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Mischvorrichtung für die Herstellung kolloidaler Baustoff-Mischungen
Kolloidale Mörtel in ihren verschiedenartigen Formen werden in der Technik in zunehmendem
Maße; insbesondere für Injektionen sowie für Spritzbetonarbeiten, verwendet. Unter
Verwendung von kolloidalen Mischungen durchgführte Injektionen dienen in erster
Linie dazu, die technischen Eigenschaften von Bauwerken oder Bauwerksteilen zu verbessern,
beispielsweise die Tragfähigkeit von Fundamenten, porösem Mauerwerk usw. zu erhöhen,
oder aber die Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einwirkungen, wie z. B. Frost, Regen,
Rauch, Chemikalien usw., zu verbessern. Außerdem werden Injektionen von kolloidalen
Mörtelmischungen beispielsweise dazu benutzt, um Staumauern, Dämme, Tunnel, Stollen,
Schächte usw. wasserdicht zu machen bzw. ihre Dichtheit wiederherzustellen. Für
derartige Injektionen werden in erster Linie kolloidale Wasser-Zement-Sand-Mischungen
verwendet, wobei es zur Erzielung einer gleichmäßigen Injektionswirkung erforderlich
ist, mit einem relativ feinkörnigen Injektionsgut zu arbeiten. Normalzemente lassen
sich für derartige Injektionen infolge des relativ großen Korndurchmessers der Zementkörner
(im Mittel rund 25 in der Regel nicht verwenden, sondern es müssen entweder besondere
Kolloidzemente mit einem mittleren Korndurchmesser von weniger als lO,u verwendet
werden oder aber die unter Verwendung von Normalzementen hergestellten Mörtel in
Spezialmischern kolloidalisiert werden. Wegen der relativ hohen Kosten von Kolloidzementen
hat sich insbesondere die Herstellung von kolloidalen Mischungen unter Verwendung
von Normalzementen in der Praxis eingeführt.
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Kolloidale Mischungen werden ferner für die Herstellung von Spritzbeton-
und Spritzmörtelarbeiten verwendet, die beispielsweise dazu dienen, abgesprengte
Bauwerksteile aus Beton oder Stahlbeton zu erneuern, freiliegende Stahlbauteile
mit einem gegen Rost und Korrosion schützenden Überzug zu versehen oder aber Bauwerke
oder Bauwerksteile mit einem schallschluckenden sowie feuer- und wärmedämmenden
und gegen Schwitzwasserbildung schützenden Putz zu versehen. Hierfür finden außer
sogenannten Hartputzen in zunehmendem Maße Weichputze Verwendung, die außer Zement
auch andere Bindemittel, beispielsweise Kalk, Gips od. dgl., enthalten können und
an Stelle von Sand sogenannte Dämmstoffe als Zuschlagstoff enthalten.
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Gegenüber Normalzementmischungen besitzen kolloidale Mischungen bei
der Durchführung von Spritzmörtelarbeiten den Vorteil, daß sie ein wesentlich größeres
Haftvermögen aufweisen und daß
außerdem beim Aufprall des Spritzgutes eine wesentlich
geringere Entmischung stattfindet, die bei Verwendung von Normalzementmischungen
zu örtlichen Zementanreicherungen führen kann, die eine Erhöhung der Schwindspannungen
und damit eine Erhöhung der Rißbildungsgefahr mit sich bringt. Auch bei Spritzbeton-
oder Spritzmörtelarbeiten werden; vorzugsweise unter Verwendung von Normalzement,
in Spezialmischern hergestellte kolloidale Mischungen verwendet.
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Die zur Herstellung dieser kolloidalen Mischungen verwendeten Vorrichtungen
arbeiten in der Weise, daß innerhalb des zur Mischung des Mörtels verwendeten Behälters
ein mit hoher Drehzahl von beispielsweise 1400 bis 1500 Umdr./Min. umlaufender Drehkörper
vorgesehen ist, der eine gegenüber den üblichen-Beton- und Mörtelmischern wesentlich
intensivere Durchmischung des Mischgutes herbeiführt. Hierbei wird vor allem eine
wesentlich intensivere Benetzung der Zementkörner herbeigeführt, die darauf zurückzuführen
ist, daß das Wasser infolge Überwindung seiner Oberflächenspannung in die Risse
und Poren des Zementkorns eindringen kann, so daß es zur Bildung eines gelförmigen
kolloidalen Gemisches kommt. Dabei entstehen sehr stabile Verbindungen aus Wasser
und Bindemittel (Zement) bzw. Wasser, Bindemittel (Zement) und Sand, deren Bestandteile
bis zum Abbinden in kolloidaler Form suspendiert bleiben. Diese kolloidalen Suspensionen
gehen eine weitere Verbindung mit Wasser nicht mehr ein. Sie zeichnen sich ferner
durch ein sehr gutes Haftungsvermögen aus und sind in abgebundenem Zustand wasserdicht.
Ferner besitzen diese kolloidalen Mörtel eine gute Fließfähigkeit, so daß sie beispielsweise
durch Rohr- oder Schlauchleitungen gepumpt oder aber durch Übergießen oder Injizieren
zum Vermörteln von in die Schalungen geschütteten Grobzuschlägen verwendet werden
können. Infolge ihrer guten Fließfähigkeit und Haftfähigkeit eignen sich derartige
kolloidale Mischungen
ferner in besonderem Maße zum Aufspritzen
dünner Spritzbeton- oder Spritzmörtelschichten.
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Für die Herstellung von kolloidalen Hartputzmischungen hat man bisher
ausschließlich einen Trommelmischer verwendet, bei welchem innerhalb eines verhältnismäßig
große Abmessungen besitzenden Mischbehälters eine mit hoher Drehzahl um eine horizontale
Drehachse umlaufende glattwandige Zylinderrolle vorgesehen ist. Diese Zylinderrolle
ist auf einem wesentlichen Teil ihres Umfanges sowie nach oben durch eine gewölbte
Abdeckplatte abgeschirmt, wobei ferner in geringem Abstand oberhalb des Behälterbodens
eine etwa parallel zu diesem angeordnete sowie bis etwa an den Umfang der Zylinderrolle
heranreichende Umlenkplatte vorgesehen ist.
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Bei der Rotation der Zylinderrolle wird von deren glattwandigem Zylindermantel
das in den Mischbehälter eingefüllte Mischgut (Wasesr, Zement und Sand) im wesentlichen
nur durch Adhäsion mitgenommen, so daß sich innerhalb des Mischbehälters eine gegenüber
der hohen Umlaufgeschwindigkeit der Zylinderrolle wesentliche langsamere, im wesentlichen
der Umlaufrichtung der Zylinderrolle folgende sowie durch die Umlenk- und Abdeckplatte
nur in verhältnismäßig geringem Maße abgelenkte, wenig turbulente Strömung ergibt.
Da von dieser Strömung die Randbereiche des Mischbehälters schlecht erfaßt werden
und außerdem die Strömungsgeschwindigkeit an einzelnen Stellen verhältnismäßig stark
absinkt, ergeben sich bei diesem bekannten Mischer leicht ungleichförmige Mischungen,
während andererseits, insbesondere am äußeren Rand des Behälterbodens, häufig nicht
gemischte Reste zurückbleiben. Um mittels der glattwandigen Zylinderrolle überhaupt
eine intensive Mischung von Wasser und Zuschlagstoffen zu gewährleisten, ist es
ferner erforderlich, die Zuschlagstoffe (Zement und Sand) verhältnismäßig langsam
dem im Mischbehälter befindlichen Wasser zuzusetzen, und zwar erst, nachdem dieses
durch die Zylinderrolle in ausreichende Bewegung versetzt worden ist. Geschieht
dies nicht und wird außerdem das vorgeschriebene Mischungsverhältnis nicht genau
eingehalten, bleibt ein beträchtlicher Teil der Zuschlagstoffe ungemischt am Boden
liegen und geht nicht in kolloidale Suspension über. Dieser bekannte Mischer ist
ferner für die Herstellung von Baustoffmischungen, welche Dämmstoffe, wie z. B.
die unter dem Handelsnamen Vermiculite und Perlite bekannten Stoffe, enthalten,
ungeeignet, da infolge der nur sehr geringen Verringerung der Oberflächenspannung
des Wassers eine ausreichende Benetzung derartiger, schwer benetzbarer Dämmstoffe
nicht zu erreichen ist. Ferner muß bei diesem bekannten Mischer mit verhältnismäßig
dünnflüssigen Mischungen, d. h. verhältnismäßig großem Wasserzusatz, gearbeitet
werden, um ene einigermaßen befriedigende Suspension der Zuschlagstoffe zu erreichen
und das Ausfallen größerer Mengen nicht suspendierter Zuschlagstoffe zu verhindern.
