EP0211230B1 - Vorrichtung zum Mischen von Feststoffen und Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0211230B1
EP0211230B1 EP86108925A EP86108925A EP0211230B1 EP 0211230 B1 EP0211230 B1 EP 0211230B1 EP 86108925 A EP86108925 A EP 86108925A EP 86108925 A EP86108925 A EP 86108925A EP 0211230 B1 EP0211230 B1 EP 0211230B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
trough
axis
wall
group
Prior art date
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Expired
Application number
EP86108925A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0211230A3 (en
EP0211230A2 (de
Inventor
Norbert Ing. Grad. Damm
Thomas Dr. Parr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Original Assignee
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH filed Critical BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Publication of EP0211230A2 publication Critical patent/EP0211230A2/de
Publication of EP0211230A3 publication Critical patent/EP0211230A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0211230B1 publication Critical patent/EP0211230B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/85Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with two or more stirrers on separate shafts

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing solids with one another and with liquids, in particular for the production of foundry molding sand mixtures, consisting of a circular fixed trough with a vertical axis and with inner and outer wall and at least two groups of mixing tools attached to arms, which with Varying distance from the trough axis and from the bottom of the trough at a relative speed and inclined at opposite angles to the tangent of their orbit are such that the mixing tools of the outer group convey the mixture inwards, the mixing tools of the inner group convey the mixture outwards.
  • the drive of the mixing tool groups is located in the area of the trough axis, each group of tools being assigned its own drive.
  • the mixing blades are connected to the drive shaft via support arms. If necessary, gear connections are also provided between the drive and the support arms.
  • This known mixer which is particularly suitable for mixing building materials, e.g. B. concrete mixtures, has an inner and an outer, above the trough bottom group of mixing tools of the same direction of rotation and in their overlap area and above the same in the opposite direction rotating group of mixing tools.
  • the mixing tools are simple plates standing perpendicular to the trough bottom, which are set at an angle to the tangent of their orbit.
  • the mixer described above Compared to mixers with mixing tools rotating only in one direction or with stationary tools and rotating trough, the mixer described above has the great advantage that the material to be mixed is not only moved alternately from the outside in and vice versa, but is also subjected to constant shear stress. As a result, a homogeneous mixture with high throughput is achieved for a large number of starting components.
  • each individual particle should be surrounded by a binder layer in molding sand mixtures, which on the one hand means a corresponding contact time between the binder and the molding sand particles, on the other hand corresponding forces, e.g. B. friction forces required, which lead to the imprinting of the binder on the particles.
  • a mixer of the abovementioned construction cannot fulfill these functions, or can do so only inadequately. Also has. It has been shown that the mixing material no longer runs quickly enough with increasing toughness, but rather is carried along over a longer distance, so that the longer the mixture, the longer the mixing time. Finally, the mixing tools, which only rotate in two levels, limit the filling height and thus the throughput per mixing cycle.
  • the invention is based first of all on the known fact that an optimal mixing quality, particularly in the case of foundry molding sands, requires both horizontal and vertical movement components within the material to be mixed.
  • the mixture should also be subjected to constant shear stresses in order to effectively counteract the formation of agglomerates. Proceeding from this, the object of the invention is to communicate the aforementioned movement and force components to the mix by means of simply constructed mixing blades and to increase the performance compared to conventional mixers.
  • this object is achieved according to the invention in that the mixing tools are designed in the manner of a shovel as shell segments of a circular cylinder with an axis which is arranged approximately horizontally or inclines against its direction of rotation , and that the mixing blades of the outer group with their concave side inwards, that of the inner group with their concave side facing outwards and each provided with a leading cutting edge and thereby impart a twisting movement to the material to be mixed, and that the inner sides of the outer wall and the Circumferential wall wipers are assigned to the inner wall of the trough.
  • the shovel-shaped mixing tools according to the invention peel a partial stream out of the material to be mixed by means of the leading cutting edge and, depending on the angle, deflect it inwards or outwards.
  • a swirl movement is imposed on this subset, within which the mixture components are moved both horizontally and vertically.
  • this “peeling process” creates shear and compressive forces that imprint the binder on the molding sand particles. This process creates patties within the material to be mixed, which partly disintegrate again after leaving the trailing edge of the mixing blade or are dissolved again by the other mixing blade groups.
  • the mixing blades of the two or more groups are placed at opposite angles to the tangent of their orbit, the required radial movement from the inner region of the trough to the outside or from the outer region to the inside is also forced on the material to be mixed . Because of the swirling movement, even with viscous mixtures, it is avoided that the mix is only taken along in the direction of circulation over longer distances and is not circulated.
  • the mixing blades in particular the inner group at different heights above the trough bottom, a large filling height is possible, but at the same time it ensures that there is constant transport from top to bottom and vice versa. Because the mixing blades consist of shell segments of a circular cylinder, they can be easily manufactured in terms of production technology.
  • Mixers with curved mixing blades with a horizontal axis of curvature are known (DE-C-801 618), but they are located in only one plane, so that the filling height is very low. Furthermore, transport mainly takes place in a horizontal plane.
  • the mixing blades are not partially cylindrical, so that their production is relatively complex. After all, the innermost and outermost mixing blades act as wall wipers and are therefore exposed to heavy wear. This is all the more so as they also act as a floor scraper, like all other mixing blades.
