EP0009660A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzen von Beton - Google Patents

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EP0009660A1 EP79103338A EP79103338A EP0009660A1 EP 0009660 A1 EP0009660 A1 EP 0009660A1 EP 79103338 A EP79103338 A EP 79103338A EP 79103338 A EP79103338 A EP 79103338A EP 0009660 A1 EP0009660 A1 EP 0009660A1
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concrete
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    • B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
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    • B28C7/0404—Proportioning
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
    • B28C7/16—Discharge means, e.g. with intermediate storage of fresh concrete
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    • B28C7/163—Discharge means, e.g. with intermediate storage of fresh concrete by means of conveyors, other than those comprising skips or containers, e.g. endless belts, screws, air under pressure using a pump
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
    • E04G2021/049—Devices for both conveying and distributing concrete mixing nozzles specially adapted for conveying devices

Definitions

  • the invention relates to a method for spraying concrete according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
  • Such a method is used to apply concrete to a base, such as a wall or vault, for example in tunnels, in tunnel construction and in mining.
  • the compressed air used as the conveying medium must have sufficient pressure to convey the concrete mass through a conveying line from a spraying machine to the spray nozzle. If a sufficient amount of water is added to the concrete mass before this conveying section, then the volume weight of the concrete mass is greater than that of a dry concrete mass and the friction resistance in the conveying section increases due to the stickiness of the mass, so that the compressed air must have such a high pressure. that blockages of the conveyor hose serving as the conveying section are avoided with certainty.
  • the concrete mass is conveyed to the spray nozzle in an almost dry state and the required amount of water is only added at the nozzle, then a lower pressure of the conveying air is sufficient, but the exposure time of the water to the concrete mass is too short, so that the concrete mass adheres on the surface is difficult due to insufficient stickiness, as well as dust, which can significantly obstruct the view.
  • the nozzle is suddenly formed from two tubes, the outer tube being tapered in a funnel shape, while the inner tube opens into this funnel, similar to an injector.
  • the funnel is open on its rear side in the direction of spraying, while its front forms the mouth of the spray nozzle.
  • the material jet shoots through the funnel or because of the high kinetic energy. Through the nozzle mouth, while part of the conveying air can escape to the rear.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for spraying concrete in which the rebound of concrete mass from the base is limited to a minimum.
  • such a method enables the concrete mass to be sprayed to be conveyed properly and, on the other hand, by appropriate dimensioning of the braking distance and the amount of conveying air to be branched, any reduction in the kinetic energy of the concrete mass emerging from the spray nozzle.
  • the pre-moistened concrete mass in turn requires a somewhat increased pressure of the conveying air, which, however, is completely ineffective again by the method described can be made.
  • Pre-moistening ensures that the concrete mass is already well moistened, so that only a residual amount of water has to be added to the spray nozzle.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
  • the only figure shows a system for spraying concrete.
  • a spray nozzle 10 is connected to a spraying machine 14 via a delivery hose 12, 12 '.
  • the spraying machine 14 has a collecting container 16, in which concrete mass 20 'is conveyed via a belt conveyor 18.
  • a moisture sensor 24 for measuring the moisture or the water content of the dry mixture 20 consisting of cement and additives filled into the collecting funnel 22 is arranged in a collecting container 22 of the belt conveyor 18.
  • an actuator 26 is controlled, which adjusts a valve 32 connected to a water connection 28 via a water line 30. Water is supplied to the dry mixture 20 via the valve 32. The amount of water supplied is metered as a function of the moisture in the dry mixture 20 measured by the moisture sensor 24, so that the moistened mixture or the concrete mass 20 ′ each has a constant water content.
  • the assignment between the measured moisture and the quantity of water supplied is dimensioned such that the water content of the concrete mass 20 'is, for example, 5 or 6%.
  • the pre-moistened concrete mass 20 ′ is removed from the spraying machine 14 by means of a connection 34 supplied compressed air is conveyed through the delivery hose 12, 12 'to the spray nozzle 10.
  • the spray nozzle 10 is connected to the water connection 28 via a metering pump 35, an adjustable water valve 36 and a hose line 38.
  • the metering pump 35 sucks a liquid quick binder from a container 46 via a suction line 44 and mixes it into the water in a metered amount.
  • the water containing the quick binder supplied to the spray nozzle is added to the concrete mass 20 'during spraying.
  • the amount of water set on the water valve 36 is kept constant since the concrete mass 20 'has already been pre-moistened to a constant value and the delivery rate conveyed by the spray nozzle is at least approximately constant, the sprayed concrete mass has an at least approximately constant water content.
