Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Verfügung
zu stellen, womit eine schnellere Herstellung von verdichteten Partikelpackungen
möglich
ist, wobei die Partikelpackungen eine höhere Verdichtung aufweisen,
die Reproduzierbarkeit verbessert wird, die Größe der Versuchsapparatur, innerhalb
derer die verdichteten Partikelpackungen zum Einsatz kommen, verkleinert
und somit eine Parallelisierung von mehreren Vorrichtungen erreicht
werden kann.
Diese
und weitere Aufgaben werden gelöst durch
eine Vorrichtung zur Herstellung von verdichteten Partikelschüttungen
mit einem Behälter
zur Aufnahme von Partikeln, einer Führungseinrichtung zur Halterung
und Führung
des Behälters
und einer Verdichtungseinrichtung, wobei die Verdichtungseinrichtung
mit dem Behälter
in Wirkverbindung steht.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann weiterhin einen verstellbaren Anschlag aufweisen, welcher vorzugsweise
mehrdimensional verstellbar ist. Beispielhaft sei hier die Kombination
von linearer einachsiger Verstellung mit einer drehbaren Verstellung
um eine Rotationsachse genannt. Ferner kann der Anschlag derart
ausgestaltet sein, dass neben der Verstellbarkeit eine vollständige Demontage
des Anschlags möglich
ist. Der Anschlag weist zudem vorzugsweise Klemmmittel auf, mit
welchen der Anschlag in vorbestimmten Positionen fixierbar ist.
Der Anschlag ist ferner geeignet, mit Mitteln zu dessen Führung zusammenzuwirken.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann weiterhin eine oder mehrere Führungseinrichtungen für mehrere
Behälter
aufweisen, wobei die Verdichtungseinrichtung bevorzugt einen oder
mehrere Hubkolben aufweist. Diese, insbesondere unter dem Gesichtspunkt
der Parallelisierung angestrebte Ausführungsform, ermöglicht es,
eine größere Anzahl
von verdichteten Partikelschüttungen
parallel herzustellen. Bevorzugt steht dabei jeweils ein Behälter mit
jeweils einem Hubkolben in Wirkverbindung oder mehrere Behälter mit
einem Hubkolben in Wirkverbindung. Die Anzahl der Behälter liegt
dabei bevorzugt im Bereich von 2 bis 1000, insbesondere im Bereich von
2 bis 100.
Des
weiteren weist die Verdichtungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bevorzugt ein oder mehrere Magnetventile auf. Der oder die Hubkolben
der Verdichtungseinrichtung der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt
pneumatisch betrieben. Dabei wird mittels der Magnetventile vorzugsweise
die Zufuhr des Pneumatikmediums zum Hubkolben gesteuert.
Die
Behälter
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weisen zudem bevorzugt einen Verschluss beziehungsweise mehrere
Verschlüsse
auf, welche vorzugsweise gasdurchlässig sind. In einer bevorzugten
Ausführungsform
sind die Behälter
Rohrreaktoren, welche wenigstens einseitig einen solchen gasdurchlässigen Verschluss
aufweisen. Bei diesem Verschluss kann es sich beispielsweise um
eine Fritte oder um ein feinmaschiges Drahtnetz handeln, wodurch
der Austritt der in dem Behälter
befindlichen Partikel verhindert wird. Der Verdichtungsvorgang kann
zudem verstärkt
bzw. unterstützt
werden, wenn mittels einer Vakuumpumpe ein Unterdruck an der gasdurchlässigen Endseite
des Behälters
angelegt wird.
Die
Führungseinrichtung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ebenfalls einen
Verschluss aufweisen, wobei dieser Verschluss die Funktion des Anschlags
ersetzen kann. Dabei wird nach Einführen des Behälters in
die Führungseinrichtung
diese durch den Verschluss einseitig geschlossen. Der Verschluss
befindet sich dabei vorzugsweise auf der dem Hubkolben gegenüberliegenden
Seite. Weiterhin kann die Führungseinrichtung
mehrteilig gestaltet sein, wodurch eine ähnliche Funktion des Verschlusses
bzw. Anschlags erreicht wird. Denkbar in diesem Zusammenhang wäre beispielsweise
eine Rohrkonstruktion, bei welcher koaxial zwei Rohre verschiedenen
Durchmessers gegeneinander verstellbar und fixierbar sind, wobei
ein Rohr einseitig geschlossen ausgebildet ist und somit die Anschlagsfunktion übernimmt.
