EP3702023A2 - Schräglagenmischer - Google Patents

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EP3702023A2
EP3702023A2 EP20155397.1A EP20155397A EP3702023A2 EP 3702023 A2 EP3702023 A2 EP 3702023A2 EP 20155397 A EP20155397 A EP 20155397A EP 3702023 A2 EP3702023 A2 EP 3702023A2
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EP
European Patent Office
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mixing
container
tool
mixing container
drive
Prior art date
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EP20155397.1A
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Harald Kniele
Alexander Kniele
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Kniele GmbH
Original Assignee
Kniele GmbH
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Publication date
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Publication of EP3702023A3 publication Critical patent/EP3702023A3/de
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    • B28C7/04Supplying or proportioning the ingredients
    • B28C7/12Supplying or proportioning liquid ingredients
    • B28C7/126Supply means, e.g. nozzles

Definitions

  • the present invention relates to an inclined mixer which is used, for example, to mix building materials, in particular for the production of cement emulsions, foam concrete, color mixtures and styrofoam concrete.
  • Said mixer is preferably used for the production of high-quality concrete materials such as self-compacting concretes, ultra-high-strength concretes, mineral cast and all other types of concrete.
  • Such a mixer has an inclined mixing container and can be used, for example, in concrete and chemical plants, but also in the food and feed industry.
  • Such a mixer is preferably designed as a single-shaft mixer.
  • mixers are known in the art which include i.a. can be used for mixing building materials.
  • the prior art is from the document DE 3604333 A1 a single-shaft compulsory mixer known, which during the mixing process by about 45 degrees is inclined to the horizontal. This mixer can be tilted further or in two directions for emptying, so that all of the mix can flow out of the mixer and can thus be removed by gravity.
  • Various mixing tools are disclosed for this mixer, for example a screw-shaped mixing tool and mixer blades. With this mixer, the actual mixing is only possible in one direction, but the direction of rotation of the mixing tool can also be reversed to empty the mixing container.
  • This prior art mixer is suitable for various solids.
  • the invention includes a mixer with a mixing container which is inclined with respect to the horizontal.
  • the angle of inclination is preferably 10 ° to 80 °, preferably 15 ° to 70 °, more preferably 30 ° to 60 °.
  • the drive that drives the mixing tool can be operated in two opposite directions, so that it is possible to switch between two directions of rotation of the mixing mechanism.
  • This mixer is also preferably designed as a single-shaft mixer. Such a configuration of the mixer enables shorter mixing times for all types of concrete compared to the prior art, but at the same time enables homogeneous mixtures to be achieved.
  • the mixing tool consists of a centrally arranged shaft and at least one mixing device attached to it, which is preferably also provided with branches.
  • a scraper can also be arranged, which is adapted to lie with one side on the inside of the jacket of the mixing container and to brush it in one direction of rotation.
  • This scraper also has the function of a mixing tool.
  • the direction of extent of the scrapers is preferably rotated around the direction of the central shaft by an angle which is preferably 10 ° to 80 °, more preferably 15 ° to 70 ° and even more preferably 30 ° to 60 °. This allows a particularly advantageous mixing and scraping action of the scrapers, since the scrapers can convey or move mixed material in the direction in which the central shaft extends. The transverse transport of the mix is thus significantly improved.
  • the mixing apparatus also preferably has a lance which can be moved into the interior of the mixing container through an opening.
  • a lance is connected at one end to a vibration motor and at another end it can be in contact with the mixing tool in order to transmit the vibrations of the vibration motor to this, which allows better cleaning.
  • a vibration motor Just at Mixing tools with a large surface, which is the case according to the invention due to branches and scrapers, this is very advantageous for cleaning.
  • nozzles can be provided, through which a fluid can be introduced, for example air. This allows better mixing through stronger turbulence of the material to be mixed. Furthermore, such nozzles allow an improved and faster cleaning of the mixer after use.
  • the mixing apparatus preferably also has a frequency converter which is connected to the drive of the mixing tool and controls its power consumption. If the mixing container is fully loaded with material and the mixing tool is to change the direction of rotation, the force that the drive must apply to start mixing in the changed direction is briefly very high.
  • the frequency converter prevents the drive from consuming too much power when it starts up. This relieves the load on the drive and therefore has a longer service life. This means that even difficult start-up conditions can be operated without strong overcurrent peaks. Without a frequency converter it would not be possible to change the direction of rotation of the mixing tool with a full mixing container, or the drive would have to be very large in order to obtain the required power - the power consumption would also increase drastically.
  • the frequency converter also ensures that the actual torque of the drive can be regulated between the lowest possible torque (i.e. zero) and the highest possible torque of the drive, which is particularly advantageous when changing the direction of rotation and thus the mixing direction. Targeted control of the drive torque is therefore possible.
  • Using a frequency converter also has the advantage that electricity can be saved. Such a frequency converter is also officially subsidized by the state.
  • one or more vortexes can also be provided in the mixing apparatus.
  • These whirlers are additional structures on the mixing device, which contain a drive, a whirling shaft and at least one whirling tool.
  • a vortex is arranged on the mixer in such a way that it does not touch the central shaft or the mixing tools and cannot interfere with them.
  • a whirler is particularly advantageous when the material is very difficult to mix.
  • Such a vortex can increase the mixing effect of the mixing apparatus by creating a cross flow.
