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DE102008003738A1 - 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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Abstract

Verfahren und zugehörige Vorrichtung zum drucklosen oder nahezu drucklosen Einbringen von Schaum in einen unter Druck stehenden Materialstrom in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis.

Description

  • 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, in folge 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:
  • 1 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung und
  • 2 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Die in 1 dargestellte Vorrichtung zum Zumischen von Schaum in einen unter Druck stehenden Materialstrom 10 aus einem Gemisch von Zement, Zuschlagsstoffen und Wasser, der von einer nicht dargestellten Förderpumpe in Pfeilrichtung der Zumischvorrichtung 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 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 stromoberseitig 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 Materialstrom 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 (13)

  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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