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Verfahren und Vorrichtung zum Schutz von Mischerschaufeln Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz von Mischerschaufeln, Abstreifern
u. dgl. in Mischmaschinen für Beton und ähnliche körnige Mischgüter mit je einem
Kornanteil größer, gleich und kleiner als die Höhe des betriebsüblichen Spaltes
zwischen Mischerschaufel und Mischgefäßwandung, wobei die Hauptströmung des Mischgutes
in schräger Richtung zur Arbeitskante über die Arbeitsfläche der Mischerschaufel
erfolgt.
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Solche Mischerschaufeln unterliegen im Mischbetrieb einer verhältnismäßig
raschen Abnutzung, insbesondere an den spaltnahen Flächen. Hierdurch wird zunächst
der Spalt vergrößert; dies kann im Anfang durch Nachstellen der Schaufel kompensiert
werden. Allmählich ändert sich aber die Form der Schaufel so stark, daß beim Nachstellen
kein gleichmäßiger Spaltabstand von der Mischgefäßwand mehr erreicht werden kann.
Nun beginnt die Funktion der Schaufel nachzulassen; die Mischwirkung wird verschlechtert
und die saubere, rasche Entleerung beeinträchtigt. Es bilden sich in den nicht mehr
geräumten Ecken des Mischgefäßes Mischgutwülste, über welche die Schaufel dauernd
gleitet, so daß ihre Abnutzung rasch wächst. Am Ende dieser Abnutzungsperiode muß
die Schaufel, obwohl hauptsächlich nur in der Nähe des Spaltes verschlissen, ausgebaut
und durch eine neue ersetzt werden. Dies bedingt Lohnkosten und Ersatzteilkosten,
vor allem aber lästige Betriebsausfälle, die in Zeiten starken Bedarfs an Mischgut
sehr ins Gewicht fallen können.
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Man hat bisher versucht, diese Mängel durch verschiedene Maßnahmen
zu vermindern, z.B. durch Verwendung besonders verschleißfester, sehr harter und
spröder Werkstoffe; dabei ergab sich aber erhöhte Bruchgefahr im rauhen Mischbetrieb
und bei der Reinigung, abgesehen von der hierdurch bedingten Notwendigkeit übermäßiger
Verstärkung und Verteuerung der Schaufeln.
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Eine andere Möglichkeit der Abhilfe besteht in der lokalen Verstärkung
an den besonders verschleißgefährdeten Stellen. Es ist auch bekannt, entlang den
Streifkanten Taschen anzuordnen, in denen sich ein Mischgutpolster dauernd aufstaut
und so die Streifkanten schützt.
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Alle diese bisherigen Maßnahmen führten zwar teilweise zu erheblichen
Verbesserungen, nicht aber zur höchsterreichbaren Lebensdauer der Schaufeln in Verbindung
mit höchster Bruchsicherheit, dauernd guter Entleerung, verbesserter Mischwirkung,
Schonung des Mischgefäßes, geringster Antriebsleistung, guter Reinigungsmöglichkeit,
guter Gesamtkonstruktion und Herstellbarkeit, höchstem Ausnutzungsgrad
bei geringstem
Schrottverlust, alles Forderungen, die eine hochwertige Mischerschaufel gleichzeitig
erfüllen sollte.
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Es ist von den Erfindern nun erkannt worden, daß dieser Spaltkantenverschleiß
im wesentlichen hervorgerufen wird durch Zertrümmerung von Mischgutkörnchen zwischen
Schaufeln und Mischgefäß. Insbesondere wurde erkannt, daß an dieser Kornzertrümmerung
oder Hartzerkleinerung im Spalt nur ein kleiner Teil des Mischgutes beteiligt ist,
der als »gefährliche Fraktion« bezeichnet werden soll. Mischgutteilchen mit Korndurchmessern
wesentlich kleiner als die Spaltbreite passieren den Spalt verhältnismäßig unbeschädigt
und geben kaum Anlaß zu größerem Verschleiß der Spaltzone. Umgekehrt werden Teilchen,
deren Korndurchmesser wesentlich größer ist als der Spalt, in diesen gar nicht eindringen
und aus diesem Grund ebenfalls unschädlich sein. Nur die Kornfraktion im gesamten
Mischgut, die wenig kleiner bis wenig größer als der Spalt ist, z. B. 0,7 bis 1,5
der Spaltbreite wird am Spalteintritt von der Schaufel erfaßt, in den Spalt gezwängt
und dort zerkleinert. Wenn der Spalt sich infolge Abnutzung oder Nachstellung verändert,
so ändert sich auch automatisch die »gefährliche Fraktion«.
