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Verfahren zur Abgabe von fluidisierbarem, unterteiltem Packgut in einen Packbehälter
Die Erfindung betrifft die Verpackung von trockenem, feinzerteiltem, festem Material, im folgen- den Packgut genannt, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur feinen Verteilung von solchem Material in Luft oder einem andern Gas, im folgenden"Fluidisierung"genannt, und dessen An- lieferung in Verpackungsbehälter, z. B. Papiersäcke,. in fluidisiertem Zustand.
Einrichtungen dieser Art sind wohlbekannt und es ist viel Mühe an die Entwicklung diesbezüglicher verschiedenartig arbeitender Verfahren und Apparate gewendet worden. Eine bekannte bisher verwendete
Konstruktion weist einen vertikalen, oben offenen Behälter mit einem Auslassmundstück in seinem unteren Ende auf. In das untere Behälterende wird durch ein geneigtes luftdurchlässiges Kissen Luft unter geregeltem Druck eingeführt, um das im Behälter vorhandene Material zu fluidisieren und durch das Mundstück abzuführen. Obgleich diese Bauweise eine gewisse praktische Verwendung aufzuweisen hat, hat es sich doch gezeigt, dass sie ebenso wie andere bekannte Maschinen der beschriebenen Art in mehrfacher Hinsicht weit davon entfernt ist, zufriedenzustellen.
Beispielsweise hat sich gezeigt, dass bekannte Apparate zwar ganz gut für eine Art Packgut oder eine vergleichsweise kleine Gruppe davon arbeiten, keine der bekannten Packmaschinen jedoch für alle diese Stoffe oder selbst nur für mehr als einige wenige Arten von Packgut geeignet ist. Demnach ist, um mehrere verschiedene Stoffe zu verpacken, eine Mehrzahl verschiedener, teurer Maschinen nötig.
Ausserdem ist gefunden worden, dass es, unter Bedachtnahme auf das Haupterfordernis aller guter Verpackeinrichtungen der angeführten Art, nämlich der Erzielung guter Gewichtsresultate, möglichst staubfreier Arbeitsweise und zufriedenstellender Füllgeschwindigkeit, was alles mit einem möglichst geringen Luftverbrauch erzielt werden soll, bei bekannten mit Fluidisierung arbeitenden Packmaschinen oft nötig ist, eine oder mehrere dieser Forderungen preiszugeben, um die gewünschten Resultate hinsichtlich der andern zu erzielen, daher ist keine der handelsüblichen, mit Fluidisierung arbeitenden Packmaschinen in vollem Ausmasse zufriedenstellend.
Es wird angenommen, dass der Misserfolg hinsichtlich der Herstellung einer geeigneten Packmaschine auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass manche der gegenwärtig geltenden Theorien, die das Verhalten trockenen, fein unterteilten, festen Packgutes, das zwecks Austragens aus der Packmaschine in einem Luftstrom fluidisiert wurde, nicht ganz richtig sind.
Es ist demnach, in dem Streben nach Entwicklung eines Verfahrens und einer Maschine der angegebenen Art, die nicht nur für ein Packgut oder eine vergleichsweise kleine Gruppe von solchen unter verschiedenen Bedingungen zufriedenstellend arbeitet, sondern sich für alle trockenen Packgüter unter einer Vielzahl von Bedingungen als zufriedenstellend erweist, ein ausgedehntes Forschungs- und Entwicklungsprogramm abgewickelt worden, in dessen Rahmen das Verhalten von Luft und fluidisierten Stoffen studiert wurde.
Als Ergebnis wurde eine verbesserte und erweiterte Theorie betreffend Natur und Verhalten fluidisierter Feststoffe in deren Beziehung zur Verpackungstechnik entwickelt und, um das Verständnis vorliegender Erfindung zu verbessern, wird diese Theorie teilweise in Kürze im folgenden vorgetragen :
Man stelle sich eine gleichmässig gepackte Masse aus einzelnen Partikeln vor, die sich in einem nach oben offenen und von oben zu füllenden Behälter gleichbleibenden Querschnittes und durch den das Packgut gefördert wird, in Ruhe befindet. Jedes Teilchen ist gegen die Wirkung der Schwerkraft von seinen benachbarten Teilchen gehalten, was in dem Behälter ein Gesamtgewicht pro Flächeneinheit oder
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einen"Füllgutkopf* ergibt.
Wenn man nun Luft, die gleichmässig aus einer durch den Boden des Behälters ragenden Quelle zugeführt wird, veranlasst, durch die zwischen den einzelnen Teilchen vorhandenen Zwischenräume nach aufwärts zu strömen, so wird der Luftstrom einen nach aufwärts wirkenden Zug auf die Teilchen ausüben und eine Stützwirkung auf sie ausüben. Je grösser der Luftstrom, desto grösser die Stützwirkung. Es besteht nun ein Luftstrom, für welchem der nach oben wirkende Zug der auf jedes Teilchen wirkt, seine nach unten gerichtete Gewichtswirkung eben aufhebt. Dies wird als Punkt des Fluidisierungseinsatzes oder als kritische Luftströmung bezeichnet. Der bei dieser kritischen Luftströmung bestehende Druckabfall durch das Material kann als der kritische Druckabfall bezeichnet werden.
Für Luftströme, die unterhalb dieses kritischen Wertes liegen, setzt sich die Stützwirkung auf die Teilchen aus dem Zug und der Wirkung der berührenden Nachbarteilchen zusammen. Für Luftströme, die grösser als der kritische Wert sind, überwiegt die Zugwirkung das Gewicht und die Teilchen bewegen sich sofort nach aufwärts.
Als Ergebnis dieser Aufwärtsbewegung nehmen die Packgutteilchen im Behälter ein grösseres Volumen ein und die zwischen den Teilchen vorhandenen Leerräume werden vergrössert; demnach braucht die nötige Luftgeschwindigkeit nicht vergrössert zu werden. Die Säule dehnt sich so lange aus, bis der vergrösserte oberhalb des kritischen Punktes liegende Luftstrom eine Vergrösserung der Geschwindigkeit unmittelbar um das Teilchen, das er trägt, nicht mehr herbeiführt. Ausserdem bleibt der Druckabfall, der durch den Packgutkopf besteht, nahezu konstant über dem kritischen Punkt.
Wenn man ein Packgut mit einem Luftstrom fluidisiert, welcher gleich oder grösser als der kritische Luftstrom ist, so erhält man in dem Packgut am unteren Ende der Säule einen Luftdruck, welcher gleich dem Packgutkopf ist, d. h. dem Gewicht des Packgutes in der Säule pro Flächeneinheit der Säulenfläche.
Im vorliegenden Zusammenhang ist wichtig, dass dieser Packgutkopf nicht von den Packgutteilchen entwickelt wird, die auf andern Teilchen ruhen, sondern dass auf die beschriebene Weise ein scheinbarer Packgutkopf entwickelt wird, in welchem das Packgut über die ganze Säule sich ähnlich wie ein Gas verhält, d. h. leicht deformiert werden kann und bereit ist, durch einen Füllstutzen beispielsweise in einen Sack zu fliessen.
Aus dem vorhergehenden ist ersichtlich, dass der am Boden einer Packgutsäule zwecks Fluidisierung derselben erforderliche Luftdruck die Dichte der Fluidisierung mal der Säulenhöhe ist. Etwas komplizier- ter ist es, den kritischen Luftstrom für ein gegebenes Packgut zu bestimmen, weil dieser nicht nur von der
Packgutdichte, sondern auch von den Verteilungen der Teilchenform und der Teilchengrösse abhängt. Da für eine direkte Bestimmung eine umständliche mikroskopische Untersuchung nötig wäre, empfiehlt sich ein einfacher Versuch : Der Luftstrom wird in einem offenen Behälter so lange vergrössert, bis eine weitere Druckzunahme. nicht mehr eintritt, was beweist, dass die kritische Luftströmung erreicht worden ist.
Wenn man nun eine Auslassöffnung, die in der Nähe des Behälterbodens angeordnet ist, öffnet, so zeigt sich, dass der scheinbare Packgutkopf in der Säule als Folge des Druckes der die Teilchen tragenden Luft Packgut und Luft veranlasst, aus dem Behälter durch den Auslassstutzen zu strömen. Das Packgut strömt im Behälter nach abwärts und vermindert demnach die Geschwindigkeit des Luftstromes nach aufwärts unterhalb jenem Wert, der bei der Aufwärtsbewegung bei geschlossenem Auslassstutzen vorhanden war. Tatsächlich wird, wenn die Geschwindigkeit des Packgutstromes nach abwärts gross genug ist, die Luft stillstehen oder sogar nach abwärts strömen.
Daraus folgt, dass die Aufrechterhaltung der Fluidisierung von nach abwärts bewegtem Packgut mit einer Luftmenge herbeigeführt werden kann, welche, durch das am Behälterboden vorgesehene. Kissen strömend, geringer ist als für die Fluidisierung einer ruhenden Säule nötig ist ; sehr oft bedarf es überhaupt keiner durch das Kissen vor sich gehendenLuftströmung.
Die vorangegangenen Betrachtungen setzen ein ideales Packgut voraus. In der Praxis hat sich oft gezeigt, dass die anfänglich vorhandenen Hohlräume von einer Behälterregion zu einer andern verschieden sind und dass die Luft nicht gleichförmig durch das Packgut strömt. Es kann auch sein, dass das Packgut teilweise gebunden oder verdichtet ist oder Brücken bildet, so dass, wenn der kritische Punkt erreicht wird, ein Teil des Packgutes expandiert, aber gebundene Teile des Packgutes zum Teil durch Wandreibung gehalten werden. Das expandierte Packgut, welches leichter ist, verursacht über diesem Packgut einen kleineren Druckabfall, als er in einem idealen Packgut auftreten würde.
Unglücherweise beeinflusst dieser geringere Druckabfall die gebundenen Bereiche noch weniger, so. dass eine zusätzliche Vergrösserung des Gesamtflusses nur das leichtere expandierte Packgut noch mehr ausdehnt, was erst recht nicht zu einer Auflockerung des gebundenen Materials führt. Dieser Arbeitszustand ist demnach selbstverschlechternd. Mit der Zeit mag die Bewegung das zusammengebackene Packgut abtragen, aber hiefür kann ein sehr grosser Zeitraum erforderlich sein ; anderseits schwankt das Ausmass bis zu welchem der grössere Teil des Luftstromes sich lokalisiert, von dem geringen, bereits beschriebenen Ausmass bis zu einem Extrem, in dem sich ein nahezu packgutfreier Kanal entwickelt, der weniger als 110 des Behälterquerschnittes umfasst
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aber mehr als 90ouzo der Luft zu führen vermag.
Die unter solchen Umständen auftretende Austragung würde praktisch packgutfrei sein, oder für den Fall eines verstopften Rohres würde für eine längere Zeitdauer überhaupt keine Austragung auftreten.
