ES2603412T3 - Aparato mezclador para mezclas bombeables y procedimiento referido a ello - Google Patents

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Abstract

Aparato mezclador (100) para la dosificación de un aditivo (200) en una mezcla bombeable (400), en particular una mezcla bombeable que fragua hidráulicamente, en particular en una composición de hormigón proyectado líquido, en el que el aparato mezclador (100) presenta una línea de transporte (110) para el transporte de la mezcla (400) a través del aparato mezclador (100), y un dispositivo de dosificación (101) que se comunica con la línea de transporte (110) está dispuesto para la introducción del aditivo (200) en la mezcla (400), caracterizado porque el dispositivo de dosificación (101) dispone de un dispositivo (125a, 125b) para la dispersión del aditivo (200) en un medio de soporte (300), de modo que el aditivo (200) se puede introducir en la mezcla (400) distribuido finamente repartido en el medio de soporte (300), siendo el dispositivo (125a, 125b) para la dispersión del aditivo una boquilla de atomización, en particular un boquilla espiral.

Description

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DESCRIPCION
Aparato mezclador para mezclas bombeables y procedimiento referido a ello CAMPO TECNICO
La invencion se refiere a un aparato mezclador para la dosificacion de un aditivo en una mezcla bombeable, en particular una mezcla bombeable que fragua hidraulicamente, en particular en una composicion de hormigon proyectado Kquido, presentando el aparato mezclador una lmea de transporte para el transporte de la mezcla a traves del aparato mezclador y estando dispuesto un dispositivo de dosificacion que se comunica con la lmea de transporte para la introduccion del aditivo en la mezcla. Ademas, la invencion se refiere al uso de un dispositivo mezclador de este tipo, asf como un procedimiento para la dosificacion de un aditivo en una mezcla bombeable.
ESTADO DE LA TECNICA
La dosificacion o mezcla de pequenas cantidades de una sustancia, por ejemplo de un aditivo en una mezcla bombeable, se presenta en muchas aplicaciones. No obstante, con frecuencia es diffcil de conseguir un buen entremezclado, en particular en el caso de mezclas heterogeneas con fracciones solidas. Los mezcladores estaticos usados habituales se pueden obstruir debido a las fracciones solidas y deteriorar rapidamente por la abrasion o incluso destruirse.
En particular es problematica la dosificacion de aditivos en mezclas que fraguan hidraulicamente y que presentan habitualmente una fraccion solida relativamente elevada de arena, grava y cemento. Es especialmente exigente la mezcla de aditivos durante la preparacion del hormigon proyectado. Antes de la proyeccion el hormigon proyectado atraviesa una lmea de transporte con boquilla proyectora con velocidad elevada. Los componentes necesarios de la receta, como por ejemplo agua (en el caso de hormigon proyectado seco), aire comprimido y aditivo (p. ej. acelerador de la solidificacion) se dosifican habitualmente directamente antes de la boquilla proyectora. La mezcla de hormigon proyectado ahora preparada terminada se dispara a continuacion a alta presion sobre el punto de aplicacion y a este respecto se compacta tan intensamente que se origina esencialmente de forma inmediata una estructura de hormigon compactada terminada. Correspondientemente para el procesado del hormigon proyectado se necesitan dispositivos mezcladores especialmente eficientes y robustos.
El documento EP 1 570 908 A1 (Sika Technology AG) da a conocer al respecto p. ej. una boquilla de hormigon proyectado para la aplicacion de hormigon proyectado en humedo u hormigon proyectado en seco. La boquilla dispone de una multiplicidad de canales laterales para la introduccion de aditivos en el hormigon proyectado.
En el documento DE 31 14 027 A1 (Aliva AG) se describe ademas un dispositivo para la aplicacion del hormigon proyectado con una boquilla proyectora en el procedimiento de proyectado en humedo. A este respecto la boquilla proyectora dispone de una conexion lateral con un dosificador que sirve para la mezcla de los aceleradores de la solidificacion en el hormigon proyectado. Opcionalmente una parte del acelerador de la solidificacion se le puede anadir al hormigon proyectado aguas arriba en una camara de soplado junto con aire comprimido.
El documento WO 2005/065906 A1 describe un procedimiento para el procesado de hormigon proyectado mediante una maquina de proyeccion. En la maquina de proyeccion esta dispuesto un dispositivo mezclador para aditivos, que puede estar integrado directamente en la maquina o tambien puede estar conectado con la maquina a traves de imeas. A este respecto, el agua se dosifica a traves de un suministro de agua mediante una valvula de dosificacion hacia el mezclador. Para el mezclado de agua y aditivo pulverulento en el mezclador se usan, por ejemplo, mezcladores de palas, dispersores o similares.
El documento EP 1 600 205 A1 describe un aparato mezclador para la mezcla de un aditivo en una mezcla bombeable con comportamiento plastico-viscoso, transportandose la mezcla en una lmea y estando dispuesto en la lmea al menos un medio de la inyeccion para la adicion del aditivo en la mezcla.
Segun se ha mostrado, no obstante, con los dispositivos mezcladores conocidos por el estado de la tecnica se necesita habitualmente una cantidad relativamente elevada de aditivo para conseguir una distribucion suficientemente uniforme y el efecto en el hormigon proyectado. Esto menoscaba la rentabilidad y contamina el medio ambiente innecesariamente. Por ello antes como ahora existe la necesidad de un procedimiento mejorado y un dispositivo mezclador mas efectivo para la dosificacion de un aditivo en una mezcla bombeable, en particular composiciones de hormigon proyectado.
EXPOSICION DE LA INVENCION
El objetivo de la presente invencion es por ello proporcionar un aparato mezclador correspondiente al campo tecnico mencionado al inicio, que posibilite un mezclado mas efectivo de un aditivo a dosificar en una mezcla bombeable, en particular una mezcla bombeable que fragua hidraulicamente, en particular en una composicion de hormigon proyectado fluido. Otro objetivo consiste en proporcionar un procedimiento correspondiente.