  • the level of this water content is adjustable on the water valve 36. It is no longer necessary for the nozzle guide to influence the amount of water to be supplied.
  • a branch 40 is arranged at a pipe intermediate piece 41 inserted in the conveying hose 12, 12 'away from the spray nozzle 10.
  • This branch has a pipe section, which is preferably directed backwards at an angle of approximately 45 ° with respect to the conveying direction and the passage of which can be throttled by an adjusting valve 42.
  • An adjustable amount of the compressed air serving as a conveying means for the concrete mass 20 ′ can be discharged into the atmosphere via the branch 40.
  • the branched pipe section 40 is therefore directed towards the rear in order to prevent concrete mass from escaping as a result.
  • the delivery hose in the area between the branch 40 and the spray nozzle 10 can be referred to as a braking section.
  • the concrete mass emerging from the spray nozzle 10 has a lower kinetic energy, so that no significant portion rebounds from the base 48 onto which the concrete mass is sprayed. This significantly reduces the previously unavoidable losses due to the rebound of concrete mass.
  • the pre-moistening of the dry mixture on the belt conveyor 18 enables continuous and even moistening, so that the concrete mass 20 'is well wetted.
  • the ' pre-moistening to a water content of about 5 or 6% is still so low that the conveying of this concrete mass 20' on the conveying path between the spraying machine 14 and the spray nozzle 10 is not unnecessarily complicated.
  • the pre-moistened concrete mass then ensures that the amount of residual water added to the spray nozzle 10 is well absorbed by the mass, since it is already sufficiently wetted.
  • the quick binder added to the remaining water volume causes the concrete compound sprayed onto the base to set quickly.
  • the distance of the branch 40 from the spray nozzle 10 can be 1 to 3 m.
  • a screw conveyor can also be used.
  • the pre-moistening of the shotcrete to a constant humidity has the further advantage in connection with the use of a liquid quick binder that it can be added to the shotcrete together with the residual water in a constant, optimally effective amount.

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Abstract

Um die Aufprallgeschwindigkeit der Betonmasse auf eine Wand (48) zu reduzieren, ist im Förderschlauch (12, 12') eine für Druckluft bestimmte, ins Freie gerichtete Abzweigung (40) von der Spritzdüse (10) entfernt angeordnet. Diese Abzweigung weist zur Einstellung der abzuleitenden Druckluftmenge ein Ventil (42) auf. Durch die Ableitung wird der Rückprall von Betonmasse von der Wand (48) erheblich vermindert. Das Betongemisch wird vorerst auf eine konstante Feuchtigkeit vorbefeuchtet, bevor es in den Spritzweg (12, 12') gelangt und an der Spritzdüse (10) wird ihm eine konstante Restwassermenge hinzugefügt. Dieses Verfahren ergibt einen stets gleichbleibenden Wassergehalt und ermöglicht, da im Förderweg (12, 12') nur vorbefeuchtet, einen geringeren Druck der Förderluft.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzen von Beton gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Ein solches Verfahren dient zum Auftragen von Beton auf eine Unterlage, wie eine Wand oder ein Gewölbe, beispielsweise in Stollen, bei Tunnelbauten und im Bergbau. Die als Fördermedium dienende Druckluft muss einen ausreichenden Druck aufweisen, um die Betonmasse durch eine Förderstrecke von einer Spritzmaschine bis zur Spritzdüse zu fördern. Wird der Betonmasse bereits vor dieser Förderstrecke eine ausreichende Wassermenge hinzugefügt, dann ist das Volumengewicht der Betonmasse grösser als dasjenige einer trockenen Betonmasse und zudem erhöht sich der Reibungswiderstand in der Förderstrecke infolge der Klebrigkeit der Masse, so dass die Druckluft einen so hohen Druck aufweisen muss, dass Verstopfungen des als Förderstrecke dienenden Förderschlauches mit Sicherheit vermieden werden.
  • Der hohe Druck der Förderluft hat jedoch zur Folge, dass die aus der Spritzdüse gegen die Unterlage geschleuderte Betonmasse mit so grosser Wucht gegen die Unterlage prallt, dass dabei ein erheblicher Anteil der aufgespritzten Betonmasse von der Unterlage zurückprallt und als unbrauchbarer und störender Abfall zu Boden fällt. Die Wirtschaftlichkeit des Spritzverfahren wird durch den Verlust eines Teiles der Betonmasse erheblich beeinträchtigt, da deren Anteil an der gesamten zu spritzenden Betonmasse recht hoch sein kann..
