DE2047650A1 - Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen klumpenfreien Gemisches - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen klumpenfreien GemischesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gemischen, insbesondere
die Herstellung von faserhaltigen Massen, worunter man Massen versteht, die Fasern in einer Aufschlämmung enthalten,
z.B. Glasfasern und ein Pulver oder mehrere Materialien (Zement oder Plaster oder ähnliches mit oder ohne weitere
Zusätze) in Wasser (oder irgendeiner anderen Flüssigkeit, z.B. einer wäßrigen Lösung). Der Ausdruck "Masse" soll hier
eine Anhäufung der Bestandteile bedeuten; es ist aber nicht damit gesagt, daß diese Anhäufung notwendigerweise behandelt
sein muß, um z.B. ein homogenes Gemisch dieser Substanzen zu ergeben.
Viele verschiedene Konstruktionen von Mischern stehen zur Zeit zur Verfügung, aber es hat sich gezeigt, daß sie, wenn sie zur
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Herstellung einer "faserigen Masse", wie oben definiert, angewendet werden, nicht ganz befriedigend sind. In derartigen
Fällen zeigte sich, daß sich beständig in dem Gemisch unakzeptabel große Klumpen bilden, wenn keine besonderen
Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, wie z.B., daß man den gesamten Faseranteil in kleinen Portionen der Aufschlämmung
zugibt, so daß zu jeder Zeit immer nur eine kleine Menge nicht vermischter Fasern vorhanden ist. Wenn einmal Klumpen
gebildet sind, verschwinden sie selbst bei längerem Mischen nicht. Es scheint, daß man die Klumpen grob in zwei verschiedene
Klassen einteilen kann, zumindest im Falle von Glasfasern in einer Zement- oder Piaster-Aufschlämmung. In der
Praxis wird es nicht immer möglich sein, zu sagen, in welche dieser beiden Klassen ein bestimmter Klumpen fällt. Allgemein
gesagt bestehen die Klumpen der ersten Klasse jedoch im wesentlichen
aus Glasfaserpfropfen. Es wird angenommen, daß diese Pfropfen durch ungenügende Zerteilung der Faser in der Masse
entstehen und möglicherweise auf der Neigung der Glasfaser beruhen, sich zusammen zu ballen oder sich sogar aneinander
zu reihen. In der zweiten Klasse liegen im wesentlichen Klumpen aus halbtrockenem Pulver, d.h. aus Zement oder Plaster vor,
die normalerweise einige nasse Fasern enthalten, die sicL nicht mit der Aufschlämmung verbunden haben. In diesem Falle
können die Klumpen im allgemeinen einen Durchmesser von 1,2 cm besitzen. Obwohl Pfropfen oder Klumpen von sehr viel geringerer
Größe möglicherweise toleriert werden könnten, können diese großen Klumpen zu Ausschuß der aus der Masse hergestellten
Gegenstände führen.
Das gleiche Problem ist wohl zu erwarten, unabhängig davon, ob das pulverförmige Grundmaterial Zement, Plaster und/oder
irgend ein anderes Material, z.B. Sand oder Mörtel und ob die Fasern Glasfasern oder Stahlfäden oder Fasern aus
irgend einem anderen Material, wie Kohlenstoff oder Asbest,
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Die vorliegende Erfindung "betrifft die Herstellung eines Gemisches,
besonders eines faserhaltigen Gemisches, indem mindestens ein Rührer durch das Gemisch "bewegt wird und eine weitere
zusätzliche Bewegung dieses Rührers vorgesehen ist und zwar entsprechend den in dem Gemisch herrschenden Bedingungen
erreicht wird, um dadurch die Bildung von Klumpen mindestens zu erschweren und wenn möglich, zu verhindern. Die
Relativbewegung des Rührers durch das Gemisch kann durch eine Bewegung des Rührers selbst oder des Gemisches hervorgerufen
werden, z.B. indem der Behälter mit dem Gemisch bewegt wird. Diese Bewegung ist zweckmäßigerweise eine Rotation
um eine durch den Rührer gehende Achse, die wesentlich (z.B. um 90°) zu der augenblicklichen Bewegungs-Richtung
dieser Achse durch das Gemisch geneigt ist. Die Dimensionen des Rührers zur Herstellung eines faserigen Gemisches sind
vorzugsweise groß gegenüber der Faserlänge, um ganz oder zumindest teilweise zu vermeiden, daß sich Fasern um den
Rührer wickeln. Es kann vorteilhaft sein, Mittel vorzusehen, um die Einstellung dieser Rührbewegung zu gestatten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Gemisches, vorzugsweise eines faserhaltigen Gemisches, weist
mindestens einen Rührer auf, der sich durch das Gemisch bewegen kann sowie Antrieb dafür. Darüber hinaus ist der
Rührer so montiert, daß er eine weitere Bewegung des Rührers auszuführen vermag, welche auf die im Gemisch herrschenden
Bedingungen eingestellt ist, um die Bildung von Klumpen zu vermeiden oder zumindest zu erschweren. Der Rührer ist vorzugsweise
so montiert, daß er eine gewisse Rotationsfreiheit um eine Achse besitzt, die durch den Rührer hindurch geht und
gegenüber der beabsichtigten zusätzlichen Bewegungs-Richtung geneigt ist (z.B. um 90°). Es können Mittel für positiven
Antrieb als zusätzliche Bewegung des Rührers vorgesehen sein.
