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Die
Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zum
Umfüllen
eines fließfähigen, insbesondere
eines schüttfähigen Produkts
aus einem Bevorratungsbehälter
in einen Aufnahmebehälter
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Gegenstand der Erfindung
ist auch ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 2.
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Fließfähige Produkte
im Sinne der Lehre der vorliegenden Patentanmeldung sind einerseits
Flüssigkeiten,
andererseits und insbesondere schüttfähige Feststoffe jedweder Konsistenz,
also auch beispielsweise granulatartige Schüttgüter. Handelt es sich bei dem
konkreten fließfähigen Produkt
um ein umweltgefährliches
Produkt, so sind bestimmte Sicherheitsvorschriften einzuhalten.
Handelt es sich bei dem fließfähigen Produkt
um eine Flüssigkeit,
so können
Spritzer oder Dämpfe
des Produkts ungewünschte
Verunreinigungen und Kontaminationen verursachen. Verwendet man
einen schüttfähigen Feststoff,
so gibt es beim Umfüllen
eine meist erhebliche Staubentwicklung, die zu Kontaminationen in der
Umgebung führen
können.
Für eine
Bedienungsperson ist die Staubentwicklung beim Umfüllen eines schüttfähigen Feststoffs
ein Problem nicht nur der Beeinträchtigung der Atmung und der
Sicht, sondern häufig
auch der Gesundheitsgefährdung.
Dies gilt insbesondere, wenn es sich um hochgradig gesundheitsschädliche schüttfähige Feststoffe,
insbesondere krebserzeugende Produkte handelt.
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Gesetzliche
Vorschriften wie die Vorschriften über die Technische Richtkonzentration
am Arbeitsplatz (TRK), insbesondere bei gesundkeitsgefährdenden
Stoffen, oder die maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK) regeln
den Umgang mit fließfähigen Produkten
der in Rede stehenden Art auch bei deren Handhabung, hier beim Umfüllen.
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Bedienungspersonen
müssen
bei der Handhabung entsprechend gefährlicher Stoffe häufig eine persönliche Schutzausrüstung tragen
(PSA). Das wird von der Bedienungsperson meist als sehr hinderlich
empfunden. Deshalb erwarten die technischen Regelwerke, daß das Umfüllen von
fließfähigen, insbesonderen
schüttfähigen Produkten
so gestaltet wird, daß die
Füllvorrichtung
wäh rend
des Umfüllens
vor Emissionen in die Umgebungsatmosphäre geschützt ist.
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Die
zuvor erläuterte
Problematik ist bereits erkannt worden. Bei einer aus dem Stand
der Technik bekannten Füllvorrichtung
für einen
oben offenen Bevorratungsbehälter
(US-A-5,302,073) wird bereits mittels einer nahe der Öffnung des
Bevorratungsbehälters
angeordneten, umlaufenden, mit Druck aufblasbaren Dichtung dafür gesorgt,
daß toxische Gase
und Dämpfe
nicht rückwärts am Bevorratungsbehälter vorbei
in die Atmosphäre
gelangen können. Dieser
Stand der Technik zeigt allerdings keinen Aufnahmebehälter, so
daß man
davon auszugehen hat, daß das
fließfähige Produkt
aus dem Bevorratungsbehälter
einfach offen in einen Aufnahmebehälter stürzt. Damit kann man diese Füllvorrichtung
nur in einer geschlossen äußeren Kabine
einsetzen, aus der dann entstehende Gase und Stäube insgesamt abgesaugt werden.
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In
der Praxis sind für
Füllvorrichtungen
der in Rede stehenden Art folgende Betriebsmethoden bekannt:
Der
Bevorratungsbehälter
wird in einer Kabine mittels eines Saugrüssels leergesaugt. Der Staubsaugerbehälter seinerseits
wird dann in den Aufnahmebehälter,
insbesondere einen Mischbehälter
oder einen Reaktionsbehälter,
entleert.
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Der
Bevorratungsbehälter
wird oberhalb des Aufnahmebehälters
angeordnet. Der Bevorratungsbehälter
wird innerhalb einer Kabine so gekippt, daß das Produkt aus dem Bevorratungsbehälter in
freiem Auslauf in den Aufnahmebehälter fließt. Entstehende Gase und Stäube werden
aus der Kabine abgesaugt.
