CN101828099A - 用于计量并混合可倾倒的材料成分的设备 - Google Patents

用于计量并混合可倾倒的材料成分的设备 Download PDF

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Abstract

一种用于对可倾倒的材料成分进行按剂量混合的设备，包括：混合容器(10)；两个称重容器(12)，其中，每个称重容器(12)包括用于从称重容器(12)向混合容器(10)进行倾倒的可闭合的倾倒口和用于称量称重容器(12)的容纳物的重量的称重装置(28)；以及用于各个材料成分的多个存储容器(34)，其中，每个存储容器(34)包括给料装置(36)，用于将材料从所述存储容器(34)给料至所分配的称重容器(12)；其中，所述混合容器(10)被布置于所述称重容器(12)的下方，使得所述称重容器(12)能够通过所述倾倒口同时向所述混合容器(10)倾倒。

Description

用于计量并混合可倾倒的材料成分的设备
技术领域
本发明涉及一种用于按一定剂量混合可倾倒的材料成分的设备，特别是一种以重量确定剂量的设备。进一步地，本发明涉及一种配有所述设备的塑料处理机。具体地说，可倾倒的材料成分被理解为包括松散材料(bulk material)，但是可倾倒的材料成分也被理解为是能够流动的材料成分，例如液体材料成分。
背景技术
当生产塑料产品时，通常以松散材料(特别是颗粒状材料或粉末)的形式对所采用的材料成分进行给料。例如，已知的是，将不同的材料成分一个接一个地给料到一个称重容器中，直到称重容器的重量在每种情况下均达到材料成分的分配量所需的重量。例如，当所有材料成分都按指定的比例被装在称重容器中时，传递活叶或者传递门被打开，材料被转移至混合容器。在这个混合容器中，混合器提供材料成分的搅拌混合(homogenous mixing)。混合容器继而与处理机(例如挤压机)相连接。从欧洲专利EP0959982B1中可以获知上述描述的这种设备。
当需要加强此类传统塑料处理机的性能时，必须增加用于多个材料成分的各个给料装置的产量，以能够更快地对称重容器进行填充。为了能够实现更高的产量，同时保持由给料装置的时控开启所给料的材料成分具有同样的精确度，需要在给料装置上花费非常大的额外的构建努力。此外，所添加的每一种材料成分的称重都要求称重容器的填充过程延时，因而十分费时。进一步地，称重过程自身需要花费一定时间。因此，为了以有效的方式通过给料装置的产量提升来实现性能的提高，称重容器还不得不被设计成具有更大的体积，以防止尤为频繁且耗时的称重过程。此外，必需采用适合于更大重量的称重设备。
专利申请DE 3818637A1公开了一种用于混合材料成分的设备，其中，对于每一种材料成分，都有其专属的称重容器，并且其中，一种可移动的收集容器逐个靠近填满的称重容器，并接收各个已经称过重量的材料成分。然后，收集容器中所接收的所有材料成分被倒入一个混合器。上述设备的缺陷在于需要巨大的空间，并且可移动的收集容器在技术方面非常复杂。
发明内容
本发明的一个目的在于提供开始段落中提及的那种类型的设备，相较于传统设备，所提供的设备通过些微的结构改进能够实现性能的较大提升。
根据本发明，一种前面提及的那种类型的设备实现了上述目的，该设备包括：
混合容器；
两个称重容器，其中，每个称重容器包括：可闭合的倾倒口，所述倾倒口用于从称重容器向混合容器进行倾倒；和称重装置，用于称量所述称重容器的容纳物的重量；以及
用于各个材料成分的多个存储容器，其中，每个存储容器包括给料装置，用于将所述存储容器的材料给料至分配到该存储容器的称重容器；
其中，所述混合容器被布置于所述称重容器的下方，使得所述称重容器能够通过所述倾倒口同时向所述混合容器倾倒。
