DE4243664A1 - Mischerarm für einen Mischer, insbesondere für die Baustoffindustrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischerarm für einen Mischer, insbesondere für die Baustoffindustrie, mit

• a) einem Nabenteil aus Stahlguß, der zur Befestigung an der Welle des Mischers ausgebildet ist;
• b) einem Armteil, der an seinem radial inneren Ende mit dem Nabenteil verbunden ist und an seinem freien, radial äußeren Ende Mittel zur Befestigung einer Mischerschaufel aufweist.

Derartige Mischerarme unterliegen im Einsatz, z. B. in einem Betonmischer, enormen und dabei unterschiedlichen Belastungen: Zum einen sind sie gewaltigen Biege- und Stoßbeanspruchungen ausgesetzt, wenn die Mischerschaufel mit hoher Kraft durch das zähe und häufig grobkörnige Mischgut geführt wird. Zum anderen unterliegen alle Teile einem erheblichen Verschleiß, da das Mischgut äußerst abrasiv ist. Bekannte Mischerarme der eingangs genannten Art sind einstückig aus Stahlguß hergestellt. Damit das Armteil den geschilderten Belastungen stand­ halten kann, muß es mit einem erheblichen Querschnitt ausgestattet werden. Der Querschnitt des Armteiles des Mischerarmes muß auch am Ende der Standzeit aus mechani­ schen Gründen noch einen bestimmten Mindestwert besitzen, da andernfalls der Bruch des Armteiles drohen würde. Zu diesem Mindestquerschnitt ist für den neuen Mischerarm das Verschleißmaterial hinzuzurechnen, welches während der Standzeit des Mischerarmes innerhalb des Mischers abge­ tragen werden darf. Nach diesen Überlegungen war es zwangsläufig, daß die bekannten einstückigen Mischerarme ein so großes Gewicht (z. B. etwa 40 kg) erhielten, daß sie von einer Person nicht mehr ohne Zuhilfenahme eines Hebewerkzeuges montiert werden konnten. Nachteilig war ferner, daß die bekannten Mischerarme am Ende ihrer Standzeit vollständig weggeworfen werden mußten, da eine Reparatur normalerweise nicht möglich war.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mischer­ arm der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er weniger Gewicht aufweist, so daß seine Montage inner­ halb des Mischers von einer Person auch ohne Hilfswerk­ zeug durchgeführt werden kann, und daß in gewissem Um­ fang eine Reparatur des Mischerarmes nach stattgefundenem Verschleiß möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• c) das Armteil umfaßt:
  • ca) einen Hohlprofilkörper aus mechanisch hochfestem Material;
  • cb) mindestens ein Verschleißschutzelement aus hoch­ verschleißfestem Material, welches den Hohlprofil­ körper in dem im Betrieb des Mischers freiliegenden Bereich mantelartig umgibt und hierzu eine Innen­ ausnehmung aufweist, deren Querschnittsform dem Außenprofil des Hohlprofilkörpers angepaßt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Konzept wird berücksichtigt, daß das Armteil des Mischerarmes zwei unterschiedlichen Anforderungen gewachsen sein muß, nämlich der mechanischen Belastbarkeit und der Verschleißfestigkeit. Bei den bekannten Mischerarmen wurde dasselbe Material für beide Aufgaben gewählt, so daß der zum Einsatz kommende Werk­ stoff ein Kompromiß sein mußte, der weder der einen noch der anderen Anforderung optimal entsprach. Erfin­ dungsgemäß wird der Mischerarm nunmehr mehrteilig aufge­ baut, wobei die Funktionen der mechanischen Lastaufnahme und des Verschleißschutzes getrennt und solchen Elementen zugewiesen wird, die aus einem ihrer Funktion optimal entsprechenden Werkstoff bestehen. Der Hohlprofilkörper aus mechanisch hochfestem Material nimmt die mechanischen Biege- und Stoßbeanspruchungen auf; hierfür kann Material verwendet werden, das zur Erzielung einer bestimmten mechanischen Belastbarkeit sehr viel leichter als Stahlguß ist. Allerdings weist dieser Hohlprofilkörper für sich alleine keine Verschleißbeständigkeit auf. Deshalb wird er erfindungsgemäß von gesonderten Verschleißschutzelemen­ ten mantelartig umgeben, deren Material wiederum auf Verschleißbeständigkeit optimiert ist. Auch hier führt diese Optimierung auf den Funktionszweck wieder zur Gewichtsersparnis. Ein erfindungsgemäßer Mischerarm kann zudem zunächst ohne die verschiedenen Verschleiß­ schutzelemente innerhalb des Mischers montiert werden, also in einem Zustand, in dem er noch erheblich leichter ist. Die Verschleißschutzelemente werden dann auf dem Armteil des bereits montierten Mischerarmes aufgebracht. Die erfindungsgemäßen Verschleißschutzelemente schützen den Mischerarm in dem Bereich, in welchem er am stärksten verschleißgefährdet ist. Sind sie abgetragen, können sie erneuert werden, ohne daß es dazu einer Demontage des Mischerarmes von der Welle des Mischers bedarf; Nabenteil und Hohlprofilkörper können weiter benutzt werden. Das geringere Gewicht, welches ein erfindungs­ gemäßer Mischerarm verglichen mit bekannten Mischerarmen aufweist, verringert zudem in gewissem Ausmaße auch den Energiebedarf des Mischers, insbesondere in der Anfahrphase.

