Spritzbetondüse

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Spritzbetondüse zum Aufbringen von Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton mit einem Eintrittsquerschnitt (4), einem anschliessenden Beschleunigungsbereich (2), der sich auf einen Minimalquerschnitt (5) verengt und in einen Austrittsbereich (3) mit einem endständigen Austrittsquerschnitt (6) übergeht.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Neigungswinkel (α) an der Düseninnenwandung (2.1) des Beschleunigungsbereiches (2) am Eintrittsquerschnitt (4) grösser als am Minimalquerschnitt (5) ist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spritzbetondüse zum Aufbringen von Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton mit einem Eintrittsquerschnitt, einem anschliessenden Beschleunigungsbereich, der sich auf einen Minimalquerschnitt verengt und in einen Austrittsbereich mit einem endständigen Austrittsquerschnitt übergeht.

Stand der Technik

[0002] Eine Spritzbetondüse wird dann eingesetzt, wenn Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton auf eine Bauwerksoberfläche aufgebracht werden soll. Beispielsweise werden Oberflächenabschnitte im Inneren eines Tunnels mit Spritzbeton beschichtet, der als Verkleidungsschicht, Isolationsschicht, statische Tragschicht oder Schutzschicht fungiert.

[0003] Bezüglich der Verwendung einer Spritzbetondüse beim Beschichten der Innenfläche eines Tunnelabschnittes mit Spritzbeton wird auf die Offenlegungsschrift DE 196 52 811 A1 verwiesen. In dieser Offenlegungsschrift wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Tunnelinnenwänden beschrieben, bei dem eine Spritzbetondüse eingesetzt wird, die am Ende einer horizontal beweglichen Spritzlanze befestigt ist. Die Spritzlanze wiederum schliesst an einen vertikal beweglichen Tragarm an. Als weitergehende Literatur in Bezug auf die Planung und Durchführung von modernen Tunnelbauwerken wird auch noch auf das Buch "Baubetrieb und Bauverfahren im Tunnelbau" von Gerhard Girmscheid, ISBN 3-433-01350-0 verwiesen.

[0004] Damit der Spritzbeton mit einer bestimmten Konsistenz beziehungsweise Qualität auf die Bauwerksoberfläche aufgetragen werden kann, muss die Geschwindigkeit des Spritzbetons auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Die Geschwindigkeit des Spritzbetons wird in der Spritzbetondüse durch den Querschnittverlauf der Düse eingestellt. Es ist allgemein aus der Hydrodynamik bekannt, dass in einer Röhre, die von einem Medium durchflossen wird, bei gleichbleibendem Volumenstrom sich die Strömungsgeschwindigkeit bei Querschnittsverengung erhöht und entsprechend bei Querschnittserweiterung erniedrigt (Kontinuitätsgleichung). Entsprechend dieser Kontinuitätsgleichung wird auch in einer Spritzbetondüse durch Querschnittsverengung in einem Beschleunigungsbereich der Düse die Geschwindigkeit des Spritzbetons erhöht. In einem Austrittbereich der Düse wird der Spritzbeton mit der gewünschten Geschwindigkeit auf die Bauwerkoberfläche aufgebracht.

[0005] Hauptproblem bei den bisherigen Spritzbetondüsen ist, dass bedingt durch die sandigen Bestandteile des Spritzbetons und den hohen Förderstrom des Spritzbetons im Innern der Düse eine starke Abrasion und eine starke Materialbeanspruchung auftritt. Die Abrasion beziehungsweise der Verschleiss führt nicht selten dazu, dass die Düse an der Stelle der stärksten Abnutzung zerbricht. Aus diesem Grund müssen bisherige Düsen bei laufendem Gebrauch in relativ kurzen Zeitintervallen gegen neue Düsen ersetzt werden. Die Aufwendungen hinsichtlich der Arbeitszeit beim Düsentausch und die Materialaufwendungen der Düsen selbst stellen einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor dar, den es zu minimieren gilt.

Darstellung der Erfindung

[0006] Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Spritzbetondüse für Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton herzustellen, die gegenüber den bisher bekannten Spritzbetondüsen einen geringeren Verschleiss aufweist und somit hinsichtlich der Verwendungsdauer/Standzeit länger eingesetzt werden kann.