  • the mixing blades have a leading cutting edge inclined in the opposite direction of rotation and an approximately horizontally running lower cutting edge, it also being advantageous that the leading cutting edge merges into the lower cutting edge via an arcuate curved edge.
  • the jacket segment forming the mixing blade is thus cut back to the absolutely necessary area in order to obtain the desired movements, and unnecessary pressure and frictional forces which do not bring about a mixing effect need not be overcome. Caking on the leading cutting edge is also avoided in this way and the partial flow which is to be swirled is cut at different heights.
  • the mixing blades of the outer group consist of two or more shell segments of a circular cylinder arranged one above the other, which are connected along a shell line.
  • the mix can be gripped on the outside by a single tool over the entire filling level and divided into two or more partial flows, each of which is set in a swirling movement.
  • the connecting line of the two shell segments has a greater radial distance from the trough axis than the outer edges delimiting the shell segments.
  • the effectiveness of the mixer can be further increased by, for example, the mixing blades of the inner group being at different distances from the trough axis and / or from the bottom of the trough.
  • the vertical movement component can be influenced or amplified in that, for example, the mixing blades of the inner group are driven about an axis inclined to the trough axis. It is also possible to drive the mixing blades of the inner group about an axis arranged eccentrically to the trough axis.
  • the outer group of mixing blades is assigned further partially cylindrical mixing blades with a perpendicular axis of curvature, the leading edge of which is at a greater radial distance from the trough axis than the trailing edge.
  • the mixing blades with a vertical axis of curvature guide the mix primarily inwards, while those with a horizontal axis of curvature give the mix an inward twisting movement.
  • a partially cylindrical mixing blade with a vertical axis of curvature is connected to a mixing blade with a horizontal axis, the latter being arranged at the top, while the former extends approximately to the bottom of the trough.
  • the wall wipers for the inner wall of the trough with the mixing blades of the inner group and those for the outer wall of the trough with the mixing blades of the outer group rotate synchronously.
  • the mixing blades and wall wipers can thus be supplied by the same drive.
  • a wall scraper for the outer wall of the trough is preferably arranged in the circumferential direction behind each mixing blade of the outer group. Characterized in that the wall scraper runs after the mixing blade, the stripped material falls into the free space which has been generated by the leading mixing blade, which displaces the material inwards. This stripped material is then gripped by the subsequent mixing blade and transported inwards. This ensures that no material remains in the area near the wall for a long time.
  • the wall wipers can have replaceable and / or adjustable wear strips.
  • the mixer shown in Figures 1 to 9 consists of a fixed trough 1 with a cylindrical jacket 2 and a horizontal bottom 3.
  • the axis of the trough is designated by 4.
  • two - groups 5 and 6 of mixing blades engage in the trough from above, group 5 having mixing blades 7 and 8 and group 6 having mixing blades 9.
  • the mixing blades are shown in Figures 1 to 3 for ease of illustration only as a rectangular structure. Their actual shape is described with reference to FIGS. 4 ff.
  • the groups 5 and 6 of mixing blades 7, 8 and 9 run at different radial distances from the trough axis 4. For this purpose, they are seated on support arms 10 and 11, which in turn are connected to a drive via drive shafts 12, 13, possibly with the interposition of gears. As indicated by the directional arrows A and B, the mixing blades 7 and 8 of group 5 rotate in opposite directions to the mixing blades 9 of outer group 6.
  • the mixing blade 7 of the inner group 5 can have a greater radial distance from the trough axis 4 than the mixing blade 8 of the same group.
  • the two mixing heads 7, 8 of group 5 can dip into the trough at different depths, as can also be seen in FIG. 1.
  • Figure 2 differs from that of Figure 1 essentially only in that the different Radial distance of the mixing blades 7, 8 of the group 5 can also be achieved by axially displacing the drive shaft 12 with respect to the trough axis 4. This also creates an eccentric orbit.
  • the drive shaft 12 of the inner group 5 with the mixing blades 7 and 8 is inclined by the angle a with respect to the trough axis 4 and the drive shaft 13 of the outer group 6, so that the mixing blades 7, 8 are at different heights are arranged and on the other hand give the mix both a horizontal and a vertical movement component.
  • the device in addition to the groups 5 and 6 of mixing blades 7, 8 and 9 already described, additionally has at least one wall scraper 14 lying against the outer wall 3 of the trough, a horizontally lying floor scraper 16 and one of the inner wall 18 of the trough 1 assigned to wall scraper 17.
  • These wipers can consist of simple slanted strips.
  • the mixing blades 7, 8 and 9 are partially cylindrical curved or formed by cylinder cutouts.
  • the generation of the blades 7, 8 of the inner group 5 is indicated schematically in FIGS. 8 and 9.
  • a cylinder 20 is shown there with dashed lines, the blades 7, 8 being formed from a segment 21 of this cylinder, ie having a curvature with the radius r (FIG. 8).
  • the other contour of segment 21 can be seen from the projection according to FIG.
  • the direction of rotation A of the blade 7 or 8 is also indicated.
  • the blade 7, 8 has a leading cutting edge 22, which is inclined to rise in the direction of rotation 14, and a further horizontal cutting edge 23.
