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MISCHER Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Baustoff-Produktionsausrüstung
und genauer auf Mischer.
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Dle Erfindung kann zum Zubereiten von belsplelswelse Betonemischen
ange wendet werden. Besonders erfolgreich kann sie zum Zubereiten von sehr zähen
Gemischen für Zellenbeton ange wendet werden.
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Es ist ein Mischer bekannt, der ein Gefäß mit Stutzen zum Eingeben
der Bestandteile des Gemischs und zum Ausladen des letzteren besitzt, wobei im Gefäß
eine Antriebswelle mit mindestens einem an ihr angebrachten Schaufelrührer und mindestens
ein Element zum Übertragen der Rüttelbewegungen auf das Gemlsch montieri sind. Dieses
Element ist mit elnem Rüttler verbunden, welcher außerhalb des Gefäßes angeordnet
und mit ihm durch eine elastische Zwischenwand verbunden ist.
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Beim Mischer bekannter Konstruktion besteht das Element zum Übertragen
von Rüttelbewegungen auf das Gemisch aus einem zylindrischen Ringschuß, der mit
dem Rüttler starr verbunden ist.
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Der zylindrische Ringschuß ist derartig in das Gefäß eingesetzt, daß
zwischen ihm und der Gefäßinnenwand ein Ringraum entsteht. Di Antriebswelle mit
den Rührern befindet sich innerhalb dieses Ring schusses. Die Rüttelbewegung wird,
da eine elastische Zwischenwand, welche den Rüttler mit dem Gefäß verbindet, vorhanden
ist, direkt auf das im Gefäß defindliche Gemisch übertragen. Das Gefäß selber erhalt
keine Rüttelbewegung.
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Der obenbeschriebene Mischer arbeitet folgendermaßen. Der Antrieb
der Welle mit den Rührern wird eingeschaltet, Hiernach werden in das Mischergefäß
zunächst flüssige Bestandteile deß Gemischs und dann tr@ckene Bestandteile eing@geben.
Gleichzeitig mit dem Eingeben von trockenen Bestandtelien wird der Rüttler eingeschaltet.
Die Bestandteile des Betongemischs werden durch dle Rührer durchgemischt, welche
dlese aus dem RLngrraum zwischen den Gefäßwänden und dem zylindrischen Ringschuß
über eine oberseitige Öffnung des Ringschusses ansaugen und über eine unterseitige
Öffnung ausstoßen. Hierbei wird vom Rüttler auf den zylindr@ schen Ringschuß und
von diesem auf des Gemisch eine waagerecht gerichtete Rüttelbewegung übertragen,
welche das Durchmischen der Gemischbestandteile begünstigt. Nach Beendigen des Durchmischens
wird das Betongemisch in gine Form ausgeladen. Normaler Betrieb
des
Mischers bekannter Konstruktion wird beim Füllen desselben mit Gemisch bls zu einer
Höhe, die über der oberseitigen Öffnung des zylindrischen Rlngschusses liegt, gewährleistet.
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Elner der Nachteile eines derartig gebauten Mischers besteht darin,
daß der zylindrische Ringschuß bei der Rüttelbewegung die Zäh@gkeit des Gemischs
vermindert und das Entstehen von turbulenten Strömungen in dessen ganzem Volumen
hervorruft. Durch diese Strömungen werden dle Bestandteile bei einem Wassergehalt
des Gemischs von 4070 und mehr qualitätsgerecht durchgemischt. Bel einem niedrigeren
Wassergehalt wächst die Gemischzähigkeit und daher sind im ganzen Gemischvolumen
Laminarströmungen vorherrschend, in denen das Gemlsch nicht durchgemischt wird.
Daher wird längeres Durchmischen erforderllch, doch des ist nicht Immer möglich
und zwar besonders in den Fällen, wenn das Betongemisch Kalk enthält. Infolge des
Kontakts mit Wasser während des Durchmischen@ wird der Kalk "gelöscht", wodurch
Gemischtemperatur und -zähigkalt bis zu Werten wachsen, welche über den am Ende
des Durchmischens zuiässlgen Werten liegen.
