WO2009086822A2 - Verfahren und zugehörige vorrichtung zum drucklosen oder nahezu drucklosen eintragen von schaum in einen unter druck stehenden materialstrom - Google Patents

Verfahren und zugehörige vorrichtung zum drucklosen oder nahezu drucklosen eintragen von schaum in einen unter druck stehenden materialstrom Download PDF

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Definitions

  • Object of the present invention is to provide a method with associated device, with the help of foam pressure or almost no pressure can be fed to a pressurized material flow, such that the predetermined mixing ratio of the two material components remains constant or nearly constant.
  • the device for introducing a corresponding amount of foam in a pressurized material flow should be designed so that they can be interposed in the connecting a material feed pump and a static mixer conveyor hose in a simple manner.
  • the admixing device consists of a material flow-carrying tube in which a cross-sectional constriction is formed such that the flow rate of the material flow increases at this point, as a result of which a negative pressure area in the material flow, in which the foam flows, arises downstream of the cross-sectional constriction can be entered without pressure or with a slight overpressure in the material flow.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first device according to the invention
  • Fig. 2 is a longitudinal section of another embodiment of the invention.
  • the device shown in Fig. 1 for admixing foam in a pressurized stream of material 10 from a mixture of cement, to Schlags substances and water, which is supplied from a feed pump, not shown in the arrow direction of the admixing device, has a first pipe section 1 with smaller cross-section and a second pipe section 2 with a relation to the first enlarged cross-section, which merge into one another via an intermediate third, conically shaped pipe section 3.
  • the first pipe section 1 is provided on its outer side with a circumferential annular groove 4, with which it can be connected to the delivery hose of the material pump latched.
  • the second pipe section 2 is provided on the output side with a fixed flange 5, with which the admixing device can be connected to a not shown downstream static mixer.
  • a drop-shaped displacement body 6 is arranged and attached to a cross tube 7 which engages from the outside in the region of the conical pipe section 3 through the pipe wall and is stored in this.
  • the Transverse tube 7 opens into a channel 8 extending coaxially in the displacement body 6 to the tube sections 1 and 2.
  • the channel 8 opens at the downstream tapered end of the displacement body 6 into the enlarged cross section of the tube section 2.
  • the displacement body 6 forms in which the pipe sections 1 and 2 connecting conical pipe section 3 a kind Venturi so that downstream of the displacement body 6 in the flowing in the direction of the arrows material flow 10, a negative pressure area 11 is formed - in the pressure or almost without pressure on the cross tube. 7 and the channel 8 foam 12 can be entered into the flow of material 10.
  • a predetermined mixing ratio between material flow 10 and foam 12 is kept constant or nearly constant, d. H. the mixing ratio is largely constant and independent of the pressure of the material stream 10.
  • a rotationally symmetrical funnel-shaped insert 26 is arranged in a tube 21 as a displacement body for cross-sectional constriction, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter of the tube 21.
  • the insert 26 has on its outer side a circumferential groove extending around the circumference, which forms a circumferential annular channel 30 in combination with the inner wall of the tube 21.
  • the annular channel 30th Foam can be supplied via a cross tube 27 fixed in the tube 21.
  • the insert 26 forms a bottleneck 29 for the material flow 20 supplied in the direction of the arrows by a material pump, in which the latter is accelerated, so that a negative pressure in the material stream 20 is created downstream of the constriction 29.
  • the pressure conditions prevailing on the upper side and on the downstream side can be varied within wide limits, so that the mixing ratio of material flow to foam can be adjusted as required.
  • the mixing tubes described above are suitable not only for the production of foam concrete, but are equally suitable for mixing materials of equal or different density in liquid, flowable solid form and / or gas form in different compositions. By connecting two or more mixing tubes in series, even with different embodiments, it is possible in succession to enter a wide variety of materials into a pressurized flow of material.
  • reaction materials can also be mixed with one another immediately before they are used and then optionally enriched with additives in a further admixing device.

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Abstract

Verfahren und zugehörige Vorrichtung, mit deren Hilfe Schaum drucklos oder nahezu drucklos einem unter Druck stehenden Materialstrom zugeführt werden kann, derart, dass ein vorgegebenes Mischungsverhältnis der Materialkomponenten konstant oder nahezu konstant bleibt.