[0007] Es wurde nun gefunden, dass bei den bisherigen Spritzbetondüsen der Verschleiss beziehungsweise der Materialabtrag an unterschiedlichen Stellen im Düseninneren unterschiedlich stark ist. Dies liegt zum einen an dem unterschiedlichen Geschwindigkeitsverlauf der reibenden Sandpartikel im Inneren der Düse und zum anderen an dem damit einhergehenden unterschiedlichen Verlauf der Abrasionskräfte.

[0008] Es wurde weiterhin gefunden, dass durch eine gleich bleibende Normalkomponente der Abrasionskraft im Düseninneren der unvermeidbare Verschleiss vermindert werden kann. Ausserdem tritt durch eine gleichbleibende Normalkomponente der Abrasionskraft der Verschleiss nicht wie bisher an bestimmten Stellen verstärkt auftritt, sondern eine gleichmässigere Abnutzung entlang der Düseninnenfläche kann erzielt werden. Aufgrund der Verschleissreduzierung und der gleichmässigen Marterialabnutzung wird die Lebensdauer der Spritzbetondüse entsprechend verlängert. Weiterhin kann durch einen sanften Übergang vom Beschleunigungsbereich in den Austrittsbereich die Verteilung der Partikel über den Querschnitt verbessert werden. Die Partikel werden nun beim Spritzen viel besser verteilt und der Strahl beim Spritzen ist viel kompakter.

[0009] Entsprechend diesen Erfindungsgedanken wird nun vorgeschlagen, eine an sich bekannte Spritzbetondüse zum Aufbringen von Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton mit einem Eintrittsquerschnitt, einem anschliessenden Beschleunigungsbereich, der sich auf einen Minimalquerschnitt verengt und in einen Austrittsbereich mit einem endständigen Austrittsquerschnitt übergeht, dahingehend zu verbessern, dass der Querschnittsverlauf des Beschleunigungsbereiches zumindest über einen Teilbereich derart ausgestaltet ist, dass der Betrag einer Normalkomponente der Abrasionskraft des durchströmenden Spritzbetons konstant ist.

[0010] Die Normalkomponente der Abrasionskraft des Spritzbetons kann als Mass für die Abrasion an der Düseninnenwandung gesehen werden. Durch eine besondere Ausgestaltung des Querschnittsverlaufs des Beschleunigungsbereiches, vorzugsweise als leicht konvex zum Düseninneren gekrümmter Querschnitt, kann die Normalkomponente der Abrasionskraft des durchströmenden Spritzbetons einen konstanten Wert annehmen und folglich die Abrasion entlang des Beschleunigungsbereiches gleichmässiger verteilt werden. Stellen, die bei bisherigen Düsen durch erhöhte Abrasion Schwachstellen oder ungewünschte Sollbruchstellen darstellten, werden nun weitestgehend vermieden.

[0011] Wird beispielsweise bei einer Spritzbetondüse ein Neigungswinkel α definiert, der zwischen Düseninnenwandung und Hauptströmungsrichtung des Betons auftritt so kann ein besonderer Querschnittsverlauf des Beschleunigungsbereiches dadurch ausgebildet werden, dass der Neigungswinkel α an der Düseninnenwandung des Beschleunigungsbereiches am Eintrittsquerschnitt grösser ist als am Minimalquerschnitt. Die Verkleinerung des Neigungswinkels α kann derart angepasst werden, dass die Normalkomponente der Abrasionskraft entlang des Beschleunigungsbereiches gleich bleibt, obwohl die Abrasionskraft in Hauptströmungsrichtung durch die Querschnittsverengung und damit einhergehend Geschwindigkeitsvergrösserung anwächst.

[0012] Ein besonders gleichmässiger Verlauf der Normalkomponente der Abrasionskraft kann dadurch erreicht werden, dass sich der Neigungswinkel α zumindest über den grössten Teil des Beschleunigungsbereiches in Hauptströmungsrichtung kontinuierlich verkleinert. Hierdurch werden abrupte Abrasionen vermieden.

[0013] Der Verschleiss beziehungsweise die Abrasion kann auf die gesamte Düseninnenwandung des Beschleunigungsbereiches gleichmässig verteilt werden, wenn sich der Neigungswinkel α über dem gesamten Beschleunigungsbereich in Hauptströmungsrichtung kontinuierlich verkleinert.

[0014] Der Querschnittsverlauf des Beschleunigungsbereiches kann auch durch eine mathematische Bedingung bestimmt werden. Für eine rotationssymmetrische Düse gilt, dass an einer beliebigen Stelle x der Düseninnenwandung des Beschleunigungsbereiches der Term:

wobei α(x) der Neigungswinkel an der beliebigen Stelle x ist und R₀ der Radius des Eintrittquerschnitts.