  • better mixing of the material to be mixed can be achieved, lumps in the material to be mixed can be destroyed and the material breakdown can be improved.
  • This further embodiment can have all the features of the first embodiment, and additionally at least one, preferably several additional vortices.
  • the cylindrical mixing container 2 is inclined at an angle ⁇ to the horizontal. In the present embodiment, this angle ⁇ is approximately 45 °.
  • the mixing container 2 has both a casing 2a and a base plate 2b.
  • a mixing tool 3 is provided in the middle of the mixing container.
  • This mixing tool 3 has a central shaft 3 a, to which mixing devices 3 b are attached via connecting devices 3 d and which extend from the central shaft 3 a in the direction of the casing 2 a of the mixing container 2.
  • the mixing devices 3b are branched, and a plurality of branches 3c are arranged on the mixing devices 3b.
  • a scraper 5 is arranged at the end of the mixing devices 3b, one side of which rests against the inner wall of the casing 2a of the mixing container 2.
  • the mixing tool 3a is driven by a drive 4 which is mounted outside the mixing container 2 and which is connected to a frequency converter 12.
  • an opening 6a (not shown here) is provided in the jacket 2a of the mixing container 2, which opening is provided with a closure means 6a.
  • a vibration motor 8 is attached to the lance, which vibrations on the lance 7 and can thus also be transferred to the mixing tool 3 in order to be able to clean it more easily after the mixer has been used. Furthermore, a lower scraper 11 is provided at the lower end of the middle shaft 3a, which sweeps over the bottom plate 2b from the inside in order to clean it if necessary.
  • FIG. 14 shows a sectional view along the line AA from FIG Fig. 1 .
  • FIG. 14 shows a sectional view along the line AA from FIG Fig. 1 .
  • mixing devices 3b are arranged on the central shaft 3a in this embodiment, two of these mixing devices 3b enclosing an angle ⁇ here.
  • a scraper 5 is arranged at the end of the mixing devices 3b, which stripper rests against the inner wall of the jacket 2a.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view along the line BB in FIG Fig. 1 . It is particularly clear here how the scrapers 5 are arranged on the mixing devices 3b. The direction of extension of the scrapers 5 is rotated around the direction of the central shaft 3a by an angle ⁇ . This angle ⁇ is approx. 45 ° here. It can also be seen from this view that nozzles 9 are arranged on the bottom 2b of the mixing container 2. These serve to introduce a fluid, for example air, to improve the mixing effect and for cleaning purposes.
  • a fluid for example air
  • Fig. 4 shows a view similar to that in Fig. 1 except that a part of the casing 2a is not shown here, so that, so to speak, a view into the interior of the mixing container 2 is possible.
  • the drive 4, the frequency converter 12, the base plate 2b, the lance 7 and the vibration motor 8 are the same as in FIG Fig. 1 .
  • the exact arrangement of the mixer 3 becomes clear here:
  • Several mixing devices 3b are arranged on the central shaft 3a, on which the branches 3c and the scrapers 5 are in turn arranged.
  • the wiper 5 is not arranged parallel to the central shaft 3a, but rotated relative to it (by the angle ⁇ ).
  • the material to be mixed When operating in the reverse direction (R), the material to be mixed is conveyed obliquely upwards, and the inner wall of the container jacket 2a is stripped off so that any parts of the material to be mixed which may adhere to it are conveyed back into the interior of the mixing container 2.
  • the frequency converter 12 also allows a simple and energy-saving change in the direction of rotation.
  • Fig. 5 Fig. 13 shows a mixing apparatus of the present embodiment from below.
  • the arrangement of the outlet opening 10 in the base plate 2b of the mixing container 2 is particularly evident here.
  • the arrangement of the nozzles 9 in the base plate 2b of the mixing container 2 is also clear here.
  • the mixing device can be adapted to a particular mixing task, i.e. the mixing container 2 can be inclined by a very specific angle ⁇ about the horizontal, the mixing devices 3b can be arranged at a specific angle ⁇ from one another, and also the angle ⁇ by which the scrapers 5 are rotated about the direction of the central shaft 3a, may vary.
  • the angle ⁇ between two mixing devices 3b can, for example, preferably be 10 ° to 180 °, more preferably 40 ° to 90 °, even more preferably 45 ° to 60 °.
  • FIG. 6 Figure 3 shows an isometric view of another embodiment of the present invention.
  • the mixing apparatus 1 additionally has a vortex 13 on the jacket 2a, of which the drive 13a and the vortex shaft 13b are shown here.
  • This agitator 13 is preferably arranged vertically on the lateral surface 2a and protrudes into the mixing container 2, the agitator 13 being arranged at those locations where no mixing tool 3 is provided on the centrally arranged shaft (3a).
  • the swirler 13 is fixed here on the jacket 2a.
  • FIG. 7 Figure 3 is a cross-sectional view of the further embodiment of the mixing apparatus according to the present invention.
  • two vortexes are arranged in the mixing apparatus 1, each with a drive 13a and a vortex shaft 13b, the vortex tools 13c also being shown here.
  • These are flat and plate-like and are attached to the vortex shaft 13b.
  • these whirling tools 13c are arranged in such a way that they are at a distance from the centrally arranged shaft 3a.
  • the two drives 13a are each connected to a vortex frequency converter 13d so that these vortexes can also be driven in both directions and can have the same advantages as the drive 4 for the entire mixer (not shown here).