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Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
der oder die Rührer so befestigt, daß sie eine kontinuierliche Drehung um ihre Achsen ausführen können. Der oder die Rührer
können z.B. so auf einer drehbaren Montageplatte befestigt sein, deren Achse jedoch nicht mit der Rührerachse zusammenfällt.
Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Montageplatte auf einem drehbaren Aggregat, dessen
Achse -' wenn möglich - durch sie hindurchgeht, aber mit der der Montageplatte nicht zusammenfällt. Die Vorrichtung kann
für absatzweisen Betrieb ausgelegt sein. Zweckmaßigerwexse ist sie so gebaut, daß sie bei Betrieb in einen Behälter für das
Gemisch hineinragt, wobei die Montageplatte exzentrisch zu dem Behälter angeordnet ist. Auf diese Weise führt der Rührer.
bei Betrieb eine sogenannte Bahnbewegung entlang der Innenseite des Behälters aus. Es kann vorgesehen werden, daß bei Betrieb
am nächsten Punkt der Behälterwand der Rührer noch einen Spalt läßt, der enger ist als die Klumpen, deren Bildung erschwert
werden soll, groß sind. Wenn gewünscht, kann in einem derartigen Falle der Behälter im horizontalen Querschnitt
kreisförmig sein und die Rotationsachse der Montageplatte so liegen, daß sie mit der Hauptsymmetrieachse des Behälters
zusammenfällt. Günstigerweise stehen beide bzw. alle Rotationsachsen von Rührer, Montageplatte und Aggregat senkrecht
zu der Gesamtbewegungsrichtung des Rührers.
Es kann eine Möglichkeit zur Einstellung des Abstands der Rotationsachse des Rührers zu der Montageplatte vorgesehen
sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur kontinuierlichen Verarbeitung der Massen herangezogen werden. Dabei kann der
Rührer so angeordnet sein, daß er sich als Ganzes so dreht, daß er in das Gemisch eintaucht und daraus wieder austritt
in einer allgemeinen Richtung, die in einem wesentlich kleineren Winkel als der rechte Winkel zu der allgemeinen Strömungs-
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richtung der Masse liegt.
Die Erfindung wird an folgenden Figuren erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Grundriß einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung,
woraus die relative Lage der verschiedenen Teile zueinander in einem bestimmten Augenblick
ersichtlich ist;
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,der
Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt einer Vorrichtung für kontinuierliches
Mischen;
Fig. 4 zeigt perspektivisch einen Teil der Vorrichtung für kontinuierlichen Betrieb;
Figg. 5 ■ .
und 6 zeigen eine Teilansicht bzw. einen Grundriß einer
abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung nach
Fig. 1 und 2.
Nach den Figuren 1 und 2 befindet sich die erfindungsgemäße Mischvorrichtung 10 in einem feststehenden Gefäß 12 für das
Gemisch.
