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Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung für Schüttgüter, umfassend eine Schüttgut-Zufuhr- einrichtung mit zumindest einem Luftverbindungs-Kanal und einen in bezug auf die Schüttgut- Zufuhreinrichtung verschwenkbaren Füllstutzen, der eine vordere Öffnungsklappe und eine hintere Öffnungsklappe umfasst, über welche der verschwenkbare Füllstutzen während des Füllvorganges von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand bringbar ist, wobei der Füllstutzen im ge- schlossenen Zustand in einer gegenüber der Schüttgut-Zufuhreinrichtung schräg gestellten Lage verschwenkt und während des Füllvorganges zugleich mit dem Übergang in den geöffneten Zu- stand in eine mit der Schüttgut-Zufuhreinrichtung fluchtende Lage schwenkbar ist,
und wobei der Füllstutzen zumindest eine mit der Schüttgut-Zufuhreinrichtung kommunizierende Einlassöffnung und zumindest eine Abgabeöffnung zur Verbindung mit dem Inneren eines zu befüllenden Behäl- ters, insbesondere Sackes aufweist.
Bei der Befüllung von Behältern, insbesondere Säcken, mit freifliessenden Schüttgütern wird bei Hochleistungsanlagen üblicherweise eine Füllvorrichtung mit feststehender Schüttgut-Zufuhrein- richtung und beweglichem, insbesondere schwenkbarem, Füllstutzen verwendet, die während des Abschwenkens des Füllstutzens mittels eines Antriebssystems synchron geöffnet werden, während beispielsweise ein zu befüllender Sack mittels eines Klemmsystems am Füllstutzen festgeklemmt und fallweise auch seitlich abgedichtet wird.
Der Füllstutzen ist meist mehrteilig aufgebaut und umfasst eine hintere Öffnungsklappe, die während des Aufsteckvorganges des Sackes die Schütt- gut-Zufuhreinrichtung verschliesst, sowie eine vordere Öffnungsklappe, die zusammen mit der hinteren Öffnungsklappe eine Verjüngung des Füllstutzens zum Sack hin bildet, sodass am Abga- beende des Füllstutzens ein geschlossener bzw. an die Kontur der Öffnung des Sackes angepass- ter Schnabel entsteht. Während des Füllvorganges schwenkt der Füllstutzen nach unten in eine vertikale Position, wobei sich während der Abschwenkbewegung durch entsprechend gesteuerte Bewegungen der vorderen und der hinteren Öffnungsklappe sein Schnabel zu einem definierten, dem Sackmund angepassten Querschnitt öffnet.
Diese bekannte Füllvorrichtung für Schüttgüter hat in der beschriebenen Bauweise den Nach- teil, dass keine geeignete Druckausgleichsmöglichkeit vorgesehen ist, die die während des Füllvor- gangs aus dem Sackinneren verdrängte Luft nach aussen ableiten würde. Es ist zwar bekannt, bei Füllvorrichtungen für staubige Produkte einen Kanal in der Schüttgut-Zufuhreinrichtung vorzuse- hen, dieser ist jedoch für den erforderlichen Druckausgleich nicht günstig angeordnet und wird durch das in den zu befüllenden Sack einströmende Material verschlossen, weshalb in der Folge der Schüttgutweg vollständig abgeschlossen wird.
Aufgrund des Verschlusses durch das Schüttgut unterhalb der oben beschriebenen Kanäle, muss die aus dem Sack verdrängte Luft durch das Füllgut diffundieren, um entweichen zu können, was zu einer extremen Verlangsamung des Fliess- verhaltens des Schüttgutes in den Sack führt. Dieser negative Effekt wird bei einer allenfalls vor- handenen aktiven Absaugung noch verstärkt.
Aus der DE 37 26 137 A1 geht eine Befüllvorrichtung anderer Bauart hervor, als die auf welche die Erfindung sich bezieht und bei der ein Füllstutzen mit Verschlussklappen vorgesehen ist, die beim Befüllen aus einer symmetrischen Schliessstellung durch Auseinanderklappen in eine sym- metrische, geöffnete Stellung gebracht werden, wobei das Schüttgut während dieses Öffnungsvo r- ganges an beiden Verschlussklappen nach unten fliesst. Der durch die Verschlussklappen im ge- schlossenen Zustand gebildete Füllraum wird durch eine Vakuumvorrichtung entlüftet, sodass vom Füllgut beim Befüllen praktisch keine Luft in den geöffneten Sack eingebracht wird. Spreizelemente und ein elastischer Formkörper sorgen dafür, dass keine Luft in den zu befüllenden Sack eindringen kann.