Die
Bewegungsrichtung des Hubkolbens sowie des Behälters der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist bevorzugt vertikal. Dadurch kann auf Federelemente verzichtet
werden, da der oder die Behälter aufgrund
der Schwerkraft und aufgrund eines vom Anschlag auf die Behälter ausgeübten Rückstoßimpulses
wieder zurück
auf den Hubkolben fällt.
Eine horizontale Hubkolbenbewegung bzw. eine Bewegungsrichtung des
Hubkolbens verschieden von der vertikalen Bewegung ist ebenfalls
möglich,
wobei das Zurückbewegen
des Behälters
vom Anschlag zum Hubkolben zusätzlich
zum Rückstoßimpuls
von Federelementen unterstützt
werden kann.
Vorteilhafterweise
weist die vorliegende Erfindung eine Datenverarbeitungsanlage auf.
Mit dieser Datenverarbeitungsanlage ist die Steuerung und/oder Regelung
der gesamten Vorrichtung bzw. einzelner Komponenten sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens
möglich,
welches im Folgenden näher
beschrieben wird.
Die
Partikelgröße der zu
verdichtenden Partikel liegt bevorzugt im Teilchengrößenbereich
von 4 μm
bis 5000 μm,
insbesondere bevorzugt im Teilchengrößenbereich von 40 μm bis 600 μm.
Die
vorliegende Erfindung betrifft neben der bereits beschriebenen Vorrichtung
ein Verfahren zur Herstellung von verdichteten Partikelschüttungen, welches
die Schritte:
- (a) Befüllen eines Behälters mit
einem ersten partikelförmigen
Material,
- (b) Verschließen
des Behälters
und
- (c) Verdichten des ersten partikelförmigen Materials
umfasst,
wobei ein Hubkolben derart auf den Behälter einwirkt, dass der Behälter in
einer Führungseinrichtung
in Richtung eines Anschlags beschleunigt wird und sich nach Aufprall
auf den Anschlag wieder in Richtung des Hubkolbens zurück bewegt.
Dieser Bewegungsablauf des Behälters
wird entsprechend einer bestimmten Hubzahl solange wiederholt, bis ein
vordefinierter Verdichtungsgrad des ersten partikelförmigen Materials
erreicht ist. Dabei kann beispielsweise die Hubzahl sowie die Hubgeschwindigkeit
von der Datenverarbeitungsanlage entsprechend dem erreichten Verdichtungsgrad
in Abhängigkeit zum
vordefinierten Verdichtungsgrad variiert werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann entsprechend der Schritte (a) bis (c) mit einem oder mehreren
weiteren partikelförmigen
Materialien wiederholt werden. Dabei werden die Schritte (a) bis
(c) mit den weiteren partikelförmigen
Materialien vorzugsweise mit jeweils einem Behälter durchgeführt. Ferner
ist es möglich,
einen Behälter
mit verschiedenen partikelförmigen
Materialien nacheinander zu befüllen
und zu verdichten, wie auch das Verdichten jedes einzelnen partikelförmigen Materials
nacheinander in einem Behälter,
um so eine geschichtete verdichtete Partikelschüttung zu erreichen. Insbesondere
für eine
saubere Schichtung der einzelnen partikelförmigen Materialien übereinander
ist die Durchführung
der Schritte (a) bis (c) nacheinander mit jedem einzelnen partikelförmigen Material
bevorzugt.
Die
Schritte (a) bis (c) werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bevorzugt mit mehreren Behältern
parallel durchgeführt.
Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, da das vorliegende
Verfahren in der Hochdurchsatz-Katalysatorforschung zur Anwendung
kommt und dabei eine hohe Anzahl von Katalysatorproben in Form von
verdichteten Partikelschüttungen
mit gleichen Verdichtungseigenschaften benötigt werden.
Bevorzugt
führen
die Hubkolben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Hubzahl
im Bereich von 200 bis 1200 Hüben
pro Minute aus. Mit einer Hubzahl in diesem Bereich werden je nach
Art und Menge des zu verdichtenden partikelförmigem Material die besten
Verdichtungsergebnisse erzielt. Eine Hubzahl außerhalb dieses Bereiches ist
jedoch ebenfalls denkbar.
Die
während
der Verdichtung auf das partikelförmige Material einwirkende
Energie wird bevorzugt durch vorbestimmte Parameter vorgegeben. Diese
Parameter werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe: Bewegungsgeschwindigkeit
des Kolbens, Beschleunigung des Kolbens, Frequenz der Kolbenhübe, Abstand
von Behälter
zu Anschlag, Elastizität
des Anschlag-, Behälter-
und Hubkolbenmaterials, Gesamthubzahl sowie Hubkraft des Kolbens.