Die Anordnung 10 umfaßt eine Montageplatte 14, die über ein Formteil 18, z.B. einen Adaptor, drehbar mit dem Hauptaggregat
verbunden ist. Dieser Adaptor dient dazu, ein übliches Aggregat mit vertikaler Achse über dessen Welle dem
erfindungsgemäßen Zweck anzugleichen. Dadurch lassen sich Flügelmischer mit horizontaler Achse in gleicher Weise
adaptieren. Das Aggregat 16 ist drehbar um eine vertikale
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Achse A-A, die mit der Hauptsymmetrieachse des Gefäßes 12 zusammenfällt, das im Grundriß rund erscheint. Die Montageplatte
14 ist um die Achse'B-B drehbar und trägt 3 Rührstäbe 20, die jeweils um ,ihre HauptSymmetrieachse C-C
drehbar sind. Jeder -Rührstab 20 besteht aus einer Hülse 22
um eine Spindel 24, die am oberen Ende der Hülse durch ein Kugel- oder Rollenlager 26 im Abstand gehalten wird. Die
Spindel 24 endet oben in einem Flansch 28, der starr an der Platte 14 montiert ist, während das untere Ende der Spindel
in die Lagerflächen des unteren (geschlossenen) Endes der Hülse eingreift. Ein Dichtungsring 30 zwischen der Hülse
und der Spindel verhindert das Eindringen von Material in den ringförmigen Zwischenraum.
Die Dimension der Rührstäbe soll zur Faserlänge groß sein,
z.B. für Glasfasern mit einer Längo von 1,3 bis 2,8 cm
soll der Durchmesser der Rührstäbe (wenn diese die gezeigte Form besitzen), vorzugsweise mindestens das 1,5- bis 2fache
dieses Wertes betragen. In jedem Falle soll der halbe Umfang nicht kleiner sein als diese Faserlänge. So sind z.B. Rührstäbe
mit einem Durchmesser von 40 mm geeignet für Glasfasern bis zu 15 mm. Die Rührstäbe haben natürlich einen Abstand zum
Boden und den Wänden des Gefäßes 12, der jedoch an den Punkten ihres geringsten Abstandes vorzugsweise nur gering ist. Wenn
die Rührstäbe 40 mm stark und 30,5 cm lang sind, ist eine Spaltweite von 5 mm geeignet.
Bei einer Abwandlung der in Figur 1 und 2 gezeigten Vorrichtung soll die Verstellbarkeit der Spaltbreite z.B. zwischen
3,2 mm bis 25,4 mm vor der Montage gegeben sein. Diese Abwandlung
ist in Fig. 3 gezeigt. Die Rührstäbe 20 sind auf eigenen Schlitten 32 montiert, welche mit Hilfe einer eingespannten
Gewindestange 33 über ein Zahnrad 34 radial über die Platte bewegt werden können. Das Zahnrad 34 greift in einen Zahnkranz
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35 ein, der konzentrisch um die Achse der Platte 14 an der Unterseite des Teils 36 des Aggregats 16 vorliegt. Nur aus
Gründen der Übersichtlichkeit greift das Zahnrad 34' an der
dem Zahnrad 34 diametral gegenüberliegenden Stelle in den Zahnkranz
35· Es dient zur Betägigung der anderen Rührstäbe 20. Die Gewinde oder Spurstangen 33 werden zu Anfang des Mischvorgangs
so eingestellt, daß die Rührstäbe 20 in einem Abstand von der Wand des Gefäßes 12 beginnen und mit der Drehung
der 'Platte 14 infolge der Drehung der Spurstange nach außen gedruckt werden, bis die Rührstäbe sich der Gefäßwand bis auf
einen minimalen Abstand genähert haben. Dieser minimale Abstand ergibt sich natürlich im Hinblick auf die zu vermeidende
Klumpenbildung. So können die Gewindestücke der Stangen 33 so angeordnet sein, daß sie in der Endstellung der Rührstäbe
über das Formteil (boss)des Schlittens 32 hinausgehen. Der
gleiche Effekt kann auch mit Hilfe von Gleitkupplungen auf den Zahnrädern 34 erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform laufen die Gewindestangen 33 bis zu einem Anschlag.
Es kann so eingerichtet werden, daß die Endstellung der Rührstäbe 20 eine bestimmte Zeit nach dem Beginn des Rührvorgangs
'irreicht wird.
