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Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Massen, insbesondere Straßenbaustoffen
Diese Erfindung bezieht sich auf verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Bearbeiten
von festen und/oder flüssigen Stoffen, insbesondere zum Mischen, Verteilen, Zermahlen,
Auflösen, Zerkrümeln, Zerstreuen oder Durchlüften verschiedener Stoffe, und zwar
gleichmäßiger, wirksamer und schneller, als dies durch die bisher bekannten Verfahren
und Vorrichtungen geschehen ist.
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Kurz gesagt bezieht sich diese Erfindung auf verbesserte Verfahren
und Vorrichtungen, bei denen das zu bearbeitende Material unter der Einwirkung der
Zentrifugalkraft zu einer ringförmig rotierenden Masse geformt wird, deren Bewegung
sodann plötzlich an einem vorbestimmten Punkt innerhalb der ringförmigen Masse unterbrochen
wird, so daß der fortschreitend wachsende Druck an diesem Punkt die kinetische Energie
der in Bewegung befindlichen Masse für die gewünschte Bearbeitung des Materials
wirksam werden läßt.
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Die im folgenden beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind für
verschiedenartige Bearbeitungen von festen und/oder flüssigen Stoffen geeignet.
Insbesondere betrifft iie Erfindung verbesserte Verfahren und Vorrichtungen, um
ein mineralisches Gemenge wirksam und gleichmäßig mit asphaltartigen Bindemitteln
zu überziehen, so daß es im Straßenbau Verwendung finden kann. Bei der Herstellung
dieser Asphaltpflastermassen kommt es darauf an, daß alle Oberflächen des Gemenges
gleichmäßig mit dem Asphaltbindemittel durchtrankt
und überzögen
werden; dämit die daraus hergestellte Straßendecke wasserdicht und der Abnutzungswirkung
des Straßenverkehrs gegenüber gut widerstandsfähig ist. .r z -Bisher wurde das Asptiältpflastermaterial
mit Hilfe von umlaufenden Kollergangmischern, Schaufelmischern oder Bandmischern
hergestellt, deren Arbeitsweise auf dem Schlagprinzip beruht, bei dem ein Abwärts-
oder Druckhub und ein Aufwärts- oder Saughub erfolgt. Wie jedem Fachmann wohlbekannt
ist, sind diese Mischer für Asphaltpflastermassen in ihrer Arbeit verhältnismäßig
langsam und teuer . und verursachen oftmals Zusammenballungen oder Klumpen. Selbstverständlich
sind Asphaltpflastermassen, die in der Vorrichtung klumpig geworden sind, beim Legen
von Straßendecken unerwünscht. Stellt man Asphaltpflastermassen nach der vorliegenden
Erfindung her, so wird das Mineralgemenge und das asphaltartige Bindemittel durch
die Zentrifugalkraft als ringförmig rotierende Masse auf die Wandung eines umlaufenden
Behälters verteilt, so daß kein Zusammenrollen und "Zusammenflocken und daraus entstehendes
Zusammenballen erfolgen kann.
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Während 'der umlaufenden Bewegung des Behälters und seines Inhalts
aus Gemenge und Bindemittel wird die stromartige Bewegung eines Teiles der Gemenge-
und Bindemittelmasse plötzlich unterbrochen und radial abgelenkt. Dies erfolgt durch
ein gebogenes Unterbrecherblatt, daß sich im wesentlichen in der Mitte der umlaufenden
Masse befindet. Das Blatt ist so geformt, daß es einen fortschreitend zunehmenden
Druck innerhalb der bearbeiteten 'Masse erzeugt, um dadurch die kinetische Rotationsenergie
der sich stromartig bewegenden Masse für ein wirksames und einheitliches Durchtränken
und Überziehen des Gemenges mit dem asphaltartigen Bindemittel auszunutzen.