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El objetivo con vista al dispositivo mezclador se consigue segun la invencion mediante las caractensticas de la reivindicacion 1. Por lo tanto el dispositivo de dosificacion dispone de un dispositivo, a saber una boquilla de atomizacion, en particular boquilla espiral, para la dispersion del aditivo en un medio de soporte, de modo que el aditivo se puede introducir en la mezcla distribuido finamente repartido en el medio de soporte.
El objetivo respecto al procedimiento se consigue correspondientemente mediante las caractensticas de la reivindicacion independiente 8, segun lo cual durante la dosificacion de un aditivo en una mezcla bombeable el aditivo se dispersa a traves de la boquilla de atomizacion en un medio de soporte y a continuacion se introduce en la mezcla bombeable.
Otros aspectos de la invencion son objeto de otras reivindicaciones dependientes. Formas de realizacion especialmente preferidas de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Bajo una mezcla bombeable se entiende en el siguiente contexto en particular una mezcla fluida y/o a granel a partir de al menos dos componentes diferentes. La mezcla puede presentar basicamente componentes gaseosos, lfquidos y/o solidos. En particular la mezcla contiene una mixtura de varios solidos diferentes que estan mezclados opcionalmente con un lfquido. La mezcla es de forma especialmente preferible una mezcla que fragua hidraulicamente, por ejemplo, una composicion de hormigon en seco, que comprende aridos y cemento, o una composicion de hormigon en humedo, que contiene aridos, cemento y agua. En particular como mezcla esta presente una composicion de hormigon proyectado lfquido.
El medio de soporte es en particular un lfquido y/o un gas. El medio de soporte puede ser p. ej. un lfquido acuoso, p. ej. Agua. El medio de soporte es de forma especialmente preferible un gas, en particular aire a presion o aire comprimido. El medio de soporte se selecciona en particular de modo que el aditivo no se puede disolver en el medio de soporte.
La expresion "el aditivo distribuido finamente repartido en el medio de soporte" significa en particular que el aditivo esta presente como fase dispersa en el medio de soporte como medio de dispersion. Dispositivos y procedimientos correspondientes para la dispersion del aditivo en el medio de soporte se conoce en principio por el especialista. Segun la aplicacion son apropiados, por ejemplo, agitadores, que estan disenados especialmente para procedimientos de dispersion, o atomizadores. A este respecto, el dispositivo para la dispersion del aditivo en el medio de soporte o un atomizador esta configurado en particular de manera que un aditivo presente en forma lfquida se puede dividir en finas gotitas.
Bajo una "lmea de transporte" se entiende en este documento en principio un dispositivo para el transporte de gases, lfquidos y/o solidos. A este respecto, la lmea de transporte esta disenada en particular para el transporte de mezclas que fraguan hidraulicamente, preferiblemente de composiciones de hormigon proyectado. Un diametro interior de la lmea de transporte es ventajosamente de al menos 10 mm. Preferiblemente el diametro interior de la lmea de transporte se situa en el rango de 20 - 300 mm, en particular 30 - 100 mm. Ventajosamente la lmea de transporte comprende una seccion tubular con una seccion transversal cilmdrica circular.
Respecto a los dispositivos conocidos segun el estado de la tecnica se ha encontrado sorprendentemente que con el aparato mezclador segun la invencion o el procedimiento segun la invencion se puede conseguir una distribucion mas homogenea del aditivo en la mezcla bombeable. Esto se debena atribuir a que los aditivos finamente distribuidos en el medio de soporte se pueden distribuir de forma mas efectiva y uniforme en la mezcla bombeable.
Ademas, se ha constatado en especial que mediante el aparato mezclador se puede reducir significativamente la cantidad de aditivo con efecto constante en particular durante la dosificacion de aditivos a composiciones de hormigon. Para la dosificacion de aceleradores de la solidificacion a mezclas de hormigon proyectado usando aire a presion o aire comprimido como medio de soporte se pudo reducir la cantidad anadida, por ejemplo, hasta el 20 - 30%, con efecto al menos constante del acelerador de la solidificacion. Por consiguiente se puede ahorrar una cantidad significativa de aditivos, lo que aumenta claramente la rentabilidad y tambien es ventajoso desde el punto de vista de la contaminacion del medio ambiente.
Como resultado el aparato mezclador segun la invencion o el procedimiento segun la invencion posibilita entonces un mezclado mas efectivo de un aditivo en una mezcla bombeable.
Preferiblemente el dispositivo de dosificacion presenta una camara de mezcla que se comunica con la lmea de transporte gracias a una primera entrada para el suministro del aditivo y gracias a una segunda entrada para el suministro del medio de soporte. De este modo el aditivo y el medio de soporte se pueden suministrar de forma separada a la camara de mezcla del dispositivo de dosificacion. Las entradas separadas posibilitan en particular un control de proceso optimo, dado que los dos componentes se pueden anadir de forma controlada en la camara de mezcla prevista para la generacion de la dispersion.
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Pero basicamente tambien se puede concebir introducir el medio de soporte y aditivo conjuntamente a traves de una unica entrada en el dispositivo de dosificacion. No obstante, esto puede limitar eventualmente las posibilidades en la generacion de la dispersion.
La camara de mezcla presenta preferentemente una primera seccion que rodea la lmea de transporte, en particular con una cavidad anular. De este modo el aditivo finamente distribuido en el medio de soporte se puede introducir alrededor o desde todos los lados en la mezcla bombeable, por ejemplo, a traves de canales dispuestos correspondientemente, que desembocan en la lmea de transporte. Esto mejora adicionalmente el efecto de mezcla.
