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TECHNISCHER BEREICH
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Allgemein handelt die vorliegende Erfindung von Mischmaschinen, auch als Knetmaschinen bekannt, zur Herstellung feuerfester Materialien zur Beschichtung von Behältern, Wannen, Verteilerrinnen oder anderen Containern oder Behältern, die ausgestaltet sind, um Metallschmelzen aufzunehmen, vorzugsweise im Sektor der Metallurgie. Genauer gesagt handelt die vorliegende Erfindung von einer Mischmaschine zur Herstellung feuerfester Materialien, in der zumindest ein Teil der Bauteile der Mischkammer der Mischmaschine aus Kunststoffmaterial bestehen, anstatt aus Stahl oder anderen Metallen, wie es üblich ist, um zu vermeiden, dass das feuerfeste Material an den Oberflächen dieser Bauteile kleben bleibt.
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STAND DER TECHNIK
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Im Sektor der Metallurgie und anderen Industriesektoren werden üblicherweise Container und Behälter verschiedener Größen und Formen verwendet, die ausgeführt sind, um Materialien mit hohen Temperaturen aufzunehmen, zum Beispiel mit Temperaturen über dem Schmelzpunkt der Materialien, die diese aufnehmen werden. Wie es im Stand der Technik wohl bekannt ist, bestehen diese Behälter normalerweise aus Metallen und sind mit einer Schicht aus feuerfestem Material versehen (die in Form eines Ziegels eingebaut werden kann und so die Innenfläche des Behälters verkleiden kann oder die direkt auf die Innenfläche des Behälters aufgespritzt werden kann), um den Metallteil des Behälters vor den hohen Temperaturen, denen dieser standhalten muss, zu schützen.
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Die feuerfesten Materialien weisen eine große chemische und physikalische Festigkeit gegenüber hohen Temperaturen auf. In Abhängigkeit der Umgebung, in der sie eingesetzt werden, müssen sie Festigkeit gegenüber Temperaturwechseln aufweisen, chemisch inert sein, in bestimmten Bereichen von Wärmeleitfähigkeit arbeiten und besondere Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Die Aluminiumoxide (Alumina), Silizium (Silicium) und Magnesium (Magnesia) sind die meist verwendeten Materialien bei der Herstellung feuerfester Materialien. Andere Oxide, die üblicherweise bei der Herstellung feuerfester Materialien verwendet werden, sind Calciumoxid (Kalk) oder Zirconiumoxid (Zirconia), neben anderen mehr. Auch feuerfester Ton und Sand, sowie Andalusit werden häufig bei der Herstellung feuerfester Materialien verwendet. Die feuerfesten Materialien müssen entsprechend der Bedingungen gewählt werden, denen sie in den Behältern, die sie auskleiden, standhalten müssen.
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Diese Massen an feuerfestem Material werden im Allgemeinen hergestellt durch Mischung von trockenem feuerfestem, körnig oder pulverförmig vorliegenden Material mit einem flüssigen Bindemittel. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff Bindemittel auf ein beliebiges Material bzw. Substanz, welches oder welche die Partikel des feuerfesten Materials zusammenhält oder eine gegenseitige Anziehung dieser Partikel bewirkt, um dank der erzeugten Adhäsions- und Kohäsionskräfte eine mechanisch und chemisch zusammenhängende Masse an feuerfestem Material zu bilden.
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Diese feuerfesten Materialien weisen jedoch im Allgemeinen einen sehr hohen Adhäsionskoeffizienten auf und eine sehr hohe Aushärtungsgeschwindigkeit, was die chemische und mechanische Bindung an die Innenflächen der Abdeckungen begünstigt und eine Beseitigung aus der Mischkammer, in der die Masse gemischt wird, erschwert. Die gleichen Adhäsions- und/oder Kohäsionskräfte, welche die Partikel, aus denen die Masse an feuerfestem Material besteht, miteinander verbinden, bewirken das Anhaften des feuerfesten Materials an den Metallflächen der Mischkammer. Die erzeugten Adhäsions- und/oder Kohäsionskräfte sind den Bindemitteln und anderen Zusätzen, die der Mischung hinzugefügt werden können, zu verdanken. Zum Beispiel der Feinanteil an der Masse an feuerfestem Material, das heißt, die Partikel von weniger als 90 Mikrometern, haften an den Poren des metallischen Werkstoffs der Abdeckungen sowie an der Mischschnecke an und bewirken das spätere Anhaften von größeren Partikeln, was bewirkt, dass nach und nach immer größere Mengen an feuerfestem Material an den genannten Oberflächen anhaften. Das Calciumoxid gemischt mit Wasser, das der Mischung hinzugefügt werden kann oder das aus der Umgebungsfeuchtigkeit stammen kann, wenn es im Freien gelagert wird, härtet die Masse an feuerfestem Material und bewirkt deren Anhaften an die Oberflächen der Mischkammer. In jedem Fall erfordert das Anhaften eines Teils der Masse an feuerfestem Material an die Wände der metallischen Abdeckungen oder die Mischschnecke der Mischmaschinen eine regelmäßige Reinigung dieser Bauteile. Aufgrund der Aushärtung der Masse an feuerfestem Material beim Mischvorgang, muss das anhaftende feuerfeste Material insbesondere regelmäßig mit Hochdruckwasser entfernt werden oder es muss von den Arbeitern mit Metallstäben, Spitzhacken oder ähnlichem entfernt werden. Dieser Reinigungsvorgang erfordert, dass die Mischmaschine für lange Zeiträume stillsteht, was deren Leistungsfähigkeit beeinträchtigt, und was außerdem Schäden an den Abdeckungen und der Mischschnecke bewirken kann, was die Lebensdauer der Mischmaschine verkürzen kann, oder es kann den regelmäßigen Austausch einiger ihrer Bauteile erfordern, und somit die Wartungskosten erhöhen.