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Ein welterer Nachteil des bekannten Mischers besteht darin, daß das
Gemlsch nlcht vollkommen aus dem Gefäß ausgeladen werden kann, da der Rührerdurchmesser
bedeutend geringer als der Durchmesser des Mischergefäßes ist und die Rührer selber
vom Gefäßboden entfernt sind. Deshalb wird das auf dem Boden und an den Wänden zurückblelbende
Gemlsch durch Auswaschen des Gefäßes entfernt,
was große Betongemischverluste
zur Folge hat.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Mischers besteht darin, daß der
Mischer nicht bei teilweiser Füllung seines Gefäßes verwendet werden kann, da in
dlesem Falle das Gemischniveau slch unter der oberseitigen Öffnung des zylindrischen
Ringschusses befindet und keine Zirkulation der Gemischströmungen stattfindet.
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Außerdem ist der bekannte Mischer verhältnismäßig wenig zuverlässig,
da dle Betriebszeit des zylindrischen Rigschusses bei Rüttelbelastung sehr gering
ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer
zu schaffen, bei dem das Element zum Übertragen der Rüttel bewegungen auf das Gemlsch
so gebaut ist, daß turbulento Strömungen im ganzen Gemlschvolumen bei praktlsch
beliebiger Gemischzähig keit und bei erhöhtem Arbeitsvermögen des Mischerelements
erzeugt werden können.
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Diese Aufgabe wird bel einem Mischer gelöst, der ein Gefäß mit Stutzen
zum Eingeben der Bestandteile des Gemischs und zum Ausladen des letzteren besitzt,
in den: elne Antriebswelle mit mindestens einem an ihr angebrachten Rührer und mLnde
-stens ein Element zum Übertragen der Rüttelbewegungen auf das Gewobei misch montiert
sind, dieses Element mlt einem Rüttler verbunden ist, der außerhalb des Gefäßes
angeordnet und mit ihm durch eine elastische Zwlschenwand verbunden ist.
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Erfindungsgemäß besteht das Element zum Übertragen der
Büttelbewegungen
auf das Gemlsch aus einem Kolben, der an seiner Stirnseite ein schaufelförmiges
Blech trägt und einen Durchmesser besitzt, welcher nicht großer als die Länge der
Welle ist, die slch im Volumen des Gemlschs bel der Rüttelbewegung desselben fortpflanzt.
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Dank einer solchen Konstruktion pflanzen sich vom Kolben ausgehend
Wellen sphärischer Form fort, welche das ganze Gemischvolumen durchdringen.
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Bel einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben so im Gefäß
angeordnet, daß seine Längsachse senkrecht zur Antriebswelle steht In dlesem Falle
ist es zweckmäßig, daß jede der Schaufeln (Rührarme) des dem Gefäßboden nächstliegenden
Rührers aus einer starr mlt der Welle verbundenen Tragplatte besteht, an der in
Radialrichtung zur Welle eine biegsame elastische Lamelle befestigt ist, deren Steifheit
slch in Richtung von der Welle zu den Gefäßwänden hin vermindert.
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Eine derartlge Konstruktion der Schaufeln des Rührers gewähr leistet
vollkommenes Ausladen des Betongemischs und ermöglicht de: Einsatz des Mischers
bei elnem beliebigen Füllungsgrad desselben.
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Nachstehend wird eind Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis
auf bellsegende Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigt Fig. 1 die Gesamtansicht
des Mischers, Fig. 2 elnen durch dle Senkrechtachse desselben Mischers gehenden
Schnitt,
Flg. 3 den Kolben zum Übertragen der Rüttelbewegungen vom Rüttler auf das Gemisch,
Fig. 4 eine erfindungsgemäß ausgeführte Rührerschaufel, Fig. 5 den Grundriß derselben
schaufel und Fig. 6 elnen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 1.
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Der Mischer ist zum Zubereiten eines Gemischs für Zellenbeton bestimmt,
dessen Zähigkeit vom Wassergehalt abhängt.
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Der erfindungsgemäße Mischer kann Gemische mit einem minimalen Wassergehalt
von ungefähr 25%, d. h. Gemische mit verhältnismäßig hoher Zähigkeit, zubereiten.
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Der Mischer besitzt ein Gefäß 1 /Fig. 1/, das auf einem festen Unterbau
sitzt. Das Gefäß 1 besteht aus einem senkrecht stehenden, zylindrischen Ringschuß
2 mit einem Deckel 3, in dem Öffnungen 4 /Fig. 2/ zum Eingeben der Gemischbestandteile
vorgesehen sind, und mlt einem Boden 5. Der Deckel 3 ist mit dem @ingschuß 2 durch
einen kegelförmigen Ringschluß 6 verbunden. Der Boden 5 besitzt dle Form eines Kegels,
welcher mit seiner Spitze in das Gefäß 1 ragt und mit dem Ringschuß 2 durch einen
kegelförmigen Ringschuß 7 verbunden ist. Im Boden 5 sind zwei Öffnungen 8 zum Ausladen
des fertigen Gemischs, welche /nicht abgeblldete/ Verschlüsse besitzen, vorgesehen.