  • mixing container 2 It is not absolutely necessary for the mixing container 2 to have a cylindrical shape. Rather, conical or frustoconical shapes can also be possible here.
  • the number of mixing devices 3b which is attached to an inner shaft 3a can also vary depending on the mixing task.
  • a plurality of different mixing devices 3b can be attached to the inner shaft 3a.
  • angles ⁇ on the scrapers 5 on the individual mixing devices 3b can be different, so they do not have to be the same on each of the individual mixing devices 3b.
  • different types of branches 3c can be present in a plurality of mixing devices 3b. These can extend from the mixing devices 3b in all spatial directions.
  • a method for mixing a material to be mixed in a mixing apparatus 1 will be described below.
  • the mixing container 2 is first charged with the components to be mixed.
  • the mixing tool 3 is then rotated in one direction. After a certain period of time, the direction of rotation of the mixing tool 3 is changed. In one direction, the material is pressed into the lower wall and also conveyed back with the scraper 5 in the direction of the inner shaft 3a, while in the other operating direction the scrapers 5 mainly fulfill the function of cleaning the inside of the container 2. In addition to the wiping effect, the scrapers 5 also function as a mixer blade. After changing direction, the mix is conveyed in the opposite direction. Depending on the mix, the direction of rotation of the mixing tool 3 is changed several times per mixing process.
  • a fluid preferably air, is preferably also blown in through the at least one nozzle 9 during one or more of the above-mentioned operating phases
  • the procedure is expanded to include the following steps:
  • the outlet opening 10 is opened so that the mixed material can flow out of the mixing container 2.
  • the lower scraper 11 can free the entire inner part of the base plate 2b from the mixed material and convey it through the outlet opening 12 from the mixing container until the mixing container 2 is empty.
  • the lance 7 can then be moved into the mixing container 2 until one end of the lance 7 is in contact with the mixing tool 3, for example with the central shaft 3a.
  • the vibration motor is then switched on so that the mixing tool 3 is freed from the material to be mixed.
  • water can be introduced into the mixing container 2 through the at least one nozzle 9 in order to clean it further.
  • the present invention concerns a mixer 1 which is used, for example, for mixing concrete materials.
  • the mixing container 2 is inclined with respect to the horizontal and the drive 4, which drives the mixing tool 3, can be operated in two opposite directions. This serves to improve the mixing properties and shorten the mixing time.

Abstract

In der vorliegenden Erfindung geht es um einen Mischapparat (1), welcher beispielsweise für die Mischung von Betonmaterialien eingesetzt wird. Hierbei ist der Mischbehälter (2) gegenüberüber der Horizontalen geneigt und der Antrieb (4), welcher das Mischwerkzeug (3) antreibt, ist in zwei entgegengesetzten Richtungen betreibbar. Dies dient zu einer Verbesserung der Mischeigenschaften sowie der Verkürzung der Mischzeit.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schräglagenmischer, welcher beispielsweise zur Mischung von Baumaterialien eingesetzt wird, insbesondere zur Herstellung von Zementemulsionen, Schaumbeton, Farbmischungen und Styroporbeton. Der genannte Mischer wird vorzugsweise zur Herstellung von hochwertigen Betonmaterialien wie selbstverdichtenden Betonen, ultra-hochfesten Betonen, Mineralguss und sämtlichen weiteren Betonarten verwendet. Ein solcher Mischer weist einen schräg gestellten Mischbehälter auf und kann beispielsweise in Beton- und Chemiewerken, aber auch in der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie eingesetzt werden. Vorzugsweise ist ein solcher Mischer als Einwellenmischer ausgeführt.
  • Insbesondere für Baumaterialien ist es wichtig, Materialien mit möglichst homogenen Eigenschaften herstellen zu können, um lokale Konzentrationsunterschiede, Inhomogenitäten, Verklumpungen zu vermeiden, welche zu einer schlechten Betonqualität führen können. Diese könnte wiederum zu Mängeln und Schäden an Bauwerken führen.
    Ferner ist es aus ökonomischen Gründen wichtig, dass die Zeit, in welcher eine Betonmischung gemischt wird, möglichst kurz gehalten wird, damit diese auf dem Bau schnell eingesetzt werden kann. Ferner ist auch ein möglichst geringer Energieverbrauch vorteilhaft.
  • Im Stand der Technik sind verschiedene Mischer bekannt, welche u.a. für das Mischen von Baumaterialien eingesetzt werden können.
  • Aus dem Stand der Technik ist aus dem Dokument DE 3604333 A1 ein Einwellen-Zwangsmischer bekannt, welcher während dem Mischvorgang um ca. 45 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Dieser Mischer ist zum Entleeren weiter bzw. in zwei Richtungen neigbar, sodass sämtliches Mischgut aus dem Mischer fließen kann und somit durch Schwerkraft entfernt werden kann. Für diesen Mischer sind verschiedene Mischwerkzeuge offenbart, beispielsweise ein schneckenförmiges Mischwerkzeug und Mischerschaufeln. Bei diesem Mischer ist das tatsächliche Mischen nur in eine Richtung möglich, zum Entleeren des Mischbehälters ist die Drehrichtung des Mischwerkzeugs allerdings auch umkehrbar. Dieser Mischer aus dem Stand der Technik ist für verschiedene Feststoffe geeignet.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mischapparat mit verbesserter Mischintensität sowie verbesserten Durchmischungseigenschaften und Reinigungseigenschaften bereitzustellen, welcher möglichst einfach und kostengünstig zu bauen ist, und bei welchem die Mischzeit möglichst kurz gehalten werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Mischer gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst. Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beinhaltet einen Mischer mit einem Mischbehälter, welcher gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Der Neigungswinkel beträgt vorzugsweise 10° bis 80°, vorzugsweise 15° bis 70°, weiter vorzugsweise 30° bis 60°.