Der hierdurch bedingte, relativ große Wasserzusatz wirkt sich jedoch sehr nachteilig
auf die Druckfestigkeit des Betons oder Mörtels aus und hat außerdem den Nachteil,
daß solche Baustoffmischungen in starkem Maße zur Entmischung neigen.
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Bei dem bekannten Mischer erfordert außerdem infolge der verhältnismäßig
langsamen und wenig turbulenten Strömung innerhalb des Mischbehälters die Herstellung
einer ausreichend gelisierten, kollo-
idalen Mischung eine verhältnismäßig große
Zeitspanne von beispielsweise etwa 5 Minuten, zu der noch die für das langsame Einfüllen
der Zuschlagstoffe erforderliche Zeitspanne hinzukommt. Außerdem ist bei diesem
Mischer auch zur Erzielung einer ausreichend feinen kolloidalen Suspension eine
genaue Einhaltung des Mischungsverhältnisses zwischen Wasser, Zement und Sand erforderlich.
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Bei einem lediglich für die Herstellung von kolloidalen Weichputzmischungen
geeigneten Mischer ist ein trommelförmiger Mischbehälter vorgesehen, der eine mittig
angeordnete, vertikale Welle von vergleichsweise großen Querschnittsabmessungen
besitzt, die sich über die gesamte Höhe der Mischtrommel erstreckt. An dieser Welle
sind drei in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnete, kurze Flügel mit
schrägen Leitflächen vorgesehen, die durch die Welle mit einer hohen Drehzahl von
etwa 1400 bis 1500 Umdrehungen in Umlauf versetzt werden. Durch die gegenüber dem
Durchmesser der Mischtrommel nur eine geringe Länge besitzenden Flügel wird das
Mischgut im mittleren Bereich der Mischtrommel in axialer Richtung von oben angesaugt
und gleichfalls in axialer Richtung nach unten gedrückt, so daß sich im mittleren
Querschnittsbereich der Mischtrommel eine von oben nach unten und im äußeren Querschnittsbereich
eine von unten nach oben gerichtete, nur wenig turbulente Strömung ausbildet.
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Um den Energiebedarf für den Antrieb der Drehflügel sowie deren Verschleiß
in erträglichen Grenzen zu halten, muß die Viskosität des in diesem Mischer verarbeiteten
Mischgutes sowie dessen Anteil an Sand möglichst gering gehalten werden. In der
Praxis wird er daher lediglich für die Herstellung von Weichputzmischungen verwendet,
d. h. solcher kolloidaler Mischungen, die keinen oder nur geringe Mengen feinkörnigen
Sand enthalten. Um eine befriedigende Gelisierung zu erreichen, ist es bei diesem
Mischer außerdem erforderlich, dem Wasser vor der Zugabe der Zuschlagstoffe einen
Schäumer zuzusetzen. Dies gilt besonders für den Fall, daß dieser bekannte Mischer
für die Herstellung von Baustoffmischungen benutzt werden soll, welche schwer benetzbare
Dämmstoffe, wie z. B. die unter dem Handelsnamen Vermiculite oder Perlite bekannten
Stoffe, enthalten. Infolge der im wesentlichen laminaren Strömung und der relativ
geringen Strömungsgeschwindigkeiten, die bei dieser bekannten Konstruktion erreicht
werden, tritt nämlich nur eine relativ geringe Verringerung der Oberflächenspannung
des Wassers ein, die durch den Zusatz von Schäumern wettgemacht werden muß. Außerdem
ist der Zusatz von Schäumern bei dieser Mischerbauart deshalb erforderlich, weil
anderenfalls eine viel zu geringe Belüftung des Mischgutes erfolgen würde mit dem
Erfolg, daß die fertige Baustoffmischung in viel zu geringem Maße kleine Lufteinschlüsse
aufweist, die zur Erzielung guter wärme- und schalldämmender sowie schwitzwasserabweisender
Eigenschaften erforderlich sind. Durch den somit nicht zu umgehenden Zusatz von
Schäumern werden jedoch zahlreiche Eigenschaften - vor allem die Festigkeit - der
auf diese Weise hergestellten Putze verschlechtert. Außerdem muß zur Erzielung befriedigender
Mischungen feinkolloidaler Zement verwendet werden, der wesentlich teurer ist als
normale Bauzemente. Ferner muß zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit
und
Haftfähigkeit solcher Weichputzmischungen mit einem relativ großen Bindemittelanteil
gearbeitet werden, so daß im Höchstfalle Mischungsverhältnisse zwischen Bindemittel
und Dämmstoffen von etwa 1:7 erreicht werden können. Dieser zur Erzielung einer
ausreichenden Haftfähigkeit und Festigkeit erforderliche hohe Bindemittelanteil
bedingt jedoch eine wesentliche Verschlechterung vor allem der schall- und wärmedämmenden
Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Baustoffmischungen. Außerdem können
bei zu großer Drehzahl der Mischflügel die gegen mechanische Beanspruchungen relativ
empfindlichen Dämmstoffe, wie z. B. die unter dem Handelsnamen Vermiculite und Perlite
bekannten Stoffe, zerschlagen werden und hierbei ihre guten wärme- und schalldämmenden
Eigenschaften teilweise verlieren.
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Allen bekannten Mischvorrichtungen ist jedoch gemeinsam, daß selbst
bei Weichputzmischungen die Herstellung einer ausreichend fein suspendierten kolloidalen
Mischung eine sehr große Zeitspanne von beispielsweise 20 Minuten erfordert, die
- sofern man den Mischer trotzdem für die Herstellung von Hartputzmischungen verwendet
- noch erheblich größer ist. Hartputzmischungen lassen sich mit den bekannten Mischern
nur dann herstellen, wenn durch entsprechend große - die Festigkeit des kolloidalen
Mörtels oder Betons bereits in erheblichem Maße beeinträchtigende - Wasserzusätze
eine vergleichsweise geringe Viskosität des Mischgutes gewährleistet ist.
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Im wesentlichen die gleichen Gesichtspunkte wie bei dem vorstehend
behandelten Mischer gelten für eine andere, zum Stande der Technik gehörende Mischvorrichtung,
bei welcher innerhalb eines trommelförmigen Mischbehälters zwei um eine vertikale
Achse drehbar gelagerte, parallel zueinander angeordnete Flügelräder in geringem
Abstand übereinander angeordnet sind. Das untere der beiden Flügelräder ist dabei
kurz oberhalb des Behälterbodens angeordnet und besitzt einen kleineren Durchmesser
als das darüber befindliche Flügelrad, während außerdem die Steigung der Flügel
des unteren Flügelrades stärker ist als die des oberen Flügelrades. Durch die Verwendung
eines zweiten Flügelrades soll eine stärkere Luftansaugung und eine Einmischung
von Luftporen in das Mischgut erzielt werden als bei der zuvor behandelten Mischvorrichtung
mit nur einem Flügelrad, jedoch ist auch bei dieser bekannten Einrichtung zur Erzielung
einer ausreichenden Gelisierung des Mischgutes - insbesondere bei Verwendung von
schwer benetzbaren Zuschlagstoffen - der Zusatz von Schäumern unumgänglich. Es bildet
sich auch bei ihr im mittleren Querschnittsbereich der Mischtrommel eine von oben
nach unten und im äußeren Querschnittsbereich eine von unten nach oben gerichtete,
nur wenig turbulente Strömung aus, so daß nur eine unzulängliche Herabsetzung der
Oberflächenspannung des Wassers erreicht wird und somit der Zusatz von Schäumern
nicht zu vermeiden ist. Außerdem sind auch bei dieser bekannten Mischvorrichtung
außerordentlich große Zeitspannen erforderlich, um selbst bei Zusatz von Schäumern
eine ausreichend fein suspendierte und hinreichend stabile Baustoffmischung zu erzeugen.
Infolge der wenig turbulenten Strömung besteht überdies bei dieser bekannten Mischvorrichtung
in erheblichem Maße die Gefahr einer Ent-
mischung des Mischgutes nach dem spezifischen
Gewicht bzw. der Entstehung von Ablagerungen der spezifisch schwereren Bestandteile
der Mischung, insbesondere im äußeren Randbereich der Mischtrommel. Durch die nur
mäßige Herabsetzung der Oberflächenspannung des Wassers durch die Mischkörper vermag
das Wasser in die Risse und Poren der Bindemittelkörner kaum einzudringen, so daß
eine nennenswerte Zerkleinerung oder Aufsprengung der Bindemittelkörner nicht stattfindet.
Infolgedessen ist es auch bei dieser bekannten Mischvorrichtung zur Erzielung brauchbarer
Baustoff-Mischungen erforderlich, Kolloidzemente zu verwenden, die gegenüber normalen
Bauzementen wesentlich teurer sind.