Diese Aufzählung
ist nicht abschließend.
Die aufgezählten
Parameter werden vorzugsweise mittels der Datenverarbeitungsanlage
anhand von gespeicherten Sollwerten für die jeweilige Partikelart und
Partikelmenge vorbestimmt, und während
des Verfahrens je nach zu erreichendem Verdichtungsgrad variiert,
was mittels der Steuerung und/oder Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. einzelner ihrer Komponenten erreicht wird.
Charakteristisch
für das
erfindungsgemäße Verfahren
ist weiterhin, dass die Partikel beziehungsweise das partikelförmige Material
in dem oder den Behältern
mittels einer inhomogenen Bewegung und/oder oberwellenreichen Schwingung
verdichtet werden.
In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Eigenschaften
der partikelförmigen
Materialien – wie
beispielsweise Teilchengröße, Teilchengrößenverteilung
und Dichte – den
Verdichtungsvorgang entscheidend beeinflussen. Die Teilchengrößen der
zu verdichtenden Partikel liegen im allgemeinen in einem Bereich
von 4 μm
bis 5000 μm, wobei
der Teilchengrößenbereich
von 40 μm
bis 600 μm
bevorzugt ist. Ein einzelnes partikelförmiges Material kann unterschiedliche
Eigenschaften bezüglich der
Teilchengrößenverteilungen
und Dichte aufwei sen insbesondere gegenüber einem anderen. Die experimentellen
Bedingungen sollten so gewählt
werden, dass bei der Versuchsdurchführung eine Entmischung der
partikelförmigen
Materialien möglichst ausgeschlossen
wird.
Besonders
bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der oder die
Behälter,
mit den partikelförmigen
Materialien automatisiert in die Vorrichtung übergeben und wieder entnommen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann dabei so automatisiert werden, dass die Behälter seriell automatisch abgearbeitet
werden, beispielsweise mit einem Greifarm zum Ein- beziehungsweise
Ausführen
der Behälter,
welche zum Beispiel mittels eines Fließbands bereitgestellt werden.
Die Behälter
können
dabei in der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
beim Ein- und/oder
Ausführen
der Behälter
in oder aus der Vorrichtung sowie außerhalb der Vorrichtung, sowohl einzeln
nacheinander als auch zu mehreren parallel automatisiert gehandhabt
werden.
Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm mit Progammcodemitteln
zur Steuerung oder Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie Datenträger
mit diesem Computerprogramm. Auf diesem Datenträger sind beispielsweise die
in Referenzversuchen durchgeführten
Parameter sowie Ablaufroutinen gespeichert, welche mittels des Computerprogramms
und der Datenverarbeitungsanlage zur Steuerung bzw. Regelung der
Vorrichtung und des Verfahrens dienen.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
basiert unter anderem darauf, dass mit partikelförmigen Materialien befüllte Behälter mittels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einer vorzugsweise mechanischen Energieeinwirkung ausgesetzt werden.
Insbesondere die Energieeinwirkung auf die mit Partikeln befüllten Behälter wird
mittels der Steuerung bzw. Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kontrolliert, so dass der Verdichtungsgrad der Partikelschüttung und
die Zeit zum Erreichen des gewünschten
Verdichtungsgrades genau vorgegeben werden kann. Durch die wiederholte
Anwendung des Verfahrens auf einen oder mehrere Be hälter, die
sukzessive mit unterschiedlichen Partikelsorten befüllt werden, ist
ein Aufbau von komplexen Packungsstrukturen (insbesondere strukturierten
Schüttungen
mit Schichtstrukturen) möglich.
Ferner ist eine Verdichtung der unterschiedlichen Partikelsorten
mit jeweils unterschiedlichem Verdichtungsgrad möglich. Dabei wird jede Partikelsorte
in einem Behälter
auf einen anderen Verdichtungsgrad verdichtet. Dies ist selbstverständlich auch
mit nur einer Partikelsorte je Behälter möglich, welche schichtweise
in mehreren nacheinander durchgeführten Schritten (a) bis (c)
mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad verdichtet wird.
