DE102016002644A1

DE102016002644A1 - Hydraulisch angetriebener Zwangsmischer

Info

Publication number: DE102016002644A1
Application number: DE102016002644.8A
Authority: DE
Inventors: Theo Heitkamp
Original assignee: Klaus Stewering & Co KG GmbH
Current assignee: Klaus Stewering & Co KG GmbH
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch angetriebenen Zwangsmischer, ausgebildet als eine an ein Trägergerät ankoppelbare Mischschaufel mit einer in der Mischschaufel drehbar gelagerten Welle, welche Mischerarme, Rührwinkel und Schaber aufnimmt, wobei die Mischschaufel eine Aufgabeöffnung, Seitenwände, eine Rückwand und einen Koppelkopf umfasst. Erfindungsgemäß weist die Rückwand mindestens eine, von einem Schieber verschließbare Öffnung zum steuerbaren Austritt von Fertigmischgut auf, wobei die Öffnung in einen kragenförmigen Abschnitt übergeht, dessen Abmessungen zur Befestigung eines Fertigmischgut-Transportschlauches oder dergleichen Mittels ausgelegt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch angetriebenen Zwangsmischer, ausgebildet als eine an ein Trägergerät ankoppelbare Mischschaufel mit einer in der Mischschaufel drehbar gelagerten Welle, welche Mischerarme, Rührwinkel und Schaber trägt, wobei die Mischschaufel eine Aufgabeöffnung, Seitenwände, eine Rückwand und einen Koppelkopf umfasst, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 20 2007 001 508 U1 ist ein Zwangsmischer als Sonderausführung für hydraulische Trägergeräte vorbekannt. Als hydraulisches Trägergerät finden Hydraulikbagger oder Radlader Verwendung, wobei ein zusätzlicher Hydraulikkreislauf des Trägergeräts dem hydraulischen Antrieb der Mischwerkzeuge des Zwangsmischers dient.
Mit Hilfe des vorbekannten Zwangsmischers soll mit geringem Aufwand in kurzer Zeit nach Verlegen eines Rohres die notwendige Menge an Flüssigboden hergestellt und direkt in den Graben bzw. in die Rohrleitungszone als Umhüllung bzw. zur Verfüllung eingebracht werden.
Diesbezüglich ist der Zwangsmischer nach DE 20 2007 001 508 U1 als Doppelwellenmischer ausgelegt. Der Antrieb der horizontal angebrachten Mischwellen erfolgt über Hydraulikmotoren mit Kettengetriebe. Die Mischerwanne ist ähnlich ausgelegt wie ein Grablöffel bzw. ein Schaufelseparator. Die Anbautechnik ist auf bekannte Schnellwechseleinrichtungen abgestellt. Die Mischerarme sind paarweise durch Verklemmung oder Verschraubung mit den Mischerwellen verbunden und dergestalt ausgeführt, dass im Zusammenwirken mit den gegenläufigen Wellen der Mischeffekt verbessert wird. Weiterhin sind Düsenrampen vorhanden, um über den unteren Wannenbereich das notwendige Mischwasser zuzuführen. Dabei soll der Wasserstrahl in Drehrichtung der Mischpaddel gerichtet sein, um das Drehmoment, welches zum Antrieb der Mischwellen erforderlich ist, zu reduzieren.
Ein Flüssigboden stellt einen zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoff dar. Es handelt sich hierbei um Verfüllbaustoffe auf der Basis von Erdaushub, geeignetem Recyclingmaterial oder technisch aufbereiteten Gesteinskörnungen. Die bei der Herstellung zugrunde liegenden Rezepturen werden entsprechend vorhandener Ausgangsmaterialien und dem jeweiligen Einsatzzweck mittels Eignungsprüfungen ermittelt. Einsatzfelder von Flüssigböden sind Verfüllungen von Rohrleitungs- und Kanalgräben, Erdkabeln und Fernwärmeleitungen, Baugruben, Schächten und Hohlräumen, Hinterfüllungen von Widerlagern und Wandelementen, aber auch der Deichbau und der Spezialtiefbau. Ein Flüssigboden wird nach dem Mischen direkt eingebaut. Ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes von Flüssigboden ist die Tatsache, dass auf eine herkömmliche mechanische Bodenverdichtung verzichtet werden kann. Insbesondere im innerstädtischen Bereich ergeben sich hierdurch große Vorteile, d. h. die durch Erschütterungen hervorgerufenen Schäden an Bauwerken, insbesondere historischen Bauwerken, werden von vornherein ausgeschlossen.