可选的，每个称重容器以漏斗状向下逐渐变细，直至所述倾倒口。
根据本发明的设备能够同时为每个称重容器装填一种材料成分并称量其重量，因此考虑到更短的装填时间、以及在装填过程中由于称重而暂停的次数的减小，节省了相当多的时间。
根据本发明，将所述混合容器放置于所述称重容器下方的布置进一步提供了一种操作模式，其中，各个称重容器可彼此独立地倾倒至混合容器中，并且特别地，以不可预测的次数。根据下述判断结果可以选择各个倾倒时间：各个称重容器中的材料是否已经按照足够的精度达到指定的数量，或者增加是否必要(即，是否检测出材料成分的给料量距离所需要的值存在一定差距，并因此必须向所述称重容器之一供给一个校正量的材料成分)。由于上述独立性，所述设备能够以高混合精度达到很高的性能。
需要指出的是，相较于包含单个称重容器的传统设备而言，刚好两个称重容器的使用使得称重容器仅增加少量空间，即使每个称重容器都单独具有与传统称重容器相对应的接收容量。因此，不需要例如从德国专利申请DE3818637A1中获知的可移动的混合容器。进一步地，由于各个材料成分的灌注圆锥分布在两个称重容器中的不同位置，称重容器适于更大的材料总量。
另一个优势在于，相较于仅包含单个称重容器的传统设备而言，本发明能够使用相同的给料装置，因而，特别地，给料装置的产量并不必须增加。进一步地，也可以应用相同的称重装置，因为可以针对相同的最大称重量来设计单独的称重容器。根据本发明的设备实现了更加有效的定量给料，即使使用具有与传统设备相同容积的混合容器。因此，总的来说，相较于仅包含单个称重容器的传统设备而言，仅增加少许结构的改进，就能带来可观的性能提升。
具体地说，优选的，所述设备在给料装置和混合容器之间包括刚好两个与所述材料流相关的称重容器。将用于各个材料成分的给料装置分布于这两个称重容器当中时，在由于这两个称重容器的同时装填和称重所节省的时间与所述称重容器所需要的空间之间存在最佳关系。并排放置的两个称重容器能够很好地被放置于固定的混合容器上方。如果称重容器的数目超过两个，这些称重容器将必须被设计得较小，并且可利用空间将由于这些称重容器之间增设的壁而减小。
进一步地，所述目的可以通过一种包含上述类型设备的塑料处理机而实现。
从属权利要求指示了本发明进一步的细节。
可选的，每个所述给料装置包括用于使各个材料成分进入所分配的称重容器的给料开口，并且所述给料开口被设置于该称重容器的上方。给料开口在称重容器上部的适当分布能够实现：当填充该称重容器时，出现于每个给料开口下方的灌注圆锥的锥顶之间有清楚的间隔，从而提高了每个称重容器的空间的利用率。
优选的，每一个称重容器在其最大横截面的高度上在纵向上的延伸大于在与纵向垂直的方向上的延伸，并且，优选地，分配给所述称重容器的给料开口被设置于所述称重容器上方，且各个所述给料开口在纵向上彼此保持一定距离。术语“横截面”以及“延伸”涉及所述称重容器的内侧。由于上述称重容器的形状，所以，特别地，两个例如最大横截面基本上为矩形的称重容器可被具体地设置为并排放置在一起，并位于所述混合容器上方的具有近似为方形横截面的空间中。
优选的，为一个称重容器分配了存储容器的给料装置中的至少两个给料装置。特别优选的，为每个称重容器分配了存储容器的给料装置中的至少两个给料装置。例如，在使用所述设备的批量操作(即以成批方式进行材料成分的称重和混合)时，对于包含四种成分的一批(混合容器中的填充数量)材料，将会用到每个存储容器的两个给料装置，而对于包含六种成分的一批材料，将会用到每个存储容器的三个给料装置。
优选的，称重容器并排进行设置。特别优选的，两个称重容器的纵向被设置成彼此平行，并且称重容器与纵向大致垂直。这种设置最有利于空间的利用。