Es ist daher auch nicht erforderlich, im Sack befindliche Luft beim Befüllen aus dem Sack entweichen zu lassen. Allerdings erweist sich die Spreizelement-Mechanik in der Praxis als zu aufwendig und reparaturanfällig.
Bei der Sackabfüllanlage gemäss US 4 526 214 A ist ein Füllstutzen mit zwei schwenkbaren Öffnungsklappen vorgesehen, die ebenfalls symmetrisch geöffnet und geschlossen werden kön- nen. Seitlich am Füllstutzen auf der Höhe des oberen Sackendes angebrachte Staubsammelein- gänge ermöglichen das Absaugen des beim Befüllvorganges aufgewirbelten Staubes mittels einer Vakuumpumpe. Dies stellt aber keine Druckausgleichsmöglichkeit dar, um damit die beim Füllvor- gang entstehende Luft nach aussen ableiten zu können und den Füllvorgang effizienter durchführen zu können.
Auch bei der in der US 5 413 157 A gezeigten Befüllanlage sind in ähnlicher Weise Staubab-
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saugvorrichtungen ausgebildet, nur wird zusätzlich noch ein Luftstrom im Bereich des oberen Sackendes eingeblasen, um eine reproduzierbare Faltung beim Schliessen desselben zu ermögli- chen. Eine Verbesserung der Befüllgeschwindigkeit kann auf diese Weise nicht erzielt werden.
Der in der DE 35 41 697 A1 gezeigte Absackstutzen weist eine Absaugeinrichtung und eine im Innenraum des Absackstutzens liegende Absaugöffnung auf, die durch eine zugeordnete Klappe verschliessbar ist und über welche der Innenraum mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Die dem Absackstutzen zugeordnete Klappe wird nach dem Anlegen eines Sackes an den geschlossenen Absackstutzen geöffnet und während des Befüllens des Sackes geschlossen. Luftströmungs- kanäle, die bis an den unteren Mündungsrand des Absackstutzens reichen, sind jedoch keine vorgesehen.
Es geht somit aus keiner der vorgenannten Druckschriften eine Füllvorrichtung hervor, bei der ein Füllstutzen während des Füllvorganges gegenüber einer feststehenden Schüttgutvorrichtung verschwenkt wird und dabei zugleich Öffnungsklappen sich öffnen, um einen raschen Druckaus- gleich innerhalb des zu befüllenden Sackes zu ermöglichen. Eine für den Fachmann erkennbare Lösung der erläuterten Nachteile der eingangs genannten Vorrichtung wird daher in diesen Doku- menten nicht angeboten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, diese bei der eingangs genannten Vor- richtung auftretenden Nachteile auszuschalten bzw. zu mildern.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Füllstutzen zumindest einen sowohl mit der Abgabeöffnung als auch der Einlassöffnung des Füllstutzens kommunizierenden Luftströ- mungskanal aufweist, und dass jeder Luftströmungskanal im Verlauf des beim Befüllvorgang er- folgenden Schwenkvorganges mit jeweils zumindest einem zugeordneten Luftverbindungs-Kanal in der Schüttgut-Zufuhreinrichtung in Verbindung bringbar ist. Durch diese Massnahme wird die aus dem Behälter während des Füllvorgangs verdrängte Luft möglichst ungehindert entweichen gelas- sen und somit die dem Stand der Technik anhaftende Reduktion der Fliessgeschwindigkeit des Schüttgutes verringert bzw. beseitigt.
Damit ist ein ungehinderter Druckausgleich zwischen dem Sackinneren und der Umgebung nicht nur während der Öffnungsphase der vorderen und hinteren Öffnungsklappe sondern auch im vollkommen geöffneten Zustand möglich, in dem Füllstutzen und Schüttgut-Zufuhreinrichtung vertikal ausgerichtet sind.
In einer herstellungstechnisch günstigen Ausführung der Erfindung ist der zumindest eine Luft- strömungskanal entlang einer Innenwand des Füllstutzens ausgebildet, wobei er sich bevorzugt von einem Bereich an oder nahe der Einlassöffnung des Füllstutzens zu einem Bereich an oder nahe der Abgabeöffnung des Füllstutzens erstreckt, um die aus dem Behälter austretende Luft möglichst vollständig in den Luftströmungskanal zu bringen und abzuleiten.
