CH683251A5

CH683251A5 - Verfahren zur automatischen Herstellung von Schüttgutportionen sowie automatische Absackvorrichtung.

Info

Publication number: CH683251A5
Application number: CH795/91A
Authority: CH
Inventors: Peter Naef
Original assignee: Buehler Ag
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1994-02-15

Description

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CH 683 251 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Herstellung von Schüttgutportionen und Abfüllung des Schüttgutes in Säcke sowie eine automatische Absackvorrichtung für Schüttgut mit einer Waage.

Es werden in Mühlenbetrieben seit Jahrzehnten eine grosse Zahl verschiedener Güter wie Mehl, Griess, Kleie oder Futtermittelkomponenten in Säk-ken aus Papier oder Kunststoff abgesackt. Eine ähnliche Situation findet man auch in der chemischen Industrie, in neuester Zeit zunehmend in der Bauindustrie. Der Sack eignet sich für einen einfachen Stückguttransport über grössere Distanzen und ist vor Ort in vielerlei Hinsicht eine bequeme Einheit für ein optimales «Handling». Je nach spezifischem Gut sind besondere Kriterien, wie Fragen der Hygiene, staubfrei, pralle Sackfüllung, im Vordergrund. In fast allen Fällen wird ein präzises Füllgewicht jedes einzelnen Sackes verlangt. Durch einen hohen Automatisierungsgrad lassen sich kostengünstig eine grosse Zahl Säcke pro Stunde abfüllen.

In der Praxis bildeten sich drei Automatisierungsstufen heraus, entsprechend den spezifischen Anforderungen:

- automatische Portionenbereitstellung Anhängen und Verschliessen des Sackes von Hand

- automatische Portionenbereitstellung Anhängen der Säcke von Hand vollautomatische Verschliessung der Säcke

- automatische Portionenbereitstellung Vollautomatische Sackanhängung und Sackverschliessung

Daraus ist ersichtlich, dass in jedem Fall die Portionenbereitstellung die Basis für alle Automatisierungsstufen ist, wobei das Kernproblem darin liegt, in einer kleinen Zeitspanne Schüttgutportionen zu bilden und präzise abzuwägen. Ein und dasselbe Schüttgut kann sich bekanntlich verschieden verhalten, je nach dem es z.Bsp. zuvor stark gepresst wurde, ob das Gut während dem Transport sich mit Luft vermischen konnte und ein mehr oder weniger flüssigkeitsähnliches Verhalten zeigt, oder ob extreme Bedingungen wie Wärme, resp. Kälte der Maschinenelemente und daraus resultierende Haftkräfte zwischen Schüttgut und Wandteilen stören.

Erschwerend für die Absackung von Gütern in Transportsäcken ist die grosse Stückzahl der Säcke von grösseren Gewichten von zum Beispiel 10 bis 100 kg, resp. der zurzeit am verbreitetsten Säcke von 25 bis 40 kg Inhalt. Im Hinblick auf die Dimensionen von Siloanlagen handelt es sich um kleine Portionen, für die Dimensionierung von Zwischendepot resultieren daraus aber grosse Abmessungen, wenn von Raumhöhen von 3 bis 4 m ausgegangen wird.

Über Jahrzehnte entstand für die besondere Aufgabenstellung die sogenannte Absackwaage, am weitesten verbreitet als Nettoabsackwaage. In der Absackwaage selbst wird das vorbestimmte Portio-nengewicht wägegenau vorbereitet, welches nach

Anhängung eines leeren Sackes an einen Sackstutzen in der kürzest möglichen Zeit in den Sack abgefüllt wird. Auf diese Weise werden je nach Automatisierungsstufe mehrere 100 bis über 1000 Portionen pro Stunde bereitgestellt und das Produkt in der entsprechenden Zahl Säcke abgesackt.

Damit überhaupt die hohen Leistungen erreicht werden können, ist es üblich, vor der Absackwaage einen Vorbunker mit Grob- und Feinstromdosierung zu der Absackwaage anzuordnen. Schwierigkeiten bei besonders heiklen Produkten, z.Bsp. in Bezug auf die Entlüftung des Gutes, werden gegebenenfalls durch zweimaliges Rütteln, während, resp. nach dem Befüllen, beseitigt. Unter Umständen erniedrigt man bei schwierigen Gütern die Stundenleistung, was mehr Zeit pro Arbeitsschritt erlaubt.