    Ferner ist der Antrieb, welcher das Mischwerkzeug antreibt, in zwei entgegengesetzten Richtungen betreibbar, so dass zwischen zwei Drehrichtungen des Mischwerks umgeschaltet werden kann. Dieser Mischer ist weiter vorzugsweise als Einwellenmischer ausgeführt. Eine solche Ausgestaltung des Mischers ermöglicht im Vergleich zum Stand der Technik kürzere Mischzeiten für sämtliche Betonarten, gleichzeitig aber das Erreichen von homogenen Mischungen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass während des Mischvorgangs das gesamte Mischgut in Bewegung ist, da dieses durch Gravitationskräfte an den untersten Punkt des Mischbehälters gedrückt wird, wo es durch ein Mischwerkzeug periodisch wiederkehrend bewegt wird. Durch den Wechsel der Drehrichtung wird das gesamte Material noch öfters bewegt und dadurch wird der Mischeffekt zusätzlich verstärkt, da das Material in einer Drehrichtung an die untere Wandung gefördert wird, in der anderen Drehrichtung aber unter anderem durch Abstreifer zurück in Richtung der eigentlichen Mischvorrichtungen gefördert wird. Somit erfolgt der Quertransport des Mischguts aufgrund der Schrägstellung des Mischbehälters sowie des gegenläufigen Betriebs des Mischwerkzeugs. Dies lässt beispielsweise aufgrund der verbesserten Aufschließung die Einsparung von Zement zu. In der Herstellung von Fertigteilen, bei welcher Farbe zu Zement hinzugegeben wird, wird hier Farbe erheblich besser aufgeschlossen als bei Mischern im Stand der Technik. Zudem ist sogar bei Medien mit starkem Dichteunterschied (beispielsweise Styroporkugeln in Beton) eine deutlich schnellere und bessere Durchmischung möglich. Ein wirklicher Mischeffekt wird also in beiden Drehrichtungen erzielt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Mischwerkzeug aus einer mittig angeordneten Achse, sowie mindestens einer daran befestigten Mischvorrichtung, welche vorzugsweise noch mit Verzweigungen versehen ist. Am Ende der Mischvorrichtung kann auch ein Abstreifer angeordnet sein, welcher dazu angepasst ist, mit einer Seite an der Innenseite des Mantels des Mischbehälters anzuliegen und diesen in einer Drehrichtung zu bestreichen. Dieser Abstreifer hat gleichzeitig auf die Funktion eines Mischwerkzeugs. Vorzugsweise ist die Erstreckungsrichtung der Abstreifer um die Richtung der mittleren Welle um einem Winkel verdreht, der vorzugsweise 10° bis 80°, weiter vorzugsweise 15° bis 70° und noch weiter vorzugsweise 30° bis 60° beträgt. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Mischungs- und Abstreifwirkung der Abstreifer, da die Abstreifer Mischgut in der Richtung, in der sich die mittlere Welle erstreckt, befördern bzw. bewegen können. Der Quertransport des Mischguts wird somit deutlich verbessert.
  • Weiter vorzugsweise weist der Mischapparat zusätzlich eine Lanze auf, welche durch eine Öffnung in das Innere des Mischbehälters einfahrbar ist. Solch eine Lanze ist mit einem Ende mit einem Vibrationsmotor verbunden und kann mit einem anderen Ende mit dem Mischwerkzeug in Kontakt stehen, um die Vibrationen des Vibrationsmotors auf diesen zu übertragen, was eine bessere Reinigung zulässt. Gerade bei Mischwerkzeugen mit großer Oberfläche, was erfindungsgemäß aufgrund von Verzweigungen und Abstreifern der Fall, ist dies sehr vorteilhaft bei der Reinigung.
  • Ferner können in einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere am unteren Bereich, beispielsweise der Bodenplatte des Mischbehälters, Düsen vorgesehen sein, durch welche ein Fluid eingebracht werden kann, beispielsweise Luft. Dies erlaubt eine bessere Durchmischung durch stärkere Verwirbelung des Mischguts. Ferner erlauben solche Düsen eine verbesserte und schnellere Reinigung des Mischers nach der Verwendung.
  • Vorzugsweise weist der Mischapparat ferner einen Frequenzumrichter auf, welcher mit dem Antrieb des Mischwerkzeugs verbunden ist und dessen Stromaufnahme steuert.
