DE10150043C1 - Vorrichtung und Verfahren zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut - Google Patents

Abstract

Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut aus einem Vorlagebehälter (1) in eine Gießpfanne kann mit Hilfe einer mobilen Kombination aus einem Dosierbehälter (2), einer Fördervorrichtung (3) sowie einer kombinierten Wäge- und Dosiereinheit (4) das jeweilige Schüttgut sicher und problemlos dosiert und in den Pfannenbereich verbracht werden. Dabei trägt die Vorrichtung insbesondere der Arbeitssicherheit Rechnung, indem sie mit einem Inertgasanschluss ausgestattet und in einem schützenden Außenrahmen untergebracht werden kann, wobei insbesondere die kombinierte Wäge- und Dosiereinheit von den eigentlichen Wägekomponenten auch räumlich getrennt sein kann, was die Bedienfreundlichkeit zusätzlich unterstützt. Eng verbunden mit dieser Vorrichtung ist das ebenfalls beanspruchte Verfahren zu sehen, das den speziellen Bedürfnissen und Gegebenheiten der Pfannenmetallurgie Rechnung trägt und insbesondere ein gezieltes Abwiegen, Dosieren und Fördern von Calciumcarbid ermöglicht.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut aus einem Vorlagebehälter in eine Gießpfanne.

Im Zusammenhang mit der Nachbehandlung von Flüssigschmelzen ist insbesondere in der Pfannenmetallurgie das Zusetzen von geeigneten Schüttgütern und vor allem von Calciumcarbid ein gängiger Prozessschritt, um die Qualität des Stahls zu verbessern.

Die Zugabe dieser Nachbehandlungsmittel erfolgt üblicherweise in genau definierten Mengen und meist mit Hilfe von Förder- und Einblasapparaturen, entweder vor dem Befüllen der Pfanne mit der Stahlschmelze oder direkt in die Schmelze.

Problematisch hierbei ist allerdings in vielen Fällen die gezielte Entnahme der benötigten Mengen des Behandlungsmittels aus dem Vorratsbehälter und deren Weiterleitung an/in die Pfanne. Die entsprechend eingesetzten Vorrichtungen sind meist an die spezifischen Anforderungen angepasst und daher in den jeweils benötigten Ausführungsformen kommerziell nicht erhältlich. Vorrichtungen die aber zum beschriebenen Zweck verwendet werden können, sind bspw. aus den Industrieprospekten von EMDE Industrie-Technik und von Umformtechnik Hausach GmbH bekannt. Dort sind bspw. Abfüllanlagen für Großsäcke (sogenannte Big-Bags) beschrieben, die aus einem Grundgestell mit entsprechenden Höhenanpassungen, einer elektronischen Waage mit Dosiersteuerung, wahlweise einem Fahrgestell sowie einer Entstaubungs- und Aufblaseinrichtung für den Big-Bag-Innensack ausgestattet sind. Diese Anlage eignet sich für flexible Schüttgutbehälter von 400 bis 1 2001 l Inhalt und ist wahlweise in stationärer oder fahrbarer Ausführung lieferbar. Bei den von Umformtechnik Hausach beschriebenen Sonderanlagen handelt es sich um Geräte zur Container- oder Bagbefüllung, die auf Plattformwaagen stehen und eine staubfreie Befüllung gewährleisten sollen. Angeboten werden in dem Zusammenhang auch Vibrations-Dosierschnecken und Dosierschnecken mit Rührwerk.

Einen gravierenden Nachteil stellt auch bei den dort beschriebenen Vorrichtungen die nicht gezielt mögliche Entnahme der benötigten Mengen an Produkten dar, die in diesen Vorrichtungen vorgehalten werden.

Für die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut aus einem Vorlagebehälter in eine Gießpfanne zu entwickeln, mit der die gewünschten Entnahmemengen in einem möglichst breiten Wägebereich exakt vorgewählt, gezielt aus dem Vorratsbehälter entnommen und ohne zeitlichen Verzug direkt in die Pfanne geleitet werden können.

Gelöst wurde diese Aufgabe mit einer entsprechenden Vorrichtung, im Wesentlichen bestehend aus einer mobilen Kombination aus

a) einem Dosierbehälter (2),

• a) einer Fördervorrichtung (3) sowie
• b) einer kombinierten Wäge- und Dosiereinheit (4).

