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Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung und Forderung
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einer Mischung aus iein- bis grobkörnitem Mischgut mit einer Flussigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung und Forderung
einer Mischung aus pulverförmigem oder körnigem Mischgut mit einer Flüssigkeit,
die insbesondere bei einer Mischung und Förderung von Baustoff/FlUssigkeitsmischungen
verschiedenster Art Verwendung findet.
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Aus dem DT-GBM 7240026 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, die
zum kontinuierlichen Anmischen und Verspritzen von Putzmörtel, insbesondere Putzmörtel
auf Basis von Kalkstein,einsetzbar
ist, wobei das in einen Vorratsbehälter
geschüttete trockene Mischgut zu einer senkrecht stehenden zylindrischen Fallstrecke
gefördert wird, in der ein umlaufender Mischer angeordnet ist, der das Material
lockert und dann das Material in ein waagrecht liegendes Rührwerk leitet, in dem
es mit Wasser innig durchnj ;cht und anschliessend durch eine Schraubenpumpe zum
Verarbeitungsort gedrückt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung findet die Vermischung
des Mischgutes mit der Flüssigkeit erst am Ende des relativ langen Saugraums vor
der Pumpe statt. Dadurch ergibt sich einerseits eine relativ große Baulc te, anderersits
ist eine homogene Vermischung des festen Mischgutes mit der Flüssigkeit bei verschiedenen
anderen MischgUtern nicht sichergestellt.
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Aus dem DT-GBM 70 46 623 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Mischen von trockenem, feinkörnigem bis pulver -förmigem Gut bekannt, wobei insbesondere
Baustoffe mit einer Flüssigkeit in einer Mischkammer gemischt und anschliessend
mittels einer Förderpumpe gefördert werden, und wobei der Vorratsbehälter waagrecht
zur vertikal angeordneten Mischkammer und der darunter liegenden Förderpumpe angeordnet
ist. Die Mischkammer ist zur Saugöffnung der Pumpe ofen, und die Flüssigkeit wird
mittels eines waagrechten Einlaßstutzens in die Mischkammer eingeleitet. Auch bei
dieser bekannten Anordnung ist der Vermischungsgrad nicht voll befriedigend, da
insbesondere Schwankungen der auf die Zeit bezogene Fördermenge sich unmittelbar
auf die Verweildauer des Mischgutes in der Mischkammer auswirken.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung und Förderung einer Mischung aus fein- bis grobkörnigem Mischgut mit
einer Flüssigkeit Zl schaffen, die kontinuierlich ein homogenes Gemisch aus eins,
trockenem Mischgut und Flüssigkeit erzeugt und an einem Auslaß einer Förderpumpe
bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung und Förderung einer Mi -schung au4örnigem oder Pulverför/Mischgut mit
einer Flüssigkeit gelöst, die einen Vorratsbehälter enthält, aus dem eine von einem
Motor antreibbare Förderschnecke das - Mischgut in einer vertikal an der Vorratskammer
sitzenden Mischkammer eingibt, in der ein vertikal angeordneter Mischer umläuft,
und die ferner eine darunter, angeordnete Exzenterschneckenpumpe mit vorgeschaltetem
Saugraum enthält, in den die Mischkammer mündet, wobei der Pumpenrotar über eine
mit Förder- und Mischflügeln versehene, durch den Saugraum geführte Antriebs -welle
von einem Getriebemotor antreibbar ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß
mindestens eine Zufuhrdüse in der Außenwand der Mischkammer zur Flüssigkeitszufuhr
vorgesehen ist, und daß zwischen Mischkammer und Saugraum der Pumpe eine Blende
vorgesehen ist, die den Austritts -querschnitt für das Mischgut verengt.
