Dosiereinrichtung für in Behältnisse abzufüllende Schüttgüter

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Abfüllen von Schüttügern in Behältnisse, insbesondere Säcke mittels einer nach dem Schwerkraftprinzip arbeitenden Füllmaschine für Säcke mit einem trichterartigen Einlaufbehälter in dessen unteren Bereich ein Dosierkegel angeordnet ist, der zur Unterbrechung und zur Umschaltung des Füllgutstromes von einem Grobstrom in einen Feinstrom mittels eines steuerbaren Stelltriebes in vertikaler Richtung verfahrbar ist.

[0002] Bei einer nach dem Schwerkraftprinzip arbeitenden, aus der US 3 498 344 bekannten Füllmaschine für Säcke fließt das Füllgut im freien Fall durch die einzelnen Stationen der Füllmaschine ohne Verwendung von mechanischen Förderelementen oder ähnlichen Bauteilen. Es werden die verschiedensten Füllgüter abgefüllt. Die Anforderungen hinsichtlich der Leistung und der Gewichtsgenauigkeit der gefüllten Säcke sind heute besonders hoch. Die Füllmaschinen arbeiten aus diesem Grunde nach dem Grob- und Feinstromverfahren, das heißt bis zu einem Gewicht, welches kurz unterhalb des Endgewichtes liegt, erfolgt der Füllvorgang im Grobstrom und wird dann auf einen Feinstrom umgeschaltet. Die Menge des in einer Zeiteinheit einströmenden Füllgutes im Grobstrom ist dabei deutlich höher als im Feinstrom. Durch den Feinstrom soll erreicht werden, daß das tatsächliche Gewicht möglichst innerhalb ganz enger Toleranzen zum Sollgewicht liegt. Das Füllgut strömt aus einem Silo in den Einlaufbehälter ein. Der Stelltrieb des Dosierkegels wird vorzugsweise von einer Waage gesteuert. Nach dem Umschalten vom Grob- in den Feinstrom wird der Widerstand im Ringspalt erhöht. Zum Erreichen des Sollgewichtes wird der Dosierkegel geschlossen. Dazu ist der untere Bereich des Einlaufbehälters kegelstumpfförmig derart gestaltet, daß zwischen der Mantelfläche des Dosierkegels und dem kegelstumpfförmigen Bereich ein Ringspalt entsteht, dessen Größe sich nach der jeweiligen Stellung des Dosierkegels richtet.

[0003] Bei der zuvor beschriebenen Dosiereinrichtung erfolgt der Wägevorgang demzufolge diskontinuierlich, wodurch jedoch eine optimale Gewichtsgenauigkeit erreicht wird. Jedoch sind die mittels der Dosiereinrichtung abzufüllenden Füllgüter beschränkt, da die Fließeigenschaft des Füllgutes das Abfüllen mit einer solchen Dosiereinrichtung ermöglichen muß. Die unterschiedlichen Füllgüter zeigen stark voneinander abweichende Dosierverhalten, selbst wenn die chemische Zusammensetzung gleich oder gleichartig ist. Das Fließverhalten eines Füllgutes ist besonders von den Materialeigenschaften und dem Ablagerungszustand abhängig. So neigen vor allem Füllgüter mit einem hohen inneren Reibwert, kohäsive oder feuchte Füllgüter dazu, daß sich stabile Gutbrücken über den von dem Dosierkegel begrenzten Ringspalt bilden. Derartige Brücken behindern nicht nur den Fluß des Füllgutes, sondern bringen ihn unter Umständen vollständig zum Erliegen. Für eine optimale Füllzeit und eine hohe Gewichtsgenauigkeit ist jedoch ein kontinuierlicher Fluß des Füllgutes eine wesentliche Voraussetzung.

[0004] Feinkörnige und pulverförmige Füllgüter haben die Eigenschaft, daß sie sich bereits bei einer relativ kurzen Lagerung verfestigen. Diesen Vorgang nennt man in der Branche die sogenannte Zeitverfestigung. Dadurch ist ebenfalls ein gleichmäßiger Fluß nicht mehr gewährleistet.

