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Mischer für plastische Massen zementähnlidier Natur
Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Mischer zum Mischen plastischer Massen
zementähnlicher Art, die fähig sind, rasch zu einer festen Masse abzubinden und
dem Mischer kontinuierlich aufgegeben bzw. von ihm abgezogen werden können. Der
Mischer wird verwendet für das homogene Mischen der Masse unter Wasserzusatz vor
dem Abbinden, und die vorliegende Erwindung bezieht sich insbesondere, aber nicht
ausschließlich auf einen Mischer für Massen aus Gips-Hemihydrat oder Gips, wie er
im allgemeinen bei der fließenden Fertigung von Gipsplatten verwendet wird, bei
denen ein Gipsbrei zwischen Papierlagen verformt wird.
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Bei der Fabrikation von Gipsplatten ist die übliche Praxis die, daß
der vom Calcinierofen kommende Gips durch einen Verteilsilo bzw. eine Verteiltasche
auf einem Förderband aus Gummi abgesetzt wird, gemeinhin Tränkband genannt, welches
zwischen rund 508 bis 1220 mm (20 und 48 Zoll) breit sein kann und daß letzteres
mit dem darauf befindlichen Gips langsam durch ein Wasserbad gezogen wird, damit
der Gips einen Zustand breiiger verarbeitbarer Konsistenz annimmt, wenn er das Wasserbad
verlassen hat. Bei diesem Tränkvorgang wird indessen der von dem Tränkband beförderte
Gips oft nicht gleichmäßig mit dem nötigen Wasser durchtränkt, d. h. z. B. der oben
befindliche Gips absorbiert viel mehr Wasser als der in der Mitte oder unten befindliche,
wo dann halbtrockene
Stellen oder Taschen übrigbleiben. Solch ein
Gipsbrei ist unvollständig mit Wasser angemacht, und wenn er in diesem Zustand zwischen
den Papierlagen geformt wird, um eine Platte zu bilden, dann kommt es zu einem fleckweisen
Abbinden des Gipskerns, d. h. das Abbinden geht an einigen Stellen schneller und
an anderen Stellen langsamer vor sich mit dem Ergebnis, daß bei dem darauffolgenden
Trockenprozeß übertrocknete oder verbrannte Flecken bzw. untertrocknete oder nasse
Flecken herauskommen.
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Ein Erzeugnis dieser Art entspricht aber nicht den gestellten Anforderungen.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist bereits vorgeschlagen worden,
einen Mischer von geeigneter Bauart und geeigneten Abmessungen zu verwenden, dem
der Gips kontinuierlich von dem Tränkband oder von einem Querband, das den Gips
von dem Tränkband erhält, zugeführt wird.
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Es ist bereits ein Mischer auf den Markt gebracht worden, der aus
einem Zylinder besteht, welcher oben und unten 508 mm (20 Zoll) im Durchmesser mißt
und 508 mm (20 Zoll) hoch ist und somit einen Rauminhalt von rund 103 1 ergibt.
Er ist mit einer äußeren Hohlwelle versehen, die in den Behälter vertikal in der
Mitte des Bodens eintritt und zwei Schaber trägt, die in Berührung mit den Wänden
des Mischers stehen; beide haben einen doppelt stromlinienförmigen Umriß und einer
von ihnen trägt einen Lappen, der am oberen Rande des Mischers aufliegt. Eine zweite,
volle Welle ist so angeordnet, daß sie sich innerhalb der vorerwähnten Welle dreht
und stromlinienförmig ausgebildete Rührflügel trägt, die in einer schiefen Ebene
angeordnet sind und sich dicht am IBoden des Behälters drehen, wobei die Vorderkante
höher als die Hinterkante ist. Beide Wellen werden von einer gemeinsamen Antriebswelle
aus in Umdrehung versetzt; letztere trägt zwei Zahnräder, die mit Zahnrädern an
den Enden der hohlen bzw. der vollen Welle im Eingriff stehen. Ein Schiebeverschluß
steuert den kontinuierlichen Austrag der Masse aus dem Zylinder.
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Die Abmessungen dieses zylindrischen Mischers werden im allgemeinen
durch Verhältnisse bestimmt, welche zweckmäßigerweise nicht weitgehend abgeändert
werden sollten. So kann z.B. der Durchmesser rund 5o8 mm als notwendig angesehen
werden, um den Austrag einer vorgeschriebenen Breite eines normalen Quertransportbandes
oder Tränkbandes, welches den Gipsbrei dem Mischer zuführt, aufzunehmen. Die Höhe
von rund 508 mm ist notwendig wegen der eigenartigen Gestalt der Rührflügel, welche,
da sie sich mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit drehen, die Neigung haben,
den Brei zuerst längs der Wandungen des Mischers nach oben zu werfen, wo dann der
Brei innen zur Mitte fließt und gezwungen wird, nach unten zur Auslauföffnung zu
strömen.
