DE10133666A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen von Großgebinden unterschiedlicher Größen und Formen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen von Gebinden insbesondere mit hochdispersen stark lufthaltigen körnige, pulverförmige Feststoffe, ausgewählt aus pyrogene Oxide, gefällte Oxide, Ruße sowie Modifikationen mit einem Einfüllstutzen, der über die Einfüllöffnung des Gebindes ansetzbar ist, wobei der Einfüllstutzen so ausgestaltet ist, dass die Feststoffe unter Druck eingefüllt werden können und das Gebinde von einem Käfig umgeben ist, und ein Verfahren zum Befüllen von Gebinden insbesondere mit hochdispersiven stark lufthaltigen Feststoffen durch DOLLAR A È Anordnen eines luftdurchlässigen Großgebindes in eine erfindungsgemäße Vorrichtung, DOLLAR A È luftdichtes Verbinden des Großgebindes mit dem Einfüllstutzen, DOLLAR A È Befüllen des Gebindes unter Druck und DOLLAR A È Entfernen des befüllten Gebindes.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung wie auch ein Verfahren zur Befüllung von Gebinden mit körnigen oder pulverhaltigen Stoffen insbesondere mit hochdispersen stark lufthaltigen Feststoffen.
• Der Umgang mit schüttfähigen hochdispersen und stark lufthaltigen Feststoffen mit extrem niedriger Schüttdichte wie beispielsweise hochdisperse Kieselsäure bereitet in verschiedener Hinsicht Probleme. Sowohl die Hersteller als auch die Endverbraucher sind damit konfrontiert, dass solche Stoffe schon bei geringster Luftkonvektion Staub aufwirbeln. Die Staubentwicklung muss vermieden werden, um Personal, das mit dem Gut umgehen muss, vor eventuell auftretenden gesundheitlichen Schäden durch Einatmen des Staubs zu bewahren. Darüber hinaus verursacht die geringe Schüttdichte erhöhte Transportkosten, weil das Verhältnis Gebindegewicht zu Füllgewicht groß ist und entsprechend viel Verpackungsmaterial benötigt wird. Hochdisperse Kieselsäure ist aufgrund ihrer räumlichen dreidimensionalen Ast-Struktur ein Produkt, das eine äußerst geringe Stampfdichte von etwa 40-50 g/l aufweist. Durch ihre Feinstruktur ist hochdisperse Kieselsäure in der Lage, sehr viel Gas, beispielsweise Luft zu binden, wodurch das Produkt in einem quasi-fluiden Zustand mit etwa 20-30 g/l versetzt wird. Dieser entfernbare Luftanteil entweicht freiwillig nur sehr langsam und nicht vollständig. In diesem fluiden Zustand ist auch die Staubproblematik erhöht, da die Beweglichkeit der hochdispersen Kieselsäure extrem hoch ist.
• Schüttfähige, hochdisperse und stark lufthaltige Feststoffe mit extrem niedriger Schüttdichte werden deshalb überwiegend mit Hilfe von einem außen angelegten Vakuum in luftdurchlässige Säcke eingebracht. Die Fülldauer steigt dabei mit zunehmender Lufthaltigkeit an. Die Säcke bestehen dabei aus drei bis vier Lagen Papier, wobei zusätzlich eine Lage des Papiers zur Sperrung von eindringender Feuchtigkeit mit Polyethylen kaschiert sein kann. Um die gewünschte Luftdurchlässigkeit beim Befüllen zu erreichen, sind alle Schichten mikroperforiert. Dies hat den Vorteil, dass das Gut beim Einbringen in den Sack komprimiert wird und seine Fülldichte gegenüber der natürlichen Schüttdichte ansteigt. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, durch spezielle Presswalzen eine Vorentlüftung durchzuführen, wobei aber damit immer eine Strukturschädigung erfolgen kann, die die Anwendungseigenschaften der Feststoffe negativ beeinflussen kann.
