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Mischvorrichtung für die Herstellung kolloidalen Mörtels Kolloidale
Mörtel in ihren verschiedenartigen Formen werden in der Technik in zunehmendem Maße
insbesondere für Injektionen sowie für Spritzbetonarbeiten verwendete Unter Verwendung
von kolloidalen Mischungen durchgeführte 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 wieder herzustellen. 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. Normal- |
zemente 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
| IA |
| mittleren Korndurchmesser von weniger als 10 » verwendet |
werden oder aber die unter Verwendung von ormalzementen
| hergestellten Mörtel in &pezial. ischern kolloidalirlert |
werden. Wegen der relativ hohen kosten von Kolloidzementen hat sich insbesondere
die Herstellung von kolloidalen Mischungen unter Verwendung von Normalzementen in
der Praxis eingeführt, 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 teuer-und wärmedämmenden und
gegen Schwitzwasserbileung schützenden Putz zu versehen. Hierfür finden außer sogenannten
Hartputzen in zunehmendem Maße Weichputze Verwendung, die außer Zement auch andere
Bindemittel, beispielsweise Kalk, Gips o. dgl. enthalten können und anstelle von
Sand sogenannte Dammstoffe als Zuschlagstoff enthalten.
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Gegenüber Normalzementmischungen besitzen kolloidale Mischungen bei
der Durchführung von Spritzmörtelarbeieten den Vorteil, daß sie ein wesentlich größeres
Haftvermöger aufweisen und daß außerdem beim Aufprall des &pritzgutes eine wesentlich
geringere Entmischung stattfindet, die-bei
| Verwendung von Normalzementmischungen zu örtlichen Zementan- |
| reicherungen führen kann, die eine Erhöhung der Sehr |
| spannungen und damit eine Erhöhung der Rißbildungagefahr mit |
sieh 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 Umdrehungen/min
umlaufender Drehkörper vorgesehen ist, der eine gegenüber den üblichen Beton-und
mörtelmischer wesentlich intensivere Durchmisohung des Mischgutes herbeiführt. Hierbei
wird vor allem eine wesentlich intensivere Benetzung der Zementkörnchen 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 Nasser 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 Grotzuscblägen
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 bieher
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 insbesondere 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 Zylinder- |
| t> |
rolle heranreichende Umlenkplatte vorgesehen ist.
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Bei der Rotation der Zylinderrolle wird von deren glattwandigem Zylindermantel
das in den Mischbehälter eingefüllte Mischgut (Wasser, Zement und Sand) im wesentlichen
nur durch Adhäsion mitgenommen, so daß sich innerhalb des Mischbehälters eine gegenüber
der hohen Umlaufgeschwindigkeit der Zylinderrolle wesentlich 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 insbesondere 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 Restezurückbleiben. 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 Mischungsverhältnie nicht genau
eingehalten, bleibt ein beträchtlicher Teil der Zuschlagstoffe ungemischt am Boden
liegen und geht nicht in kolloidale Suspension über. Ferner muß bei diesem bekannten
Mischer mit verhältnismäßig dünnflüssigen Mischungen, d. h. verhältnismäßig großem
Wasserzusatz, gearbeitet werden, um eine einigermaßen befriedigende Suspension der
Zuschlagstoffe zu erreichen und das Ausfallen größerer Mengen nicht suspensierter
Zuschlagstoffe su verhindern.
Der hierdurch bedingte relativ große
Wasserzusatz wirkt sich jedoch sehr nachteilig auf die Druckfestigkeit des Betons
oder Mörtels aus.
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Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Mischers besteht darin, daß
infolge der verhältnismäßig langsamen und wenig turbulenten Strömung innerhalb des
Mischbehälters die Herstellung einer ausreichend gelisierten kolloidalen Mischung
eine verhältnismäßig große Zeitspanne von beispielsweise etwa 5 Minuten erfordert,
zu der noch die für das langsam leinfüllen der Zuschlagstoffe erforderliche Zeitspanne
hinzukommt. Außerdem ist bei diesem Mischer auch zur Erzielung einer ausreichend
feien 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 Weichputz-Mischungen
geeigneten Mischer ist ein strommelförmiger 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, im wesentlichen laminare 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 Weichputz-Mischungen 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.