Außer den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Maschinenelementen sind noch Antriebsmittel zur drehbaren Verbindung des Aggregats
16 mit der Platte 14 vorgesehen, so daß eine Drehung des Aggregats 16 um die Achse A-A die Drehung der Platte 14 um
die Achse B-B hervorruft. Das Antriebsmittel kann z.B. ein System von ineinandergreifenden Getrieberädern innerhalb des
Aggregats 16 enthalten, z.B. ein Planetenrad, das gegenüber der Platte 14 fest angeordnet ist und im Eingriff steht mit
einem nicht-drehenden zentralen Rad konzentrisch um die Achse A-A.
Bei Betrieb des erfindungsgemäßen Mischers ist dieser mit einem
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Motor verbunden (als M angedeutet). Dieser Motor setzt das
Aggregat 16 in drehende Bewegung um die Achse A-A und damit auch die Montageplatte 14 um die Achse B-B (als Planetenbahn).
Dann werden die Bestandteile des Gemisches bis zur
Füllhöhe L-L in den Behälter 12" eingeleitet.
Wenn die Bestandteile des Gemisches in dem Gefäß 12 sind, beträgt die Winkelgeschwindigkeit des Aggregats 16 um
die Achse A-A typischerweise 50 UpM und der Platte 14 um
die Achse B-B 15O UpM. Bei diesen "Geschwindigkeiten können
12,7 kg Plaster-Gemisch mit einem Wassergehalt von ^O % und
einem Glasfasergehalt von 4 % in ungefähr JO see ausreichend
vermischt werden, ohne daß es zur Bildung von Klumpen oder Pfropfen kommt. .·' .
Die genaue Rotationsbewegung der Stäbe 20 um ihre Achsen C-C
ist noch nicht bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Stäbe kontinuierlich in einer Richtung sich um diese
Achsen drehen (jedoch wahrscheinlich nicht mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit). Andererseits ist es auch möglich,
daß sie tatsächlich eine ziemlich reguläre oszillierende Drehbewegung ausführen. Es kann aber auch sein, daß ihre
Bewegung um die Achse C-C vollständig unregelmäßig ist. Wie die eigentliche Bewegung der Rührstäbe auch sein mag,
ist ihre Wirksamkeit bei der Herstellung eines Gemisches unzweifelhaft. Es wird vermutet, daß der überraschende Erfolg
des Mischers dadurch eintritt, daß die Stäbe 20 um ihre Achse C-C frei rotieren können und einen Freiheitsgrad der Rotation
besitzen, durch den die Fasern, die einen Rührstab berühren, sofort wieder in das Gemisch zurückgeführt werden, wenn sich
der Stab dreht oder momentan seine bestehende Drehungsbewegung unter ihrem Einfluß ändert. Es wird angenommen, daß
dieses Verfahren dadurch erleichtert wird, daß der halbe Umfang der Rührstäbe größer ist als die maximale Faserlänge
bei entsprechender Mischereinstellung.
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' Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch' zur kontinuierlichen
Behandlung eines faserhaltigen Gemisches angewendet werden. Eine Möglichkeit ist in der Fig. 4 gezeigt. Bei dieser
Ausführungsform sind die Mischglieder 40 quer zu der Fließrichtung des Gemisches in' einem Trog 41 angeordnet. Der
Massestrom wird durch die Pfeile angedeutet. Es wird angenommen, daß diese Darstellung deutlich genug ist und keine weitere Beschreibung erfordert. Jedes Mischglied 40 hat in
der gezeigten Ausführungsform vier drehbare Rührarme 41,
deren Achsen im rechten Winkel zu der Welle 42 stehen. Die Wellen 42 sind gegen die Fließrichtung des Massenstromes
angeordnet. An jeder Seite des Troges 44 sind Lager 43 vorgesehen.
Bei Betrieb kann die gesamte Fließbewegung der Masse derart sein, daß sich die Rührarme 41 drehen. Irgend
eine Art von Schaufelwirkung o.dgl. kann notwendig oder er\jmnscht sein, um die Rührer in Drehung zu versetzen. Anscheinend
besitzen in einem derartigen Fall die Rührer noch einen Freiheitsgrad der Rotation, so daß sie ihre
Bewegung beschleunigen oder verlangsamen können, um - wenn nötig - die Fasern abzustreifen, die dazu neigen, sich auf
ihnen abzulagern.