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Gleichzeitig läuft der übrige Teil der umlaufenden :lasse über Seitenablenkungsplatten,
die zu beiden Seiten des U nterbrecherblattes angeordnet sind und die seitlichen
Teile der umlaufenden Masse erfassen. Ein Teil der seitlichen Massen wird zur 'litte
hingelenkt und läuft von dort über das Unterbrecherblatt. Ein anderer Teil, der
nicht über das Unterbrecherblatt läuft, gleitet über die Ablenkungsplatten und erhält
dort die Richtung auf-die Mitte des Stromes unterhalb der Masse, die über das U
nterbrecherblatt läuft. Somit gelangen die über die Ablenkungsplatten laufenden
Seitenströme tatsächlich unter den Teil der Masse, der über das Unterbrecherblatt
läuft. Zur radialen Ablenkung eines Teiles der :fasse kommt also eine Querablenkung
eines anderen Teiles der Masse, wobei sich diese radial und quer abgelenkten Massen
anschließend wieder zu einer umlaufenden Masse vereinigen, die ringförmig erneut
über das Unterbrecherblatt und die Ablenkungsplatten läuft.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer verbesserten
Vorrichtung zur Verarbeitung vorher bestimmter Mengen, wobei verbesserte Mittel
zum Entleeren der fertig bearbeiteten \lassen aus der Vorrichtung vorgesehen sind.
Sodann ist es ein Ziel der Erfindung; 'eine Vor richtung zu schaffen, in der ein
ständiger Zufluß der zu bearbeitenden Massen und eine selbsttätige Entleerung derselben
nach beendeter Bearbeitung erfolgt.
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Andere neue Merkmale dieser Erfindung, Einzelheiten des Zusammenbaues
und die Anordnung von Einzelteilen werden in der nachstehenden Beschreibung und
in den Ansprüchen und in den Zeichnungen erläutert. In diesen Zeichnungen ist Fig.
i eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach dieser Erfindung, Fig. z eine Vorderansicht
dieser Vorrichtung, Fig.3 eine vergrößerte Teilvorderansicht, teilweise geschnitten
unter Veranschaulichung der Mittel zum Bearbeiten und Ausbringen der Massen aus
der Vorrichtung, Fig. 4 ein Einzelquerschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3 und zeigt
die Massenbearbeitungsmittel, Fig. 5 ein Einzelquerschnitt nach Linie 5-5 der Fig.
3 und zeigt die Massenentleerungsmittel, Fig. 6 ein Einzelquerschnitt nach Linie
6-6 der Fig. 3, Fig. 7 ein Querschnitt nach Linie 7-7 der Fig. 4, Fig. 8 ein Querschnitt
nach Linie 8-8 der Fig. 9 und zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung
für die ununterbrochene Bearbeitung der Massen, Fig. 9 ein Querschnitt nach Linie
9-9 der Fig. B. In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. i bis 7 wird eine Vorrichtung
mit den Merkmalen dieser Erfindung gezeigt. Sie besteht aus einem Gehäuse 6 auf
einem geeigneten Rahmen 7, der aus geeigneten Bauelementen, wie z. B. zusammengeschweißten
oder -genieteten U- und Winkeleisen gebildet ist. Das Gehäuse besitzt eine
Vorderwand 8 und eine Rückwand 9 mit den zur Aufnahme der Welle 13 bestimmten Lagern
i i und 12.
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Ein zylindrischer Behälter 14 mit einer ringförmigen Wand 16, einer
Rückwand 17 und einem vorderen Flanschteil 18 ist auf einer Stahlwelle mit Hilfe
eines gerippten Stützelementes i9 befestigt. Das Element i9 ist auf die Stahlwelle
13 aufgekeilt, die ihrerseits durch eine geeignete Kraftquelle, wie einen bei 21
allgemein angedeuteten Elektro- oder Verbrennungsmotor, in umlaufende Bewegung gebracht
wird. Der Motor 21 ist auf dem Rahmen 7 befestigt und durch ein Regelgetriebe 22
beliebiger Art mit der Stahlwelle 13 verbunden. Das Getriebe 22 ist mit einem Kettenrad
23 versehen, das durch eine Laschenkette 26 mit dem Kettenrad 24 verbunden ist.