    Ist der Mischbehälter voll mit Material beladen und das Mischwerkzeug soll die Drehrichtung ändern, ist die Kraft, die der Antrieb zum Anlaufen des Mischens in der geänderten Richtung aufbringen muss, kurzfristig sehr hoch. Der Frequenzumrichter verhindert eine zu hohe Stromaufnahme des Antriebs beim Anlaufen. Dadurch wird der Antrieb entlastet und hat daher eine längere Lebensdauer. Somit können auch schwierige Anlaufbedingungen ohne starke Überstromspitzen gefahren werden. Ohne Frequenzumrichter wäre es bei einem vollen Mischbehälter nicht möglich, die Drehrichtung des Mischwerkzeugs zu ändern, oder der Antrieb müsste sehr groß dimensioniert sein, um die erforderliche Leistung abzurufen - auch die Stromaufnahme würde sich drastisch erhöhen. Ferner wäre ohne den Frequenzumrichter mit einem schnellen Verschleiß des Getriebes des Antriebs zu rechnen.
    Der Frequenzumrichter bewirkt außerdem, dass das tatsächliche Drehmoment des Antriebs zwischen dem kleinstmöglichen Drehmoment (also null) sowie dem größtmöglichen Drehmoment des Antriebs geregelt werden kann, was gerade beim Wechseln der Dreh- und somit Mischrichtung von Vorteil ist. Eine gezielte Regelung des Drehmoments des Antriebs ist also möglich.
    Der Einsatz eines Frequenzumrichters bringt gleichzeitig also noch den Vorteil mit sich, dass Strom eingespart werden kann. Ferner wird ein solcher Frequenzumrichter vom Staat offiziell bezuschusst.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ferner einer oder mehrere Wirbler im Mischapparat vorgesehen sein. Diese Wirbler sind zusätzliche Aufbauten am Mischapparat, welche einen Antrieb, eine Wirblerwelle und mindestens ein Wirbelwerkzeug enthalten.
    Ein Wirbler ist so am Mischapparat angeordnet, dass er die mittlere Welle sowie die Mischwerkzeuge nicht berührt und mit dieser nicht interferieren kann.
    Ein Wirbler ist speziell dann von Vorteil, wenn sehr schwierig zu mischendes Material vorliegt.
    Ein solcher Wirbler kann den Mischeffekt des Mischapparats steigern, indem eine Querströmung erzeugt wird.
    Ferner kann eine bessere Durchmischung des Mischguts erreicht werden, Klumpen im Mischgut können zerstört werden und der Materialaufschluss kann verbessert werden.
    Diese weitere Ausführungsform kann alle Merkmale der ersten Ausführungsform aufweisen, und zusätzlich mindestens einen, vorzugsweise mehrere zusätzliche Wirbler.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Fig. 1
    zeigt eine Querschnittansicht eines Mischapparats gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    Fig. 2
    zeigt eine Schnittansicht A-A aus Fig. 1.
    Fig. 3
    zeigt eine weitere Schnittansicht entlang der Linie B-B aus Fig. 1.
    Fig. 4
    zeigt einen Mischapparat gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei hier allerdings ein Teil des Mantels weggelassen ist, so dass das Innere des Mischbehälters sichtbar ist, insbesondere das Mischwerkzeug.
    Fig. 5
    zeigt eine Ansicht von schräg unten auf den Mischbehälter der ersten Ausführungsform.
    Fig. 6
    zeigt eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Mischapparats der vorliegenden Erfindung, welche ferner einen Wirbler aufweist.
    Fig. 7
    zeigt eine Querschnittansicht des Mischapparats der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in Fig. 6 dargestellt, wobei hier zwei Wirbler vorgesehen sind.
  • Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass beim Mischapparat 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der zylinderförmige Mischbehälter 2 um einen Winkel α zur Horizontalen geneigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt dieser Winkel α ca. 45°. Der Mischbehälter 2 weist in dieser Ausführungsform sowohl einen Mantel 2a sowie eine Bodenplatte 2b auf. Im Mischbehälter ist mittig ein Mischwerkzeug 3 vorgesehen. Dieses Mischwerkzeug 3 weist eine mittlere Welle 3a auf, an welcher über Verbindungseinrichtungen 3d Mischvorrichtungen 3b befestigt sind, welche sich von der mittleren Welle 3a in Richtung des Mantels 2a des Mischbehälters 2 erstrecken. Die Mischvorrichtungen 3b sind verzweigt, und es sind mehrere Verzweigungen 3c an den Mischvorrichtungen 3b angeordnet. Am Ende der Mischvorrichtungen 3b ist jeweils ein Abstreifer 5 angeordnet, welcher mit einer Seite an der Innenwand des Mantels 2a des Mischbehälters 2 anliegt. Das Mischwerkzeug 3a wird von einem außerhalb des Mischbehälters 2 montierten Antrieb 4 angetrieben, welcher mit einem Frequenzumrichter 12 verbunden ist.
    Ferner ist im Mantel 2a des Mischbehälters 2 eine Öffnung 6a (hier nicht gezeigt) vorgesehen, welche mit einem Verschlussmittel 6a versehen ist. Durch diese Öffnung kann eine Lanze 7 eingefahren werden, welche dazu angepasst ist, bis zur mittleren Welle 3a vorgeschoben werden zu können und mit dieser in Kontakt zu stehen. Am anderen Ende der Lanze 7, also außerhalb des Mischbehälters 2, ist ein Vibrationsmotor 8 an der Lanze angebracht, welcher Vibrationen auf die Lanze 7 und somit auch auf das Mischwerkzeug 3 übertragen kann, um dieses nach Gebrauch des Mischers leichter reinigen zu können. Ferner ist am unteren Ende der mittleren Welle 3a noch ein unterer Abstreifer 11 vorgesehen, welcher die Bodenplatte 2b von innen überstreicht, um diese im Bedarfsfall zu reinigen.
