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Verfahren zum Schutz von Mischerschaufeln gegen Verschleiß.
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Diese Erfindung bezieht sich auf Mischerschaufeln, Abstreifer und
dergleichen, insbesondere für Ringtrogmischer für Beton und andere körnige, meist
plastische Mischgüter.
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Die vorgenannten Mischerschaufeln, Abstreifer und dergleichen unterliegen
im Betrieb hohem und örtlich sehr verschiedenem Verschleiß. Insbesondere verschleißen
ziemlich rasch die der Mischgefäß-Außenwand und dem Mischgefäß-Boden zunächst liegenden
Streifkanten und Spitzen der Mischerschaufeln dadurch, daß Mischgutteilchen in die
Spalte zwischen Mischerschaufel und Mischgefäß eindringen und teils infolge Kornzertrümmerung,
teils infolge von Abschliff, die die Spalte begrenzenden Oberflächen von Mischerschaufel
und Mischgefäßwandung zerstören.
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Dadurch ändern sich die Außenmaße der Mischerschaufeln; der Spalt
vergrößert sich; die Abstreifwirkung und saubere Entleerung wird beeinträchtigt.
Oftmals, z.B. in Ringtrogmischern bei kleinem radialen Anstellwinkel der Schaufel,
rundet sich die vorlaufende Spitze der Mischerschaufel so stark ab, daß die Wände
des Mischgefäßes nicht mehr sauber geräumt werden und Mischgutwülste in der Ecke
zwischen Boden und zylindrischer Außenwand stehen bleiben, auf denen die Mischerschaufel
dauernd gleitet, wodurch der weitere Verschleiß der Spitze und der anschließenden
Streifkanten noch beschleunigt wird. Wenn die Nachstelimöglichkeit der Schaufel
erschöpft ist, oder wenn insbesondere die Schaufelspitze zu stark abgenützt ist,
muß die Schaufel ersetzt und erneuert werden, was zu lästigen Betriebsunterbrechungen
und Betriebskosten Anlaß gibt.
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Man hat zur teilweisen Überwindung dieser überstände bereits vorgeschlagen,
die Mischerschaufeln ganz aus besonders hartem, verschleißfestem Guß herzustellen;
die zu berücksichtigende Bruchfestigkeit und die Herstellkosten setzen aber diesen
werkstofflichen Maßnahmen eine deutliche Qrenze.
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Deshalb sind auch Verstärkungen an den Hauptverschleißstellen vorgeschlagen
worden. Eine andere, bekannte Schutzmaßnahme besteht darin, daß entlang den Streifkanten
in Bewegungsrichtung offene Taschen angeordnet werden, in denen Mischgut angestaut
und dauernd erneuert wird. Außerdem wurde vorgeschlagen, durch senkrechte Anstellung
der spaltnahen Zonen der Mischerschaufel eine zusätzliche Hilfsströmung des Mischgutes
etwa parallel zu den Streifkanten zu erzeugen, um die Zahl der den Spalt überströmenden
"gefährlichen Teilchen" herabzusetzen. Endlich hat man bereits vorgeschlagen, die
besonders gefährdete, vorlaufende Spitze von Ringtrogmischer-Schaufeln mit einer
kleineren Zweitstoffauflage, zum Beispiel Hartmetall, zu panzern. Es besteht aber
infolge stetiger Steigerung der Umfangsgeschwindigkeiten und sonstiger Erschwerungen
immer noch erhebliches Interesse an der weiteren Verbesserung und Verbilligung der
Mischerschaufeln bezüglich der Lebensdauer; diese Forderungen beziehen sich ganz
besonders auf die üblichen Hauptverschleißstellen der Schaufeln, bei Ringtrogmischer-Außenschaufeln
also vorzugsweise auf die vorlaufende Spitze und die benachbarten Teile der Streifkanten.
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Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die letztgenannten höchstbeanspruchten
Außenzonen von Mischerschaufeln, Abstreifern und dergleichen für rotierende Mischmaschinen
für Baustoffe und andere körnige Mischgüter, insbesondere bei Außenschaufeln für
Ringtrogmischer gegen Verschleiß zu schützen.