Ademas, la camara de mezcla contiene en particular una segunda seccion tubular que desemboca en la primera seccion, estando configurada en particular la segunda seccion al menos parcialmente de forma curvada. A este respecto, la segunda seccion tubular de la camara de mezcla forma la alimentacion a la primera seccion y forma ademas el espacio suficiente para el dispositivo para la dispersion del aditivo en el medio de soporte. La combinacion de una primera seccion que rodea la lmea de transporte y una segunda seccion tubular posibilita especialmente un modo constructivo compacto con efecto de mezcla simultaneamente optimo.
Pero en principio tambien son posibles otras configuraciones del dispositivo de dosificacion.
De forma especialmente preferible la segunda seccion tubular de la camara de mezcla desemboca esencialmente en una direccion tangencial y/o de forma excentrica en la primera seccion, que comprende en particular una cavidad anular. De este modo el aditivo dispersado en el medio de transporte se puede suministrar tecnicamente respecto al flujo de forma especialmente ventajosa en la cavidad anular y distribuirse alrededor de la lmea de transporte, lo que repercute en conjunto en beneficio del efecto de mezcla.
Ademas, el dispositivo para la dispersion del aditivo esta dispuesto preferiblemente en la primera entrada para el suministro del aditivo y penetra al menos parcialmente en la primera seccion de la camara de mezcla. A este respecto, la primera entrada para el suministro del aditivo esta dispuesta en una direccion de suministro delante de la segunda entrada para el suministro del medio de soporte. Debido a una disposicion semejante se puede conseguir un mezclado especialmente efectivo del aditivo en el medio de soporte, dado que el medio de soporte se mueve automaticamente por delante de la entrada para el aditivo y se mezcla con este. El aditivo se dispersa correspondientemente directamente en el medio de soporte lo que mejora de nuevo el mezclado. Ademas, en un dispositivo de este tipo se produce un modo constructivo que ahorra especialmente espacio.
Pero en principio tambien son posibles otras disposiciones de las entradas si esto es conveniente. Pero a este respecto eventualmente se dificulta el mezclado del medio de soporte y el aditivo.
En particular la primera y la segunda salida estan orientadas una respecto a otra de modo que el aditivo y el medio de soporte se encuentran uno con otro en la camara de mezcla desde distintas direcciones. Esto se puede conseguir, por ejemplo, en tanto que un eje central longitudinal de la primera entrada esta inclinado respecto a un eje central longitudinal de la segunda entrada. De este modo el aditivo se puede distribuir todavfa de forma mas efectiva en el medio de soporte. A este respecto, un angulo entre las dos direcciones y/o entre los ejes centrales longitudinales de la primera y de la segunda entrada es ventajosamente de 45 - 135°, en particular 85 - 95°.
De forma especialmente ventajosa la primera entrada para el suministro del aditivo esta dispuesta en una curvatura de la segunda seccion de la camara de mezcla. Un angulo de curvatura de la segunda seccion es ventajosamente de 60 - 120°, en particular 85 - 95°. En una disposicion de este tipo el aditivo se puede introducir en el medio de soporte, por ejemplo, de manera sencilla con una componente de velocidad en una direccion de movimiento del medio de soporte y una componente de velocidad perpendicularmente al medio de soporte. Esto se considera en general como especialmente ventajoso en referencia a una dispersion lo mas uniforme posible del aditivo en el medio de soporte.
Pero en principio la primera entrada tambien puede estar presente en una zona recta de la camara de mezcla.
Como dispositivo para la dispersion del aditivo esta prevista una boquilla de atomizacion. La boquilla de atomizacion esta configurada en particular de modo que un aditivo presente en forma lfquida se puede atomizar en finas gotitas. Con un gas como medio de soporte se puede formar asf de forma efectiva un aerosol o una niebla. Como boquillas de atomizacion se conocen por el especialista una multiplicidad de posibles construcciones, como por ejemplo, boquillas de atomizacion de una sustancia, de dos sustancias, neumaticas o por ultrasonidos.
Segun se ha mostrado, entre los distintos tipos de boquillas de atomizacion existen diferencias significativas en el contexto segun la invencion. A este respecto, sorprendentemente se ha encontrado que en particular las boquillas de atomizacion en forma de boquillas espirales posibilitan una atomizacion especialmente efectiva. Esto es muy especial en el uso de la unidad mezcladora segun la invencion para la dosificacion de aditivos lfquidos usando aire a presion como medio de soporte para composiciones de hormigon proyectado.
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Una boquilla espiral dispone en particular de una abertura de boquilla en forma de una espiral que va en la direccion de transporte con al menos una vuelta.
Una boquilla espiral apropiada dispone en particular de un angulo de pulverizacion de 45 - 175°, preferiblemente 50 - 125°, mas preferiblemente 50 - 95°, muy especialmente preferiblemente 55 - 65°. Ventajosamente la boquilla espiral dispone de un chorro de pulverizacion completamente conico. En otras palabras, la boquilla espiral esta configurada ventajosamente de modo que genera un chorro de pulverizacion conico esencialmente uniforme. Un numero de vueltas de la boquilla espiral es ventajosamente 1 - 6, especialmente 2 - 4. A este respecto, un diametro de un orificio de boquilla central o de un paso libre de la boquilla espiral es ventajosamente de 1 - 6 mm, preferiblemente 2 - 4 mm. Un diametro maximo de la boquilla espiral, en particular en una direccion transversalmente a la direccion longitudinal de la boquilla espiral, se situa preferiblemente en el rango de 5 - 30 mm, especialmente preferiblemente 15 - 20 mm. Ademas, una relacion de una longitud maxima respecto al diametro maximo de la boquilla espiral en una direccion transversalmente a la direccion longitudinal es de 1,5:1 - 4:1, preferiblemente 2,5:1 - 3:1. Las boquillas espirales configuradas de este tipo han demostrado ser especialmente apropiadas para la dispersion de aditivos lfquidos en un medio de soporte gaseoso. Esto especialmente en la dosificacion de aditivos lfquidos con aire a presion como medio de soporte para compuestos de hormigon proyectado.