  • the cutting edge 22 merges via an arcuate section 25 into a section 24 of the horizontal edge 23 rising to the rear.
  • the apex line or the parallel axis of curvature of the blades 7, 8 is indicated in FIG. 9 by 26.
  • the apex line or axis 26 of the blade 7, 8 is set at an angle with respect to the tangent of the orbit, so that the mixed material captured by the mixing blade 7, 8 is transported from the inside to the outside and at the same time is guided in a swirling motion .
  • the mixing blades 9 are formed from two superposed partial cylinders 27, 28, which are connected to one another along a surface line 29, which in turn lies further outside than the outer boundary edges 30, 31 of the two partial cylinders 27, 28.
  • the axes 26 of the mixing blades 7, 8 of the inner group 5 and the axes of the partial cylinders 27, 28 of the mixing blades 9 of the outer group are arranged horizontally.
  • the axis of the partial cylinders 27, 28 is shown increasing in the opposite direction of rotation B. Furthermore, the mixing blades 7, 8 are inserted radially further outwards and they engage less deeply in the trough.
  • the inner group has, in addition to the mixing blades 7 and 8, a third mixing blade 15 of the same contour. These three mixing blades are arranged at different radial distances from the trough axis 4 (FIG. 11) and at different heights (FIG. 10) above the trough bottom 3. They all run in the direction of A.
  • the outer group 6 has two diametrically arranged mixing blades 9 with a horizontal axis of curvature, which are each attached to a support arm 11 together with a wall scraper 14 for the outer trough wall 2. As shown in FIG. 11, the wall scraper 14 runs behind the respective mixing blade 9 in direction B and transports the material into the space created by the mixing blade.
  • the wall wipers 14, like also the 11, 16 for the inner wall and the trough bottom, have adjustable and interchangeable wear strips 32.
  • the mixing blades 9 and 33 arranged horizontally and vertically are connected to one another and fastened to the support arms 11.
  • the leading edge 34 of the vertical mixing blade 33 has a greater distance from the trough axis 4 than the trailing edge 35.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Feststoffen miteinander und mit Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung von Gießerei-Formsandmischungen, bestehend aus einem kreisförmigen feststehenden Trog mit senkrechter Achse sowie mit Innen- und Außenwand und aus wenigstens zwei Gruppen von an Armen befestigten Mischwerkzeugen, die mit unterschiedlichem Abstand von der Trogachse und von dem Boden des Trogs mit einer Reiativgeschwindigkeit umlaufen und gegenüber der Tangente ihrer Umlaufbahn unter entgegengesetzten Winkeln geneigt sind derart, daß die Mischwerkzeuge der äußeren Gruppe das Mischgut nach innen, die Mischwerkzeuge der inneren Gruppe das Mischgut nach außen fördern.
  • Bei einer Vorrichtung des vorgenannten Aufbaus (DE-A-26 03 057 = US-A-4154 540) sitzt der Antrieb der Mischwerkzeug-Gruppen im Bereich der Trogachse, wobei jeder Gruppe von Werkzeugen ein eigener Antrieb zugeordnet ist. Die Mischschaufeln sind über Tragarme an die Antriebswelle angeschlossen. Gegebenenfalls sind zwischen dem Antrieb und den Tragarmen noch Getriebeverbindungen vorgesehen. Dieser bekannte Mischer, der insbesondere für das Mischen von Baustoffen, z. B. Betonmischungen, bestimmt ist, weist eine innere und eine äußere, über dem Trogboden umlaufende Gruppe von Mischwerkzeugen gleicher Drehrichtung und eine in deren Überdeckungsbereich und oberhalb derselben in entgegengesetzter Richtung umlaufende Gruppe von Mischwerkzeugen auf. Die Mischwerkzeuge sind einfache, senkrecht zum Trogboden stehende Platten, die gegenüber der Tangente ihrer Umlaufbahn winklig angestellt sind. Durch unterschiedliche Anstellung der Mischwerkzeuge wird das Mischgut sowohl vom äußeren, als auch vom inneren Bereich des Trogs stets in Richtung des Überlappungsbereichs der beiden ersten Mischwerkzeug-Gruppen transportiert und dort von der darüber befindlichen Mischwerkzeuggruppe in entgegengesetzter Richtung mitgenommen.
  • Gegenüber Mischern mit nur in einer Richtung umlaufenden Mischwerkzeugen oder mit stillstehenden Werkzeugen und umlaufendem Trog hat der zuvor beschriebene Mischer den großen Vorteil, daß das Mischgut nicht nur wechselweise von außen nach innen und umgekehrt bewegt, sondern auch einer ständigen Scherbeanspruchung ausgesetzt wird. Dadurch wird für eine Vielzahl von Ausgangskomponenten eine homogene Mischung bei großem Durchsatz erreicht.