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Daher besteht nach wie vor der Bedarf an Mischgeräten oder -maschinen, die das Anhaften des feuerfesten Materials an den Bauteilen minimieren, welche die Mischkammer der Mischmaschine bilden, um so das Erscheinen von Verstopfungen in der Mischkammer und die Notwendigkeit, regelmäßig Reinigungsvorgänge an der genannten Mischkammer durchzuführen, zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mischmaschine zur Herstellung von feuerfestem Material. Wie in dem vorliegenden Dokument dargelegt ist, bezieht sich der Begriff feuerfeste Materialien auf Materialien, die hohen Temperaturen standhalten, die vorwiegend als Verkleidungen von Behältern verwendet werden, für die Verarbeitung von Materialien mit hohen Temperaturen sowie andere Anwendungen, in denen die thermomechanischen Eigenschaften als kritisch anzusehen sind. Die Behälter sind beliebige Behälter oder Container, die ausgestaltet sind, um Materialien mit sehr hohen Temperaturen zu enthalten, zum Beispiel mit Temperaturen über dem Schmelzpunkt der Materialien, die diese enthalten werden, und die vorzugsweise im Sektor der Metallurgie eingesetzt werden. Bei den genannten Behältern kann es sich zum Beispiel unterschiedslos um Schöpfkellen aus Eisen und Stahl handeln, Basissauerstofföfen (BOF), Behälter für die Argon/Sauerstoff-Entkohlung (AOD), Lichtbogenöfen (EAF), Gussbehälter aus Aluminium und Kupfer, Schmelzöfen, Verteilerrinnen (auf Englisch „tundish“), Torpedowagen (Schöpfkellen in Rinnenform, die dazu verwendet werden, Eisenschmelze vom Hochofen bis zur Anlage zur Stahlherstellung zu transportieren) und Öfen mit unten angeordnetem Gebläse (Q-BOP).
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Die Mischmaschine umfasst zumindest eine erste Eingangsöffnung, die ausgestaltet ist, um trockenes feuerfestes Material aufzunehmen, zumindest eine zweite Eingangsöffnung, die ausgestaltet ist, um ein Bindemittelfluid aufzunehmen und eine Ausgangsöffnung, die ausgestaltet ist, um die erhaltene Masse an feuerfestem Material auszugeben. Die Mischmaschine umfasst weiterhin eine von einem Motor angetriebene Mischschnecke und zwei Abdeckungen oder Deckel, welche die Mischschnecke vollständig abdecken. Die genannte Mischschnecke und die beiden Abdeckungen bilden eine Mischkammer, so dass das trockene feuerfeste Material und das Bindemittelfluid in der Mischkammer durch Betätigung der Mischschnecke gemischt werden und so die Masse an feuerfestem Material bilden.
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Zumindest die Innenflächen der beiden Abdeckungen bestehen aus einem Kunststoffmaterial. Die genannten Innenflächen beziehen sich auf die Flächen der Abdeckungen, die bei dem Mischvorgang direkt in Kontakt mit dem feuerfesten Material stehen. Der Umstand, dass zumindest die Innenflächen der Abdeckungen aus Kunststoffmaterial bestehend oder mit einer Schicht aus Kunststoffmaterial versehen sind, trägt dazu bei, zu vermeiden, dass die Masse an feuerfestem Material an den genannten Innenflächen der Abdeckungen anhaftet oder kleben bleibt. Da das Kunststoffmaterial eine sehr viel geringere Porosität aufweist, als die Metalle, aus denen diese Abdeckungen im Allgemeinen hergestellt werden, kann der Feinanteil des feuerfesten Materials nicht an den Poren der Kunststofffläche anhaften.
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Ferner kann die Reaktion, die bei Mischung des trockenen feuerfesten Materials stattfindet, bei dem es sich um ein auf Calciumoxid basierendes Material oder auf ein auf anderen Bestandteilen basierendes Material handeln kann, das jedoch bedeutende Anteile des genannten Calciumoxids aufweist, eine vorwiegend puzzolanische Reaktion sein, was das Haftvermögen der erhaltenen feuerfesten Masse wesentlich erhöht. In diesen Fällen ist der Umstand, dass die Kontaktflächen der Abdeckungen aus Kunststoffmaterial bestehen oder mit diesem beschichtet sind, welches einen geringeren Rauhigkeitskoeffizienten aufweist und somit das Anhaften der Masse vermeidet, ein wesentlicher Faktor für den ordnungsgemäßen Betrieb der Mischmaschine.
