46a, 46b) angeordnet sind.Device according to claim 1 or 2,
characterized,
that two or more radially directed second inlet regions (46a, 46b) are arranged.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pumpenelement (30) als eine Pumpenschnecke oder ein Pumpenrad ausgebildet.Device according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the pump element (30) is designed as a pump screw or a pump wheel.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zudosiereinrichtung (40) ein Gehäuseelement (41) aufweist, welches etwa Y-förmig mit zwei Einlassrohren und einem Auslassrohr ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the metering device (40) has a housing element (41) which is approximately Y-shaped with two inlet pipes and one outlet pipe.
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein zusätzliches Mischelement angeordnet ist, welches durch einen Mischantrieb drehend angetrieben ist.Device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that at least one additional mixing element is arranged, which is rotationally driven by a mixing drive.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mischantrieb als ein hochdrehender Antrieb mit einer Drehzahl von bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute und mehr ausgebildet ist.Device according to claim 7,
characterized,
that the mixing drive is designed as a high-speed drive with a speed of up to 10,000 revolutions per minute and more.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mischelement kugelförmig oder scheibenförmig ausgebildet und mit Mischlöschern versehen ist.Device according to claim 7 or 8,
characterized,
that the mixing element is spherical or disc-shaped and is provided with mixing extinguishers.
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche zum Steuern des mindestens einen Antriebes ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 9,
characterized,
that a control device is provided, which is designed to control the at least one drive.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung zu Steuern und Einstellen von Zudosiermengen ausgebildet ist.Device according to claim 10,
characterized,
that the control device is designed to control and adjust metering quantities.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pumpenausgang (16) mit einem Vorratsbehälter oder einem Injektionselement (50) leitungsverbunden ist, welches zum Injizieren des gebildeten Weichgelmediums in einen Boden einbringbar ist.Device according to one of claims 1 to 11,
characterized,
that the pump outlet (16) is connected to a storage container or an injection element (50), which can be introduced into a floor for injecting the soft gel medium formed.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Injektionselement (50) als eine Injektionslanze oder ein Bohrwerkzeug mit einem mittigen Zuführkanal ausgebildet ist.Device according to claim 12,
characterized,
that the injection element (50) is designed as an injection lance or a drilling tool with a central feed channel.
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Mischen des Weichgelmediums eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingesetzt wird.Method for mixing a soft gel medium, which can be introduced into a soil via an injection element (50),
characterized,
that a device (10) according to one of claims 1 to 13 is used to mix the soft gel medium.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP22195907.5A EP4338826A1 (en) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | Apparatus and method for mixing soft gel medium |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP4338826A1 true EP4338826A1 (en) | 2024-03-20 |
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| EP (1) | EP4338826A1 (en) |
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