DE2747247A1 - Verfahren und vorrichtung zum einmischen eines materials in einen zu einer duese gerichteten luftstrom - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einmischen eines materials in einen zu einer duese gerichteten luftstrom

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Description

18 070/sh
Bertil Sandell, S 430 80 Hovas/Schweden
Verfahren und Vorrichtung zum Einmischen eines Materials in einen zu einer Düse gerichteten Luftstrom
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einmischen eines Materials in einen Luftstrom, der zu einer Düse strömt, wo er mit mindestens einem zweiten Luft- Materialstrom gemischt wird, insbesondere für die Herstellung von faserverstärktem Spritzbeton.
Faserverstärkte Spritzbetonaufbauten zeigen außergewöhnliche physikalische Eigenschaften, wie z. B. eine hohe Stoßfestigkeit, und günstige Verfonnungseigenschaften. Bei der Herstellung des faserverstärkten Spritzbetons wird eine Mischung aus Sand und Zement einem Luftstrom beigemischt, der zu einer Spritzdüse strömt, wo die Mischung mit einem zerkleinerte, zur Verstärkung dienende Pasern enthaltenden Luftstrom und mit Wasser vermengt wird. Die Betonkonstruktion wird dann im Spritzverfahren auf der Grundlage der so erhaltenen Mischung hergestellt.
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Ein Problem beim Spritzbetonieren ist darin zu sehen, dass beim Einspritzen in die Bettung eine beträchtliche Menge an Pasern und Zement vergeudet wird, da einmal das Material zurückgeworfen wird, wenn es in der Bettung aufschlägt, und zum anderen Material aus dem Materialstrom verschwindet. Dieser Verlust hängt zum Teil von der den Materialstrom zugegebenen Luft ab. Darüber hinaus wird eine ziemlich große Staubmenge an die umgebende Luft abgegeben, was gesundheitliche Gefahren für die Personen in sich birgt, die mit dem Spritzbetonieren beschäftigt sind.
Es ist daher aus wirtschaftlichen Gründen sowie unter ergonomischen Gesichtspunkten wünschenswert, eine Verminderung der angesprochenen Materialverluste sowie der Staubausbildung beim Spritzbetonieren zu erzielen, indem in der Spritzdüse für eine sehr wirksame Mischung der Materialströme gesorgt wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass in einer Mischkammer in der Spritzdüse der eine Materialstrom axial und im wesentlichen zentrisch in den anderen Materialstrom eingeleitet wird dass der erste Materialstrom in der Mischkammer expandiert, während der andere Materialstrom allmählich komprimiert wird, so dass der erste Materialstrom eine Saugstrahlwirkung auf den anderen Materialstrom ausübt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durchlaufen der erste und/oder der zweite Materialstrom einen gekrümmten Abschnitt einer Rohrleitung, bevor sie in die Spritzdüse eingeleitet werden, so dass das Material durch die Zentrifugalkraft in eine äußere Kurvenbahn einer Rohrleitung gedrückt wird, wobei der auf diese Weise komprimierte Materialstrom in die Spritzdüse über einen Rohrstutzen eingeführt wird, der an dem Teil der Rohrleitung angeordnet ist, der sich an die äußere Kurvenbahn anschließt, und ferner Luft und leichtere Partikel durch eine Auslassöffnung an der inneren Kurvenbahn austreten können.
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Durch ein solches Ablassen der überschüssigen Luft des Materialstroms kann die Spritzdüse näher an die Bettung herangeführt werden, als es beim Stand der Technik der Fall ist, und es kann eine dickere Betonschicht erhalten werden.
Um die MaterialVerluste beim Spritzen noch weiter zu vermindern, kann das Material in einem der Ströme, vorzugsweise die Fasern, zumindest während einem Teil des Durchgangs durch die Rohrleitung elektrostatisch aufgeladen werden. Dadurch wird eine Anziehungskraft zwischen den Fasern und dem Betonmaterial in Abhängikeit von der Potentialdifferenz zwischen den Materialien aufgebaut.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, anhand der beiliegenden Zeichnung erfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In der Zeichnung stellen dar:
Figur 1 schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei mit strichpunktierten Linien eine Einrichtung zum Aufladen des Materials in einem der Materialströme angedeutet ist.
In Fig. 1 ist eine Spritzdüse 10 gezeigt, die auf dem hier in Frage kommenden Fachgebiet hinreichend bekannt ist. Eine Mischung aus Bindemittel, z. B. Zement, Kalk, Mörtel oder dergl., und Ballast, wie z. B. Sand, wird in einen Luftstrom durch eine Rohrleitung 11 eingeführt. Eine Rohrleitung 12 wird zur Zugabe von Wasser und, wenn gewünscht, Additiven, z. B. Akzeleratormittel und/oder Mittel zum Absetzen des Staubs, verwendet. Diese Mittel werden über mehrere radiale öffnungen 13 in einer Ringkammer 14 in die Spritzdüse 10 eingeführt.