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In einigen Ausführungen bestehen die Abdeckungen aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel Stahl oder einem anderen Metall oder Kombination von Metallen, und umfassen eine Schicht oder Beschichtung aus Kunststoffmaterial auf den Innenflächen. Die Schicht oder Beschichtung aus Kunststoffmaterial kann zum Beispiel eine Dicke zwischen 1 und 5 mm, und noch bevorzugter zwischen 2 und 3 mm aufweisen, wobei sie jedoch auch größer oder kleiner sein kann. Diese Dicken gewährleisten, dass die Schicht aus Kunststoffmaterial der mechanischen und chemischen Abnutzung standhalten kann, der sie bei dem Mischvorgang ausgesetzt ist, wobei außerdem gewährleistet wird, dass diese Schicht die Antihafteigenschaften des Kunststoffs beibehält.
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In einigen Ausführungen haben die Abdeckungen einen mittleren halbkreisförmigen Körper und jeweilige überstehende Abschnitte entlang ihrer Längsränder. Die überstehenden Abschnitte der Abdeckungen erstrecken sich radial in eine im Wesentlichen parallel zu einer durch die Längsränder des mittleren halbkreisförmigen Körpers festgelegten Ebene verlaufende Richtung. In diesen Ausführungen ist zumindest die Innenseite des mittleren Körpers mit einer Schicht aus Kunststoffmaterial versehen.
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In einigen Ausführungen bestehen die beiden Abdeckungen vollständig aus Kunststoffmaterial. Der Umstand, dass die Abdeckungen vollständig aus Kunststoffmaterial bestehen, trägt dazu bei, das Gewicht der Deckel zu verringern, was deren Montage, Demontage und Bedienung durch die Arbeiter erleichtert und außerdem dazu beiträgt, das Gewicht der gesamten Mischmaschine zu verringern.
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In einigen Ausführungen besteht nur der mittlere Körper der Abdeckungen aus Kunststoffmaterial. In diesen Ausführungen umfassen die Abdeckungen metallische Platinen, die erste Abschnitte und zweite Abschnitte aufweisen. Die ersten Abschnitte der Platinen werden mit den mittleren Körpern entlang deren Längsrand verbunden und die zweiten Abschnitte entsprechen den überstehenden Abschnitten der Abdeckungen. Diese metallischen Platinen können an den mittleren Körpern der Abdeckungen angeschraubt, angeklebt oder eingefügt werden.
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Sowohl für die Ausführungen, in denen die gesamte Abdeckung aus Kunststoffmaterial besteht als auch für die Ausführungen, in denen nur der mittlere Körper der Abdeckungen aus Kunststoff besteht, könnte der genannte mittlere Körper eine Dicke von 8 mm oder mehr aufweisen, um zu gewährleisten, dass diese eine ausreichende strukturelle Steifigkeit aufweisen, um den bei dem Mischvorgang erzeugten Schubkräften und Drücken standzuhalten. Noch bevorzugter weisen die Abdeckungen eine Dicke von 8 bis 15 mm auf, wobei diese Dicke größer sein könnte, in Abhängigkeit der besonderen Anforderungen an die Ausgestaltung. Die mittleren Körper könnten auch eine Dicke von weniger als 8 mm aufweisen, in Abhängigkeit der spezifischen Anwendung und der Kräfte, denen sie standhalten müssen. Die überstehenden Abschnitte können eine Dicke aufweisen, die im Wesentlichen der Dicke der mittleren Körper ähnlich ausfällt oder sich von diesen unterscheidet.
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In einigen Ausführungen umfasst die Mischmaschine außerdem eine Verstärkungsstruktur, die vorzugsweise aus einem metallischen Material wie Stahl besteht, und die mit den Außenflächen der beiden Abdeckungen verbunden ist. Die Verstärkungsstruktur ist ausgestaltet, um den mechanischen Kräften und den Schubbelastungen standzuhalten, die von den Abdeckungen weitergeleitet werden und bei dem Mischvorgang des feuerfesten Materials entstehen. Diese Verstärkungsstruktur ist besonders hilfreich, wenn die Abdeckungen vollständig aus Kunststoffmaterial bestehen und wenn nur der mittlere Körper aus Kunststoffmaterial besteht, wobei sie jedoch auch eingesetzt werden kann, wenn die Abdeckungen aus Metall bestehen und eine Schicht aus Kunststoffmaterial aufweisen, welche die Innenflächen auskleidet.
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In einigen Ausführungen umfasst die Verstärkungsstruktur jeder Abdeckung eine Vielzahl an Verstärkungsrippen. Die Verstärkungsrippen sind senkrecht zur Längsachse der Abdeckungen positioniert und haben entlang der genannten Längsachse jeweils den gleichen Abstand zwischen sich. Auf diese Weise werden die mechanischen Kräfte und der Druck, die durch den Mischvorgang des trockenen feuerfesten Materials und des Bindemittelfluids in der Mischkammer erzeugt werden, gleichmäßig auf die Verstärkungsrippen der Verstärkungsstruktur verteilt. Dies gewährleistet, dass die Abdeckungen aus Kunststoff der Mischmaschine den erzeugten mechanischen Kräften und den Schubkräften standhalten können, ohne bei dem Mischvorgang Schäden zu erleiden, was die Lebensdauer der Mischmaschine verlängern wird.