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Ferner verlangt diese Mischvorrichtung zur Erzielung befriedigender
Mischergebnisse eine sehr genaue Dosierung und ein sehr langsames und gleichmäßiges
Zusetzen der Zuschlagstoffe, während andererseits auch bei ihm Mischverhältnisse
zwischen Bindemittel und sonstigen Zuschlag- bzw. Dämmstoffen von etwa 1:7 nicht
zu überschreiten sind.
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Zur Vermeidung der den vorstehend behandelten bekannten Mischvorrichtungen
für die Herstellung fließfähiger, kolloidaler Baustoffmischungen, insbesondere Spritzgußmischungen,
anhaftenden Nachteile wird - ausgehend von der zuvor beschriebenen Mischvorrichtung
- in deren großem, trommelförmigem Mischbehälter eine im wesentlichen lotrechte
Antriebswelle mit einem in der Nähe des Behälterbodens umlaufenden Mischkörper angeordnet
ist, welcher einen großen, etwa der Hälfte des Behälterdurchmessers entsprechenden
Durchmesser besitzt und mit einer hohen Drehzahl (von z. B. 1400 bis 1500 Umdr./Min.)
angetrieben werden kann, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Mischkörper als
dünnwandige Taumelscheibe ausgebildet ist, welche mindestens mit einem wesentlichen
Teil ihrer Scheibenfläche gegenüber der Antriebswelle um einen von 900 um ein geringes
Maß (z. B. etwa 5 bis 100) abweichenden Winkel geneigt ist, und daß mindestens im
Höhenbereich der Taumelscheibe außerhalb und nahe ihrer Peripherie am Innenumfang
des Mischbehälters mehrere, in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnete
und um ein wesentliches Maß zur Taumelscheibe hin nach innen ragende Prall- und
Umlenkfiächen oder ähnliche, die Strömung umlenkende und die Turbulenz verstärkende
Einbauten angeordnet sind.
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Durch die mit einer Drehzahl von beispielsweise 1400 bis 1500 Umdrehungen
umlaufende Taumelscheibe wird innerhalb der Mischtrommel eine intensive Durchwirbelung
des in den Behälter eingefüllten Mischgutes herbeigeführt, die innerhalb einer sehr
geringen Zeitspanne von beispielsweise nur etwa 30 bis 40 Sekunden eine sehr fein
verteilte kolloidale Suspension der Zuschlagstoffe innerhalb des in der Mischtrommel
befindlichen Wassers bewirkt. Die durch die Taumelscheibe erzeugte, starke Turbulenz
führt innerhalb des Mischgutes zu einer sehr schnellen und weitgehenden Überwindung
der Oberflächenspannung des Wassers, so daß dieses sehr schnell auch in die feinsten
Risse und Poren der Zementkörner einzudringen und diese aufzusprengen vermag. Hierdurch
wird eine praktisch vollständige Zerkleinerung der Zementkörner auf eine Korngröße
von weniger als 10 erreicht sowie eine besonders intensive Benetzung ihrer Oberflächen,
so daß sich eine sehr fein verteilte kolloidale Suspension mit gelartigen
Eigenschaften
ergibt. Infolge dieser intensiven Benetzung und Aufsprengung der Zementkörner kann
- im Gegensatz zu den bekannten Mischern - mit normalen Bauzementen gearbeitet werden,
die wesentlich billiger sind als die bei den bekannten Bauarten benötigten Kolloidzemente.
Außerdem kann auf den Zusatz von Schäumern völlig verzichtet werden, so daß alle
mit der Verwendung von Schäumern verbundenen Nachteile vermieden sind.
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Infolge der besonders starken Herabsetzung der Oberflächenspannung
des Wassers eignet sich der erfindungsgemäß vorgeschlagene Baustoff-Mischer in ganz
besonderer Weise für die Verarbeitung von schwer benetzbaren Zuschlagstoffen, wie
z. B. Vermiculite und Perlite, wobei sich Mischungsverhältnisse erreichen lassen,
die man bislang für unerreichbar gehalten hat. So ist es ohne weiteres möglich,
mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Baustoff-Mischer Mischungsverhältnisse zwischen
Zement und Perlite bis zu 1 :40 und zwischen Zement und Vermiculite bis zu 1: 25
zu erreichen. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Baustoff-Mischer erfüllt somit
zwei einander widerstrebende Forderungen, die bislang gleichzeitig nicht zu erfüllen
waren.
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Bislang mußte man bei kolloidalen Baustoff-Mischungen zur Erzielung
einer ausreichenden Festigkeit und Haftfähigkeit der Mischungen mit einem verhältnismäßig
großen Bindemittelanteil arbeiten, wodurch die schall- und wärmedämmenden Eigenschaften
der Mischungen erheblich verschlechtert wurden. Demgegenüber lassen sich mittels
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischers auch bei einem Verhältnis zwischen
Bindemittel und Dämmstoffen von z. B. 1 : 25 bzw. 1: 40 eine gleich gute Festigkeit
und Haftfähigkeit erreichen, wie sie bei den bekannten Mischerbauarten nur mit um
ein Vielfaches größeren Bindemittelanteilen zu erreichen sind, während infolge des
wesentlich geringeren Bindemittelanteiles die schall- und wärmedämmenden Eigenschaften
der mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischers hergestellten Baustoff-Mischungen
wesentlich besser sind als die aller mittels der bekannten Einrichtungen herstellbaren
Putze.
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Durch die geringe Neigung der Taumelscheibe bzw. zumindest eines
wesentlichen Teiles ihrer Scheibenfläche gegenüber der senkrecht zur Antriebswelle
verlaufenden Drehebene wird erreicht, daß die Taumelscheibe gleichzeitig mit ihrer
mit sehr großer Drehzahl erfolgenden Drehbewegung eine Taumelbewegung mit gleich
hoher Frequenz ausführt. Diese Taumelbewegung bewirkt, daß außer der durch die Taumelscheibe
auf das Mischgut übertragenen Schleuderkraft auf das oberhalb und unterhalb der
Taumelscheibe befindliche Mischgut abwechselnd ein im wesentlichen axial gerichteter
Druck bzw. Sog ausgeübt wird. Infolge der hohen Drehzahl der Taumelscheibe wird
das Mischgut einem derart schnellen Wechsel von Druck und Sog ausgesetzt, daß hierdurch
eine intensive Vibrationsbewegung parallel zur Antriebswelle in der zu vermischenden
Masse erzeugt wird, die zu einer besonders weitgehenden Aufschließung der festen
Zuschlagstoffe und damit zu einer besonders fein verteilten kolloidalen Suspension
derselben führt. Diese Wirkung ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß infolge
der durch die Taumelscheibe innerhalb des Mischgutes erzeugten Vibrationsbewegung
die festen Zuschlagstoffe erheblichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt
werden
und hierbei zusätzlich zu der Aufsprengung durch das infolge der verminderten Oberflächenspannung
in die Risse und Poren eindringende Wasser eine stark mechanische Zerkleinerung
erfahren.
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Diese mechanischen Beanspruchungen sind andererseits jedoch nicht
so stark, daß aus relativ weichem und sehr leichtem Material bestehende Dämmstoffe,
wie z. B. Vermiculite und Perlite, eine praktisch ins Gewicht fallende Zerkleinerung
erfahren, durch die ihre wärme- und schalldämmenden Eigenschaften beeinträchtigt
werden könnten. Außerdem wird durch diese in axialer Richtung erfolgende Vibrationsbewegung
die Gelisierung der Putz- bzw. Mörtelmischung erheblich intensiviert und beschleunigt,
so daß sich gegenüber den eingangs behandelten, bekannten Mischern innerhalb einer
um ein Vielfaches kürzeren Zeitspanne eine Putz- bzw. eine Mörtelmischung mit überdies
wesentlich besseren Eigenschaften herstellen läßt.
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So ist es bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischvorrichtung
zunächst möglich, mit erheblich geringeren Wasserzusätzen zu arbeiten, mit der Folge
daß sich eine beträchtliche Verbesserung der Druckfestigkeit der hergestellten Baustoff-Mischung
erreichen läßt. Ferner ist die erzielte Mischung wesentlich gleichmäßiger als bei
den bekannten Mischvorrichtungen, wobei außerdem in wesentlich geringerem Maße auf
eine genaue Dosierung der Zuschlagstoffe geachtet zu werden braucht, da sich auch
bei Abweichungen von den jeweils zweckmäßigsten Mischungsverhältnissen eine in jeder
Weise befriedigende Gelisierung des Mischgutes erreichen läßt. Dadurch, daß die
Taumelscheibe sich etwa über die Hälfte des Behälterdurchmessers erstreckt und in
geringem Abstand oberhalb des Behälterbodens angeordnet ist, wird gewährleistet,
daß praktisch der gesamte untere Teil des Mischbehälters, in dem es gegebenenfalls
zu einem Absetzen nicht suspendierter Zuschlagstoffe kommen könnte, durch eine intensiv
verwirbelte sowie im wesentlichen zentrifugal gerichtete Strömung erfaßt und außerdem
infolge des schnellen Wechsels von Druck und Sog einer intensiven Vibrationsbewegung
ausgesetzt wird, durch die jegliche Entmischung des Mischgutes verhindert wird.