  • Wird die Betonmasse hingegen bis zur Spritzdüse in nahezu trockenem Zustand gefördert und die erforderliche Wassermenge erst an der Düse hinzugefügt, dann genügt zwar ein geringerer Druck der Förderluft, ist jedoch dabei die Einwirkungszeit des Wassers auf die Betonmasse zu kurz, so dass die Haftung der Betonmasse auf der Unterlage infolge ungenügender Klebrigkeit erschwert ist.Ausserdem entwickelt sich dabei Staub, welcher die Sicht erheblich behindern kann.
  • Ferner wird der Rückprall von Betonmasse von der Unterlage durch die zusammen mit der Betonmasse aus der Spritzdüse austretende Druckluft noch unterstützt, indem Betonmasse von der Unterlage wieder weggeblasen wird. Es ist deshalb zwar bekannt, einen Teil der Druckluft unmittelbar oder kurz vor der Spritzdüse von der Betonmasse zu trennen und an die umgebende Atmosphäre abzuleiten. Die Ableitung eines Teiles der Druckluft erfolgt dabei unmittelbar an der Spritzdüse. Eine solche Spritzdüse bekannter Bauart ist bogenförmig und weist auf der Innenseite des Bogens eine Luft-Ableitöffnung auf. Durch diese Oeffnung findet ein Druckausgleich zwischen dem Inneren der Düse und der umgebenden Atmosphäre statt. Die Betonmasse fliesst infolge der Fliehkraft auf der Aussenseite des Bogens entlang. Nach einem anderen Vor-schlag wird die Düse aus zwei Rohren gebildet, wobei das äussere Rohr trichterförmig verjüngt ist, während das innere Rohr in diesen Trichter hineinmündet, ähnlich einem Injektor. Der Trichter ist auf seiner in Spritzrichtung hinteren Seite offen, während seine Vorderseite die Mündung der Spritzdüse bildet. Der Materialstrahl schiesst wegen der hohen kinetischen Energie durch die Trichter-bzw. Düsenmündung hindurch, während ein Teil der Förderluft nach hinten entweichen kann.
  • Trotz Verwendung der vorstehend beschriebenen Spritzdüsen wird die Betonmasse mit der vollen kinetischen Energie auf die Unterlage geschleudert, was die bereits erwähnten Nachteile zur Folge hat. Ferner sind die Spritzdüsen gemäss den erwähnten Vorschlägen schwer und unhandlich.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spritzen von Beton anzugeben bei welchem der Rückprall von Betonmasse von der Unterlage auf ein Minimum beschränkt ist.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannte Merkmale gelöst.
  • Ein solches Verfahren ermöglicht einerseits eine einwandfreie Förderung der zu verspritzenden Betonmasse und andererseits durch entsprechende Bemessung der Bremsstrecke sowie der Menge der abzuzweigenden Förderluft eine beliebige Reduktion der kinetischen Energie der aus der Spritzdüse austretenden Betonmasse. Die vorbefeuchtete Betonmasse erfordert zwar einen wiederum etwas erhöhten Druck der Förderluft, welcher jedoch vollständig wieder durch das beschriebene Verfahren unwirksam gemacht werden kann. Durch die Vorbefeuchtung ist jedoch gewährleistet, dass die Betonmasse bereits gut durchgefeuchtet ist, so dass an der Spritzdüse nur noch eine Restwassermenge hinzugefügt werden muss.
  • Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Anlage zum Spritzen von Beton. In der Figur ist eine Spritzdüse 10 über einen Förderschlauch 12, 12' mit einer Spritzmaschine 14 verbunden. Die Spritzmaschine 14 weist einen Auffangbehälter l6auf, in welchen über einen Bandförderer l8 Betonmasse 20' gefördert wird. In einem Auffangbehälter 22 des Bandförderer 18 ist ein Feuchtefühler 24 zum Messen der Feuchte bzw. des Wassergehaltes des in den Auffangtrichter 22 eingefüllten, aus Zement und Zuschlagstoffen bestehenden Trockengemisches 20 angeordnet.