  • Bei Gießerei-Formsanden ergeben sich jedoch dadurch erhebliche Probleme, daß neben dem als Hauptanteil vorhandenen Quarzsand verschiedene feste, meist staubförmige Zuschlagstoffe und flüssige Bindemittel unterschiedlicher Viskosität verarbeitet werden müssen. Die einzelnen festen und flüssigen Komponenten weisen sehr unterschiedliche spezifische Gewichte auf, mit der Folge, daß sich innerhalb des Mischers durch Sedimentationsbewegungen Schichten unterschiedlicher Komponentenanreicherung bilden, die nur schwer aufzulösen sind. Im Gegensatz zu Betonmischungen sollte bei Formsandmischungen jedes einzelne Partkel von einer Bindemittelschicht umgeben sein, was einerseits eine entsprechende Kontaktzeit zwischen dem Bindemittel und den Formsandpartikeln, andererseits entsprechende Kräfte, z. B. Reibungskräfte, erfordert, die zum Aufprägen des Bindemittels auf den Partikeln führen. Diese Funktionen kann ein Mischer des vorgenannten Aufbaus nicht bzw. nur unzureichend erfüllen. Auch hat. sich gezeigt, daß das Mischgut mit zunehmender Zähigkeit von den Mischwerkzeugen nicht mehr schnell genug abläuft, vielmehr auf einer längeren Strecke mitgenommen wird, so daß die Mischzeit umso länger wird, je zäher die Mischung ist. Schließlich ist durch die nur in zwei Ebenen umlaufenden Mischwerkzeuge die Füllhöhe und damit der Durchsatz je Mischzyklus begrenzt.
  • Es sind deshalb in der Vergangenheit Mischer spezieller Konstruktion entwickelt worden, die den besonderen Umständen bei Gießereiformsanden Rechnung tragen. So ist es bekannt (DE-C-1 204 632) innerhalb eines umlaufenden Trogs verschiedene Misch- und Knet- bzw. Walzwerkzeuge anzuordnen, die ihrerseits um parallel zur Trogachse verlaufene Achsen - teils gegenläufig, teils gleichläufig - angetrieben sind. Durch diese Ausbildung werden die Mischungskomponenten unterschiedlichen Bewegungen und Kräften ausgesetzt, die zu einer guten Mischungsqualität führen sollen. Bei einem weiteren bekannten Mischer (DE-B-2 318 692 = US-A-3 964 733) laufen über dem Boden des stillstehenden Trogs sternförmig angeordnete Mischarme mit Schaufelbesatz um, die das Mischgut in Umfangsrichtung transportieren und durch Anstellung entgegen der Drehrichtung auch anheben. Oberhalb dieser Mischarme greifen in den Trog exzentrisch zur Achse schnell laufende Schleuderwerkzeuge ein, die die obere Schicht des Mischguts ständig aufreißen und das Mischgut in einander entgegengesetzten Richtungen schleudern. Auch dieser Mischer führt zu einer befriedigenden Mischqualität, erfordert aber erhebliche Antriebskräfte und führt zu einem starken Verschleiß.
  • Schließlich ist es bekannt (DE-A-1 557 252) in einem umlaufenden Trog mehrere um senkrechte Achsen umlaufende ebene Mischwerkzeuge einzusetzen und das Mischgut durch stillstehende Leitbleche von außen nach innen zu bewegen. Daneben sind Mischwerkzeuge vorhanden, die ah einer senkrechten Achse mehrere in Abstand übereinander angeordnete ebene Schaufeln aufweisen, die dem Mischgut eine vertikale Bewegung aufzwingen. Bei diesem Mischer sind also horizontale und vertikale Bewegungen im Mischgut überlagert. Bei dieser, wie auch bei der Mehrzahl der vorgenannten Ausführungsformen ist von Nachteil, daß die verschieden wirkenden Mischwerkzeuge auch jeweils einen eigenen Antrieb benötigen, so daß die Zugänglichkeit des Trogs von oben erheblich beeinträchtigt ist. Ferner ergeben sich aufgrund der unsymmetrischen Anordnung der Mischwerkzeuge Toträume bzw. Räume, in denen das Mischgut nur einer bestimmten Kraft- oder Bewegungskomponente ausgesetzt ist, so daß die unterschiedlichen Einwirkungen auf das Mischgut an verschiedenen geometrischen Orten stattfindet und eine echte Überlagerung dieser Einwirkungen nicht gegeben ist. Dadurch wird die Verweilzeit entsprechend groß und das Mischervolumen unzureichend genutzt.
  • Die Erfindung geht zunächst von der bekannten Tatsache aus, daß eine optimale Mischqualität, insbesondere bei Gießereiformsanden, sowohl horizontale, als auch vertikale Bewegungskomponenten innerhalb des Mischguts erfordert. Ferner sollte die Mischung ständigen Scherbeanspruchungen ausgesetzt sein, um der Bildung von Agglomeraten wirksam zu begegnen. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Bewegungs- und Kraftkomponenten dem Mischgut mittels einfach aufgebauter Mischschaufeln mitzuteilen und die Leistung gegenüber herkömmlichen Mischern zu steigern.
  • Ausgehend von der Vorrichtung des eingangs genannten Aufbaus (DE-A-26 03 057 = US-A-4154540) wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischwerkzeuge schaufelartig als Mantelsegmente eines Kreiszylinders mit etwa horizontal angeordneter oder entgegen ihrer Drehrichtung ansteigend geneigter Achse ausgebildet, und daß die Mischschaufeln der äußeren Gruppe mit ihrer konkaven Seite nach innen, die der inneren Gruppe mit ihrer konkaven Seite nach außen gewandt und jeweils mit einer vorlaufenden Schnittkante versehen sind und dadurch dem Mischgut eine Drallbewegung verleihen, und daß den Innenseiten der Außenwand und der Innenwand des Trogs umlaufende Wandabstreifer zugeordnet sind.