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Die mindestens im Höhenbereich der Taumelscheibe außerhalb und nahe
ihrer Peripherie am Innenumfang des Mischbehälters angeordneten, nach innen ragenden
Prall- und Umlenkflächen oder sonstige, die Strömung umlenkende und die Turbulenz
verstärkende Einbauten verhindern auch im seitlichen unteren Bereich der Mischtrommel
jegliche Entmischung. Ohne derartige Prall- und Umlenkflächen oder sonstige Einbauten,
Ansätze, Vorsprünge od. dgl. würde sich im äußeren Bereich der Mischtrommel eine
nur wenig turbulente Ringströmung ausbilden, in der es infolge Zentrifugalwirkung
auf Grund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes der Mischungsbestandteile
zu Entmischungen und zu einem Absetzen fester Bestandteile kommen könnte. Durch
die erfindungsgemäß vorgesehenen Prall- und Umlenkflächen oder ähnliche, die Strömung
umlenkende und die Turbulenz verstärkende Einbauten am Innenumfang des Mischbehälters
wird jedoch erreicht, daß in dem Bereich, in dem durch die starke Schleuderwirkung
der Taumelscheibe möglicherweise eine Entmischung oder ein Absetzen fester Bestandteile
stattfinden könnte, durch
die scharfe Umlenkung des Mischgutes und
die dadurch gesteigerte Turbulenz es zu einer besonders intensiven Verwirbelung
und damit zu einer weiteren Intensivierung des Mischvorganges kommt, durch die nicht
nur jegliche Gefahr eines Absetzens oder eine Entmischung ausgeschlossen wird, sondern
durch die außerhalb die Gelisierung des Mischgutes weiter beschleunigt wird. Außerdem
wird durch diese Prall- und Umlenkflächen oder sonstige Einbauten, Vorsprünge, Ansätze
od. dgl. das Mischgut laufend von der Behälterwandung zu dem von der Taumelscheibe
unmittelbar erfaßten mittleren Querschnittsbereich des Mischbehälters umgelenkt.
Ferner verhindert diese, die Strömung umlenkenden und die Turbulenz verstärkenden
Einbauten od. dgl., daß das Mischgut zufolge der starken Schleuderwirkung der Wirbelscheibe
an der Behälterwandung nach oben aus dem Behälter herausgeschleudert wird.
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Die durch die Taumelscheibe erzeugte Schleuderwirkung wird somit
bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischvorrichtung durch mehrere, gleichzeitig
innerhalb des Mischgutes erzeugte Bewegungen überlagert, und zwar zunächst durch
die intensive, in axialer Richtung der Antriebswelle innerhalb des Mischgutes erfolgte
Vibrationsbewegung sowie ferner durch das laufende Aufprallen und Umlenken des Mischgutes
an der Behälterwandung sowie besonders an den nach innen ragenden Prall- und Umlenkflächen
bzw. den ähnlich ausgebildeten, die Strömung umlenkenden und die Turbulenz verstärkenden
Einbauten. Hierdurch wird die bei jedem Scheibenmischer bestehende Gefahr einer
Entmischung des Mischgutes nach dem spezifischen Gewicht infolge Zentrifugalwirkung
völlig beseitigt und andererseits eine besonders wirksame Aufschließung des ges
am ten Mischgutes und eine intensive Benetzung auch von schwer benetzbaren Dämmstoffen,
wie z. B.
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Vermiculite und Perlite, erreicht. Die am Innenumfang des Mischbehälters
vorgesehenen, nach innen ragenden Prall- und Umlenkflächen oder die sonst vorgesehenen
Einbauten zur Umlenkung der Strömung und Verstärkung der Turbulenz haben ferner
die Folge, daß sich innerhalb des Mischbehälters eine im Längsschnitt parabolische,
zusätzlich jedoch schraubenförmig gewundene Oberfläche des Mischgutes einstellt.
Hierdurch wird erreicht, daß die von oben zugeführten Zuschlagstoffe - auch wenn
es sich um gegenüber Wasser spezifisch leichtere und schwer benetzbare Dämmstoffe
handelt - zuverlässig in den unteren Teil des Mischbehälters hineingezogen werden,
wobei außerdem eine besonders starke Belüftung des Mischgutes bzw. ein intensives
Einmischen von Luftblasen erreicht wird, welche durch die Mischvorrichtung stark
zerkleinert werden und sich innerhalb der fertigen Baustoff-Mischung in Form von
mikroskopisch kleinen Lufteinschlüssen wiederfinden, die vor allem die schall- und
wärmedämmenden Eigenschaften der hergestellten Putze erheblich verbessern.
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Abgesehen davon, daß bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischer
die Gefahr von Entmischungen während des Mischvorganges wesentlich geringer ist
als bei allen bekannten Mischerkonstruktionen, ist die hergestellte kolloidale Baustoff-Mischung
so stabil, daß es auch beim Auftragen dieser Mischung durch Spritzputzvorrichtungen
zu keinerlei Entmischungen beim Aufprall kommen kann bzw. örtliche Bindemittelanreicherungen
ausgeschlossen
sind. Trotz eines außergewöhnlich geringen Bindemittelanteils besitzen
die mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischers hergestellten, feinkolloidalen
Baustoff-Mischungen ein wesentlich besseres Haftvermögen als die mittels der bekannten
Einrichtungen hergestellten Putze, während ihre Druckfestigkeit zumindest gleich
hoch, in der Mehrzahl der Fälle jedoch ebenfalls besser ist als die der vergleichbaren
bekannten Putze. Vor allem sind jedoch infolge des wesentlich geringeren Bindemittelanteiles
sowie der gleichmäßigen Verteilung der mikroskF pisch feinen Lufteinschlüsse bei
Vermeidung jeglichen Zusatzes von Schäumern od. dgl. die wärme-und schalldämmenden
Eigenschaften der mittels der Einrichtung nach der Erfindung hergestellten Baustoff-Mischungen
wesentlich besser, als sie bislang überhaupt zu erreichen waren, so daß zur Erzielung
gleich guter schall- und wärmedämmender Eigenschaften mit erheblich geringeren Schichtstärken
der schall- und wärmedämmenden Putze gearbeitet werden kann, als dies bislang möglich
war. Außerdem besitzen die mittels des Mischers nach der Erfindung hergestellten,
feinkolloidalen Baustoff-Mischungen eine bessere Fließfähigkeit und bessere schwitzwasserverhindernden
Eigenschaften als die bislang bekannten, vergleichbaren Putze. Die gemäß der Erfindung
hergestellten, feinkolloidalen Baustoff-Mischungen sind ferner derart stabil, daß
sie nach ihrer Herstellung mit Wasser nicht mehr zu mischen bzw. wasserabweisend
sind. Außerdem ist es bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischer im Gegensatz
zu allen bekannten Bauarten ohne weiteres mäglich, das Mischgut dem Wasser schlagartig
zuzusetzen, ohne daß die geringste Gefahr besteht, daß es zu einem Absetzen nicht
suspendierter Bestandteile oder aber zu einer Entmischung kommt bzw. die Qualität
der Baustoff-Mischung hierdurch in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischvorrichtung
gegenüber den vorstehend behandelten, bekannten Bauarten besteht in ihrer wesentlich
einfacheren und in ihrer Herstellung billigeren Ausbildung, da im wesentlichen nur
die relativ billige Taumelscheibe einem stärkeren Verschleiß ausgesetzt ist und
von Zeit zu Zeit erneuert werden muß. Außerdem genügt für ihren Antrieb ein relativ
leicht dimensionierter Motor, dessen Antriebsleistung in der Größenordnung von nur
einigen wenigen PS zu liegen braucht.
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Mit Wirbel- bzw. Taumelscheiben ausgerüstete Rühr- oder Mischvorrichtungen
sind für andere Zwecke bzw. für die Herstellung anderer Mischungen seit Jahrzehnten
bekannt. So gehört beispielsweise einzug Mischen von Flüssigkeiten bestimmter Scheibenrührer
seit langem zum Stande der Technik, welcher einen etwa trommelförmigen Mischbehälter
mit einer lotrechten Antriebswelle besitzt, auf der eine unter einem Winkel von
etwa 200 zur Drehebene angeordnete Wirbelscheibe gelagert ist. Die Wirbelscheibe
läuft hierbei nur mit einer relativ geringen Drehzahl um und bewirkt eine Rührbewegung
innerhalb der im Mischbehälter befindlichen Flüssigkeit, die sich jedoch nur auf
den mittleren Querschnittsbereich des Behälters beschränkt, da der Querschnitt der
Wirbelscheibe sich nur etwa auf ein Zehntel des Behälterquerschnittes beläuft. Irgendwelche
Umlenk- oder Prallflächen bzw. sonstige, eine Umlenkung des Mischgutes bewirkende
bzw. die
Turbulenz verstärkende Einbauten sind bei diesem bekannten
Scheibenrührer nicht vorhanden, vielmehr ist der Behälter auf ganzer Höhe, und zwar
auch im Höhenbereich der Wirbelscheibe, glattwandig ausgebildet.