优选的，每个称重容器包括相对设置的第一半盆和第二半盆，在称重容器底部形成了处于所述第一半盆和所述第二半盆之间的可闭合倾倒口，其中，两个半盆相互啮合，并且被布置成可相对彼此运动，使得能够通过移动两个半盆中的至少一个半盆来打开所述倾倒口、以及能够通过在相反方向上移动所述至少一个半盆来闭合所述倾倒口。特别地，在至少一个半盆的较低边缘处形成倾倒口的开口边缘，当所述倾倒口关闭时，该开口边缘与另一个半盆靠在一起。在每种情况下，垂直于称重容器纵向的运动实现了该至少一个半盆的开启或关闭的运动。
优选的，能够通过围绕旋转轴旋转至少一个半盆来打开所述倾倒口，以及能够通过在相反方向上对其进行旋转来闭合所述倾倒口，其中，优选地，所述旋转轴平行于称重容器的纵向。因此，在两个称重容器之外的区域相对设置半盆的轴承，从而能够有效地利用混合容器上方的空间，以作为称重容器的可用空间。
当所述开口边缘在称重容器的纵向上延伸，并当所述倾倒口在该方向上延伸时，由于所述倾倒口顺着开口边缘的整个长度方向一致打开，能够实现从称重容器向混合容器的特别快速的倾倒。
优选的，能够利用传动装置使得每个称重容器的至少一个半盆同时运动，即这些半盆能够同时打开。例如，为了打开倾倒口，通过单个传动装置使每个称重容器的第一半盆运动。如果两个称重容器镜像对称地相应设置，能够实现特别有效的开启。例如，打开所述倾倒口时需要移动的第一半盆优选地设置为相互贴近。
优选的，所述设备进一步包括控制装置，适于通过驱动各个称重容器处的给料装置来将预定量的材料成分从存储容器给料至各自的称重容器，从而将材料成分同时给料至两个称重容器；其中，控制装置进一步适于依次向称重容器供给多种材料成分，其中通过用称重容器的称重装置进行称重来检查各个材料成分的给料量。可由控制装置控制的用于将可倾倒材料成分进行按剂量混合的处理包括例如以下步骤：
通过驱动各个称重容器处的给料装置来将预定量的材料成分从存储容器给料至各个称重容器，从而将各个材料成分给料至两个称重容器的每一个；
使用各个称重容器的称重装置来称量称重容器中的容纳物；
重复上述两步至少一次；以及
将两个称重容器中的材料成分倾倒至混合容器。
进一步的，控制装置适于在一个称重容器的称重步骤中暂停材料成分向该称重容器的给料。优选的，其中，暂停材料成分向任一个称重容器的给料，从而实现无抖动的称重。
优选的，控制装置适于在检查已给料的材料成分的量之后确定所述量与期望值的差值，并根据所确定的差值，继续向至少一个称重容器供给至少一个校正量的至少一种材料成分。通过这种方式，称重容器的并行装填和称重所节省的时间能够被利用用于更好地趋近多种材料成分的预定比例的量。在传统操作方法中，通过称量来检查已给料的材料成分的量很少用于控制各个材料成分的给料装置，因而，相较于传统操作方法，本发明方法能够更好地获得满意的预定比例的量，其中在传统的仅在称重容器的后续新的填充中进行校正的方式中，例如，如果在称重容器的上一次给料过程中确定在初始开启时间内过少的材料成分被给料，那么，则使给料开口打开更长时间。根据本发明，即使一个材料成分的量太多，也可以通过增加其它材料的待校正量来进行补偿。
优选的，所述设备进一步包括称重装置，用于称量混合容器中的容纳物。因此，通过测量混合容器重减少的重量，相连的塑料处理机的流性能总能被检测和控制，例如，在挤压机的例子中，可通过控制其转速来进行。
下文将示例性地说明本发明所实现的混合效率的提高。
实例1
假设一批材料中包含四种材料成分，其中各种材料成分的重量百分比分别为80％、7％、1％和12％。
通常，优选地，材料成分被分配至所述称重容器，从而使得，如果至少两种材料成分将要被装填至所述称重容器，其中将要进行装填的至少两种具有最大比例的材料成分同时进行装填。因此，此处，第一成分和第四成分首先被装填，然后接下来，第二成分和第三成分被装填。