[0005] Um den kontinuierlichen Fluß des Füllgutes sicherzustellen, wurde bei Füllgütern mit relativ guten Fließeigenschaften ein sogenannter Klappeneinlauf entwickelt, welcher eine Feinströmöffnung aufweist, die annähernd quadratisch ist und somit weniger auf unterschiedliche Fließeigenschaften reagiert. Mit diesem Klappeneinlauf wird zwar die Gewichtsgenauigkeit gegenüber dem Dosierkegel verbessert, nachteilig ist jedoch der wesentlich höhere Aufwand und die schwierigere Reinigung. Die Reinigung ist ein bedeutender Effekt, da üblicherweise mittels einer Dosiereinrichtung unterschiedliche Füllgüter dosiert werden.

[0006] Um die einzelnen, schlecht fließenden Füllgüter überhaupt abfüllen zu können, sind viele Dosiersysteme bekannt, wie z. B. Schneckendosierer, Vibrationsdosierer, pneumatische Förderrinnen, Banddosierer, Zellenradschleusen, Kammerdosierer, Drehtellerdosierer, Dosierschieber, Kolbendosierer und dergleichen. Nachteilig ist jedoch, daß die Abfülleistung bei gleichem Aufwand gegenüber dem Dosierkegel geringer ist, und daß die Reinigung unter erschwerten Bedingungen vorgenommen werden muß.

[0007] Aus der DE 34 25 292 A1 ist eine Siloaustragsvorrichtung bekannt, die mit einem konischen Verschlußkörper ausgestattet ist, der in eine Offen- und in eine Schließstellung mittels eines Verschiebeantriebes linear verfahrbar ist. Der Verschlußkörper besteht aus einem Ober- und einem Unterteil, wobei das Oberteil mittels einer im Inneren angeordneten Druckfeder verfahren werden kann. Außerdem ist der Verschlußkörper mittels eines Drehantriebes rotierend antreibbar. Außerdem ist der Verschlußkörper mit mehreren Schneidmeissern ausgestattet, um Klumpen oder Agglomerate zu zerkleinern. Dadurch wird der benötigte Einbauraum für die Siloaustragevorrichtung verkleinert, da die Anzahl der Bauelemente gegenüber bekannten Konstruktionen verrringert wurde. Aus einem Silo werden große Mengen von Füllgut abgezogen, die nicht gewogen werden. Die Verwiegung erfolgt beispielsweise durch Wiegen des leeren und gefüllten Silofahrzeuges oder nach dem Volumen. Bei nach dem Grob- und Feinstromverfahren arbeitenden Füllmaschinen wird ein äußerst genaues Gewicht des gefüllten Behältnisses verlangt. Außerdem neigen verschiedene Schüttgüter zu einer Brückenbildung innerhalb des durch den Dosierkegel gegebenen Ringspaltes. Der Einsatz ist deshalb begrenzt.

[0008] Ausgehend von einer durch die US 3 498 344 A vorbekannten Füllmaschine liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Dosiereinrichtung einer solchen Füllmaschine so weiterzuentwickeln, daß sie auch für Füllgüter verwendet werden kann, die bislang mit anderen Systemen dosiert werden mußten. Dabei soll der konstruktive Aufwand jedoch gering und die gute Reinigungsmöglichkeit erhalten bleiben.

[0009] Die gestellte Aufgabe wird gelöst, indem dem Stelltrieb ein Drehantrieb zum Antrieb des Dosierkegels um seine Symmetrieachse zugeordnet ist.

[0010] Da nunmehr der Dosierkegel rotierend antreibbar ist, wird jede entstehende Brückenbildung des Füllgutes im Bereich des Dosierkegels verhindert, so daß der Füllgutstrom kontinuierlich fließen kann, wodurch er äußerst genau dosiert werden kann. Da die Brückenbildung nunmehr bei vielen Füllgütern ausgeschlossen werden kann, läßt sich das Einsatzgebiet einer Dosiereinrichtung mit einem Dosierkegel wesentlich erhöhen oder in der Umkehrung können mit der gleichen Dosiereinrichtung weitaus mehr Füllgüter abgefüllt werden als bislang der Fall war. Der Vorteil der optimalen Reinigung bleibt dabei voll erhalten. Der konstruktive Aufwand für einen Drehantrieb bleibt ebenfalls gering.

