DE9405045U1 - Baustoffaustragdüse und Ring zur Zuführung von Druckluft und Erstarrungsbeschleuniger - Google Patents

Description

t I · · j ·

J » f »

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Baustoffaustragdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Baustoffe im Sinne der Erfindung sind im Untertagebergbau für Ausbau- und Verfüllzwecke verwendete körnige Baustoffe und umfassen deswegen in erster Linie Beton als härtenden Baustoff, aber auch solche Baustoffe, welche hydraulisch oder trocken für den Versatz verwendet werden. Solche körnigen Baustoffe haben in der Regel puzolanähnliche bis hydraulische Eigenschaften bzw. Komponenten. Erfindungsgemäß werden diese Baustoffe unter Zugabe eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit, in der Regel Wasser transportierten Erstarrungsbeschleunigers ausgebracht; im folgenden wird deswegen diese Komponente der Baustoffaustragdüse als "Flüssigkeit" bezeichnet. Sie führt zu einer Frühfestigkeit des härtenden Baustoffes. Voraussetzung hierfür ist eine ausreichende Benetzung der körnigen Bestandteile des Baustoffes, um eine gleichmäßige Durchhärtung zu erreichen.

Wird der Baustoff trocken gefördert, so muß ihm auch das notwendige Anmachwasser an der Düse zugesetzt werden. Erfindungsgemäß ist dann der Erstarrungsbeschleuniger in dem Anmachwasser enthalten. Während hierbei der Baustoff pneumatisch im Dünnstrom gefördert wird, läßt sich die Erfindung auch auf die Dickstromförderung anwenden, bei der der mit dem Anmachwasser vermischte Baustoff hydraulisch gefördert wird. Bei der hydraulischen Förderung des Baustoffes muß der meistens mit einer Dickstoffpumpe geförderten Baustoff an der Austragdüse mit zugeführter Druckluft beschleunigt und aufgebrochen werden, um den mit Wasser versetzten, flüssigen Erstarrungsbeschleuniger einzubringen und

fein zu verteilen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Zusatz von Druckluft und flüssigem Erstarrungsbeschleuniger an oder unmittelbar vor dem Austritt des Baustoffes aus der Förderleitung.

Die Druckluft steht im allgemeinen im Untertagebetrieb mit einem relativ niedrigen und begrenzten Druck zur Verfügung, der bei ca. 2,5 bis 3,0 bar unter durchschnittlichen Bedingungen liegt. Solche Drücke sind im allgemeinen ausreichend, weil die erfindungsgemäße Baustoffaustragdüse in der Regel von Hand und von einem Mann dirigiert wird, der das Gewicht und die Reaktionskräfte der Düse tragen muß. Die den Erstarrungsbeschleuniger enthaltende Flüssigkeit wird dagegen mit einem erheblich höheren Druck zugeführt, um sie im Baustoff verteilen zu können. Diese Drücke, welche ebenfalls von einer Pumpe erzeugt werden, die häufig auch die Flüssigkeitsmenge des Beschleunigers gemäß der jeweils befolgten Rezeptur zumißt, liegen häufig bei ca. 120 bar. Mit diesen Drücken kann man verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmengen ausreichend im Baustoff verteilen. Wird der Baustoff hydraulisch gefördert, so liegen die Baustoffdrücke häufig bei ca. 20 bar, um durch verhältnismäßig enge Förderleitungen ausreichende Baustoffmengen an der Austrittsöffnung der Förderleitung zur Verfügung zu haben.