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Durch die Zufuhr der Fltissigkeit in der Mischkammer er -gibt sich
gegenüber den bekannten Vorrichtungen der Vor -teil, daß der Mischprozeß schon vor
dem Saugraum beginnt, eo daß trotz relativ kurzer Baulänge des Saugraums eine aus
Mischkammer und Saugraum resultierende relativ lange Mischstrecke vorhanden ist.
Durch die Blende zwischen Miachkasmer und Saugraum der Pumpe ergibt oich insbesondere
der Vorteil, daß aufgrund der geeignet gewählten Verengung der Austritts- oder Durchtrittsfläche
das Mischgut eine gewisse Mindestmischzeit in der Mischkammer verbleibt, wodurch
eine bessere Homogenität der Vermischung der einzelnen Mischkomponenten erzielt
wird. Durch Einhaltung einer Mindestmischzeit der Mischkomponenten in der Mischkammer
lässt sich darüberhinaus durch geeignete Steuer- oder Regeleinrichtungen der Mischvorgang
steuern oder regeln.
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Eine verbesserte Steuerbarkeit oder Regelbarkeit des Mischvorganges
ist
insbesondere dann wichtig, wenn in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Vielzahl
verschiedener Mischgüter mit unterschiedlicher Mischbarkeit verarbeitet wird.
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Die Blende ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
als ebene platte ausgebildet und waagrecht am Ende der Mischkammer vor dem Saugraum
der Pumpe angeordnet.
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Dabei bedeckt die Blende bevorzugt mehr als die Hälfte des Querschnitts
der Mischkammer.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besitzt die Mischkammer einen zylinderförmigen Querschnitt, und die
Fläche der Blende ist einerseits von der rohrförmigen Außenwand der Mischkammer
und andererseits durch eine Kreissehne begrenzt, die kürzer als der Durchmesser
der Mischkammer ist, wobei die Blende das Zentrum des Mischkammerquerschnitts überdeckt.
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Bevorzugt wird die als Kreissehne ausgebildete Begrenzungskante der
Blende parallel zur Antriebswelle der Pumpe angeordnet.
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Die Drehrichtung des umlaufenden Mischers wird bevorzugt so festgelegt,
daß das infolge der Zentrifugalkraft und der Schwerkraft tangential zur Außenwand
der Mischkammer nach unten austretende Mischgut eine Geschwindigkeitskomponente
in Richtung zur Saugöffnung der Pumpe besitzt. Die auf der Ant-riebswelle der Pumpe
innerhalb des Saugraums sitzenden Förder- und Mischflügel nehmen dann das Mischgut
unter Beibehaltung der zur Saugöffnung der Pumpe gerichteten Bewegung mit und bewirken
so eine optimale Füllung der Pumpe.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß unkontrollierte Strömungsvorgänge
im Pumpensaugraum den Mischprozeß durch Rückspritzen oder Rückfördern in die Mischkammer
nicht nachteilig beeinflussen können.
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Die Anordnung der Misch- und Förderflügel, die über die Länge des
Saugraums auf der Pumpenantriebswelle angeordnet sind, ist in einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung so getroffen, daß deren Fördermenge grösser ist als
die Fördermenge der Pumpe. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß ein optimaler
Füllungsgrad der Pumpe erzielt wird und infolge des Förderüberschusses eine weitere
Homogenisierung des Gemisches im Saugraum erreicht wird.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer Mischkammer
mit kreiszylindrischem Querschnitt, in der die Blende an die rohrförmige Außenwand
der Mischkammer angepasst ist und sich über die Symmetrieachse der Mischkammer erstreckt,
ist auf der Blende bevorzugt ein zentrisches Lager für den umlaufenden Mischer vorgesehen.