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In betriebsüblichen Mischgütern, wie Beton, sind nun Teilchen der
verschiedensten Korndurchmesser von 0 bis zu einem Vielfachen der betriebsüblichen
Spaltbreite von 2 bis 8 mm enthalten, und zwar enthalten die feinsten Fraktionen
zahlenmäßig tausendfach mehr Einzelkörner als die groben Fraktionen.
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Insbesondere bei kleinen Spalten, wie sie oft angestrebt werden, besteht
also die gefährliche Fraktion aus einer sehr großen Zahl von Einzelkörnern.
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Wenn im Fall betriebsüblicher Schaufelformen das Mischgut direkt über
die Schaufel strömt, passieren diese sehr vielen gefährlichen Teilchen den Spalt.
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Ein großer Teil davon wird von der Schaufel erfaßt,
in
den Spalt eingezwängt und zertrümmert. Die Folge ist hoher Verschleiß von Schaufeln
und Mischgefäßwand mit allen geschilderten Nachteilen. Man hat diesen Tatbestand
bisher als unvermeidbar betrachtet und hingenommen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die
Zahl der in der Zeiteinheit am Spalteintritt vorbeibewegten Mischgutkörnchen der
gefährlichen Fraktion zu vermindern.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß durch die
Mischerschaufel im Mischgefäß zwischen der spaltnahen Zone und der Hauptströmung
des Mischgutes eine Schutzströmung in etwa paralleler Richtung zu der zu schützenden
Arbeitskante erzeugt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
2 bis 6.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen Abb. 1 und 2 eine Mischerschaufel nach der Erfindung in der Vorder- und
Seitenansicht, A b b. 3 und 4 weitere Ausführungsformen der Mischerschaufel im Schnitt.
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Es bedeuten in den Abb. 1 und 2 20 eine Mischerschaufel nach der
Erfindung mit der Arbeitsfläche 23-25-26-24. Die dem Spalt 27 zugekehrte spaltnahe
Fläche21-22-23-24 ist unter einem Winkel von annähernd 900 gegen den Boden 28-28
des Mischgefäßes geneigt. Die Arbeitsfläche 23-25-26-24 bildet dagegen mit dem Mischgefäßboden28-28
den kleineren Winkel ß. Dadurch entsteht längs der Arbeitskante 23-24 ein scharfer
oder leicht abgerundeter Knick in der Mischerschaufel 20. Dieser Knick bewirkt nun,
wie die Versuche zeigen, daß sich vor der spaltnahen Fläche21-22-23-24 ein Mischgutschutzwalz
29 bildet, über den die Hauptströmung 30-30 hinweggleitet, ohne den Spalteingang
31 a zu berühren. Dieser Mischgutschutzwall29 bildet sich ganz automatisch, sobald
die Mischmaschine in Bewegung gesetzt wird, und er erneuert sich ebenfalls automatisch
nach jeder Entleerung und Neufüllung des Mischgefäßes; es bedarf dazu keiner besonderen
Mechanik oder manueller Nachhilfe.
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Die Hauptströmung 30-30 stützt sich bei ihrer Umlenkung in der Nähe
der Mischgefäßwandung auf den Mischgutschutzwall 29, der die Umlenkungskräfte aufnimmt
und schon dadurch am Mitströmen mit der Hauptströmung 30-30 gehindert wird. Die
Hauptströmung 30-30 bildet also automatisch einen toten Winkel vor der spaltnahen
Fläche 21-22-23-24 der Mischerschaufel 20, in der sich der Misehgutschutzwall 29
aufbaut.
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Mischerschaufeln 20 lassen im Versuch Ritzspuren erkennen, die die
Richtung der Strömung zeigen. Die Hauptströmung 30-30 verläuft nahe der Kante 23-25
etwa in Richtung 31-32, in der Nähe der Kante 24-26 flacher, etwa in Richtung 33-34.
Dagegen zeigten Ritzspuren über der spaltnahen Fläche 21-22-23-24, daß dort eine
Strömung in Richtung35-36, also in A b b. 2 senkrecht zur Zeichenebene erfolgt.
Die Hauptachsen der Hauptströmung 30-30 des Mischgutes einerseits und der Strömung
des Mischgutschutzwalles 29 in der Nähe der spaltnahen Fläche 21-22-23-24 der Mischerschaufel
20 stehen also windschief zueinander.