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Ein
Containersystem wird mit einer mobilen Umfüllvorrichtung an den Aufnahmebehälter, insbesondere
den Mischbehälter,
angeschlossen. Auch hier wird entstehendes Gas oder entstehender
Staub mittels einer Absaugvorrichtung abgesaugt oder im Gaspendelverfahren
ausgetauscht.
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Allen
Systemen ist gemeinsam, daß bestimmte
Zusatzvorrichtungen vorhanden sein müssen, insbesondere eine Umfüllkabine
und eine Absaugvorrichtung. Damit ist die Standzeit zum Umfüllen des
Produkts groß.
Auch der Raumbedarf bekannter Füllvorrichtungen
ist vergleichsweise groß. Zusätzliche
Reinigungsko sten der Absauganlage, insbesondere auch der dort eingesetzten
Filter, sind nicht zu vernachlässigen.
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Ein
besonderes Problem stellt darüber
hinaus bei den bekannten Füllvorrichtungen
die Kontamination der Füllvorrichtung
sowie der Bevorratungsbehälter
selbst an ihren Außenflächen nach
dem Entleeren dar. Häufig
sind dann frei zugängliche
Außenflächen mit
dem Produkt, insbesondere dem Staub des schüttfähigen Feststoffes kontaminiert,
so daß am
Ende dann doch eine Bedienungsperson eine persönliche Schutzausrüstung tragen
muß, sei
es auch nur, um die verschlossenen Bevorratungsbehälter anschließend außen wieder
zu reinigen.
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Der
Lehre liegt somit das Problem zugrunde, eine Füllvorrichtung der in Rede stehenden
Art anzugeben, die einen effektiven Schutz gegen Emissionen in die
Umgebungsatmosphäre
während
des Umfüllens
gewährleistet,
ohne hohe Standzeiten zu verursachen. Optimal soll darüber hinaus
erreicht werden, daß persönliche Schutzausrüstungen
von der Bedienungsperson nicht getragen werden müssen.
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Die
zuvor aufgezeigte Problemstellung ist bei einer Füllvorrichtung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. In verfahrenstechnischer
Hinsicht ist das zuvor aufgezeigte Problem durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die
beanspruchte Füllvorrichtung
zeichnet sich in erster Linie dadurch aus, daß keine äußere Kabine vorhanden ist,
in der die Füllvorrichtung
angeordnet ist und der Füllvorgang
abläuft.
Es ist auch keine Absaugvorrichtung für Gase oder Stäube vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Füllvorrichtung
hat hingegen eine eigenständige
Schutzhaube, die den Bevorratungsbehälter mit dem Aufnahmebehälter fluiddicht
verbindet und im Inneren einen Produktströmungskanal bereitstellt. Dazu
tritt hinzu eine Kupplungseinrichtung zur Ankupplung des Behälterdeckels
der sich im Inneren der Schutzhaube befindet oder zumindest in die
Schutzhaube hinein öffnet.
Die Verlagerung des Behälterdeckels
zum Öffnen
des Produktströmungskanals
findet innerhalb der angeschlossenen Schutzhaube statt. Das kann
ein Abheben oder ein Aufschwenken des Behälterdeckels sein.
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Nach
Entleeren des Bevorratungsbehälters in
den Aufnahmebehälter,
beispielsweise also in den Mischbehälter oder in einen Reaktionsbehälter einer Weiterverarbeitungsanlage,
kann der Behälterdeckel ohne
Abnehmen der Schutzhaube wieder auf dem Bevorratungsbehälter angeordnet
werden.
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Die
Lehre der Erfindung ist also zunächst darauf
gerichtet, ohne äußere Kabine
ein fließfähiges, insbesondere
ein schüttfähiges Produkt
aus einem Bevorratungsbehälter
in einen Aufnahmebehälter
umfüllen
zu können,
und setzt dafür
eine Art Schleuse ein, die einenends mit dem Bevorratungsbehälter und anderenends
mit dem Aufnahmebehälter
verbunden werden kann, um so einen Produktströmungskanal zu bilden. Dabei
kommt es darauf an, daß der
Behälterdeckel
innerhalb der Schutzhaube öffenbar
ist, also innerhalb der Schutzhaube selbst bewegt oder jedenfalls
in die Schutzhaube hinein bewegt wird.