Description

Verfahren und zugehörige Vorrichtung zum drucklosen oder nahezu drucklosen Eintragen von Schaum in einen unter Druck stehenden Materialstrom
Stand der Technik
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Schaumbeton besteht die Notwendigkeit Schaum in definierter Menge und Volumen in einen unter hohem Druck (6 bis 12 bar) stehenden Materialstrom aus einem Gemisch von Zement, Zuschlagsstoffen und Wasser auf dem Weg zwischen einer Förderpumpe und einem sich an diese anschließenden Statikmischer einzutragen.
Der bis zu 500 oder mehr Volumenprozent des Materialstroms betragende Schaumanteil muss dabei mit Überdruck gegen den in dem Materialstrom herrschenden Druck eingepresst werden. Hierzu ist nicht nur ein erheblicher Energieaufwand zur Erzeugung des Schaumdrucks erforderlich, der größer ist als der Druck in dem Materialstrom, sondern auch das Mischungsverhältnis zwischen Grundmaterial und Schaum ändert sich mit den in den Materialien herrschenden unterschiedlich hohen Drücken. Zur Konstanthaltung des eingestellten Mischungsverhältnisses ist daher eine ständige Kontrolle der in den einzelnen Komponenten herrschenden Drücke erforderlich. Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe Schaum drucklos oder nahezu drucklos einem unter Druck stehenden Materialstrom zugeführt werden kann, derart, dass das vorgegebene Mischungsverhältnis der beiden Materialkomponenten konstant oder nahezu konstant bleibt.
Die Vorrichtung zum Eintragen einer entsprechenden Schaummenge in einen unter Druck stehenden Materialstrom soll dabei so ausgebildet sein, dass sie in den eine Materialförderpumpe und einen Statikmischer verbindenden Förderschlauch in einfacher Weise zwischengeschaltet werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß kennzeichnendem Teil von Anspruch 1 und 3 gelöst.
Die Zumischvorrichtung nach vorliegender Erfindung besteht aus einem, den Materialstrom führenden Rohr, in dem eine Querschnittsverengung ausgebildet ist, derart, dass sich an dieser Stelle die Fließgeschwindigkeit des Materialstroms erhöht, infolge dessen stromunterseitig der Querschnittsverengung ein Unterdruckgebiet in dem Materialstrom entsteht, in das der Schaum drucklos oder mit geringem Überdruck in den Materialstrom eingetragen werden kann.
Zeichnungen
Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung und
Fig. 2 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Zumischen von Schaum in einen unter Druck stehenden Materialstrom 10 aus einem Gemisch von Zement, Zu Schlags Stoffen und Wasser, der von einer nicht dargestellten Förderpumpe in Pfeilrichtung der Zumisch Vorrichtung zugeführt wird, weist einen ersten Rohrabschnitt 1 mit kleinerem Querschnitt und einen zweiten Rohrabschnitt 2 mit einem gegenüber ersterem vergrößerten Querschnitt auf, die über einen zwischengeschalteten dritten, konisch ausgebildeten Rohrabschnitt 3 ineinander übergehen.
Der erste Rohrabschnitt 1 ist an seiner Außenseite mit einer umlaufenden Ringnut 4 versehen, mit der er mit dem Förderschlauch der Materialpumpe rastbar verbunden werden kann. Der zweite Rohrabschnitt 2 ist ausgangsseitig mit einem Festflansch 5 versehen, mit dem die Zumischvorrichtung mit einem nicht dargestellten, nachgeschalteten Statikmischer verbunden werden kann.
Im Bereich des konischen Rohrabschnitts 3 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrabschnitt 1 bzw. 2 ist ein tropfenförmiger Verdrängungskörper 6 angeordnet und an einem Querrohr 7 befestigt, das von außen im Bereich des konischen Rohrabschnitts 3 durch die Rohrwandung greift und in dieser gelagert ist. Das Querrohr 7 mündet in einen in dem Verdrängungskörper 6 koaxial zu den Rohrabschnitten 1 bzw. 2 verlaufenden Kanal 8. Der Kanal 8 mündet an dem stromabwärts liegenden verjüngten Ende des Verdrängungskörpers 6 in den vergrößerten Querschnitt des Rohrabschnitts 2.
Der Verdrängungskörper 6 bildet in dem die Rohrabschnitte 1 und 2 verbindenden konischen Rohrabschnitt 3 eine Art Venturidüse dergestalt, dass stromunterseitig des Verdrängungskörpers 6 in dem in Richtung der Pfeile fließenden Materialstrom 10 ein Unterdruckgebiet 11 entsteht,- in das drucklos oder nahezu drucklos über das Querrohr 7 und den Kanal 8 Schaum 12 in den Materialstrom 10 eingetragen werden kann.
Die Menge des Schaumeintrags erfolgt dabei analog zu der Durchflussmenge des Materialstroms 10 in dem Rohrabschnitt 1. Auf diese Weise wird ein vorgegebenes Mischungsverhältnis zwischen Materialstrom 10 und Schaum 12 konstant oder nahezu konstant gehalten, d. h. das Mischungsverhältnis ist weitgehend konstant und unabhängig vom Druck des Materialstroms 10.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Zumischvorrichtung nach vorliegender Erfindung dargestellt. Dabei ist in einem Rohr 21 als Verdrängungskörper zur Querschnittsverengung ein rotationssymmetrischer trichterförmiger Einsatz 26 angeordnet, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres 21 entspricht. Der Einsatz 26 weist an seiner Außenseite eine um den Umfang verlaufende Ringnut auf, die in Kombination mit der Innenwandung des Rohres 21 einen umlaufenden Ringkanal 30 bildet. Dem Ringkanal 30 kann über ein in dem Rohr 21 befestigtes Querrohr 27 Schaum zugeführt werden.