Für den Einsatzzweck muss unter Berücksichtigung der Eigenfeuchte des wieder zu verarbeitenden Bodens die Konsistenz des Flüssigbodens festgelegt werden, wobei hier Rezepturtabellen zum Einsatz kommen. Dabei ist es in vielen Fällen so, dass zunächst zum Fixieren von Rohrleitungen in einem Rohrgraben relativ feste Mischungen zum Einsatz kommen. Für das anschließende komplette Verfüllen ist jedoch eine hohe Fließfähigkeit des Flüssigbodens gewünscht.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Zwangsmischer-Mischschaufel hat den Nachteil, dass das fertige Mischgut nur durch eine entsprechende Dreh- und Kippbewegung der Mischschaufel über deren Aufgabeöffnung zum Zweck der Entleerung der Mischschaufel abgegeben werden kann. Dies ist bei einer Mischung mit einer recht festen Konsistenz an sich unproblematisch. Liegt jedoch ein Mischgut mit fließfähiger Konsistenz vor, ist ein Dosieren und Ausbringen und ein Verteilen des Mischgutes bzw. der Fertigmischung, z. B. in einen Graben erschwert.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten hydraulisch angetriebenen Zwangsmischer, ausgebildet als eine an ein Trägergerät ankoppelbare Mischschaufel anzugeben, welcher in besonderer Weise zum Ausbringen von Mischgut unterschiedlicher Konsistenz geeignet ist und mit welchem es gelingt, reproduzierbare Mischergebnisse zu erzielen.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem hydraulisch angetriebenen Zwangsmischer gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1 sowie mit einem Verfahren zum vor-Ort-Herstellen von Flüssigboden als zeitweise fließfähigem selbstverdichtendem Verfüllbaustoff gemäß der Lehre nach Patentanspruch 11, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einem hydraulisch angetriebenen Zwangsmischer ausgegangen, der als eine an ein Trägergerät, z. B. einen Bagger, ankoppelbaren Mischschaufel ausgeführt ist. Die Mischschaufel nimmt eine drehbar gelagerte und hydraulisch angetriebene Welle auf, welche Mischerarme, Rührwinkel und Schaber trägt, wobei die Mischschaufel eine Aufgabeöffnung, Seitenwände, eine Rückwand und einen Koppelkopf umfasst. Der Koppelkopf ist bezogen auf eine an sich bekannte Schnellwechseleinrichtung ausgebildet.
Erfindungsgemäß weist die Rückwand bzw. der Boden der Mischschaufel mindestens eine, von einem Schieber verschließbare Öffnung zum steuerbaren Austritt von Fertigmischgut auf.
Die Öffnung geht bei einer bevorzugten Ausführungsform in einen kragenförmigen Abschnitt über, dessen Abmessungen zur Befestigung eines Fertigmischgut-Transportschlauches oder dergleichen Mittel ausgelegt sind.
Insbesondere bei einem Mischgut mit fließfähiger Konsistenz wird die Mischschaufel mit dem Trägergerät über den zu verfüllenden Ort bewegt. Mit Hilfe eines Transportschlauches, der an die Öffnung angeschlossen ist, kann nunmehr das Fertigmischgut dosiert und leicht verteilbar in den zu verfüllenden Grabenabschnitt eingebracht werden.
Ganz unabhängig kann von der an der Mischschaufel ausgebildeten verschließbaren Öffnung auch eine größere Menge des Fertigmischguts über die Aufgabeöffnung durch eine entsprechende Dreh- und Kippbewegung der Mischschaufel in den zu verfüllenden Graben eingebracht werden.
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, in der Rückwand bzw. im Boden der Mischschaufel mehrere verschließbare Öffnungen einzubringen, die nacheinander freigegeben werden können, um die Menge des auszubringenden Gutes zu steuern.