Überraschend hat sich beim praktischen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, dass mit ihrer Hilfe die jeweils gewünschten Mengen an zumeist körnigem Schüttgut problemlos vorgewählt werden können und dass die eingestellten Mengen aus dem Dosierbehälter mit Hilfe der Wäge- und Dosiereinheit ohne Verstopfungen auf die Fördervorrichtung und über diese in einfacher Weise direkt in die Pfanne eingebracht werden können.

Dabei trägt die Vorrichtung gemäß Erfindung selbst problematischen Behandlungsmitteln wie bspw. Calciumcarbid durch den möglichen Einsatz von Schutzgas Rechnung und sie zeichnet sich aufgrund der einfachen und robusten Modulkomponenten durch eine einfache Handhabung und eine unkomplizierte Mobilität in den zumeist engen Arbeitsbereichen der Stahlpfannen aus.

Die Vielzahl dieser Vorteile war so nicht zu erwarten.

Die nachfolgenden Abbildungen veranschaulichen die Vorteile der beanspruchten Vorrichtung.

Abb. 1 zeigt perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Abb. 2 zeigt die Vorrichtung in Kombination mit einem aufgesetzten Vorlagebehälter (1).

Wie bereits beschrieben, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung immer gemeinsam mit einem entsprechenden Vorlagebehälter eingesetzt, der große Mengen des jeweiligen Schüttguts vorhalten kann.

In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, wenn es sich beim Vorlagebehälter (1) um einen mobilen und/oder kranbaren und stapelbaren Container mit konischem Querschnitt handelt, der über einen außenliegenden Rahmen und eine unten liegende Auslassöffnung (1a) verfügt, die zusätzlich einen Schieberverschluss aufweist. Derartige Container haben sich insbesondere zum Transport von Calciumcarbid bewährt, der speziellen Sicherheitsmaßnahmen unterliegt.

Insgesamt kommen für die vorliegende Vorrichtung insbesondere Vorlagebehälter (1) in Frage, die ein Volumen zwischen 1.000 und 2.000 Nl und vorzugsweise 1.500 Nl aufweisen.

Der ebenfalls als erfindungswesentlich anzusehende Dosierbehälter (2) sollte vorzugsweise über eine umgekehrte Pyramidengeometrie mit einer oben liegenden, integrierten Einfüllöffnung (2a) verfügen, die vorzugsweise die Auslassöffnung (1a) des Vorlagebehälters (1) gasdicht aufnimmt, und zusätzlich eine unten liegende Auslassöffnung (2b) aufweisen.

Mit Hilfe dieses Dosierbehälters (2) kann bereits eine größere Menge des Schüttgutes aus dem Vorlagebehälter (1) entnommen und vorgehalten werden, wobei sich Volumina des Dosierbehälters (2) zwischen 300 und 700 Nl, vorzugsweise 500 Nl, als besonders günstig gezeigt haben.

Speziell bei der Umsetzung und Förderung von problematischen Schüttgütern - wie es das bereits erwähnte Calciumcarbid darstellt - kann es wichtig sein, dass die einzelnen Vorrichtungsmodule ohne größere Spielräume dicht ineinander greifen, weshalb die vorliegende Erfindung vorsieht, dass die Auslassöffnung (2b) unmittelbar und vorzugsweise gasdicht mit der Fördervorrichtung (3) verbunden ist. Damit kann einem unbeabsichtigten Luft-, Sauerstoff und vor allem Feuchtigkeits-Eintritt in die Vorlage-, Dosier- und Förderräume vorgebeugt werden und eventuelle explosionsartige Ereignisse können vermieden werden.

Zur Weiterbeförderung der jeweils vorgewählten und abgewogenen Schüttgutmenge hat sich eine Fördervorrichtung (3) im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders geeignet erwiesen, die als Förderrohr mit einer vorzugsweise integrierten Förderschnecke ausgebildet ist.

Im Sinne einer möglichst kompakten und platzsparenden Bauweise hat es sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn die Fördervorrichtung (3) in ihrer Gesamtheit nach oben gerichtet ist, wobei der Anstiegswinkel der Fördervorrichtung (3) bzw. des Förderrohres vorzugsweise in einem dem Neigungswinkel der Außenwandung des Dosierbehälters (2) entsprechenden Winkel ausgerichtet sein sollte.