[0015] Die Herleitung der Gleichung:

soll nachfolgend kurz erläutert werden.

[0016] Der Partikelaufprall der Betonpartikel an der Düsenwand wird mathematisch modelliert. Die kinetische Energie eines Massenpunktes, der ein Betonpartikel repräsentiert, an einem Ort mit einer bestimmten Geschwindigkeit wird gemäß dem Buch von Holzmann, Technische Mechanik, Teil 2, B.G. Teubner, Stuttgart 1991, wie auf Seite 93 beschrieben, angesetzt. Durch Umformen und unter Berücksichtigung physikalischer Gesetzmäßigkeiten, zum Beispiel der Kontinuitätsgleichung, und unter Berücksichtigung der Randbedingungen der Düsengeometrie kann diese Gleichung erhalten werden.

[0017] Beispielweise können Schablonen für Düsen mit unterschiedlichen Durchmessern erstellt werden, wobei die Schablonen einen entsprechend der mathematischen Bedingung vorgegebenen an die Düseninnenwandung anschmiegenden Querschnittsverlauf aufweisen. Eine Schablone mit geeignetem Durchmesser kann im Düseninneren an die Düseninnenwandung der zugeordneten Düse gehalten werden, um den aktuellen Verschleiss optisch besser sichtbar zu machen.

[0018] Vorteilhaft ist es, wenn der Beschleunigungsbereich und/oder der Austrittsbereich rotationssymmetrisch bezogen auf die Hauptströmungsrichtung aufgebaut ist. Zum einen lässt sich eine solche Düse besonders einfach und kostengünstig als Drehteil erstellen und zum anderen wirkt sich die Rotationssymmetrie positiv auf den Strömungsverlauf innerhalb der Düse aus.

[0019] Es ist weiterhin günstig, wenn sich die Querschnittsfläche im Austrittsbereich in Hauptströmungsrichtung vergrössert. Hierdurch wird zwar die Geschwindigkeit des Betons im Austrittsbereich geringfügig reduziert. Der Strahl beim Spritzen wird hierdurch aber viel kompakter.

[0020] Der Neigungswinkel α im Austrittsbereich sollte circa zwischen 0,1 Grad bis circa 1 Grad betragen. Bei einem Neigungswinkel von 0,5 Grad wurden bereits besonders positive Erfolge hinsichtlich der Strahlführung erzielt.

[0021] Auch im Austrittsbereich kann durch einen kontinuierlichen Anstieg des Neigungswinkels α gegenüber der Hauptströmungsrichtung eine weitere Optimierung der Strahlführung erzielt werden.

[0022] Um den Verschleiss beziehungsweise den Materialabrieb im Düseninneren zusätzlich zu reduzieren kann die Düseninnenwandung eine Beschichtung, die aus einem besonders abriebfesten Material besteht, aufweisen. Der Vorteil dieser Beschichtung ist, dass das Material der Düsenwandung, welches mit dem Beton in Kontakt ist und somit verstärkt abgerieben wird, besonders widerstandsfähig ausgeführt ist. Das restliche Düsenmaterial kann nun aus einem weniger abriebfesten und hinsichtlich der Materialkosten günstigeren Material hergestellt sein. Beispielsweise kann eine solche Beschichtung der Düseninnenwandung durch Auftragschweissung hergestellt werden.

[0023] Die Beschichtung kann alternativ dazu auch durch einen in die Düse einschiebbaren Einsatz ausgeführt sein, wobei der Einsatz beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff gebildet wird. Hierbei kann dann bei Verschleiss nur der Einsatz gewechselt werden. Es ist denkbar, dass bereits durch Abrieb abgenutzte Spritzbetondüsen, die bisher entsorgt werden mussten, nun durch, zum Beispiel Ausdrehen der abgeriebenen Fläche und Einschieben eines solchen Einsatzes, wieder verwendbar sind.

[0024] Die Düse kann einen oder mehrere Eindüsungskanäle aufweisen, über die weitere Medien, wie beispielsweise Luft, Wasser oder Bindemittel, dem Beton beigemischt werden können.