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Erfindungsgemäß wird die vom Mischgut überströmte Arbeitsfläche der
Schaufel durch Strömungshindernisse, wie Rippen und-ierglehen in eine Außenzone
und mindestens eine Innenzone unterteilt, so daß der Rückdruck der Strömung über
die Innenzone (n) mindestens teilweise, zweckmäßig größtenteils, durch das Strömungshindernis
aufgenommen und dadurch von der Außenzone ferngehalten wird.
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Bei üblichen Mischerschaufeln mit ungeteilter Arbeitsfläche wird über
der Arbeitsfläche eine Mischgutströmung erzeugt, die je nach radialer und vertikaler
Neigung der Schaufel horizontal oder diagonal von außen nach innen fließt. Diese
Strömung setzt ein Druckgefälle im Mischgut von den Eintrittsstellen des Mischgutes
in die Schaufelarbeitsfläche bis zu den Austrittsstellen voraus. Mit anderen Worten
muß durch Einleitung entsprechender Antriebsenergie an den Eintrittsstellen der
Strömung ein (örtlich verschiedener) Überdruck erzeugt werden, der ausreicht, um
alle Widerstandskräfte der Mischgutströmung zu überwinden. Die Eintrittsstellen
der Strömung sind die Wandstreifkante, die Bodenstreifkante und die dazwischen liegende,
vorlaufende Spitze. Gerade diese Strömungs-Eintrittsstellen sind die meistgefährdeten
Verschleißstellen der Schaufeln; der hier eintretende Verschleiß bestimmt i.a. die
Lebensdauer der Schaufel; demgegenüber tritt der Verschleiß über der übrigen Arbeitsfläche
an Bedeutung sehr stark zurück.
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Es wurde zur erkannt, daß dieser hohe Verschleiß an den Strömungseintrittsstellen
eng mit den dort herrschenden hohen Mischgutdrücken zusammenhängt. Der Verschleiß
der Schaufel erfolgt im allgemeinen vom Spalt her, also durch Vorgänge im Spalt,
teilweise durch Zertrümmerung von in den Spalt eindringenden ttgefahrlichen" Mischgutkörnchen
von etwa Spallthöhe, teilweise durch Überschleifen des im Spalt sich bildenden,
geschlossenen Mischgutwulstes aus feinen Körnchen durch die Schaufel.
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Die an den Mischgut-Eintrittsstellen sich ausbildenden Drücke entsprechen,
wie ausgeführt dem Rückdruck der Schaufelströmung.
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Dieser Rückdruck wird verursacht durch eine ganze Reihe von Teilkräften,
z.B. die Zentrifugalkraft, die zur Beschleunigung des Mischgutes über der Schaufel
erforderliche Beschleunigungskraft, die vom Mischgut über der Arbeitsfläche erzeugte
Reibungskraft, die Reibung des Mischgutes an Boden und Außenwand, die zum Anheben
oder Wegschieben des Mischgutes außerhalb der Schaufel erforderliche Bewegungskraft,
die innere Reibung des Mischgutes usw. Die Summe aller dieser Kräfte ergibt den
(örtlich verschiedenen) Rückdruck an den Strömungseintrittsstelle, Es ist besonders
nachteilig, daß dieser Rückdruck sich i.a. gerade über den gefährdesten Stellen
der Schaufel, den spaltbegrenzenden Streifkanten und der Spitze ausbildet.
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Es wurde nun gefunden, daß man diesen Übelstand weithin vermindern
kann, wenn man die Arbeitsfläche der Schaufel erfindungsgemäß unterteilt und die
Außenzone, zweckmäßig großenteils, vom Gesamt-Strömungsrückdruck entlastet. Die
vorliegende Erfindung ist an zwei Ausführungsbeispielen erläutert und zwar zeigen:
Abb. 1: eine Mischerschaufel nach der Erfindung in Vorderansicht, Abb. 2: die Seitenansicht
der gleichen Mischerschaufel, Abb. 3: die Aufsicht auf die gleiche Mischerschaufel,
Abb. 4: eine zweite Ausführungsform in Aufsicht
In Abb. 1,2,3 ist
mit 1 eine der Einfachheit halber viereckige Mischerschaufel bezeichnet, die unter
einem gewissen Radialwinkel senkrecht oder schräg im Mischer stehen soll.