Die
Energie, die auf den mit partikelförmigen Materialien befüllten Behälter einwirkt,
wird durch mehrere Steuerparameter vorgegeben. Zu den bevorzugten
Steuerparametern gehören
dabei die Geschwindigkeit des pneumatisch angetriebenen Kolbens,
die Zahl der Kolbenhübe
pro Zeiteinheit sowie die Entfernung von der Oberkante des mit Partikeln befüllten Behälters bis
zur Anschlagplatte. Darüber hinaus
kann auch das Material und die Elastizität der Anschlagplatte vorgegeben
werden. Die Nutzung der Anschlagplatte zur Übertragung eines Rückstoßimpulses
auf den Behälter,
welcher bevorzugt in Form eines Rohrreaktors, insbesondere in Form
eines Liners vorliegt, ermöglicht
es, dass der mit Partikeln befüllte
Behälter
im Vergleich zu einem mit Stampfgeräten bewegten Behälter während eines
gesamten Bewegungszyklus die doppelte Anzahl von Anschlägen erfährt. Bei
Stampfgeräten
bewegt sich nur der Stampfkolben, nicht aber der Behälter mit
dem zu verdichtenden partikelförmigen
Material, wodurch das partikelförmige
Material pro Hub nur einmal verdichtet wird, im Gegensatz zur vorliegenden
Erfindung, bei welcher das partikelförmige Material pro Hub zweimal
verdichtet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ohne Federung
beziehungsweise ohne den Einsatz von Federn betrieben und ist daher viel
kostengünstiger
als die bekannten Apparaturen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, dass der Behälter
durch eine inhomogene Bewegung angetrieben wird, die zu einer oberwellenreicheren
Schwingung führt,
als bei den bisher bekannten Geräten
bzw. Verfahren.
Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind im nachfolgenden Teil beispielhaft aufgeführt und sind in keiner Weise
als Einschränkung
des erfindungsgemäßen Gegenstands
zu verstehen.
Beispiel 1:
Beispiel
1 bezieht sich auf eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der der Pneumatikantrieb des Hubkolbens über ein elektronisch getaktetes
Magnetventil betrieben wird. Zur Untersuchung der Eigenschaften
von Packungen (verdichtete Partikelschüttungen) wurden Untersuchungen
mit Steatit durchgeführt.
Die hierbei eingesetzten Steatitproben hatten eine Teilchengröße im Bereich
von 125 bis 160 μm.
Als Behälter
für die
Aufnahme der Partikel wurde ein etwa 300 mm langer Rohrreaktor ausgewählt, dessen
unteres Ende – gemäß der üblichen
und dem Fachmann bekannten Vorgehensweise – mit einem gasdurchlässigen Stopfen
versehen wurde. Der Innendurchmesser des Rohrreaktors betrug etwa
7 mm. Packungsuntersuchungen wurden unter Verwendung von Hubzahlen im
Bereich zwischen 200 und 1200 Hüben
pro Minute durchgeführt.
Beispiele 2 und 3:
Vergleichende
Partikelverdichtungsuntersuchungen an dem im Beispiel 1 dargestellten
Rohrreaktor wurden mit einem Stampfvolumeter und mittels Ultraschallanregung
durchgeführt.
Die
Schwankungen in der Höhe
der gepackten Partikelbetten waren im Fall der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Reaktorpackungen wesentlich geringer, als die Schwankungen
in der Höhe
der gepackten Pulverbetten (Partikelbetten), welche gemäß den bekannten
Verfahren hergestellt wurden. Die relativen Abweichungen in der
Packungshöhe
mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellter Packungen betrug max. 2 %. Die relative Abweichung
der Packungshöhe
von mittels bekannten Apparaturen hergestellter Packungen betrug
demgegenüber
5 % und mehr. Die Packungshöhe
der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Partikelbetten war mindestens 20 mm niedriger als
die Höhe
der Betten (Packungen), die nach bekannten Verfahren hergestellt
wurden. Daraus resultierend konnte gezeigt werden, dass die Wirksamkeit
der Verdichtung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung höher ist,
als die Wirksamkeit bekannter Verfahren bzw. Vorrichtungen.
Die
Zeitdauer zur Erreichung einer konstanten Höhe der Partikelpackung war
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zudem wesentlich geringer, als unter Verwendung der bekannten Apparaturen.
Bei der Herstellung von Partikelpackungen unter Verwendung der gleichen
Hubfrequenz konnten mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb von einem
Drittel der Zeitdauer stabile und höher komprimierte Partikelpackungen
im Vergleich zu gemäß bekannten
Verfahren hergestellten Partikelpackungen hergestellt werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignet sich
in hohem Maße
zur gleichzeitigen Verdichtung von mehreren mit Partikeln befüllten Reaktoren,
die vorzugsweise als Reaktorbündel
parallel bewegt werden können.