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In einigen Ausführungen umfasst die Verstärkungsstruktur außerdem längsverlaufende Verbindungsleisten, die mit den Außenflächen der überstehenden Abschnitte der Abdeckungen verbunden werden. Diese Verbindungsleisten können aus einem metallischen Werkstoff bestehen, wie zum Beispiel Stahl, wobei sie auch aus anderen Materialien bestehen können, und sie könnten mit den genannten überstehenden Abschnitten der Abdeckungen verschraubt werden. Vorzugsweise können die Verbindungsleisten und Verstärkungsrippen aus dem gleichen metallischen Werkstoff bestehen. Diese längsverlaufenden Verbindungsleisten verleihen den Abdeckungen nicht nur strukturelle Steifigkeit, sondern sind auch so ausgestaltet, dass sie mit der Vielzahl an Verstärkungsrippen verbunden werden, zum Beispiel durch Schweißen.
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In einigen Ausführungen umfassen die Verstärkungsrippen einen ersten Erstreckungsabschnitt, der an einem der Enden angeordnet ist und über einen der überstehenden Abschnitte der Abdeckung übersteht. Dieser erste überstehende Abschnitt umfasst Mittel, um die Abdeckung schwenkbar an einer unteren mittleren Rippe der Mischmaschine zu befestigen, so dass die beiden Abdeckungen eine offene Position und eine geschlossene Position festlegen, indem sie in Bezug auf die mittlere Rippe verschwenkt werden. Diese Befestigungsmittel könnten zum Beispiel eine Durchgangsöffnung sein, in die ein Bolzen eingeführt wird, der an der Struktur der Mischmaschine befestigt wird, und genauer gesagt an der unteren mittleren Rippe, wobei die Abdeckung in Bezug auf diesen schwenkbar ist.
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In einigen Ausführungen umfassen die Verstärkungsrippen einen zweiten Erstreckungsabschnitt, der an den gegenüberliegenden Enden angeordnet ist und über einen der überstehenden Abschnitte der Abdeckung übersteht. Dieser zweite Erstreckungsabschnitt umfasst Mittel, um die Abdeckungen untereinander zu verbinden, oder um die Abdeckungen mit der Struktur der Mischmaschine in deren geschlossenen Position zu verbinden. Diese Verbindungsmittel könnten zum Beispiel Gabeln sein, die mit den zweiten Erstreckungsabschnitten verbunden sind, in die schwenkbare Schraubbolzen eingeführt werden, die an der Struktur der Mischmaschine befestigt sind, genauer gesagt an der oberen mittleren Rippe und die mit den entsprechenden Muttern oder Rändelmuttern verschraubt werden.
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In einigen Ausführungen umfasst die Mischschnecke einen aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Kern, zum Beispiel aus Stahl, und eine Deckschicht aus einem Kunststoffmaterial. Diese Deckschicht kann eine Dicke zwischen 1 und 5 mm, und noch bevorzugter zwischen 2 und 3 mm aufweisen, wobei sie jedoch auch größer oder kleiner sein kann. Auch wenn ein Teil oder die Gesamtheit der beiden Abdeckungen und der Beschichtung der Mischschnecke aus verschiedenen Materialien bestehen können, bestehen sie vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial. Der Umstand, dass die Mischschnecke eine Kunststoffbeschichtung aufweist, verhindert, dass die Masse an feuerfestem Material an der Schnecke anhaftet.
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In einigen Ausführungen wird das Kunststoffmaterial der Abdeckungen und/oder der Mischschnecke aus einer Gruppe gewählt, die Polyurethan und Polyethylen umfasst und eine Kombination aus diesen. Es könnte zwar auch eine andere Art an natürlichen oder synthetischen Polymeren verwendet werden, wobei jedoch Polyurethan und Polyethylen bessere Eigenschaften in Bezug auf mechanische Festigkeit und Antihafteigenschaften aufweisen als andere bekannten Polymere.
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In einigen Ausführungen ist das trockene feuerfeste Material ein pulverförmig oder körnig vorliegendes Material, gewählt aus einer Gruppe die Quarzsand, Magnesiasand (oder anderen Modellsand), Olivin, Quarzit, Alumina, Andalusit, ein totgebranntes Material, gewählt aus der Liste die Brucit, Dolomit und Magnesit umfasst, und eine beliebige Kombination aus den vorgenannten Materialien umfasst. Es können auch andere bekannte und in dem Sektor der Metallurgie verwendeten feuerfesten Materialien eingesetzt werden. Das pulverförmig oder körnig vorliegende feuerfeste Material besteht vorzugsweise aus Partikeln mit einer Größe von weniger al 3 mm, und noch bevorzugter aus Partikeln mit einer Größe von weniger al 1 mm.