Die Bedeutung der Eigenschaften der Oberflächen der Rührer ist noch nicht sicher und erkannt. Rührer mit polierten
Metalloberflächen sind erfolgreich verwendet worden, aber es ist noch nicht sicher, ob Oberflächen mit geringer
Reibung (z*B. Polytetrafluoräthylen) oder Oberflächen mit
hoher Reibung die Leistungsfähigkeit der Anlage verbessern. Einerseits könnten die Fasern von einer Oberfläche mit geringerer
Reibung/ als sie zur Zeit verwendet wird, leichter abgleiten, aber andererseits bewirken diese Fasern weniger
wahrscheinlich die freie Bewegung der Rührer, die notwendig erscheint, damit die auf den Rührern sich ansetzenden Fasern
wieder frei kommen.
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Bei diesen Ausführungsformen sind es die durch die Hasse auf
die Rührer ausgeübten Kräfte, die deren Bewegung zur Freisetzung der Fasern hervorrufen. Bei einer weiteren Ausführungsform
nach der Erfindung werden die Rührer zu ihrer die Fasern abstreifenden Bewegung (möglicherweise durch
den "Magnus-Effekt") angetrieben mit einer außerhalb des Gemisches angeordneten Vorrichtung. Die Steuerung erfolgt mit
Sensoren, die in den Behälter reichen und während des Mischvorgangs die physikalischen Eigenschaften des Gemisches bestimmen.
Eine derartige Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Die drehbaren Rührer 20 werden
mit Hilfe von Kettenrädern 50 gedreht, die ihrerseits von den Ketten 51, 52, 53 über ein Kettentrad 54-, welches die
Platte 14 dreht, betrieben werden.-Durch geeignete Wahl der relativen Durchmesser der Kettenräder 50 und 54- kann die
entsprechende Rotationsgeschwindigkeit der Rührer 20 eingestellt werden. Gleitkupplungen o.dgl. an allen oder einigen
Kettenantrieben sind vorgesehen, um die Eigenschaften der Masse zu ermitteln. Gegebenenfalls kann der Antrieb des
Hauptkettenrades 54- durch einen (nicht gezeigten) Pü hler aufgrund
der Masseeigenschaften geregelt werden.
ANSPRÜCHE:
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Herstellung eines im wesentlichen
klumpenfreien Gemisches durch Relativ-Bewegung des Rührers
gegenüber dem Mischgut, gekennzeichnet durch einen Rührer der eine zusätzliche Bewegung auszuführen vermag,
hervorgerufen durch das Mischgut.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer drehbar um seine Achse
montiert ist, wobei diese Achse geneigt ist zu der Bewegungsachse
durch das Mischgut.
3.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
g e k e η no
zeichnet , daß die Achsenin einem Winkel von 90 zueinander stehen.
4.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e -
kennzeichnet , daß der Rührer eine kontinuierliche
Drehung um seine Achsen auszuführen vermag.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch g e kennze
ichnet, daß der oder die Rührer (20), auf einer-•Montageplatte
(14) drehbar angeordnet sind und die Drehachse der Montageplatte nicht mit der Drehachse des Rührers
zusammenfällt.
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ORIGINAL INSPECTED
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Montageplatte mit einem drehbaren
Aggregat (16) verstellbar verbunden ist, deren Drehachse nicht mit der Drehachse der Montageplatte zusammenfällt.
7· " Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Zusaramenwirkung mit
einem kreisrunden Behälter, wobei zumindest ein Teil des Rührers in das Mischgut reicht, gekennzeichnet
durch eine Montageplatte exzentrisch zu dem Behälter (12) gelagert, so daß ein einstellbarer Spalt zwischen Behälterwand
und drehendem Rührer gebildet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehachse des Aggregats (16) mit
der Hauptsymmetrieachse des Behälters zusammenfällt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter derart beweglich
montiert ist, daß zumindest ein Teil der Relativ-Bewegung des Rührers gegenüber dem Mischgut durch Bewegung des
Behälters Zustandekommen kann.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Aggregats und/oder
die Drehachse der Montageplatte und/oder die Drehachse des Rührers senkrecht zu der allgemeinen Richtung des Rührers
durch das Mischgut steht.
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Lee J* rs e
ϊ te
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| DE2047650B2 DE2047650B2 (de) | 1974-08-08 |
| DE2047650C3 DE2047650C3 (de) | 1975-03-20 |
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| FR (1) | FR2062754A5 (de) |
| GB (1) | GB1321234A (de) |
| IE (1) | IE35677B1 (de) |
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