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 1. Hier ist sozusagen ein Einblick in das Innere des Mischbehälters 2 möglich. Aus Fig. 2 wird deutlich, dass an der mittleren Welle 3a in dieser Ausführungsform mehrere Mischvorrichtungen 3b angeordnet sind, wobei zwei dieser Mischvorrichtungen 3b hier einen Winkel β einschließen. Auch ist ersichtlich, dass am Ende der Mischvorrichtungen 3b jeweils ein Abstreifer 5 angeordnet ist, welcher an der Innenwand des Mantels 2a anliegt.
  • Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 1. Hier wird insbesondere deutlich, wie die Abstreifer 5 an den Mischvorrichtungen 3b angeordnet sind. Die Erstreckungsrichtung der Abstreifer 5 ist um die Richtung der mittleren Welle 3a um einen Winkel γ verdreht. Dieser Winkel γ beträgt hier ca. 45°. Ferner ist aus dieser Ansicht ersichtlich, dass Düsen 9 am Boden 2b des Mischbehälters 2 angeordnet sind. Diese dienen dem Einbringen eines Fluids, beispielsweise Luft, zur Verbesserung des Mischeffekts sowie zu Reinigungszwecken.
  • Fig. 4 zeigt eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 1, nur dass hier ein Teil des Mantels 2a nicht dargestellt ist, so dass sozusagen ein Einblick in das Innere des Mischbehälters 2 möglich ist. Der Antrieb 4, der Frequenzumrichter 12, die Bodenplatte 2b, die Lanze 7 und der Vibrationsmotor 8 sind gleich wie in Fig. 1. Allerdings wird hier die genaue Anordnung des Mischwerks 3 deutlich: An der mittleren Welle 3a sind mehrere Mischvorrichtungen 3b angeordnet, an welchen wiederum die Verzweigungen 3c sowie die Abstreifer 5 angeordnet sind. Auch hier wird nochmals verdeutlicht, dass der Abstreifer 5 nicht parallel zur mittleren Welle 3a, sondern verdreht zu dieser angeordnet ist (um den Winkel γ). Dadurch ergeben sich die folgenden Effekte: Beim Betrieb in Vorwärtsrichtung (V) bewegen die Abstreifer 5 das Mischgut hin zum Boden und drücken dieses dadurch an den tiefsten Punkt des Mischbehälters 2. Dadurch wird der Mischeffekt zusätzlich verstärkt, da das Material erstens nach unten gedrückt wird, zweitens aber zusätzlich durch die Abstreifer 5 zurück in Richtung der mittleren Welle 3a und somit zu den Mischvorrichtungen 3b und Verzweigungen 3c befördert wird. Der abwärts gerichtete Druck im Mischgut hängt vom Winkel γ (siehe Fig. 4) ab, um welchen die Abstreifer 5 gegenüber der mittleren Welle 3a verdreht sind. Beim Betrieb in Rückwärtsrichtung (R) wird das Mischgut schräg nach oben befördert, und es wird die Innenwand des Behältermantels 2a abgestreift, so dass eventuell daran anhaftende Teile des Mischguts wieder ins Innere des Mischbehälters 2 befördert werden. Der Frequenzumrichter 12 erlaubt zudem einen einfachen und stromsparenden Wechsel der Drehrichtung.
  • Fig. 5 zeigt einen Mischapparat der vorliegenden Ausführungsform von unten. Hier wird insbesondere die Anordnung der Auslauföffnung 10 in der Bodenplatte 2b des Mischbehälters 2 offensichtlich. Auch die Anordnung der Düsen 9 in der Bodenplatte 2b des Mischbehälters 2 wird hier deutlich.
  • Durch die Auswahl von speziellen Winkeln α, β und γ kann der Mischapparat einer besonderen Mischaufgabe angepasst werden, d.h. der Mischbehälter 2 kann um einen ganz bestimmten Winkel α um die Horizontale geneigt werden, die Mischvorrichtungen 3b können in einem bestimmten Winkel β voneinander angeordnet werden, und auch der Winkel γ, um welchen die Abstreifer 5 um die Richtung der mittleren Welle 3a verdreht sind, kann variieren.
  • Die Winkel β zwischen zwei Mischvorrichtungen 3b kann beispielsweise vorzugsweise 10° bis 180°, weiter vorzugsweise 40° bis 90°, noch weiter vorzugsweise 45° bis 60° betragen.
  • Fig. 6 zeigt eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Mischapparat 1 weist zusätzlich am Mantel 2a einen Wirbler 13 auf, von welchem hier der Antrieb 13a sowie die Wirblerwelle 13b gezeigt sind. Dieser Wirbler 13 ist vorzugsweise senkrecht an der Mantelfläche 2a angeordnet und ragt in den Mischbehälter 2 herein, wobei der Wirbler 13 an solchen Stellen angeordnet ist, an welchen kein Mischwerkzeug 3 an der mittig angeordneten Welle (3a) vorgesehen ist. Der Wirbler 13 ist hier am Mantel 2a fixiert.