  • Aufgrund der vom Feuchtefühler 24 gemessenen Feuchte des Trockengemisches 20 wird ein Stellglied 26 gesteuert, welches ein mit einem Wasseranschluss 28 über eine Wasserleitung 30 verbundenes Ventil 32 verstellt. Ueber das Ventil 32 wird dem Trockengemisch 20 Wasser zugeführt. Die Dosierung der zugeführten Wassermenge erfolgt in Abhängigkeit von der vom Feuchtefühler 24 gemessenen Feuchte des Trockengemisches 20, so dass das befeuchtete Gemisch bzw. die Betonmasse 20' jeweils einen konstanten Wassergehalt aufweist. Die Zuordnung zwischen gemessener Feuchte und zugeführter Wassermenge wird so bemessen, dass der Wassergehalt der Betonmasse 20' beispielsweise 5 oder 6 % beträgt.
  • Von der Spritzmaschine 14 wird die vorbefeuchtete Betonmasse 20' mittels über einen Anschluss 34 zugeführter Druckluft durch den Förderschlauch 12,12' zur Spritzdüse 10 befördert. Die Spritzdüse 10 ist mit dem Wasseranschluss 28 über eine Dosierpumpe 35, ein einstellbares Wasserventil 36 und eine Schlauchleitung 38 verbunden. Die Dosierpumpe 35 saugt über eine Ansaugleitung 44 einen flüssigen Schnellbinder aus einem Behälter 46 an und mischt ihn dem Wasser in einer dosierten Menge bei. Das der Spritzdüse zugeführte den Schnellbinder enthaltende Wasser wird der Betonmasse 20' während des Spritzens hinzugefügt. Die am Wasserventil 36.eingestellte Wassermenge wird konstantgehalten Da die Betonmasse 20' bereits auf einen konstanten Wert vorbefeuchtet ist und auch die durch die Spritzdüse geförderte Fördermenge mindestens annähernd konstant ist, weist die gespritzte Betonmasse einen mindestens annähernd konstanten Wassergehalt auf. Die Höhe dieses Wassergehaltes ist am Wasserventil 36 einstellbar. Eine Beeinflussung der zuzuführenden Wassermenge durch den Düsenführer ist nicht mehr erforderlich.
  • Von der Spritzdüse 10 entfernt ist an einem im Förderschlauch 12, 12' eingesetzten Rohrzwischenstück 41 eine Abzweigung 40 angeordnet. Diese Abzweigung weist ein Rohrstück auf, welches vorzugsweise in einem Winkel von etwa 45° in Bezug auf die Förderrichtung nach hinten gerichtet ist und dessen Durchlass durch ein Einstellventil 42 drosselbar ist. Ueber die Abzweigung 40 kann eine einstellbare Menge der als Fördermittel für die Betonmasse 20' dienenden Druckluft in die Atmosphäre abgelassen werden. Das abgezweigte Rohrstück 40 ist deshalb nach hinten gerichtet, um zu vermeiden, dass dadurch Betonmasse austreten kann. Die Betonmasse 20' fliesst durch die ihr aufgezwungene kinetische Energie weiter durch die Förderleitung 12, wo sie jedoch infolge mangelnden Antriebs durch die Druckluft und Reibung an den Schlauchwändcn abgebremst wird. Demzufolge kann der Förderschlauch im Bereich zwischen der Abzweigung 40 und der Spritzdüse 10 als Bremsstrecke bezeichnet werden. Durch die Abbremsung weist die aus der Spritzdüse 10 austretende Betonmasse eine geringere kinetische Energie auf, so dass von der Unterlage 48, auf welche die Betonmasse aufgespritzt wird, kein nennenswerter Anteil mehr zurückprallt. Dadurch werden die bisher unvermeidlichen Verluste durch Rückprall von Betonmasse wesentlich vermindert.
  • Die auf dem Bandförderer 18 erfolgende Vorbefeuchtung des Trockengemisches ermöglicht eine kontinuierliche und gleichmässige Befeuchtung , so dass die Betonmasse 20' gut benetzt ist. Die'Vorbefeuchtung auf einen Wassergehalt von etwa 5 oder 6% ist andererseits jedoch noch so gering, dass die Förderung dieser Betonmasse 20' auf der Förderstrecke zwischen der Spritzmaschine 14 und der Spritzdüse 10 nicht unnötig erschwert wird. Durch die vorbefeuchtete Betonmasse ist sodann gewährleistet, dass die an der Spritzdüse 10 hinzugefügte Restwassermenge von der Masse gut aufgenommen wird, da diese bereits ausreichend benetzt ist. Durch die derart aufgeteilte Wasserzuführung werden gleich zwei Vorteile erzielt, nämlich erstens, dass der benötigte Druck der Förderluft geringer sein kann, als wenn eine voll befeuchtete Betonmasse zu fördern wäre und zweitens, dass die weitere Befeuchtung an die Spritzdüse nicht die gleichen Nachteile aufweist, wie die Befeuchtung eines bis zu dieser Stelle trockenen Gemisches, welches dann bis zum Auftreffen auf die Unterlage nicht genügend benetzt wäre und daher schwerer auf der Unterlage haften würde.