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Infolge der im wesentlichen laminaren Strömung und der relativ geringen
Strömungsgeschwindigkeiten tritt nur eine relativ geringe Verringerung der Oberflächenspannung
des Wassers ein, die durch den Zusatz von Schäumern wettgemacht werden muß. Der
besondere Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß selbst bei Weichputz-Mischungen
die Herstellung einer ausreichend frei suspendierten kolloidalen Mischung eine sehr
große Zeitspanne von beispielsweise 20 Minuten erfordert, die-sofern man den Mischer
trotz der vorstehend beschriebenen Nachteile für die Herstellung von Hartputz-Mischungen
verwendet-noch erheblich größer ist, Hartputz-Mischungen lassen sich indiesem Mischer
im übrigen 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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Zur Vermeidung der den vorbekannten Mischvorrichtungen für die Herstellung
kolloidaler Mischungen anhaftenden Nachteile wird ausgehend von der zuletzt beschriebenen
Mischvorrichtung, in deren trommelförmige Wischbehälter ein mit hoher Drehzahl umlaufender
Drehkörper auf einer mittig angeordneten vertikalen-Antriebswelle gelagert
ist,
xxxx neuerungsgemäß vorgeschlagen, den Drehkörper als in geringem Abstand oberhalb
des Behälterbodens angeordnete und sich über einen wesentlichen Teil des Behälterquerschnittes
erstreckende, dünnwandige Wirbelscheibe auszubilden, die an ihrer Ober-und/oder
Unterseite gegenüber ihrer Drehebene vor-und/oder zurückspringende Flächenabschnitte
aufweist. Durch die mit einer Drehzahl von beispielsweise 1400 bis 1500 Umdrehungen
umlaufende Wirbelscheibe 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 Wirbelscheibe 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 Zementlener einzudringen und diese aufzusprengen vermag. Hierdurch
wird eine praktisch vollständige Zerkleinerung der Zementkörner auf eine Korngröße
von weniger als 10 µ erreicht sowie eine besonders intensive Benetzung ihrer Oberfläche,
so daß sich eine sehr fein verteilte kolloidale Suspension mit gelartigen Eigenschaften
ergibt. Gegenüber den bekannten Bauarten besitzt die neuerungsgemäß vorgeschlagene
Mischvorrichtung ferner den Vorteil, daß mit erheblich geringeren Wasserzusätzen
gearbeitet werden kann, so daß sich beträchtliche Erhöhungen der Druckfestigkeit
des Betons oder Mörtels erreichen lassen. Ferner ist die erzielte Mischung wesentlich
gleichmäßiger als bei den bekannten Mischvorrichtungen, wobei es außerdem in wesentlich
geringerem Maße auf eine genaue Dosierung der Zuschlagstoffe ankommt, da sich auch
bei Abweichungen von dem
jeweils zweckmäßigsten Mischungsverhältnis
eine in jeder Weise befriedigende Gelisierung des Mischgutes erreichen läßt. Infolge
der durch die Wirbelscheibe erzielten starken Turbulenz und der gegenüber den bekannten
Mischern wesentlich größeren Strömungsgeschwindigkeiten treten innerhalb der Mischtrommel
praktisch keinerlei Entmischungen auf, wobei es ferner ohne weiteres möglich ist,
das Mischgut dem Wasser schlagartig zuzusetzen.
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Abgesehen von den durch die geringeren Wasserzusätze erreichbaren
höheren Festigkeiten zeichnet sich der mittels der neuerungsgemäß vorgeschlagenen
Vorrichtung hergestellte kolloidale Mörtel ferner durch ein besonders gutes Haftvermögen
sowie eine bei gleichem Wasserzusatz größere Fließfähigkeit aus, die ein Pumpen
durch Rohr-oder Schlauchleitungen erleichtert. Außerdem besitzt der gemäß der Neuerung
hergestellte Mörtel oder Beton bessere wärmedämmende und schalldämmende Eigenschaften,
die darauf zurückzuführen sind, daß bei der intensiven Verwirbelung innerhalb der
Mischtrommel in dem Mischgut mikroskopisch kleine Lufteinschlüsse entstehen, die
sich auf die Festigkeitseigenschaften des Mörtels odßp Betone. in keiner Weise nachteilig
auswirken, andererseits das Wärme- und Schalleitvermögen in vorteilhafter Weise
verringern.