Zweckmäßigerweis besteht der Hohlprofilkörper aus Fein­ kornbaustahl. Er kann dann insbesondere am Nabenteil angeschweißt sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Außenprofil des Hohlprofilkörpers rechteckig. Auf diese Weise ergibt sich bei verhältnismäßig geringer Wandstärke des Hohlprofilkörpers eine gute mechanische Belastbarkeit. Alternativ kann das Außenprofil des Hohl­ profilkörpers auch elliptisch sein.

Das Verschleißschutzelement besteht vorzugsweise aus Hartguß oder aus Kunststoff.

Besonders zweckmäßig ist, wenn das Verschleißschutz­ element um 180° wendbar ist. Auf diese Weise läßt sich häufig die Standzeit des Verschleißschutzelementes ver­ doppeln. Die Schleißbeanspruchung der Verschleißschutz­ elemente innerhalb des Mischers ist nämlich an der jeweils vorauseilenden Kante erheblich größer als an der nach­ eilenden Kante. Ist erstere im Betrieb weitgehend abge­ tragen, kann durch Wenden des Verschleißschutzelementes die bisher nachlaufende, weitgehend unverbrauchte Kante zur vorauseilenden Kante gemacht werden, so daß nunmehr erneut Verschleißmaterial zur Verfügung steht.

Strömungstechnisch günstig ist in diesem Falle eine Ausgestaltung, bei welcher das Verschleißschutzelement in der Draufsicht eine ellipsenförmige Außenkontur auf­ weist.

Die Montage des Verschleißschutzelementes ist besonders einfach, wenn es einstückig ist und auf den Hohlprofil­ körper von dessen freiem Ende her aufgeschoben ist. Mehrere Verschleißschutzelemente werden auf diese Weise einfach auf den Hohlprofilkörper "aufgefädelt". Besonde­ rer Befestigungsmittel bedarf es nicht. Allerdings ist es in diesem Falle erforderlich, zur Montage bzw. zum Austausch der Verschleißschutzelemente die Mischerschaufel vom freien Ende des Armteiles des Mischerarmes abzunehmen.

Will man dies vermeiden, so empfiehlt sich eine Ausgestal­ tung der Erfindung, bei der das Verschleißschutzele­ ment aus mehreren Teilen lösbar zusammengesetzt ist. Zur Montage des Verschleißschutzelementes können dann die mehreren Teile von außen her um den Hohlprofilkörper mantelartig herumgelegt werden. Die Mischerschaufel kann am freien Ende des Mischerarmes verbleiben.

Die einzelnen Teile des Verschleißschutzelementes können in einem solchen Falle unterschiedlich zusammengefügt sein:

Bei einer Ausgestaltung sind die mehreren Teile des Verschleißschutzelementes lösbar miteinander verbunden. Die mehreren Teile sind also nicht mit dem Hohlprofil­ körper sondern jeweils aneinander befestigt, so daß sie - zusammengefügt - sich ähnlich verhalten wie das oben bereits erwähnte, einstückige Verschleißschutz­ element. Insbesondere lassen sich derartige Verschleiß­ schutzsegmente auf dem Hohlprofilkörper auch verschieben. Dies kann beim Austauschen einzelner Verschleißschutz­ segmente von Nutzen sein.

Besonders einfach montierbar sind Verschleißschutzelemente dieser Art, wenn die mehreren Teile an einem Ende form­ schlüssig mit dem benachbarten Teil verbunden und am anderen Ende mit dem benachbarten Teil verspannt sind.