Innerhalb von kurzen Zeiträumen
ist es mittels einer entsprechend ausgelegten Hubapparatur möglich, die
Partikelschüttungen
in einer Vielzahl von Reaktoren gleichzeitig zu verdichten. Die Reproduzierbarkeit
der auf diese Weise hergestellten komprimierten Katalysatorbetten
ist zudem höher,
als die, gemäß bekannter
Verfahren hergestellten Betten.
Das
Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von verdichteten
Katalysatorbetten, bei denen das partikelförmige Katalysatormaterial gemeinsam
mit partikelförmigem
beispielsweise Inertmaterial verdichtet wird. Die Beimischung von
Inertmaterial zum Katalysatormaterial ermöglicht die Verdünnung des
zu testenden Katalysatormaterials. Das Inertmaterial sollte bezüglich der
Dichte und der Partikelgrößenverteilung ähnliche
Eigenschaften wie das Katalysatormaterial besitzen, um eine Partikelseparation
während
des Verdichtungsvorgangs auszuschließen.
Bei
katalytischen Testuntersuchungen kommt es vor, dass die mit Inertmaterial
verdünnten Katalysatoren
in unverdichteten Schüttungen
untersucht werden. Es wäre
demnach denkbar, dass die katalytischen Testdaten, die in Verbindung
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzielt werden, auf Grund der hohen Reproduzierbarkeit bei der Herstellung
der Katalysatorpackung geringere Streuungen aufweisen, als diejenigen,
die mit unverdichteten Katalysatorbetten erzielt werden.
Bei
einigen technischen Anwendungen werden verdichtete Katalysatorpackungen
eingesetzt, die sich in Glas- oder Keramikbehältern befinden. Bei speziellen
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Partikelverdichtung ist es möglich,
dass die Partikelschüttungen
in Behältern
aus Glas oder Keramik verdichtet werden. Bei diesen speziellen Ausführungsformen
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
beispielsweise elastische Dämpfungselemente
innerhalb der Vorrichtung bzw. Ummantelungen der Behälter auf,
die das Zerbrechen der Behälter
verhindern.
In
weiteren möglichen
Ausführungsformen kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einem Ofen betrieben werden. Dies kann dann von Vorteil sein,
wenn es erforderlich ist, die zu verdichtenden partikelförmigen Materialien
während
des Verdichtungsvorgangs zu erhitzen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer Glove-Box betrieben werden, falls die zu komprimierenden
Partikel nicht luftbeständig
sein sollten.
Bei
dem partikelförmigen
Material kann es sich beispielsweise um pulverförmiges Material und bei den
Partikeln beispielsweise um Pulver handeln.
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beiliegenden
Zeichnungen.
Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand weiterer in den Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei
zeigen
1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufnahme
eines Behälters,
und
2 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufnahme
mehrerer Behälter.
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mit
einem Behälter 22,
welcher vertikal von einer Führungseinrichtung 14 geführt wird.
Die Führungseinrichtung 14 ist
mittels zweier Klemmelemente 18 mit einer stabförmigen Führung 16 verbunden. Die
Klemmelemente können
an der stabförmigen Führung 16 linear
in Richtung der Längsachse
(Rotationsachse) der stabförmigen
Führung 16 verschoben
und drehbar um die Längsachse
der stabförmigen
Führung 16 verdreht
werden. Die stabförmige Führung 16 ist
stirnseitig mit einer Trägereinheit 12 verbunden.
Zwischen
Führungseinrichtung 14 und
Trägereinheit 12 ist
eine Verdichtungseinrichtung 20 vorgesehen, welche in Verlängerung
der Längsachse der
Führungseinrichtung 14 vertikal
angeordnet ist. Die Verdichtungseinrichtung 20 kann einseitig
zum Teil in die Führungseinrichtung 14 hineinragen.
Nach dem Einsetzen des zylinderförmigen
Behälters 22 in die
ebenfalls zylinderförmige
Ausnehmung der Führungseinrichtung 14,
liegt der Behälter 22 aufgrund seiner
Schwerkraft einseitig auf einem pneumatisch betriebenen Hubkolben
der Verdichtungseinrichtung 20 auf. Die Rotationsachsen
der rotationssymmetrischen Vorrichtungskomponenten Verdichtungseinrichtung 20,
Führungseinrichtung 14 und
Behälter 22 sind
bevorzugt vertikal ausgerichtet und deckungsgleich.