Wenn man mit einem tatsächlich vorkommenden Packgut arbeitet, so hat sich des weiteren gezeigt, ! dass sogar dann, wenn ein ziemlich idealer Zustand der Fluidisierung erreicht ist, die etwas bewegten
Teilchen in einem bestimmten Abschnitt des Behälters näher als durchschnittlich zusammenrücken und sich augenblicklich verbinden können. Dieser vorerst örtlich sehr beschränkte Zustand kann sich rein zu- fällig von selbst verschlechtern, bis eine beträchtliche Packgutmenge davon erfasst ist, so dass die vorhin beschriebene, in grossem Umfange auftretende Verlagerung des Luftstromes entstehen kann.
Umgekehrt können sich bewegte Packgutteilchen in einem Ort des Behälters rein zufällig so bewegen, dass ein örtlich verdünnter Bereich entsteht, durch welchen die Luft in Kurzschluss strömt, wodurch benachbarte Bereiche- unter Luftmangel leiden. Wieder ist ein Zustand geschaffen, der sich von selbst zu verschlechtern vermag.
Die beiden letztgenannten Sachlagen unterstützen einander in klarer Weise, so dass es unerheblich ist, welche von ihnen zuerst auftritt.
Ein anderer in der Praxis möglicher Zustand tritt ein, wenn das Luftvolumen viel grösser als der kriti- sche Wert ist. In diesem Falle "kocht" die Säule, d. h. dass ein grosser Teil der Luft durch das Material ähnlich wie relativ grosse Luftblasen nach aufwärts strömt. Weil diese Blasenwirkung ein beträchtliches
Ausmass von Bewegung erzeugt und weil ein grosser Überschuss an Luftströmung besteht, ist es viel unwahr- scheinlicher, dass die zuvor erwähnten Verhaltensfälle eintreten. Überall ist der Zustand des Packgutes jener der Fluidisierung, ausgenommen jenen kleinen Teil von in den Blasen selbst befindlichem Staub.
Jeder der erwähnten Zustände mit Ausnahme des letzten kann jederzeit eintreten und vermindert die
Leistung der Packmaschine. Diese Zustände vermindern den Druck oberhalb des Kissens und verkleinern daher den wirksamen Kopf, dessen Zweck darin besteht, eine unter Druck stehende Luft-Packgutmischung am Boden der Säule zu schaffen. Zufolge dieser Bedingungen kann das durch den Füllstutzen strömende
Packgut teilweise gebunden oder übermässig verdünnt sein. Bei teilweiser Bindung wird die Füllgeschwin- digkeit vermindert, wogegen bei übermässiger Verdünnung zu viel Luft und stark bewegtes Material den
Abpackbehälter, z. B. den Papiersack, erreicht, was die Hauptursache einer unsauberen Arbeitsweise ist.
Um eine vollständige Fluidisierung zu sichern, wäre man versucht, unter der zuletzt genannten Be- dingung, d. h. der Blasenbildung oder dem Kochen als Folge eines stark vergrösserten Luftstromes, zu ar- beiten. Diese Arbeitsbedingung führt aber leicht zu einer übermässigen Verdünnung und einer sehr unsau- beren Arbeitsweise, zu vergrösserten Füllzeiten, hohen Sackdrücken und einem allgemein unstabilen Ar- beitszyklus.
Was also vonnöten ist, die Beseitigung der erstgenannten Arbeitsbedingungen, ohne zur letztgenann- ten Bedingung Zuflucht nehmen zu müssen, u. zw. soll diese Lösung auf alle in Frage kommenden Päck- gutarten unter einem weiten Bereich erwünschter Bedingungen anwendbar sein.
Die vorliegende Erfindung besteht demnach im wesentlichen darin, ein Verfahren und eine Einrich- tung zu schaffen, welches der eben aufgestellten Forderung genügt, wobei solche Verfahren und Einrich- tungen geschaffen werden, die vergleichsweise einfach sind und doch die im vorstehenden genannten
Schwierigkeiten und Nachteile erfolgreich vermeidet.
Eines der wesentlichsten Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, in die Packgutsäule
Sekundärluft einzuführen. Diese Sekundärluft erfolgt oberhalb des ersten Kissens, das am Boden des Be- hälters angeordnet ist. Als Ergebnis dieser Sekundärluftzufuhr lässt sich eine Überschussluftströmung durch das Packgut in der Säule oberhalb des primären Kissens erreichen, während durch letzteres nur eine kritische Luftströmung oder weniger als diese erzeugt zu werden braucht.
Die Gegenwart von Luft im Überschuss oberhalb des Primärkissens gewährleistet einen fluidisierten Zustand, während die kritische Luftströ- mung, die durch das Material im Unterteil des Behälters erfolgt, gewährleistet, dass relativ kompaktes, jedoch feinverteiltes Packgut in jenem Bereich vorhanden ist, der dem Auslassmundstück, dem Sackfüll- schnabel, vorgeordnet ist. In Übereinstimmung mit diesem Merkmal der Erfindung wird der Sekundärlufteinlass so angeordnet, dass das Packgut keine Zeit hat, sich auf seinem Wege zum Auslassmundstück zu entstabilisieren und dass auch die Packgutdichte auf den gewünschten höheren Wert ansteigen kann, bevor es das Auslassmundstück erreicht.
Die Verwendung dieses Sekundärlufteinlasses führte zwanglos den Wunsch ein, auf höhere Drücke überzugehen, um 1. die Sackfüllzeit, die bei Anwendung kleiner Auslassmundstücke vorhanden ist, zu verkleinern und 2. die Möglichkeit eines Zustandes auszuschalten, gemäss welchem der Druck am Boden des Behälters sich jenem des Sackes nähert, d. h. die Erzeugung eines Sackdruckes, welcher das Einströmen in den Sack wesentlich vermindert oder gänzlich beendet.
Um aber den Druck in einer atmosphäri-
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schen Packmaschine, d. i. einer die nach oben offen ist, zu vergrössern, wäre es, zufolge des Gewichtes pro Volumeneinheit des Packgutes nötig, die Höhe des Behälters beträchtlich zu vergrössern, soferne es erwünscht ist, eine Mehrzahl von Packgutarten zu verpacken ; die meisten solcher Stoffe wiegen zwischen
35 und 65 Pfund pro Kubikfuss. Anderseits würde, wenn es sich als nötig erweisen sollte, die Behälterhöhe i zu verkleinern, der im Behälter erzielbare Druckabfall für eine gleichbleibende Luftstromgeschwindigkeit entsprechend vermindert werden. Daher muss man, um höhere Drücke auszunützen, die Höhe der Behäl- ter beträchtlich vergrössern.
Dies ist natürlich nicht erwünscht, weil höhere Behälter teurer sind und eine grössere Anzahl von Sekundärluft zuführenden Einrichtungen benötigen. Da solche atmosphärische Behälter von oben gefüllt werden, nötigen höhere Behälter des weiteren dazu, das Packgut auf ein höheres Niveau zu heben, was Einrichtungen erfordert, die oft teuer sind. Es ist daher ein Bedürfnis nach Vorrichtungen vorhanden, die mit niedrigen Köpfen arbeiten und mit denen es möglich ist, niedrige bis relativ hohe
Druckbereiche, (i. B. 2 - 15 pfund Quadratzoll) auszuwerten. Demgemäss besteht ein anderes wichtiges
Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Verwendung eines Behälters, dessen Höhe wesentlich geringer ist als jene bekannter atmosphärischer Packmaschinen, der aber befähigt ist, relativ hohe Drücke auszu- nützen.
Behälter für einen niedrigen Kopf und geschlossener Bauweise lassen sich kontinuierlich vermit- tels bekannter, stetig arbeitender Speisevorrichtungen füllen, z. B. mit einer Speichenrad-Speiseeinrichtung, aber, obgleich sich eine solche Packmaschine für fluidisiertes trockenes, fein unterteiltes, festes Packgut als zufriedenstellend erwiesen hat, besteht nichtsdestoweniger das Problem des Verlustes von unter Druck gesetztem Packgut d ch die Speiseeinrichtung. Obgleich diese Schwierigkeiten durch die Zu- fuhr einer genügenden Menge von Sekundärluft, die dem Ersatz jener Luft dient, die während des Ab- packvorganges und durch die Speiseeinrichtung verloren geht, weitgehend beseitigt werden können, wer- den diese Verluste mit zunehmender Abnutzung der Speiseeinrichtung fühlbarer. Ausserdem steigen sie je höhere Drücke angewendet werden.
Es ist daher ein anderes Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, Packmaschinen für geringe Kopf- höhen, die zur Atmosphäre zwischen jedem Sackfüllzyklus zu dem Zwecke offen sind Packgutnachschub aufzunehmen, die aber während der tatsächlichenFüllung des Sackes gegenüber der Atmosphäre geschlos- sen sind, Sekundärluft zuzuführen. Diese Art einer Packmaschine verpackt Packgutteilmengen zwischen der Beschickung und weil eine kontinuierliche Speisung nicht nötig ist, kann man das dem Packgutnach- schub dienende Ventil zwischen den Packgutnachliefervorgängen gut verschliessen.
In Packmaschinen zur portionenweisen Abgabe des Packgutes gewährleistet die Sekundärluft nicht nur den Energiepegel, welcher nötig ist, um fluidisiertes Packgut durch einen Sackfüllstutzen auszustossen, sondern sie ersetzt auch jene Luft und jenes Packgut, welches das Gefäss während des Abpacken verlässt.
Es ist zu beachten, dass der während des Wiederfüllens des Behälters eintretende Zeitverlust vernachläs- sigbar ist, weil die Packmaschine während des Wechselns der Säcke keinesfalls abpackt. Obgleich diese
Art einer Packmaschine einen etwas höheren Kopf benötigt als jene, die mit kontinuierlicher Speisung arbeitet, ist es im allgemeinen bloss nötig, dass der Behälter für jedes gegebene Packgut eine Kapazität von 1 bis 11/2 Säcken aufweist.
Der Ausdruck "Energiepegel", wie er im vorstehenden Zusammenhang in einer atmosphärischen Pack- maschine, d. h. einer solchen mit offenem Füllgefäss verwendet wird, bedeutet den Druck der Luft oder des Gases, welcher auf ein Teilchen des Füllgutes innerhalb des Behälters der Maschine in der Nähe des
Füllauslasses wirkt. Dieser Gas- oder Luftdruck ist auch für eine Funktion des Energiepegels der Mischung aus dem fein unterteilten festen Füllgut mit Luft symbolisch. Wie schon der Name sagt, besteht in einer atmosphärischen Packmaschine im Oberteil des Vorratsgefässes Atmosphärendruck. In der Nähe des Bodens des Gefässes besteht hingegen ein beträchtlich höherer die Teilchen umgebender Druck, der eine Folge der durch das luftdurchlässige Kissen oder Filter eintretenden Luft ist.