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Ein Unterbrecherblatt 27 mit einer gebogenen Arbeitsoberfläche befindet
sich an der abwärts laufenden Seite des Behälters 14 und unterhalb von dessen horizontaler
Achse, damit ein Teil der bearbeiteten Massen durch seine Schwerkraft über die hintere
Kante 28 des Blattes fallen kann und von dort auf die ringförmige Wandung 16 des
Behälters. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist das Unterbrecherblatt mit einem Schraubbolzen
29 versehen, der durch eine Öffnung 31 in einem Stützarm 32 geführt ist. Die Öffnung
31 hat vorzugsweise die Form eines
Schlitzes. uni eine Einstellung
des Unterbrecherblattes 27 im Verhältnis zur Innenoberfläche der ringförmigen Wandung
16 des Behälters 14 zu gestatten. Vorzugsweise befindet sich das Blatt 27 in loser
Berührung mit der ringförmigen Wandung 16, wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist,
so daß eine verh:iltnismä Big dünne Schicht der bearbeiteten Massen unter dein Blatt
hindurchgleitet und dadurch eine übermäßige Abnutzung zwischen dem Blatt und der
Wandung 16 vermieden wird. Nachdem das Unterbrecherblatt eingestellt ist, wird es
durch eine auf dem BO1Zell 29 befindliche Schraubenmutter 33 in seiner Stellung
festgehalten.
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Der Stützarm 32 ist mit seinen beiden Enden auf in entsprechendem
Abstand voneinander gehaltenen Armen 36 eines l@iigels 34 aufgeschweißt. Das innere
Ende des Bügels 34 ist auf eilte Spannbuchse 37 geschweißt, deren Durchmesser mit
Hilfe eines Bolzens 38 so verringert werden kann, daß die Spannbuchse fest um ein
zylindrisches, an die Vorderplatte 8 geschweißtes Lager faßt. Durch Nachlassen des
Bolzens 38 kann das Unterbrecherblatt 27 gegenüber der Achse des Behälters 14 eingestellt
werden. Ein Paar Sei tenablenkungsplatten4l und42 sind mit Hilfe der Bolzen 43 ebenfalls
abnehmbar all' Stützarm 32 befestigt und dazu bestimmt, einen Teil der Masse während
des Bearbeitungsvorganges von der Rückwand 17 und dem Vorderflansch des Behälters
14 nach innen abzulenken. Ein Teil der so abgelenkten Massen gleitet über das Unterbrecherblatt
27 und ein anderer Teil gleitet über die Stirnfläche der Ablenkungsblätter, von
wo er auf die Mitte der Unterseite des Unterbrecherblattes hingeleitet wird.
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Eine Einschüttrinne 44 zum Aufnehmen und Entleeren der zu bearbeitenden
-lassen in den Beltä lter t4 befindet sich all der Vorderseite des Geliiiuses 6.
Nach erfolgter Bearbeitung wird die Masse niit Hilfe einer bei 46 allgemein angedeuteten
I?titleerungsvorrichtung aus dem Behälter 14 entleert. 1)ie Entleerungsvorrichtung
besteht aus einem itn wesentlichen kegelsttimpfförmigen Schaufelteil 47 finit Vorderrand
48, (las beim Entleerungsvorgang gegenüber der Innenoberfläche der ringförmigen
Wandung t6 des Behälters 14 eingerückt und wieder ausgerückt werden kann. Das Schaufelteil
47 besitzt eine innere Wand 45 und eine äußere Wand 49, die an eine Stahlwelle 5
t geschweißt sind. Die Stahlwelle 5 t liegt in den an der Vorderwand 8 des Gehä
tises 6 befestigten Lagern 52 und 53. Das Scll;ittfelteil 47 der Entleerungsvorrichtung
befindet sich inllerllall> des Behälters 14 und ist mit einem Rand 54 N-erseheii.
der sich nach außen durch eine Offnung 56 in der Vorderwand 8 erstreckt. Der Itcuid
54 übernimmt (las :Material aus dem Schaufelteil 47, wenn die Vorderkante 48 sich
an der Wand 16 des Behälters 14 befindet. Ein Bedienungsgriff 57 ist atn :1tilienende
der Stahlwelle 51 befestigt, um durch 1 landbedienting die Vorderkante 48 der Entleerungsvorrichtttng
46 in Arbeitsberührung mit der ritigf(*irniigen @@'an(1 ili des Behälters 14 ztt
bringen bzw. w ieder (laraus zlt entfernen.