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Will
man dabei erreichen, daß alle
beim Umfüllvorgang
kontaminierten Flächen
nach Abschluß des
Umfüllvorgangs
nicht mehr zugänglich
sind bzw. nur noch nicht kontaminierte Flächen frei liegen, so empfiehlt
sich besonders die Verwirklichung der Lehre der Ansprüche 6 ff.
mit weiteren Ausgestaltungen bis Anspruch 10. Diese Ergänzung stellt
sicher, daß die
wechselseitige Abdeckung von Außenseite
des Behälterdeckels
und Anbringungszone wiederholbar herstellbar ist. Bei einer derart
ausgestalteten Füllvorrichtung
kann die Bedienungsperson letztlich ohne persönliche Schutzausrüstung auskommen. Dennoch
werden die Vorschriften der Technischen Richtkonzentration (TRK)
eingehalten, beispielsweise auch für krebserregende Stoffe.
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Bei
dem Bevorratungsbehälter
kann es sich insbesondere um ein handelsübliches Metallfaß handeln,
das zum Kippen, beispielsweise mit einer handeslüblichen Faßkippvorrichtung, gehandhabt
werden kann.
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Bei
dem umzufüllenden
Produkt kann es sich beispielsweise um Isocianatschuppen für die Klebstoffherstellung
handeln, die beim Umfüllen
einen erheblich umweltgefährlichen
Staub verursachen.
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In
konstruktiver Hinsicht kommt der Ausführung nach Anspruch 5 besondere
Bedeutung zu. Durch die Kapselung des Behälterdeckels in der Anbringungszone
sowie die flexible, balgartige Manschette ergibt sich in Neigungslage
die Funktion eines Schütttrichters
und in Ruhelage eine geschlossene, ringförmige, hermetische Dichtung.
Kontaminierte Flächen
können
dann im Inneren sicher eingeschlossen werden, wenn man die weiteren
Maßnahmen
gemäß Anspruch
6 ff. ausführt.
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Entsprechende Überlegungen
gelten für
das erfindungsgemäße Verfahren.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt
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1 eine Übersichtsdarstellung
einer Füllvorrichtung
für ein
Metallfaß als
Bevorratungsbehälter
auf einer üblichen
Faßkippvorrichtung,
in Ruhelage,
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2 eine 1 entsprechende
Darstellung mit der Füllvorrichtung
in Neigungslage,
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3 in
einer Sprengdarstellung die Füllvorrichtung
aus 1,
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4 den
Randbereich der Füllvorrichtung aus 1 bei
noch geschlossenem Bevorratungsbehälter, angezeigt bei IV in 3,
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5 in
schematischer Darstellung und im Schnitt den Bevorratungsbehälter aus 1 mit
abgehobenem Behälterdeckel,
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6 in
einer 5 entsprechenden Darstellung die Schutzhaube in
Ruhelage und
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7 in
vergrößerter Darstellung
ein Scharnier für
eine Füllvorrichtung
gemäß 3,
angezeigt bei VII in 3,
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8 den
Randbereich der Füllvorrichtung aus 1 bei
geöffnetem
Bevorratungsbehälter,
angezeigt an der Stelle wie in 7.
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Füllvorrichtung
zum Umfüllen
eines fließfähigen Produkts 1, das
in 1 in einem Bevorratungsbehälter 2 lediglich gestrichelt
angedeutet ist. Wie bereits eingangs erläutert worden ist, kann es sich
bei dem fließfähigem Produkt 1 um
eine Flüssigkeit
handeln. Insbesondere von Bedeutung ist die erfindungsgemäße Füllvorrichtung
aber für
ein schüttfähiges Produkt 1, beispielsweise
ein pulverförmiges,
sandförmiges, sonstwie
körniges
oder granulatartiges Produkt 1. Ein Beispiel dafür sind Isocianatschuppen,
deren Umfüllung
beispielsweise zum Beschicken eines Mi schers oder Reaktors stets
mit erheblichen Emissionsproblemen behaftet ist. Insbesondere die
Staubentwicklung beim Umfüllen
stellt ein beachtliches Problem dar, das in der einleitend genannten
Weise im Stand der Technik zu bewältigen versucht worden ist.
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1 zeigt
den Bevorratungsbehälter 2 und, lediglich
gestrichelt angedeutet, einen diesen Bevorratungsbehälter 2 oben
schließenden
Behälterdeckel 3.
Im konkreten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem Bevorratungsbehälter 2 um ein handelsübliches
Metallfaß mit
einem aufgelegten und mittels eines hier nicht dargestellten Spannringes
fixierten Behälterdeckel 3.
Andere Ausführungen
sind aus dem Stand der Technik bekannt und können auch hier eingesetzt werden.