Durch vielerlei Massnahmen werden in der Praxis die mit den bekannten Lösungen gegebenen physikalischen Gesetzmässigkeiten resp. deren Störeffekte gemildert und soweit wie möglich beseitigt, so z.Bsp. Pralldruck, Dopplereffekt, Nachstrom und besonders das Problem der Fallhöhe, resp. variierende Fallhöhe.

Eines der Ziele der Erfindung war die Reduzierung der Bauhöhe bedingt durch die Behältertechnik, und insbesondere mögliche Störeinflüsse auf dem Verschiebeweg des Schüttgutes so tief wie möglich zu halten.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Portionen durch Steuerung der Austragung aus einer Differentialwaage über die Ermittlung des Differentialgewichtes zyklisch hergestellt und über einen Absackstutzen direkt in Säcke abgefüllt werden.

Die Erfindung weist eine überraschend grosse Zahl von besonderen Vorteilen auf, so ist die sogenannte Behältertechnik resp. der ganze Problemkreis des Förderns von einem Behälter zu einem anderen und die dadurch bedingte übergrosse Bauhöhe, beseitigt. Es ist nur noch der Waagebehälter, jedoch keine Schüttguttrimelle mehr erforderlich. Wenn man von der Nachfüllung der Waage und der Abfüllung des Sackes absieht, entfallen viele unnötigen Produktbewegungen. Das Produkt kann in der kürzest möglichen Zeit in die Differentialwaage nachgefüllt und über eine etwas längere Zeitspanne in den Sack abgefüllt werden, wodurch die Konstanz der Produktdichte verbessert, der Einschluss an Luft, resp. das Problem der Fluidisierung vermindert wird, und es kann auch die Füllung des Sackes sorgfältiger und kontrollierter durchgeführt und insgesamt ein besserer Packeffekt als bisher erreicht werden. Das Produkt wird nicht mit einem «Platsch» als ganze Portion in den Sack abgelassen, sondern gesteuert und dosiert.

Die bisher oftmals nicht rechtzeitig erkennbare Behangserscheinung an dem Waagenbehälter selbst ist mit der Erfindung ausgeschaltet, und ein zyklischer Null-Abgleich ist nicht mehr erforderlich. Damit ist aber ganz besonders auch der Problemkreis der Sanitation durch Vermeiden von Staubbehang und Restenbildung wirksam verbessert worden.

Durch das Vermeiden von Behang in der Waa-genschüttguttrimelle ist es möglich, mit weniger Auf5

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wand die Genauigkeit des Portionengewichtes sowohl für jede einzelne Portion wie auch in statistischer Betrachtung zu verbessern.

Die Erfindung gestattet ferner eine ganze Reihe weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen, so erfolgt bevorzugt zyklisch abwechselnd nach jeder oder mehreren Abfüllungen eine Nachfüllung der Differentialwaage, wobei vorgesehen wird, dass in der Differentialwaage das 1,5 bis höchstens das 5-fache, bevorzugt das 1,5 bis 3-fache einer Portion bereitgestellt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine automatische Absackvorrichtung, welche eine Differentialwaage mit einer steuerbaren Zwangsaustragschnecke oder mit einem steuerbaren Dosierschieber sowie eine Direktübergabe des Schüttgutes über einen Absackkopf bei einer Einzelabsackung bzw. über einen Absackstutzen bei einem Absackkarussell in einen Sack aufweist.

Eine ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialwaage einem Absackkarussell zugeordnet ist und im Zyklus des Absackkarussells die je vorbestimmten Portionen zur Absackung übergibt.

Ferner kann die Produktspeisevorrichtung als Zwangsspeisung mit einer Zuführleistung, die ein mehrfaches der Abgabeleistung der Differentialwaage beträgt, ausgebildet werden.

Bevorzugt weist die Differentialwaage sowohl einen Grob- wie einen Feinaustrag auf, welche als zwangsgesteuerte Austragschnecken ausgebildet sein können. Zur Erreichung von exakten, reproduzierbaren Portionen wird am Ende des Austragbereiches der Differentialwaage eine steuerbare Ver-schliesseinrichtung angeordnet.

Die Vorteile der Erfindung kommen ganz besonders bei der Absackung von 10 bis 100 kg bevorzugt 20 bis 50 kg-Säcken zum Tragen.