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In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „totgebrannt“ oder „totgesintert“ auf eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur über der Kalzinierungstemperatur und unter der Schmelztemperatur der Substanz oder des Minerals, bei der die Partikel ihre Porosität verringern und ihre Dichte erhöhen, in Folge der Vergrößerung der Kristallgröße und der Verringerung der freien Oberflächenenergie. Das trockene feuerfeste Material könnte außerdem zumindest ein festes Material umfassen, aus der Liste, die kalziniertes oder nicht kalziniertes Magnesit, kalziniertes oder nicht kalziniertes Dolomit, kalziniertes oder nicht kalziniertes Dunit umfasst.
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In einigen Ausführungen wird das flüssige Bindemittel, das der Mischung hinzugefügt wird, aus einer Gruppe gewählt, die Wasser, Silikate, und eine Kombination aus diesen umfasst. Bei den Silikaten handelt es sich vorzugsweise um Natriumsilikate auf Wasserbasis. Wenn es sich bei der Bindemittelflüssigkeit um Wasser handelt, so kann das feuerfeste Material ein Bindemittel enthalten, wie zum Beispiel Natriumphosphat oder Dextrose, neben anderen, um die bindenden Eigenschaften der Mischung zu verbessern.
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In einigen Ausführungen umfasst die Mischmaschine eine dritte Eingangsöffnung zur Aufnahme von Zusatzstoffen, vorzugsweise von Katalysatoren, um die Aushärtung der Masse an feuerfestem Material zu beschleunigen, um die bindenden Eigenschaften der Mischung zu verbessern oder um die Mischung mit weiteren Eigenschaften auszustatten. Die Katalysatoren könnten zum Beispiel organische Ester sein, welche die durch die Silikate bewirkte Verfestigung der Masse an feuerfestem Material beschleunigen.
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Die hier beschriebene Mischmaschine weist Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf, wie zum Beispiel, dass das Anhaften der Massen aus feuerfestem Material an den Abdeckungen oder Deckeln der Mischkammer sowie auch an der Mischschnecke selbst wesentlich verringert wird. Dies verringert die Arbeiten zur Reinigung und Auflösung von Verstopfungen, die an der Maschine durchzuführen sind, und trägt eindeutig zu einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser Art von Knetmaschinen bei, die kontinuierlich Massen an feuerfestem Material herstellen. Dies trägt auch dazu bei, die Wartungskosten zu verringern, da die regelmäßigen Reinigungen vermieden werden, sowie das eventuelle Ersetzen von Abdeckungen oder der Schnecke aufgrund von Schäden, die aufgrund der Verstopfungen selbst oder durch die Arbeiten bei der Reinigung und Auflösung der Verstopfungen entstehen.
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Figurenliste
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Zur Vervollständigung der Beschreibung und einem besseren Verständnis der Erfindung wird eine Satz an Zeichnungen beigefügt. Diese Zeichnungen sind Bestandteil der Beschreibung und zeigen verschiedene Ausführungen der Erfindung, die nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung anzusehen sind, sondern lediglich als Beispiele dafür, wie die Erfindung ausgeführt werden kann.
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Die Zeichnungen umfassen die folgenden Figuren:
- Die 1 zeigt eine Mischanordnung, die einen Trichter und eine Mischmaschine nach einer besonderen Ausführung der Erfindung aufweist.
- Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mischmaschine von 1.
- Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mischmaschine von 2 mit den Abdeckungen von der Struktur getrennt.
- Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Abdeckungen der Mischmaschine der 3 jeweils getrennt.
- Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mischmaschine mit den Abdeckungen in deren geöffneter Position nach einer besonderen Ausführung der Erfindung.
- Die 6A und 6B zeigen jeweils Schnittansichten einer vollständig aus Kunststoff bestehenden Abdeckung und einer Abdeckung aus einem metallischen Werkstoff, der eine Schicht aus Kunststoffmaterial umfasst, mit der jeweils deren Innenseite versehen ist.
- Die 7 zeigt eine Explosionsdarstellung einer der Abdeckungen von 4.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die 1 zeigt eine Mischanordnung 1, die einen Trichter 2 und die Mischmaschine 3 aufweist, nach einer besonderen Ausführung der Erfindung. Es ist davon auszugehen, dass die Mischanordnung 1 der 1 zusätzliche Bauteile aufweisen kann und dass einige der in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Bauteile weggelassen und/oder geändert werden können, ohne dass dadurch der Schutzumfang der beschriebenen Mischanordnung 1 verlassen wird. Ferner ist die Umsetzung der Mischanordnung 1 nicht auf diese Ausführung beschränkt.
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Die Mischanordnung 1 besteht aus einem Trichter 2, in den das trockene feuerfeste Material eingefüllt wird, dass eine Reihe von Filtern oder Sieben 4 durchläuft, die nur den Anteil an feuerfestem Material durchlässt, der pulverförmig ist oder eine spezifische Korngröße aufweist, die von dem feuerfesten Material selbst abhängt, sowie von den Anforderungen der Masse an feuerfestem Material die hergestellt wird. Vorzugsweise hat das feuerfeste Material nach dem Sieben eine Korngröße von weniger als 3 mm.
