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Schlagmühle und Verfahren zum Herstellen von Gemischen aus Sand und Kalk oder Zement
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlagmühle zum Herstellen von Gemischen aus Sand und Kalk oder Zement durch Zerkleinerung und Aktivierung der Mischungskomponenten, mit einem Gehäuse, das wenigstens zwei mit vorgegebenen Drehzahlen gegenläufig antreibbare Schlagstiftkränze umgibt, von denen jeder eine Anzahl von in Abständen angeordneten Schlagstiften aufweist, und das mit einem in Nähe der Drehachse ausmündenden Einlass sowie an seinem Umfang mit einem Auslass versehen ist. Solche Schlagmühlen lassen sich mit Erfolg überall dort anwenden, wo es nur auf eine mehr oder weniger weit getriebene Zerkleinerung von Feststoffen ankommt.
Nicht in allen Fällen ist jedoch ausschliesslich eine Herabsetzung der mittleren Durchmesser der Körner von Korngemischen bzw. die damit verbunde- ne Vergrösserung der spezifischen Oberfläche erwünscht. Insbesondere bei der Herstellung von Kunststeinen aus Gemischen, die im wesentlichen aus Sand, Kalk oder Zement und aus Wasser bereitet werden, genügt ein gemeinsames, möglichst feines Vermahlen und inniges Vermischen der Feststoffkomponenten untereinander und mit dem Wasser noch keineswegs zur Erzielung der besten Eigenschaften, wie gute Festigkeit, Dichtigkeit, Masshaltigkeit usw. der erzeugten Steine.
Es ist ein Herstellungsverfahren für Fertigteile aus Silikatbeton bekannt, bei dem in dosierten Mengen Wasser, gelöschter Kalk sowie Sand in eine Schlagmühle aufgegeben werden, das aus dieser austretende Gemenge nochmals gemischt und hierauf zu Formteilen geformt wird, die anschliessend in einem Autoklaven ausgehärtet werden. In der Schlagmühle vollzieht sich nicht nur ein inniges Vermischen, sondern die als Stücke oder Grobkorneingebrachten Feststoffe werden auch. u. zw. gemeinsam zerkleinert, was bei entsprechend hoher Drehzahl der Schlagstiftkränze in der Mühle auch für den Sand als härteste Komponente zutrifft. Dabei werden die Oberflächen der Sandkörner abgerieben und aktiviert.
Die Praxis hat gezeigt, dass man aus auf diese Weise bereiteten Mischungen dichtere Fertigteile erhält als aus Mischungen gleicher qualitativer und quantitativer Zusammensetzung und gleicher mechanischer Verdichtung durch Rütteln, bei denen diese Aktivierung praktisch fehlt. Zusätzlich wird die Verformbarkeit des plastischen Gemisches verbessert, denn an der Oberfläche der Sandkörner bildet sich eine gleichmässige, dünne Kalkschicht, welche die Reibungskräfte zwischen den Körnern sehr merklich herabsetzt und hiedurch die Fliessfähigkeit verbessert, so dass eine dichtere Packung eintritt.
Bei dem bekannten Verfahren ist aber der Gedanke zur Erzielung oder Verbesserung wertvoller Eigenschaften vonsteinen, Fertigteilen od. dgl., die aus Kalk- und Sandgemischen hergestellt sind, die Feststoffkomponenten des Gemisches zu aktivieren, durchaus unvollständig ausgeschöpft, wie die folgenden Überlegungen zeigen. Jeder Feststoff besitzt in aktiviertem Zustand einen grösseren Energiegehalt als in inaktiviertem und dennoch ist der aktivierte Zustand instabil. Die Aktivierung, d. h. der Unterschied zwischen den Energieinhalten in den beiden Zuständen steigt mit zunehmender spezifischer Oberfläche, alsozerkleinerung, keineswegs gleichmässig an, wenn sich auch frische und reaktionsfähige Kornoberflä-
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chen ergeben, was an sich wertvoll ist.
Zur Steigerung der Aktivierung ist daher nicht eine möglichst grosse spezifische Oberfläche anzustreben, es lässt sich vielmehr, wie eingehende Untersuchungen und
Experimente erwiesen haben, der Energieinhalt weit wirkungsvoller durch Beeinflussung des Gitterge- füges der Feststoffkörner steigern. Es hat sich erwiesen, dass mit einer Vergrösserung der dem Gitter inne- wonenden potentiellen Energie verbundene, instabile Zustände erreichbar sind, die lange genugerhal- ten bleiben, um eine Ausnutzung in technologischen Verfahren zuzulassen und die dem Zustandekom- men und Ablauf chemischer Reaktionen zwischen voneinander verschiedenen Feststoffkomponenten sehr förderlich sind.
Als Bedingung für die Herbeiführung einer solchen wirksamen Aktivierung ist erkannt worden, dass auf die Feststoffe mechanisch und mit einer Energie eingewirkt werden muss, die oberhalb einer bestimmten Schwelle liegt.