[0025] Diese Eindüsungskanäle können vorzugsweise im Bereich des Eintrittsquerschnitts des Beschleunigungsbereiches angeordnet sein. In diesem Bereich ist die Strömungsgeschwindigkeit des Betons am niedrigsten. Hierdurch wird vermieden das beim Einleiten von weiteren Stoffen die Betonströmung gestört wird oder turbulent wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0026] Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung beziehungsweise die Geschwindigkeit der Medien ist mit Pfeilen angegeben.

[0027] Es zeigen:

Fig. 1

eine Schnittansicht einer bekannten Spritzbetondüse entlang der Hauptströmungsrichtung;

Fig. 2

eine Schnittansicht aus Figur 1 mit Verlauf des Betrages und Richtung der Normalkomponente der Abrasionskraft;

Fig. 3

eine Schnittansicht einer neuen Spritzbetondüse entlang der Hauptströmungsrichtung;

Fig. 4

eine Schnittansicht aus Figur 3 mit Verlauf des Betrages und Richtung der Normalkomponente der Abrasionskraft;

Fig. 5

eine Partikelverteilung jeweils in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung nach Austritt aus einer bekannten Düse;

Fig. 6

eine Partikelverteilung in einer Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung nach Austritt aus einer neuen Düse.

[0028] Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0029] Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht 1 einer bekannten Spritzbetondüse entlang der Hauptströmungsrichtung 10 des Betons. Die Spritzbetondüse verfügt links in Figur 1 über einen Beschleunigungsbereich 2, der im Querschnittsverlauf sich von einem Eintrittsquerschnitt 4 auf einen Minimalquerschnitt 5 verengt. Die Düseninnenwandung 2.1 des Beschleunigungsbereiches 2 ist gegenüber der Hauptströmungsrichtung 10 des Betons um einen festen Neigungswinkel α geneigt. Durch diese Querschnittsverengung wird die Fliessgeschwindigkeit des Betongemisches vom Eintrittsquerschnitt 4 zum Minimalquerschnitt 5 erhöht. Die Partikelgeschwindigkeit wird durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen 9 unterhalb der Düse symbolisiert. Zusätzlich sind in Figur 1 und in den Figuren 2 bis 4 im Beschleunigungsbereich 2 mehrere Kanäle 7 dargestellt, die Öffnungen 8 in der Düseninnenwandung 2.1 und der Düsenaussenwandung aufweisen. Über diese Kanäle 7, die nicht notwendigerweise Bestandteil einer Düse sein müssen, können Zusatzstoffe dem Betongemisch beigemengt werden.

[0030] Auf den Beschleunigungsbereich 2 folgt rechts in Figur 1 der Austrittsbereich 3, dessen Düsenwandung 3.1 gegenüber der Hauptströmungsrichtung 10 des Betons einen festen Neigungswinkel von 0 Grad hat. Der Querschnitt im Austrittsbereich 3 verändert seine Fläche nicht. Durch den gleichbleibenden Querschnitt ist nach der Kontinuitätsgleichung der Hydrodynamik die Geschwindigkeit mit der sich der Beton in Richtung Austrittsquerschnitt 6 bewegt auch gleichbleibend. Die gleichbleibende Geschwindigkeit wird durch die gleichlangen Pfeile 9 unterhalb des Austrittbereichs 3 dargestellt.

[0031] Der vorwiegend aus Sand bestehende Beton wird mit einem bestimmten Fördervolumen pro Zeiteinheit durch die Spritzbetondüse geleitet. Dies führt an den Düseninnenwandungen 2.1 und 3.1 zu einem Materialabrieb. Nach einer gewissen Zeit hat diese Abrasion den Austausch der Düse zu Folge. Bei der Düse in Figur 1 ist der Materialabtrag an den Düseninnenwandungen 2.1 und 3.1 entlang der Hauptströmungsrichtung 10 unterschiedlich stark. Die Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) kann als Mass für den Materialabrieb genommen werden Je höher die Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) ist, desto höher ist der Materialabtrag.

[0032] In Figur 2 ist die Schnittansicht 1 der Spritzbetondüse aus Figur 1 dargestellt und zusätzlich im Beschleunigungsbereich 2 der Verlauf des Betrages und Richtung der Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x). Die Abrasionskraft F(x), die parallel zur Hauptströmungsrichtung 10 verläuft, ist an drei Stellen der Düsenwandung 2.1 eingezeichnet. Die jeweilige lokale Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x), ist als Pfeil dargestellt und die Pfeillänge repräsentiert den Betrag. Aus Figur 2 ist zu entnehmen, dass die Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) im Beschleunigungsbereich 2 von links nach rechts zunimmt. Somit wird auch der Abrieb an der Düsenwandung 2.1 zunehmen. Die Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) berechnet sich aus der Abrasionskraft F(x) in Hauptströmungsrichtung 10 folgendermassen:

[0033] Der Betrag der Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) wird also analog dem Anstieg der Abrasionskraft F(x) in Hauptströmungsrichtung 10 anwachsen. Und zwar um den konstanten Faktor sin(α), da der Neigungswinkel α im Bereich 2 konstant ist.