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Die Mischanordnung 1 verfügt auch über eine Förderschnecke (nicht in der Figur gezeigt), die im Inneren eines Gehäuses 5 angeordnet ist und mit der das trockene, bereits gesiebte feuerfeste Material vom Trichter 2 zur Eingangsöffnung der Mischmaschine 3 gefördert wird, wo es mit der Bindemittelflüssigkeit gemischt wird, um die Masse an feuerfestem Material zu erzeugen. Sowohl der Trichter 2 als auch die Förderschnecke und die Mischmaschine 3 werden auf der Metallstruktur 6 der Mischanordnung 1 montiert.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mischmaschine 3 von 1. Es ist davon auszugehen, dass die Mischmaschine 3 der 2 zusätzliche Bauteile aufweisen kann und dass einige der in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Bauteile weggelassen und/oder geändert werden können, ohne dass dadurch der Schutzumfang der beschriebenen Mischanordnung 3 verlassen wird. Ferner ist die Umsetzung der Mischmaschine 3 nicht auf diese Ausführung beschränkt.
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Die Mischmaschine 3 hat eine erste Eingangsöffnung 7, über die sie das trockene feuerfeste Material, beispielsweise Magnesia, von der Förderschnecke aufnimmt. Sie hat auch eine zweite Eingangsöffnung 8, wo sie das Bindemittelfluid aufnimmt, zum Beispiel Natriumsilikat auf Wasserbasis, und eine Ausgangsöffnung 9, über welche die erhaltene Masse an feuerfestem Material austritt. Ferner hat die Mischmaschine 3 eine dritte Eingangsöffnung 10 für den Eintritt eines organischen Esters (zum Beispiel eines von Glycerin abgeleiteten Esters, wie Diacetin oder Triacetin), das den Mischvorgang und die Verfestigung der Masse an feuerfestem Material beschleunigt, oder für den Eintritt einer Zitronensäure. Der Eintritt des Bindemittelfluids und der Zusätze wird über Absperrhähne 8a, 10a geregelt, die in der Nähe der zweiten und dritten Eingangsöffnung 8, 10 angeordnet sind.
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Die Mischmaschine 3 umfasst eine Mischschnecke (in dieser Figur nicht gezeigt), die mit einem Elektromotor 11 betätigt wird, und zwei Abdeckungen oder Deckel 12, welche die Mischschnecke vollständig abdecken und eine Mischkammer (in dieser Figur nicht gezeigt) mit der Mischschnecke ausbilden. Das trockene feuerfeste Material, das Bindemittelfluid und der Zusatz, insbesondere der organische Ester, werden innerhalb der Mischkammer durch Betätigung der Mischschnecke gemischt, wodurch die Masse an feuerfestem Material gebildet wird. Sowohl das trockene feuerfeste Material, als auch das Bindemittelfluid und die Zusätze werden an dem Eingangsbereich der Mischmaschine 3 in die Mischkammer eingeführt, damit die Mischung im mittleren Bereich der Maschine stattfindet und die bereits gemischte Masse am gegenüberliegenden Ende kontinuierlich über die Ausgangsöffnung 9 aus der Mischmaschine 3 austritt.
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Auch wenn die Abdeckungen 12 metallisch sein könnten und nur mit einer Schicht von wenigen Millimetern versehen sein könnten, welche die Innenseiten abdeckt, bestehen die Abdeckungen 12 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig aus Kunststoff und verfügen über eine Verstärkungsstruktur 13, die an ihren Außenseiten angebracht ist, um die Abdeckungen 12 mit einer ausreichenden Steifigkeit und strukturellen Festigkeit auszustatten.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mischmaschine 3 von 2 mit den Abdeckungen 12 von der Struktur 14 getrennt, um die Mischschnecke 15 und die Mischkammer 16 zu zeigen. Die 4 zeigt eine detaillierte Ansicht der Abdeckungen 12 der 3 jeweils getrennt für sich.
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Die Mischkammer 16 ist der von der Mischschnecke 15 und den Abdeckungen 12 abgegrenzte Raum, wo das trockene feuerfeste Material, das Bindemittelfluid und die Zusätze eingeführt werden und diese gemischt werden. Die Verstärkungsstruktur 13 der einzelnen Abdeckungen 12 besteht aus zwei längsverlaufenden Verbindungsleisten 17, die an Durchgangsöffnungen angeschraubt werden, welche an den überstehenden Abschnitten 18 der Abdeckungen 12 vorgesehen sind, und aus drei Verstärkungsrippen 19, die an den längsverlaufenden Verbindungsleisten 17 angeschweißt werden.