Der in der Mischschaufel ausgebildete Mischraum ist im Querschnitt einer Wannen- oder Kreisform angenähert, wobei die an der Mischerwelle fixierten Schaber während ihrer Rotation sich entlang der Innenwandung des Mischraums bewegen und hierdurch eine optimale Mitnahme und Durchmischen des Gutes bewirken, ohne dass eine Doppelwellen-Mischerausbildung mit gegenläufig rotierenden Mischschaufeln erforderlich wird. Die Gefahr eines unerwünschten Ausmischens mit der Folge, dass das aufgegebene Mischwasser an die Oberfläche des Mischguts gelangt, wird wirksam verhindert.
Die Schaber des Zwangsmischers sind über Mischerarme mit der Mischerwelle verbunden, wobei am jeweiligen Mischerarm, vom Schaber beabstandet, mindestens ein Rührwinkel angeordnet ist. Die Orientierung des Rührwinkels weicht dabei von der Längsausdehnung des Mischerarms ab. Über den Winkel und die jeweils ins Mischgut eintauchende Fläche des Rührwinkels kann das Mischverhalten ebenfalls beeinflusst werden.
Über die Längsachsenrichtung der Welle ist eine Vielzahl von Mischerarmen vorgesehen, wobei die jeweils außen liegenden, zu den Seitenwänden orientierten Mischerarme Rührwinkel aufnehmen, welche eine Teilfläche besitzen, die bei ausgeführter Rotation sich entlang der Innenwandung der jeweiligen Seitenwand bewegen. Auch hierdurch kommt es zu einer optimalen Vermischung und Mitnahme aufgegebener Stoffe, welche ansonsten im Randbereich verharren. Die Rührwinkel bezwecken in Verbindung mit den Mischerarmen und den Schabern, dass das Mischgut zum Zentrum innerhalb des Mischraums bewegt und dort intensiv durchmengt wird.
Die Schaber weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Schaberkante auf, deren Orientierung von der Längsachsenrichtung der Welle abweicht.
Die Rührwinkel besitzen über ihre Längserstreckung mindestens eine Abkantung.
Die in Richtung der Seitenwände des Mischraums befindlichen und dahingehend orientierten Rührwinkel weisen eine zweifache Abkantung auf.
Der Schieber, welcher die mindestens eine Öffnung im Boden der Mischschaufel verschließt, ist mittels eines Hydraulikzylinders betätigbar, so dass eine Fernbedienung möglich ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Inneren der Mischschaufel den jeweiligen Füllstand kennzeichnende Markierungen angebracht. Das Anbringen der Markierungen erfolgt dabei derart, dass beim Füllvorgang vom Anlagenfahrer erkennbar ist, um welchen Füllstand und welche aufgegebene Menge es sich handelt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Koppelkopf und einer Befestigungsfläche des Koppelkopfes an der Mischschaufel eine Wägezelle angeordnet. Als Wägezelle kommen an sich bekannte Druckmesszellen zum Einsatz.
Die Wägezelle bzw. die eingesetzten Druckmesszellen liefern ein elektrisches Signal, das zu einer optischen Wageanzeige gelangt, die im Sichtbereich des Anlagen- oder Trägergerätefahrers vorgesehen ist. Damit besteht die Möglichkeit einer exakten Kontrolle der aufgegebenen Mischgutmenge.
Bei dem erfindungsgemäße Verfahren zum vor-Ort-Herstellen von Flüssigboden als zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoff auf der Basis von Erdaushub, Recyclingmaterial, technisch aufbereiteten Gesteinskörnern sowie einem Bindemittel kommt der vorbeschriebene hydraulisch angetriebene Zwangsmischer zum Einsatz.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zunächst ein Ankoppeln des Mischers an ein Trägergerät, insbesondere einen Bagger oder dergleichen. Das gegebenenfalls aufbereitete Ausgangsmaterial wird einer Feuchtebestimmung unterzogen. Im Anschluss wird die Mischschaufel bis zur vorgegebenen Füllgrenze nach einer Rezepturtabelle beschickt.
Hiernach wird das Bindemittelsystem in die Mischschaufel eingebracht.
Eine Wasserzugabe erfolgt je nach gewünschter Endkonsistenz und unter Berücksichtigung der ermittelten Bodenfeuchte.
Der sich daran anschließende Mischvorgang nimmt nur eine geringe Zeit von beispielsweise ein bis zwei Minuten in Anspruch.