Demgemäss besteht in einer atmosphärischen Packmaschine ein Druckunterschied hinsichtlich der Luft, welche ein Teilchen des Packgutes umgibt, das sich nahe dem Behälterboden in der Nähe seines Auslasses befindet und eines solchen, wel- ches sich im Oberteil des Behälters befindet. Hingegen ist der Druck, der in einer Füllmaschine der gegeschlossenen Art herrscht, in der Nähe des Auslasses derselbe wie im Behälteroberteil, d. h. dass ein Druckgradient zwischen diesen beiden Maschinenbereichen nicht feststellbar ist.
Eine andere Seite der Erfindung beschäftigt sich mit ihrer Ausnützung in Behältern, denen ein Belüftungsventil zugeordnet ist. Es erweist sich oft als wünschenswert, knapp vor dem Schliessen des Füllstutzens den Behälter zu belüften, um die Staubentwicklung möglichst zu beseitigen. In Packmaschinen für einen Kopf geringer Höhe und für kontinuierliche Speisung erfolgt die Belüftung natürlich durch den Speisemechanismus, doch erweist sich nichtsdestoweniger ein Entlüftungsventil als wünschenswert, um eine angemessene Belüftung zu gewährleisten.
In Packmaschinen für Teilmengenabgabe kann ein solches Ven-
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til auch dazu verwendet werden, um die Packung durch den Behälter zu entlüften, knapp bevor der Stut- zen geschlossen wird, um auf diese Weise die Staubentwicklung möglichst zu beseitigen oder man kann ein solches Ventil benützen, um den Behälter, bevor er mit seinem Speiseapparat verbunden wird, zu lüften, um auf diese Art eine Explosion in dem Speiseapparat zu verhüten. Ein solches Belüftungsventil kann auch verwendet werden, um die Höhe des Kopfes gegen Ende jedes Füllzyklus zu senken um eine verlangsamte Speisung in den Abpackbehälter zu ermöglichen, was eine feinere Gewichtskontroile ermög- licht.
Eine andere Aufgabe dieses Belüftungsventiles besteht darin, den Behälterdruck auf einen relativ hohen Wert zu bringen, bevor der Füllstutzen geöffnet wird, um sodann den Druck schnell absinken zu lassen um gleichzeitig mit dem Öffnen des Auslasses auf den Arbeitsdruck zu kommen, auf welche Weise man den Effekt einer Explosion in dem Behälter erzielt, wodurch sich eine hervorragende Fluidität ein- stellt.
In jenen Fällen, in denen man ein solches Belüftungsventil verwendet, können Mittel vorgesehen wer- den, welche eine Belüftung zum Speisebehälter hin ermöglichen, so dass Packgut, das durch das Ventil gefördert wird, nicht verlorengeht, sondern letztlich in den Behälter zurückgefördert wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Ausnützung dieses Belüftungsventiles als Absperreinrichtung. Beim Abpacken bestimmter Stoffe hat man gefunden, dass durch schnelle Belüftung des Behälters der Packgutstrom aus dem Behälter in einen Sack gleichzeitig mit der Betätigung des Belüf- tungsventiles stillgesetzt oder unterbrochen werden kann. In solchen Fällen ist es unnötig, einen dem Fall- stutzen zugeordneten Absperrmechanismus oder das dem Absperrmechanismus zugeordnete Steuersystem vorzusehen. Natürlich kann der Fülktutzen-Absperrmechanismus für eine Verwendung während der Behäl- terreinigung beibehalten werden, in welchem Falle er von Hand aus betätigt werden kann.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in Massnahmen, um die Bewegung des Sack- trägers so zu steuern, dass dieser ein volles Öffnen des Sackes gewährleistet. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass eines der auftretenden Probleme im unvollständigen Öffnen der Säcke besteht, was eine
Folge der Steifheit des Papieres, der steifen Böden geklebter Säcke und auch der Tatsache ist, dass die
Sackwände zuweilen verklebt sind. Wenn ein solcher Sack gefüllt wird, häuft sich das Packgut im Sack oberhalb jenes Teiles der Innenwandungen, die miteinander verklebt sind, bis sich eine genügende Ma- terialmenge angesammelt hat um die Verklebung zu sprengen. In diesem Zeitpunkt fällt das angesam- melte Packgut auf den Sackboden und das Aufschlagen veranlasst den Waagebalken einen vollen Sack an- zuzeigen, obgleich dieser tatsächlich nur teilweise gefüllt ist.
Da die Lage des Waagebalkens oft dazu benützt wird, um die Tätigkeit der Packmaschine zu steuern, wird dieser Sack unzutreffenderweise als voll ausgetragen. Die vorliegende Erfindung gibt nun Einrichtungen an, um ein volles Öffnen des Sackes zu gewährleisten.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, den Behälter derartig auszulegen, dass das der
Primärluftzufuhr dienende Kissen tiefer als der Füllstutzen angeordnet werden kann. Der Unterteil des Be- hälters kann beispielsweise konisch sein, wobei das Primärluftkissen der konischen Oberfläche benachbart ist und der Füllauslass sich oberhalb einer solchen Fläche befindet. Dies bewirkt eine bessere Verteilung der Luft im unteren Behälterbereich und erleichtert es, eine Reinigungsöffnung am tiefsten Punkt des ko- nischen Behälterunterteiles vorzusehen. Der Behälter lässt sich dann leicht reinigen und sein Inhalt kann zum Speisebehälter oder anderwärts dadurch gefördert werden, dass man den Packgutstutzen schliesst und den Behälter belüftet, d. h. unter Druck setzt und die Reinigungsöffnung öffnet.
Im vorhergehenden wurden in grossen Zügen die wichtigsten Kennzeichen der vorliegenden Erfindung umschrieben, um das Verständnis der folgenden in Einzelheiten gehenden Beschreibung zu erleichtern und den vorliegenden Beitrag zur einschlägigen Technik richtig würdigen zu können. Die Erfindung besitzt natürlich noch weitere Merkmale, die im folgenden beschrieben und in den Ansprüchen unter Schutz gestellt sind. Dem Fachkundigen wird es klar sein, dass die Erfindung auf verschiedenste Art verwirklicht werden kann. Es ist daher wesentlich festzuhalten, dass die Patentansprüche alle gleichwertigen Konstruktionen mitumfassen, die von den Grundzügen der vorliegenden Erfindung Gebrauch machen.
In den Zeichnungen zeigt : Fig. l einen teilweise geschnittenen Aufriss, dei das Innere des Behälters einer atmosphärischen Packmaschine nach der Erfindung erkennen lässt und auch zeigt, wie der Füllstut- zen durch das Ventil eines Sackes ragt ; Fig. 2 ist ein Aufriss einer Packmaschine niedriger Bauhöhe mit Einrichtungen zur kontinuierlichen Speisung ; Fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Pack- maschine zur Abgabe gewogener Teilmengen als Gesamtanordnung der Packmaschine und der Sackwiegeeinrichtung, wie sie in Verbindung mit verschiedenen Arten von Packmaschinen benützt werden kann ; Fig. 4 ist das Schema eines pneumatischen Steuersystems für die in Fig. 3 dargestellte Packmaschine und zeigt den Zustand des Systems zu Beginn eines Arbeitszyklus ;
Fig. 5 zeigt das in Fig. 4 gezeigte System
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jedoch im Zustande, in welchem ein Haltesignal veranlasst worden ist. Die Fig. 6 zeigt die graphische Darstellung der Behälterluftpressung, aufgetragen über der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit für eine Maschine nach der Erfindung mit zur Atmosphäre hin offenem Behälter ; die Fig. 7 und 8 sind schematische Darstellungen im Aufriss von Packmaschinen, wie sie in Verbindung mit Fig. 6 erläutert werden i und zeigen zwei verschiedene in ihnen herrschende Zustände ;
Fig. 9 ist die graphische Darstellung des Behälterdruckes in Abhängigkeit von der Zeit, für eine erfindungsgemässe Ausführungsform, wobei der das Packgut aufnehmende Behälter während des Abfüllvorganges zur Atmosphäre hin geschlossen ist und dient der Erläuterung verschiedener neuartiger Gesichtspunkte der Erfindung ; die Fig. 10 zeigt den Verlauf des Behälterdruckes aufgetragen auf über einer Zeitachse und zeigt in einem einzigen Diagramm Kurven, die für die Wirkungsweise einerpackmaschine mit während desAbfüllvorganges geschlossenem Behälter kennzeichnend sind, sowie einer Maschine mit während des Abfüllens zur Atmosphäre hin offenem Behälter.
In Fig. 1 erkennt man die Packmaschine 10, welche der atmosphärischen Bauart angehört, d. i. eine solche, deren Behälter nach oben zur Atmosphäre hin offen ist, mit dem Behälter 11 mit seiner Auslass- öffnung 12 nahe seinem Unterteil. Der Boden des Behälters ist konisch und ist an seinem tiefsten Punkt mit einer Leitung 14 verbunden, in der ein Ventil 15 angeordnet ist, welche einem später zu beschreibendem Zweck dient.
Die Auslassöffnung 12 steht mit einem Füllstutzen 16 über eine nachgiebige Hülse, ein Quetschrohr 17, in Verbindung, welches zusammengepresst werden kann, um den Packgutstrom, der durch den Füllstutzen 16 vor sich geht, vermittels einer Absperreinrichtung 19 bekannter Beschaffenheit unterbrechen zu können.
Eine pneumatisch betätigbare Sackklemmeinrichtung 20 bekannter Art ist oberhalb der Füllöffnung angeordnet, um einen Sack 21 im Bereich seines Ventiles gegen den Füllstutzen 16 zu klemmen.
Es versteht sich, dass man im Rahmen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jegliche geeignete Sackklemmeinrichtung und Füllauslasssteuervorrichtung verwenden kann ; derartige Vorrichtungen sind an sich nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
Es wurde erwähnt, dass der Boden des Behälters 11 konische Form haben kann. Ein Primärluftkissen 22 von ähnlicher Form ist im geringen Abstand vom konischen Behälterboden angeordnet, wodurch eine Zwischenkammer 24 zwischen Behälterboden und Kissen 22 entsteht. Letzteres ist vorzugsweise aus irgendeinem geeigneten, porösen Material gebildet. Die Fluidisierungsluft wird in die Zwischenkammer 24 durch eine Leitung 25 unter Druck zugeführt.