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Dieser, zum Stande der Technik gehörende, für das Mischen von Flüssigkeiten
bestimmte Scheibenrührer ist für die Herstellung kolloidaler Baustoff-Mischungen
völlig ungeeignet. Würde man seinen Behälter mit den Bestandteilen einer Baustoff-Mischung
- beispielsweise Zement, Sand und Wasser - füllen, so würde infolge des gegenüber
dem Behälterdurchmesser relativ kleinen Durchmessers der Wirbelscheibe lediglich
im mittleren Bereich des Behälters eine gewisse Mischung und Verwirbelung des Mischgutes
erfolgen, während in dem gesamten, demgegenüber wesentlich größeren äußeren und
unteren Behälterbereich nicht nur keine Vermischung, sondern in erheblichem Umfange
eine Entmischung des Mischgutes sowie ein Absetzen fester Bestandteile eintreten
würde. Im äußeren Bereich des Behälters würde sich infolge der Drehbewegung der
Wirbelscheibe eine relativ gleichmäßige sowie wenig turbulente Ringströmung ausbilden,
innerhalb welcher nach dem Prinzip der Zentrifugalabscheider eine Entmischung nach
dem spezifischen Gewicht erfolgt. Da die Bestandteile einer Baustoff-Mischung vor
allem dann in ihren spezifischen Gewichten erheblich voneinander abweichen, wenn
zu ihnen Dämmstoffe, wie z. B. die schon erwähnten Stoffe Vermiculite und Perlite,
gehören, ergäbe sich bei Verwenwendung dieses bekannten Scheibenrührers zur Herstellung
derartiger Baustoff-Mischungen im äußeren Bereich des Mischbehälters eine derart
starke Entmischung der Mischungskomponenten, daß hierdurch die im mittleren Bereich
des Behälters bewirkte Vermischung fortlaufend zu einem wesentlichen Teil wieder
aufgehoben würde und sich insgesamt ein in höchstem Maße unbefriedigender Wirkungsgrad
ergäbe. Außerdem hätte diese Entmischung die höchst unerwünschte Folge, daß es im
äußeren und unteren Bereich des Behälters zu einem Absetzen der gegenüber der Mischflüssigkeit
spezifisch schwereren, festen Bestandteile kommt. Da die Wirbelscheibe sich nur
über einen relativ kleinen Teil des Behälterquerschnittes erstreckt, wäre sie außerstande,
die sich im äußeren und unteren Bereich des Behälters absetzenden, festen Bestandteile
erneut zur Behältermitte hin anzusaugen, so daß sich auch bei außerordentlich langen
Mischzeiten mittels dieses bekannten Scheibenrührers niemals eine auch nur einigermaßen
befriedigende Mischung der festen und flüssigen Bestandteile einer Baustoff-Mischung
erreichen ließe. Ein Einmischen von gegenüber Wasser leichteren Dämmstoffen, wie
z. B.
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Vermiculite und Perlite, in eine mittels dieses bekannten Scheibenmischers
hergestellte Baustoff-Mischung wäre völlig ausgeschlossen, da diese Dämmstoffe infolge
ihres sehr geringen spezifischen Gewichtes auf der sich parabolisch ausbildenden
Oberfläche des Mischgutes schwimmen und nicht in den unteren Teil des Mischbehälters
hineingezogen werden würden. Außerdem läßt sich infolge der geringen Drehzahl der
Wirbelscheibe dieses bekannten Scheibenrahrers auch im mittleren Bereich des Behälters
keine so starke Turbulenz erzeugen, daß die Oberflächenspannung des Wassers in hinreichendem
Maße verringert wird und dieses auch in die feinsten Risse
und Poren der Bindemittelbestandteile
der Baustoff-Mischung einzudringen und diese aufzusprengen vermag. Eine derartige
Zerkleinerung der Zementkörner auf eine sehr kleine Korngröße sowie eine besonders
intensive Benetzung ihrer Oberfläche ist jedoch die unabdingbare Voraussetzung für
die Erzeugung einer ausreichend feinverteilten Suspension der einzelnen Bestandteile
der Baustoff-Mischung, die außerdem so stabil ist, daß sie bis zum Abbinden erhalten
bleibt.
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Eine weitere Folge der unzureichenden Verringerung der Oberflächenspannung
des Wassers in dem bekannten Scheibenrührer ist die, daß eine ausreichende Benetzung
von schwer benetzbaren Dämmstoffen, wie z. B. Vermiculite und Perlite, überhaupt
nicht zu erreichen ist, so daß sich diese mittels dieses zum Stande der Technik
gehörenden, nur mit geringer Drehzahl arbeitenden Rührers überhaupt nicht verarbeiten
lassen. Außerdem würde bei Verwendung dieses Scheibenrührers für die Herstellung
von kolloidalen Baustoff-Mischungen nur ein völlig unzureichendes Einmischen von
Luftblasen erreicht werden, so daß in jedem Falle mit dem Zusatz von Schäumern gearbeitet
werden und alle hiermit verbundenen Nachteile in Kauf genommen werden müßten.
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Wollte man die verhältnismäßig geringe Drehzahl der Wirbelscheibe
dieses zum Stande der Technik gehörenden Scheibenrührers wesentlich erhöhen, so
wäre infolge des großen Anstellwinkels der Wirbelscheibe zur Drehebene ein unverhältnismäßig
großer Kraftaufwand erforderlich. Außerdem müßte man bei einer solchen Drehzahlerhöhung
den Mischbehälter an seiner Oberseite dicht verschließen, da sonst das Mischgut
aus dem Mischbehälter herausgeschleudert würde. Hierdurch würde zunächst die ohnehin
starke Schleuderwirkung dieses bekannten Scheibenrührers und damit die Gefahr einer
Entmischung des Mischgutes nach dem spezifischen Gewicht infolge Zentrifugalwirkung
weiter verstärkt.
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Außerdem hätte ein solches dichtes Verschließen des Mischbehälters
die nachteilige Folge, daß ein allmähliches Zusetzen der Zuschlagstoffe nach Beginn
des Mischprozesses nicht mehr möglich ist. Vielmehr müßten sämtliche Zuschlagstoffe
vor Beginn des Mischprozesses in den Mischbehälter eingefüllt werden, was ebenfalls
die Herstellung technisch brauchbarer, feinkolloidaler Baustoff-Mischungen unmöglich
macht.
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Es ist ferner ein Mischer für das Mischen von Flüssigkeiten, Gasen,
Suspensionen und Emulsionen bekannt, der aus einem trommelförmigen Mischbehälter
besteht, in desesn mittlerem Höhenbereich eine um eine vertikale Achse drehbar gelagerte
Taumelscheibe angeordnet ist. Diese Taumelscheibe kann sich entweder über einen
Teil oder aber auch über den gesamten Querschnitt im mittleren Höhenbereich des
trommelförmigen Mischbehälters erstrecken. Unterhalb und oberhalb der Taumelscheibe
sind jeweils eine größere Anzahl von sternförmig angeordneten Beruhigungsblechen
vorgesehen, welche sich über die gesamte radiale Breite des Behälters erstrecken.
Die Zuführung der miteinander zu vermischenden Flüssigkeiten, Gase, Suspensionen
und Emulsionen erfolgt bei dieser bekannten Mischvorrichtung durch je ein in den
oberen bzw. unteren Teil der Seitenwandung des Mischbehälters einmündendes Zuflußrohr,
während die hergestellte Mischung im mittleren Höhenbereich des Behälters
durch
ein in Höhe der Taumelscheibe in die Seitenwandung des Behälters einmündendes Abflußrohr
abgeführt wird. Hierbei soll ferner das jeweils spezifisch relativ schwerere Mischgut
- z. B. eine Flüssigkeit - durch die untere Zuflußöffnung und das spezifisch leichtere
Mischgut - z. B. ein Gas -durch die obere Zuflußöffnung zugeführt werden.
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Durch die oberhalb und unterhalb der Taumelscheibe befindlichen Beruhigungsbleche
wird erreicht, daß die beiden miteinander zu vermischenden Medien in einer möglichst
wenig turbulenten Strömung durch den oberen und unteren Bereich des Behälters der
relativ schmalen, im mittleren Höhenbereich des Mischbehälters angeordneten Misch-
und Verwirbelungszone zugeführt werden. Innerhalb dieser nur eine relativ geringe
Höhe besitzenden Misch- und Verwirbelungszone sollen dann die miteinander zu vermischenden
Medien innerhalb einer sehr kurzen Einwirkungszeit der Taumelscheibe miteinander
vermischt und unmittelbar anschließend durch die im Höhenbereich der Taumelscheibe
in die Seitenwandung des Behälters einmündende Abflußleitung abgeführt werden.