Pero en principio tambien se pueden usar boquillas de atomizacion configuradas de otra manera. Estas pueden ser, por ejemplo, boquillas de chorro plano, boquillas nebulizadoras y/o boquillas de dos sustancias.
Se ha mostrado que una relacion del diametro interior de la segunda seccion tubular de la camara de mezcla respecto a un diametro maximo de la boquilla de atomizacion, en particular de una boquilla espiral, se situa ventajosamente en el rango de 1,25:1 - 10:1, preferiblemente 1,5:1 - 5:1, todavfa mas preferiblemente 1,75:1 - 2,25:1. De este modo se produce un efecto de mezcla optimo entre el aditivo que entra a traves de la boquilla de atomizacion y el medio de soporte.
Mas preferiblemente el dispositivo de dosificacion dispone de al menos un canal de entrada que desemboca directamente en la lmea de transporte para la incorporacion del aditivo en la mezcla bombeable, que esta configurado de modo que un eje longitudinal del canal de entrada no corta un eje longitudinal o un eje de simetna longitudinal de la lmea de transporte. En otras palabras, una recta que discurre a lo largo del eje central longitudinal del al menos un canal de entrada atraviesa la lmea de transporte en puntos opuestos no diametralmente. En una lmea de transporte cilmdrica circular el al menos un canal de entrada discurre por consiguiente de forma secante.
En particular una recta que discurre a lo largo del eje central longitudinal del al menos un canal de entrada corta cada plano cualquiera que contiene el eje longitudinal de la lmea de transporte en una zona fuera o junto al eje longitudinal de la lmea de transporte. Esta condicion no es el caso en las disposiciones conocidas, en las que, por ejemplo, las rectas que discurren a lo largo del eje central longitudinal de los canales de entrada cortan el eje longitudinal de la lmea de transporte. A este respecto, el canal de entrada conecta la lmea de transporte con la primera seccion de la camara de mezcla que circunda la lmea de transporte. Debido a un canal de entrada de este tipo, el aditivo que entra o afluye a traves del canal en la mezcla bombeable dispone respecto a la lmea de transporte de una componente de velocidad tangencial, que adicionalmente pone en rotacion la mezcla movida en la direccion longitudinal a traves de la lmea de transporte. Esta rotacion alrededor del eje de simetna longitudinal conduce en este caso a una mejora significativa del efecto de mezcla de la unidad mezcladora.
Un dispositivo de dosificacion con un canal de entrada configurado de este tipo tambien mejora el efecto de mezcla de la unidad mezcladora independientemente de un dispositivo para la dispersion del aditivo en el medio de soporte. Una solucion alternativa del objetivo segun la invencion consiste por ello en un dispositivo mezclador segun la reivindicacion 1, estando presente en lugar del dispositivo para la dispersion del aditivo en un medio de soporte al menos un canal de entrada que desemboca directamente en la lmea de transporte para la incorporacion del aditivo en la mezcla bombeable y estando configurado el al menos un canal de entrada de modo que un eje longitudinal del canal de entrada no corta un eje longitudinal o un eje de simetna longitudinal de la lmea de transporte.
Preferiblemente el eje longitudinal del al menos un canal de entrada esta inclinado en una direccion de transporte prevista de la mezcla. En este caso, un angulo de inclinacion entre el eje longitudinal del canal de entrada y el eje central longitudinal de la lmea de transporte o de la direccion de transporte prevista es en particular de 10 - 80°, preferiblemente 30 - 60°. De este modo el aditivo que entra o afluye a traves del canal de entrada en la mezcla bombeable dispone respecto al eje de simetna longitudinal de la lmea de transporte de una componente de velocidad paralela. Segun se ha mostrado, de este modo se mejora en conjunto el efecto de la unidad mezcladora. Pero basicamente tambien se puede prescindir de una inclinacion.
En una forma de realizacion especialmente preferida estan presentes varios canales de entrada, que estan dispuestos en disposicion regular y en particular de forma simetrica en rotacion alrededor de la lmea de transporte. Tales disposiciones posibilitan una rotacion especialmente intensa de la mezcla en la lmea de transporte, lo que aumenta de nuevo considerablemente el efecto de mezcla de la unidad mezcladora.
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La unidad mezcladora segun la invencion es especialmente ventajosa como componente de un dispositivo para la aplicacion de hormigon proyectado. Dispositivos de este tipo comprenden junto a la unidad mezcladora segun la invencion en particular un dispositivo de bombeo para el hormigon proyectado asf como una boquilla de hormigon proyectado. A este respecto, el aparato mezclador esta dispuesto ventajosamente entre el dispositivo de bombeo y la boquilla de hormigon proyectado.
En principio tambien puede ser ventajoso prever una unidad mezcladora segun la invencion con una boquilla de hormigon proyectado que conecta en la direccion de transporte con modo constructivo en una pieza. Esto simplifica el manejo y posibilita de manera sencilla una transicion sin soldadura entre la unidad mezcladora y la boquilla de hormigon proyectado, lo que mejora eventualmente el comportamiento del flujo.
En otro aspecto la invencion se refiere a un procedimiento para la dosificacion de un aditivo en una mezcla bombeable, en particular en una mezcla que fragua hidraulicamente, preferiblemente una composicion de hormigon proyectado. A este respecto, el aditivo se dispersa en un medio de soporte y se introduce a continuacion en la mezcla. Para el procedimiento se usa en particular el aparato mezclador descrito anteriormente o el dispositivo para la aplicacion de hormigon proyectado.
Preferiblemente el medio de soporte es un gas, en particular aire. Se prefieren especialmente aire a presion y/o aire comprimido. El aditivo es en particular un lfquido, por ejemplo, un acelerador de la solidificacion.
El aditivo se dispersa en el medio de soporte a traves de una boquilla de atomizacion. Como boquilla de atomizacion se usa preferiblemente una boquilla espiral. A este respecto, la boquilla espiral esta configurada en particular segun se ha descrito anteriormente.