  • Die gemäß der Erfindung schaufelartig ausgebildeten Mischwerkzeuge schälen mittels der vorlaufenden Schnittkante aus dem Mischgut einen Teilstrom heraus und lenken ihn - je nach Winkelanstellung - nach innen bzw. außen ab. Zugleich wird dieser Teilmenge eine Drallbewegung aufgezwungen, innerhalb der die Mischungskomponenten sowohl horizontal als auch vertikal bewegt werden. Zugleich entstehen durch diesen « Schälvorgang » Scher- und Druckkräfte, die das Bindemittel auf die Formsandpartikel aufprägen. Durch diesen Vorgang entstehen innerhalb des Mischgutes Fladen, die nach Verlassen der nachlaufende Kante der Mischschaufel wieder teilweise zerfallen bzw. durch die anderen Mischschaufel-Gruppen wieder aufgelöst werden. Dadurch, daß die Mischschaufeln der zwei oder mehr Gruppen, wie an sich bekannt, unter entgegengesetzten Winkeln gegenüber der Tangente ihrer Umlaufbahn angestellt sind, wird dem Mischgut ferner die erforderliche radiale Bewegung vom inneren Bereich des Trogs nach außen bzw. vom äußeren Bereich nach innen aufgezwungen. Aufgrund der Drallbewegung wird auch bei zähen Mischungen vermieden, daß das Mischgut in Umlaufrichtung über größere Strecken nur mitgenommen und nicht umgewälzt wird. Durch Anordnung der Mischschaufeln insbesondere der inneren Gruppe in verschiedener Höhenlage über dem Trogboden ist eine große Füllhöhe möglich, zugleich aber sichergestellt, daß ein ständiger Transport von oben nach unten und umgekehrt stattfindet. Dadurch, daß die Mischschaufeln aus Mantelsegmenten eines Kreiszylinders bestehen, lassen sie sich fertigungstechnisch leicht herstellen. Dies wird durch die weitere Maßnahme, daß neben den Mischschaufeln gesonderte Wandabstreifer vorgesehen sind, unterstützt, indem diese einen einfachen linearen Aufbau aufweisen können, was aufgrund der Tatsache, daß diese Bauteile einem stärkeren Verschleiß unterliegen, ihre Nachstellung oder ihren Austausch erleichtert, während die demgegenüber komplizierter geformten Mischschaufeln nur den Mischkräften ausgesetzt sind.
  • Es sind zwar Mischer mit gekrümmten Mischschaufeln mit horizontaler Krümmungsachse bekannt (DE-C-801 618), doch befinden sich diese in nur einer Ebene, so daß die Füllhöhe sehr niedrig ist. Ferner findet ein Transport vorwiegend nur in einer horizontalen Ebene statt. Die Mischschaufeln sind nicht teilzylindrisch gekrümmt, so daß ihre Herstellung relativ aufwendig ist. Schließlich wirken die innerste und äußerste Mischschaufel als Wandabstreifer, sind also einem starken Verschleiß ausgesetzt. Dies umsomehr, als sie zusätzlich - wie auch alle übrigen Mischschaufeln - als Bodenabstreifer wirken.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Mischschaufeln eine entgegen der Umlaufrichtung geneigte vorlaufende Schnittkante und eine etwa horizontal verlaufende untere Schnittkante aufweisen, wobei es ferner vorteilhaft ist, daß die vorlaufende Schnittkante über eine bogenförmig gekrümmte Kante in die untere Schnittkante übergeht. Damit ist das die Mischschaufel bildende Mantelsegment auf die unbedingt notwendige Fläche zurückgeschnitten, um die gewünschten Bewegungen zu erhalten und es müssen dadurch nicht unnötige Druck-und Reibungskräfte, die keine Mischwirkung bringen, überwunden werden. Auch werden auf diese Weise Anbackungen an der vorlaufenden Schnittkante vermieden und es wird der Teilstrom, der in eine Drallbewegung versetzt werden soll, in unterschiedlichen Höhen angeschnitten.
  • In weiterer vorteilhafter Ausführung bestehen die Mischschaufeln der äußeren Gruppe aus zwei oder mehr übereinander angeordneten Mantelsegmenten eines Kreiszylinders, die entlang einer Mantellinie verbunden sind. Dadurch kann das Mischgut außen von einem einzigen Werkzeug über die gesamte Füllhöhe erfaßt und in zwei bzw. mehrere Teilströme aufgeteilt werden, die jeweils in eine Drallbewegung versetzt werden. Bei dieser Ausführungsform weist die Verbindungslinie der beiden Mantelsegmente einen größeren radialen Abstand von der Trogachse auf als die die Mantelsegmente begrenzenden äußeren Kanten.