Die Fördervorrichtung (3) läuft damit parallel zum Austragskonus des Dosierbehälters und kann damit bei geringem Raumbedarf dem jeweils nachgeschalteten Aufnahmemodulen für das beförderte Schüttgut angepasst werden.

Bei der Wäge- und Dosiervorrichtung (4) handelt es sich zumeist um ein als elektronische Steuereinheit ausgelegtes Modul, mit dessen Hilfe das aus dem Vorlagebehälter (1) zu entnehmende Gewicht voreingestellt und dann der Dosier- und Fördervorgang gestartet wird. Dabei kann der Wäge- und Dosiervorgang beliebig von außen unterbrochen, neu gestartet oder auch beendet werden.

Die vorliegende Erfindung berücksichtig auch, dass es sich bei der eigentlichen Wiegekomponente der Wäge- und Dosiereinheit (4) um mindestens eine Wägezelle handelt, die vorzugsweise von der Wäge- und Dosiereinheit (4), also der elektronischen Steuereinheit, räumlich getrennt ist.

Gemeinsam mit dem ebenfalls bevorzugten Merkmal, dass die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung in einen Außenrahmen integriert ist, der vorzugsweise der Grundfläche des Außenrahmens des Vorlagebehälters (1) entspricht und der besonders bevorzugt die Wägezelle(n) der Wäge- und Dosiereinheit (4) trägt, kann somit der Vorlagebehälter (1) in einfacher Weise auf den oberen Teil des Dosierbehälters (2) der beanspruchten Vorrichtung aufgesetzt werden, wobei die jeweiligen Aufsetzpunkte mit Wägezellen versehen sein können. Die Wäge- und Dosiereinheit (4), über die die zu entnehmende Schüttgutmenge vorgewählt und der Dosier- und Fördervorgang gestartet wird, kann dabei zum Schutz vor Beschädigungen innerhalb des Rahmens der Vorrichtung untergebracht sein.

Wie bereits angesprochen, kann es sich bei den zu wiegenden und dosierenden Schüttgütern um luft, sauerstoff oder feuchtigkeitsempfindliche Verbindungen handeln, weshalb im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, dass die Vorrichtung über einen Inertgasanschluss verfügt.

Dem u. a. erfindungswesentlichen Merkmal einer mobilen Kombination trägt die Erfindung insbesondere dadurch Rechnung, dass die Vorrichtung über Aufnahmeeinheiten verfügt, die sie insbesondere für Kranhaken oder für Gabeln von Gabelstapler oder Gabelhubwagen zugänglich macht und wodurch sie in einfacher Weise umzusetzen und zu transportieren ist.

Neben der Vorrichtung an sich beansprucht die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut, das mit Hilfe der eben beschriebenen Vorrichtung in all seinen beanspruchten Varianten durchgeführt wird.

Dabei wird der Vorlagebehälter (1) vorzugsweise auf die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgesetzt, wobei es insbesondere hilfreich ist, dass die Vorrichtung über einen außen liegenden Rahmen verfügen kann, der den Abmessungen des Vorlagebehälters (1) entspricht.

Im Weiteren hat es sich als günstig erwiesen, wenn zwischen der Auslassöffnung (1b) des Vorlagebehälters (1) und der Einfüllöffnung (2a) des Dosierbehälters (2) eine Verbindung hergestellt wird, dann an der Wäge- und Dosiereinheit (4) die zu entleerende und zu fördernde Schüttgut-Menge vorgewählt und schließlich der Dosiervorgang gestartet wird. Dabei kann mit Hilfe der Wäge- und Dosiereinheit (4) der Fördervorgang beliebig oft unterbrochen, neu gestartet und wiederholt werden, wodurch der gesamte Behandlungsvorgang der Metallschmelze gezielt geregelt werden kann.

Für das vorliegende Verfahren hat sich ein Dosierbereich zwischen 3 und 3.000 kg als besonders geeignet erwiesen, wobei die Dosiergenauigkeit im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere in einem Bereich von 0,5 bis 5 kg liegen sollte.

Schließlich kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Schüttgut und dessen Partikelgröße die Dosiergeschwindigkeit von Bedeutung sein, weshalb für die vorliegende Erfindung ein Bereich zwischen 10 und 200 kg/min und vorzugsweise ein Bereich zwischen 50 und 100 kg/min als bevorzugt anzusehen sind.