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Gegenüber den bekannten Vorrichtungen zeichnet sich die neuerungsgemäß
vorgeschlagene Mischvorrichtung ferner durch eine einfachere und in ihrer Herstellung
billigere Ausbildung aus, da im wesentlichen nur die relativ billige Wirbelseheibe
einem stärkeren Verschleiß ausgesetzt ist und von Zeit zu Zeit erneuert werden muß.
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Durch die an der Ober-und/oder Unterseite der Wirbelscheibe vorgesehenen,
gegenüber ihrer Drehebene vor-und/oder zurückspringenden Flächenabschnitte wird
das aus Wasser, Zement, Sand und/oder etwaigen sonstigen Zuschlagstoffen bestehende
Mischgut vorzugsweise auf beiden Seiten der Wirbelscheibe mitgenommen und durch
Zentrifugalwirkung mit großer Kraft und Geschwindigkeit gegen die Innenwandungen
der Mischtrommel geschleudert.
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Die bereits durch die o r-und/oder zurückspringenden Flächenabschnitte
der Wirbelscheibe bewirkte Verwirbelung des Mischgutes wird durch den Aufprall an
der Innenwandung der Mischtrommel und die dadurch bewirkte scharfe Umlenkung zu
einer starken Turbulenz gesteigert, die die vorstehend erläuterte ; besonders intensiv
und schnelle Gelisierung des Mischgutes zur Folge hat.
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Durch die Anordnung der Wirbelscheibe in geringem Abstand oberhalb
des Behälterbodens wird insbesondereder Bereich der Mischtrommel von der Verwirbelung
erfaßt, in dem es gegebenenfalls zu einem Absetzen nicht suspendierter Zuschlagstoffe
kommen könnte. Da die Wirbelscheibe sich ferner über einen wesentlichen Teil des
Behälterquerschnittes erstreckt, ist gewährleistet, daß praktisch der gesamte untere
Teil der Mischtrommel durch eine intensiv verwirbelte sowie im wesentlichen zentrifugal
gerichtete Strömung erfaßt wird, die jegliche Entmischung des Mischgutes ausschließt.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Wirbelscheibe im wesentlichen
ebenflächig ausgebildet und besitzt vorzugsweise beiderseits gegenüber der Scheibenebene
vor-und/oder zurückspringende Ansätze, Auspressungen, Ausnehmungen o. dgl. Hierbei
ist es in der Regel vorteilhaft, wenn die Wirbelscheibe außerdem
mit
mehreren in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Ausschnitten großen
Querschnittes versehen ist. Auf diese Weise erreicht man eine besonders zuverlässige
Mitnahme des ober-und unterhalb der Wirbelscheibe befindlichen Mischgutes und eine
besonders wirksame Schleuderwirkung, die eine entsprechend starke Turbulenz innerhalb
des Mischgutes zur Folge hat. Andererseits sind die in dieser Weise ausgebildeten
Wirbelscheiben verhältnismäßig einfach und billig herzustellen, so daß sich ihr
Verschleiß in keiner Weise nachteilig auf die Betriebskosten der Mischvorrichtung
auswirkt.
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In der Regel empfiehlt es sich, die gegenüber der Scheibenebene vor-
und/oder zurückspringenden Flächenabschnitte der Wirbelscheibe untereinander etwa
gleich auszubilden und/oder in Umfangsrichtung etwa gleichmäßig verteilt anzuordnen.
Dies ist nicht nur im Interesse einer Vereinfachung der Herstellung, sondern auch
eines gleichmäßigen schwingungsfreien Laufes der Wirbelscheibevon Vorteil. Hierzu
trägt auch &e weitere Merkmal bei, gemäß welchem die Wirbelscheibe etwa die
Form einer um ihren Mittelpunkt drehbar gelagerten Kreisplatte besitzen kann. Es
ist jedoch auch möglich, der Wirbelscheibe eine
| flaehgewölbte-vorzugsweise nach oben konkave-Ausbildung |
| zu geben, wobei selbstverständlich ebenfalls gegenüber |
| derScbeibenoberfläche vorspringende Auspressungen, An- |
sätze o. dgl. und/oder gegenüber der Scheibenoberfläche zurückspringende Ausnehmungen
oder diese durchsetzende Ausschnitte vorgesehen werden können.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich dadurch, daß
die Ebene der Wirbelscheibe unter einem geringen Winkel von z. B. 5 bis 100 gegenüber
der senkrecht isur Antriebswelle verlaufenden Drehebene geneigt angeordnet wird.