  • In Fig. 6 sind der Antrieb 4, der Frequenzumrichter 12, der Mantel 2a sowie die Bodenplatte 2b gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
  • In Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der weiteren Ausführungsform des Mischapparats gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hier sind im Mischapparat 1 jeweils zwei Wirbler angeordnet, mit jeweils einem Antrieb 13a und einer Wirblerwelle 13b, wobei hier auch die Wirblerwerkzeuge 13c gezeigt sind. Diese sind flach und tellerartig und sind an der Wirblerwelle 13b befestigt. Ferner sind diese Wirblerwerkzeuge 13c so angeordnet, dass sie einen Abstand zur mittig angeordneten Welle 3a aufweisen.
    Ferner sind die beiden Antriebe 13a jeweils noch mit einem Wirbler-Frequenzumrichter 13d verbunden, damit diese Wirbler eben auch in beide Richtungen gefahren werden können und dieselben Vorteile aufweisen können wie auch der Antrieb 4 für gesamten Mischapparat (hier nicht gezeigt).
  • WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es ist nicht unbedingt nötig, dass der Mischbehälter 2 eine zylindrische Form aufweist. Vielmehr können hier auch konus- oder kegelstumpfförmige Formen möglich sein. Auch die Anzahl der Mischvorrichtungen 3b, welche an einer inneren Welle 3a angebracht ist, kann je nach Mischaufgabe variieren.
  • Ferner können an der inneren Welle 3a mehrere verschiedene Mischvorrichtungen 3b angebracht sein.
  • Ferner können die Winkel γ an den Abstreifern 5 an den einzelnen Mischvorrichtungen 3b verschieden sein, müssen also nicht an jeder der einzelnen Mischvorrichtungen 3b gleich sein. Ferner können bei mehreren Mischvorrichtungen 3b verschiedene Arten von Verzweigungen 3c vorhanden sein. Diese können sich von den Mischvorrichtungen 3b in alle Raumrichtungen erstrecken.
  • Im Folgenden soll ein Verfahren zum Mischen eines Mischguts in einem Mischapparat 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Hier wird zuerst der Mischbehälter 2 mit den zu mischenden Komponenten beschickt. Dann erfolgt eine Rotation des Mischwerkzeugs 3 in eine Richtung. Nach einer gewissen Zeitspanne wird die Rotationsrichtung des Mischwerkzeugs 3 geändert. In einer Richtung wird das Material in die untere Wandung gedrückt und zusätzlich mit dem Abstreifer 5 zurück in Richtung der inneren Welle 3a gefördert, während in der anderen Betriebsrichtung hauptsächlich die Abstreifer 5 die Funktion erfüllen, die Innenseite des Behälters 2 zu reinigen. Die Abstreifer 5 erfüllen also zusätzlich zum Abstreifeffekt auch die Funktion einer Mischerschaufel.
    Nach Richtungsänderung wird das Mischgut somit in die Gegenrichtung gefördert. Je nach Mischgut wird die Drehrichtung des Mischwerkzeugs 3 pro Mischvorgang mehrfach geändert.
    Vorzugsweise wird während einer oder mehrerer der oben genannten Betriebsphasen noch ein Fluid, vorzugsweise Luft, durch die mindestens eine Düse 9 eingeblasen
  • Nach Beendigung des Mischvorgangs wird die Rotation des Mischwerkzeugs gestoppt.
  • Zum Reinigen und zum Entleeren wird das Verfahren um die folgenden Schritte erweitert:
    Die Auslauföffnung 10 wird geöffnet, damit das gemischte Material aus dem Mischbehälter 2 ausfließen kann. Durch die Bewegung in zwei verschiedene Richtungen kann der untere Abstreifer 11 den gesamten inneren Teil der Bodenplatte 2b vom Mischgut befreien und dieses durch die Auslauföffnung 12 aus dem Mischbehälter befördern, bis der Mischbehälter 2 leer ist. Optional kann dann die Lanze 7 in den Mischbehälter 2 eingefahren werden, bis ein Ende der Lanze 7 mit dem Mischwerkzeug 3, beispielsweise mit der mittleren Welle 3a, in Kontakt steht. Dann wird der Vibrationsmotor eingeschaltet, damit das Mischwerkzeug 3 vom Mischgut befreit wird.
  • Nachdem alles Mischgut aus dem Mischbehälter 2 ausgelaufen ist, kann durch die mindestens eine Düse 9 Wasser in den Mischbehälter 2 eingebracht werden, um diesen weiter zu reinigen.
  • In der vorliegenden Erfindung geht es um einen Mischapparat 1, welcher beispielsweise für die Mischung von Betonmaterialien eingesetzt wird. Hierbei ist der Mischbehälter 2 gegenüberüber der Horizontalen geneigt und der Antrieb 4, welcher das Mischwerkzeug 3 antreibt, ist in zwei entgegengesetzten Richtungen betreibbar. Dies dient zu einer Verbesserung der Mischeigenschaften sowie der Verkürzung der Mischzeit.

Claims (16)

  1. Mischapparat (1), aufweisend:
    einen Mischbehälter (2), umfassend einen Mantel (2a) sowie eine Bodenplatte (2b),
    ein Mischwerkzeug (3), welches sich drehbar im Mischbehälter (2) befindet,
    einen Antrieb (4), welcher das Mischwerkzeug (3) antreibt,
    wobei der Mischbehälter (2) gegenüber der Horizontalen geneigt ist, und wobei der Antrieb (4), welcher das Mischwerkzeug (3) antreibt, in zwei entgegengesetzten Richtungen betreibbar ist.