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Während die Drehzahl der Rühr- und Schaberelemente und sogar der
Zustrom des Breis zum Mischer innerhalb gewisser Grenzen geregelt werden kann, um
sich den Änderungen anzupassen, die in der Natur der verwendeten Gipsmassen liegen,
ist eine größere Anderung in der Behandlung des Breis in einem zylindrischen Mischer
oder eine wesentliche Herabsetzung der Größe nicht angängig.
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Der Rauminhalt von rund 103 1 des vorstehend beschriebenen Mischers
kann für eine Anlage beträchtlicher Leistung, etwa I8600 bis 21 000 m2 (200 000
bis 225 000 Quadratfuß) Gipsplatten von rund 9,6 mm (3/s Zoll) in 24 Stunden angemessen
sein, bei kleineren Anlagen jedoch mit einer Leistung von etwa 5600 bis 11 600 m2
(6o 000 bis I25000 Quadratfuß) in 24 Stunden, wobei der Durchsatz des Mischers entsprechend
geringer sein muß, würde bei einem solchen Rauminhalt der Gipsbrei zu lange unter
der Wirkung kräftigen Rührens bleiben, wodurch das Abbinden beträchtlich schneller
vor sich geht, so sehr, daß die Gefahr besteht, daß der Gips schon im Mischer völlig
erhärtet und denselben blockiert, ihn damit außer Betrieb setzt und die Anlage für
beträchtliche Zeit stillsetzt.
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Um nun bei einem Mischer des vorstehend beschriebenen Typs einen
Mischbehälter zu erhalten, der verschiedene Durchsätze zufriedenstellend verarbeiten
kann, gleichzeitig unter Beibehaltung eines oberen Durchmessers gleicher Breite,
oder, falls erforderlich, einer größeren Breite, sieht die vorliegende Erfindung
vor, daß der Mischbehälter unten einen geringeren Durchmesser hat als oben, anstatt
zylindrisch zu sein. Der Behälter kann im wesentlichen die Form eines umgekehrten
Kegelstumpfes besitzen, d. h. der Durchmesser nimmt von unten nach oben stetig zu
oder aber der Behälter kann im Durchmesser vom Boden aus auf einen Teil seiner Höhe
verhältnismäßig langsam zunehmen und dann verhältnismäßig rasch im Durchmesser zunehmen.
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Unter den Vorzügen eines kegelstumpfförmigen Mischers sind die folgenden
anzuführen: Er gestattet die Einstellung des Durchsatzes auf die Leistung der Anlage,
während kräftiges Umrühren des Breis zum homogenen Anrühren mit Wasser innerhalb
der vorgeschriebenen begrenzten Zeit von etwa 2 Minuten beibehalten werden kann,
womit Abbinden und Erhärten der Masse auf genügend lange Zeit vor dem Austrag und
Formen verhindert werden kann.
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Weiterhin wird der Durchmesser des kegelförmigen Mischers gerade
dort verengert, wo sich die Rührzone befindet, nämlich am Boden, und damit wird
auch der Raum verengert, in dem die mit hoher Geschwindigkeit kreisenden Rührflügel
angebracht sind. Dieses bietet den Vorteil der Verkürzung des Radius der Rührflügel,
wodurch dieselben an Festigkeit gewinnen und mit sehr viel höherer Geschwindigkeit
in einem beschränkten Raum im Mischer gedreht werden können. Dadurch wird ein Durchfeuchtungsauftrieb
erreicht, wie er in einem zylindrischen Mischer gleicher Abmessungen von Höhe und
oberem Durchmesser nicht zu erzielen ist.
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Gipsarten verschiedener Herkunft erfordern ein Durchrühren bei verschiedenen
Geschwindigkeiten, um den gleichen Grad des Anrührens zu erreichen. Selbst ein Gips
gleichen Ursprungs kann etwas verschieden ausfallen infolge veränderter Verhältnisse
in oen Vorstufen der Behandlung, wie
Vorbrechen, Absieben, Brennen,
Kühlen usw., und so kann plötzlich der Fall eintreten, daß für gründliches Anrühren
eine höhere Rührgeschwindigkeit erforderlich wird. Ein kegelförmiger Mischer ergibt
unter diesen Verhältnissen eine bessere Kontrolle über das Anrühren mit Wasser.