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h.iti Rohr 38 erstreckt sich längs des Stützrahmens 32 hinter
dem Unterbrecherblatt 27, so daß durch einen Schlitz 59 Flüssigkeit in das Innere
des Behälters 14 eingespritzt werden kann. Die Flüssigkeit wird mit Hilfe einer
nicht dargestellten Pumpe in das Rohr 58 gedrückt. Zur leichteren Beweglichkeit
dieser Vorrichtung dienen ein Paar Räder 61 an entgegengesetzten Seiten des Rahmens
7.
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Eine Ladung der zu bearbeitenden Massen, z. B. Mineralgemenge und
asphaltartiges Bindemittel, wird über die Einschüttrinne 44 in das Innere des Behälters
hineingeführt. Während der Behälter entgegen dem Uhrzeigersinne umläuft, wie der
Pfeil in Fig. 3 zeigt, wird die zu bearbeitende Masse durch Zentrifugalkraft rings
über die ringförmige Wandung 16 verteilt. Auf diese `'eise formt sich die Masse
des Materials zu einem ringförmig laufenden Strom 62, dessen Geschwindigkeit annähernd
zwischen 2,44 m/Sek. bis 9,75 m/Sek. liegt. Während der Umlaufbewegung des Behälters
14 wird ein Teil des ringförmig umlaufenden Massestromes 62 durch die Einwirkung
der gebogenen Arbeitsoberfläche des Unterbrecherblattes 27 bearbeitet. Die Arbeitsoberfläche
des Blattes ist vorzugsweise ungleichmäßig gekrümmt, so daß durch deren dadurch
verursachten ständig zunehmenden Widerstand die durchlaufende Masse bearbeitet wird.
Dabei verläuft das Kopfende 25 des Blattes im wesentlichen tangential zum ringförmigen
Massestrom, während das Hinterende des Blattes in einer im wesentlichen senkrecht
zur Bewegungsrichtung des ringförmigen Massestromes liegenden Ebene verläuft.
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Die Arbeitsoberfläche des Unterbrecherblattes 27 ist in der dargestellten
und beschriebenen @@'eise geformt, um die kinetische Energie der Masse 62 für die
Bearbeitung wirksam werden zu lassen, also z. B. zum Durchtränken und Überziehen
des Mineralgemenges mit einem asphaltartigen Bindemittel. Weiterhin ist die Arbeitsoberfläche
des Unterbrecherblattes 27 so geformt, daß sie Spannungen und beträchtliche Scherwirkungen
zwischen den einzelnen Schichten der umlaufenden ringförmigen Materialmasse schafft
und dadurch einen wesentlichen Teil der kinetischen Energie in wirksame Bearbeitungskraft
umsetzt. Während ein Teil der umlaufenden Masse über das Unterbrecherblatt läuft,
läuft gleichzeitig ein anderer Teil der Masse über das Kopfende der beiden Ablenkungsplatten
41 und 42. Beim Laufen über die Abschlußkante des Unterbrecherblattes wird unmittelbar
hinter diesem Blatt ein beträchtlicher Leerraum gebildet. Der über die Kopfenden
der Ablenkungsplatten laufende Teil der Masse wird nach innen und in den Leerraum
hinter dem Unterbrecherblatt geworfen, wo er auf diese Weise eine Furche in der
Mitte bildet. Die über das Unterbrecherblatt laufende Masse fällt sodann auf diese
Furche, worauf sich die Masse anschließend unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft
ausbreitet und ihren Umlauf zu einem weiteren Bearbeitungsgange fortsetzt.