Zweckmässig sind weiters an der Verbindungsstelle jedes Luftströmungskanals im Füllstutzen mit dem zugeordneten Kanal in der Schüttgut-Zufuhreinrichtung Dichtungen angeordnet. Diese dienen einerseits dazu, das Entweichen von Staub zu verhindern, und bewirken andererseits, dass bei einer allfällig vorgesehenen aktiven Absaugeinrichtung, die mit den Luftströmungskanälen im Füllstutzen kommuniziert, die Leistung der Füllvorrichtung nicht herabgesetzt wird. Es erweist sich auch als günstig, das Absaugsystem mit einer Steuerung zur selektiven Einstellung der Absaug- leistung an verschiedenen Luftströmungskanälen im Füllstutzen zu versehen, weil dadurch eine Beeinflussung des Fliessverhaltens des Schüttgutes möglich ist, die bei geeigneter Einstellung zu einem wesentlich erhöhten Durchsatz an Schüttgut in die Behälter führen kann.
Je nach Art des einzufüllenden Schüttgutes kann es zweckmässig oder aus Umweltschutzgrün- den sogar erforderlich sein, dass Luftströmungskanäle im Füllstutzen in ein Luftrückführsystem eingebunden werden, um so einen Materialaustritt an die Umwelt oder den Verlust wertvollen Materials zu verhindern.
Eine besonders günstig herstellbare und haltbare Konstruktion der erfindungsgemässen Füllvor- richtung für Schüttgüter zeichnet sich dadurch aus, dass der Füllstutzen zumindest teilweise dop- pelwandig aufgebaut ist und der Freiraum zwischen den Wänden den zumindest einen Luftströ- mungskanal definiert.
Weiters kann sowohl in der vorderen Öffnungsklappe als auch in der hinteren Öffnungsklappe der Füllstutzen jeweils zumindest ein Luftströmungskanal ausgebildet sein, wodurch in jeder Schwenkposition des Füllstutzens Entlüftungs- und Druckausgleichskanäle zur Verfügung stehen.
Die erfindungsgemässe Füllvorrichtung für Schüttgüter wird nun anhand eines Ausführungs-
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beispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen ersten Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Füllvorrichtung, Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt in einer zur Schnittebene von Fig. 1 rechtwinkeligen Ebene, die Figuren 3 bis 6 die einzelnen Schritte des Befüllens eines Sackes in Längsschnittansichten und die Fig. 7 die gesamte Füllvorrichtung, versehen mit einem Absaugsystem und Luftrückführung.
Zunächst auf Fig. 1 und Fig. 2 Bezug nehmend weist die dargestellte Füllvorrichtung eine als feststehende Schurre ausgebildete Schüttgut-Zufuhreinrichtung 1 und einen schwenkbaren Füll- stutzen (2 + 3) auf, der eine vordere Öffnungsklappe 2 und eine hintere Öffnungsklappe 3 umfasst, die von einer Antriebsvorrichtung 4 bewegt werden. Während des Aufsteckvorganges eines Sackes 16 auf den Füllstutzen ist dieser um ca. 45 zur Seite geschwenkt, wodurch die hintere Öffnungsklappe 3 des Füllstutzens die Schurre der Schüttgut-Zufuhreinrichtung verschliesst. Der zu befüllende Sack 16 wird mittels eines Klemmsystems 5,6 an einer Abgabeöffnung 30 des Füllstut- zens festgeklemmt und gegebenenfalls zusätzlich seitlich abgedichtet.
Der Füllstutzen verjüngt sich durch entsprechende Anordnung der Öffnungsklappen 2,3 von einer der Schüttgut-Zufuhrein- richtung 1 (genau genommen der Schurre davon) zugewandten Einlassöffnung 31 zur Abgabeöff- nung 30 hin. Durch entsprechende Nachführung der Öffnungsklappen 2,3 während des Ab- schwenkvorgangs des Füllstutzens nach unten in eine vertikale Position wird die Abgabeöffnung 30 der Kontur der Sackmündung angepasst. In der Schüttgut-Zufuhreinrichtung 1 sind Kanäle 7,8 vorgesehen.
Soweit entspricht die erfindungsgemässe Füllvorrichtung dem Stand der Technik.