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Der kegelförmige Mischer hat Wandungen, die in einem stumpfen Winkel
zum Boden stehen, und das hat den Vorzug, daß der rechte Winkel vermieden wird,
wie er sich am Boden der zylindrischen Mischer findet, was oft zu einer Quelle von
Störungen wird, da sich in diesem Winkel Klumpen abgebundenen Gipses bilden können,
die das Abbinden der ganzen Masse derart beschleunigen, daß der Mischer abgestoppt
wird. Ein stumpfer Winkel vermindert diese Gefahr, die durch Abrunden des stumpfen
Winkels noch weiter vermindert werden kann.
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Diese Gefahr der Bildung von Flecken abgebundenen Gipses besteht
jedoch nicht nur am Bodenwinkel eines zylindrischen Mischers sondern mehr noch an
seinen senkrechten Wandungen. Rotierende senkrechte Wandschaber sind, wie angegeben,
verwendet worden, um dieser Gefahr zu begegnen, wobei beabsichtigt war, daß sie
durch die Zentrifugalkraft in enger schabender Berührung mit den senkrechten Wänden
gehalten werden sollten, um zu verhindern, daß während des Anrührens mit Wasser
Gips an den Wandungen haftenbleibt und sich rasch zu abgebundenen Gipsklumpen umbildet.
In der Praxis hat sich indessen gezeigt, daß dieses Ziel nicht vollständig erreicht
wurde. In der Tat besitzen diese senkrechten Schaber infolge ihrer Länge die Neigung,
ihre Steifigkeit zu verlieren und beim Drehen zu vibrieren oder zu schwingen, wodurch
sie die konstante enge Schabeberührung mit den Wänden verlieren und zulassen, daß
der Gips an den Wänden abbindet und wächst, wodurch die Schaber allmählich immer
weiter von den Wänden abgedrängt werden. Dagegen zeigen bei einem kegelförmigen
Mischer die Schaber diesen Nachteil nicht, da sie vielmehr dazu neigen, einerseits
infolge ihres Eigengewichts und andererseits infolge der Zentrifugalkraft dicht
an den geneigten Wandungen anzuliegen bzw. gegen dieselben gepreßt zu werden.
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Ferner besitzen die geneigten Wandungen eines kegelförmigen Mischers
gegenüber den senkrechten Wandungen eines zylindrischen Mischers den Vorzug, daß
die auf die mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Rührflügel ausgeübte Beanspruchung
im ersteren Falle erheblich geringer ist als im letzteren, da die Tätigkeit des
Aufwerfens des Breis aufwärts längs der Wandung des Mischers leichter ist, wenndie
Wandungen sich unter einem stumpfen Winkel dem Boden zuneigen, als wenn sie senkrecht
sind und sich am Boden des Mischers ein rechter Winkel befindet.
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In den Zeichnungen sind zwei Mischbehälterformen gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, wie sie in Anlagen für das Mischen von Gipsbrei für die Herstellung
von Gipsplatten verwendet werden.
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Fig. I ist ein Aufriß des Mischers, wobei der Behälter im Schnitt
gezeigt wird; Fig. 2 ist ein Aufriß des Mischers, im rechten Winkel zur Fig. I gesehen;
Fig. 3 ist ein Aufriß in vergrößertem Maßstabe des Rührwerksflügels und eines Teils
des Schabers; Fig. 4 zeigt schematisch im Grundriß die zum Antrieb der Mischerwellen
verwendeten Mittel; Fig. 5 ist ein Teilaufriß eines Mischbehälters anderer Form.
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Gemäß den Fig. I und 2 ist der Mischbehälter I auf senkrechten Rahmenelementen
2 montiert. Am i'uß des Mischers befindet sich der geschlossene Getriebekasten 3
und innerhalb desselben das Getriebe zum Antrieb der senkrechten inneren Welle 4
und der senkrechten Hohlwelle 5, innerhalb welcher die Welle 4 sich dreht und auf
welchen das Rührwerk oder der Rührflügel 6 bzw. der Schaber 7 befestigt sind.
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Über dem Behälter I ist ein Teil eines Querförderbandes 8 gezeigt,
welches den Brei von Gips und Wasser, den es von dem oben erwähnten Tränkförderband
erhält, trägt und ihn in das obere offene Ende des Behälters I speist. Aus dem Behälter
geht der gemischte Brei durch die Öffnung g, welche durch den Schieber 10 und den
Handgriff II geregelt wird, auf die Rutsche I2 von welcher er durch die Offnungen
I3 und I4, sowie vom Ende der Rutsche auf das Papierlageband I5, das über den Tisch
I6 läuft, fällt. Der Schieberhandgriff II ist am Ende eines am Behälter I befestigten
Arms I7 drehbar angelenkt. Der Durchgang des Breis durch die Öffnungen I3 und 14
in der Rutsche I2 wird durch die Schieber I8 und 19 gesteuert.