Durante la dispersion del aditivo en el medio de soporte se forma ventajosamente un aerosol, que se introduce a continuacion en la mezcla. A este respecto, el aerosol se forma en particular mediante atomizacion del aditivo en el medio de soporte. A este respecto, bajo la expresion "aerosol" se debe entender en particular una dispersion que se compone de un aditivo lfquido, que esta presente como fase dispersa en el medio de soporte gaseoso como medio de dispersion.
Durante la dispersion del aditivo en el medio de soporte, el aditivo se somete en particular a una presion mayor que al medio de soporte. De forma especialmente preferida el aditivo se somete a una presion que se corresponde al menos 1,1 veces, en particular al menos 1,5 veces, preferiblemente al menos 2 veces, con la presion en el medio de soporte. Preferiblemente el aditivo se somete a una presion que se corresponde 1,1 - 10 veces, en particular 2 - 5 veces o 2 - 3 veces, con la presion en el medio de soporte.
En especial el aditivo se somete a una presion de 1 - 20 bares, en particular 10 - 20 bares, especialmente 15 - 20 bares. El medio de soporte se somete en particular a una presion de 1 - 15 bares, en particular 5 - 15 bares, especialmente 5 -10 bares.
Debido a las relaciones de presion y rangos de presion mencionados anteriormente se consigue una distribucion fina y especialmente ventajosa del aditivo en el medio de soporte, por lo que se puede distribuir el aditivo de forma mas efectiva y uniforme en la mezcla bombeable.
Pero en principio tambien se puede trabajar fuera de los valores mencionados. Esto puede ser incluso conveniente eventualmente para aplicaciones especiales o constelaciones de aparatos. A partir de la siguiente descripcion de detalle y la totalidad de las reivindicaciones se deducen otras formas de realizacion y combinaciones de caractensticas ventajosas.
Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos usados para la explicacion del ejemplo de realizacion muestran:
Fig. 1 una vista en perspectiva de un aparato mezclador segun la invencion;
Fig. 2 una vista del extremo del lado de suministro del aparato mezclador de la fig. 1 a lo largo de la direccion de transporte en representacion semitransparente;
Fig. 3 una vista del aparato mezclador de la fig. 1 desde una direccion perpendicularmente a la direccion de transporte en representacion semitransparente;
Fig. 4 una vista en detalle de una boquilla espiral que esta dispuesta en el aparato mezclador de la fig. 1 como dispositivo para la dispersion;
Fig. 5 una vista en detalle del tramo de tubo cilmdrico hueco central del aparato mezclador de la fig. 1;
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Fig. 6 una vista en detalle del tramo de tubo cilmdrico hueco exterior del aparato mezclador de la fig. 1 con dos tubuladuras de conexion dispuestas diametralmente y que sobresalen tangencialmente;
Fig. 7 una vista en detalle del tramo de tubo en forma de L del aparato mezclador de la fig. 1;
Fig. 8 una representacion esquematica de una disposicion para la descarga del hormigon proyectado.
En principio en las figuras las mismas piezas estan provistas de las mismas referencias.
MODOS DE REALIZACION DE LA INVENCION
1. Aparato mezclador
En las fig. 1 - 3 esta representado un aparato mezclador 100 segun la invencion en distintas vistas. En las representaciones en las fig. 2 y 3, los componentes del aparato mezclador estan representados de forma parcialmente semitransparente para clarificar la estructura segun la invencion. Ademas, los componentes individuales del aparato mezclador estan reproducidos en detalle en la fig. 4 - 7. Si no se especifica lo contrario, como material para el aparato mezclador 100 es apropiado, por ejemplo, acero inoxidable.
El aparato mezclador 100 comprende un tramo de tubo cilmdrico hueco central 110 con seccion transversal circular, que funciona como lmea de transporte para una mezcla bombeable no representada, por ejemplo, una composicion de hormigon proyectado (representado en la fig. 5 como pieza individual). El diametro interior del tramo de tubo cilmdrico hueco 110 mide, por ejemplo, aprox. 53 mm. El tramo de tubo cilmdrico hueco central 110 dispone en el extremo del aparato mezclador en el lado de suministro de una primera brida de conexion 111 saliente, por ejemplo, para la conexion del aparato mezclador 100 con un dispositivo de transporte para una mezcla bombeable.
En el otro extremo del aparato mezclador, el extremo en el lado de evacuacion, esta dispuesta correspondientemente una segunda brida de conexion 114 saliente, que sirve, por ejemplo, para la conexion del aparato mezclador 100 con un dispositivo de procesado para la mezcla bombeable, por ejemplo, una boquilla de hormigon proyectado. Entre las dos bridas 111, 114 esta dispuesta ademas una brida de obturacion 112 saliente en el lado de suministro y una brida de obturacion 113 en el lado de evacuacion. A este respecto, las dos bridas de obturacion 112, 113 estan dispuestas espaciadas una de otra de modo que entre las dos bridas de obturacion 112, 113 esta presente una cavidad 116 esencialmente anular. Los diametros de las dos bridas de obturacion 112 113 son respectivamente mayores que los diametros de las bridas de conexion 111, 114.
En las superficies laterales de las dos bridas de obturacion 112, 113 estan admitidas respectivamente dos ranuras 112.1, 113.1 espaciadas y giratorias anularmente. En las ranuras 112.1, 113.1 estan presentes en conjunto cuatro anillos obturadores 140, por ejemplo, anillos toroidales de plastico, que sobresalen de la superficie lateral de la brida de obturacion 112, 113.