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Zerkleinertes Verstärkungsmaterial wird in eine Rohrleitung 15 eingegeben, an die eine Druckluftquele angeschlossen ist. Das zerkleinerte Verstärkungsmaterial wird durch die Säugstrahlwirkung in die Rohrleitung 15 eingesaugt und mit dem Luftstrom in die Spritzdüse 10 gebracht.
Die Rohrleitung 11 ist unmittelbar vor dem Einlaß in die Spritzdüse 10 gekrümmt, so dass das feste Material durch die Zentrifugalkraft in die äußere Kurvenbahn des gebogenen Abschnittes der Rohrleitung 11 gedrückt wird. An denjenigen Teil der Rohrleitung 11, der der äußeren Kurvenbahn des gekrümmten Abschnittes am nächsten liegt, ist ein Rohrstutzen 16 angeschlossen, durch den das komprimierte Material in die Spritzdüse 10 eingeführt wird. Eine Drosselung des Materialstroms wird am Eingang in den Rohrstutzen 16 bewirkt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. Der Rohrstutzen ist vorzugsweise in Richtung auf bzw. von der Spritzdüse 10 weg verschiebbar. Luft und gewisse andere Partikel wie Staub werden nicht in demselben Maße in die äußere Kurvenbahn gedrängt. Vielmehr wird ein großer Teil der Luft durch einen Auslaß 17 austreten, der an demjenigen Teil der Rohrleitung 11 angeordnet ist, der der inneren Kurvenbahn am nächsten liegt.
Der Rohrstutzen 16 erstreckt sich zu einer Mischkammer 18 in der Spritzdüse 10 und ist axial und im wesentlichen in der Mitte der Rohrleitung 15 angeordnet. Die Mischkammer 18 verjüngt sich in Strömungsrichtung. Der Querschnitt des Rohrstutzens 16 ist wesentlich kleiner als der der Rohrleitung 15» und der Materialstrom in dem Rohrstutzen 16, d. h. das Bindemittel und das Ballastmaterial werden in der Mischkammer 18 expandieren, wohingegen der das Fasermaterial enthaltende Strom komprimiert werden wird. Auf diese Weise wird eine sehr wirksame Mischung der zwei Materialströme erhalten. Ein Unterdruck wird fernerhin in der Rohrleitung 15 durch die Saugstrahlwirkung erzielt, die durch den Materialstrom im Rohrstutzen 16 verursacht wird.
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Das Wasser wird über mehrere radiale öffnungen 13 einer Ringkammer 14- zugeführt, die stromabwärts von der Mischkammer 18 vorgesehen ist und an die ein Düsenrohr 19 mit einer Auslassöffnung für den gemischten Materialstrom angeschlossen ist.
Da beträchtliche Abnützungserscheinungen im Bereich der äußeren Kurvenbahn der Rohrleitung 11 auftreten, ist es empfehlenswert, in diesem Bereich einen harten oder vorzugsweise weichen und elastischen austauschbaren Abnutzungsbelag vorzusehen.
/Einstell- und Sperrventil 21 zur Steuerung der Menge der zugegebenen Luft kann am Auslaß 17 vorgesehen sein. Falls ein stärkerer Saugeffekt in der Rohrleitung 15 gewünscht wird, kann das Ventil 21 mit einer Staubtrenneinrichtung versehen sein, z. B. einem industriellen Staubsauger (nicht gezeigt), um sicherzustellen, dass sich kein Staub in der Umgebung der Spritzdüse ausbreitet.
Um die Material Verluste und die Staubausbreitung weiterhin zu unterdrücken, können die Aggregationseigenschaften der in den Luftströmen enthaltenen Partikel durch elektrostatische Aufladung des Verstärkungsmaterials, z. B. des Fasermaterials und/ oder des Sandes oder des Zements während des Transports durch die Rohrleitung erhöht werden. Dadurch wird zwischen dem Fasermaterial und dem Zement eine Potentialdifferenz aufgebaut, wodurch Anziehungskräfte auftreten,die zu einer Erhöhung der Aggregation der Partikel führen. Die elektrostatische Aufladung des Fasermaterials kann durch eine geeignete Auswahl des die Rohrleitung 15 bildenden Materials erreicht werden. Um eine zu starke Aufladung zu vermeiden, ist es möglich, nur ein oder wenige Stücke der Rohrleitung 15 aus einem im hohen Maße elektrostatisch aufladenden Material zu machen, während die anderen Stücke 'der Rohrleitung 15 aus einem anderen Material bestehen können, das nicht den gleichen Ladungseffekt hat. Die Aufladung kann auch mittels eines elektrostatischen Aggregats bewirkt werden, wie es mit strichpunktierten Linien in Fig.2 angedeutet ist. 809817/0887
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können die Ausführungsformen im Rahmen der Patentansprüche geändert werden. So ist es beispielsweise möglich, auch an der Rohrleitung oder nur an dieser Rohrleitung einen gekrümmten Abschnitt mit einem Auslaß 17 vorzusehen.
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Le
erseite