Vorteilhaft werden die Kanäle 7,8 in der Schüttgut-Zufuhreinrichtung 1 durch doppelwandige Ausführung der Schurre geschaffen werden. Erfindungsgemäss sind nun im Füllstutzen 2,3 Luft- strömungskanäle 9,10 ausgebildet, die so angeordnet sind, dass sie zumindest in vertikaler Stel- lung des Füllstutzens mittels Dichtungen 11,12 gegen die Umwelt abgedichtet an die Kanäle 7,8 der feststehenden Schüttgut-Zufuhreinrichtung 1 anschliessen und damit kommunizieren. In den Fig. 1 und 2 ist die Füllvorrichtung in Füllposition, d. h. mit senkrecht nach unten geschwenktem Füllstutzen 2,3 zu sehen, wobei der Sack 16 mit seinem vorgeöffneten Sackmund mittels der Klemmvorrichtung 5,6 auf den Öffnungsklappen 2,3 des Füllstutzens festgeklemmt ist und mittels Klemm- und Abdichtbacken 13,14 seitlich abgedichtet wird.
Anhand von Fig. 3 bis Fig. 6 werden nun die einzelnen Ablaufschritte beim Füllvorgang in der erfindungsgemässen Füllvorrichtung für Schüttgüter erläutert.
Der vorgeöffnete Sack 16 ist in Fig. 3 auf den Füllstutzen, der die Öffnungsklappen 2 und 3 umfasst, aufgesteckt und mittels der Klemmvorrichtung 5,6 sowie der Klemm- und Abdichtbacken 13,14 dicht daran angeschlossen. Das Füllgut kann in der durch die hintere Öffnungsklappe 3 dicht verschlossenen Schurre 1 vorgebunkert sein, oder direkt von einer nicht dargestellten Dosier- vorrichtung, welche oberhalb des Füllsystems angeordnet ist, abgerufen werden, ohne dass zu diesem Zeitpunkt Material durch die Abgabeöffnung des Füllstutzens austritt.
Bezug nehmend auf Fig. 4 beginnt, nachdem die korrekte Aufsteckung des Sackes durch ein elektropneumatisches Prüfsystem überprüft wurde, der bewegliche Füllstutzen eine Schwenkbe- wegung nach unten, wobei bereits Füllmaterial durch ihn hindurch in den aufgesteckten Sack 16 fliesst. Durch das Einfliessen des Materials in den aufgesteckten Sack 16 wird die vor dem Material liegende Luftsäule verdrängt und kann durch den erfindungsgemässen Luftströmungskanal 9 und weiter über den Kanal 7 in der Schurre frei entweichen, wobei sowohl der Luftströmungskanal 9 als auch der Kanal 7 zur Aufnahme des Luftdruckstosses frei sind.
Durch kontinuierliches Weiterschwenken des beweglichen Füllstutzens nach unten (siehe Fig. 5) wird die Öffnungsweite zwischen der hinteren (3) und der vorderen Öffnungsklappe 2 ana- log der Abschwenkbewegung der Öffnungsklappen entsprechend der eingestellten maximalen Öffnungsweite vergrössert. Während dieses Vorgangs erreicht der Materialstrom des Füllgutes die untere Kante des Luftströmungskanals 9 der vorderen Öffnungsklappe 2 und verschliesst somit den direkten Durchtritt der Abluft aus dem Sack durch das Innere des Füllstutzens in den Kanal 7 der Schurre 1.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung des Luftströmungskanals 9 in der vorderen Öffnungsklappe 2 des Füllstutzens kann die aus dem Sack verdrängte Luft jedoch weiterhin in einen Luftströmungsweg durch den Luftströmungskanal 9, der vom Füllgut nicht verschlossen wird, und den nun mit dem Luftströmungskanal 9 kommunizierenden Kanal 7 der Schurre 1 entweichen, wodurch weiterhin für Druckausgleich gesorgt ist.
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Fig. 6 zeigt die Füllvorrichtung mit dem Füllstutzen in vertikaler Endposition (Füllposition), in der der volle Füllstrahl des Füllgutes in den aufgesteckten Sack 16 strömt. Zu diesem Zeitpunkt sind sowohl der Luftströmungskanal der vorderen Öffnungsklappe 9 als auch der Luftströmungs- kanal 10 der hinteren Öffnungsklappe 3 frei und bilden zusammen mit den mit ihnen kommunizie- renden Kanälen 7,8 einen Weg zur Entlüftung bzw. zum Druckausgleich, der auch zur Absaugung zur Verfügung steht.