Partiendo del lado frontal en el lado de suministro de la brida de obturacion 113 en el lado de evacuacion, 20 canales de entrada 115 cilmdricos dispuestos a distancias regulares y con simetna en rotacion respecto al eje central longitudinal 110.1 del tramo de tubo cilmdrico hueco 110 conducen a la cavidad del tramo de tubo cilmdrico hueco central 110. A este respecto, un eje central longitudinal 115.1 de los canales de entrada discurre en angulo oblicuo respecto a una direccion radial del tramo de tubo cilmdrico hueco 110 y en angulo oblicuo respecto al eje de simetna longitudinal o el eje central longitudinal 110.1 del tramo de tubo cilmdrico hueco 110. El angulo de inclinacion 115.2 entre los ejes centrales longitudinales 115.1 de los canales de entrada 115 y el eje central longitudinal 110.1 del tramo de tubo 110 cilmdrico hueco es, por ejemplo, de aprox. 45°.
Los ejes centrales longitudinales 115.1 de los canales de entrada 115 no cortan por consiguiente el eje central longitudinal 110.1 de la lmea de transporte. Expresado con otras palabras, los ejes centrales longitudinales 115.1 de los canales de entrada atraviesan la lmea de transporte en puntos opuestos no diametralmente del tramo de tubo 110 cilmdrico hueco central.
Las dos bridas de obturacion 112, 113 estan rodeadas ademas por un tramo de tubo exterior 130 cilmdrico hueco (representado en la fig. 6 como pieza individual), que esta en contacto interiormente de forma llena con los cuatro anillos obturadores 140, de modo que entre el tramo de tubo exterior 130 y las dos bridas de obturacion 112, 113 estan presentes conexiones estancas a lfquidos. El tramo de tubo exterior 130 obtura la cavidad 116 entre las dos bridas de obturacion 112, 113 por consiguiente de forma estanca a lfquidos hacia fuera. A este respecto, la cavidad 116 obturada por el tramo de tubo exterior 130 forma una primera seccion anular de una camara de mezcla del aparato mezclador 100.
El tramo de tubo exterior 130 dispone ademas de dos tubuladuras de conexion 131, 132 tubulares, opuestas diametralmente y que desembocan en direccion tangencial o de forma excentrica en la cavidad 116 entre las bridas de obturacion 112, 113. En una tubuladura de conexion 131 del tramo de tubo exterior 130, un primer tramo de tubo curvado 120a en forma de L o en angulo recto esta colocado de forma estanca a lfquidos con un diametro interior
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de, por ejemplo, aprox. 33 mm (representado en la fig. 7 como pieza individual). La conexion se realiza, por ejemplo, mediante atomillado de una rosca exterior 123a configurada en el lado final en el tramo de tubo curvado 120 en una rosca interior presente en la tubuladura de conexion 131.
En la curvatura del primer tramo de tubo curvado 120a esta dispuesta una primera entrada 121a, por ejemplo, para el suministro de un aditivo.
A este respecto, la primera entrada 121a desemboca en la direccion de la primera tubuladura de conexion 131 en el primer tramo de tubo curvado 120a. El extremo abierto del primer tramo de tubo curvado 120a esta dispuesta una segunda entrada 122a, por ejemplo, para el suministro de un medio de soporte.
La primera entrada 121a esta provista en el interior del primer tramo de tubo curvado 120a con una boquilla espiral 125a, que sirve como dispositivo para la dispersion de un aditivo. A este respecto, la boquilla espiral presenta una forma envolvente que acaba de forma conica y se puede enroscar, por ejemplo, en el extremo interior de la entrada 121a (representado en la fig. 4 como pieza individual). La boquilla espiral 125a dispone, por ejemplo, de 3 vueltas, de un angulo de pulverizacion de, por ejemplo, aproximadamente 60°, un diametro maximo transversalmente a la direccion longitudinal de aprox. 18 mm y una longitud total de aprox. 48 mm.
En la otra tubuladura 132 del tramo de tubo exterior 130 esta colocado un tramo de tubo curvado 120b en forma de L o en angulo recto. El segundo tramo de tubo curvado 120b es esencialmente igual constructivamente al primer tramo de tubo curvado 120a y dispone correspondientemente de una primera entrada 121b, una segunda entrada 122b y una boquilla espiral 125b.
Los dos tramos de tubo curvados 120a, 120b forman conjuntamente una segunda seccion tubular de la camara de mezcla del aparato mezclador. La camara de mezcla del aparato mezclador 100 se compone por consiguiente de los dos tramos de tubo curvados 120a, 120b y la cavidad anular 116.
Los elementos que rodean el espacio interior del tramo de tubo cilmdrico hueco 110 o la lmea de transporte forman conjuntamente el dispositivo de dosificacion 101 del aparato mezclador 100. Mediante el aparato dosificador 101 se puede dispersar un aditivo en un medio de soporte y se puede dosificar en una mezcla bombeable transportada en el espacio interior del tramo de tubo cilmdrico hueco 110.
2. Dispositivo para la aplicacion de hormigon proyectado
En la fig. 8 esta representado esquematicamente un dispositivo de aplicacion de hormigon proyectado 10. Este comprende un dispositivo de bombeo 11 que esta conectado a traves de una lmea 12 para el transporte de una composicion de hormigon proyectado 400 con la primera brida de conexion 11 del dispositivo mezclador 100 segun la invencion a partir de las fig. 1 - 3. La segunda tubuladura de conexion 114 del dispositivo mezclador esta conectada de nuevo a traves de una lmea o directamente con la boquilla de hormigon proyectado 13. La composicion de hormigon proyectado 400 puede ser en principio una composicion de hormigon proyectado en seco o una composicion de hormigon proyectado en humedo. El transporte se realiza segun la composicion de hormigon proyectado 400 y la aplicacion de manera conocida en sf, por ejemplo, en un procedimiento de flujo denso o de flujo reducido.