  • Die Effektivität des Mischers kann noch dadurch erhöht werden, daß beispielsweise die Mischschaufeln der inneren Gruppe unterschiedlichen Abstand von der Trogachse und/oder vom Boden des Trogs aufweisen. Ferner läßt sich die vertikale Bewegungskomponente noch dadurch beeinflussen oder verstärken, daß beispielsweise die Mischschaufeln der inneren Gruppe um eine zur Trogachse geneigte Achse angetrieben sind. Auch ist es möglich, die Mischschaufeln der inneren Gruppe um eine zur Trogachse exzentrisch angeordnete Achse anzutreiben.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der äußeren Gruppe der Mischschaufeln weitere teilzylindrische Mischschaufeln mit senkrecht stehender Krümmungsachse zugeordnet, deren vorlaufende Kante einen größeren radialen Abstand von der Trogachse aufweist als die nachlaufende Kante. Die Mischschaufeln mit senkrecht stehender Krümmungsachse leiten das Mischgut in erster Linie nach innen, während die mit horizontaler Krümmungsachse dem Mischgut eine nach innen gerichtete Drallbewegung verleihen.
  • Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß je eine teilzylindrische Mischschaufel mit senkrecht stehender Krümmungsachse mit einer Mischschaufel mit horizontal liegender Achse verbunden ist, wobei letztere oben angeordnet ist, während erstere etwa bis zum Boden des Trogs reicht. Dadurch ist insbesondere gewährleistet, daß spezifisch leichtere Komponenten, die sich vornehmlich an der Oberfläche sammeln, ständig umgewälzt und untergemischt werden, während im unteren Bereich mit den senkrecht stehenden Mischschaufeln kein nennenswerter Vertikaltransport stattfindet, die leichten Komponenten also nicht wieder an die Oberfläche transportiert werden. Dieser Effekt tritt dann verstärkt ein, wenn die Mischschaufel mit horizontaler Krümmungsachse die Oberfläche des Mischgutes überragt. Durch die senkrecht angeordneten Mischschaufein wird auch die Entleerung jeder Charge erleichtert.
  • In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Wandabstreifer für die Innenwand des Trogs mit den Mischschaufeln der inneren Gruppe und die für die Außenwand des Trogs mit den Mischschaufeln der äußeren Gruppe synchron umlaufen. Die Mischschaufeln und Wandabstreifer können somit vom gleichen Antrieb versorgt werden.
  • Vorzugsweise ist je ein Wandabstreifer für die Außenwand des Trogs in Umlaufrichtung hinter jeder Mischschaufel der äußeren Gruppe angeordnet. Dadurch, daß der Wandabstreifer der Mischschaufel nachläuft, fällt das abgestreifte Material in den Freiraum, der durch die vorlaufende Mischschaufel, die das Material nach innen verdrängt, erzeugt worden ist. Dieses abgestreifte Material wird dann von der nachfolgenden Mischschaufel erfaßt und nach innen transportiert. Dadurch ist sichergestellt, daß kein Material längere Zeit im wandnahen Bereich verbleibt.
  • Schließlich können die Wandabstreifer auswechselbare und/oder nachstellbare Verschleißleisten aufweisen.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen :
    • Figur 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung ;
    • Figur 2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform ;
    • Figur 3 eine den Figuren 1 und 2 entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform ;
    • Figur 4 eine schematische Draufsicht auf einen Sektor des Trogs der Vorrichtung ;
    • Figur 5 eine schematische Seitenansicht des Trogsektors gemäß Figur 4 ;
    • Figur 6 eine der Figur 4 entsprechende Ansicht eines Trogsektors bei anderer Ausbildung und Anordnung der Mischschaufeln ;
    • Figur 7 eine schematische Seitenansicht zu Figur 6 ;
    • Figuren 8 und 9 schematische Darstellungen zur Geometrie einer Ausführungsform der Mischschaufeln ;
    • Figur 10 einen Axialschnitt durch einen Mischer und
    • Figur 11 eine Draufsicht auf die Mischer gemäß Fig. 10.
  • Der in den Figuren 1 bis 9 gezeigte Mischer besteht aus einem feststehenden Trog 1 mit zylindrischem Mantel 2 und horizontalem Boden 3. Die Achse des Trogs ist mit 4 bezeichnet. In den Trog greifen von oben mehrere - beim gezeigten Ausführungsbeispiel zwei - Gruppen 5 und 6 von Mischschaufein ein, wobei die Gruppe 5 die Mischschaufeln 7 und 8, die Gruppe 6 die Mischschaufeln 9 aufweist. Die Mischschaufeln sind in den Figuren 1 bis 3 der leichteren Darstellbarkeit wegen lediglich als rechteckige Gebilde wiedergegeben. Ihre tatsächliche Formgebung wird anhand der Figuren 4 ff. beschrieben.
  • Die Gruppen 5 und 6 von Mischschaufeln 7, 8 bzw. 9 laufen mit unterschiedlichem radialen Abstand von der Trogachse 4 um. Sie sitzen zu diesem Zweck an Tragarmen 10 bzw. 11, die wiederum über Antriebswellen 12, 13 an einen Antrieb, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Getrieben, angeschlossen sind. Wie mit den Richtungspfeilen A und B angedeutet, laufen die Mischschaufeln 7 und 8 der Gruppe 5, gegensinnig zu den Mischschaufeln 9 der äußeren Gruppe 6 um.