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Durch eine Rippe 2 ist die Arbeitsfläche der Schaufel in eine Außenzone
3 und eine Innenzone 4 unterteilt; dadurch werden 2 getrennte Strömungsfelder erzeugt,
deren ungefähre Strömungslinien gestrichelt eingezeichnet sind. Mit 5 sei die Resultate
der verschiedenen Strömungswiderstände, die in verschiedenen Richtungen über und
nahe der Außenzone wirken, bezeichnet. Dieser Resultante 5 halten das Gleichgewicht
die Drücke 6 entlang der Rippe 2 und die Drücke 7 entlang dem inneren Teil der Bodenstreifkante.
In ähnlicher Weise wird über der Außenzone 3 eine (gegenüber 5 viel kleinere) Resultante
8 ausgebildet, der die entsprechend kleineren Drücke 9 entlang der Wandstreifkante
und 10 entlang dem äußeren Teil der Bodenstreifkante das Gleichgewicht halten.
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Würde, wie bei bisher üblichen Schaufeln die Rippe 3 fehlen, so würden
anstelle der ki- neT'rr Drücke 9, 10 an diesen besonders gefährdeten Stellen etwa
die Drücke (6 + 9) bzw.
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(7 + 10) entstehen, wodurch der bisherige hohe Verschleiß erklärt
ist. Durch die Rippe 2 wird die Außenzone 3 von einem großen Teil des gesamten Strömungsrückdruckes
entlastet, damit der Verschleiß der Wandstreifkante, der Spitze und des äußeren
Teiles der Bodenstreifkante wirksam vermindert und die Lebensdauer der Schaufel
erhöht.
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Die Rippe 2 sollte möglichst so angeordnet sein, daß der Durchströmungsquerschnitt
zwischen Rippe und Wand sich in Strömungsrichtung erweitert, nicht verengt; dieser
Strömungsquerschnitt sollte außerdem überall größer sein als die größten,. im Mischgut
vorkommenden Teilchen.
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Die Höhe der Rippe 2 kann variabel sein; zweckmäßig wird sie unten
größer gewählt als oben. Die Höhe sollte so gewählt werden, daß eine größere Strömung
und ein erheblicher Druckausgleich über die Rippe weg zwischen Innenzone 4 und Außenzone
3 vermieden wird; die mittlere Höhe der Rippe kann mindestens ein Viertel der Schaufelhöhe
H (Abb.l) betragen.
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über der Arbeitsfläche sollte die Rippe 2 so angeordnet und so ausgebildet
sein, daß sie quer zur Gemischströmung einen hoher in Strömungsrichtung möglichst
kleinen Widerstand erzeugt. Die Rippe 2 wird bei 11 zweckmäßig nicht ganz bis zum
unteren Schaufelende geführt, damit Beschädigungen des Bodens vermieden werden;
demselben Zweck dienen starke Ausrundungen Im der Kehle 12. Die Rippe 2 ist zweckmäßig
nicht senkrecht zur Arbeitsfläche, sondern etwa in Bewegungsrichtung angeordnet
und am vorderster Ende keilförmig ausgebildet oder abgerundet. Die Rippe 2 kann
auch gekrümmt verlaufen.
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Zusätzlich kann die Außenzone 3 etwa gemäß der strichpunktierten Linie
13 - 14 verkürzt werden, um die Strömungswege über dieser Außenzone zu vermindern
und die Drücke 9, 10 noch weiter herabzusetzen.
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Eine zweite Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung ist Abb.
4 dargestellt. Dort ist mit 1 wieder eine Mischerschaufel, mit 2 eine als Schaufelwand
ausgebildete Rippe, mit 3 die Außenzone, mit 4 die Innenzone bezeichnet. In diesem
Fall ist die Außezone weit vor (n Bewegungsrichtung) die Innenzone gelegt und senkrecht
zur Wand angeordnet. Dadurch gelangt die Außezone in eine Zone geringeren Gemischdruckes,
der sich erst kurz vor der Innenzone 4 auf eeine volle Höhe aufbaut entleert diese
Schaufel gut.
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Die Erfindung gewährleistet beträchtliche Erhöhung der Lebensdauer
der Mischerschaufeln durch Schonung der Streifkanten und der vorlaufenden Spitze.
Durch Teilung des Mischgutes wird auch die Mischwirkung verbessert.