Die Erfindung geht von der beschriebenen, trockenen Förderung von Spritzbeton bzw. -mörtel mit einer Baustoff austragdüse aus. Hierbei werden Wasser und Druckluft gegebenenfalls mit einem Erstarrungsbeschleuniger durch einen sogenannten Wasserring mit radialen Bohrungen dem feuchten Förderstrom zugesetzt. Der Zusatz der Druckluft erfolgt in unmittelbarer Nähe der radialen Bohrungen durch axiale Düsen. Dabei muß darauf geachtet werden, daß in der Austragdüse kein Widerstand ent-

steht. Sonst könnten die vorgegebenen Wasser- und Druckluftmengen nicht mehr zugesetzt werden und die Austragdüse würde nicht mehr funktionieren. Das tritt insbesondere dann ein, wenn durch den vergleichsweise hohen Druck des Baustoffes ein Rückstrom in der Austragdüse einsetzt, der sich in die Druckluftdüsen fortsetzt, diese blockiert und gegebenenfalls sogar Baustoff in die Druckluftzuleitung eindringen läßt. Solche Störungen sind schwer zu beseitigen und können zu Folgeschäden in dem Baustoffauftrag führen.

Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Gemäß der Erfindung wird durch die Trennung der Zuführung von Druckluft und Flüssigkeit mit und ohne Erstarrungsbeschleuniger erreicht, daß im Falle einer Störung, die einen gefährlichen Druckanstieg im Baustoff strom der Düse zur Folge hat, die Austragsöffnungen des Ringes nicht blockiert werden können, weil sie mit der unter höherem Druck stehenden Flüssigkeit aus dessen separaten Anschluß beaufschlagt werden und deswegen auch dann, wenn der maximale Druck des Baustoffstromes in den Bohrungen anstehen sollte, diese Bohrungen freigehalten werden. Da erfindungsgemäß ferner eine Steuerung vorgesehen ist, die auf jeden gefährlichen Druckanstieg reagiert und die Zuführung der Druckluft absperrt, kann die Druckluftleitung mit ihren notwendigerweise vorgesehenen Armaturen auch nicht beschädigt werden. Außerdem sorgt die Steuerung dafür, daß bei Normaldruck in der Düse wieder ausreichend Druckluft für die genannten Zwecke zur Verfügung steht.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Flüssigkeit mit hohem Druck in den Baustoff eingepreßt und gleichzeitig der Druckluftstrom abgesperrt wird, bietet die Erfindung den Vorteil, daß sie gleichermaßen auf die hydraulische Dickstromförderung und die pneumatische Dünnstromförderung anwendbar ist. Sie ist auch nicht mehr auf den Einbau des neuen Wasserringes in eine Austragdüse beschränkt. Vielmehr kann der Ring als solcher in einer Betonförderleitung eingebaut werden, mit der Hohlräume gefüllt werden, wobei der Baustoff gleichzeitig mit dem dosierten Erstarrungsbeschleuniger aus einem Rohr ausgebracht wird. Auch dann wird durch die Steuerung im Druckluftanschluß verhindert, daß die Flüssigkeit und/oder Spritzbeton in die Druckluftleitung gepreßt werden können, wenn das Rohr verstopft.

Zweckmäßig wird die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 2 weitergebildet. Hierbei ist gewährleistet, daß Druckluft und Flüssigkeit vor ihrem Eintritt in den Förderstrom der Düse zusammengeführt werden, um eine feine Zerstäubung der Flüssigkeit und damit des Erstarrungsbeschleunigers zu erreichen. Darüber hinaus wird dem Einbringen von Teilen des Förderstromes der Düse in die zur Zusammenführung der beiden Komponenten Druckluft und Flüssigkeit dienende Ringkammer vorgebeugt, da die Öffnungen, welche beide Komponenten in den Förderstrom der Düse überführen, nicht mehr in Richtung der Radialkomponente des Förderstromdruckes, sondern dazu geneigt verlaufen. Insbesondere handelt es sich bei diesen Öffnungen um die im Anspruch 3 beschriebenen Schrägbohrungen, deren Achsen einen spitzen Winkel in Förderrichtung mit der Förderrichtung des BaustoffStromes einschließen. Der optimale Wert dieser Neigung ist Gegenstand des Anspruches 4.

Eine andere Möglichkeit, welche das Verstopfen der Ringkammer und ihrer Öffnungen in den Förderstrom durch den Baustoff ausschließt, ist Gegenstand des Anspruches

5. Hierbei wird der Druck in den von den Langlöchern gebildeten Aussparungen abgebaut, so daß er sich nicht in die radiale Verbindung mit der Ringkammer fortsetzen kann.