Ziel der Erfindung ist eine Schlagmühle, die zur Ausübung von dieser Bedingung genügenden Ein- wirkungenbeschaffenist. Dieses Ziel lässt sich mit einer Schlagmühle des eingangs umrissenen Aufbaues erreichen, bei welcher erfindungsgemäss der Abstand Ff der Schlagstifte in dem äusseren von zwei be- nachbarten Schlagstiftkränzen kleiner ist als der kritische Abstand
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peripher oder zumindest in einer Radialebene verläuft. Der nicht gezeigte Gemischauslass befindet sich an der Gehäuseunterseite. Das Gehäuse kann, wie dargestellt, an seiner Innenseite mit einem elastischen Futter --13-- bedeckt sein. Dieses Futter kann, wie aus der Zeichnung hervorgeht, eine Anzahl von Hohlräumen --14- enthalten, die pulsierend mit Pressluft od. dgl. versorgt werden.
Die einzelnen, je einem Hohlraum zugehörenden Felder des Futters bewegen sich dann im Takt der Pulsationen, so dass ein
Festsetzen von Klumpen vermieden wird.
Bei der Herstellung von zur Erzeugung von Kunststeinen od. dgl. bestimmten Gemischen im laufen- den Betrieb werden die grobkörnigen oder stückförmigen Feststoffe, nämlich Sand und Kalk oder, wenn brauchbarer Kalk nicht zur Verfügung steht, auch bereits gemahlener Zement, entsprechend der vorher festgelegten Gemischzusammensetzung in dosierten Mengen pro Zeiteinheit in den Einlasskanal-l l-- aufgegeben und durch die Leitung bzw. durch gegebenenfalls vorgesehene andere Zuführungslei- tungen Wasser in einer Menge pro Zeiteinheit zugeführt, die nach der gewünschten Feuchtigkeit des austretenden Gemisches bemessen ist.
Diese Feuchtigkeit kann sehr unterschiedlich sein und beispielsweise bei Weiterverarbeitung durch Pressformen 10%, durch Stampfen, Rütteln oder Vibropressen 10 bis 200/0 und bei Giessgemischen 20 bis 500/0 vom Trockengewicht der Feststoffe betragen.
Es empfiehlt sich, bei der Herstellung von Gemischen jedes Feststoffpartikel wenigstens drei Schlä- gen auszusetzen, die in Abständen von wenigen Hundertstelsekunden aufeinanderfolgen und mit Schlagstiften ausgeübt werden, deren Geschwindigkeit wenigstens 15 m/sec beträgt.
Die erzielbare Aktivierung erstreckt sich im übrigen auch auf das Wasser, dessen Menge die Wirksamkeit des Schlagmühlenprozesses nicht beeinträchtigt. Mit ein-und derselben Mühle lassen sich daher hochwertige isolierende Baustoffe kleinen Raumgewichtes oder auch dichte Produkte mit hoher Festigkeit und Widerstandsfähigkeit herstellen, ohne Veränderungen zu erfordern.
Es versteht sich, dass Zusätze, wie Porenbildner od. dgl. mit in die Schlagmühle aufgegeben werden können, womit deren Wirksamkeit nicht beeinträchtigt, sondern meistens gefördert wird.
Um einen Anhaltspunkt für das Ausmass der mit erfindungsgemässen Schlagmühlen erzielbaren Aktivierung zu geben, sei erwähnt, dass bei mit solchen Mühlen behandeltem Quarzsand beispielsweise eine Veränderung der Thermolumineszenz, eine Vergrösserung der elektrischen Ladung und Änderung der paramagnetischen Resonanz feststellbar sind, Tatsachen, welche eine bis in Gitterfüge reichende Wirkung erweisen und von denen die letzterwähnte auf ein in merklichem Umfang erweichtes Aufbrechen der molekularen Bindungen des SiO-Moleküls hinweist. Bei Apatitkonzentration war eine Änderung der exoelektronischen Emersion, bei Wasser eine Vergrösserung der Ladung feststellbar.
Aus den Beeinflussungen, die diese und auch andere physikalische und chemische Eigenschaften erfahren und die mit den bekannten Vorrichtungen nicht erzielbar sind, erhellt, wie tiefgreifend die mit erfindungsgemässen Schlagmühlen erzielbare Aktivierung ist, so dass die Qualitäten von aus mit solchen Mühlen hergestellten Bauteilen kaum mehr verwundern können, die sich durch eine bisher nicht erreichte Homogenität des Gefüges und monolithische Struktur auszeichnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schlagmühle zum Herstellen von Gemischen aus Sand und Kalk oder Zement unter Zerkleinerung und Aktivierung der Mischungskomponenten, mit einem Gehäuse, das wenigstens zwei mit vorgegebenen Drehzahlen gegenläufig antreibbare Schlagstiftkränze umgibt, von denen jeder eine Anzahl von in Abständen angeordneten Schlagstiften aufweist und das mit einem in Nähe der Drehachse ausmündenden Einlass sowie an seinem Umfang mit einem Auslass versehen ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Abstand RR der Schlagstifte in dem äusseren von zwei benachbarten Schlagstift- kränzen kleiner ist als der kritische Abstand
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nlausgeübten Schlageinwirkungen im Mittel der Anzahl der Schlagstiftkränze gleich gemacht ist.
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