Hierdurch erreicht man, daß die Wirbelscheibe bei ihrer Drehbewegung gleichzeitig
eine geringe Taumel'bewegung ausführt, die bewirkt, daß außer der auf
das
Mischgut übertragenen Schleuderkraft auf das ober-und unterhalb der Wirbelscheibe
befindliche Mischgut abwechselnd ein im wesentlichen axial gerichteter Druck bzw.
Sog ausgeübt wird, der eine Verstärkung der Turbulenz und eine Beschleunigung und
Intensivierung des Mischungprozesses zur Folge hat. Eine derartige gegenüber der
senkrecht zur Antriebswelle verlaufenden Ebene um ein geringes Maß geneigte Anordnung
läßt sich sowohl bei im wesentlichen ebenflächig ausgebildeten Wirbelscheiben als
auch bei solchen anwenden, die eine flachgewölbte Ausbildung besitzen. Gemäß einem
weiteren Merkmal der Neuerung ist
| der trommelförmige Mischbehälter zumindest im Höhen- |
| C> |
bereich der Wirbelscheibe an seinem Innenumfang mit die Strömung umlenkenden und/oder
die Verwirbelung verstärkenden Einbauten, Ansätzen, Vorsprüngen o. dgl. versehen.
Hierdurch erreicht man, daß eine Entmischung des Mischgutes durch die Schleuderwirkung
der Wirbelscheibemit Sicherheit vermieden wird, so daß es weder zu einem Haften
von Mischgut an der Behälterinnenwand noch zur Ausbildung einer wenig turbulenten
Ringströmung in diesem Bereich kommen kann. Vielmehr wird durch diejam Innenumfang
der Mischtrommel vorgesehenen Einbauten usw. eine besonders intensive Verwirbelung
im Bereich der Behälterwandung herbeigeführt sowie zusätzlich eine laufende Umlenkung
des Mischgutes zu dem von der Wirbelscheibe unmittelbar erfaßten mittleren Querschnittsbereich
der Mischtrommel, die zu einer weiteren Intensivierung des Mischvorganges und einer
Beschleunigung der Gelisierung des Mischgutes beiträgt.
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In der Regel empfiehlt es sich, die Mischtrommel mit vorzugsweise
mehreren in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten sowie um ein wesentliches
Maß gegenüber ihrer Innenwand vorspringenden Umlenkfläche auszurüsten. 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 Wirbelscheibe eine starke, radial nach außen gerichtete
Strömung vorhanden ist. Die Umlenkfläche werden hierbei zweckmäßig so ausgebildet,
daß sie in Drehrichtung der Wirbelscheibe von der Innenwandbur Mitte der Mischtrommel
hin vorspringen. Um auch im Bereich der Umlenkfläche jegliche Ablagerung von Mischgut
zu verhindern, empfiehlt es sich ferner, die Umlenkflächen etwa im Höhenbereich
der Wirbelsoheibe mit einem an die Innenwand der Mischtrommel angrenzenden Ausschnitt
großen Querschnittes zu versehen.
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Auf diese Weise werden Stauungen in dem am meisten gegen Ablagerung
von Mischgut gefährdeten Ubergangsbereich zwischen Behälterinnenwand und Umlenkflächen
vermieden.
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Der Verhinderung von etwaigen Ablagerungen von Mischgut im seitlichen
unteren Bereich der Mischtrommel dient ferner das Merkmal, daß der an den Behälterboden
angrenzende Höhenabschnitt der Innenwand der Mischtrommel einesich nach oben hin
konisch erweiternde Ausbildung besitzt, wobei es in der Regel zweckmäßig ist, die
Innenwand der Mischtrommel bis über den Höhenbereich der Wirbelscheibe hinaus konisch
auszubilden.
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In der Zeichnung ist die Neuerung an mehreren Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht. Es zeigen : Fig. 1 eine Mischtrommel mit Wirbelscheibe
in der Draufsicht nach Abnahme des Deckels, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ansführungsform einer Mischtrommel mit Wirbelscheibe,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 eine
Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Mischvorrichtung, Fig. 6 einen Schnitt
nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungform
einer Wirbelscheibe, Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform einer Wirbelscheibe, gleichfalls
in der Draufsicht, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8.