Der Einsatz 26 bildet für den in Richtung der Pfeile von einer Materialpumpe zugeführten Materialstrom 20 eine Engstelle 29, in der dieser beschleunigt wird, so dass stromunterseitig der Engstelle 29 ein Unterdruck in dem Materialstrom 20 entsteht. In dieses Unterdruckgebiet 31 münden Kanäle 28, die in dem Ringeinsatz 26 ausgebildet sind und mit dem Ringkanal 30 in Verbindung stehen, so dass über das Querrohr 27 Schaum in das Unterdruckgebiet 31 drucklos eingebracht werden kann.
Durch Verwendung geometrisch unterschiedlich ausgestalteter Einsatzstücke 26 lassen sich die stromober seitig und stromunterseitig herrschenden Druckbedingungen in weiten Grenzen verändern, so dass sich das Mischungsverhältnis von Materialstrom zu Schaum bedarfsweise einstellen lässt.
Enthält der Materialstrom abrasive Substanzen, die den Einsatzkörper 26 angreifen, kann dieser bei Verschleiß leicht ausgetauscht werden. Einem vorzeitigen Verschleiß des Einsatzkörpers kann vorgebeugt werden, indem dieser aus Hartmetall oder Keramik hergestellt wird. Um eine Anhaftung von Zement in dem Material ström zu verhindern, sollte die Oberfläche des Einsatzes möglichst glatt sein.
Die vorstehend beschriebenen Mischrohre eignen sich nicht nur zur Herstellung von Schaumbeton, sondern sind in gleicher Weise zur Mischung von Materialien gleicher oder unterschiedlicher Dichte in flüssiger, fließfähiger fester Form und /oder Gasform in unterschiedlicher Zusammensetzung geeignet. Durch Hintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Mischrohren - auch unterschiedlicher Ausführungsform - können in einem Arbeitsgang nacheinander unterschiedlichste Materialien in einen unter Druck stehenden Materialstrom eingetragen werden.
Auf diese Weise lassen sich auch Reaktionsmaterialien unmittelbar vor ihrem Einsatz miteinander vermischen und danach gegebenenfalls in einer weiteren Zumischvorrichtung mit Zuschlagsstoffen anreichern.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Eintragen eines andersartigen Materials in einen unter hohem Druck stehenden Materialstrom, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialstrom durch eine Engstelle geleitet und das andere Material stromunterseitig derselben dem Materialstrom zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des anderen Materials in den Materialstrom drucklos oder nahezu drucklos erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem einen Materialstrom führenden Rohr (1, 2, 3; 21) eine Querschnittsverengung (9; 29) ausgebildet ist, stromabwärts derselben ein Zulauf (7, 8; 27, 28, 30) in das Rohr (2; 21) mündet, durch den ein zweites Material in einem vorgegebenen, festen Mengenverhältnis nahezu drucklos zugeführt werden kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung (9; 29) in dem Rohr (1, 2, 3; 21) durch einen in dem jeweiligen Rohr angeordneten Verdrängungskörper (6; 26) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) tropfenförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) an seinem stromabwärts liegenden Ende eine mit dem Querrohr (7) verbundene Öffnung (8) aufweist, über die das zweite Material dem Materialstrom zugeführt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung in dem Rohr (21) durch eine in diesem ausgebildete radiale Einschnürung (29) des eingangsseitigen Rohrquerschnitts bewirkt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Einschnürung (29) des Rohrquerschnitts mittels eines Einsatzes (26) in dem Rohr (21) bewirkt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der in dem Rohr (21) durch den Einsatz (26) gebildeten Einschnürung (29) des Rohrquerschnitts der Zulauf (27, 28, 30) eines anderen Materials in den Materialstrom erfolgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Einsatzes (26) in Kombination mit der Innenseite des Rohres (21) ein umlaufender Ringkanal (30) ausgebildet ist, der mit dem Zulauf (27) für das Material in Verbindung steht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Ringkanal (30) in dem Einsatz (26) ausgebildete stromabwärts gerichtete und in den Materialstrom mündende Kanäle (28) ausgehen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 3, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (28) über den Umfang des Einsatzes (26) äquidistant angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Mischrohre hintereinander geschaltet sind.
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