In der Folge wird nun die Erfindung in mehreren Ausführungsformen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen die Fig. 1 schematisch eine Einfachabsackstation mit Differentialverwiegung die Fig. 2 die Differentialverwiegung im Zusammenspiel mit einem Absackkarussell die Fig. 2a das Abiaufspiel der Hauptabsackbewegungen die Fig. 3 eine Lösung analog zu der Fig. 1, jedoch mit Sackpackmaschine die Fig. 4 einen 4-Stutzen-Absackkarussell für rieselfähige Schüttgüter die Fig. 5 zeigt ein 2-Stutzen-Absackkarussell

In der Folge wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen. Eine Differentialwaage 1 ist über Säulen 2 sowie einer Plattform 3 sowie Gewichtserfasselementen 4 abgestützt, resp. an der Decke 5 aufgehängt. Die Differentialwaage 1 besteht im wesentlichen aus einem Wägebehälter 6, einem Überleitstück 7 und einer Zwangsaustragschnecke 8, welche von einem Antriebsmotor 9 über ein Getriebe 10 angetrieben und von einem Rechner 11 gesteuert wird. Die Zwangsaustragschnecke 8 stellt dabei die Grobstromspeisung dar. Eine nicht dargestellte Feinstromspeisung weist einen getrennt steuerbaren Motor und eine damit angetriebene Feinspeiseschnecke auf. Damit von der Speisung 8 kein unkontrollierbarer Nachstrom entsteht, wird die Austrittsöffnung 16 über eine Klappe 15 über den Rechner 11 steuerbar geöffnet und geschlossen. Ein Absackkopf 17, der unabhängig der Differentialwaage 1 auf dem Boden 18 abgestützt ist, weist einen Absackstutzen 19 sowie einen Sackhalter 20 auf, welcher auf der Fig. 1 einen Sack 21 festgeklemmt hält. Die von dem Produkt in dem Sack 21 verdrängte Luft kann über eine Aspiration 22 entweichen. Über eine Gummimembrane 23 ist ein Produktspeisekopf 24 staubdicht mit dem Wägebehälter 6 verbunden. In den Speisekopf 24 mündet ein Produktspeiseförderer 25, welcher über einen Antriebsmotor 26 zyklisch von dem Rechner 11, resp. entsprechend dem Waagesignal gesteuert wird.

In der Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechenden Differentialwaage 1 direkt über einem Absackkarussell 31 angeordnet, an welchem Absackstutzen 32, 32', 32" sichtbar sind. Ein Seitenpacker 33 verdichtet das Produkt in dem Sack durch Rüttel- und Schwingbewegungen. Wichtig ist dabei auch, dass der Sack, besonders bei Faltensäcken, gleichmäs-sig von unten bis oben mit Produkt gefüllt ist. Je nach Problemstellung kann auch ein zweiter Seitenpacker 33 zum Einsatz kommen, dies hinter einem Absackstutzen 32' oder 32". Nach Beendigung der Sackfüllung der Sackrüttelung wird der Sack auf ein Förderband 34 abgesetzt und durch eine Ver-schliessstation 35 geführt und für den Wegtransport weitergegeben.

In der Fig. 2a ist ein zeitliches Ablaufschema, z.Bsp. eines Absackkarussells nach der Fig. 2 mit vier Absackstutzen dargestellt.

Die Kurve 40 gibt den zeitlichen Verlauf der Produktnachfüllung N in der Differentialwaage 1 an. Die Kurve 41 steilt den Verlauf der Produktaustragung aus der Differentialwaage 1 dar, wobei G der Grobstrom, F der Feinstrom und B die Beruhigungszeit für die Waage ist. Die Linie 42 stellt den zeitlichen Verlauf der Schrittbewegung des Karussells dar; S bedeutet die Zeit für eine Schrittbewegung eines Sackstutzens um 90°. In der Kurve 43 ist die Rüttelzeit R dargestellt, während der Seitenpacker 33 das Produkt verdichtet.

In der Fig. 3 ist eine weitere, etwas konfortablere Ausführungsform einer sogenannten Sackpackmaschine dargestellt, wobei es sich um einen Einzelabsackstutzen handelt. Ein einzelner Sack 21 wird analog zu der Fig. 1 angehängt, wobei ein teleskopartiger Sackstutzen eine Vertikalbewegung V ausführt, womit in dem Sack 21 jegliche Staubbildung vermieden werden kann. Die Füllung erfolgt hier über eine angetriebene Füllschnecke 50. Die Vertikalbewegung erfolgt über einen Pneumatikzylinder 51. Diese als Sackpackmaschine bekannte Absackeinrichtung ist hier über eine Stütze 53 auf den Boden abgestützt, analog zu der Figur 1. Die Bewegungsabläufe werden von der Bedienungsperson über ein nicht dargestelltes Fusspedal eingeleitet, nachdem über ein Eingabegerät die gewünschten Daten vorgegeben werden. Ein Absackspiel

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läuft dann analog zu der Fig. 1 über ein nicht dargestelltes Steuergerät resp. eine entsprechende Waagensteuerung ab.