• Durch den höheren Anteil des Guts am Gebindegewicht verringern sich die Transportkosten, allerdings stehen dieser Kostenersparnis ein Mehraufwand für die Beschaffung der speziellen Gebinde und der dazu benötigten Befüllanlagen gegenüber. Aus EP-A-0 773 159 ist ein Verfahren und ein Behältnis zum mehrmaligen Befüllen und Entleeren mit schüttfähigem Gut mit geringer Schüttdichte bekannt. Der darin beschriebene Gewebecontainer, der sogenannte Big-Bag oder auch Super-Bag, besteht aus flexiblem, luftdurchlässigem Gewebe, bevorzugt ein ein- oder mehrlagiges Kunststoffgewebe mit zumindest einer Zugangsöffnung. Die Befüllung dieser Gewebecontainer erfolgt ebenfalls mittels Vakuumabfüllsystemen. Dabei wird der Gewebecontainer mit Unterdruck beaufschlagt und das Gut durch die geöffnete Zugangsöffnung in den Gewebecontainer gesaugt, bis ein vorbestimmtes Füllgewicht erreicht ist. Das Gas tritt dabei verteilt über die gesamte Oberfläche des Gewebecontainers aus. Beim Befüllen wird das Gut, ähnlich wie beim Abfüllen in Säcke, reversibel verdichtet, ohne dass seine Struktur dabei zerstört wird.
• DE-A-198 39 106 beschreibt flexible Großgebinde für hochdisperse stark lufthaltige Feststoffe zur mehrmaligen Befüllung durch Vakuumabfüllanlagen, die aus mindestens zwei übereinanderliegenden Lagen bestehen, wobei eine innere Lage aus unbeschichtetem, luftdurchlässigem Gewebe besteht und eine äußere Lage staubdicht und feuchtesperrend beschichtet ist und diese Lagen durch eine spezielle Nahtausführung so miteinander verbunden sind, dass die Entlüftung des Gebindes nur durch diese möglich ist.
• Mit dieser Ausgestaltung von Gebinden konnte insbesondere der Feuchteanstieg des Füllguts während der Lagerung in dem Großgebinde verringert werden.
• Nachteilig ist allerdings, da bei der Befüllung die Luft nicht mehr über die gesamte Oberfläche des Gewebecontainers austreten kann, dass die Zeitdauer, bis eine vorgegebene Schüttdichte erreicht wird, deutlich verlängert wird und somit die Abfüllkapazität verringert wird. Um dies auszugleichen, schlagen die Autoren in DE-A-198 39 106 ein besonderes Verfahren zur Befüllung dieser Großgebinde vor, bei dem das Füllmaterial vor der Abfüllung vorentlüftet wird und beim Befüllen eine weitere Entlüftung über die Nähte des Gewebes vorgenommen wird. Die Vorentlüftung und somit bereits teilweise Kompaktierung des Füllguts erfolgt ebenfalls durch Anlegen von Vakuum.
• Nachteilig bei dem in DE-A-198 39 106 beschriebenen Verfahren ist der extrem hohe apparative Aufwand, da sowohl für die Vorverdichtung als auch für die Befüllung der Großgebinde Vakuumanlagen notwendig sind. Doch trotz dieses Aufwandes ist die Abfüllkapazität immer noch zu niedrig, so dass insgesamt das in DE-A-198 39 106 beschriebene Verfahren unwirtschaftlich ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen von Gebinden, insbesondere mit hochdispersen stark lufthaltigen Feststoffen bereitzustellen, wodurch mit geringem apparativen Aufwand und somit geringen Investitionskosten hohe Abfüllkapazität bei ausreichender Komprimierung der abzufüllenden Feststoffe erreicht werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Befüllen von Gebinden, insbesondere mit hochdispersen stark lufthaltigen Feststoffen, mit einem Einfüllstutzen, der in die Einfüllöffnung des Gebindes einführbar ist, wobei der Einfüllstutzen so ausgestaltet ist, dass die Feststoffe unter Druck eingefüllt werden können und das Gebinde von einem zwei oder mehrteiligen Käfig (3) umgegeben ist, gelöst.
• Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Befüllen von Gebinden, insbesondere mit hochdispersen stark lufthaltigen Feststoffen durch Anordnung eines luftdurchlässigen Gebindes in eine erfindungsgemäße Vorrichtung, luftdichtes Verbinden des Gebindes mit dem Einfüllstutzen, Befüllen des Gebindes unter Druck und Entfernen des befüllten Gebindes.
• Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können ohne großen apparativen Aufwand hochdisperse stark lufthaltige Feststoffe mit ausreichender Komprimierung der Feststoffe mit hohen Kapazitäten abgefüllt werden. Insbesondere können hochdisperse stark lufthaltige körnige, pulverförmige Feststoffe, ausgewählt aus pyrogenen Oxiden, gefällten Oxiden, Rußen sowie Modifikationen, abgefüllt werden.
• Insbesondere bei pneumatischer Förderung des Abfüllguts reicht der dadurch erzeugte Druck bereits aus, um eine adäquate Befüllung der Gebinde zu erreichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen speziellen Einfüllstutzen, der mit einer flexiblen Abdichtungseinhaut ausgestattet ist und somit eine staubfreie Druckbefüllung ermöglicht, auf. Der Einfüllstutzen kann verformbar sein und somit die Befüllung von verschiedenen Gebindegrößen ermöglichen.