[0034] In Figur 3 wird nun eine Schnittansicht 1 einer speziellen Ausführung einer neuen Spritzbetondüse entlang der Hauptströmungsrichtung dargestellt. Die Spritzbetondüse zeigt eine andere Querschnittsgestaltung als die bekannten Spritzbetondüsen der Figuren 1 und 2. Durch die besondere Querschnittsgestaltung wirkt die Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) gleichmässig auf die Düsenwandung. Bei der neuen Spritzbetondüse wird im Beschleunigungsbereich 2 der Neigungswinkel α von links nach rechts kleiner. Hierdurch ergibt sich eine leicht konvex zum Düseninneren gerichtete Düseninnenwandung 2.1. Auch im Austrittbereich 3 wurden Änderungen vorgenommen.

[0035] Der Austrittsbereich 3 der neuen Betonspritdüse könnte selbstverständlich entsprechend dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Austrittsbereich 3 gestaltet sein. In Figur 3 wird eine günstige Gestaltung des Austrittbereiches 3 dargestellt. Der Austrittsbereich 3 weist einen besonderen Querschnittsverlauf auf, in dem der Neigungswinkel α zum Austrittquerschnitt 6 kontinuierlich ansteigt. Diese Querschnittsfläche im Austrittsbereich 3 wirkt sich nur geringfügig auf die Geschwindigkeit des Betons aus, jedoch wird durch diese Ausführung der Betonstrahl durch eine bessere Partikelverteilung kompakter.

[0036] In Figur 4 wird die selbe Schnittansicht 1 der Spritbetondüse aus Figur 3 dargestellt, in der zusätzlich der Verlauf des Betrages und die Richtung der Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) dargestellt ist. Die Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) ist im Beschleunigungsbereich 2 konstant. Dies wird dadurch erreicht, dass sich der Neigungswinkel α von links nach rechts verkleinert. Durch eine spezielle Anpassung des Neigungswinkels kann das Produkt aus F(x) · sin(α), das der Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) entspricht, auf einen konstanten Wert angepasst werden.

[0037] Die Figur 5 und die Figur 6 zeigen jeweils schematisch eine Partikelverteilung 12 und 13 von Spritzbetonpartikel 11 nach dem Austritt des Spritzstrahls aus der Düse in einer Ebene senkrecht zu Hauptströmungsrichtung 10. Die schwarzen Punkte sollen die einzelnen Spritzbetonpartikel 11 darstellen, wobei die Spritzbetonpartikel 11 mit Zementgel umhüllte Sandpartikel sind. Speziell in Figur 5 wird eine Partikelverteilung 12 dargestellt, wie sie sich nach dem Austrittbereich 3 beziehungsweise beim Auftritt auf den Untergrund bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten bekannten Düsen ergeben würde. Es ist zu erkennen, dass die Partikelverteilung nicht homogen über den Querschnitt ist und im mittleren Bereich eine stärkere Häufung von Spritzbetonpartikel 11 auftritt.

[0038] In Figur 6 wird eine Partikelverteilung 13 dargestellt, wie sie sich nach dem Austrittbereich 3 beziehungsweise beim Auftritt auf den Untergrund bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten neuen Düsen ergeben würde. Im Vergleich zu der Partikelverteilung 12 aus Figur 5 sind die Spritzbetonpartikel 11 über den Querschnitt sehr homogen verteilt. Dies wirkt sich insgesamt positiv auf die Homogenität des Betonstrahls und somit die Homogenität des Spritzbetons auf dem Untergrund aus. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Verteilung der Partikel über den Querschnitt aber keinem Einfluss auf den Verschleiss an der Düseninnenwandung hat.

[0039] Insgesamt wird also durch die Erfindung eine Spritzbetondüse für Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton zur Verfügung gestellt, die gegenüber den bisher bekannten Spritzbetondüsen einen geringeren Verschleiss und aufweist und somit eine höhere Standzeit aufweist und hinsichtlich der Strahlführung des Betons optimiert ist.