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Für die Herstellung feinkolloidaler Baustoff-Mischungen ist diese
bekannte, mit einer Taumelscheibe ausgerüstete Mischvorrichtung schon allein deshalb
ungeeignet, weil sie die Herstellung von Mischungen zwischen flüsisgen und festen
Bestandteilen nicht erlaubt. Würde man - wie vorgeschrieben - die relativ schwereren
Bestandteile der Baustoff-Mischung, beispielsweise Sand und Zement, durch die untere
Zuflußöffnung und die relativ leichteren Bestandteile - beispieslweise Wasser und
gegebenenfalls vorhandene Dämmstoffe - durch die obere Zuflußöffnung zuführen, so
würden die relativ schwereren Bestandteile infolge der im unteren Teil des Behälters
befindlichen Beruhigungsbleche sich dort absetzen und zum bei weitem überwiegenden
Teil niemals in den Bereich der im mittleren Höhenbereich des Behälters befindlichen
Misch- und Verwirbelungszone gelangen. In ähnlicher Weise würden bei Zuführung von
Wasser und gegenüber Wasser spezifisch leichteren Dämmstoffen durch die obere Zuflußöffnung
die Dämmstoffe auf dem zugeführten Wasser schwimmen und infolge der auch im oberen
Teil des Behälters befindlichen Beruhigungsbleche zum bei weitem überwiegenden Teil
nicht in den von der Taumelscheibe erfaßten mittleren Höhenbereich des Mischbehälters
gelangen. Überdies würde sich im mittleren Höhenbereich des Behälters - da dessen
Wandung keinerlei Umlenk- oder Prallbleche oder sonstige, die Verwirbelung erhöhende
bzw. eine Umlenkung bewirkende Einbauten besitzt - eine wenig turbulente Ringströmung
ausbilden und es infolge des starken Schleudereffektes der Taumelscheibe in diesem
Bereich zu einer erneuten Entmischung des Mischgutes nach dem spezifischen Gewicht
kommen. Außerdem ist die Einwirkzeit der Taumelscheibe bei dieser bekannten, mit
kontinuierlichem Durchströmen des Mischgutes arbeitenden Mischvorrichtung viel zu
gering, um eine hinreichende Aufschließung der festen Bestandteile der Baustoff-Mischung,
insbesondere der Zementkörner, und eine hinreichend starke Verminderung der Oberflächenspannung
des Wassers zu erreichen. Feinkolloidale Suspensionen, geschweige denn solche von
gelartiger Beschaffenheit und großer Stabilität, lassen sich auch aus diesem Grunde
mittels des bekannten
Scheibenmischers nicht herstellen. Ferner kommt er für die
Herstellung kolloidaler Baustoff-Mischungen auch deshalb nicht in Frage, weil bei
ihm wegen der kontinuierlichen Arbeitsweise laufend im wesentlichen gleichbleibende
Mischgutmengen zugeführt werden müssen, wobei außerdem die durch die obere und die
durch die untere Zuflußöffnung zugeführten Mengen jeweils im wesentlichen gleich
groß sein müssen. Vor allem würde es jedoch bei dieser bekannten Mischvorrichtung
infolge der oberhalb und unterhalb der schmalen Misch- und Wirbelzone befindlichen
Beruhigungsbleche zu derart starken Ablagerungen der festen, gegenüber der Mischflüssigkeit
spezifisch schwereren Bestandteile kommen, daß der Mischer nach kürzester Benutzungszeit
unbrauchbar wäre und von den entstandenen Ablagerungen gesäubert werden müßte. Aus
all diesen Gründen ist dieser bekannte Scheibenmischer für die Herstellung von feinkolloidalen
Baustoff-Mischungen, die nicht nur fließfähig sind, sondern auch eine solche Stabilität
besitzen, daß sie bis zum Abbinden erhalten bleiben und mit Wasser keine Mischung
mehr eingehen, völlig unbrauchbar.
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Obwohl somit Scheibenrührer bzw. mit Taumelscheiben ausgerüstete
Mischvorrichtungen seit vielen Jahren zum Stande der Technik gehören und für die
Mischung vor allem von Flüssigkeiten, Gasen, Emulsionen verwendet worden sind, hat
man bislang Mischer mit Taumelscheiben in der Bauwirtschaft nicht verwendet, weil
man sie offenbar für die Herstellung von Mischungen mit gröberen Zuschlagstoffen
bzw. Mischungen mit verhältnismäßig großer Viskosität für ungeeignet hielt. Daher
ist auch die eingangs geschilderte Entwicklung von Mischern für die Herstellung
feinkolloidaler, fiießfähiger Baustoff-Mischungen durch die seit Jahrzehnten für
andere Zwecke bekannten, mit Taumel- und Wirbelscheiben ausgerüsteten Misch- und
Rührvorrichtungen nicht beeinflußt worden, sondern völlig andere Wege gegangen.
Diese Voreingenommenheit der Fachwelt gegen die Verwendung von Mischern mit Taumelscheiben
für die Herstellung von Baustoff-Mischungen, insbesondere von feinkolloidalen, fließfähigen
Baustoff-Mischungen, war jedoch - wie von der Erfindung erkannt wurde - unbegründet.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besitzt die
Taumelscheibe gegenüber der Scheibenebene vorzugsweise beiderseits vor- und/ oder
zurückspringende Ansätze, Auspressungen od. dgl. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn
die Taumelscheibe außerdem mit mehreren in Umfangsrichtung im Abstand zueinander
angeordneten Öffnungen, Ausschnitten od. dgl. größeren Querschnittes versehen ist.
Auf diese Weise erreicht man eine besonders zuverlässige Mitnahme des oberhalb und
unterhalb der Taumelscheibe befindlichen Mischgutes und eine gute Schleuderwirkung,
die eine entsprechend starke Turbulenz innerhalb des Mischgutes zur Folge hat. Andererseits
werden hierdurch jedoch auch besonders starke, in axialer Richtung des Mischbehälters
erfolgende Schwingungen innerhalb des Mischgutes und somit eine besonders starke
Herabsetzung der Oberflächenspannung des Wassers innerhalb des Mischbehälters erreicht.
Die Anordnung von Öffnungen, Ausschnitten od. dgl. größeren Querschnittes in der
Taumelscheibe hat ferner den Vorteil, daß der für den Antrieb der Taumelscheibe
erforderliche Energieaufwand verringert
wird. Die in dieser Weise
ausgebildeten Wirbelscheiben sind verhältnismäßig einfach und billig herzustellen,
so daß sich ihr Verschleiß in keiner Weise nachteilig auf die Betriebskosten der
Mischvorrichtung auswirkt.
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Die gegenüber der Scheibenebene vor- und/oder zurückspringenden Flächenabschnitte
der Taumelscheibe werden zweckmäßig untereinander etwa gleich ausgebildet und/oder
in Umfangsrichtung der Taumelscheibe etwa gleichmäßig verteilt angeordnet.
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Dies ist nicht nur im Interesse einer Vereinfachung der Herstellung,
sondern auch eines gleichmäßigen, schwingungsfreien Laufes der Taumelscheibe von
Vorteil. Es ist auch möglich, der Taumelscheibe eine flach gewölbte, nach oben konkave
Ausbildung zu geben, wobei selbstverständlich auch in diesem Falle gegenüber der
Scheibenoberfläche vorspringende Auspressungen, Ansätze od. dgl. und/oder gegenüber
der Scheibenoberfläche zurückspringende Ausnehmungen oder diese durchsetzende Ausschnitte
vorgesehen werden können.
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Als besonders zweckmäßig hat sich eine solche Anordnung der Taumelscheibe
erwiesen, bei welcher diese sowohl eine flach gewölbte, nach oben konkave Ausbildung
besitzt als auch in ihrer Gesamtheit gegenüber der senkrecht zur Antriebswelle verlaufenden
Drehebene unter einem Winkel von etwa 5 bis 100 geneigt angeordnet ist. In diesem
Falle ergeben sich bei den vorzugsweise in Frage kommenden Drehzahlen von etwa 1400
bis 1500 Umdr./Min. die kürzesten Mischzeiten sowie die stabilsten und feinstsuspendierten
kolloidalen Mischungen sowie optimale schall- und wärmedämmende Eigenschaften.
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Eine derartige, gegenüber der senkrecht zur Antriebswelle verlaufenden
Ebene, um ein geringes Maß geneigte Anordnung der Taumelscheibe wird erfindungsgemäß
jedoch auch dann angewandt, wenn die Wirbelscheibe in an sich bekannter Weise im
wesentlichen ebenflächig ausgebildet ist.