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Nach dem Grundgedanken vorliegender Erfindung wird man bestrebt sein,
die Geschwindigkeit der Schutzwallströmung möglichst klein zu halten, weil
ja mit
wachsender Geschwindigkeit dieser Strömung eine wachsende Zahl von Körnern der gefährlichen
Fraktion in der Zeiteinheit an die Spalteintrittsfläche transportiert würde. Die
Hauptströmung30-30 erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die je nach Neigung der Mischerschaufel
20, Radialwinkel, Art des Mischgutes und sonstiger Umstände verschieden ist, aber
schätzungsweise von der Größenordnung der Umfangsgeschwindigkeit der Mischerschaufel
20 und darüber sein kann. Demgegenüber sollte angestrebt werden, daß der Mischgutschutzwall
29 sich nur mit einem Bruchteil dieser Geschwindigkeit der Hauptströmung 30-30 relativ
zur Mischerschaufel 20 bewegt. Dieses Ziel kann erreicht werden durch Strömungshindernisse37,
38 in Gestalt vorspringender Rippen u. dgl., die eine Strömung des Mischgutschutzwalles
29 in etwa radialer Richtung 35-36 erschweren oder verhindern. Am Übergang der spaltnahen
Fläche 21-22-23-24 in die übrige Arbeitsfläche 23-25-26-24, also etwa längs der
Arbeitskante 23-24, können gleichfalls Strömungshindernisse 39, wie Vorsprünge,
Wülste, Rippen u. dgl., angeordnet sein, welche eine Strömung des Mischgutschutzwalles
29, in Richtung der Hauptströmung 30-30 erschweren.
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In manchen Fällen ist es vorteilhaft, die spaltnahen Flächen 42-43,
54-55 gegenüber der übrigen Arbeitsfläche 45-46, 50-51 in Bewegungsrichtung um ein
gewisses Maß 44, 56 vorzuziehen. Ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel einer Mischerschaufel
47 ist in A b b. 3 dargestellt, wo der Befestigungskörper 40 bis auf den verhältnismäßig
kurzen Abstand 41 an die Bodenfläche des Mischgefäßes heranreicht. In solchen Fällen
bringt das Vorziehen der spaltnahen Fläche 42-43 um das Maß 44 in Bewegungsrichtung
gegenüber der übrigen Arbeitsfläche 45-46 die Möglichkeit besserer Unterbringung
des Befestigungskörpers 40.
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In A b b. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wo
die Arbeitsfläche 50-51 einer Mischerschaufel 52 senkrecht zum Boden 53-53 des Mischgefäßes
steht. Die spaltnahe Fläche 54-55 ist auch hier um das Maß 56 in Bewegungsrichtung
vorgezogen. Die Hauptströmung 57-58 bildet wieder vor der spaltnahen Fläche 54-55
einen toten Winkel 59, in dem sich ein Schutzwall aus Mischgut bildet. Die Höhe
der spaltnahen Fläche 54-55 wählt man mindestens zu einem Mehrfachen der betriebsüblichen
Spalthöhe 60, damit die Schutzwallbildung auch noch nach Abnutzung eines Teils der
spaltnahen Fläche 54-55 gewährleistet ist.
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Diese Maßnahmen können auf die spaltnahe Fläche 21-22-23-24-21 der
A b b. 1 beschränkt sein, aber auch auf die Fläche entlang der Seitenkanten 23-25
bzw. 24-26 erweitert werden. Schließlich können die spaltnahen Flächen an allen
vier Seitenkanten einer Mischerschaufel 20 symmetrisch zu den Hauptachsen der Befestigungsöffnungen
ausgeführt sein. In diesem Fall kann die Mischerschaufel20 nach der Abnutzung zweier
spaltnahen Flächen um 1800 gedreht und die beiden übrigen Flächen können zum spaltbegrenzenden
Einsatz gebracht werden, so daß die Lebensdauer der Mischerschaufel 20 beinahe verdoppelt
wird.
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Die in vorliegender Erfindung niedergelegten Regeln gestatten eine
außergewöhnliche Verlängerung der Lebensdauer von Mischerschaufeln, insbesondere
bei Trogmischern. Die Funktionsweise und
Entleerungsgüte wird verbessert,
die Nachstellperiode verlängert und die gesamte Wirtschaftlichkeit des Betriebs
erhöht. Die Einrichtungen wirken völlig automatisch ohne zusätzliche mechanische
oder manuelle Nachhilfe. Nach jedem Entleerungsvorgang und neuer Füllung füllt sich
der Mischgutschutzwall 29 wieder automatisch in Sekundenschnelle auf. Ein Einklemmen
größerer Steine, wie es bei anderen Mischerschaufelformen bisweilen vorkommt, wird
vermieden. Mischerschaufeln nach der Erfindung können verhältnismäßig leicht ausgeführt
werden, verbessern infolge Zweiteilung des Mischgutstromes die Mischwirkung, schonen
die Mischgefäße, erfordern geringe Antriebsleistung, sind leicht zu reinigen, einfach
herstellbar und insgesamt wirtschaftlich im Betrieb.