  • Der der Restwassermenge beigegeben Schnellbinder bewirkt ein schnelles Abbinden der auf die Unterlage aufgespritzten Betonmasse.
  • Die vorerwähnten Massnahmen dienen dazu, den Verlust von Betonmasse durch Rückprall von der Unterlage zu reduzieren. Infolge der dadurch grösseren Wirtschaftlichkeit des genannten Verfahrens können dem Gemisch 20' vor dem Einfüllen in den Auffangbehälter 16 der Spritzmaschine 14 faserartige Metallteilchen hinzugefügt werden, welche die Qualität des Betons verbessern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Abstand der Abzweigung 40 von der Spritzdüse 10 1 bis 3 m betragen.
  • Anstatt die Feuchte des Trockengemisches zu messen, ist es auch möglich, die Feuchte der bereits vorbefeuchteten Betonmasse im Auffangbehälter 16 der Spritzmaschine 14 zu messen und die Befeuchtung auf dem Bandförderer 18 zu regeln anstatt zu steuern.
  • Anstelle des Bandförderes 18 kann auch ein Schneckenförderer eingesetzt werden.
  • Die Vorbefeuchtung des Spritzbetons auf eine konstante Feuchtigkeit hat im Zusammenhang mit der Verwendung eines flüssigen Schnellbinders den weiteren Vorteil, dass dieser in einer konstanten, optimal wirksamen Menge dem Spritzbeton zusammen mit dem Restwasser zugefügt werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Spritzen von Beton mittels Druckluft, wobei einem aus Zement und Zuschlagstoffen bestehenden Trockengemisch Wasser hinzugefügt wird und mindestens ein Teil der als Fördermedium dienenden Druckluft aus der Förderstrecke abgeleitet wird, bevor das Spritzgut aus einer Spritzdüse austritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (20) auf einen mindestens annähernd konstanten Feuchtigkeitsgehalt vorbefeuchtet wird, dass dem vorbefeuchteten Gemisch (20') unmittelbar an der Spritzdüse (10) eine konstante Wassermenge zugefügt wird und dass die abzuleitende Druckluft vor einer als Bremsstrecke auf dem Weg zur Spritzdüse (10) dienenden Förderstrecke (12) abgezweigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (20) während des Trans- portes auf einem kontinuierlich fördernden Förderorgan (18) vorbefeuchtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit des Trockengemisches in einem ersten, vor dem Förderorgan (18) angeordneten Auffangbehälter (22) gemessen und aufgrund des Messergebnisses ein die Vorbefeuchtungswassermenge beeinflussendes Stellglied (26, 32) gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, ddurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit des vorbefeuchteten Gemisches in einem zweiten, einer Spritzmaschine (14) zugeordneten Auffangbehälter (16) gemessen und aufgrund des Messergebnisses ein die Vorbefeuchtungswassermenge beeinflussendes Stellglied (26, 32) gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6% vorbefeuchtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgezweigte Menge der Druckluft einstellbar ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem an der Spritzdüse (10) zugeführten Wasser ein Schnellbinder beigemengt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer für Betonmasse bestimmten Förder- und Spritzeinrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtefühler (24) zum Messen des Wassergehaltes der Betonmasse (20 oder 20') im Förderweg der Betonmasse angeordnet und mit einer Dosiereinrichtung (26, 32) für der Betonmasse (20, 20') zuzuführendes Wasser verbunden ist.
9. Vorrichtung zum Spritzen von Beton-mittels Druckluft, mit einer Spritzmaschine, welche über einen Förderschlauch mit einer Spritzdüse verbunden ist, mit einer im Förderweg der Betonmasse angeordneten, für Druckluft bestimmten ins Freie führenden Abzweigstelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigstelle (40) von der Spritzdüse (10) entfernt im Förderschlauch (12, 12') angeordnet ist und eine einstellbare Oeffnung aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,- dass die Abzweigstelle ein in den Förderschlauch (12, 12') eingesetztes Rohrzwischenstück (41) aufweist, an welches ein bezüglich Förderrichtung schräg nach hinten gerichtetes, mit einem Drosselorgan (42) versehenes Rohrstück (40) als Abzweigung angesetzt ist.
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EP0009660B1 EP0009660B1 (de) 1982-04-28
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