Das Auswerfen der Mischung erfolgt dann je nach gewählter Konsistenz bei fließfähiger Konsistenz über die Schieberöffnung und bei steifer Konsistenz mittels Schaufelkippen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung des hydraulisch angetriebenen Zwangsmischers, ausgebildet als eine an einem Trägergerät ankoppelbare Mischschaufel mit Sicht auf die Mischerwelle mit Mischschaufel, Rührwinkel und Aufgabeöffnung, und
2 eine rückseitige Darstellung gemäß der Ansicht nach 1 mit der in der Rückwand befindlichen, mit einem Schieber verschließbaren Öffnung.
Der als Mischschaufel ausgebildete Zwangsmischer besitzt einen Koppelkopf 1 für eine Schnellwechselkupplung zum Anschluss an ein nicht dargestelltes Trägergerät, z. B. einen Bagger.
Der Mischraum wird durch Seitenwände 2 und eine Rückwand 3 gebildet.
Die Rückwand 3 weist im Querschnitt eine Wannen- oder Kreisform auf, wie dies insbesondere die 2 deutlich werden lässt.
Im Inneren des Mischraums ist eine drehbar gelagerte Welle 4 vorhanden, welche Mischerarme 5, Rührwinkel 6 und Schaber 7 trägt.
Die Rückwand 3 weist mindestens eine von einem Schieber 8 verschließbare Öffnung 9 auf.
Diese Öffnung 9 dient dem steuerbaren Austritt von Fertigmischgut. Die Öffnung 9 ist von einem kragenförmigen Abschnitt 10 umgeben oder geht in einen solchen Abschnitt über.
Der kragenförmige Abschnitt 10 dient der Befestigung eines (nicht gezeigten) Fertigmischgut-Transportschlauches oder dergleichen Mittel.
Der Antrieb der Welle 4 mit Mischerarmen 5, Rührwinkel 6 und Schaber 7 erfolgt mit Hilfe eines Hydraulikmotors und eines Kettengetriebes 11. Die in der 1 erkennbare Ansicht des Kettengetriebes 11 entspricht einer Darstellung ohne üblicherweise beim Einsatz des Zwangsmischers vorhandener Abdeckung.
Aus der 1 ist ersichtlich, dass über die Längsrichtung der Welle 4 verteilt eine Vielzahl, im gezeigten Beispiel sechs, von Mischerarmen 5 vorgesehen ist. Die jeweils außen liegenden, zu den Seitenwänden 2 orientierten Mischerarme 5 weisen spezielle Rührwinkel auf, welche eine Teilfläche 13 besitzen, die bei ausgeführter Rotation sich entlang der Innenwandung der jeweiligen Seitenwand 2 bewegt.
Die Schaber 7 besitzen eine Schaberkante 14, deren Orientierung von der Längsachsenrichtung der Welle 4 abweicht.
Aus der Darstellung nach 1 ist auch ersichtlich, dass die Rührwinkel 6 über ihre Längserstreckung mindestens eine Abkantung besitzen.
Der Schieber 8 ist zum Freigeben der Öffnung 9 mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 15 betätigbar.
Im Inneren der Mischschaufel sind den jeweiligen Zustand kennzeichnende Markierungen 16 angebracht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Koppelkopf 1 und einer Befestigungsfläche des Koppelkopfes 1 an der Mischschaufel eine Wägezelle 17 befindlich.
Das Messsignal der Wägezelle 17 wird einer Wageanzeige 18 zugeführt, so dass der Anlagen- oder Trägergerätefahrer eine exakte Gewichtsangabe erhält.
Die gezeigte Mischschaufel wird gemäß Ausführungsbeispiel mit einem Bagger betrieben. Der Ablauf bei der Flüssigbodenaufbereitung geschieht üblicherweise wie folgt.
Zunächst wird ein Ausgangsmaterial entsprechend der örtlichen Gegebenheiten mittels Separator aufbereitet. Es erfolgt dann die Bestimmung der Eigenfeuchte des Bodens, z. B. mittels einer Mikrowellensonde. Anhand einer Rezepturtabelle wird dann der Boden mittels Kranwaage eingewogen und der entsprechende Zustand festgelegt. Nach Wasserzugabe und der Aufgabe des Bindemittels wird dann ein homogenes Vermischen vorgenommen. Der fertig gemischte Flüssigboden wird dann entweder direkt aus der Mischschaufel gekippt oder mittels der Öffnung dosiert in die Baugrube oder in eine Transporteinrichtung verbracht.