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Soll der Masse flüssiger Asphalt oder anderes flüssiges Bindemittel
während des Bearbeitungsganges zugesetzt werden, so kann dies durch den Schlitz
59 in den Leerraum erfolgen, worauf diese
Zusätze zwischen der quer
abgelenkten Masse und der über das Unterbrecherblatt laufenden Masse gleichmäßig
verteilt werden.
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Die ungefähre Dicke der ringförmigen Materialmasse 62 im Verhältnis
zur Größe und Form des Unterbrecherblattes 27 ist in Fig. 3 dargestellt. Für eine
möglichst wirksame Bearbeitung der Asphaltpflastermasse ist es wesentlich, daß dieses
Verhältnis zwischen der Höhe der Masse und dem Unterbrecherblatt 27 beibehalten
wird, um die Bildung von Kugeln zu vermeiden. Während der Bearbeitung der M4sse
muß die lineare Gesch«-indigkeit der Masse 62 genügend groß sein, um die Masse mit
Hilfe der Zentrifugalkraft gegen die ringförmige Wandung 16 des Behälters zu drücken.
Die Arbeitsoberfläche des Unterbrecherblattes 27 soll so geformt und angeordnet
sein, daß die gesamte kinetische Energie der sich über das Unterbrecherblatt bewegenden
Masse 62 im wesentlichen für die Bearbeitung des Materials wirksam wird. Dies gilt
besonders, wenn die Vorrichtung zum Durchtränken und Überziehen des Mineralgemenges
mit einem asphaltartigen Bindemittel benutzt wird.
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Beim Gebrauch der Vorrichtung, wie sie hier zum Durchtränken und Überziehen
eines Mineralgemenges mit einem asphaltartigen Bindemittel dargestellt und beschrieben
ist, hat sich gezeigt, da8 das Gemenge in weniger als 35 Umläufen der ringförmigen
Masse 62 über das Unterbrecherblatt 27 mit dem Bindemittel gleichmäßig durchtränkt
und überzogen wird. Hierdurch tritt eine große Ersparnis an Arbeit, Zeit und Kraft
ein gegenüber anderen bisher für diesen Zweck verwendeten Vorrichtungen. Nach erfolgter
Bearbeitung wird die Masse aus dem Behälter 14 entfernt, indem der Bedienungsgriff
57 der Entleerungsvorrichtung 46 im Uhrzeigersinne bewegt wird. Die Vorderkante
48 des Teils 47 wird auf diese Weise in Entleerungsstellung dicht an die Innenoberfläche
der ringförmigen Wandung 16 gebracht. Bei dieser.Stellung der Entleerungsvorrichtung
46 wird die Masse in den Teil 47 geleitet und von dort über den Rand 54 in einen
geeigneten, nicht dargestellten Behälter.
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Fig. 8 und 9 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung
zum fortlaufenden Bearbeiten der Masse. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung
befindet sich ein Behälter 66 in umlaufender Bewegung auf einer senkrecht angeordneten
Welle 67, auf der er durch Stützarme 68 befestigt ist. Der Behälter 66 besitzt mehrere
ringförmige Wandungen 69, 70 und 71, die durch Zwischenwände 72 und 73 miteinander
verbunden sind. An die ringförmige Wandung 71 schließt sich die mit einer
Entleerungsöffnung 76 versehene Bodenplatte 74 an.