• Der Käfig, der ein wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, muß insbesondere den Druckanforderungen standhalten. Der Käfig dient gleichzeitig dazu, dem Gebinde während der Befüllung ausreichenden Halt zu geben, um sicherzustellen, dass das Gebinde während der Befüllung dem anliegenden Druck und Form standhält.
• In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Gebinde unterschiedlichster Formen und unterschiedliche Materialien abgefüllt werden. Die Materialien können sein:
  luftdurchlässiges Kunststoffgewebe, vorzugsweise Polypropylengewebe, Kunststoffgewebe, Textilgewebe, Kartonage, Papier, Papierkunststoffgewebe, Kunststoffvlies, Textilvlies oder Verbunde aus den genannten Materialien. Der Abfülldruck beträgt im allgemeinen 0-8 bar, vorzugsweise 0-2 bar und besonders bevorzugt 0,2-1,2 bar.
• Die Gebinde, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden, können alle üblichen Formen und Materialien aufweisen. Zum Beispiel können die Gebinde eine Grundfläche, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polygon, Kreis, Halbkreis, Ellipse, Trapez, Dreieck, Raute, Quadrat und Rechteck oder eine sternförmige Grundfläche aufweisen. Weiterhin können die Gebinde die Form einer Haube, von zusammengesetzten Taschen oder die Form eines eingeschnürten Sacks haben. Um eine sichere Handhabung auch beim Druckbefüllen zu gewährleisten, ist es aber vorteilhaft, wenn der Käfig möglichst gleichmäßig und eng an dem zu befüllenden Gebinde während des Abfüllvorgangs anliegt. Daher ist es zweckmäßig, wenn der Käfig im wesentlichen der Form des Gebindes entspricht. Durch zusätzliche Einbauten im Käfig ist es möglich sich an das jeweils abzufüllende Gebinde anzupassen.
• Aufgrund des im Inneren des Gebindes herrschenden Überdruckes wird die Luft über die Oberfläche des Gebindes abgeleitet. Dadurch, dass der Überdruck entweichen kann, wird auch eine Komprimierung des Abfüllgutes erreicht. Um ein möglichst schnelles Entweichen des Überdrucks aus dem Gebinde, insbesondere bei einem eng anliegenden Käfig zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn der Käfig (3) selbst ebenfalls gasdurchlässig ist. Der Käfig kann Wände mit Öffnungen oder mit ausreichender Porösität aufweisen. Dies kann zum Beispiel durch Öffnungen in den Käfigwänden erreicht werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Käfigwände aus einem Material, ausgewählt aus Lochblechen, Gitter, Netzmaterial, Gewebe, Sintermaterial oder einem Gittermaterial gefertigt sind, weil dadurch eine hohe Gasdurchlässigkeit bei ausreichender Stabilität gewährleistet wird, um sicherzustellen, dass das Gebinde selbst bei hohen Abfülldrücken nicht zerplatzt. Der Käfig kann mehrteilig, bevorzugt zweiteilig sein. Der Käfig (3) kann sowohl einen Boden aufweisen als auch ohne Boden gestaltet sein. Bevorzugt weist der Käfig (3) keinen Boden auf.
• Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Käfig (3) zweiteilig oder mehrteilig sein, und die Vorrichtung zusätzliche Einrichtungen aufweisen, mit denen die beiden Teile (3a, 3b) des Käfigs voneinander getrennt und zur Freigabe des befüllten Gebindes manuell oder automatisch, bevorzugt elektro-pneumatisch, auseinanderfahren. Insbesondere bei Käfigformen mit einer polygonen oder mehreckigen Grundfläche ist es zweckmäßig, wenn der Käfig entlang einer Diagonalen getrennt werden kann, weil dadurch eine Beschädigung der Gebinde vermieden wird.
• Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Käfig keinen Boden auf, das heißt, der Käfig ist unten offen. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders einfache Handhabung des Abfüllvorgangs. Nachdem der zweiteilige Käfig geschlossen und die beiden Teile miteinander verbunden worden sind, kann der eigentliche Befüllvorgang beginnen. So kann dann zum Beispiel das Gebinde direkt auf einer Platte oder Palette positioniert werden, der Einfüllstutzen kann dann in die Einfüllöffnung des Gebindes eingeführt und mit dem Gebinde luftdicht verbunden werden. Nach Beendigung der Befüllung können dann die beiden Käfigkeile voneinander getrennt und auseinandergefahren werden, um das befüllte Gebinde freizugeben. Da das gefüllte Gebinde dann bereits auf einer Platte oder Palette steht, kann es in einfacher Weise mit einem Transportgerät entfernt werden.
• Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Figuren noch einmal verdeutlicht.
• Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit geöffnetem Käfig.
• Wie aus den Figuren ersichtlich, weist die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gerüst 1 mit zwei oben liegenden Laufschienen 2 auf, entlang derer die beiden Hälften 3a und 3b des Käfigs (3) mit üblichen Antriebseinrichtungen bewegt werden können.
• In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform hat der Käfig eine quadratische Grundfläche und wird entlang der Diagonalen in die beiden Hälften 3a und 3b geteilt. Dies stellt sicher, dass die beiden Hälften einfach von dem befüllten Gebinde getrennt werden können, selbst wenn der aufgrund eines hohen Abfülldrucks an den Käfig gepresst wurde.
• Weiterhin weist der Käfig zwei Halbschalen 4a und 4b auf, die im geschlossenen Zustand den Einfüllstutzen (nicht gezeigt) umschließen.
• Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Käfig (3) unten offen und das Gebinde wird während des Befüllvorgangs auf einer Palette oder Platte positioniert. Weiterhin ist es, wie aus den Figuren ersichtlich, vorteilhaft, wenn der Abfüllstutzen bezüglich des Gerüsts 1 symmetrisch angeordnet ist, so dass eine Käfighälfte 3a weiter von der Palette oder Platte 5 entfernt werden kann, um so einen einfachen Zugang zum Beispiel für einen Transportgerät zur Entfernung des befüllten Gebindes zu erreichen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Befüllen von Gebinden, insbesondere mit körnigen, pulverförmigen oder hochdispersen stark lufthaltigen Feststoffen, mit einem Einfüllstutzen, der in die Einfüllöffnung des Gebindes einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfüllstutzen so ausgestaltet ist, dass die Feststoffe unter Druck eingefüllt werden können und das Gebinde von einem zwei oder mehrteiligen Käfig (3) umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfüllstutzen mit einer flexiblen Abichtungseinhaut ausgestattet ist und somit eine staubfreie Druckbefüllung ermöglicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) eine Grundfläche ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Polygon, Kreis, Halbkreis, Ellipse, Trapez, Dreieck, Raute, Quadrat und Rechteck oder eine sternförmige Grundfläche aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) zweiteilig oder mehrteilig ist und die Vorrichtung zusätzliche Einrichtungen aufweist, mit denen die beiden oder mehrere Teile (3a, 3b) des Käfigs voneinander getrennt und zur Freigabe des befüllten Gebindes auseinandergefahren werden können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen manuell oder durch Antriebe auseinandergefahren werden.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) gasdurchlässig ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) Wände mit Öffnungen oder ausreichender Porösität aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände aus einem Material ausgewählt aus Lochblech, Gitter oder Netzmaterial, Gewebe oder Sindermaterial gefertigt sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig mit Boden oder bevorzugt ohne Boden ausgestattet ist.

10. Verfahren zum Befüllen von Gebinden, insbesondere mit hochdispersen stark lufthaltigen körnigen, pulverförmigen Stoffen, durch Anordnen eines luftdurchlässigen Gebindes in eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, luftdichtes Verbinden des Gebindes mit dem Einfüllstutzen, Befüllen des Gebindes unter Druck und Entfernen des befüllten Gebindes.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8 verwendet wird und zum Entfernen des Gebindes aus mehrteilig bevorzugt zwei Hälften des Käfigs voneinander getrennt, auseinandergefahren werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebinde aus luftdurchlässigem Kunststoffgewebe, vorzugsweise Polypropylengewebe gefertigt ist. Kunststoffgewebe, Textilgewebe, Kartonage, Papier, Kunststoffvlies, Textilvlies oder Verbunde aus den genannten Materialien sind möglich.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfülldruck im allgemeinen 0-8 bar, vorzugsweise 0-2 bar und besonders bevorzugt 0,2-1,2 bar beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass alle hochdisperse stark lufthaltige körnige, pulverförmige Feststoffe, ausgewählt aus pyrogene Oxide, gefällte Oxide, Ruße sowie Modifikationen abgefüllt werden können.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebinde eine Grundfläche ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Polygon, Kreis, Halbkreis, Ellipse, Trapez, Dreieck, Raute, Quadrat und Rechteck oder eine sternförmige Grundfläche oder die Form einer Haube, von zusammengesetzten Taschen oder eines eingeschnürten Sacks aufweist.