An
der stabförmigen
Führung 16 ist
weiterhin ein Anschlag 24 vorgesehen, welcher entlang der stabförmigen Führung 16 verschiebbar
und um die Längsachse
der stabförmigen
Führung 16 drehbar ist.
Zur Lagefixierung relativ zur stabförmigen Führung 16 weist der
Anschlag 24 ein Befestigungselement 26 auf. Der
plattenförmige
Anschlag 24 wird im Betrieb mit einem bestimmten Abstand
zur Stirnseite 28 des Behälters 22 an der stabförmigen Führung 16 fixiert.
Dabei ist der Abstand so bemessen, dass der Behälter 22 bei seiner
vertikalen Bewegung in Richtung des Anschlags 24 an den
Anschlag 24 anschlägt,
noch bevor er die Führungseinrichtung 14 verlässt. Somit
ist sichergestellt, dass der Behälter 22 während des
Verdichtungsvorgangs immer von der Führungseinrichtung 14 gehalten
bzw. geführt
wird und diese nicht verlässt.
Der Behälter 22 ist
während des
Verdichtungsvorgangs verschlossen, so dass kein Partikel den Behälter 22 verlassen
kann. Das wird beispielsweise durch einen Verschluss sichergestellt,
welcher an der Stelle der Stirnseite 28 vorgesehen, in 1 jedoch
nicht näher
dargestellt ist.
Die
Führungseinrichtung 14 ist
vorzugsweise in Form einer zylinderförmigen Halterung vorgesehen,
welche der Aufnahme eines mit unverdichtetem Partikelschüttungen
gefüllten
Behälters 22 und
als Führung
für den
Behälter 22 während des
Verdichtungsvorgangs dient. Zur Verdichtung der Partikelschüttungen
bzw. zur Herstellung einer verdichteten säulenförmigen Partikelpackung, wird
der mit Partikeln befüllte
Behälter 22 mittels
des sich linear bewegenden Hubkolbens der Verdichtungseinrichtung 20 entlang
der zylinderförmigen
Halterung (Führungseinrichtung 14)
stark beschleunigt, so dass der Behälter in Richtung des Anschlags 24 geschleudert wird.
Noch bevor der mit Partikeln gefüllte
Behälter 22 vollständig aus
der zylinderförmigen
Halterung (Führungseinrichtung 14)
austreten kann, schlägt
er mit der Stirnseite 28 auf den Anschlag 24 auf,
prallt von dem Anschlag 24 ab und bewegt sich, aufgrund der
Schwerkraft und des vom Anschlag 24 auf den Behälter 22 ausgeübten Rückstoßimpulses,
zurück in
die zylinderförmige
Halterung (Führungseinrichtung 14).
In der zylinderförmigen
Halterung (Führungseinrichtung 14)
schlägt
der Behälter 22 auf
den Hubkolben der Verdichtungseinrichtung 20 auf und wird
durch dessen Bewegung erneut in Richtung des Anschlags 24 beschleunigt.
In 2 ist
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur
Aufnahme mehrerer Behälter 22 dargestellt.
Dabei weist jeder Behälter 22 in
dieser Ausführungsform
jeweils einen Verschluss 30 auf. Ein in dieser Ausführungsform größer vorgesehener
Anschlag 24 mit einer Anschlagfläche, welche vorzugsweise der
Querschnittsfläche
der Führungseinrichtung 14 entspricht,
ist an einer stabförmigen
Führung 16 fixiert.
In dieser Ausführungsform
ersetzt eine ebenfalls größer gestaltete Verdichtungseinrichtung 20 die
in 1 vorgesehene Trägereinheit 12. Die
Verdichtungseinrichtung 20 dient in dieser Ausführungsform
als Aufnahme sowohl für
die stabförmige
Führung 16 als
auch für
die Führungseinrichtung 14.
Die Führungseinrichtung 14 kann
zur Aufnahme der Behälter 22 eine
große
Ausnehmung für
alle Behälter
oder mehrerer kleine Ausnehmungen für jeweils einen Behälter aufweisen. Entsprechend
ist die Verdichtungseinrichtung 20 gestaltet, welche im
Falle einer großen
Ausnehmung der Führungseinrichtung 14 vorzugsweise
einen Hubkolben für
alle Behälter 22 oder
im Falle mehrerer kleiner Ausnehmungen jeweils einen Hubkolben pro
Behälter 22 aufweist.
Im letzteren Fall ist auch die Verwendung eines Hubkolbens denkbar,
welcher mehrere Vorsprünge
aufweist, deren Anzahl und Lage der der Behälter 22 entspricht.