Claims (14)

18 070/1 eh Bertil Sandeil, S-430 80 Hoväs / Schweden PATENTANSPRÜCHE
1. !Verfahren zum Einmischen eines Materials in einen Luftstrom, V Jder zu einer Spritzdüse strömt, wo er mit mindestens einem
zweiten Luft-Materialstrom gemischt wird, insbesondere bei der Herstellung von faserverstärktem Spritzbeton, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Mischkammer in der Spritzdüse der eine Materialstrom axial und im wesentlichen zentrisch in den anderen Materialstrom eingeleitet wird u.dass der erste Materialstrom in der Mischkammer expandiert, während der andere Materialstrom allmählich komprimiert wird, so dass der erste Materialstrom eine Saugstrahlwirkung auf den anderen Materialstrom ausübt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Materialstrom einen gekrümmten Abschnitt einer Rohrleitung durchlaufen, bevor sie in die Spritzdüse eingeleitet werden, so dass das Material durch die Zentrifugalkraft in eine äußere Kurvenbahn der Rohrleitung gedrückt wird, dass der auf diese Weise komprimierte Materialstrom in die Spritzdüse über einen Rohrstutzen eingeführt wird, der an dem Teil der Rohrleitung angeordnet ist,
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der sich an die äußere Kurvenbahn der Rohrleitung anschließt, und dass die überschüssige Luft durch eine Auslaßöffnung an der inneren Kurvenbahn der Rohrleitung austreten kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in einem oder in beiden Materialströmen während wenigstens einem Teil des Durchgangs durch die betreffende Rohrleitung elektrostatisch aufgeladen wird.
4-, Verfahren nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung zumindest teilweise das Material elektrostatisch auflädt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladung des Materials mit Hilfe eines elektrostatischen Aggregates durchgeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit jeweils einer Rohrleitung für die Zufuhr der Material-Ströme zu der Einspritzdüse, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Rohrleitung (11) sich bis zur oder ein wenig hinein in die in der Spritzdüse(iO) befindliche Mischkammer (18) erstreckt, dass diese Rohrleitung (11) axial und im wesentlichen zentrisch in der Rohrleitung (15) für den anderen Materialstrom angeordnet und im Querschnitt kleiner als jene ist und dass sich die Mischkammer in Strömungsrichtung verjüngt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (11, 15) für den ersten und/oder den zweiten Materialstrom mit einem gekrümmten Abschnitt unmittelbar vor dem Einlaß der Spritzdüse (10) versehen ist und dass sich in dem Durchgangsabschnitt zwischen dem gekrümmten Abschnitt und der Spritzdüse eine öffnung (17) an die innere Kurvenbahn des gekrümmten Teils anschließt.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstell- und Absperrventil an der Öffnung (17) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringkammer (14) für die radiale Einführung von Wasser stromabwärts von der Mischkammer (18) vorgesehen ist,
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass ein Düsenrohr (19) mit einem Auslaß für den gemischten Materialstrom an der Ringkammer (14) angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Staubtrenneinrichtung neben der Öffnung (17) in der Rohrleitung (11) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - H^ dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Abschnitt der Rohrleitung (11) an der Innenseite im Bereich der äußeren Kurvenbahn mit einem harten oder einem weichen und elastischen Abnutzungsbelag (20) versehen ist.
13- Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abnutzungsbelag (20) austauschbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrstutzen (16) zurSpritzdüse (10) hin bzw. von ihr weg verschiebbar ist.
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DE19772747247 1976-10-26 1977-10-21 Verfahren und vorrichtung zum einmischen eines materials in einen zu einer duese gerichteten luftstrom Ceased DE2747247A1 (de)

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