对于仅具有一个称重容器的传统机，材料成分一个接一个被称重，从而，将装填多个材料成分的各次时间相加，并加上四次称重过程所需要的时间，得到所需要的时间。而根据本发明的具有两个称重容器的设备，能够同时进行装填和称重第一成分和第四成分(含量分别为80％和12％)，接着同时装填并称重第三成分和第二成分(含量分别为1％和7％)。当各个材料成分的装填通过率近似相等时，相较于传统机节省的时间为：具有12％含量的第四成分的装填时间以及具有1％含量的第三成分的装填时间，并且称重过程的时间仅需要两次。
当装填一种材料成分的典型时间在0到10秒的范围，并且称重过程所需要的时间为例如2秒时，则并行的装填过程和并行的称重过程都节省了大量的时间。
实例2
当每两种材料成分成对地以相同时间进行装填将节省最多的时间，例如，假设具有相同装填速率的材料成分是含量比例为40％、10％、10％和40％的材料成分。
在这种情况下，如果第一成分和第四成分(含量分别为40％和40％)同时被装填至两个称重容器中并同时被称重，接着第二成分和第三成分(含量分别为10％和10％)同时被装填以及同时被称重，相较于采用仅包含一个称重容器的传统机，装填和称重过程都将节省50％的时间。
进一步地，假设所述混合容器具有足够的容积，根据批量材料的组成方式，利用至少一个称重容器中的最大容积，可以提高整批材料的总重量。例如，在实例1中，第一称重容器占标称容积(100％)的最小空闲容积(即大约100％-81％＝19％)被利用以增加材料的量达19/81＝23％。在实例2中，两个称重容器的最小空闲容积大约(100％-50％)＝50％被用于提高材料的量达50/50＝100％，即提升了一倍。因而，由于耗时的称重过程的减少，效率进一步得到了极大的提升。一般来说，优选地，将材料成分分配给称重容器，使得在多个称重容器中尽可能平均地分配材料的量。
附图说明
现在将结合附图来描述本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明包含一个混合容器以及布置于所述混合容器上方的两个称重容器的设备的横截示意图；以及
图2是位于混合容器之上的称重容器的布置的俯视示意图。
具体实施方式
图1示意性地显示了一种以重量确定剂量的设备，用于按剂量混合可倾倒的材料成分，其具有一个混合容器10以及位于所述混合容器上方的两个称重容器12。
每个称重容器12包括第一半盆12a和第二半盆12b。两个半盆12a和12b面向彼此放置。其中，半盆12b形成称重容器12的外壁14，该外壁14以与附图1的投影平面横切的方式延伸。外壁14被分成两个直的部分，其中，上部向下延伸，并且下部向内倾斜。外壁14的下部在边缘16处终结，该边缘16在水平方向上延伸。
第一半盆12a形成称重容器12的壁18，壁18与外壁14相对。壁18同样也被分成两个直的部分，其中，上部近似垂直地延伸，并且下部朝向外壁14的边缘16的方向倾斜。壁18的下部在靠近边缘16的边缘20处终结，该边缘20在水平方向上延伸。
此外，第二半盆12b和第一半盆12a形成前壁和后壁22，附图1中仅显示了后壁。第二半盆12b和第一半盆12a各自的壁22部分交叠，且在下部区域略微向内倾斜。
第一半盆12a被支撑以便能够绕转动轴24相对于第二半盆12b旋转。转动轴24靠近外壁14的上边缘并沿着与该上边缘平行的方向延展，并垂直于图1的投影平面。第一半盆12a可以相对于第二半盆12b转动，因此，在开启的状态，两个半盆的边缘16和边缘20之间形成了一个倾倒口，其中在称重容器12处于关闭状态时，由边缘20所构成的开口边缘将所述倾倒口关闭，该开口边缘与边缘16所构成的开口边缘相对。在图1中，用实线表示处于称重容器12的开启状态的第一半盆12a，用虚线表示处于称重容器12的关闭状态的第一半盆12a。