[0040] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

[0041] 

1

Querschnitt durch eine Betonspritzdüse

2

Beschleunigungsbereich

2.1

Düseninnenwandung im Beschleunigungsbereich

3

Austrittsbereich

3.1

Düseninnenwandung im Austrittsbereich

4

Eintrittsquerschnitt

5

Minimalquerschnitts

6

Austrittsquerschnitts

7

Kanal

8

Öffnung des Kanals

9

Partikelgeschwindigkeit

10

Hauptströmungsrichtung

11

Betonpartikel

12

Partikelverteilung nach Austritt aus einer Düse mit gleichbleibender Querschnittsfläche im Austrittsbereich

13

Partikelverteilung nach Austritt aus einer Düse mit sich vergrössernder Querschnittsfläche im Austrittsbereich

α

Neigungswinkel

F(x)

Abrasionskraft in Strömungsrichtung x

F_N

Normalkomponente der Abrasionskraft F(x)

Ansprüche

1. Spritzbetondüse zum Aufbringen von Nassspritzbeton oder Trockenspritzbeton mit einem Eintrittsquerschnitt (4), einem anschliessenden Beschleunigungsbereich (2), der sich auf einen Minimalquerschnitt (5) verengt und in einen Austrittsbereich (3) mit einem endständigen Austrittsquerschnitt (6) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsverlauf des Beschleunigungsbereiches (2) zumindest über einen Teilbereich derart ausgestaltet ist, dass der Betrag einer Normalkomponente F_N der Abrasionskraft F(x) des durchströmenden Spritzbetons konstant ist.

2. Spritzbetondüse gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder gemäss dem voranstehenden Patentanspruch 1, wobei der Spritzbeton innerhalb der Düse eine Hauptströmungsrichtung (10) und einen Neigungswinkel (α) der Düseninnenwandung (2.1, 3.1) hierzu aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) an der Düseninnenwandung (2.1) des Beschleunigungsbereiches (2) am Eintrittsquerschnitt (4) grösser als am Minimalquerschnitt (5) ist.

3. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Neigungswinkel (α) zumindest über den grössten Teil des Beschleunigungsbereiches (2) in Hauptströmungsrichtung (10) kontinuierlich verkleinert.

4. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Neigungswinkel (α) über dem gesamten Beschleunigungsbereich (2) in Hauptströmungsrichtung (10) kontinuierlich verkleinert.

5. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer beliebigen Stelle x der Düseninnenwandung (2.1) des Beschleunigungsbereiches (2) der Term:

   wobei α(x) der Neigungswinkel an der beliebigen Stelle x ist und R₀ der Radius des Eintrittquerschnitts (4).

6. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsbereich (2) und/oder der Austrittsbereich (3) rotationssymmetrisch bezogen auf die Hauptströmungsrichtung (10) aufgebaut ist.

7. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer rotationssymmetrisch Spritzbetondüse an einer beliebigen Stelle x der Düseninnenwandung (2.1) des Beschleunigungsbereiches (2)

ist, wobei α(x) der Neigungswinkel an der beliebigen Stelle x ist und R₀ der Radius des Eintrittquerschnitts (4).

8. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsfläche im Austrittsbereich (3) in Hauptströmungsrichtung (10) vergrössert.

9. Spritzbetondüse gemäss dem voranstehenden Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) im Austrittsbereich (3) 0,1 Grad bis 1 Grad, vorzugsweise 0,5 Grad, beträgt.

10. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) im Austrittsbereich (3) in Hauptströmungsrichtung (10) kontinuierlich ansteigt.

11. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseninnenwandung (2.1, 3.1) eine Beschichtung mit hoher Abriebfestigkeit aufweist.

12. Spritzbetondüse gemäss dem voranstehenden Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Düseninnenwandung (2.1, 3.1) durch Auftragschweissung hergestellt ist.

13. Spritzbetondüse gemäss dem voranstehenden Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch einen Einsatz, vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff, gebildet wird.

14. Spritzbetondüse gemäss einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse Eindüsungskanäle (8) aufweist, um weitere Medien dem Beton beizumischen.

15. Spritzbetondüse gemäss dem voranstehenden Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüsungskanäle (8) vorzugsweise im Bereich des Eintrittsquerschnitts (4) des Beschleunigungsbereiches (2) angeordnet sind.

Zeichnung