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Die zu bearbeitende Masse, wie z. B. Asphaltpflastermischung, wird
fortlaufend dem Behälter 66 zugeführt, und zwar auf die waagerecht angeordnete Verbindungsplatte
72 bei 77. Der Behälter 66 wird, wie in Fig. 8 dargestellt, beständig im umgekehrten
Uhrzeigersinne um seine Achse gedreht. Auf diese Weise wird die Masse über mehrere
Unterbrecherblätter 78 geführt, die dicht an die ringförmige Wandung 69 heranlaufen,
um die kinetische Energie der umlaufenden ringförmigen Masse für die Bearbeitung
der Masse wirksam werden zu lassen, wie bereits bei der in Fig. i bis 7 dargestellten
Ausführungsform erläutert worden ist. Nachdem die Masse über mehrere Unterbrecherblätter
78 gelaufen ist, wird sie mit Hilfe des Ablenkungsblattes 79 nach innen auf die
Zwischenwand 73 geleitet, wie die Pfeile anzeigen. In dieser Zwischenstufe der Vorrichtung
wird die Masse mit Hilfe der Unterbrecherblätter 81 bearbeitet und danach mit Hilfe
des Ablenkungsblattes 82 nach unten auf die Bodenplatte 74 des Behälters geleitet.
In dieser dritten Stufe des Behälters wird die ?Masse mit Hilfe der Unterbrecherblätter
83 bearbeitet und sodann mit Hilfe des auf der Bodenplatte 74. angeordneten Ablenkungsblattes
84 durch die Entleerungsöffnung 76 ausgetragen.
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Die Unterbrecherblätter 78, 81 und 83 sind jeweils auf den senkrecht
angeordneten Wellen 86, 87 und 88 und die Ablenkungsblätter 79, 82 und 84 jeweils
auf den senkrecht angeordneten Wellen 89, 9i und 92 angebracht. Die oberen Enden
dieser die Unterbrecherblätter und Ablenkungsblätter tragenden Wellen sind auf einem
über dem Behälter 66 befindlichen Rahmenstück 93 befestigt. Die Wellen 87 und 88
tragen außerdem Platten 94 und 96, die das Übergleiten von Material von einer oberen
Stufe auf eine untere Stufe während der Bearbeitung durch die Unterbrecherblätter
78 und 81 verhindern sollen. Mehrere Platten 97 werden von den Wellen 98 getragen
und verhindern durch ihre Anordnung gegenüber den Unterbrecherblättern 83 während
des Bearbeitungsvorganges den Austritt des Materials aus der dritten Stufe durch
die Entleerungsöffnung 76.
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Während die hiermit dargestellte und beschriebene Ausführungsform
einer Vorrichtung zur fortlaufenden Bearbeitung der Masse drei Bearbeitungsstufen
bei dem Durchgang desselben durch den Behälter 66 umfaßt, ist es denkbar, daß die
Zahl der für den Behälter vorgesehenen Bearbeitungsstufen je nach der Art der zu
bearbeitenden Masse, dem Durchmesser des Behälters und der Zahl der für jede Bearbeitungsstufe
vorgesehenen Unterbrecherblätter entsprechend geändert werden kann. Diese Ausführungsform
einer Vorrichtung für fortlaufende Bearbeitung ist besonders im Straßenbau für das
Überziehen eines Mineralgemenges mit einem asphaltartigen Bindemittel geeignet,
da ein ununterbrochener Zufluß des Gemenges in den Behälter 66 möglich ist und das
asphaltartige Bindemittel dem Behälter durch ein mit einem Ventil 102 versehenes
Rohr iol zugeführt werden kann. Nachdem die Masse einheitlich mit dem asphaltartigen
Bindemittel durchtränkt und überzogen ist, kann sie ausgetragen und unmittelbar
auf eine Straße verteilt werden.
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Wenn die Erfindung auch in Verbindung mit einer im umgekehrten Uhrzeigersinne
um eine waagerechte Achse umlaufenden Masse gezeigt und beschrieben worden ist,
so kann sie natürlich ebenso mit einer im Uhrzeigersintte um eine waagerechte
Achse
umlaufenden Masse angewendet werden, wobei die zuvor beschriebene Ablenkung im wesentlichen
im Mittelteil des vierten Quadranten stattfinden wird, anstatt im Mittelteil des
dritten Quadranten, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Die im vorstehenden in zwei Ausführungsformen beschriebene Erfindung
ist nicht auf sie beschränkt, sondern kann vielen Änderungen und Abwandlungen unterworfen
werden, ohne daß dabei vom Sinn und Umfang der beanspruchten Erfindung abgewichen
wird.