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Längs der Achse des Gefäßes 1 ist senkrecht eine Welle 9 mit Schaufelrührern
10 montiert, die übereinander längs der Welle angeordnet sind. Die Welle 9 besitzt
einen Antrieb 11, der einen
Elektromotor 12 enthalt, auf dessen
Welle eine Scheibe 13 des Keilriementriebs befestigt ist. Die Bewegung wird auf
die Welle 9 über eine auf dem Wellenende aufgesetzte Scheibe 14 übertragen wobei
das Wellenende durch eine Öffnung im Boden 5 herausgeführt ist.
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Zum Verdünnen des Gemlschs und sorgfältigerem Durchmischen seiner
Bestandteile befindet sich im Mischer eine Reihe von Rüttlern 15, deren Anzahl hauptsächlich
durch das Fassungsvermagen des Mischergefäßes 1 bestimmt wird. @er Rüttler 15 dient
zum Erzeugen von längsgerichteten elastischen Schallwellen.
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Im Mischer sind vier Rüttler 15 mit Richtwirkung montiert.
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Jeder Rüttler 15 besitzt eln Element zum Übertragen der Rüttelbewegungen
auf das Gemisch. Dieses Element besteht aus einem Kolben 16, dessen Durchmesser
nicht größer als dle Länge der Welle ist, die sich im Volumen des Gemischs bei seiner
Rüttelbewegung fortpflanzt. Die Frequenz der Rüttelbewegungen wird in Abhängigkeit
von den mechanlschen Eigenschaften des Gamlschs gewählt und befindet slch in der
Regel im Bereich von 10 bls 200 H Die Amplitude der Rüttelbewegungen hängt auch
von den mechanischen Eigenschaften ab und liegt im Bereich von 0,05 bis 2,0 mm.
Im vorliegenden Fall wird ein Unwucht-Elektrorüttler verwendet, der Schwingungen
mit elner Frequenz von 47 Hz und einer Amplitude von 0,1 bls 1 mm erzeugt.
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Der Kolben 16 besteht aus einer Quadratplatte, die entsprechend
dem
Radius des Ringschusses 2 des Gefäßes 1 gebogen ist.
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In diesem Fall wird unter dem Durchmesser des Kolbens 6 das Verhältnis
der Projektion seines Umfangs auf eine Ebene, die senkrecht zu seiner Längsachse
steht, zur Zahl Wfr verstanden. Zum Anbringen der Rüttler 15 /Fig. 3/ am Gefäß 1
des Mischers sind im Ringschuß 2 Öffnungen vorgesehen, in denen jeweils ein Rüttler
15 so montiert ist, daß der Kolben 16 dle Öffnung im Ringschuß 2 des Gefäßes 1 überdeckt.
Hierbei ist der Kolben mlt dem Ringschu3 2 durch elne elastlsche Zwischenwand 17
verbunden, welche das Ubertragen der Rüttelbewegungen vom Rüttler 15 mit dem Kolben
16 auf das Gefäß 1 verhindert. Gleichzeitig dient dlese Zwischenwand 17 zum Abdichten
des Behälters 1. An der Stirnseite jedes der Kolben 16, dle dem Gefäßinnenraum zugewandt
ist, und an der Innen seite des Ringschusses 2 /Fig. 2 / sind sogenannte schaufelförmige
Prallbleche 18 befestigt, die zum Dämpfen der Geschwindigkei der Gemischströmungen
an den wandern des Gefäßes 1 dienen, wodurch die Tiefe des Trichters vermindert
wird, der sich im Gemlschvolumen um die Welle 9 herum beim Rotieren derselben bildet.
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Die Pralibleche 18 sind an der Oberfläche des Ringschusses 2 in versetzter
Ordnung in einem Abstand von 1...2 m in senkrechter und waagerechter Richtung befestigt.