Bei der Montage am Hohlprofilkörper werden also zwei benachbarte Teile am einen Ende nur miteinander verhakt; sie können dann um die Verhakungsstelle verschwenkt und so um den Hohlprofilkörper gelegt werden. Sodann werden sie mit dem jeweils noch freien Ende am benachbarten Teil des Verschleißschutzsegmentes verspannt, also festgelegt. Zum Verspannen eignet sich beispielsweise ein Schwerspann­ bolzen, der durch entsprechende Bohrungen an den Enden der Teile der Verschleißschutzelemente hindurchgeführt ist.

Alternativ ist es auch denkbar, wenn die mehreren Teile des Verschleißschutzelementes lösbar am Hohlprofilkörper befestigt sind. Jedes dieser Teile kann also für sich am Hohlprofilkörper befestigt sein, jedes Teil läßt sich auch wieder gesondert abnehmen. Allerdings ist dann ein Verschieben des Verschleißschutzelementes auf dem Hohlprofilkörper nicht mehr möglich. Für die lösbare Befestigung der Teile des Verschleißschutzsegmentes am Hohlprofilkörper eignet sich jede bekannte Befesti­ gungsart insbesondere eine formschlüssige Verbindung.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt das dem Nabenteil benachbarte Verschleißschutzelement auf seiner Stirnfläche des Nabenteiles auf. Hierdurch wird die auf dieses Verschleißschutzelement ausgeübte axiale Kraft schonend in das Nabenteil eingebracht, was insbe­ sondere dann von Bedeutung ist, wenn das Verschleißschutz­ element aus sprödem Hartguß besteht.

Aus strömungstechnischen Gründen sollte der Hohlprofil­ körper unter einem Winkel gegen die Achse der zur Aufnahme der Welle bestimmten Ausnehmung des Nabenteiles angestellt sein. Bei der Bewegung des Armteiles des Mischerarmes durch das Mischgut wird letzteres in einem gewünschten Verhältnis in zwei Teilströme aufgeteilt, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Mischerarmes vorbeiströmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Mischerarm;

Fig. 2 die Seitenansicht des Mischerarmes von Fig. 1 mit einem aufgeschobenen Verschleißschutz­ element, in der linken Hälfte geschnitten gemäß Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 die Draufsicht auf ein zweites Ausführungs­ beispiel eines Verschleißschutzsegmentes, teilweise im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Mischerarm dargestellt, wie er beispielsweise für einen Betonmischer eingesetzt wird. Er ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekenn­ zeichnet. Der Mischerarm 1 umfaßt ein in der Draufsicht etwa rechteckiges Nabenteil 2, bei dem es sich um ein Stahlguß-Formteil handelt. Das Nabenteil 2 dient der Befestigung des Mischerarmes 1 in bekannter Weise an der nicht dargestellten Welle des Betonmischers und ist hierzu mit vier Schrauböffnungen 3, 4, 5 und 6 (Fi­ gur 1) versehen. An seiner Unterseite ist eine etwa halbkreisförmige Aussparung 7 (Fig. 2) vorgesehen, welche eine Hälfte dieser Welle aufnimmt.

Durch das Nabenteil 2 ist eine im Querschnitt rechteckige Durchgangsöffnung 8 von der oberen Stirnseite 9 bis zu der an der Unterseite befindlichen Ausnehmung 7 hin­ durchgeführt. In dieser Durchgangsöffnung 8 ist das untere Ende eines im Querschnitt ebenfalls rechteckigen Hohlprofilkörpers 10 aus Feinkornbaustahl befestigt, z. B. angeschweißt. Der Hohlprofilkörper 10 ist am oberen Ende mit Befestigungsbohrungen 11, 12 versehen, an welchen in an und für sich bekannter Weise die in der Zeichnung nicht dargestellte Mischerschaufel angeschraubt werden kann.

Die Wandstärke des Hohlprofilkörpers 10 ist - in Abstim­ mung mit dem gewählten Profil - so ausgelegt, daß der Hohlprofilkörper 10 für sich alleine alle mechanischen Beanspruchungen aufnehmen kann, die im Betrieb des Mischers auf den Mischerarm 1 einwirken.

Die Durchtrittsöffnung 8 im Nabenteil 2 und der in diese eingeführte Hohlprofilkörper 10 sind unter einem bestimmten Winkel gegen die Richtung der Welle und damit gegen die Achse der Ausnehmung 7 angestellt, wie dies in Fig. 1 deutlich wird.