  • Wie weiterhin aus Figur 1 ersichtlich, kann die Mischschaufel 7 der inneren Gruppe 5 einen größeren radialen Abstand von der Trogachse 4 aufweisen als die Mischschaufel 8 der gleichen Gruppe. Ebenso können die beiden Mischschaufein 7, 8 der Gruppe 5 unterschiedlich tief in den Trog eintauchen, wie dies gleichfalls aus Figur 1 ersichtlich ist.
  • Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der unterschiedliche radiale Abstand der Mischschaufeln 7, 8 der Gruppe 5 auch durch axialen Versatz der Antriebswelle 12 gegenüber der Trogachse 4 erreicht werden kann. Dadurch ergibt sich auch eine exzentrische Umlaufbahn.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist die Antriebswelle 12 der inneren Gruppe 5 mit den Mischschaufeln 7 und 8 um den Winkel a gegenüber der Trogachse 4 bzw. der Antriebswelle 13 der außenliegenden Gruppe 6 geneigt, so daß die Mischschaufeln 7, 8 einerseits in unterschiedlicher Höhe angeordnet sind und andererseits dem Mischgut sowohl eine horizontale, als auch vertikale Bewegungskomponente erteilen.
  • Neben den bereits beschriebenen Gruppen 5 und 6 von Mischschaufeln 7, 8 bzw. 9 weist die Vorrichtung, wie die Figuren 4 bis 9 zeigen, zusätzlich noch wenigstens einen der Außenwand 3 des Trogs anliegenden Wandabstreifer 14, einen horizontal liegenden Bodenabstreifer 16 und einen der Innenwand 18 des Trogs 1 zugeordneten Wandabstreifer 17 auf. Diese Abstreifer können aus einfachen schräggestellten Leisten bestehen.
  • Die Mischschaufeln 7, 8 und 9 sind teilzylindrisch gekrümmt bzw. von Zylinderausschnitten gebildet. In den Figuren 8 und 9 ist die Erzeugung der Schaufeln 7, 8 der inneren Gruppe 5 schematisch angedeutet. Dort ist mit gestrichelten Linien ein Zylinder 20 gezeigt, wobei die Schaufeln 7, 8 aus einem Segment 21 dieses Zylinders gebildet ist, also eine Krümmung mit dem Radius r (Figur 8) aufweist. Aus der Projektion gemäß Figur 9 ist die sonstige Kontur des Segmentes 21 erkennbar. Ferner ist die Umlaufrichtung A der Schaufel 7 bzw. 8 angedeutet. Die Schaufel 7, 8 weist eine vorlaufende Schnittkante 22, die gegen die Drehrichtung 14 ansteigend geneigt ist sowie eine weitere horizontale Schnittkante 23 auf.
  • Beim gezeigten Ausführungsbeispiel geht die Schnittkante 22 über einen bogenförmigen Abschnitt 25 in einen nach hinten ansteigenden Abschnitt 24 der horizontalen Kante 23 über. Die Scheitellinie bzw. die hierzu parallele Krümmungsachse der Schaufel 7, 8 ist in Figur 9 mit 26 angedeutet.
  • Wie aus Figur 4 ersichtlich, ist die Scheitellinie bzw. Achse 26 der Schaufel 7, 8 gegenüber der Tangente der Umlaufbahn winklig angestellt, so daß das von der Mischschaufel 7, 8 erfaßte Mischgut von innen nach außen transportiert und dabei zugleich in einer Drallbewegung geführt wird. Die Mischschaufeln 9 sind aus zwei übereinander liegenden Teilzylindern 27, 28 gebildet, die entlang einer Mantellinie 29 miteinander verbunden sind, die wiederum weiter außen liegt als die äußeren Begrenzungskanten 30, 31 der beiden Teilzylinder 27, 28. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 und 5 sind die Achsen 26 der Mischschaufeln 7, 8 der innen liegenden Gruppe 5 und die Achsen der Teilzylinder 27, 28 der Mischschaufeln 9 der außen liegenden Gruppe horizontal angeordnet.
  • Im Gegensatz zu dieser Ausführungsform ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 und 7 die Achse der Teilzylinder 27, 28 entgegen der Drehrichtung B ansteigend gezeigt. Ferner sind die Mischschaufeln 7, 8 radial weiter nach außen eingesetzt und sie greifen weniger tief in den Trog ein.
  • In den Fig. 10 und 11 ist eine konstruktive Ausführung des Mischers gezeigt. Dabei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß hier nur noch abweichende Merkmale zu beschreiben sind. Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß die innere Gruppe neben den Mischschaufeln 7 und 8 noch eine dritte Mischschaufel 15 gleicher Kontur aufweist. Diese drei Mischschaufeln sind in unterschiedlichem radialen Abstand von der Trogachse 4 (Fig. 11) und in unterschiedlicher Höhe (Fig. 10) über den Trogboden 3 angeordnet. Sie laufen sämtlich in Richtung A um. Ferner weist die äußere Gruppe 6 zwei diametral angeordnete Mischschaufeln 9 mit horizontaler Krümmungsachse auf, die zusammen mit je einem Wandabstreifer 14 für die äußere Trogwand 2 an jeweils einem Tragarm 11 angebracht sind. Wie Fig. 11 zeigt, läuft der Wandabstreifer 14 hinter der jeweiligen Mischschaufel 9 in Richtung B und transportiert das Material in den von der Mischschaufel geschaffenen Freiraum. Die Wandabstreifer 14, wie auch die 11, 16 für die Innenwand und den Trogboden, weisen nachstellbare und auswechselbare Verschleißleisten 32 auf.