Die Steuerung, welche das Schließen des Druckluftstromes veranlaßt, sobald der Druck der Baustofförderung sich nachteilig auswirkt, läßt sich beliebig genau ausführen. Am einfachsten gestaltet sich jedoch die Durchführung der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches

6. Hierbei wird der Druck mit der den Ventilkörper vorspannenden Feder abgetastet und der Ventilkörper geschlossen, sobald ein gefährlicher Druckanstieg vorliegt .

Wenn von den vorteilhaften Möglichkeiten der Erfindung Gebrauch gemacht werden soll, die vorsehen, die Merkmale der Erfindung auch außerhalb einer Baustoffaustragdüse zu verwenden, empfiehlt es sich, von den Merkmalen des Anspruches 7 Gebrauch zu machen. Hierbei läßt sich nämlich die Ringkammer vom Düsenrohr trennen, um sie in eine Baustoffdruckleitung einzubauen, die ohne den Düsenansatz Verwendung findet. Hierbei läßt sich die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 8 kombinieren. Dann verwendet man den Ring mit der Ringkammer, indem man das Düsenaustragsrohr gegen einen Adapter für die weiterführende Baustoffleitung austauscht. Ein solcher Austausch läßt sich bedarfsweise vornehmen, so daß die gleiche Ringkammer für eine Baustoffaustragdüse, aber auch für eine Baustoffleitung verwendet werden kann, welche Hohlräume unter Druck füllt und gleichzeitig dosierten Erstarrungsbeschleuniger beimischt.

In der Zeichnung ist eine Baustoffaustragdüse gemäß der Erfindung im Halbschnitt wiedergegeben. Das freie Ende des Austrages ist als Düse 3 ausgebildet, die sich in Richtung der Austragsöffnung verjüngt. Das Düsenrohr 3 ist mit einem Ring 9 bei 10 verschraubt. Dieser Ring ist seinerseits bei 11 mit einer Betonförderleitung 4 verschraubt. Durch die Betonförderleitung wird flüssiger Beton im Dickstrom hydraulisch gepumpt.

Der Ring 9 ist mit Anschlüssen 5 für Druckluft und 6 für Erstarrungsbeschleuniger versehen. Diese Anschlüsse münden in einer Ringkammeraußenwand 1. Diese umschließt einen Ringeinsatz 2. O-Ringdichtungen 7 sorgen für einen flüssigkeitsdichten Abschluß der zwischen Ringeinsatz und Ringkammeraußenwand eingeschlossenen Ringkammer 12, in die die radial versetzten Druckluft- und Flüssigkeitsanschlüsse 5 und 6 unmittelbar münden. Aus der Ringkammer 12 führen Schrägbohrungen 8 in den durch den Ring 9 strömenden Baustoff. Die Achsen der Schrägbohrungen 8 sind in einem Winkel von 45° gegen die durch den Pfeil angedeutete Strömungsrichtung des Bau-Stoffes geneigt.

Mit 14 ist eine mit einem Rückschlagventil verwirklichte Steuerung des Druckluftstromes bezeichnet, die bei einem Druckanstieg im Baustoffstrom der Düse 3 etwa im Gefolge eines erhöhten Widerstandes die Zuführung der Druckluft sperrt und die Zuführung der Flüssigkeit fortsetzt, sobald der Widerstand auf seinen Normalwert abgefallen ist. Die Neigung der Öffnungen 8 besteht auch gegenüber der Radialkomponente des Rückstaudruckes im Düsenrohr. Diese Öffnungen in die Ringkammer lassen sich als Schrägbohrungen herstellen, deren Achsen in Austauschrichtung den erwähnten spitzen Winkel mit der Düsenachse einschließen.