Durch diese Maßnahme ergibt sich ein genauer Rundlauf des Mischers. Das Lager enthält
bevorzugt eine Kugel in einem auf der Blende angeordneten Auflager und eine am Mischer
befestigte, über die Kugel und das Auflager gestülpte Pfanne. Da diese untere Lagerung
der Mischerwelle in der Mischkammer liegt und somit der Verschmutzung und dem Verschleiß
durch das Mischgut ausgesetzt ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine wartungsfreie Lagerung mit gehärteter Stahlkugel und gehärteter
Kugelpfanne eingesetzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird die Zufuhrdüse zur Flüssigkitszufuhr in die Mischkammer tangential in Drehrichtung
des Mischers an der Außenwand der Mischkammer angeordnet. Bevorzugt mündet die Zuführdüse
dabei nach unten geneigt in die Mischkammer ein.
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Gemäß einer w. teren bevorzugten Ausfuhrungsform sind mehrere tangential
und nach unten geneigte Zuführdüsen vorgesehen, die entweder in einer oder in mehreren
Ebenen gestaffelt angeordnet sind. Durch eine derartige Aufteilung des Flüssigkeitsstroms
und durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der
Zuführdüsen an ihrer
Mündungsstelle wird der Mischprozeß beschleunigt und der Vermischungsgrad verbessert.
Erfindungsgemäß lassen sich außerdem vor den Zuführdüsen Regel- oder Steuerventile
zur Regelung oder Steuerung der Flüssigkeitszufuhr vorsehen. Wird als Förderpumpe
eine Exzenterschneckenpumpe verwendet, die eine vom Fördledruck weitgehend linear
abhängige Förderkennlinie besitzt d.h. bei steigendem Förderdruck weniger fördert,
so werden bevorzugt die Regel- oder Steuerventile in Abhängigkeit vom Flirderdruck
gesteuert bzw. geregelt. Durch derartige erfindungsgemäße Maßnahmen lässt sich der
Flüssigkeits -Feststoff aktor auch bei Schwankungen der Fördermenge konstant halten.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin -dung
ist die Öffnuiig zwischen Vorratsbehälter und Mischkammer so ausgestaltet, d<jß
sie eine möglichst große Durchtrittsfläche besitzt. Dadurch ergibt sich der weitere
Vorteil, daß das Trockenmaterial ohne Pressung aus dem Vorratsbehälter in die Mischkammer
gelang-:. Das auf diese Weise in die Mischkammer eingegebene Trockengut lässt sich
dann durch den umlaufenden Mischer mit der zugegebenen Flilssigkeit homogen vermischen.
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Die Drehrichtungen des Mischers und der Antriebswelle der Pumpe und
die Austrittsöffnung der Blende sind einander so zugeordnet, daß das tangential
zur Außenwand der Mischkammer nach unten austretende Mischgut von den Misch- und
Förderflügeln der Antriebswelle in Austrittsrichtung weiterführbar und zur Saugöffnung
der Pumpe bringbar ist.
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Um auch nach langer Betriebsznit der erfindungsgemäßen Vor -richtung
gleich äßig homogene Mischungen zu erzeugen, sind die dem Verschleiß ausgesetzten
Kanten und Flächen des umlaufenden Mischers mit hochverschleißfestem Material gepanzert.
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Außerdem sind erfindungsgemäß Mischerantrieb und Pumpenantrieb
getrennt,
wobei mindestens ein Antrieb regelbar ist. Der Mischerantrieb sitzt bevorzugt auf
einem abklappbaren Motor -flansch. Wird der Mischerantrieb abgeklappt, so ist dann
ein einfacher und freier Zugang zur Mischkammer gegeben.
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Der Stator der Pumpe, die bevorzugt als Exzenterschnecken -pumpe ausgebildet
ist, lässt sich erfindungsgemäß mittels hierfUr vorgesehene Spannschraube nachspannen.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert.
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In den Figuren zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung
nach der Erfindung in Schnittdarstellung; Fig. 2 eine vergrösserte Schnittdarstellung
des Durchtrittsbereichs der Vorrichtung gemäß Figur 1 zwischen Mischkammer und Saugraum
der Pumpe; Fig. 3 einen Schnitt durch die Mischkammer längs der Linie A-B in Figur
2; und Fig. 4 einen Schnitt durch die Mischkammer längs der Linie C-D in Figur 1.