[0011] Während in der Vergangenheit mit der in Rede stehenden Dosiereinrichtung besonders körnige Produkte abgefüllt wurden, können nunmehr auch pulverförmige Produkte abgefüllt werden, so daß mit einem System eine breitere Produktpalette abgefüllt werden kann, und zwar mit höherer Leistung und höherer Gewichtsgenauigkeit.

[0012] Eine konstruktiv einfache Lösung wird erreicht, indem der Drehantrieb aus einem zusätzlichen Getriebemotor und einem die Antriebsverbindung zwischen dem Abtriebszapfen des Getriebemotors und der Welle des Dosierkegels herstellenden Antriebselementes, vorzugsweise einer Räderkette besteht. Derartige Bauteile werden von einschlägigen Herstellern preisgünstig angeboten.

[0013] In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Stelltrieb als Servomotor oder Schritt-Schalt-Antrieb ausgebildet ist. Bei den bisher bekannten Dosiereinrichtungen mit einem verstellbaren Dosierkegel war der Stelltrieb eine Kolbenzylindereinheit, so daß nur drei Positionen, nämlich Grobstrom, Feinstrom und Geschlossen angefahren werden konnten. Die Verstellgeschwindigkeit konnte nur am Ende des Verfahrweges geändert werden, wenn die Kolbenzylindereinheit mit einer Endlagendämpfung ausgestattet war. Nunmehr wird eine hohe und gleichmäßige Verfahrgeschwindigkeit sowie eine exakte und flexible Positionierung erreicht. Innerhalb des Verstellweges des Dosierkegels kann nunmehr eine Vielzahl von Positionen angefahren werden. Dieser Servo- oder Schritt-Schalt-Antrieb arbeitet äußerst genau, wodurch die Gewichtsgenauigkeit erhöht wird. Außerdem können für unterschiedliche Füllgüter auch unterschiedliche Positionen angefahren werden, wobei jede Position frei wählbar und automatisch angefahren wird.

[0014] Ferner ist es möglich, über die Auswertung des Füllgutstromes diese Dosierstellungen selbsttätig den Fließeigenschaften anzupassen, um gleichbleibende Leistungen bei hohen Gewichtsgenauigkeiten auch bei unterschiedlichsten Füllgütern sicherzustellen.

[0015] In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Stelltrieb das Stellglied eines Regelkreises ist. Der Servoantrieb beinhaltet in vorteilhafter Weise eine Antriebsscheibe an die eine Kurbel angelenkt ist, die mit dem anderen Ende an einem Verstellhebel angelenkt ist, der mit der Welle des Dosierkegels gekoppelt ist.

[0016] Um eine Brückenbildung im Zulaufbereich noch weiterhin zu unterbinden ist vorgesehen, daß der Dosierkegel mit Rührflügeln bestückt ist.

[0017] Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert.

Es zeigen:

[0018] 

Figur 1

den Bereich des Einlaufbehälters einer erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung in einer Frontansicht und

Figur 2

eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht.

[0019] Die dargestellte Dosiereinrichtung ist für eine im ganzen nicht dargestellte Füllmaschine ausgelegt, die nach dem Schwerkraftprinzip arbeitet. Sie ist mit einem Einlaufbehälter 10 ausgerüstet, der im unteren Bereich kegelförmig gestaltet ist, wobei sich der Querschnitt nach unten hin verkleinert. Diesem kegelförmigen Bereich des Einlaufbehälters 10 ist ein Dosierkegel 11 zugeordnet, dessen Querschnitt sich nach oben, das heißt zum Einlaufbehälter 10 hin verkleinert. Der Dosierkegel 11 ist auf einer Welle 12 fest angeordnet. Mittels eines Drehantriebes wird die Welle 12 und somit auch der Dosierkegel 11 rotierend angetrieben. Dieser Drehantrieb besteht im wesentlichen aus einem Getriebemotor 13 und zwei Stirnrädern 14, 15, wobei das Stirnrad 14 auf den Abtriebszapfen des Getriebemotors 13 drehfest und das Stirnrad 15 drehfest auf die Welle 12 aufgesetzt ist.