Die Verschraubungen 10 und 11 lassen sich lösen, so daß sie mit Adaptern verschraubt werden können, die den Einbau der Ringkammer in eine weiterführende Baustoffförderleitung ermöglichen, in der Erstarrungsbeschleuniger zugesetzt werden soll. Es kann sich hierbei um eine Leitung handeln, mit der Bohrlöcher verpreßt werden.

Infolge der Schrägbohrungen bzw. von Langlöchern, welche Schrägbohrungen ersetzen können, wird bei Spritzbeton einerseits durch den größeren Druckluftdurchsatz der Baustoff stärker beschleunigt als bei den bisher üblichen Düsen, andererseits wird der Spritzbeton besser mit dem Erstarrungsbeschleuniger benetzt. Hierdurch ergibt sich ein besseres Spritzbild und eine homogenere Durchtränkung als bei den üblichen Spritzdüsen.

Wenn die Ringkammer gelöst ist, läßt sich der Düseneinsatz gegen einen mit Kegeldüsen versehenen Einsatz austauschen. Dann kann der Ring 9 auch für die pneumatische Verarbeitung von Spritzbeton verwendet werden.

Während in der Zeichnung die separaten Anschlüsse 5, 6 für Druckluft und Flüssigkeit um 180° gegeneinander versetzt sind, was im Interesse einer klareren Darstellung vorgenommen wurde, sind normalerweise die beiden Anschlüsse im Winkel von 45° angebracht, um die Zuführschläuche für Druckluft und Beschleuniger besser bündeln zu können.

Claims (9)

Amsprüche

1. Baustoffaustragdüse (3) mit einem Ring (9) zur Zuführung von Druckluft, welche zur Beschleunigung des aus der Düse ausgetragenen BaustoffStrahles dient und für den Zusatz einer gegebenenfalls einen Erstarrungsbeschleuniger enthaltenden Flüssigkeit zu dem in der Düse strömenden Baustoff unter einem Druck, der den Druck der Druckluft übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (5) der Druckluft und die Zuführung (6) der Flüssigkeit voneinander getrennt und vor dem Einbringen in den strömenden Baustoff zusammengeführt sind, wobei eine Steuerung (14) bei einem Druckanstieg des strömenden Baustoffes in der Düse über den Betriebsdruck der Druckluft die Zuführung der Druckluft sperrt und die Zuführung der Flüssigkeit fortsetzt.

2. Baustoffaustragdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zusammenführung von Druckluft und Flüssigkeit eine Ringkammer (12) mit Öffnungen (8) in das Düsenrohr (3) dient, deren Achsen in Richtung einer Radialkomponente des Rückstaudruckes im Düsenrohr (3) geneigt sind.

3. Baustoffaustragdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (8) der Ringkammer (12) in das Düsenrohr (3) Ausgänge von Schrägbohrungen sind, deren Durchflußrichtungen mit der Austragsrichtung des Baustoffes einen spitzen Winkel mit der Düsenachse einschließen.

4. Baustoffaustragdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Schrägbohrungsachsen mit der Düsenachse ca. 45° beträgt.

5. Baustoffaustragdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammeröffnungen Langlöcher mit parallel zur Düsenachse verlaufender langer Achse und radialer Verbindung mit der Ringkammer (12) sind.

6. Baustoffaustragdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung ein Rückschlagventil (14) in die Druckluftzuführung (5) eingebaut ist.

7. Baustoffaustragdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (12) in einem Ringeinsatz (2) des rückwärtigen Düsenrohrendes ausgebildet ist und die Ringkammeraußenwand (1) radial um ca. 45° versetzte Anschlüsse (5, 6) für Druckluft und Erstarrungsbeschleuniger aufweist.

8. Baustoffaustragdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (2) von dem Düsenrohr (3) abtrennbar und am Rohradapter einer weiterführenden Baustofförderleitung anschließbar ist.

9. Baustoffaustragdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringeinsatz (3) der Ringkammer (12) gegen einen Düseneinsatz mit Kegeldüsen austauschbar ist, welche zur pneumatischen Verarbeitung von Spritzbeton dienen.