  • Den Mischschaufeln 9, die, wie Fig. 10 zeigt, oben angeordnet sind und bis an oder über die Füllhöhe des Mischers reichen, sind weitere Mischschaufeln 33 zugeordnet, die aus Teilzylindern mit senkrechter Krümmungsachse gebildet sind und bis zum Boden 3 des Trogs 1 reichen. Die hörizontal und vertikal angeordneten Mischschaufeln 9 und 33 sind miteinander verbunden und an den Tragarmen 11 befestigt. Die vorlaufende Kante 34 der senkrechten Mischschaufel 33 weist einen größeren Abstand von der Trogachse 4 auf als die nachlaufende Kante 35.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Mischen von Feststoffen miteinander und mit Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung von Gießerei-Formsandmischungen, bestehend aus einem kreisförmigen feststehenden Trog (1) mit senkrechter Achse (4) sowie mit Innen- und Außenwand (18, 2) und aus wenigstens zwei Gruppen (5, 6) von an Armen (10, 11) befestigten Mischwerkzeugen (7, 8, 9), die mit unterschiedlichem Abstand von der Trogachse und von dem Boden (3) des Trogs mit einer Relativgeschwindigkeit umlaufen und gegenüber der Tangente ihrer Umlaufbahn unter entgegengesetzten Winkeln geneigt sind derart, daß die Mischwerkzeuge (9) der äußeren Gruppe. (6) das Mischgut nach innen, die Mischwerkzeuge (7, 8) der inneren Gruppe (5) das Mischgut nach außen fördern, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (7, 8, 9) schaufelartig als Mantelsegmente eines Kreiszylinders mit etwa horizontal angeordneter oder entgegen ihrer Drehrichtung ansteigend geneigter Achse (26) ausgebildet sind, daß die Mischschaufeln (9) der äußeren Gruppe (6) mit ihrer konkaven Seite nach innen, die (7, 8) der inneren Gruppe (5) mit ihrer konkaven Seite nach außen gewandt und jeweils mit einer vorlaufenden Schnittkante (22) versehen sind und dadurch dem Mischgut eine Drallbewegung verleihen, und daß den Innenseiten der Außenwand (2) und der Innenwand (18) des Trogs (1) umlaufende Wandabstreifer (14, 17) zugeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaufeln (7, 8) eine entgegen der Umlaufrichtung geneigte verlaufende Schnittkante (22) und eine etwa horizontal vorlaufende untere Schnittkante (23) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorlaufende Schnittkante (22) über eine bogenförmig gekrümmte Kante (25) in die untere Schnittkante (23, 24) übergeht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schnittkante der Mischschaufeln (7, 8) aus einem horizontalen Abschnitt (23) und einem entgegen der Drehrichtung (A) ansteigend geneigten Abschnitt (24) besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaufeln (9) der äußeren Gruppe aus zwei oder mehr übereinander angeordneten parallelen Mantelsegmenten eines Kreiszylinders (27, 28) bestehen, die entlang einer Mantellinie (29) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie (29) der beiden Mantelsegmente (27, 28) einen größeren radialen Abstand von der Trogachse (4) aufweist, als die die Mantelsegmente (27, 28) begrenzenden äußeren Kanten (30, 31).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaufein (7, 8) der inneren Gruppen (5) unterschiedlichen Abstand von der Trogachse (4) aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch, gekennzeichnet, daß die Mischschaufein (7, 8) der inneren Gruppe (5) unterschiedlichen Abstand vom Boden (3) aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaufein (7, 8) der inneren Gruppe (5) um eine zur Trogachse (4) geneigte Achse (12) angetrieben sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaufeln (7, 8) der inneren Gruppe (5) um eine zur Trogachse (4) exzentrisch angeordnete Achse (12) angetrieben sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der äußeren Gruppe (6) der Mischschaufeln (9) weitere teilzylindrische Mischschaufeln (33) mit senkrecht stehender Krümmungsachse zugeordnet sind, deren vorlaufende Kante (34) einen größeren radialen Abstand von der Trogachse (4) aufweist als die nachlaufende Kante (35).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß je eine teilzylindrische Mischschaufel (33) mit senkrecht stehender Krümmungsachse mit einer Mischschaufel (9) mit horizontal liegender Achse verbunden ist, wobei letztere oben angeordnet ist, während erstere etwa bis zum Boden (3) des Trogs (2) reicht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaufeln (9) mit horizontaler Krümmungsachse der äußeren Gruppe (6) die Oberfläche des Mischgutes überragen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandabstreifer (17) für die Innenwand (18) des Trogs (1) mit den Mischschaufeln (7, 8) der inneren Gruppe (5) und die (14) für die Außenwand (2) des Trogs (1) mit den Mischschaufeln (9) der äußeren Gruppe (6) synchron umlaufen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Wandabstreifer (14) für die Außenwand (2) des Trogs (1) in Umlaufrichtung hinter jeder Mischschaufel (9, 33) der äußeren Gruppe (6) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandabstreifer (14, 17) auswechselbare und/oder nachstellbare Verschleißleisten (32) aufweisen.
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