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Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Schnittdarstellung. Ein Vorratsbehälter 1 ist zur Aufnahme des fein-
bis grobkörnigen Mischgutes waagrecht angeordnet und enthält eine im wesentlichen
waagrecht ausgerichtete Förderschnecke 2, die am äußeren Ende des Vorratsbehälters
1 von einem Motor 4 antreibbar ist. An der dem Motor abgewandten Stirnseite des
Vorratsbehälters 1 ist eine Mischkammer 5 vertikal angeordnet, wobei das Lager 3
der
Förderschnecke 2 in der Durchtrittsöffnung zwischen Vorratsbehälter 1 und Mischkammer
5 von einem vertikalen Steg 3t gehalten wird. Die Durchtrittsöffnung zwischen Vorrats
-behälter 1 und Mischkammer 5 besitzt eine möglichst große Fläche, damit dav im
Vorratsbehälter gelagerte Trockenmaterial ohne Pramgen und Vt klumpungen in die
Mischkammer gelangen kann, vergleiche auch Figur 4.
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Die Mischkammer 5 besitzt in der dargestellten Ausführungsform einen
kreiszylindrischen Querschnitt und ist von einer rohrförmigen Außenwand 6 umgeben.
In der Mischkammer 5 be -findet sich eine Welle, die am oberen Ende als Dosierschneoke
16 und im mittleren und unteren Bereich als Mischer 7 ausgebildet ist. Der Mischer
7 besteht aus zwei vertikalen Stäben, die an ihren oberen und unteren Enden mittels
Stegen untereinander und mit der Mischerwelle 11 verbunden sind, wobei die Mischerwelle
über die Länge der Stäbe des Mischers 7 unterbrochen ist. Die Mischerwelle 11 wird
durch einen Mischer antrieb 10 angetrieben, der an der oberen Stirnseite des vertikalen
Mischrohres 6 auf einem abklappbaren Motorflansch 10 angeordnet ist und bei Bedarf
abgeklappt werden kann, um von oben einen freien Zutritt in die Mischkammer zu ermöglichen.
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Wie insbesondere aus Figur 2 entnehmbar ist, ist der Mischer 7 an
seinem unteren Ende in einem Lager 8 gelagert, das auf einer Blende 12 angeordnet
ist, die am Ausgang der Mischkammer 5 zwischen Mischkammer und Saugraum 25 der Pumpe
27 als waagrechte Platte sitzt. Dabei sind die Stäbe des Mischers 7 über einen Steg
14 mit einer Lagerpfanne 8b verbunden, die eine Kugel 8a umschliesst, die ihrerseits
auf einem auf der Blende 12 angeordneten Auflager 8c liegt.
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Wie insbesondere in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt, deckt die
Blende mehr als die Hälfte des Querschnitts der Misch -kammer 5 ab. Die Blende grenzt
einerseits unmittelbar an die
Außenwand 6 der Mischkammer 5 an,
sie besitzt in diesem Bereich gemäß der dargestellten Ausführungsform der Mischkammer
eine kreisbogenförmige Begrenzung. Die Endpunkte der kreisbogenförmigen Begrenzungskante
sind durch eine Kreis -sehne miteinander verbunden. Dabei deckt die Blende auch
das Zentrum der Mischkammer ab. Zentral zur Außenwand 6 der Mischkammer 5 ist auf
der Blende das Lager 8 für den Mischer 7 vorgesehen, vergleiche Figuren 2 und 3.