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Wie aus den Fig. 1 bis 6 ersichtlich, besteht die Mischtrommel 1
aus einem oberen im wesentlichen zylinderförmigen Höhenabschnitt 1a und einem unteren
nach oben hin konisch sich erweiternden Höhenabschnitt 1b, an den sich der im wesentlichen
eben ausgebildete Behälterboden 1c anschließt. Die Mischtrommel 1 ist auf ihrer
Oberseite mit einem abnehmbar ausgebildeten Deckel 2 versehen, der in seinem mittleren
Bereich eine etwa ringförmige Einftllloffnung 2a für das Mischgut besitzt. Die Mischtrommel
1 kann als Ganzes in bekannter Weise kippbar ausgebildet werden. Ferner ist es möglich,
beispielsweise am Boden 1c der Mischtrommel 1 in der Zeichnung nicht dargestellte
verschließbare Öffnungen bzw. verschließbare Abflußstutzen vorzusehen, um das in
der Mischtrommel 1 befindliche Mischgut abziehen zu können.
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An derartige Abflußöffnungen bzw. Abflußstutzen können gegebenenfalls
Pumpen o. dgl. angeschlossen werden, um das Mischgut aus der Mischtrommel 1 unmittelbar
in gleichfalls nicht dargestellte Rohr-oder Schlauchleitungen pumpen zu können.
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In geringem Abstand oberhalb des Bodens 1c der Mischtrommel 1 ist
eine sich über einen wesentlichen Teil des Querschnittes der Mischtrommel 1 erstreckende
dünnwandige Wirbelscheibe 3 auf einer koaxial zur
Achse der Mischtrommel
1 angeordneten Antriebswelle 4 gelagert. Die Wirbelscheibe 3 ist-was in der beichnung
nur schematisch angedeutet ist-mit der Antriebswelle 4 durch lösbare Verspannungsmi-Ltel
5, beispielsweise Spannschrauben oder 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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Im Innenumfang der Mischtrommel 1 sind jeweils mehrere in Umfangsrichtung
der Mischtrommel im Abstand zueinander angeordnete Umlenkbleche 6 vorgesehen, die
um ein wesentliches Maß gegenüber der Innenwandung des konischen bzw. zylindrischen
Höhenabschnittes der tischtrommel zu deren Mitte hin vorspringen. Hierbei sind die
im wesentlichen in senkrechten Ebenen angeordneten Umlenkbleohe 6 ferner so ausgebildet,
daß sie in Drehrichtung x der Wirbelscheibe von der Innenwand zur Mitte der Mischtrommel
hin vorspringen, und zwar in der Weise, daß sie etwa tangential zum Umfang der Wirbelscheibe
3 gerichtet sind.
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Die Umlenkbleche 6 sind ferner-wie insbesondere aus den Fig. 2, 4
und 6 ersichtlich-im Höhenbereich der Wirbelscheibe 3 mit einem Ausschnitt 7 großen
Querschnittes versehen, der an der Innenwand des konischen Teils 1b der Mischtrommel
angrenzt. Wie aus den Fig. 2, 4 und 6 weiter ersichtlich, erstreckt sich der konisch
ausgebildete Höhenabsohnitt 1b der Mischtrommel vom Behälterboden 1o bis über den
Höhenbereich der Wirbelscheibe 3 hinaus nach oben, und zwar in der Weise, daß die
Wirbelscheibe 3 etwa im mittleren bis oberen Teil
| des konischen Hhenabschnittes 1b der Mischtrommel ange- |
| ordnetist. |
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Der mittlere Abstand zwischen dem Behälterboden 1c und der Unterseite
der Wirbelscheibe 3 belauft sich in der Regel etwa auf ein Drittel bis ein Viertel
des Durchmessers der Wirbelscheibe 3, die bei den in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen eine im wesentlichen kreisförmige Ausbildung besitzt und koaxial
zur Längsachse der Antriebswelle 4 angeordnet ist. Es kann jedoch auch ein etwas
größerer oder geringerer Abstand vom Behälterboden 1c vorgesehen werden.