In der Nähe des oberen Behälterende durchsetzt eine Sekundärluftleitung 26 die Behälterwand und erstreckt sich. bis zu einem Sekund rluftzuführungskopf 27, welcher, wie dargestellt, die Form eines Zylinders haben kann, dessen Längsachse mit der Behälterachse zusammenfällt. Der Sekundärluftzuführungskopf kann, wie dargestellt, aus einzelnen Abschnitten 29 bestehen, die vermittels Schraubengewinde miteinander verbunden sind, so dass man jede gewünschte Anzahl von Abschnitten anwenden kann. Die Primär- und die Sekundärluft-Steuereinrichtung wird im Zusammenhang mit den später zu beschreibenden Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
An dieser Stelle sei nur vermerkt, dass die Luftmengen, die sowohl durch das primäre als auch das sekundäre Kissen strömen, auf Werten gehalten werden können, die dem besonderen zu verpackenden Material angepasst sind, wobei das Primärkissen 22 die kritische Strömungsmenge liefern kann, um die Anfangsfluidisierung am Boden des Behälters zu gewährleisten, auf welche Weise sich eine relativ kompakte, fliessfähige Packgutmenge in jenem Bereich des Behälters ansammelt, welcher dem Füllauslass benachbart ist, während das Sekundärluftkissen 27 Luft in Überschuss zuführen kann, d. h.
eine Menge, die den kritischen Wert übersteigt, um einen Fluidisierungszustand zu sichern, auf welche Weise das Zusammenbacken, Verstopfen, die Brückenbildung oder die Kanalbildung des Packgutes oberhalb des Sekundärkissens ausgeschlossen wird, ohne zum"Kochen"Zuflucht nehmen zu müssen, was das den Füllstutzen erreichende Material allzusehr verdünnt. Man erkennt auch, dass das Sekundärluftkissen tief genug angeordnet sein muss, damit das Material keine Zeit hat, auf seinem Weg zum Füllrohr sich zu entstabilisieren, aber anderseits hoch genug, so dass die Packgutdichte den gewünschten hohen Wert annehmen kann, bevor das Material den Füllauslass erreicht.
In Fig. 2 ist eine Packmaschine 40 mit einem Behälter 41 geringer Bauhöhe dargestellt, der in seiner lotrechten Erstreckung beträchtlich kleiner als der Behälter 11 der Packmaschine 10, Fig. l, ist.
In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Behälter mit einem geneigten Boden 42 versehen und im Abstand von diesem ist ein Primärluftkissen 44 angeordnet, welches eine Unterkammer begrenzt, in welche vermittels eines Rohres 43 Luft gefördert wird. Der Behälter besitzt ferner eine Auslassöffnung 46, die mit einem Füllstutzen 16 über eine Hülse 17 in der gleichen Weise verbunden sein möge, wie dies bereits in Verbindung mit der Auslassöffnung 12 des Behälters 11, Fig. l, beschrieben worden ist. Eine Ab-
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mehr eine verlangsamte Speisung des Füllstutzens eintritt.
Obgleich in kontinuierlich arbeitenden Pack- maschinen eine gewisse Belüftung natürlicherweise durch den Speisemechanismus stattfindet, ist es wün- schenswert, ein Belüftungsventil zwecks ausreichender Belüftung vorzusehen. Es ist ersichtlich, dass jeg- liches Material, welches den Behälter durch das Belüftungsventil verlässt, zurück zum Trichter 49 gerät, so dass die Verwendung eines solchen Ventiles eine Verschwendung von Material nicht bedingt.
In Fig. 3 ist eine Packmaschine 75 zur Abgabe abgewogener Teilmengen dargestellt, u. zw. eine
Packmaschine, die zwischen jedem Sackfüllungszyklus der Atmosphäre gegenüber geöffnet wird, um den
Packgutnachschub aufzunehmen. Der Behälter ist während jeder Fülloperation gegenüber der Atmosphäre geschlossen.
Die Packmaschine 75 umfasst einen Behälter 76, der von einem Rahmen 77 getragen wird und eine
Auslassöffnung 79 besitzt, die in der Nähe des Behälterbodens angeordnet ist. Die Auslassöffnung 79 führt über eine aus biegsamem Material bestehende Hülse 17 zu einem Füllstutzen 16, so wie dies auch bei den bereits behandelten Bauweisen der Fall ist. Eine Schliessvorrichtung 19 ist dem Füllstutzen zugeordnet um den Packgutstrom, der durch den Füllstutzen vor sich geht zu unterbrechen, sobald jeder Sack gefüllt ist.
Es ist ausserdem eine Sackklemmeinrichtung 20 vorgesehen, um den Sack während des Füllens auf dem
Füllstutzen 16 zu fixieren.
Wie dies in der einschlägigen Technik bekannt ist, können Füllstutzen 16 und Sackklemme 20 auf einem Rahmen 80 montiert sein, der ein Paar von sich nach unten erstreckenden Streben 81 (von denen nur eine sichtbar ist) aufweist. DieStreben 81 werden von einem Waagebalken 82 über Schneidenlager 84 gehalten. Der Balken 82 besitzt nach hinten ragende Verlängerungen 85, von denen wieder nur eine sicht- bar ist und welche ihrerseits von je einem Schneidenlager 86 getragen werden, die im Rahmen 77 ange- ordnet sind. Der hintere Teil des Balkens trägt, über ein weiteres Schneidenlager 89, einen Gewichtskorb
87. Am Rahmen 77 ist ein Waagebalkenanschlag 90 einstellbar angeordnet, um die Balkenbewegung zu begrenzen.
Der Rahmen 80 umfasst ausserdem ein geneigtes Glied 91, welches an seinem unteren Ende mittels Armen 92 an den Streben 81 angreift. Eine Platte 94, die mit dem Glied 91 verbunden ist,'besitzt eine Reihe von im Abstand voneinander angeordneten Einschnitten 95. Ein Sackträger 96 ist bei 97 schwingbar auf Tragstützen 99 gelagert, die sich nach rückwärts erstrecken und vermittels eines Querbolzens 100 in einem der Einschnitte 95 verhängt werden können. Vermittels dieser Behelfe kann der Sackträger so eingestellt werden, dass man Säcke verschiedener Grösse in die richtige Relativlage zum Füllstutzen bringen kann.
Mit dem Glied 91 ist bei 102 eine pneumatische Ramme 101 verbunden, deren Kolbenstange an einem Winkelarm 104 angreift, der mit dem Schwinglager 97 des Sackträgers verbunden ist, wodurch es für einen später zu beschreibenden Zweck möglich wird, vermittels der Ramme ein Schwingen des Trägers 96 um die Achse des Drehlagers 97 herbeizuführen.
Der Behälter 76 besitze einen konischen Unterteil, mit dessen tiefstem Punkt ein Reinigungsrohr 14 und ein Ventil 15 (in Fig. 3 nicht dargestellt) verbunden sei, wie dies die Fig. l zeigt. Ein PrimärluftZufuhrkissen 105 ist im Abstand vom Behälterboden angeordnet und die Primärluft wird mittels eines Rohres 106 in die Zwischenräume eingeführt, um durch das Kissen hindurch in den Behälter auszutreten. Ferner ist innerhalb des Behälters ein Sekundärluft-Zufuhrkissen 107 von ähnlicher Beschaffenheit wie jenes gemäss Fig. 1 angeordnet und mit einem Luftzufuhrrohr 109 verbunden.
Es ist ersichtlich, dass das obere Ende des Behälters 76 mittels einer Platte 110 verschlossen ist, die eine zentrale Öffnung besitzt, durch welche ein Trichter 111 mit dem Behälter über einen Ventilabschnitt 112 in Verbindung steht. Das eigentliche Ventilglied, die Sperre 114, dieses Abschnittes wird von einem pneumatischen Zylinder 115 betätigt.
Wie dies für die Packmaschine geringer Höhe, die Fig. 2 darstellt, der Fall ist, ist der Behälter 76 mit einer Belüftungsleitung 116 versehen, die zwischen der Oberseite des Behälters und dem Trichter 111 verläuft und ein normalerweise geschlossenes Belüftungsventil 117 enthält.
Es wird nunmehr auf Fig. 4 eingegangen, in der schematisch ein pneum atisches Steuersystem zur Betätigung der verschiedenen wirkenden Einrichtungen der Packmaschine, wie sie die Fig. 3 zeigt, dargestellt ist und welches in jenem Zustand gezeichnet wurde, wie er bei Beginn eines Füllvorganges herrscht.
Die vollen Linien bedeuten unter Druck stehende Leitungen, die gestrichelten Linien Abfuhrleitungen. Irgendeine geeignete Druckluftquelle liefert verdichtete Luft in die Leitung 120, welche die Luft über ein Filter und eine Schmiereinrichtung 121 zu einer Verteilerleitung 122 führt, welche ihrerseits mit einer Leitung 124 verbunden ist, die zu einem Luftventil 125 mit einem spulenförmigen Doppelsteuerkolben führt. Das eine Ende der Kolbenkammer steht über die Leitung 126 mit einem Handstarterknopf 127 in
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Verbindung, wogegen das andere Ende aber Leitungen 129 und 129a mit einem Handanhalteknopf 130 und einem Waagenanhalteknopf 130a verbunden ist.
Ein Niederdrücken des Handstartknopfes 127 führt zu einer Entleerung der einen Seite der Kammer des Ventiles 125, wodurch sich der Doppelsteuerkolben nach links verschiebt, wodurch Luft durch die Leitung 131 zum Zylinder 19 geführt wird um den Füllstutzen zu öff- ) nen, wobei sich der Zylinder 19 über die Leitung 132, das Ventil 125 und den Auslass 134 entleert.
Das Ventil 125 liefert Steuerluft durch eine Anzapfleitung 135 für die Betätigung anderer im System befindlicher Ventile. Auf diese Weise liefert die Leitung 135 Luft in das Ventil 136, dessen Doppelkolben sich in der einen Stellung befindet, die durch den Druck der an die rechte Seite seiner Kammer aber die Leitungen 124 und 171, das Umkehr venül 172 und die Leitungen 174 und 175 bedingt ist, und das zu einer ) Vervollständigung der Verbindung zwischen der Leitung 135 über die Leitung 137 mit der Kammer eines Ventiles 139 führt, um den darin befindlichen Doppelkolben in der Zeichnung nach rechts zu verschieben.
Das Ventil 139 stellt daher eine Verbindung zwischen der Verteilungsleitung 122, der Leitung 142 und den Leitungen 141 und 142 her um einen Zylinder 144 zu betätigen, der das Belüftungsventil 117 (Fig.3) schliesst ; ferner von der Leitung 141 zur Leitung 145, um den Zylinder 67 (Fig. 2) zu betätigen, um die Ventile 54 und 62 einzustellen, um Luft in gewünschtem Ausmass zum primären und zum sekundären Kissen zu fördern ; ferner um den Sackklemmzylinder 20 in seine Klemmstellung zu bewegen. Es ist ersichtlicht, dass die linke Seite der Kammer des Ventiles 136 sich über die Leitung 173 und das Umkehrventil 172 entleert.
Die gegenüberliegenden Seiten jedes dieser Zylinder 144,67 und 20 werden gleichzeitig gegen die Atmosphäre überLeitungen 142a, 145abzw. 141a geöffnet, u. zw. durch die andere Seite des Ventiles 139.
Inzwischen entleert sich die Kammer des Ventiles 139 durch die Leitung 147, das Ventil 136, die Leitung 149 und 132, das Ventil 125 und den Auslass 134.