Der Hohlprofilkörper 10 wird durch mehrere Verschleißschutz­ elemente 13 gegen Verschleiß geschützt, von denen in den Fig. 1 und 2 nur eines dargestellt ist. Jedes Verschleißschutzsegment 13 weist eine Innenausnehmung 14 auf, die zum Außenprofil des Hohlprofilkörpers 10 komple­ mentär ist; bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist also auch die Innenausnehmung 14 des Verschleißschutzsegmentes 13 rechteckig. Die Verschleißschutzsegmente 13 werden von oben her bei abgenommener Mischerschaufel, wie in der Zeichnung dar­ gestellt, auf den Hohlprofilkörper 10 "aufgefädelt", wobei das unterste Verschleißschutzelement 13 auf der oberen Stirnfläche 9 des Nabenteiles 2 aufruht. Auf diese Weise läßt sich der ganze Bereich des Hohlprofil­ körpers 10, der aus dem Nabenteil 2 herausragt, bis zu demjenigen Bereich, welcher der Befestigung der Mischer­ schaufel dient und ggf. von dieser geschützt wird, durch die einzelnen Verschleißschutzelemente 13 umgeben. Diese bestehen aus einem hochverschleißfesten Hartguß oder Kunststoff.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weisen die Verschleiß­ schutzelemente 13 in der Draufsicht ungefähr die Gestalt einer Ellipse auf. Die Hauptachse dieser Ellipse ist dabei unter demselben Winkel gegen die Achse der Welle des Mischers angestellt, unter dem auch die Durchgangs­ öffnung 8 im Nabenteil 2 und der Hohlprofilkörper 10 ausgerichtet sind. Aufgrund dieser Formgebung und dieser Winkelanstellung läßt sich der Mischerarm 1 mit verhältnis­ mäßig geringem Kraftaufwand und möglichst niedrigem Verschleiß durch das Mischgut führen, wobei das Misch­ gut sich an der vorauseilenden Kante der Verschleißschutz­ elemente 13 teilt und dann in zwei Strömen an der Ober- und Unterseite vorbeifließt.

Jedes Verschleißschutzelement 13 hat ein verhältnismäßig kleines Gewicht und läßt sich daher mühelos auf den Hohlprofilkörper 10 aufschieben.

Sind nach einer gewissen Betriebsdauer die Verschleiß­ schutzsegmente 13 verschlissen, wird die Mischerschaufel von dem Mischerarm 1 abgenommen. Nun können die verschlis­ senen Verschleißschutzelemente 13 von dem Hohlprofilkörper 10 des Mischerarmes 1 abgenommen werden, ohne daß letzterer von der Welle demontiert werden muß. Neue Verschleißschutz­ elemente 13 werden aufgeschoben. Nach der erneuten Befesti­ gung der Mischerschaufel ist der Mischer sofort wieder einsatzbereit.

Aufgrund der oben bereits erläuterten Strömungsverhältnisse des Mischgutes nutzen sich die Verschleißschutzelemente 13 an der vorauseilenden Kante stärker als an der nach­ eilenden Kante ab. Bei symmetrischer Ausgestaltung der Verschleißschutzelemente 13, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, können daher die Verschleißschutz­ elemente 13 nach Verschleiß der vorauseilenden Kante einmal um 180° gewendet werden, wodurch vorauseilende und nacheilende Kante ihre Funktion tauschen und die bisher nur wenig beanspruchte nacheilende Kante zur stark beanspruchten vorauseilenden Kante wird. Erst nach dem einmaligen Wenden der Verschleißschutzelemente 13 wird dann ein Austausch erforderlich.

In Fig. 3 ist - teilweise geschnitten - ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verschleißschutzelementes dargestellt. Dieses entspricht im wesentlichen dem Ver­ schleißschutzelement 13, welches oben anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde; entsprechende Teile werden daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekenn­ zeichnet.

Auch das Verschleißschutzelement 113 von Fig. 3 weist in der Draufsicht eine im wesentlichen elliptische Außen­ kontur auf. Allerdings ist seine Innenausnehmung 114 nicht rechteckig sondern, ebenfalls ellipsenförmig und ist also für einen Hohlprofilkörper gedacht, dessen Außenprofil elliptisch ist.