Fig. 7 schliesslich zeigt ein gesamtes Füllsystem, bestehend aus einem Trichter 17 mit Druck- ausgleichs- bzw. Absauganschlüssen 18 und der angeschlossenen erfindungsgemässen Füllvor- richtung mit Druckausgleichs- bzw. Absauganschlüssen 19. Die Füllvorrichtung entspricht dabei jener der obigen Beschreibung der Fig. 3 bis 6, allerdings erweitert mit einem Luftrückführsystem 21 in den Trichter 17, welcher oberhalb der Füllvorrichtung angeordnet ist, wobei die Luftführung über ein umschaltbares, mit einer Vakuumerzeugungseinrichtung in Verbindung stehendes Ventil 20 geleitet wird, welches über ein Signal gesteuert von Druckausgleichsbetrieb durch direkte Rückführung der Luft in den Fülltrichter auf definierte Absaugung unter Verwendung der unter Fig.
3 - 6 beschriebenen Kanäle umschaltet, wobei der Umschaltzeitpunkt frei gewählt und an das Füllgut angepasst werden kann.
Zusammengefasst sind die besonderen Vorteile der erfindungsgemässen Füllvorrichtung darin zu sehen, - dass während des Abschwenkvorganges des Füllstutzens sowohl ein Kanal in der festste- henden Schurre als auch ein Luftströmungskanal in der vorderen Öffnungsklappe des Füllstutzens, welcher über flexible Dichtungen gegenüber der Schurre abgedichtet ist, als Entlüftungs- und Druckausgleichskanal zur Verfügung steht; - dass in abgeschwenkter, vertikaler Füllposition des Füllstutzens sowohl ein Kanal in der vor- deren Öffnungsklappe 2 als auch in der hinteren Öffnungsklappe 3, welche über flexible Dichtun- gen gegenüber der Schurre abgedichtet sind, als Entlüftungs-, Druckausgleichs- und Absaugkanä- le zur Verfügung stehen;
- dass, wie in Fig. 7 beschrieben, die Kanäle in ein Luftrückführsystem eingebunden werden können, welches wahlweise über ein ansteuerbares Ventil eine drucklose Rückführung in den Fülltrichter gewährleistet oder Luft (Staub) über ein Absaugsystem zwangsweise abzieht, wobei der Umschaltzeitpunkt frei wählbar ist ; - dass während des Rückschwenkens des Füllstutzens zur Aufsteckposition über den Luft- strömungskanal der vorderen Öffnungsklappe 2 intensiv abgesaugt werden kann, wodurch Nach- rieseln des Füllguts reduziert wird.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Füllvorrichtung für Schüttgüter, umfassend eine Schüttgut-Zufuhreinrichtung (1) mit zumin- dest einem Luftverbindungs-Kanal (7,8) und einen in bezug auf die Schüttgut-Zufuhr- einrichtung verschwenkbaren Füllstutzen (2, 3), der eine vordere Öffnungsklappe (2) und eine hintere Öffnungsklappe (3) umfasst, über welche der verschwenkbare Füllstutzen (2,
3) während des Füllvorganges von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand bringbar ist, wobei der Füllstutzen (2,3) im geschlossenen Zustand in einer gegenüber der
Schüttgut-Zufuhreinrichtung schräg gestellten Lage verschwenkt und während des Füll- vorganges zugleich mit dem Übergang in den geöffneten Zustand in eine mit der Schütt- gut-Zufuhreinrichtung fluchtende Lage schwenkbar ist, und wobei der Füllstutzen (2,3)
zumindest eine mit der Schüttgut-Zufuhreinrichtung kommunizierende Einlassöffnung (31) und zumindest eine Abgabeöffnung (30) zur Verbindung mit dem Inneren eines zu befül- lenden Behälters, insbesondere Sackes (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Füllstutzen (2,3) zumindest einen sowohl mit der Abgabeöffnung (30) als auch der Einlass- öffnung (31) des Füllstutzens (2,3) kommunizierenden Luftströmungskanal (9,10) auf- weist, und dass jeder Luftströmungskanal (9,10) im Verlauf des beim Befüllvorgang er- folgenden Schwenkvorganges mit jeweils zumindest einem zugeordneten Luftverbindungs-
Kanal (7,8) in der Schüttgut-Zufuhreinrichtung in Verbindung bringbar ist.