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Der in den Fig. I und 2 dargestellte Behälter I hat einen unteren
Teil, welcher leicht kegelförmig nach dem Boden zuläuft, und zwar hat der Boden-oder
enge Teil einen Innendurchmesser von rund 280 mm (11 Zoll) und über der Linie A-A
einen Durchmesser von rund 420 mm (161/2 Zoll). Über diesem Punkt erweitert sich
der Behälter zu einem Durchmesser von rund 686 mm (27 Zoll); dabei ist der erweiterte
Teil rund 152 mm (6 Zoll) tief. Die Gesamttiefe des Behälters beträgt rund 508 mm
(20 Zoll) und die Tiefe des unteren Teiles rund 356 mm (I4 Zoll). Ein Mischbehälter
dieser Abmessungen ist geeignet für eine Gipsplattenfabrikation von etwa 5600 bis
7400 m2 (60 ooo bis 80 ooo Quadratfuß) Gipsplatten von rund 9,6 mm (3/8 Zoll) in
24 Stunden.
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Die Welle 4 (Fig. 3) trägt den Mischflügel 6 mit vier Armen 21, deren
Vorderkanten höher als die Hinterkanten sind. Die Hohlwelle 5 trägt den Schaber7,
welcher, wie es die Fig. I zeigt, dicht an und parallel zum Boden des Behälters
I liegt und zwei aufwärts stehende Arme hat, die sich an die Seitenwände des Behälters
anlegen, und zwar der eine aufwärts bis zu dem erweiterten Teil des Behälters, der
andere an der ganzen Seite des Behälters bis zu der offenen Mündung desselben. Die
Drehrichtung der Wellen 4 und 5 bzw. des Rührwerks und des Schabers zeigen die in
Fig. 3 angebrachten Pfeile, Die Vorderkanten des Schabers sind nach
den
Seiten und dem Boden des Behälters zu abgeschrägt.
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Das Rührwerk und der Schaber werden unabhängig voneinander durch
Elektromotoren angetrieben, die in Fig. 4 bei 22 und 23 schematisch dargestellt
sind, und zwar über die Wechselrädergetriebe 24 und 25, die dem Rührwerk bzw. dem
Schaber jede gewünschte Geschwindigkeit verleihen können, sowie über horizontale
Wellen 26 und 27, die am Fuß des Mischers in den geschlossenen Getriebekasten 3
eintreten.
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Für einen Mischbehälter und eine Anlage der vorstehend beschriebenen
Art liegt die normale Drehzahl des Rührwerks bei etwa 220 Umdr./min, kann jedoch
nachBedarf auf das Doppelte erhöht oder auf die Hälfte vermindert werden. Beim Schaber
beläuft sich die normale Drehzahl auf etwa 75 Umdr./min mit einer oberen bzw. unteren
Drehzahl von 200 bzw. 60 Umdr./min.
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Die Fig. 5 zeigt einen Mischbehälter 28 gemäß der vorliegenden Erfindung,
der keinen erweiterten Teil hat wie der vorher beschriebene, bei dem die Seitenwände
des Behälters sich vielmehr regelmäßig vom Boden nach der offenen Mündung zu erweitern.
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Die Innenabmessungen dieser Behälterform sind die folgenden:. Durchmesser
am Boden rund 356 mm (I4 Zoll), Durchmesser oben rund 5o8 mm (20 Zoll), Höhe rund
508 mm (20 Zoll).
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Ein Behälter dieser Abmessungen ist geeignet für eine Anlage, die
in 24 Stunden ungefähr rund 9300 bis II 600 m2 (Ioo 000 bis I25 000 Quadratfuß)
Gipsplatten von rund 9,6 mm (3/s Zoll) herausbringt. Die normale Drehzahl des Rührwerks
ist hier 244 Umdr./min und die des Schabers 55 Umdr./min.
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Um zu verhindern, daß irgendwelche Masseteilchen längs der Wellen
4 und 5 in das Getriebe gelangen, von welchen sie angetrieben werden, ist die äußere
Welle 5 unterbrochen und sind die beiden Teile durch Armsterne 29 miteinander verbunden,
während die innere Welle 4 eine Scheibe trägt.
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PATENTANSPROCHE: I. Mischer für plastische Massen zementähnlicher
Natur, die fähig sind, rasch zu einer festen Masse abzubinden, bestehend aus einem
Behälter, in welchen die plastische Masse ol>iti fortlaufend aufgegeben wird
und von welche sie unten fortlaufend alogegelell wird, und einem um eine senkrechte
Achse rotierenden, dicht am Boden des Behälters angeordneten Iiührwerk, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter am Boden zu dem vorstehend angegebenen Zweck einen
geringeren Durchmesser hesitzt als oben.