In der Fig. 4 ist anstelle der Differentialwaage 1 der Fig. 1 mit Zwangsaustrag eine Differentialwaage 60 für freifliessfähige Güter mit einstellbarem Austragdosierschieber 61, 61' dargestellt. Dabei können über Pneumatikzylinder 62 sowie die Waagensteuerung 63 verschiedene Dosierstellungen gewählt werden, um ein rasches und doch optimales Füllen der Säcke zu erhalten. Es entstehen nun einige sehr interessante kombinatorische Effekte. Ein Auffangtrichter 64 ist mit dem Absackstutzen 32 zu einer Baueinheit zusammengebaut. Beide Teile sind wie ein Speisekopf 65 über eine Stütze 66 auf dem Fussboden 18 fest abgestützt. Der Wägebehälter 6 weist oben und unten im Bereich von Gummimanschetten 67 resp. 68 Querschnittsgleichheit auch mit den festen Übergangsstücken auf. Über ein Luftausgleichsrohr 69 wird nun alle unten im Sack verdrängte Luft grossquerschnittig nach oben geleitet, so dass hier weder Staub- noch Differenzdruckprobleme zwischen oben und unten entstehen. Im Speisekopf 65 ist unter einer Trimelie 70 ein steuerbarer Schieber 71 angeordnet, welcher über einen Pneumatikzylinder 72 betätigt wird. Die Waagenelektronik ist direkt an einen Steuerkasten 73 angeschlossen, von welchem aus die Hauptarbeitsbefehle gegeben werden, so auch an eine teilautomatische Sackklemmenvorrichtung 74.

In der Fig. 5 ist ferner ein Absackkarussell mit zwei Stutzen dargestellt, welches für mittlere Absackleistungen im Prinzip analog zu der Fig. 2 arbeitet. Ein Produktzuführsystem 80 füllt über einen Produktspeiseförderer 25 im gewünschten Zyklus die Differentialwaage 1 nach. Grundsätzlich erfolgt der Arbeitsablauf hier analog zu den Fig. 2, resp. 2a.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur automatischen Herstellung von Schüttgutportionen und Abfüllung des Schüttgutes in Säcke, dadurch gekennzeichnet, dass die Portionen durch Steuerung der Austragung aus einer Differentialwaage (1) über die Ermittlung des Differentialgewichtes zyklisch hergestellt und über einen Absackstutzen (19, 32) direkt in Säcke (21) abgefüllt werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zyklisch abwechselnd nach jeder oder mehreren Abfüllungen eine Nachfüllung der Differentialwaage (1) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Differentialwaage (1) das 1,5 bis höchstens das 5-fache, bevorzugt das 1,5 bis 3-fache einer Portion bereitgestellt wird und vorzugsweise Transportsäcke (21) von 10 bis 100 kg Gewicht abgefüllt werden.

4. Automatische Absackvorrichtung für Schüttgut mit einer Waage, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Differentialwaage (1, 60) mit einer steuerbaren Zwangsaustragschnecke (8) oder mit einem steuerbaren Dosierschieber (61) sowie eine Direktübergabe des Schüttgutes über einen Absackkopf (17) bei einer Einzelabsackung bzw. über einen Absackstutzen (19, 32) bei einem Absackkarussell in einen Sack (21) aufweist.

5. Automatische Absackvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialwaage (1) einem Absackkarussell (31) zugeordnet ist und im Zyklus des Absackkarussells (31) die je vorbestimmten Portionen zur Absackung übergibt.

6. Automatische Absackvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsaustragschnecke (8) bzw. der Dosierschieber als Grobaustrag ausgebildet ist, der bzw. dem ein Feinaustrag zugeordnet ist.

7. Automatische Absackvorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grob- und der Feinaustrag gesteuerte Zwangsausfragschnecken (8) sind.

8. Automatische Absackvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Zwangsaustragschnecke (8) eine steuerbare Verschliesseinrichtung (15) angeordnet ist.

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