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Ferner umfassen die Verstärkungsrippen 19, bei denen es sich um im Wesentlichen längsverlaufende Elemente handelt, deren Länge größer ist als die Breite der Abdeckungen 12, einen ersten Erstreckungsabschnitt 20 an einem ihrer Enden, das über einen der überstehenden Abschnitte 18 der Abdeckung 12 übersteht. Diese ersten Erstreckungsabschnitte 20 haben eine Durchgangsöffnung 21, in die ein Bolzen 22 eingeführt wird, der an der unteren mittleren Rippe 23 der Mischmaschine 3 befestigt wird und um den die Abdeckungen 12 verschwenkbar sind. Diese Schwenkbewegung ermöglicht es, dass die Abdeckungen 12 geöffnet werden können, wie in der 5 zu sehen ist, und dass sie geschlossen werden können, wie in der 2 zu sehen ist. Die Verstärkungsrippen 19 können auch zweite Erstreckungsabschnitte 24 an ihren gegenüberliegenden Enden aufweisen, die über den anderen überstehenden Abschnitt 18 der Abdeckung 12 überstehen. Dieser zweite Erstreckungsabschnitt 24 umfasst Mittel, um die Abdeckungen 12 in der geschlossenen Position miteinander zu verbinden. Diese Verbindungsmittel könnten zum Beispiel Gabeln 25 sein, die mit den zweiten Erstreckungsabschnitten 24 verbunden sind, in die schwenkbare Schraubbolzen 26 eingeführt werden, die an der Struktur der Mischmaschine 3 befestigt sind, genauer gesagt an der oberen mittleren Rippe 27, und die mit den entsprechenden Rändelmuttern 28 verschraubt werden.
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Die längsverlaufenden oberen Verbindungsleisten 17 der beiden Abdeckungen 12 verfügen über Griffe 29, die senkrecht verlaufen, damit die Arbeiter die genannten Abdeckungen 12 öffnen und schließen können.
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Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mischmaschine mit den Abdeckungen in deren geöffneter Position nach einer besonderen Ausführung der Erfindung. Die Mischmaschine 30 entspricht im Wesentlichen der Mischmaschine 3 der 1 bis 4, weist jedoch einige Unterschiede zu dieser auf, wie zum Beispiel die Anordnung der Absperrhähne 31a-b, die Eingangsöffnung 32, die keine Verbindungsdichtung ausweist, wie in den 1 bis 4, oder das Vorliegen eines Schaltkastens 33 mit den Steuer- und Bedienknöpfen/Stopptasten der Mischmaschine 30, der an einem der Enden angeschlossen wird, neben weiteren Unterschieden. In dieser Ausführung bestehen die Abdeckungen 34 vollständig aus Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Polyethylen. In dieser Figur wird eindeutig der Schwenkmechanismus gezeigt, der das Öffnen der Abdeckungen 34 der Mischmaschine 30 ermöglicht.
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Die 6A und 6B zeigen jeweils Schnittansichten einer vollständig aus Kunststoff bestehenden Abdeckung 35 und einer Abdeckung aus einem metallischen Werkstoff 36, der eine Schicht aus Kunststoffmaterial 39 aufweist, mit der jeweils die Innenseite versehen ist.
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Die Abdeckung 35 der 6A (die der besonderen Ausführung der Abdeckung 12 entspricht, die in den 2 bis 5 gezeigt ist) hat einen mittleren halbkreisförmigen Körper 37, der aus einem Kunststoffmaterial besteht, zum Beispiel Polyethylen oder Polyurethan, wobei er jedoch aus einem beliebigen anderen Polymer bestehen kann, das in der Lage ist, der Abdeckung 35 eine ausreichende strukturelle Steifigkeit zu verleihen und dessen Antihafteigenschaften gewährleisten, dass die Masse an feuerfestem Material nicht daran anhaften. Die Dicke des mittleren Körpers 37 beträgt mindestens 8 mm, um zu gewährleisten, dass dieser eine ausreichende strukturelle Steifigkeit aufweist, um den bei dem Mischvorgang erzeugten Schubkräften und Drücken standzuhalten. Der mittlere Körper 37 kann jedoch auch eine größere oder geringere Dicke aufweisen, in Abhängigkeit der spezifischen Anwendung und der Kräfte, denen er bei dem Mischvorgang standhalten muss. Die Abdeckung 35 umfasst auch zwei metallische gebogene Platinen 38, die aus einem ersten Abschnitt 38a besteht, der ins Innere der Enden des mittleren Körpers 37 eingeführt wird, übereinstimmend mit dessen Längsrändern, und aus einem zweiten Abschnitt 38b, der den überstehenden Abschnitten 18 der Abdeckung 35 entspricht. An diesen zweiten Abschnitten 38b werden die längsverlaufenden Verbindungsleisten 17 angeschraubt. In dieser besonderen Ausführung ist die Dicke der metallischen Platinen 38 geringer als die Dicke des mittleren Körpers 37, wobei sie auch gleich oder größer sein könnte und an der Innen- oder Außenseite des mittleren Körpers 37 angeschraubt oder angeklebt werden kann.