Gleichzeitig fliesst Druckluft aus der Leitung 137 in die Leitung 150 des Kreuzstückes 151, von dort über das Flussregelorgan 152 in die Speichereinrichtung 154, die eine vorbestimmte Verzögerung im Luftsignal herbeiführt, sowie durch die Leitung 155 zu einer Seite der Kammer des Steuerventiles 156 der Sackaustragung, wodurch der Doppelkolben in dieser Kammer verschoben wird um zu gestatten, dass Luft aus der Speiseleitung 120 durch die Leitung 157 zu dem Sackaustragzylinder 101, Fig. 3, strömt.
Gleichzeitig fliesst Luft vom Kreuzstück 151 durch die Leitung 159 zur Kammer der Steuervorrichtung des Speiseventiles 160, verschiebt den darin befindlichen Doppelkolben, um der Druckluft das Strömen von der Verteilerleitung 122, den Leitungen 161 und 162 zum Steuerzylinder 115 der Speiseeinrichtung, Fig. 3, zu ermöglichen, um die Speiseeinrichtung 113 zu sperren, wobei sich der Zylinder 115 über die Leitung 162a und das Ventil 160 entleert.
Es ist ersichtlich, dass, indem das Steuerventil 156 der Sackaustragvorrichtung das Startsignal zum Austragszylinder überträgt, die Kammer des Ventiles 156 sich über die Leitung 164, das Kreuzstück 165, die Leitung 147, das Ventil 136, die Leitungen 149 und 132, das Ventil 125 und den Auslass 134 entleert, während der Zylinder 101 sich über die Leitung 157a, das Ventil 156 und das Nadelregelventil158, welches eine feine Regelung der Austragsgeschwindigkeit des Sackes gestattet, entleert.
Indem sich ferner der Doppelkolben im Steuerventil der Speiseeinrichtung 160 in der Zeichnung nach rechts verschiebt, entleert sich die Kammer über die Leitung 166, den Speicher 167, die Leitung 169, den Strömungsregler 170 in der nicht beschränkten Richtung, das Kreuzstück 165, die Leitung 147, das Ventil 136, die Leitungen 149 und 132, das Ventil 125 und den Auslass 134, Falls man eine Gruppe von mehreren Packmaschinen zu betätigen wünscht, so kann die Druckleitung 174, die aus dem Umkehrventil 172 herausfuhrt, durch ein Kreuzstück 168 angezapft werden, um Druckluft auf die rechte Seite der Kammer eines Ventiles 136a zu fördern, welches dem Ventil 136 ähnlich ist.
Eine ähnliche Kreuzverbindung 168a erlaubt es, Luft aus dem Kreuzstück 168 durch eine Leitung 175 in eine Leitung 180, zu einem Ventil 136b zu führen, welche Ventile sich über Leitungen 176 bzw. 177, das Kreuzstück 179, die Leitung 173 und das Umkehrventil 172 entleeren und dazu dienen, Steuerkreise zu regeln, welche den eben beschriebenen ähnlich sind und dies in der gleichen Weise besorgen, wie dies das Steuerventil 136 tut.
Zusammenfassend ist also die Wirkungsweise der Steuerschaltung nach Herbeiführung eines Startsignales folgende : Die Füllrohrabsperrvorrichtung 19 bewegt sich in die Offenlage und gestattet dadurch die Verbindung zwischen dem Packgutbehälter und dem Sack ; der Sackklemmzylinder 20 wird bewegt, um den Sack am Füllstutzen zu klemmen ; Luft wird zu den Kissen 105 und 107 unter vorbestimmten Fliess - geschwindigkeiten gefördert, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 für einen Füllzustand beschrieben wird ; das Belüftungsventil 117 ist geschlossen ; der Speisedurchlass 114 ist ebenfalls geschlossen ; anschliessend wird, nach einer Verzögerung von beispielsweise 2 sec, deren Ausmass vom Speicher 154 und dem Strömungs-
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regler 152 bestimmt ist, der Sackträger 96 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung zurückgezogen.
Das verzögerte Zurückziehen des Sackträgers bezweckt ein volles Öffnen jedes Sackes zu'gewährlei- sten. Wenn der Sack auf dem Füllstutzen gehalten wird, ist er nicht voll gestreckt, solange der Träger nicht zurückgezogen wird. Sowie der Füllvorgang einsetzt, tritt eine kleine Materialmenge in den Sack ein und wenn dieser nicht ganz offen ist (beispielsweise Gründe dafür wurden weiter oben angegeben), sammelt sich dieses Material über dem Sackboden.
Nach einer kleinen Verzögerung und bevor eine Ma- terialmenge, die sich auf diese Weise angesammelt hat, ausreicht, um die Waage in die Ausschaltstel- lung zu kippen, wird der Sackträger schnell zurückgezogen, dabei schnappt der Sack in seine volle Länge,. wodurch das angesammelte Material gegen den Sackboden fallen kann, wobei jede in seinem Weg vor- handene Klebstoffverbindung zerrissen wird. Wie erwähnt, wird diese Materialmenge nicht-ausreichen, um den Waagebalken in die Ausschaltstellung zu kippen.
In Fig. 5 ist schematisch dieselbe pneum atische Steuereinrichtung wie in Fig. 4 dargestellt, doch ist der Zustand der Steuerelemente in dem Zustand gezeigt, wenn ein Haltesignal ausgelöst worden ist. Auch in dieser Darstellung sind volle Linien, entsprechend Fig. 4 die druckführenden Leitungen und gestrichel- te Linien die Auslässe der Schaltung.
Das Haltesignal kann von Hand aus eingeleitet werden, indem der Anschlag oder Halteknopf 130 von
Hand aus niedergedrückt oder automatisch verstellt wird, wenn die Waage das richtige Packgewicht durch
Betätigung des Knopfes 130a, was durch den Waagebalken erfolgt, anzeigt. Nach Betätigung eines dieser
Knöpfe bewegt sich der Doppelkolben des Ventiles 125 in der Zeichnung nach rechts, was dazu führt, dass
Druckluft aus der Leitung 124 durch das Ventil und die Leitung 132 auf eine Seite eines Absperrzylinders
19 führt, um den letzteren im Sinne einer Absperrung des durch den Füllstutzen vor sich gehenden Ma- terialflusses zu betätigen, was durch Schliessen des Klemmrohres 17 (Fig. 3) erfolgt. Die andere Seite des
Zylinders 19 entleert sich durch die Leitung 131, das Ventil 125 und den Auslass 134.
Gleichzeitig bewegt sich Druckluft durch die Leitung 149, das Ventil 136, die Leitung 147 und das Kreuzstück 165 auf die rechte Seite der Kammer des Ventiles 139 und verschiebt den Doppelkolben nach links, auf welche Weise sich die eine Seite des Zylinders 144,67 und 20 durch die Leitungen 142,145 bzw. 141, das Ventil 139 und den Auslass 138 entleert, wodurch das Auslassventil 117 (Fig. 3) geöffnet wird, was eine Verschiebung des Zylinders 67 bewirkt, um die Luftzufuhr zu den Luftzufuhrkissen zu regulieren, wie dies während der Austragungsunterbrechung erwünscht ist, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde, und-um ein Öffnen der Sackklemme zu bewirken.
Sobald Druckluft das Kreuzstück 165 erreicht, fliesst sie durch die Leitung 164 auf die rechte Seite des Ventiles 156, um seinen Doppelkolben in der Zeichnung nach links zu verschieben, wodurch Luft aus der Speiseleitung 120 durch das Ventil in die Leitung 157a und auf eine Seite des Sackaustragzylinders 101 strömt, wodurch der Sackträger 96 (Fig. 3) gekippt wird, um den Sack vom Füllstutzen zu entlassen, wobei sich die gegenüberliegende Seite dieses Zylinders 101 durch die Leitung 157, das Ventil 156 und den einstellbaren Auslass 158 entleert, welcher so eingestellt ist, dass die Wirkung des Zylinders 101 verzögert wird.
Ausserdem strömt Luft aus dem Kreuzstück 165 durch die Leitung 169, den Strömungsregler 170 in Richtung des behinderten Fliessens, den Speicher 167 der eine vorbestimmte Verzögerung des Luftsignals herbeiführt, die Leitung 1. 66 auf die rechte Seite der Kammer der Steuereinrichtung 160 des Speiseventiles, wodurch dessen Doppelkolben nach links verschoben wird und der Druckluft, die in der Verteilungsleitung 122 vorhanden ist, die Bewegung durch die Leitung 161, das Ventil 160 und die Leitung 162a zum Steuerspeisezylinder 115 erlaubt wird, wodurch die Speiseeinrichtung 114 (Fig. 3) in die Offenstellung verschoben wird, was den Eintritt eines Packgutnachschubs aus dem Trichter 111 in den Behälter 76 erlaubt, wobei sich die gegenüberliegende Seite des Zylinders 115 durch die Leitung 162 und das Ventil 160 entleert.
Indem sich die Doppelkolben der Ventile 139, 156 und 160 nach links bewegen, entleeren sich die bezüglichen Kammern über die Leitungen 137a, 155 und 159 zum Kreuzstück 151 und von dort durch die Leitung 137, das Ventil 136, die Leitungen 135 und 131, das Ventil 125 und den Auslass 134.
Falls eine Gruppe von Packmaschinen verwendet wird, kann das Umkehrventil 172 zweckmässig betätigt werden, um die Lagen der Doppelkolben in den Ventilen 136a und 136b passend zu verschieben, indem Druckluft durch die Leitung 173 zum Kreuzstück 179 und von dort durch Leitungen 176 und 177 zu den bezüglichen Kammern gefördert wird, wobei die gegenüberliegenden Seiten der Kammern sich zusammen mit dem Ventil 13 über Leitungen 174 bzw. 180, durch die Leitung 175 und das Umsteuerventil, entleeren.
Zusammenfassend ist die Wirkungsweise der Steuereinrichtung nach Einleitung eines Haltesignales folgende : Die Sackklemme bewegt sich in die Freigabestellung, die Füllstutzen-Absperrvorrichtung wird
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die Schliessstellung gebracht und unterbricht die zum Sack erfolgende Packgutbewegung ; Luft wird zu den
Kissen 105 und 107 unter vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeiten, wie dies bereits in Verbindung mit Fig. 2 für eine Austragsunterbrechung beschrieben wurde, geliefert ; das Belüftungsventil 117 ist geöffnet ; die Speiseöffnung ist :
geöffnet und der Sackträger wird, bei Betrachtung der Fig. 3, im Uhrzeigersinn geschwenkt, um den vollen Sack zu entlassen, dies jedoch langsam, weil die Entleerung durch die Abluftleitung 158 des Ventiles 156 geregelt erfolgt.
Es ist wichtig festzustellen, dass der dargestellte Schaltweg lediglich Beispielscharakter besitzt. Tatsächlich kann jeder Zylinder hinsichtlich seiner Arbeitsgeschwindigkeit durch Verzögerung seiner Entleerung, z. B. durch das einstellbare Entleerungsventil 158, einreguliert werden. Ebenso lässt sich jedes einem Ventil zuzuführende Signal durch Verwendung eines Strömungsreglers und durch einen Speicher in der bezüglichen Leitung, wie z. B. der Leitung 150 verzögern. Solche Abänderungen sind nicht dargestellt, weil sie sich dem Fachmann, sobald er sich mit den beispielsweise gebrachten Druckluftschaltungen vertraut gemacht hat, ohne Schwierigkeiten ergeben, sofern er diese Abänderungen vornehmen will.