每个称重容器12的内部空间包括基本上呈立方体的上部区域、和基本上呈楔形的下部区域，因此在开启状态，称重容器12形成漏斗状。
称重容器12由设备的框体26所支撑，并且在每个称重容器12处，设置了压力计形式的称重装置28，该压力计被紧固至框体26，并且称重容器12被支撑在该压力计上，使得通过称重装置28，能够计量称重容器12的重量。
传动装置32通过挂钩部件30啮合至每个称重容器12的壁18的上边缘，基于此，通过轻微地抬升第一半盆12a，可以实现第一半盆12a相对于第二半盆12b的旋转，从而开启称重容器12的倾倒口。
在图1中，在每个称重容器上方，配有给料装置36的若干存储容器34排成一排，通过各个给料装置36的给料开口38实现从存储容器34到各个称重容器12的装填。附图1中仅示出了每个存储容器34较低的部分。
图2示意性地示出，当对应的壁14和18的下边缘16和20之间的倾倒口关闭时，所述称重容器12的俯视示意图。图2示例性地示出相应存储容器34的三个给料开口38的排布，其中，给料开口38沿着称重容器12的纵向排布成一列。从图2还可以看出，每个称重容器12在上部区域具有一个最大横面积，该上部区域的截面为梯形，或近似矩形。在外壁14和壁18的下部区域中，称重容器12向下逐渐变窄，成漏斗状。
布置于称重容器12下方的混合容器10的上部具有圆柱形截面，并且混合容器10的下部逐渐变细，从而呈漏斗状；其中混合容器10底部形成圆锥形的封口，所述封口在混合容器10的下部开口40终结。一种搅动装置42，如附图1所示，设置于混合容器10中，由位于混合容器10上方的电动机44所驱动。闭合装置46位于混合容器10的下部开口40处。
如图2所示，当称重容器12被开启时，由称重容器12的边缘16和20所构成的倾倒口被设置于混合容器10上方，使得顺着所述倾倒口倾倒的松散材料能够落入上侧开放的混合容器10中。
图1示意性地示出了用于该设备的控制装置48，具体地说，控制装置48连接至给料装置36、传动装置32、称重装置28以及闭合装置46。
例如，在混合容器10的下方，通过闭合装置46连接了该塑料处理机的另一装置，前述设备用于对该另一装置进行填充。图1示例性地显示了一种挤压机50，该挤压机50也由控制装置48所控制。
在所示的例子中，为每个称重容器12分配三个具有各自的给料装置36的存储容器。因此，所描述的设备适合于组合高达六种的多批材料成分，其中，可以同时装填两个称重容器12，为每一个称重容器12装填一种分配到各自的称重容器的材料成分。不过，给料装置的这一数量仅作为一种可能的示例。
在装填称重容器12之前，如果称重容器12的重量尚不知晓时，可通过称重装置28测量其重量。根据控制装置48对给料装置36适宜的时间上的控制(例如，其中已经知道或估计出了材料成分通过给料开口38的吞吐率)，执行材料成分从存储容器34至相应的称重容器12的给料。在给料了一定数量的材料成分后，给料开口38关闭，且控制装置48控制相应的称重装置28，以确定称重容器12及其容纳物的重量。根据给料之后确定的重量，以及先前称重容器12的重量，控制装置48计算出所给料的材料的质量。然后，更多的材料成分可通过不同的给料装置36被给料至相同的称重容器12，其中，由于采用并排给料开口的设置，所以在不同位置形成倾倒的圆锥。
当每个称重容器12都已经被所要求的材料成分填充并称好重量之后，控制装置48驱动传动装置32，以便从称重容器12倾倒至混合容器10中。为了确保称重容器12中没有残留，控制装置48可以在较短的一段时间之后再次驱动传动装置32。