Beim Einbau von Flüssigboden im fließfähigen Konsistenzbereich werden Einbauteile in der Baugrube vor Auftrieb gesichert. Zur Auftriebssicherung können Haltebänke als plastischem Flüssigboden mit steifer Konsistenz genutzt werden. Der Verbau selbst wird dann innerhalb der fließfähigen Phase gezogen. Die erfindungsgemäße Zwangsmischer-Mischschaufel dient mit der realisierten durch einen Schieber verschließbare Öffnung in einfacher Weise dem Ausbringen hochfließfähigen Materials, aber auch dem Verbringen plastischer oder steiferer Materialien.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007001508 U1 [0002, 0004]

Claims

Hydraulisch angetriebener Zwangsmischer, ausgebildet als eine an ein Trägergerät ankoppelbare Mischschaufel mit einer in der Mischschaufel drehbar gelagerten Welle (4), welche Mischerarme (5), Rührwinkel (6) und Schaber (7) trägt, wobei die Mischschaufel eine Aufgabeöffnung, Seitenwände (2), eine Rückwand (3) und einen Koppelkopf (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (3) mindestens eine, von einem Schieber (8) verschließbare Öffnung (9) zum steuerbaren Austritt von Fertigmischgut aufweist, wobei die Öffnung (9) in einen kragenförmigen Abschnitt (10) übergeht, dessen Abmessungen zur Befestigung eines Fertigmischgut-Transportschlauches oder dergleichen Mittels ausgelegt sind.
Zwangsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Mischschaufel ausgebildete Mischraum im Querschnitt einer Wannen- oder Kreisform angenähert ist, wobei die an der Mischerwelle (4) fixierten Schaber (7) während ihrer Rotation sich entlang der Innenwandung des Mischraums bewegen.
Zwangsmischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaber (7) über die Mischerarme (5) mit der Mischerwelle (4) verbunden sind, wobei am jeweiligen Mischerarm (5), vom Schaber (7) beabstandet mindestens ein Rührwinkel (6) angeordnet ist.
Zwangsmischer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Längsrichtung der Welle (4) eine Vielzahl von Mischerarmen (5) vorgesehen ist, wobei die jeweils außen liegenden, zu den Seitenwänden (2) orientierten Mischerarme (5) Rührwinkel (6) aufnehmen, welche eine Teilfläche (13) besitzen, die bei ausgeführten Rotation sich entlang der Innenwandung der jeweiligen Seitenwand (2) bewegt.
Zwangsmischer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaber (7) eine Schaberkante (14) aufweisen, deren Orientierung von der Längsachsenrichtung der Welle (4) abweicht.
Zwangsmischer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwinkel (6) über ihre Längserstreckung mindestens eine Abkantung besitzen.
Zwangsmischer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (8) mittels eines Hydraulikzylinders (15) betätigbar ist.
Zwangsmischer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Mischschaufel den jeweiligen Füllstand kennzeichnende Markierungen (16) angebracht sind.
Zwangsmischer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Koppelkopf (1) und einer Befestigungsfläche des Koppelkopfes (1) an der Mischschaufel eine Wägezelle (17) angeordnet ist.
Zwangsmischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Sichtbereich eines Anlagen- oder Trägergerätefahrers eine optische Wageanzeige (18) vorgesehen ist.
Verfahren zum vor-Ort-Herstellen von Flüssigboden als zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoff auf der Basis von Erdaushub, Recyclingmaterial, technisch aufbereiteten Gesteinskörnungen sowie einem Bindemittelsystem mittels eines hydraulisch angetriebenen Zwangsmischers nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit folgenden Schritten: – Ankoppeln des Mischers an ein Trägergerät, insbesondere einen Bagger; – Ausgangsmaterial aufbereiten und Bodenfeuchte bestimmen; – Mischschaufel bis zum vorgegebenen Füllgrenze nach Rezepturtabelle beschicken; – Bindemittelsystem in die Mischschaufel einbringen; – Wasserzugabe gemäß Rezepturtabelle unter Berücksichtigung der ermittelten Bodenfeuchte; – Mischen; – Auswurf der Mischung je nach gewählter Konsistenz, bei fließfähig über Schieberöffnung und bei steif mittels Schaufelkippen.