Es ist daher ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, die Tätigkeit des Sackaustragzylinders 101 nach der Einleitung eines Haltesignales zu verzögern, um eine natürliche Entlüftung der in dem Sack befindlichen Luft durch den Sack selbst zu gestatten, wodurch das Herausstauben aus dem Sackventil bei Trennung desselben vom Sackfüllstutzen auf einen Minimalwert gesenkt wird. Es liesse sich dies beispielsweise leichter dadurch erreichen, dass im Anhaltezyklus ein Strömungsregler und ein Speicher in den das Steuerventil der Sackaustragvorrichtung enthaltenden Kreis angeordnet werden würden.
Es hegt auch im Wesen der vorliegenden Erfindung, dite'tätigkeit des Absperrzylinders 111 im Anhaltezyklus zu verzögern, u. zw. bis zu einem. Zeitpunkt der später liegt als das Öffnen des Belüftungsventiles 117. Es würde dies gestatten, dass der Sack sich durch den Behälter zurück entlüftet, was eine schnelle, saubere Arbeitsweise ergibt. Tatsächlich kann man bei manchen Packgütern das Absperren überhaupt unterlassen, indem der Packgutstrom nach Belüftung des Behälterdruckes durch das Ventil 117 augenblicklich aufhört.
In ähnlicher Weise könnte man, falls gewünscht, das Öffnen des Absperrvorganges verzögern, um den Behälter vor Beginn des Füllvorganges unter einen einleitenden Druck zu setzen.
Ein anderer wichtiger Teil der vorliegenden Erfindung besteht in der Nutzbarmachung des Belüftungventiles, um eine gewisse Belüftung des Behälters herbeizuführen, um den in ihm herrschenden Druck zu senken, sobald die Füllstellung des Zyklus sich ihrem Ende nähert. Demnach wird die Geschwindigkeit des Packgutflusses vermindert, um eine verlangsamte Speisung des Sackes mit dem Ziele einer feinen
Gewichtskontrolle zu ermöglichen. Das Belüftungsventil kann auch dazu verwendet werden, um den Druck im Behälter, gerade bevor der Füllvorgang beginnt, auf einen relativ hohen Wert zu bringen und dann rasch den Druck zu senken, indem das Ventil gleichzeitig mit dem Füllstutzen geöffnet wird, um einen Effekt zu erzielen, der einer Explosion im Behälter ähnlich ist und wodurch ein Zustand ausgezeichneter Fluidisierung des Packgutes erreicht wird.
Das Belüftungsventil würde natürlich unverzüglich geschlossen werden, sobald das Abfüllen beginnt.
Es hat sich gezeigt, dass die vorliegende Erfindung es gestattet, bestimmte pulverförmige, zusammendrückbare Stoffe vorzuverdichten, um sie dann strangähnlich durch den Füllauslass in den Sack zu fördern. In jenen Fällen, in denen es wünschenswert ist, einen solchen Packvorgang einzuhalten, kann die Primärluft gänzlich abgeschaltet werden, was durch Verschliessen beider variabler Durchlässe in der Primärluft führenden Leitung und Verstärken des Druckes der Sekundärluft erreicht wird, um den Packgutfluss in Gang zu setzen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig festzuhalten, dass man es bei manchen Packgütern für vorteilhaft befunden hat, den Steuerkreis dazu zu verwenden, um die Primärluftzufuhr während des Füllvorganges abzusperren und diese während der Austragsunterbrechung wieder einzustellen, während welcher ein neuer Sack angebracht wird.
Auf diese Weise wird die Austragungsunterbrechung zur Fluidisierung des Packgutes nutzbar gemacht, so dass nach Öffnung des Füllstutzens die Sekundärluft ein Fliessen des Packgutes durch den Auslass bewirken kann, ohne dass es nötig ist, Luft in den Auslassbereich einzuführen, um so das Packgut im Auslass unter vergleichsweise hoher Dichte zu halten. Diese Technik wird sich in Verbindung mit Packgütern als zweckmässig erweisen, die für eine Zeitlang ein genügendes Mass von Fluidität nach Absperren der Primärluft behalten.
Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Schaltung lässt sich leicht dem atmosphärischen Packapparat der Fig. 1 dadurch anpassen, dass jene Elemente entfernt werden, die nicht benötigt werden, wie die Speiseeinrichtung 114 und das Belüftungsventil 117 sowie die zu ihrer Betätigung nötigen Behelfe.
Wenn man eine Gruppe von Packmaschinen verwendet, so führt die vorliegende Erfindung zu einem Verfahren, um sie auf sehr wirtschaftliche Weise zu reinigen. Säcke werden auf normale Weise so lange
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gefüllt, bis jeder der Behälter weniger als eine volle Sackfüllung an Packgut enthält. Anstatt nun jeden Behälter gesondert zu reinigen und so das gesamte betroffene Packgut zu vergeuden, werden die Füllauslässe geschlossen und das Packgut fluidisiert und in einen der Behälter gefördert, zu welchem Zwecke mit Ventilen versehene Verbindungen vorgesehen sein müssen.
Dieser eine Behälter wird dann dazu verwendet, um weitere Säcke zu füllen und sobald weniger als ein voller Sack an Packgut in ihm verbleibt, wird ein Bodenauslass, wie er mit 14 in Fig. 1 dargestellt ist, geöffnet, der Füllstutzen geschlossen, der Behälter unter Druck gesetzt und dadurch das restliche Packgut ausgetragen.
Es versteht sich, dass der Ausdruck "trockenes, fein verteiltes, festes Packgut" wie im vorstehenden Zusammenhang gebracht, nicht so zu verstehen ist, dass Füllstoffe, die einen Feuchtigkeitsgehalt zeigen, ausgeschlossen sein sollen, denn das Kriterium besteht darin, ob das Packgut befähigt ist, mit einem Gas fluidisiert zu werden. In der Tat zeigen Produkte, wie manche Teigmehle, Feuchtigkeitsgehalte bis zu 20% und es fallen beispielsweise Melasse-Futtermischungen in die hier interessierende Begriffsbestimmung.
Fig. 6 zeigt den Verlauf des im Behälter herrschenden Druckes in Abhängigkeit von der in Kubikfuss/min angegebenen volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die in eine Packmaschine der atmosphärischen Art eingelassen wird, d. i. einer Maschine, dessen Vorratsbehälter zur Atmosphäre hin offen-ist, wie eine solche in Fig. 1 dargestellt ist. Das in Fig. 6 dargestellte Diagramm zeigt, dass es in einer solchen Maschine möglich ist, eine vorbestimmte Folge von verschiedenen Werten der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit einzuhalten, doch herrscht in der Regel in ihr nur ein einziger Energiepegel. Ein solcher einziger Energiepegel wird jedoch nicht immer vorhanden sein, sondern er kann Schwankungen unterworfen sein, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Luft Änderungen unterliegt.
Wie man aus Fig. 6 erkennt, ist eine Kurve 190 dargestellt, um die Änderungen des Luftdruckes ersichtlich zu machen, die als eine Folge der sich ändernden volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit in einer der atmosphärischen Art angehörenden Packmaschine auftreten, die in diesem besonderen Fall nicht mit Sekundärluftzufuhr arbeitet, d. h. einer Luftzufuhr die dazu dient, Luft in das fein unterteilte Material einzublasen, und die oberhalb des primären, die Fluidisierung herbeiführenden Lufteinlasses erfolgt. Die Kurve 19Q beginnt bei 191 und der Druck steigt im wesentlichen linear bis zu jenem Punkt 192, bei dem die Fluidisierung einsetzt, um dann der Richtung der ansteigenden Luftströmungsgeschwindigkeit zu folgen, wobei ein kleiner Druckanstieg 193 besteht, der für die zu dieser Art von Packmaschinen gehörenden Kurven charakteristisch ist.
Die Kurve verläuft anschliessend ab 190a eben, was bedeutet, dass der Wert der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die in diese Packmaschine eingeführt wird, so gewählt ist, dass er nicht wesentlich über jenem Wert 192 liegt, der den Beginn der Fluidisierung anzeigt und einem Wert, der unterhalb dieses Punktes auftritt. Die Packmaschine wird so geregelt, dass sie auf den Zustand anspricht, der eine Vergrösserung der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit über den vorhin genannten Einsatzpunkt hinaus nur eine unwesentliche Änderung des Druckes herbeiführt, der in dem Behälter oberhalb des Auslasses herrscht.
Indem man die volumetrische Luftströmungsgeschwindigkeit auf diese Weise wählt und einregelt, unterliegt die Packmaschine einer derartigen Regelung, dass es weder eine übermässige noch eine ungenügende Zufuhr von Packgut in den Behälter geben kann.
Die Fig. 7 zeigt schematisch einen Packgutbehälter 194 der offenen oder atmosphärischen Art, wobei der Packgutbehälter einen Auslass oder ein Füllmundstück 193 aufweist ; der von einem Ventil 196 beherrscht wird, das schematisch in geschlossenem Zustande dargestellt ist. Die fluidisierende Luft wird in den Behälter vom Boden aus durch ein luftdurchlässiges Kissen 197 eingelassen, u. zw. über eine Leitung 198, die zwei Ventile 199 und 200 enthält, um die Luftströmung zu regeln. Durch Schliessen eines dieser Ventile kann die durch die Leitung 198 erfolgende Luftströmung beträchtlich vermindert werden, wie auch durch Einstellen eines dieser Ventile die Strömungsgeschwindigkeit, die in der Leitung 198 herrscht, eingeregelt werden kann.
Die Fig. 7 zeigt schematisch die Zustände, welche in dem Behälter herrschen, wenn der Auslass 193 geschlossen, d. h., wenn das Ventil 196 geschlossen ist.
Anderseits zeigt die Fig. 8 den Füllbehälter 194 in dem Zustande, in dem durch den Füllauslass 195 Füllgut vermöge des Umstandes strömt, dass das Ventil 196 geöffnet ist. Demnach wird, wenn das Ventil 196 geöffnet'ist und das Füllgut durch dieses Ventil und den Füllauslass strömt, fluidisiertes Material zum Füllauslass und durch diesen hindurch strömen und es wird sich ein anderer Druck einstellen. Der Druckzustand der Fig. 7 ist durch den Punkt 201 der Kurve 190 dargestellt, der den Energiepegel des Materials in dem Behälter der Fig. 7 vorstellt und es ist dies jener Energiepegel, der in dieser besonderen Packmaschine aufrechtgehalten werden soll, nicht nur wenn der Auslass geschlossen ist, sondern auch bei offenem Auslass.