接着，材料成分在混合容器10中由搅动装置42进行混合，并最终通过闭合装置46填充挤压机50。
可选的，根据已给料至称重容器12中的材料成分的质量与期望值的差距，控制装置48随后可以将一种或多种材料成分的一个或多个校正量给料至两个称重容器或者其中之一。例如，如果所装填的某种材料成分过少，控制装置48能够通过临时启动相应的给料装置36以增加更多的材料。优选的，因此，执行了各个称重容器12的新的称重。

Claims (8)

1.一种用于对可倾倒的材料成分进行按剂量混合的设备，包括：
混合容器(10)；
两个称重容器(12)，其中，每个称重容器(12)包括可闭合的倾倒口和称重装置(28)，倾倒口用于从称重容器(12)向混合容器(10)倾倒，称重装置(28)用于称量称重容器(12)的容纳物的重量；以及
用于各个材料成分的多个存储容器(34)，其中，每个存储容器(34)包括给料装置(36)，给料装置(36)用于将材料从存储容器(34)给料至所分配的称重容器(12)；
其中，混合容器(10)被布置在两个称重容器(12)的下方，使得两个称重容器(12)能够通过倾倒口同时向混合容器(10)内倾倒。
2.如权利要求1所述的设备，其中，每个给料装置(36)包括给料开口(38)，用于使各个材料成分进入所分配的称重容器(12)，所述给料开口(38)被设置于所分配的称重容器(12)的上方，并且其中，每个称重容器(12)在其最大横截面的高度处在纵向上的延伸大于在垂直于纵向的方向上的延伸，并且其中，分配给称重容器(12)的多个给料开口(38)以彼此在纵向上保持一定距离的方式被设置在称重容器(12)上方。
3.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，为每个称重容器(12)分配了存储容器(34)的给料装置(36)中的至少两个给料装置(36)。
4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中每个称重容器(12)包括相对设置的第一半盆(12a)和第二半盆(12b)，在称重容器(12)底部形成了处于所述第一半盆(12a)和所述第二半盆(12b)之间的可闭合的倾倒口，其中，所述第一半盆(12a)和所述第二半盆(12b)相互啮合，并且被布置成可相对彼此运动，使得能够通过移动两个半盆(12a，12b)中的至少一个半盆(12a)来打开所述倾倒口、以及能够通过在相反方向上移动所述至少一个半盆(12a)来闭合所述倾倒口。
5.如权利要求4所述的设备，其中称重容器(12)被并排设置，并且其中，能够利用传动装置(32)使得每个称重容器(12)的至少一个半盆(12a)同时运动。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，进一步包括控制装置(48)，适于通过驱动各个称重容器(12)处的给料装置(36)来将预定量的材料成分从存储容器(34)给料至各自的称重容器(12)，从而将材料成分同时给料至两个称重容器(12)；其中，控制装置(48)进一步适于依次向称重容器(12)供给多种材料成分，其中，通过用称重容器(12)的称重装置(28)进行称重来检查各个材料成分的给料量。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制装置(48)适于在检查已给料的材料成分的量之后确定所述量与期望值的差值，并根据所确定的差值，继续向至少一个称重容器(12)供给至少一个校正量的至少一种材料成分。
8.一种塑料处理机，其具有如上述权利要求中任一项所述的设备。
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