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In der Regel empfiehlt es sich, wenn die am Innenumfang des Mischbehälters
vorgesehenen Prall-und Umlenkflächen in der Drehrichtung der Taumelscheibe von der
Innenwand des Behälters im wesentlichen tangential zum Umfang der Taumelscheibe
nach innen vorspringen. Hierdurch wird nicht nur eine sehr starke Turbulenz in dem
Bereich des Mischbehälters erzeugt, in dem das Mischgut infolge Zentrifugalwirkung
am stärksten zur Entmischung neigt, sondern außerdem eine stetige und gleichmäßige
Umlenkung und Rückführung des Mischgutes in den von der Taumelscheibe erfaßten mittleren
Querschnittsbereich des Mischbehälters bewirkt. Hierbei genügt es in den meisten
Fällen, wenn die Umlenkflächen sich nur über den unteren Höhenbereich der Mischtrommel
erstrecken, d. h. den Abschnitt, in dem infolge der Schleuderwirkung der Taumelscheibe
eine starke, radial nach außen gerichtete Strömung vorhanden ist. Um auch im Bereich
der Prall- und Umlenkflächen jegliche Ablagerung von Mischgut zu verhindern, empfiehlt
es sich ferner, die Prall- und Umlenkflächen etwa im Höhenbereich der Taumelscheibe
mit einer an die Innenwand des Behälters angrenzenden Öffnung größeren Querschnittes
zu versehen. Auf diese Weise werden Stauungen in dem am meisten gegen Ablagerung
von Mischgut gefährdeten Übergangsbereich zwischen Behälterinnenwand und den Prall-
und Umlenkflächen vermieden. Der Verhinderung von etwaigen
Ablagerungen von Mischgut
im seitlichen unteren Bereich der Mischtrommel dient ferner das Merkmal, daß im
Bereich der Taumelscheibe der an den Behälterboden angrenzende Höhenabschnitt der
Innenwand des Mischbehälters eine sich nach oben hin konisch erweiternde Ausbildung
besitzt, welche sich vom Behälterboden bis über die Drehebene der Taumelscheibe
hinaus nach oben erstreckt.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht.
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Es zeigt Fig. 1 eine Mischtrommel mit Taumelscheibe in der Draufsicht,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 eine Draufsicht auf
eine andere Ausführungsform einer Mischtrommel mit Taumelscheibe, F i g. 4 einen
Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, F i g. 5 eine Draufsicht auf eine dritte
Ausführungsform der Mischvorrichtung, Fig.6 einen Schnitt nach der LinieVI-VI der
Fig. 5, Fig.7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Taumelscheibe,
F i g. 8 eine fünfte Ausführungsform einer Taumelscheibe, gleichfalls in der Draufsicht,
und Fig.9 einen Schnitt nach der LinieIX-IX der Fig. 8.
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Wie aus den F i g. 1 bis 6 ersichtlich, besteht der Mischbehälter
1 aus einem oberen, im wesentlichen zylinderförmigen Höhenabschnitt la und einem
unteren, nach oben hin konisch sich erweiternden Höhenabschnitt ib, an den sich
der im wesentlichen eben ausgebildete Behälterboden 1 c anschließt. Der Mischbehälter
1 kann auf seiner Oberseite mit einem abnehmbar ausgebildeten Deckel 2 versehen
sein, der in seinem mittleren Bereich eine etwa ringförmige Einfüllöffnung2a für
das Mischgut besitzt. In den meisten Fällen kann jedoch auf die Verwendung eines
den Mischbehälter 1 an seiner Oberseite verschließenden Deckels 2 verzichtet werden.
Der Mischbehälter 1 kann ferner als Ganzes in bekannter Weise kippbar ausgebildet
werden. Ferner ist es möglich, beispielsweise am Boden 1 c des Mischbehälters 1
in der Zeichnung nicht dargestellte verschließbare Öffnungen bzw. verschließbare
Abflußstutzen vorzusehen, um das in der Mischtrommel 1 befindliche Mischgut abziehen
zu können. An derartige Abfiußöffnungen bzw. Abflußstutzen können gegebenenfalls
Pumpen od. dgl. angeschlossen werden, um das Mischgut aus dem Mischbehälter 1 unmittelbar
in gleichfalls nicht dargestellte Rohr- oder Schlauchleitungen pumpen zu können.
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In geringem Abstand oberhalb des Bodens 1 c des Mischbehälters 1
ist eine sich über einen wesentlichen Teil des Querschnittes des Mischbehälters
1 erstreckende, dünnwandige Taumelscheibe 3 auf einer koaxial zur Achse des Mischbehälters
1 angeordneten Antriebswelle 4 gelagert. Die Taumelscheibe 3 ist - was in der Zeichnung
nur schematisch angedeutet ist - mit der Antriebswelle 4 durch lösbare Verspannungsmittel
5, beispielsweise Spannschrauben od. dgl., in Drehrichtung starr gekuppelt.
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Die Antriebswelle 4 wird - was in der Zeichnung gleichfalls nicht
dargestellt ist - durch einen Drehstromasynchronmotor - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines Getriebes bzw. einer Anlaufkupplung
- mit einer hohen Drehzahl
von beispielsweise 1400 bis 1500 Umdrehungen angetrieben.
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Am Innenumfang des Mischbehälters sind jeweils mehrere in Umfangsrichtung
des Mischbehälters im Abstand zueinander angeordnete Prall- und Umlenkbleche 6 vorgesehen,
die um ein wesentliches Maß gegenüber der Innenwandung des konischen bzw. zylindrischen
Höhenabschnittes des Mischbehälters zu deren Mitte hin vorspringen. Hierbei sind
die im wesentlichen in lotrechten Ebenen angeordneten Prall- und Umlenkbleche 6
ferner so ausgebildet, daß sie in Drehrichtung x der Taumelscheibe von der Innenwand
zur Mitte des Mischbehälters hin vorspringen, und zwar in der Weise, daß sie etwa
tangential zum Umfang der Taumelscheibe 3 gerichtet sind.
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Die Prall- und Umlenkbleche 6 sind ferner - wie insbesondere aus
den F i g. 2, 4 und 6 ersichtlich -im Höhenbereich der Taumelscheibe 3 mit einer
Öffnung 7 großen Querschnittes versehen, der an der Innenwand des konischen Höhenabschnittes
Pb des Mischbehälters angrenzt. Wie aus den F i g. 2, 4 und 6 weiter ersichtlich,
erstreckt sich der konisch ausgebildete Höhenabschnittib des Mischbehälters vom
Behälterbodenic bis über den Höhenbereich der Taumelscheibe 3 hinaus nach oben,
und zwar in der Weise, daß die Taumelscheibe 3 etwa im mittleren bis oberen Teil
des konischen Höhenabschnittes 1 b des Mischbehälters angeordnet ist.
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Der mittlere Abstand zwischen dem Behälterboden 1 c und der Unterseite
der Taumelscheibe 3 beläuft sich in der Regel etwa auf ein Drittel bis ein Viertel
des Durchmessers der Taumelscheibe 3, die bei den in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen eine im wesentlichen kreisförmige Ausbildung besitzt und koaxial
zur Längsachse der Antnebswelle 4 angeordnet ist. Es kann jedoch auch ein etwas
größerer oder geringerer Abstand vom Behälterboden 1 c vorgesehen werden.
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Der Durchmesser der Taumelscheibe 3 ist bei den in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen etwa gleich oder etwas größer als der halbe
Durchmesser des zylindrischen Höhenabschnittes la des Mischbehälters 1 bemessen.
Auch hinsichtlich dieses Maßverhältnisses sind gewisse Abweichungen möglich.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die
Taumelscheibe 3 als eine eine Wandstärke von etwa 10 bis 15 mm besitzende Kreisplatte
ausgebildet, die mit vier untereinander etwa gleiche Ausbildung besitzenden, ovalen
Ausschnitten 8 versehen ist. Die ovalen Ausschnitte 8 sind etwa gleichmäßig sowie
symmetrisch zum Mittelpunkt der Kreisplatte über deren Umfang verteilt angeordnet.
Die Ausschnitte 8 besitzen einen vergleichsweise großen Querschnitt, der sich jeweils
etwa auf ein Viertel eines Kreis quadranten beläuft.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Ebene der Taumelscheibe 3 unter
einem geringen Winkel n von etwa 6 bis 80 gegenüber der Drehebene d-d der Taumelscheibe
geneigt angeordnet. Der Neigungswinkel z kann jedoch auch etwas kleiner oder größer
gewählt sein, als dies bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Fall ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 sind ferner in Umfangsrichtung
des Mischbehälters 1 zwei Umlenkbleche 6 vorgesehen, die auf diametral
gegenüberliegenden
Seiten der Mischtrommel 1 angeordnet sind und den größeren Teil des zwischen dem
Mischbehälter 1 und dem Umfang der Taumelscheibe 3 bestehenden Zwischenraumes überbrücken.