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Sobald derFüllauslass 195 durch Öffnen des Ventiles 196 geöffnet ist und der durch Fig. 8 dargestellte Zustand eingetreten ist, ist es zwecks Aufrechterhaltung des durch den Punkt 201 dargestellten Energiepegels (Fig. 6) erforderlich, den Luftzutritt zum Vorratsbehälter zu verringern, was z. B. durch Schliessen des Ventiles 190 oder 200 geschehen kann oder durch blosses Einstellen eines dieser Ventile.
Dies vermindert beispielsweise die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit von dem Wert 202 auf den Wert 203 und zufolge derFallbewegung der Packgutteilchen in dem Vorratsbehälter 194 wird der vorhin genannte Energiepegel des Wertes 201 wieder erreicht oder angenähert erreicht, u. zw. vermöge der bei 204, Fig. 8, schematisch dargestellten Bewegung, die für die Wirkung eines fallenden und sich gegen den Füllauslass bewegenden Teilchens symbolisch ist. Obgleich es wünschenswert ist, den Energiepegel durch den mit Punkt 201 dargestellten Energiepegel aufrechtzuhalten, ist es doch nicht immer möglich, diesen Zielwert zu erreichen und diesen Pegel genau einzuhalten.
Demgemäss kann der Fall eintreten, dass bei Verminderung der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit auf den Wert 203 der Energiepegel nicht genau auf dem Wert 201 bleibt, sondern etwas über oder unter diesem Punkt liegen wird. Demnach wird bis zu diesem Ausmasse eine wählbare Folge von Energiepegeln in dieser Art von atmosphärischen Packmaschinen eingehalten werden können.
In Packmaschinen der geschlossenen Bauweise, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht hingegen tatsächlich eine Folge von vorbestimmten Energiepegeln, die durch die Fig. 9 dargestellt ist, in der die Behälterinnendrücke über einer Zeitachse aufgetragen sind. Diese Packmaschine arbeitet so, dass portionierte Packgutmengen in den Vorratsbehälter zwischen je zwei Abfüllzyklen eingebracht werden.
Aus Fig. 9 ist die Kurve 205 ersichtlich, die bei atmosphärischem Druck im Punkt 206 beginnt und mit dem Ende des Füllzyklus bei 207 endet, welcher Punkt ebenfalls Atmosphärendruck zeigt. Diese Kurve zeigt die Änderungen des Druckes innerhalb eines Vorratsbehälters nach Fig. 3 während eines typischen Abfüllzyklus,
In dem durch die Fig. 9 dargestellten Zyklus wird die sogenannte"Vordrucktechnik"angewendet, gemäss welcher der Vorratsbehälter auf einen vorbestimmten, vergleichsweise hohen Druck gebracht wird, bevor das Füllen des Packgefässes (Sack od. dgl.) eingeleitet wird und dieser Druck wird während des Fül- lens dieses Behälters oder Gefässes im wesentlichen konstant gehalten, jedoch mit der sogleich zu bespre- chenden Ausnahme.
Bei Beginn dieses besonderen Zyklus ist der im Vorratsbehälter zu Beginn herrschende Druck, d. h. der Druck im Punkte 206, Null (oder Atmosphärendruck), und steigt sodann zuerst beträchtlich auf den durch den Punkt 2u7 dargestellten Wert, der z. B. 2 Plund/Quadratzoll sein moge, und bleibt auf diesem Wert bis zum Punkt 208, ab welchem der Druck plötzlich stark steigt, u. zw. zufolge der entsprechenden Regelung der volumetrischen Fliessgeschwindigkeit in die Packmaschine bis zum Punkt 209, welcher den Beginn des Abfüllvorganges darstellt. In diesem Punkte hat der Luftdruck den"Zielwert"erreicht, der z. B. 10 Pfund/Quadratzoll (psi) betragen möge. Die Bedienungsperson wird bei Erreichen dieses Zielwertes den Startknopf drücken.
Bevor jedoch dieser Zielwert erreicht ist, kann sich, unter Bezugnahme auf den Punkt 208, in dem z. B. innerhalb des geschlossenen Vorratsbehälters ein Druck von 2 psi herrschen möge, folgendes zutragen : Der Vorratsbehälter wird durch geeignete Steuermittel selbsttätig geschlossen, d. h. das Ventil (beispielsweise der Verschluss 114, Fig. 3) und das Auslassventil, beispielsweise 117 der Fig. 3, werden geschlossen und demnach kann Druck bis zu dem Punkt 209 aufgebaut werden, wie dies bereits früher beschrieben worden ist.
Das selbsttätige Schliessen des Behälters durch Schliessen der Ventile 114 und 117, d. h. der Verschluss des Auslassventiles und der oberen Einlassventile kann vermittels eines von der Füllhöhe des Füllgutes abhängigen Einrichtung, die innerhalb des Vorratsbehälters untergebracht ist, oder in Abhängigkeit vom Druck oder auch von der Zeit erfolgen.
Nachdem der Druck bis auf den Wert 209 angestiegen ist und die Bedienungsperson den Druckknopf betätigt hat um den Abfüllzyklus in Gang zu setzen, öffnet der Füllauslass selbsttätig durch Öffnen des denFüllauslass beherrschenden Ventiles. Anschliessend füllt sich der Sack auf die bereits angegebene Weise, während die Kurve 205 dem im wesentlichen konstanten Druckbereich 205a folgt, welcher in diesem Fall bei 10 psi während des Füllens des Sackes od. dgl. verharrt. Sobald der Punkt 210 erreicht ist, ist der Sack gefüllt, worauf der Auslass geschlossen und das Entlüftungsventil geöffnet wird.
Es kann aber das Entlüftungsventil auch geöffnet werden um die Speisung zu unterbrechen, aber in diesem besonderen Falle wird der Füllauslass geschlossen und die im oberen Bereich des Vorratsgefässes befindlichen Ventile werden geöffnet, was einen plötzlichen Druckabfall auf Atmosphärendruck zur Folge hat, nämlich auf den Punkt 207, der den rechtsseitigen Endwert der Kurve 205 umfasst.
Der rechts vom Punkte 207 und zwischen den Punkten 207 und 211 liegende Teil 212 der Kurve hat
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einen der Kurve 205 ähnlichen Verlauf, indem ein Punkt 213 erreicht wird. der dem Punkt 208 entspricht, sowie ein Punkt 214. der dem Punkt 209 entspricht und der den Beginn des Füllvorganges durch Öffnen des Füllauslasses darstellt. Während des Füllens, d. h. während das Material in den Behälter, z. B. einen Sack gelangt, ist es, um das unterteilte Material in einem mehr aufgelockerten Zustand zu halten, auch möglich, den im Behälter herrschenden Druck um einen vorbestimmten Wert zu senken, z. B. von 10 psi des Punktes 214 auf beispielsweise 8 psi des Teiles der Kurve, der durch die Ziffer 215 bezeichnet ist.
Ein solcher Druckabfall war in dem Punkte 216 eingeleitet, beispielsweise durch Öffnen eines Ventiles, das an der Oberseite des Vorratsbehälters angeordnet ist. Dieses Öffnen des Ventiles und demgemäss die Drucksenkung reicht nicht aus, um eine entsprechende Strömungsgeschwindigkeit zu verhindern, kann aber, wie schon bemerkt, dazu verwendet werden, um die Fliessfähigkeit des Materials künstlich zu erhöhen.
Beginnend mit dem Punkte 217 kann der Druck auf einen Wert 218 weiter gesenkt werden, der ausreicht, um ein verlangsamtes Strömen des Abfüllgutes in den Sack zu erreichen und dadurch eine solche Regelung durch eine Regelung des Behälterventiles und nicht des Auslassventiles zu ermöglichen.
Anschliessend an diese verlangsamte Strömung, die man auch als ein"Tröpfeln"bezeichnen könnte, und nachdem der Behälter oder Sack das vorgeschriebene Füllgewicht erreicht hat, wird der Füllauslass geschlossen und der Druck plötzlich auf den Wert des Punktes 211 (Atmosphäre) gesenkt, womit gleichzeitig das Öffnen beispielsweise des Behälterauslassventiles und auch des oberen Einlassventiles des Behälters einhergeht.
In Fig. 10 sind mehrere Kurven dargestellt, welche die Unterdrucksetzung eines Vorratsbehälters der geschlossenen Bauweise, de ; portionenweise beschickt wird, zeigen, welche Unterdrucksetzung durch die
Zufuhr von Luft an einer Stelle besorgt wird, die sich beträchtlich über der Höhe des Auslassventiles be- findet und vermittels der Sekundär- oder Oberluft erfolgt. Die Unterdrucksetzung eines solchen mit por- tionenweiser Auffüllung arbeitenden Behälters erfolgt in dieser Ausführungsform der Erfindung nicht da- durch, dass Primärluft angewendet wird ; tatsächlich ist es ein Gegenstand dieser Erfindung, die Unterdrucksetzung des Behälters durch solche Primär- oder Fluidisierungsluft zu vermeiden, welche dem Behälter durch die tiefste luftdurchlässige Membrane hindurch zugeführt wird.
Die Anwendung der sogenannten Primär- oder Fluidisierungsluft zwecks Unterdrucksetzung dieser Art einer Packmaschine hat sich nicht als zufriedenstellend erwiesen, weil sie das Material mit zuviel Luft durchsetzt, d. h. überbelüftet, und die Abfüllgeschwindigkeit beträchtlich vermindert hat.
Die Überbelüftung tritt hauptsächlich in dem Vorratsbehälter an einer nahe dem Füllrohr gelegenen Stelle auf, wo sie besonders unerwünscht ist, wenn man solche Primär- oder Fluidisierungsluft dazu verwendet um den Vorratsbehälter unter Druck zu setzen.
Es ist nötig, in diese Art von Behältern grosse Luftmengen einzuführen um zu erreichen, dass sie den gewünschtenDruck während des Abfüllzyklus erreichen und da es sich als unvorteilhaft herausgestellt hat, diese Luftmengen über die unterste luftdurchlässige Membrane einzuführen, wird diese der Unterdrucksetzung dienende Luft beispielsweise über das Element 107 (Fig. 3) oberhalb der Membrane 105 eingeführt.
Findet diese über dem Sekundärlufteinlassmittel zuströmende Luft für diesen Zweck in einem mit portionierter Füllung des Vorratsbehälters arbeitenden Maschine Anwendung, so lässt man sie unter einer bestimmten volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit in die Packmaschine ein, wie dies beispielsweise in'Fig. 10 dargestellt ist, die den Luftdruck des Vorratsbehälters, aufgetragen über einer Zeitachse darstellt. Fig. 10 zeigt als Beispiel einen Druck von 2 psi, der in dem Vorratsbehälter vor Beginn des Behälterfüllzyklus, Punkt 219, herrscht, wobei der letztere das rechtsseitige Ende des Anfangsteiles 220 dieser graphischen Darstellung ist.