A traves de las dos primeras entradas 121a, 121b del dispositivo mezclador 100 y boquillas espirales 125a, 125b dispuestas en ellas se puede dispersar, por ejemplo, un aditivo 200 lfquido, en particular un acelerador de la solidificacion, en los tramos de tubo curvados 120a, 120b. A traves de las dos segundas entradas 122a, 122b se puede suministrar ademas un medio de soporte 300, por ejemplo aire a presion, de modo que en la camara de mezcla o en los dos tramos de tubo curvados 120a, 120b y la cavidad anular 116 del aparato mezclador 100 esta presente un aerosol formado por el aditivo 200 y el medio de soporte 300. Este llega ahora a traves de los canales de entrada 115 al interior del tramo de tubo cilmdrico central 110 o a la composicion de hormigon proyectado 440 transportada en el. La composicion de hormigon proyectado 410 mezclada con el aditivo 200 y el medio de soporte se puede aplicar a continuacion a traves de la boquilla de hormigon proyectado 13 en un punto previsto, por ejemplo en una pared de tunel. El suministro del aditivo 200 y del medio de soporte 300 hasta las entradas 121a, 121b, 122a, 122b correspondientes se puede realizar de manera conocida en sf.
No obstante, las formas de realizacion descritas anteriormente solo se deben entender como ejemplos ilustrativos que se pueden modificar a voluntad en el marco de la invencion.
Asf es posible, por ejemplo, omitir las segundas tubuladuras de conexion 132 con el segundo tramo de tubo curvado 120b, de modo que la tubuladura de conexion 131 este presente como tubuladura de conexion unica. Asimismo, en caso necesario, se pueden prever tubuladuras de conexion adicionales en el tramo de tubo exterior 130 y/o en uno de los tramos de tubo curvados 120a, 120b.
Adicionalmente o en lugar de las boquillas espirales 125a, 125b tambien se pueden usar en principio otros dispositivos para la dispersion, segun se han descrito por ejemplo anteriormente.
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Asimismo uno o los dos tramos de tubo curvados 120a, 120b se puede sustituir, por ejemplo, por un tramo de tubo en forma de T convencional, si esto parece conveniente. En este caso los extremos de tubo correspondientes del tramo de tubo en forma de T pueden servir como entradas para el aditivo y el medio de soporte, lo que simplifica eventualmente la fabricacion.
Tambien es posible prever, adicionalmente o en lugar de los canales de entrada 115 presentes, otros canales de entrada que discurran, por ejemplo, en direccion radial respecto al tramo de tubo cilmdrico hueco central 110 y/o esten configurados en una direccion que corta el eje central longitudinal 110.1.
En lugar del tramo de tubo cilmdrico hueco central 110 tambien puede estar presente una lmea de transporte configurada de otro modo para la mezcla bombeable, por ejemplo con seccion transversal oval.
3. Ejemplos de aplicacion
Con finalidades de comparacion se han realizado distintos ensayos de hormigon proyectado en humedo con y sin aparato mezclador 100 segun la invencion a partir de las fig. 1 - 3.
Para los ensayos segun la invencion se ha usado una maquina para hormigon proyectado convencional AMV 6400 de Andersen Mekaniska Verkstad AS (Noruega) para la aplicacion del hormigon proyectado en humedo, que se ha equipado directamente delante de la boquilla de hormigon proyectado con un aparato mezclador 100 segun la invencion a partir de las fig. 1 - 3. Esta disposicion se corresponde en principio con el dispositivo de aplicacion de hormigon proyectado 10 representado en la fig. 8. A este respecto, a traves de las primeras entradas 121a, 121b se ha suministrado un acelerador de la solidificacion lfquido y a traves de las segundas entradas 122a, 122b del aparato mezclador 100 aire comprimido bajo las condiciones habituales.
La maquina para hormigon proyectado se ha hecho funcionar con los siguientes parametros:
• Potencia de transporte del hormigon proyectado: aprox. 30 m3/h
• Potencia de transporte del aire comprimido: aprox. 16 m3/h
• Presion del aire comprimido: 7,0 - 7,5 bares
• Potencia de bombeo del acelerador de la solidificacion: aprox. 30 l/min
• Presion de bombeo del acelerador de la solidificacion: max. 18 bares
Para los ensayos de comparacion se ha usado la misma disposicion que en los ensayos segun la invencion, habiendose usado en lugar del dispositivo mezclador 100 un aparato mezclador convencional. En el aparato mezclador convencional se le ha suministrado el acelerador de la aceleracion sin medidas adicionales a traves de una tubuladura de conexion al aire comprimido y se le ha dado directamente al hormigon proyectado en humedo. Las restantes condiciones del ensayo han permanecido esencialmente inalteradas.
El hormigon proyectado en humedo se ha usado en la siguiente composicion:
• Cemento de piedra caliza Portland del tipo CEM II/A-LL 42.5 R; fraccion: 500 kg/m3
• Contenido de silicato: 20 kg/m3
• Aridos: 82% de arenilla 0-4 mm, 18% grava 4 - 8 mm
• Relacion de agua / cemento 0,43
• Fluidificante: Sikament EVO 26S, 0,40% referido al contenido de cemento
• Regulador de consistencia Sika Tard 930, 0,30% referido al contenido de cemento
• Formador de poros: Sika Aer-S, 0.06 % referido al contenido de cemento
• Medida de asentamiento: 200 - 210 mm
Como acelerador de la solidificacion se ha usado en todos los ensayos Sigunit L53 AF (Sika).
Para la determinacion de la calidad del hormigon proyectado sobre una superficie de ensayo se ha determinado el desarrollo de la resistencia de manera conocida en sf mediante agujas de penetracion (Proctor; 30 y 60 minutos tras la aplicacion) y el procedimiento de perno de asiento de HILTI (HILTI 460; 4 horas despues de la aplicacion).
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En la siguiente tabla 1 estan reunidos los ensayos realizados. A este respecto, la fraccion del acelerador de la solidificacion Sigunit L53 AF esta indicada en % en peso referido al contenido de cemento. En la columna "Adicion" se indica si se ha usado el aparato mezclador segun la invencion (E) o el aparato mezclador convencional (H).