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Die Blende 12 ist so ausgerichtet, daß die als Kreissehne 12a ausgebildete
Begrenzungskante parallel zur Antriebswelle 22 der Pumpe 27 verläuft. Ferner sind
die Drehrichtungen des Mischers 7 und der Antriebswelle 22 und die Austrittsöifnung
der Blende 12 einander so zugeordnet, daß das tangential zur Außenwand 6 der Mischkammer
5 nach unten austretende Mischgut von den Nisch- und Förderflügeln 24, die im Saugraum
25 an der Antriebawelle 22 sitzen, weitergeführt und zur Saugöffnung der Pumpe 27
gebracht wird.
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In der Außenwand 6 der Miachkammer 5 sind eine oder mehrere zUfhhrdUsen
15 zur Flüssigkeitszufuhr angeordnet. Die ZufUhrdUsen 15 werden bevorzugtiangential
in Drehrichtung der Mischerwolle mit einer Neigung zur Mündungsöffnung hin ange
-bracht, vergleiche insbesondere Fig. 4. Sowohl durch diese besonderte Ausrichtung
der Zuführdüsen als auch durch die Aufteilung des FlUssigkeitsstromes in mehrere
Zuführdüsen, die in einer oder in mehreren Ebenen gestaffelt angeordnet sind, wird
der Miechprozeß verbessert und führt zu homogeneren Ausgangsprodukten.
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Die ?(tschkammer 5 mündet in einen waagrecht angeordneten Saugraum
25, der durch ein Saugrohr 26 begrenzt wird, das mit einem Ende an eine Exzenterschneckenpumpe
angoZlanScht ist und mit dem anderen Ende über eine Dichtung 23 an einem Getriebemotor
20 fur die Schneckenpumpe 27 sitzt. Die Antriebswelle 21 des
Getriebemotors
20 ist kardanisch über die im Saugraum 25 liegende Antriebswelle 22 mit dem Pumpenrotor
28 verbunden.
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Der Pumpenrotor 28 läuft in einem Pumpenstator 29, der z.B.
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aus Gummi besteht und mittels außen am Pumpenstator 29 befindlichen
----- Spannschrauben 31 nachspannbar ist.
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Das aus der Mischkammer 5 durch die zwischen Blende 12 und Außenwand
6 der Mischkammer 5 gebildete Austrittsöffnung 13 tangential nach unten austretende
Mischprodukt wird von Misch- und Förderflügeln 24, die im Saugraum an der Antriebswelle
22 sitzen, in Richtung der tangentialen Austrittsrichtung mitgenommen und zur Saugöffnung
30 der Pumpe 27 transportiert. Dabei sind die Misch- und Förderflügel 24 so angeordnet
und bemessen, daß deren Fördermenge pro Zeiteinheit größer ist als die auf die Zeit
bezogene Fördermenge der Schneckenpumpe. Daraus ergibt sich ein optimaler Füllungsgrad
der Pumpe und außerdem einu Homogenisierung des Gemisches infolge des Förderüberschusses.
Das homogene Gemisch wird dann durch die Pumpe 27 zum Pumpenauslaß 32 gedrückt,
wo es über geeignete Verbindungsrohre zur Verarbeitungsstelle transportiert wird
und dort z.B. zur Auskleidung von Bergwerkstollen eingesetzt wird.
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Wie aus Figur 4 ersichtlich, sind die dem Verschleiß ausge -setzten
Kanten 18 und Flächen des umlaufenden Mischers 7 bevorzugt mit hochverschleißfestem
Material, z.B. Wolframkarbid gepanzert. Ebenso sind die in der Mischkammer liegenden
Teile des Lagers 8 bevorzugt mit gehärteten Materialien hergestellt.
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Der Mischerantrieb 10 und der Pumpenantrieb 20 sind von einander getrennt.
Mindestens einer der Antriebe ist regelbar, um eine gute Anpassung der Betriebsparameter
an die Eigenarten der zu mischenden Materialien zu ermöglichen, d.h. um insbesondere
auch den Flüssigkeits-Feststoffaktor für die ver -schiedenen Mischkomponenten wählen
und anschliessend konstant halten su können.