Im Punkt 219 beginnt der Behälterfüllzyklus, beispielsweise indem ein an der Packmaschine vorgesehener Druckknopf niedergedrückt wird, in welchem Zeitpunkte unter Druck stehende Luft in den oberen Bereich des Vorratsbehälters über das obere Leitungssystem, beispielsweise über die Leitung 109 und die obere Sekundärmembrane 107 (Fig. 3) eingeführt wird. Diese Luft kann in den geschlossenen Vorratsbehälter mit einer bestimmten volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit eingelassen werden, die z. B. 50 Kubikfuss/min beträgt und die die Kurve 221 hervorbringt, die einen stetigen Druckgradienten aufweist, bevor der gewählte Zieldruck im Behälter, beispielsweise 10 psi, erreicht ist.
Es kann die vo-umetrische Strömungsgeschwindigkeit aber auch bedeutend höher sein, z. B. 200 Kubikfuss/min, welche die Kurve 222 erzeugt, die eine bedeutend grössere Steilheit aufweist und dazu führt, dass der Zieldruck von 10 psi in der Behälterfüllperiode schon früher erreicht wird.
Um einen Vergleich zu ermöglichen sei bemerkt, dass eine atmosphärische oder offene Packmaschi- ne dieser Klasse einen Druckverlauf über einer Zeitachse zeigt, der durch die Linie 223 dargestellt ist, welche zufolge einer Besonderheit eine schwache Einbuchtung bei 223a zeigt. Hingegen ist es bei einer
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Packmaschine der geschlossenen Art mit portionenweiser Speisung des Vorratsbehälters, wie sie Fig. 3 zeigt möglich, Luft in den oberen Bereich des Materials über die sekundären der Luftzufuhr dienenden Mittel 107 einzuführen und dies erzeugt die Linie 224, die auf den Anfangsdruck von 2 psi folgt oder in dessen Nähe verläuft. Dies mag für manche Packgüter wünschenswert sein, z.
B. bei Füllung eines mit Asphalt ausgekleideten Sackes oder von Säcken, die mit einem luftundurchlässigen Futter versehen sind, wie man solche Säcke verwendet, um beispielsweise ein hygroskopisches Material abzufüllen, das diese Art eines Schutzes erfordert.
Demnach ist es bei zur Atmosphäre während des Füllzyklus geschlossenen Packmaschinen, die mit portionenweiser Speisung des Vorratsbehälters arbeiten möglich, die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der in den Vorratsbehälter gelangenden Luft zu wählen ; diese Luft sollte direkt über die oberen oder sekundären Lufteinlassmittel und nicht über die tiefste luftdurchlässige Membrane, die sich am Boden des Behälters befindet, eingelassen werden.
Es sei beispielsweise angenommen, dass eine gemeinsame Leitung Luft einer mit geschlossenem Behälter arbeitenden Packmaschine gemäss Fig. 3 zuführe, wobei diese gemeinsame Leitung mit den Leitungen 106 und 109 in Verbindung stehe. Diese gemeinsame Leitung führt die Luft unter Druck zu dem Bodenteil des Vorratsbehälters und demnach auch in seinen oberen Teil. Die Geschwindigkeit, mit der die Luft bald zu Beginn des Füllzyklus zum Boden strömt, fällt im wesentlichen auf den Wert Null und diese Luft folgt dem Weg des geringsten Widerstandes und die Masse ihres Volumens ist anschliessend gegen den oberen Bereich des Behälters über die sekundären Lufteinlasseinrichtungen 107 gerichtet.
Wie aus der Kurve 222 (Fig. 10) ersichtlich ist, verkürzt die grössere volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der in den Behälter gelangenden Luft, beispielsweise 200 Kubikfuss/min die Füllzeit und es ist ein Behälterfüllzyklus einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 Kubikfuss/min mit der Strecke 225 im Gegensatz zur Dauer eines solchen Zyklus dargestellt.
Die aus Fig. 10 ersichtlichen Kurven stellen einen Vorgang vor, den man als "Druckübergangsperio- de" bezeichnen könnte, worunter eine Periode wechselnden Behälterdruckes während des Füllens des Behälters verstanden sei. Eine solche Übergangsperiode würde für den steilen Teil der Kurve 222 während der Zeitspanne 227 bestehen, nämlich vom Punkt des 2 psi betragenden Druckes bei 219 bis zu dem Punkte 228, in welchem der Druck im Behälter seinen Zielwert, beispielsweise 10 psi, erreicht hat und ab hier stabilisiert wird.
Hinsichtlich der andern Kurve 221 ist jedoch zu sagen, dass die Übergangsperiode durch die Zeitspanne 229 dargestellt ist, die etwas weniger lange dauert als die Zeitspanne 226 und die die Länge jener Zeitdauer darstellt, die benötigt wird, um von dem Beginn des Füllzyklus bei Punkt 219 bis zu einem Punkt, wo der in dem Behälter herrschende Druck den Zielwert, nämlich 10 psi erreicht hat, zu gelangen.
Obgleich es sich als vorteilhaft erwiesen hat, den hauptsächlichen Fluidisierungsluftstrom in den Behälter über sekundäre Lufteinlassmittel zu besorgen, d. h. Mittel, die wie in Fig. 3 oberhalb der unteren Membrane 105 und dem Rohr 16 angeordnet sind, ist dies nur in solchen Fällen anwendbar, in denen es sich um eine portionenweise gespeiste Packmaschine handelt, die während des Abfüllvorganges zur Atmosphäre hin geschlossen ist, aber es ist dies nicht auf Packmaschinen anwendbar, die mit kontinuierlicher Speisung arbeiten, wie eine solche in Fig. 2 dargestellt ist. In der Tat ist es wünschenswert, den angestrebten Druck in der aus Fig. 3 ersichtlichen Maschinenart dadurch zu erhalten, dass man die Luft über das im Boden befindliche luftdurchlässige Kissen zuführt, obgleich diese Ausführungsform der Erfindung nicht auf dieses Merkmal beschränkt ist.
Der Grund hiefür ist darin zu sehen, dass es möglich ist, die mit kontinuierlicher Speisung arbeitenden Maschinen unter Anwendung von relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten unter Druck zu setzen, sobald der Behälter einmal unter Druck steht und es ist nur erforderlich, dem Behälter soviel an volumetrischer Strömung zuzuführen, als Luft während der Materialzufuhr oder beispielsweise dadurch verloren gegangen ist, dass Material durch ein Leck im Materialeinlassventil austritt, vermehrt um jenen Luftanteil, der während des Füllvorganges verloren gegangen sein mag.
Es sei angenommen, dass der Zielwert des innerhalb des Behälters herrschenden Druckes einer Maschine nach Fig. 2 den Wert von 10 psi habe und dass der Wunsch bestehe, diesen Wert während der Arbeit aufrechtzuhalten, obgleich durch den Oberteil des Behälters ununterbrochen Material nachkommt. Es sei beispielsweise eine volumetrische Strömungsgeschwindigkeit in den Behälter von 1 Kubikfuss/min erforderlich. Diese sollte vorzugsweise über das luftdurchlässige Kissen erfolgen, das im Unterteil des Behälters untergebracht ist, denn dies erleichtert die Aufrechterhaltung des Strömungsvermögens des in dem Behälter untergebrachten Materials.
Während es erwünscht ist, diese Luftmenge von 1 Kubikfuss/min durch den tiefsten Einlass in den Behälter einströmen zu lassen, kann es sein, dass diese Luftmenge nicht
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ausreicht, um den Zieldruck von 10 psi aufrechtzuhalten, und es kann dies deshalb der Fall sein, weil über das Einlassventil ein Leckverlust von vielleicht 5 Kubikfuss/min bestehen kann, was eine zusätzliche Luftzufuhr in den Behälter erfordern kann, um in diesem den Zieldruck aufrechtzuhalten. Es kann demnach Zusatzluft in einer Menge von vielleicht 4 Kubikfuss/min eingeführt werden und es kann dies über das sekundäre Lufteinlassventil geschehen, das in dem Behälteroberteil vorgesehen ist und etwa durch das luftdurchlässige Kissen 51 dargestellt ist.
An Stelle des eben erwähnten Luftverlustes, der über dem Lufteinlass besteht, kann es auch über einem einstellbaren Auslass, beispielsweise 69, zu einem Luftverlust kommen und es kann dieser z. B. 1 Kubik- fuss/min betragen.
Es ist natürlich möglich, einen Lufteinlass in den Behälter sowohl für die Zwecke der Fluidisierung des unterteilten Materials als auch für die Unterdrucksetzung des Behälters in einem Ausmasse von 1 Kubikfuss/min über das luftdurchlässige Kissen, das in dem Behälterunterteil vorgesehen ist, zu erreichen um einen an der Oberseite des Behälters auftretenden Luftverlust von etwa 1 Kubikfuss/min auszugleichen, wobei jedoch unterstellt sei, dass längs des Hauptlufteinlasses ein Luftverlust nicht eintritt, in welchem Falle keine Nötigung bestünde, zusätzliche Luft über die sekundären oder oberen Lufteinlasseinrichtungen einzuführen.
Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung die Technik um ein Verfahren und eine Einrichtung für das Verpacken trockener unterteilter, fester Stoffe bereichert, welche rasch und wirksam mit einem Minimum von Luft im Füllauslass arbeitet, so dass das Füllgut in dichtem Zustand in den Sack eintritt, wobei die Staubentwicklung minimal ist, und sich gleichförmige
Sackgewichte ergeben. Der wichtigste Umstand ist darin gelegen, dass die vorliegenden Ideen das Ab- packen eines extrem weiten Materialbereiches erlauben.
Beispielsweise wurde die Packeinrichtung nach Fig. 3 versuchsweise dazu benützt, um mit Erfolg Packstoffe abzufüllen, die von 6 Pfund/Kubikfuss bis näherungsweise 80 Pfund/Kubikfuss wogen, wobei die Teilchengrössen von 400 Maschen und feiner bis zu
1/4 Zoll grossen Granalien reichten. Die meisten Säcke können mit einem freien Oberteil gepackt wer- den, der nur 1-11/2 Zoll hoch ist.
Während die Erfindung im einzelnen in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Abänderungen zulässig sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Abgabe von fluidisie. rbarem, unterteiltem Packgut in einen Packbehälter, mittels einer Einrichtung, die einen Behälter umfasst, der einen normalerweise geschlossenen, materialabgebenden Auslass und Einrichtungen aufweist, um unter Druck stehende Luft in diesen Behälter einzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Packgut in den Behälter eingeführt und unter Druck stehende Luft in den Behälter auf eine Weise und unter einer volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit eingelassen wird, die ausreicht um das Material zu fluidisieren, wobei der genannte Auslass geschlossen ist, worauf dieser Auslass geöffnet-wird, um das Füllgut abzugeben, wobei bei geöffnetem Behälter Luft unter einer andern volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit eingelassen wird, die ausreicht,
um das Material in fluidisiertem Zustand zu erhalten, während es durch den genannten Auslass ausströmt.