  2. Mischapparat (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Neigungswinkel des Mischbehälters (2) zur Horizontalen in einem Bereich von 30° bis 80°einstellbar ist, vorzugsweise 15° bis 70°, weiter vorzugsweise 30° bis 60°.
  3. Mischapparat (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Mischapparat (1) als Einwellenmischer ausgeführt ist.
  4. Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischwerkzeug (3) eine im Mischbehälter (2) mittig angeordnete Welle (3a), sowie mindestens eine daran befestigte Mischvorrichtung (3b), die sich von der mittig angeordneten Welle (3a) in Richtung des Mantels (2a) des Mischbehälters (2) erstreckt, umfasst, wobei die Mischvorrichtung (3b) vorzugsweise Verzweigungen (3c) aufweist.
  5. Mischäpparat (1) gemäß Anspruch 4, wobei an dem Ende der Mischvorrichtung (3b), das der mittig angeordneten Welle (3a) abgewandt ist, ein Abstreifer (5) angeordnet ist, der dazu angepasst sind, mit einer Seite an der Innenseite des Mantels (2a) des Mischbehälters (2) anzuliegen,
    wobei der Abstreifer (5) in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der inneren Welle 3a um einen Winkel (γ) verdreht ist, der vorzugsweise 10°-80°, weiter vorzugsweise 15°-70° und noch weiter vorzugsweise 30° bis 60° beträgt.
  6. Mischapparat (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei an der mittig angeordneten Welle (3a) über Befestigungsvorrichtungen (3d) mehrere Mischvorrichtungen (3b) angeordnet sind, wobei der Winkel (β), den zwei der mehreren Mischvorrichtungen (3b) einschließen, in einem Einstellmodus veränderbar ist, in einem Mischmodus aber fixierbar ist.
  7. Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Mischbehälter (2a) eine Öffnung (6) vorgesehen ist, und der Mischapparat (1) zusätzlich eine Lanze (7) umfasst, welche durch die Öffnung (6) in das Innere des Mischbehälters (2) einfahrbar ist, wobei die Lanze (7) an einem Ende mit einem Vibrationsmotor (8) verbunden ist und ferner dazu angepasst ist, mit ihrem anderen Ende mit dem Mischwerkzeug (3) in Kontakt stehen zu können, wobei die Öffnung (6) vorzugsweise durch ein Verschlussmittel (6a) verschließbar ist.
  8. Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Bodenplatte (2b) des Mischbehälters (2) eine Auslauföffnung (10) vorgesehen ist, wobei die Auslauföffnung (10) vorzugsweise durch ein Verschlussmittel (10) verschließbar ist.
  9. Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner einen Frequenzumrichter (12) aufweisend, welcher mit dem Antrieb (4) verbunden ist und diesen mit Strom versorgt.
  10. Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mindestens einen Wirbler (13) aufweisend, welcher einen Antrieb (13a), eine Wirblerwelle (13b) und mindestens ein Wirblerwerkzeug (13c) aufweist und vorzugsweise am Mantel (2a) des Mischbehälters angebracht ist, um einen zusätzlichen Mischeffekt zu erzielen, wobei der mindestens eine Antrieb (13a) des Wirbler (13) weiter vorzugsweise mit einem Frequenzumrichter (13d) verbunden ist, welcher den Antrieb (13a) mit Strom versorgt.
  11. Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Mischbehälter (2) mindestens eine Düse (9) vorgesehen ist, durch welche ein Fluid, vorzugsweise Luft und/oder Wasser, in das Innere des Mischbehälters (2) einblasbar ist.
  12. Verfahren zum Mischen mehrerer Komponenten mit einem Mischapparat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
    - Befüllen des Mischbehälters (2) mit den zu mischenden Komponenten,
    - Rotation des Mischwerkzeugs (3) in einer Richtung,
    - Änderung der Rotationsrichtung des Mischwerkzeugs (3),
    - Stoppen der Rotation des Mischwerkzeugs (3).
  13. Verfahren zum Mischen mehrerer Komponenten gemäß Anspruch 12 mit einem Mischapparat (1) gemäß Anspruch 11, zusätzlich den folgenden Schritt umfassend:
    - Einblasen von einem Fluid, vorzugsweise Luft oder Wasser, durch die mindestens eine Düse (9).
  14. Verfahren zum Mischen mehrerer Komponenten gemäß Anspruch 12 oder 13 mit einem Mischapparat (1) gemäß Anspruch 7 und 8, zusätzlich die folgenden Schritte umfassend:
    - Öffnen der Auslauföffnung (10), damit das gemischte Material aus dem Mischbehälter (2) ausfließen kann,
    - Einfahren der Lanze (7) in den Mischbehälter (2), bis ein Ende der Lanze (7) mit dem Mischwerkzeug (3) in Kontakt steht,
    - Einschalten des Vibrationsmotors (8).
  15. Verwendung eines Mischapparats (1) gemäß einem der einem der Ansprüche 1 - 11 zur Herstellung von Beton.
  16. Verwendung eines Mischapparats (1) gemäß einem Ansprüche 1 - 11 zur Herstellung von Zementemulsionen, Schaumbeton, Farbmischungen und Styroporbeton sowie hochwertigen Betonmaterialien wie selbstverdichtenden Betonen, ultra-hochfesten Betonen und Mineralguss.
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