Im Gegensatz zu den Verschleißschutzsegmenten 13 der Fig. 1 und 2, die einstückig waren und von oben her nach Abnahme der Mischerschaufel auf den Hohlprofilkörper 10 aufgeschoben wurden, ist das Verschleißschutzelement 113 der Fig. 3 zweigeteilt. Am einen Ende sind die beiden Hälften 113a und 113b des Verschleißschutzelementes 113 durch jeweils eine Nase 115a, 115b in eine entsprechende Ausnehmung 116a, 116b der jeweils anderen Hälfte 113b bzw. 113a eingehakt. Am gegenüberliegenden Ende werden die beiden Hälften 113a und 113b des Verschleißschutzelementes 113 von fluchtenden Bohrungen 117a, 117b durchsetzt, durch welche beispielsweise ein Schwerspannstift geführt werden kann, mit dem die beiden Hälften lösbar zusammen­ gehalten werden.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Verschleißschutzelementes 113 kann ohne Demontage der Mischerschaufel am Hohlprofilkörper 10 angebracht werden, indem die beiden Hälften 113a, 113b um den Hohlprofil­ körper gelegt, an einer Seite miteinander verhakt, dann durch Zusammenführen der gegenüberliegenden Enden ge­ schlossen und durch den Schwerspannstift fixiert werden.

Selbstverständlich können die Verschleißschutzsegmente auch aus mehr als zwei Teilen zusammengesetzt sein, die dann wiederum in unterschiedlichster Weise lösbar aneinander befestigt sind. Es ist auch möglich, durch geeignete Formschlußelemente jedes Einzelteil der Ver­ schleißschutzsegmente direkt am Hohlprofilkörper zu befestigen, beispielsweise, formschlüssig an diesem einzuhaken.

Claims (17)

1. Mischerarm für einen Mischer, insbesondere für die Baustoffindustrie, mit

• a) einem Nabenteil aus Stahlguß, der zur Befestigung an der Welle des Mischers ausgebildet ist;
• b) einem Armteil, der an seinem radial inneren Ende mit dem Nabenteil verbunden ist und an seinem freien, radial äußeren Ende Mittel zur Befestigung einer Mischerschaufel aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) der Armteil umfaßt:
  • ca) einen Hohlprofilkörper (10) aus mechanisch hoch­ festem Material;
  • cb) mindestens ein Verschleißschutzelement (13; 113) aus hochverschleißfestem Material, welches den Hohlprofilkörper (10) in dem im Betrieb des Mischers freiliegenden Bereich mantelartig umgibt und hierzu eine Innenausnehmung (14; 114) aufweist, deren Querschnittsform dem Außenprofil des Hohl­ profilkörpers (10) angepaßt ist.

2. Mischerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlprofilkörper (10) aus Feinkornbaustahl besteht.

3. Mischerarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlprofilkörper (10) am Nabenteil (2) an­ geschweißt ist.

4. Mischerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenprofil des Hohlprofil­ körpers (10) rechteckig ist.

5. Mischerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenprofil des Hohlprofil­ körpers (10) elliptisch ist.

6. Mischerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutzelement (13; 113) aus Hartguß besteht.

7. Mischerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutzelement (13; 113) aus Kunststoff besteht.

8. Mischerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutzelement (13; 113) um 180° wendbar ist.

9. Mischerarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutzelement (13; 113) in der Draufsicht eine ellipsenförmige Außenkontur aufweist.

10. Mischerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutz­ element (13) einstückig ist und auf den Hohlprofilkörper (10) von dessen freiem Ende her aufgeschoben ist.

11. Mischerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutzelement (113) aus mehreren Teilen (113a, 113b) lösbar zusammen­ gesetzt ist.

12. Mischerarm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Teile (113a, 113b) des Verschleiß­ schutzelementes (113) lösbar miteinander verbunden sind.

13. Mischerarm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Teile (113a, 113b) des Verschleiß­ schutzelementes (113) an einem Ende formschlüssig mit dem benachbarten Teil (113b, 113a) verbunden und an dem anderen Ende mit dem benachbarten Teil (113b, 113a) verspannt sind.

14. Mischerarm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Teile (113a, 113b) des Verschleiß­ schutzelementes lösbar am Hohlprofilkörper (10) befestigt sind.

15. Mischerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Nabenteil (2) benachbarte Verschleißschutzelement (13) auf einer Stirn­ fläche (9) des Nabenteils (2) aufliegt.

16. Mischerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlprofilkörper (10) unter einem Winkel gegen die Achse der zur Aufnahme der Welle bestimmten Ausnehmung (7) des Nabenteils (2) angestellt ist.