Wie die gesamte Vorrichtung trägt auch das damit im Zusammenhang stehende beanspruchte Verfahren der Arbeitssicherheit insofern Rechnung, als sie berücksichtigen, dass der Dosier- und Fördervorgang unter Inertgasbedingungen durchgeführt wird, was die vorliegende Erfindung ebenfalls berücksichtigt.

Als ein Vorteil sowohl der beanspruchten Vorrichtung als auch des vorliegenden Verfahrens hat sich gezeigt, dass die jeweiligen Partikelgrößen des Schüttgutes in einem breiten Bereich gewählt werden können, wobei Partikelgrößen des zu dosierenden und zu fördernden Schüttgutes bevorzugt werden, die zwischen 2 und 20 mm betragen.

Insgesamt hat sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders für Schüttgüter bewährt, bei denen es sich um Calciumcarbid handelt bzw. die Calciumcarbid-Anteile enthalten.

Zusammenfassend bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung und das mit ihr zusammenhängende Verfahren zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut die Möglichkeit, im Bereich der meist beengten Platzverhältnisse von Gießpfannen Schüttgüter und insbesondere Stahlbehandlungsmittel sicher zu dosieren und zu transportieren, wobei sich die jeweiligen erfindungswesentlichen Module der beanspruchten Vorrichtung als äußerst störunempfindlich und leicht handhabbar erwiesen haben.

Claims (22)

1. Vorrichtung zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut aus einem Vorlagebehälter (1) in eine Gießpfanne, im Wesentlichen bestehend aus einer mobilen Kombination aus

• a) einem Dosierbehälter (2),
• b) einer Fördervorrichtung (3) sowie
• c) einer kombinierten Wäge- und Dosiereinheit (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Vorlagebehälter (1) um einen mobilen und/oder kranbaren und stapelbaren Container mit konischem Querschnitt, außenliegendem Rahmen und unten liegender Auslassöffnung (1a) mit Schieberverschluss handelt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagebehälter (1) ein Volumen zwischen 1.000 und 2.000 Nl vorzugsweise 1.500 Nl, aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierbehälter (2) über eine umgekehrte Pyramidengeometrie mit einer oben liegenden integrierten Einfüllöffnung (2a), die vorzugsweise die Auslassöffnung (1a) gasdicht aufnimmt, und einer unten liegenden Auslassöffnung (2b) verfügt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierbehälter (2) ein Volumen zwischen 300 und 700 Nl, vorzugsweise 500 Nl, aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (2b) unmittelbar und vorzugsweise gasdicht mit der Fördervorrichtung (3) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (3) als Förderrohr mit vorzugsweise integrierter Förderschnecke ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (3) nach oben gerichtet ist, vorzugsweise in einem dem Neigungswinkel der Außenwandung des Dosierbehälters (2) entsprechenden Winkel.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Wiegekomponente der Wäge- und Dosiereinheit (4) um mindestens eine Wägezelle handelt, die vorzugsweise von der Wäge- und Dosiereinheit (4) räumlich getrennt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie über einen Inertgasanschluss verfügt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen Außenrahmen integriert ist, der vorzugsweise der Grundfläche des Außenrahmens des Vorlagebehälters (1) entspricht und der besonders bevorzugt die Wägezelle(n) der Wäge- und Dosiereinheit (4) trägt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie über Aufnahmeeinheiten insbesondere für Kranhaken oder für Gabeln von Gabelstapler oder Gabelhubwagen verfügt.

13. Verfahren zum gezielten Wiegen und Dosieren von Schüttgut, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagebehälter (1) auf die Vorrichtung aufgesetzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen der Auslassöffnung (1b) und der Einfüllöffnung (2a) hergestellt wird, dann an der Wäge- und Dosiereinheit (4) die zu entleerende und zu fördernde Schüttgut- Menge vorgewählt und schließlich der Dosiervorgang gestartet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Wäge- und Dosiereinheit (4) der Fördervorgang beliebig oft unterbrochen, neu gestartet und wiederholt werden kann.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierbereich zwischen 3 und 3.000 kg beträgt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiergenauigkeit in einem Bereich von 0,5 bis 5 kg liegt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiergeschwindigkeit zwischen 10 und 200 kg/min und vorzugsweise zwischen 50 und 100 kg/min liegt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosier- und Fördervorgang unter Inertgasbedingungen durchgeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße des zu dosierenden und zu fördernden Schüttgutes zwischen 2 und 20 mm beträgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Schüttgut um Calciumcarbid handelt.