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An der Welle 9 sind Rührer 10 befestigt, dle zum Durchmischer der
Gemischbestandtelle bestimmt sind. Die Anzahl und Anordnung der Rührer 10 auf der
Welle 9 hängt vom Füllungsgrad des Mischergefäßes
1 ab, welcher
ungefähr glelch o,e angenommen wird. Hierbei wird der in Längsrichtung der Welle
9 gemessene Abstand zwischen den Ruhrern 10 ausgehend von der Bedingung gewahlt,
daß im Gemischvolumen Trichter in der Mitte des Mischergefäßes 1 und ausreichend
intensives Durchmischen der Gemischbestandteile erzeugt werden. Beim Durchmlschen
wird gleichmäßige Verteilung jedes der Bestandteile im Gemischvolumen gewährleistet.
Im Mischer sind zweiarmige Ruhrer 10 montiert, wobei benachbarte Rührer in bezug
auf einander um 900 gedreht sind. Es sind, um von oben nach unten und auf die Wände
des Gefäßes 1 zugerichtete Strömungen zu erzeugen, die Schaufeln der Rührer mit
Ausnahme des Rührers 10, der über dem Boden 5 des Gefäßes 1 angeordnet ist, unter
einem Winkel von ungefähr 450, zur Achse der Welle 9 angebracht. Der über dem Boden
5 des Gefäßes 1 befindliche Rührer 10 dlent zum Durchmische@ der Gemischbestandteile
und zum vollkommenen Ausladen des Gemisch: aus dem Gefäß 1. Die Schaufeln dieses
Rührers sind unter einem Winkel von 0 bls 450 zur Wellenachse derartig angebracht,
daß die durch sie erzeugte Strömung nur zu den Wänden des Gefäßes 1 bel elnem Neigungswinkel
von 00 oder gleichzeitig hiermit bei einem mehr als 00 betragenden Neigungswinkel
von unten nach oben gerich tet ist.
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In dem Fall, daß die Kolben 16, die in das Mischergefäß 1 elngesetzt
sind und elne Rüttelbewegung auf das Gemlsch Ubertragen, so im Gefäß angeordnet
sind, daß die Längsachse des Kolbens
senkrecht zur Antriebswelle
9 steht, besteht jede der Schaufeln des dem Boden des Gefäßes 1 am nächsten liegenden
Rührers 10 aus einer starr mit der 7elle 9 verbundenen Tragplatte 19 /Fig. 4/ an
der in zur Welle 9 radlaler Richtung eine biegsame elastische Lamelle 20 befestigt
ist, deren Steifheit sich in Richtung von dei Welle 9 zu den Wanden des Gefaßes
1 hln vermindert. Die biegsame elastische Lamelle 20 dient zum vollkommeneren Reinigen
des Gefäße 1 beim Ausladen des Gemischs und zum Durchmischen der Gemischbestandteile
bei unvollkommener Füllung des Mischergefäßes 1.
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Dre Steifheit der blegsamen elastischen Lamellen 20, wird in Klchtung
von der Welle 9 zu den sanden des Gefäßes 1 hin geringer, Im gegebenen Ball wird
des dadurch erreicht, daß die Lameile 20 aus aus einem Satz Gummilamellen 21 besteht,
wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist.
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Der Mischer arbeitet folgendermaßen.
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Es wird dor Elektromotor 12 eingeschaltet, der die Welle 9 mit den
Rührern 10 in Bewegung setzt. Dann werden über die Öffnungen 4 im Deckel 3 des Gefäßes
1 die flüssigen Gemischbestandteile und hiernach die trockenen Betongemischbestandteile
eingegeben.
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Gleichzeitig mlt dem Beginn des Eingebens trockener Bestandteile
wird der Rüttler 15 eingeschaltet. Beim Umlaufen der Welle 9 leiten dle Schaufeln
des Ruhrers 10 die Gemischbestandteile, welche sich in der Nähe der Welle befinden,
nach unten und auf di@ Wände des Gefäßes 1 zu. Hierbei erhält infolge des Umlaufens
der Welle 9 die Strömung eine Drallbewegung und es entsteht eln Trich
ter
im Gemischvolumen um die Welle herum. Am Boden des Gefäßes 1 ändert die Strömung
ihre Richtung und steigt längs den Wänden des Gefäßes 1 nach oben. Der Strom stößt
bei seiner Aufwärts- und selner Drallbewegung auf schaufelförmige Prallbleche 18,
die an der Innenfläche des Gefäßes 1 und an den Stirnflächen der Kolben 16 angebracht
sind. Hierbei wird die Strömungsgeschwindigkeit teilweise gedämpft und dle Strömung
erhalt turbulente Form, wodurch das Durchmischen der Bestandteile verbessert und
dle Aufsteigungshöhe des Gemischs an den Wänden des Gefaßes 1 beim Entstehen eines
Trichters vermindert wird. Die Umlaufgeschwindigkeit der Welle 9 wird so gewählt,
daß sie zum intensiven Durchmischen der Gemischbestandteile während einer vorgegebenen
Zelt und zum rzeugen eines Trichters ausreichend ist sowie im Bereich von 100...900
U/min liegt. Die gewählte Drehzahl hängt von den physikalisch-mechanischen Eigenschaften
des Gemischs ab.