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Die Abdeckung 36 der 6B hat sowohl ihren mittleren halbkreisförmigen Körper 39, als auch die jeweiligen überstehenden Abschnitte 18, die aus einem metallischen Werkstoff bestehen, zum Beispiel aus Stahl, wobei sie jedoch auch aus einem beliebigen anderen Metall oder einer Metalllegierung bestehen können. Die Dicke des mittleren Körpers 39 beträgt mindestens 10 mm, um zu gewährleisten, dass dieser eine ausreichende strukturelle Steifigkeit aufweist, um den bei dem Mischvorgang erzeugten Schubkräften und Drücken standzuhalten. Der mittlere Körper 39 kann jedoch auch eine größere oder geringere Dicke aufweisen, in Abhängigkeit der spezifischen Anwendung und der Kräfte, denen er bei dem Mischvorgang standhalten muss. Ferner kann die Dicke der überstehenden Abschnitte 18 im Wesentlichen mit der Dicke des mittleren Körpers 39 übereinstimmen oder sich von dieser unterscheiden. In dieser Ausführung ist die Innenseite des mittleren Körpers 39 mit einer Schicht aus Kunststoffmaterial 40 versehen, zum Beispiel Polyethylen oder Polyurethan, wobei diese jedoch auch aus einem beliebigen anderen Polymer bestehen kann, dessen Antihafteigenschaften gewährleisten, dass die Masse an feuerfestem Material nicht an dieser anhaften. Die Schicht aus Kunststoffmaterial 40 hat eine Dicke von mindestens 2 mm, um zu gewährleisten, dass die Schicht aus Kunststoffmaterial 40 der mechanischen und chemischen Abnutzung standhalten kann, der sie bei dem Mischvorgang ausgesetzt ist, wobei außerdem gewährleistet ist, dass diese Schicht 40 die Antihafteigenschaften des Kunststoffs, aus dem sie besteht, beibehält.
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In beiden Ausführungen trägt das Kunststoffmaterial des mittleren Körpers 37 oder der Schicht aus Kunststoffmaterial 40 des mittleren Körpers 39 dazu bei, zu verhindern, dass die Masse an feuerfestem Material an den Innenflächen (Kontaktflächen mit dem feuerfesten Material in der Mischkammer der Mischmaschine) der Abdeckungen 35, 36 anhaftet oder kleben bleibt. Da das Kunststoffmaterial eine sehr viel geringere Porosität aufweist, als die Metalle, aus denen diese Abdeckungen im Allgemeinen hergestellt werden, kann der Feinanteil des feuerfesten Materials nicht an den Poren der Kunststofffläche anhaften, weshalb es nicht zu Verstopfungen im Inneren der Mischmaschine kommt.
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Die 7 zeigt eine Explosionsdarstellung einer der Abdeckungen 12 von 4 mit deren Verstärkungsstruktur 13. Diese Abdeckung 12 entspricht der Abdeckung 35, die in der 6A gezeigt wird. In dieser Explosionsdarstellung werden die Verstärkungsstruktur 13 und der mittlere Körper 37 und die gebogenen metallischen Platinen 38 der Abdeckung 12 getrennt gezeigt. Der erste Abschnitt 38a der metallischen Platinen hat eine Reihe von Durchgangsöffnungen 41, die bei dem Herstellungsprozess der Abdeckung 12 (zum Beispiel durch ein Spritz- oder Formverfahren) mit dem Kunststoffmaterial in flüssigem Zustand gefüllt werden, damit der mittlere Körper 37 bei der Verfestigung an den Platinen 38 befestigt wird. Die zweiten Abschnitte 38b haben auch Durchgangsöffnungen 42, die mit den an den längsverlaufenden Verbindungsleisten 17 vorgesehenen Durchgangsöffnungen 43 übereinstimmen, so dass durch Einführen der entsprechenden Gewindebolzen 44 die Abdeckung 12 an der Verstärkungsstruktur 13 befestigt wird. Die Gewindebolzen 44 werden mit Muttern, Unterlegscheiben oder ähnlichem an der Abdeckung und der Struktur befestigt. Alternativ zu den Gewindebolzen könnten auch Schrauben, Zapfen oder andere Mechanismen verwendet werden, die es ermöglichen, die Verstärkungsstruktur 13 an der Abdeckung 12 zu befestigen.
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In diesem Text sind die Begriffe „umfasst“ und deren Ableitungen (wie „umfassend“, etc.) nicht ausschließend zu verstehen, das heißt, diese Begriffe sind nicht so auszulegen, dass sie die Möglichkeit ausschließen, dass das was beschrieben und festgelegt wird zusätzliche Elemente, Schritte, etc. umfasst. Der Begriff „ein weiterer“, wie er in dem vorliegenden Dokument verwendet wird, bedeutet mindestens noch ein zweiter oder mehr. Die Begriffe „gekoppelt mit“ und „befestigt an“, wie sie in dem vorliegenden Dokument verwendet werden, bedeuten verbunden mit, entweder direkt, ohne ein dazwischen angeordnetes Element, oder indirekt, mit mindestens einem dazwischen angeordneten Element, sofern nichts anderes angegeben ist. Zwei Elemente können mechanisch, elektrisch oder im Hinblick auf die Kommunikation über einen Kanal, eine Verbindung, ein Netz oder ein Kommunikationssystem verbunden oder befestigt werden.
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Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die konkreten in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Ausführungen beschränkt ist, sondern dass sie auch alle Varianten umfasst, die von einem Fachmann auf dem Gebiet in Betracht gezogen werden können (zum Beispiel in Bezug auf die Wahl der Materialien, Abmessungen, Bauteile, Ausgestaltung, etc.), sofern diese unter den allgemeinen Schutzumfang der Erfindung fallen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