[0020] In der Fig. 1 ist die Offenstellung des Dosierkegels 11 gezeichnet, das heißt der Ringspalt zum unteren Rand des kegelförmigen Teils des Einlaufbehälters 10 ist am größten. In dieser Stellung erfolgt der Füllvorgang im Grobstromverfahren. Unterhalb des Einlaufbehälters 10 ist in nicht dargestellter Weise der Wägebehälter einer Nettowaage angeordnet. Diese Nettowaage ist unterhalb des Flansches 16 angeordnet. Mittels eines noch näher erläuterten Stelltriebes läßt sich der Dosierkegel 11 in relativ kleinen Schritten oder stufenlos nach oben verfahren, so daß der Ringspalt zum kegelförmigen Bereich des Einlaufbehälters 10 entsprechend kleiner wird. Nach einer bestimmten Menge im Wägebehälter erfolgt die Umstellung auf den Feinstrom. In dieser Stellung des Dosierkegels 11 ist der Ringspalt wesentlich kleiner. Nachdem das Sollgewicht erreicht wurde, wird der Dosierkegel 11 in die Schließstellung verfahren, so daß der Füllgutstrom abgeschaltet ist. In dieser Stellung fährt der Dosierkegel 11 im dargestellten Ausführungsbeispiel gegen eine Dichtung 17. Der Stelltrieb 18 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Servomotor 19, auf dessen Abtriebszapfen eine Scheibe 20 drehfest aufgesetzt ist. Die Scheibe ist mittels eines Gestänges mit der Welle 12 antriebstechnisch gekoppelt.

[0021] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Scheibe 20 eine Koppel 21 angelenkt, die mit dem anderen Ende mit einem Schwinghebel 22 gelenkig verbunden ist. Dieser Schwinghebel 22 ist im mittleren Bereich schwenkbar gelagert. Das der Koppel 21 abgewandte Ende ist mittels einer Gabel 23 mit dem oberen Ende der Welle 12 gekoppelt.

[0022] Es ergibt sich aus der Fig. 2, daß durch die Stellung der Scheibe 20 sich der Dosierkegel 11 in der untersten Stellung befindet, so daß der Ringspalt zum kegelförmigen Bereich des Einlaufbehälters 10 am größten ist. Wenn sich die Scheibe 20 um einen Winkel von 180 Grad verdreht, befindet sich der Dosierkegel 11 in der Schließstellung. Zwischen der Offen- und der Schließstellung kann er entweder stufenlos oder in relativ kleinen Sprüngen jede Stellung einnehmen.

[0023] Der Servomotor 19 kann das Stellglied eines Regelkreises sein. Dadurch kann der Dosierkegel 11 bei den verschiedenartigen Füllgütern in die jeweils optimalen Positionen gefahren werden.

[0024] Das Füllgut gelangt von einem nicht dargestellten Silo zunächst in den Einlaufbehälter 10 und von dort aus in den Wägebehälter der Nettowaage. Der Nettowaage ist beispielsweise ein Fallrohr oder ein Fülltrichter nachgeschaltet, an den der zu füllende Sack angehängt wird.

[0025] Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wesentlich ist der Antrieb des Dosierkegels um seine Symmetrieachse.

Ansprüche

1. Dosiereinrichtung zum Abfüllen von Schüttgütern in Behältnisse, insbesondere Säcke mittels einer nach dem Schwerkraftprinzip arbeitenden Füllmaschine mit einem trichterartigen Einlaufbehälter (10), in dessen unteren Bereich ein Dosierkegel (11) angeordnet ist, der zur Unterbrechung und zur Umschaltung des Füllgutstromes von einem Grobstrom in einen Feinstrom mittels eines steuerbaren Stelltriebes (19 bis 23) in vertikaler Richtung verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stelltrieb (19 bis 23) ein Drehantrieb (13 bis 15) zum Antrieb des Dosierkegels (11) um seine Symmetrieachse zugeordnet ist.

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb aus einem zusätzlichen Getriebemotor (13) und einem die Antriebsverbindung zwischen dem Abtriebszapfen des Getriebemotors (13) und der Welle (12) des Dosierkegels (11) herstellenden Antriebselementes vorzugsweise einer Räderkette (14, 15) besteht.