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Der Durchmesser der Wirbelscheibe 3 ist bei den in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen etwa gleich oder etwas größer als der halbe
Durchmesser des zylindrischen Höhenabschnittes 1a der Mischtrommel 1 bemessen. Auch
hinsichtlich dieses Mißverhältnisses sind gewisse Abweichungen möglich.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die
Wirbelscheibe 3 als eine, eine Wandstärke von etwa 10 bis 15 mm besitzende Kreisplatte
ausgebildet, die mit vier untereinander etwa gleiche Aus-
| bildung 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
Kreisquadranten beläuft.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Ebene der Wirbelscheibe 3 unter
einem geringen Winkel αvon etwa 6 bis 80 gegenüber der Drehebene d-d der Wirbelsoheibe
geneigt angeordnet. Der Neigungswinkel 0 kann jedoch auch etwas kleiner oder größer
gewählt sein, als dies
| bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel |
| der Fall ist. |
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 u. n. d 2 sind ferner in Umfangsrichtung
der Mischtrommel 1 zwei Umlenkbleche 6 vorgesehen, die auf diametral gegenüberliegenden
Seiten der Mischtrommel 1 angeordnet sind und den größeren Teil des zwischen der
Innenwand 1a bzw. 1b der Mischtrommel 1 und dem Umfang der Wirbelscheibe 3 bestehenden
Zwischenraumes überbrücken. Die Umlenkbleche 6 sind in etwa senkrechter Ebene angeordnet
und gegenüber der durch die Schnittlinie II-II verlaufenden Längsmittelebene unter
einem Winkel von etwa 400 in Strömungsrichtung geneigt angeordnet. Der Winkel kann
jedoch auch etwas kleiner oder größer gewählt werden, als dies dem in den Fig. 1
und 2 dargestellten Ausführungbeispiel der Fall ist. Die Höhe der Umlenkbleche 6
beläuft sich etwa auf das Dreifache des Abstandes der Wirbelscheibe 3 vom Behälterboden
1c.
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Als Werkstoff für die Herstellung der Wirbelscheibe 3 und der Umlenkbleche
6 kommt in erster Linie Stahl in Frage, jedoch können gegebenenfalls auch andere
verschleißfeste Werkstoffe Verwendung finden. Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die Wirbelscheibe 3 gleichfalls als eine im wesentlichen
ebenflächige Kreisplatte von vergleichsweise geringer Wandstärke (beispielsweise
10 bis 15 mm) ausgebildet. Die Wirbelscheibe 3 ist ferner gegenüber ihrer senkrecht
zur Antriebswelle 4 verlaufenden Drehebene unter einem geringen Winkel, der zwischen
etwa 5 und 100 liegen kann, geneigt angeordnet. Im Gegensatz zu der in den Fig.
1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind bei der Bauart nach Fig. 3 und 4 in Umfangsrichtung
der Wirbelscheibe 3 mehrere, vorzugsweise symmetrisch angeordnete Flächenabschnitte
9 unter Bildung von Ausschnitten 10 aus der Scheibenebene ausgebogen. Die Flächenabschnitte
9 besitzen eine etwa halbmondförmige Ausbildung und sind-wie insbesondere Big. 4
erkennen läßt-abwechselnd nach oben und nach
unten zu schalenförmigen
Leitflächen aus der Scheibenebene ausgebogen. Diese schalenförmigen Leitflächen
9 weisen mit ihrer offenen Seite in Drehrichtung x der Wirbelscheibe 3.
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Die am Umfang der Mischtrommel 1 vorgesehenen und sich nur über deren
unteren Teil erstreckenden Umlenkbleche 6 besitzen eine ähnliche Ausbildung und,
anordnung wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Wirbelscheibe 5F die eine flachgewölbte
sowie nach oben konkave Ausbildung besitzt. Die Wölbung der gleichfalls in der Draufsicht
kreisförmig ausgebildeten Wirbelscheibe ist in Wirklichkeit geringer als dies in
Fig 6 angedeutet ist.
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Der Krümmungsradius beläuft sich mindestens auf das Doppelte-vorzugsweise
auf das Drei-bis Vierfachedes Durchmessers der Wirbelscheibe 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 Wirbelscheibe ist ferner-wie
aus Fig. 6 ersichtlich-unter einem geringen Winkel « von beispielsweise 5 bis 100
gegenüber der Drehebene d-d der Wirbelscheibe-d. h. der senkrecht zur Antriebswelle
4 ver-
| laufenden Ebene-geneigt angeordnet. |
| Die sehalenformige Wirbelschaibe 3 ist sowohl |
| auf ihrer Unter-als auch auf ihrer Oberseite mit drei |
unter einem Winkel von etwa 120 zueinander versetzt angeordneten ovalen bzw. nierenförmigen
Ansätzen 11 versehen, zwischen denen-gleichfalls um etwa 120 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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In Umfangsrichtung der Mischtrommel 1 sind drei gleichfalls um etwa
1200 gegeneinander versetzt angeordnete Umlenkbleche 6 vorgesehen, die in etwa senkrechten
Ebenen angeordnet und gegenüber den radialen senkrechten Ebenen der Mischtrommel
unter einem Winkel von etwa 300, und zwar in Drehrichtung x der Wirbelscheibe 3
weisend geneigt angeordnet sind.