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Der Rüttler 15 ist mit dem Mischergefäß 1 durch eine elastische Zwischenwand
17 verbunden, was zur Folge hat, daß dle Rüttelbewegung direkt auf das Gemisch übertragen
wird. Im Gemischvolumen wlrd dle Rüttelbewegung in Form von elastischen längsgerlchteten
Schallwellen fortgepflanzt. Da der Durchmesser der Kolben nicht größer als die Länge
dieser Wellen ist, so pflanzen sich vom Kolben 16 ausgehend Wellen sphärischer Form
fort, welche elne Rüttelbewegung auf das ganze Gemischvolumen übertragen.
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Unter Einwirkung der Rüttelbewegung wird die Gemischzähigkeit um ein
Mehrfaches geringer, wodurch die Qualität des Durchmischens
der
Bestandteile verbessert wird und die Durchmischungsdauer vermindert werden kann.
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Bei elnem Büllungsgrad des Gefäßes 1 von mehr als 0,4 werden dle
Schaufeln des Rührers 102 der am nächsten zum Boden 5 des Gefäßes 1 liegt, während
des Umlaufens der Welle 9 umgebogen, wie des aus Fig. 6 ersichtlich ist. Daher nehmen
dle biegsamen Lamellen 20 des Rührers 10 praktisch am Durchmischen nicht teil. Aus
demselben Grund wird der Leistungsaufwand für das Durchmischen nicht erhöht.
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Bei einem Füllungsgrad des GefäBes 1 von 0,4 und weniger blegt sich
dle biegsame elastische Lamelle 20 auf, da der Stirnwiderstand des Gemlschs während
des Umlaufens der Welle geringer ist. Das Aufbiegen erfolgt unter Einwirkung von
Zentrifugalkräften und durch die den Lamellen 20 des Rührers 10 eigene Elastizität.
Das Teilnehmen der elastischen Lamellen 20 am Durchmischen der Gemischbestandteile
verbessert die Qualität des Durchmischens des ganzen Gemischvolumens.
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Die Durchmlschungsdauer hangt von der Art der trockenen Gemischbestandteile
ab. Nach Ablauf dieser Zeitspanne wird in den beim Umlaufen der Welle 9 entstandenen
Trichter eine Aluminiumsuspension oder elne Paste eingegeben, die als Gasentwickler
für Zellenbeton dient. Hiernach wird das Durchmischen im Laufe von 0,5bis 3 min
fortgesetzt. Nach Beendigen des Durchmischens wird das fertige Gemisch über die
Öffnungen 8 im Boden 5 des Gefäßes
1 ausgeladen.
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Während des Ausladens fällt die Füllhöhe des Gefäßes 1 und der Stirnwiderstand
gegen die Bewegung der biegsamen Lamellen 20 des dem Boden 5 am nächsten gelegenen
Rührers 10 vermindert sich.
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Die Lamellen 20 werden durch elastische und zentrifugale Kräfte geradegerichtet.
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Bel Beendlgung des Ausladens des Gemlschs nehmen dle biegsamer Lamellen
20 eine radiale Lage eln und erfassen bel lhrem Umlauf den ganzen Boden 5, wobei
sie vollkommen das Gemlsch aus dem Gefäß 1 entfernen.
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Nach dem Ausladen des Gemlschs wird das Gefäß 1 mit Wasser ausgewaschen,
um Gemischreste zu entfernen, und Rüttler 15 und Antrieb der Welle 9 werden ausgeschaltet.
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Auf diese Weise gewährleistet ein Mischer erfindungsgemaßer Konstruktion
qualitätsgerechtes Durchmischen sehr zäher Gemische für Zellenbeton und ermöglicht
es auch, ihn bei verschiedenen Mischer-Füllungsgraden zu verwenden, wodurch seine
technologischen Möglichkeiten erweitert werden.