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Die Umlenkflächen 6 sind in etwa lotrechter Ebene angeordnet und gegenüber
der durch die Schnittlinie II-II verlaufenden Längsmittelebene unter einem Winkel
von etwa 400 in Strömungsrichtung geneigt angeordnet. Der Winkel ß kann jedoch auch
etwas kleiner oder größer gewählt werden, als dies bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Höhe der Umlenkflächen 6 beläuft sich etwa
auf das Dreifache des Abstandes der Taumelscheibe 3 vom Behälterboden 1 c.
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Bei dem in Fig.3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Taumelscheibe 3 gleichfalls als eine im wesentlichen ebenflächige Kreisplatte von
vergleichsweise geringer Wandstärke (beispielsweise 10 bis 15 mm) ausgebildet. Die
Taumelscheibe 3 ist ferner gegenüber ihrer senkrecht zur Antriebswelle 4 verlaufenden
Drehebene unter einem geringen Winkel Lu, der zwischen etwa 5 und 100 liegen kann,
geneigt angeordnet. Im Gegensatz zu der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
sind bei der Bauart nach Fig. 3 und 4 in Umfangsrichtung der Taumelscheibe 3 mehrere
symmetrisch angeordnete Ansätze 9 unter Bildung von Ausschnitten 10 aus der Scheibenebene
ausgebogen. Die Ansätze 9 besitzen eine etwa halbmondförmige Ausbildung und sind
- wie insbesondere Fig. 4 erkennen läßt -abwechselnd nach oben und nach unten zu
schalenförmigen Leitflächen aus der Scheibenebene ausgebogen. Diese schalenförmigen
Leitflächen weisen mit ihrer offenen Seite in Drehrichtung x der Taumelscheibe 3.
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Die am Umfang des Mischbehälters 1 vorgesehenen und sich nur über
deren unteren Teil erstreckenden Umlenkflächen 6 besitzen eine ähnliche Ausbildung
und Anordnung wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2.
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Die Fig.5 und 6 zeigen eine Taumelscheibe 3, die eine flach gewölbte
sowie nach oben konkave Ausbildung besitzt. Die Wölbung der gleichfalls in der Draufsicht
kreisförmig ausgebildeten Taumelscheibe ist in Wirklichkeit geringer, als dies in
F i g. 6 angedeutet ist. Der Krümmungsradius beläuft sich mindestens auf das Doppelte
- vorzugsweise auf das Drei- bis Vierfache - des Durchmessers der Taumelscheibe
3. Die nach oben konkav gewölbte Scheibe ist in ihrem Mittelpunkt ebenso wie bei
den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 4 auf der Antriebswelle 4 gelagert und mit
dieser in Drehrichtung starr gekuppelt. Die tangentiale Ebene im Mittelpunkt der
Taumelscheibe ist ferner - wie aus F i g. 6 ersichtlich - unter einem geringen Winkel
von 5 bis 100 gegenüber der Drehebene d-d der Taumelscheibe - d. h. der senkrecht
zur Antriebswelle 4 verlaufenden Ebene - geneigt angeordnet.
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Die schalenförmige Taumelscheibe 3 ist sowohl auf ihrer Unter- als
auch auf ihrer Oberseite mit drei unter einem Winkel von etwa 1200 zueinander versetzt
angeordneten ovalen bzw. nierenförmigen Ansätzen 11 versehen, zwischen denen - gleichfalls
um etwa 1200 gegeneinander versetzt - drei gleichfalls ovale bzw. nierenförmige
Ausschnitte 12 vorgesehen sind. Die Ansätze 11 und die Ausschnitte 12 besitzen etwa
gleich große Flächenabmessungen.
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Fig 5591265
In Umfangsrichtung des Mischbehälters
1 sind drei gleichfalls um etwa 1200 gegeneinander versetzt angeordnete Umlenkflächen
6 vorgesehen, die in etwa lotrechten Ebenen angeordnet und gegenüber den radialen
lotrechten Ebenen des Mischbehälters unter einem Winkel ß von etwa 300, und zwar
in Drehrichtung x der Taumelscheibe 3 weisend, geneigt angeordnet sind.
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Während bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 bis 4 die dem Behälterinnern
zugekehrte Randbegrenzung der Umlenkflächen 6 durch zwei etwa senkrecht aufeinanderstehende
Kanten gebildet wird, sind die Umlenkflächen 6 bei den F 1 g. 5 und 6 durch eine
etwa parabelförmige Kante 13 begrenzt.
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Der Abstand zwiscehn dem Umfang der Taumelscheibe 3 und der Kante
13 der Umlenkflächen 6 ist bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 besonders
gering und entsrpicht nur etwa dem Drei- bis Vierfachen der Wandstärke der Taumelscheibe
3.
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Die in F i g. 7 dargestellte Taumelscheibe 3 besitzt gleichfalls
eine kreisförmige Grundform und ist lediglich an ihrem Umfang mit vier untereinander
etwa gleich ausgebildeten und um jeweils 90° gegeneinander versetzt angeordneten
Randausschnitten 14 großen Querschnittes versehen. Die Randausschnitte 14 besitzen
bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel etwa Parabelform und entsprechen
in ihrer Größe etwa einem Viertel bis einem Fünftel eines Kreisquadranten der Taumelscheibe
3.
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Die Ausschnitte 14 können ferner mindestens auf einem Teil ihres Randes
von gegenüber der Scheibenebene vor- und/oder zurückspringenden Leitflächen, Schöpfleisten,
Fangleisten od. dgl. begrenzt sein. Hierzu kann beispielsweise der Randabschnitt
14a der Ausschnitte 14 nach oben und der gegenüberliegende Randabschnitt 14 b nach
unten aus der Scheibenebene ausgebogen bzw. abgekantet sein.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, zusätzlich zu den Randabschnitten
14 auf der Ober- und/oder Unterseite der Taumelscheibe 3 nocken- bzw. leistenartige
Vorsprünge od. dgl. vorzusehen. Die in F i g. 7 dargestellte Taumelscheibe wird
gleichfalls mit ihrer Ebene unter einem geringen Winkel a gegenüber der senkrecht
zur Antriebswelle 4 verlaufenden Drehebene geneigt angeordnet.
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Die Fig.8 und 9 zeigen eine Taumelscheibe 3, die sowohl auf ihrer
Ober- als auch auf ihrer Unterseite mit einer Anzahl von in radialer Richtung verlaufenden
Ansätzen 15 bzw. 16 versehen ist. Die Ansätze 15 bzw. 16 besitzen eine etwa der
Wandstärke der Taumelscheibe 3 entsprechende Dicke, während ihre in Umfangsrichtung
gemessene Breite etwa dem Drei- bis Vierfachen der Wandstärke der Taumelscheibe
3 entspricht. Die radialen Ansätze 15, 16 können beispielsweise aus mit der Taumelscheibe
3 verschweißten Flacheisenabschnitten bestehen. Es ist jedoch auch möglich, die
Taumelscheibe einschließlich der radialen Ansätze als ein einheitliches Bauteil
auszubilden und beispielsweise durch Gießen oder Schmieden im Gesenk herzustellen.
Zusätzlich zu den radialen Ansätzen 15, 16 können gegebenenfalls noch in der Zeichnung
nicht dargestellte Ausschnitte zwischen den Rippen vorgesehen werden.
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Wie Fig.9 zeigt, wird auch die mit radialen Ansätzen versehene Taumelscheibe
3 zweckmäßig mit ihrer Ebene unter einem geringen Winkel a zu der senkrecht zu der
Antriebswelle 4 verlaufenden Drehebene d-d angeordnet.
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An Stelle von zwei oder drei in Umfangsrichtung der Mischtrommel
1 verteilt angeordneten Umlenkblechen 6 kann gegebenenfalls auch eine größere Anzahl
derartiger Umlenkbleche verwendet werden, die in diesen Fällen jedoch eine weniger
weit ins Innere der Mischtrommel hineinragende Ausbildung erhalten. Ferner ist es
selbstverständlich möglich, an Stelle von im wesentlichen eben ausgebildeten Umlenkblechen
6 auch mehr oder weniger stark gewölbte Umlenkbleche zu verwenden, die unter Umständen
eine gleichmäßigere Umlenkung des Mischgutes von der Innenwand la, 1 b der Mischtrommel
zu deren Mitte hin bewirken. Schließlich können auch an Stelle von Umlenkblechen
in anderer Weise ausgebildete Einbauten, Ansätze od. dgl. vorgesehen werden, die
eine Umlenkung der Strömung zur Mitte des Behälters bzw. zu dem von der Taumelscheibe
3 unmittelbar erfaßten Querschnittsbereich hin und/oder eine zusätzliche Verwirbelung
der Strömung im Bereich der Behälterwandungen ermöglichen.