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Während bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 4 die dem Trommelinnern
zugekehrte Randbegrenzung der Umlenkbleche 6 durch zwei etwa senkrecht aufeinander
stehende Kanten gebildet wird, sind die Umlenkbleche 6 bei den Fig. 5 und 6 durch
eine etwa parabelförmige Kante 13 begrenzt. Der Abstand zwischen dem Umfang der
Wirbelscheibe 3 und der Randbegrenzung 13 der Umlenkbleche 6 ist bei der Ausführungsform
nach Fig. 5 und 6 besonders gering und entspricht nur etwa dem Dreibis Vierfachen
der Wandstärke der Wirbelscheibe-3.
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Die in Fig. 7 dargestellte Wirbelscheibe 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 Wirbelscheibe
3. Die Ausschnitte 14 können ferner mindestens auf einem Teil ihres Randes von gegenüber
der Scheibenebene vor-und/oder zurückspringenden Leitflächen, Schöpfleisten, Fangleisten
o. dgl. begrenzt sein. Hierzu kann beispielsweise der Randabschnitt 14a der Ausschnitte
14 nach oben und der gegenüberliegende Randabschnitt 14b nach unten aus der Scheibenebene
ausgebogen bzw. abgekantet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zusätzlich
zu den Randabschnitten 14 auf der Ober-und/oder Unterseite der Wirbelscheibe 3
| noel, en tige Vorsprün : ye |
| nocken-oder leistenartige Kürsprünge o. dgl< vorzusehen. |
| Die in Fig. 7 dargestellte Wirbelscheibe wird vorzugs- |
| weise gleichfalls mit ihrer Ebene unter einem geringen |
| C> |
Winkel X, gegenüber der senkrecht zur Antriebswelle 4 verlaufenden Drehebene geneigt
angeordnet.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Vtirbelscheibe 3t die sowohl auf ihrer
Ober-als auch auf ihrer Unterseite mit einer Anzahl von in radialer Richtung verlaufenden
Rippen 15 bzw. 16 versehen ist. Die Rippen 15 bzw. 16 besitzen eine etwa der Wandstärke
der Wirbelscheibe 3 entsprechende Stärke, während ihre in Umfangsrichtung gemessene
Breite etwa dem Drei-bis Vierfachen der Wandstärke der Wirbelscheibe 3 entspricht.
Die radialen Rippen 15, 16 können beispielsweise aus mit der Wirbelscheibe 3 verschweißten
Flacheisenabschnitten bestehen. Es ist jedoch auch möglich, die Wirbelseheibe einschließlich
der radialen Rippen als ein einheitliches Bauteil auszubilden und beispielsweise
durch Gießen oder Schmieden im Gesenk herzustellen.
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Zusätzlich zu den radialen Rippen 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 Rippen versehene Wirbelplatte
zweckmäßig mit ihrer Ebene unter einem geringen Winkel « zu der senkrecht zu der
Antriebswelle 4 verlaufenden Drehebene d-d angeordnet.
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Anstelle 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, anstelle von im wesentlichen eben ausgebildeten
Umlenkblechen 6 auch mehr oder weniger stark gewölbte Umlenkbleche zu verwenden,
dinter Umständen eine gleichmäßigere Umlenkung des Mischgutes von der Innenwand
1a, 1b der Mischtrommel zu deren Mitte hin bewirken.
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Schließlich können auch anstelle von Umlenkblechen in anderer Weise
ausgebildete Einbauten, Ansätze o. dgl. vorgesehen werden, die eine Umlenkung der
Strömung zur Mitte des Behälters bzw. zu dem von der Wirbelscheibe 3 unmittelbar
erfaßten Querschnittsbereich hin und/oder eine zusätzliche Verwirbelung der Strömung
im Bereich der Behälterwandungen ermöglichen.