3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stelltrieb als Servomotor (19) oder Schritt-Schalt-Antrieb ausgebildet ist.

4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Abtriebszapfen des Servomotors (19) eine Scheibe (20) drehfest aufgekoppelt ist, an die eine Koppel (21) angelenkt ist, deren gegenüberliegendes Ende an einen Schwinghebel (22) angelenkt ist, der mittels einer Gabel (23) mit der Welle (12) des Dosierkegels (11) verbunden ist.

5. Dosiereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stelltrieb (18) das Stellglied eines Regelkreises ist.

6. Dosiereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkegel (11) mit Rührflügeln bestückt ist.

Claims

1. Metering device for filling containers, in particular sacks, with bulk materials by means of a filling machine which operates using the gravity principle and has a funnel-shaped inlet container (10), in the lower region of which a metering cone (11) is arranged, which, in order to interrupt the flow of filling material and to switch this flow from a coarse to a fine flow, can be displaced in the vertical direction by means of a controllable actuator (19-23), characterized in that the actuator (19-23) is assigned a rotary drive (13-15) for driving the metering cone (11) about its axis of symmetry.

2. Metering device according to Claim 1, characterized in that the rotary drive comprises an additional geared motor (13) and a drive element, preferably a gear chain (14, 15), which produces the drive connection between the output journal of the geared motor (13) and the shaft (12) of the metering cone (11).

3. Metering device according to Claim 1, characterized in that the actuator is designed as a servomotor (19) or as a stepper switching drive.

4. Metering device according to Claim 3, characterized in that a disc (20) is coupled in a rotationally fixed manner to the output journal of the servomotor (19), on which disc a connecting rod (21) is articulatedly mounted, the opposite end of which rod is articulatedly attached to a rocker arm (22), which is connected by means of a fork (23) to the shaft (12) of the metering cone (11).

5. Metering device according to one or more of the preceding Claims 1 to 4, characterized in that the actuator (18) is the actuating member of a control circuit.

6. Metering device according to one or more of the preceding Claims 1 to 5, characterized in that the metering cone (11) is equipped with stirrer blades.

Revendications

1. Dispositif de dosage pour remplir des récipients, notamment des sacs, de produits en vrac, au moyen d'une machine de remplissage, fonctionnant suivant le principe de la force de gravité et comportant un réservoir d'entrée (10) du type trémie, dans la zone inférieure duquel est disposé un cône de dosage (11), lequel est déplaçable dans la direction verticale, au moyen d'un mécanisme de réglage (19 à 23) commandable, pour interrompre et pour commuter le courant du produit de remplissage, d'un courant grossier à un courant fin, caractérisé en ce qu'au mécanisme de réglage (19 à 23) est associé un dispositif d'entraînement en rotation (13 à 15) pour l'entraînement du cône de dosage (11) autour de son axe de symétrie.

2. Dispositif de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement en rotation est constitué d'un motoréducteur (13) supplémentaire et d'un élément d'entraînement, de préférence une chaîne de roues (14, 15), lequel réalise la liaison d'entraînement entre le tourillon de sortie du motoréducteur (13) et l'arbre (12) du cône de dosage (11).

3. Dispositif de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de réglage est réalisé en tant que servomoteur (19) ou dispositif d'entraînement pas à pas.

4. Dispositif de dosage selon la revendication 3, caractérisé en ce que sur le tourillon de sortie du servomoteur (19) est accouplé, solidairement en rotation, un disque (20) auquel est articulée une bielle (21) dont l'extrémité opposée est articulée à un levier oscillant (22), lequel est relié à l'arbre (12) du cône de dosage (11), au moyen d'une fourche (23).

5. Dispositif de dosage selon une ou plusieurs des revendications précédentes 1 à 4, caractérisé en ce que le mécanisme de réglage (18) est l'organe de réglage d'un circuit de régulation.

6. Dispositif de dosage selon une ou plusieurs des revendications précédentes 1 à 5, caractérisé en ce que le cône de dosage (11) est équipé de pales d'agitation.

Zeichnung