Tabla 1:
N°
Fraccion de Sigunit L53 AF Adicion Resistencia en MPa tras
30 min
60 min 4h
1
5% H 0,16 0,40 3,3
2
8% H 0,24 0,67 4,1
3
11% H 0,47 0,86 4,7
4
4% E 0,38 0,74 3,8
5
6,5% E 0,62 0,82 4,6
6
8,5% E 0,61 0,92 5,2
Los ensayos 1 -3, que se han realizado con un aparato mezclador convencional, muestran que la fraccion del acelerador de la solidificacion influye en la resistencia del hormigon proyectado aplicado. Cuanto mas elevada es la fraccion de acelerador, tanto mayor es en general la resistencia en los tiempos considerados. Una imagen correspondiente tambien se produce de los ensayos 4 - 6 al usar el aparato mezclador segun la invencion.
No obstante, en particular salta a la vista que con el aparato mezclador segun la invencion con fraccion menor de acelerador se consiguen resistencias mas elevadas. Entonces, por ejemplo, segun el ensayo 1 con el aparato mezclador segun la invencion con una fraccion del 5% de acelerador tras 30 minutos se consigue una resistencia de solo 0,16 MPa. Usando el aparato mezclador segun la invencion, en el ensayo 4 con una fraccion incluso ligeramente menor de acelerador del 4% tras 30 minutos se consigue una resistencia de mas del doble de 0,38 MPa. Tras 60 minutos y 4 horas las resistencias en el ensayo 4 con el aparato mezclador segun la invencion se situan claramente por encima de las resistencias correspondientes del ensayo 1. Una comparacion de los ensayos 2 y 5, asf como 3 y 6 confirma estas observaciones.
En resumen se puede constatar que la adicion del acelerador de la solidificacion usando el aparato mezclador segun la invencion reduce significativamente el consumo de acelerador de la solidificacion con calidad constante o mejorada del hormigon proyectado.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Aparato mezclador (100) para la dosificacion de un aditivo (200) en una mezcla bombeable (400), en particular una mezcla bombeable que fragua hidraulicamente, en particular en una composicion de hormigon proyectado Ifquido, en el que el aparato mezclador (100) presenta una lmea de transporte (110) para el transporte de la mezcla (400) a traves del aparato mezclador (100), y un dispositivo de dosificacion (101) que se comunica con la lmea de transporte (110) esta dispuesto para la introduccion del aditivo (200) en la mezcla (400), caracterizado porque el dispositivo de dosificacion (101) dispone de un dispositivo (125a, 125b) para la dispersion del aditivo (200) en un medio de soporte (300), de modo que el aditivo (200) se puede introducir en la mezcla (400) distribuido finamente repartido en el medio de soporte (300), siendo el dispositivo (125a, 125b) para la dispersion del aditivo una boquilla de atomizacion, en particular un boquilla espiral.
  2. 2. Aparato mezclador segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el dispositivo de dosificacion presenta una camara de mezcla que se comunica con la lmea de transporte (110) con una primera entrada (121a, 121b) para el suministro del aditivo (200) y una segunda entrada (122a, 122b) para el suministro del medio de soporte (300).
  3. 3. Aparato mezclador segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la camara de mezcla presenta una primera seccion (116) que rodea la lmea de transporte (110), en particular con una cavidad anular, y contiene una segunda seccion (120a, 120b) tubular que desemboca en la primera seccion (116), estando configurada en particular la segunda seccion (120a, 120b) al menos parcialmente de forma curvada.
  4. 4. Aparato mezclador segun una de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque el dispositivo (125a, 125b) para la dispersion del aditivo esta dispuesto en la primera entrada (121a, 121b) para el suministro del aditivo y en particular penetra al menos parcialmente en la camara de mezcla.
  5. 5. Aparato mezclador segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la boquilla de atomizacion es una boquilla espiral (125a, 125b) con un angulo de pulverizacion de 45 - 175°, preferiblemente de 50 - 95°, mas preferiblemente 55 - 65°.
  6. 6. Dispositivo para la aplicacion de hormigon proyectado, que comprende un aparato mezclador (100) segun una de las reivindicaciones 1 - 5, asf como en particular un dispositivo de bombeo (11) para el hormigon proyectado y una boquilla de hormigon proyectado (13).
  7. 7. Uso de un aparato mezclador (100) segun una de las reivindicaciones 1-5 para la dosificacion de aditivos (200) en una mezcla bombeable (400), en particular en una mezcla bombeable que fragua hidraulicamente, de forma especialmente preferible en una composicion de hormigon proyectado lfquido.
  8. 8. Procedimiento para la dosificacion de un aditivo (200) en una mezcla bombeable (400), en particular en una mezcla que fragua hidraulicamente, preferiblemente una composicion de hormigon proyectado, caracterizado porque el aditivo (200) se dispersa en un medio de soporte (300) y a continuacion se introduce en la mezcla (400), dispersandose el aditivo (200) a traves de una boquilla de atomizacion en el medio de soporte (300).
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque el medio de soporte (300) es un gas, en particular aire y porque el aditivo (200) es un lfquido, en particular un acelerador de la solidificacion.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque como boquilla de atomizacion se usa una boquilla espiral.
  11. 11. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 8 -10, caracterizado porque durante la dispersion del aditivo (200) en el medio de soporte (300) se forma un aerosol que se introduce a continuacion en la mezcla (400).
  12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el aerosol se forma mediante atomizacion del aditivo (200) en el medio de soporte (300).
  13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado porque el aditivo (200) se somete a una presion que se corresponde al menos con 1,1 veces, en particular al menos 2 veces, la presion en el medio de soporte (300).
ES11763710.8T 2010-10-01 2011-09-30 Aparato mezclador para mezclas bombeables y procedimiento referido a ello Active ES2603412T3 (es)

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