Beispielsweise bekannt sind Kunststoff-Einwegbehälter oder Kanister, ferner
Hobbocks, Eimer und Container mit lose aufgelegten Deckeln, aber
auch Behälter
mit Klappdeckeln oder Schiebedeckeln.
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1 zeigt
andeutungsweise, daß das
Umfüllen
des fließfähigen Produkts 1 aus
dem Bevorratungsbehälter 2 in
einen Aufnahmebehälter 4 stattfinden
soll. Bei dem Aufnahmebehälter 4,
der in 1 nur angedeutet ist, kann es sich insbesondere
um einen Mischbehälter,
also einen Aufnahmebehälter
eines Mischers, oder um einen Reaktionsbehälter, also um einen Aufnahmebehälter einer
Reaktionsvorrichtung handeln. Da es hier nur um die Füllvorrichtung und
den Vorgang des Umfüllens
geht, kommt es auf die Eigenschaften eines solchen Aufnahmebehälters 4 nicht
weiter an.
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1 zeigt
nun zunächst
eine Kippvorrichtung 5 zum Kippen des Bevorratungsbehälter 2 aus einer
in 1 dargestellten Ruhelage in eine gegenüber der
Darstellung in 1 um etwa 100° geneigte Neigungslage,
in der das Produkt 1 aus dem Bevorratungsbehälter 2 in
den Aufnahmebehälter 4 fließen kann
(2). Dies geschieht vorzugsweise in freiem Auslauf,
also ohne daß zusätzliche
Hilfsmaßnahmen für dieses
Fließen
getroffen werden müssen.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Kippvorrichtung 5 am Ende einer Rollenbahn 6 angeordnet,
auf der der Bevorratungsbehälter 2 bis
zu der Kippvorrichtung 5 transportiert werden kann. Am Ende
der Rollenbahn 6 befindet sich ein ebenfalls mit Rollen
bestückter
Scherenhubtisch 7, durch den der Bevorratungsbehälter 2 bis
in eine Höhe
gehoben werden kann, die zur Anbrin gung eines Faßgeschirrs 8 ausreicht.
Man sieht, wie das Faßgeschirr 8 das den
Bevorratungsbehälter 2 bildende
Metallfaß in
der Mitte zwischen zwei Sicken gürtelartig
umgibt.
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Die
Kippvorrichtung 5 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel
weiter zwei abgewinkelte Tragarme 9 auf, an deren oberem
Ende jeweils ein zum Faßgeschirr 8 verlaufender
Traghebel 10 angeordnet ist. Etwa mittig an den Traghebeln 10 greift
jeweils ein Hydraulikzylinder 11 mit seiner Kolbenstange 12 an, der
seinerseits unten an der Rollenbahn 6 oder einem entsprechenden
Rahmen mit einer Schwenklagerung 13 angelenkt ist. Durch
das Ausfahren der Kolbenstangen 12 der Hydraulikzylinder 11 werden die
Traghebel 10 mit dem daran hängenden Bevorratungsbehälter 2 hochgeschwenkt
und der Bevorratungsbehälter 2 kann
eine Neigungslage erreichen, in der das Produkt 1 in den
Aufnahmebehälter 4 in freiem
Auslauf fließt
(2).
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Das
dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt in 1 und 2 eine zusätzliche
Maßnahme
zur Stabilisierung der Raumlage des Bevorratungsbehälter 2,
nämlich
eine Schwenkachse 14, die über einen Haltebügel 15 mit
dem Bevorratungsbehälter 2 verbunden
ist. Durch das Hochschwenken der Traghebel 10 und das Festhalten
des Bevorratungsbehälter 2 mittels
des Haltebügels 15 wird
die gewünschte Kippbewegung
gelenkt und beispielsweise auf 100° beschränkt.
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Die
voranstehend erläuterte
Gestaltung, die in 1 und 2 dargestellt
ist, stellt nur eine bevorzugte Variante einer solchen Füllvorrichtung
dar, wobei die die Kippvorrichtung 5 betreffenden und bereits
beschriebenen Details aus allgemeinem Stand der Technik bekannt
sind.
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Wesentlich
ist nun, daß die
Füllvorrichtung gegen
Emissionen in die Umgebungsatmosphäre während des Umfüllens geschützt ist.
Dazu dient im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine einerseits mit dem Bevorratungsbehälter 2 und andererseits
mit dem Aufnahmebehälter 4 fluiddicht
verbundene Schutzhaube 16. Diese Schutzhaube 16 ist
in 1 und 2 mit den beiden Behältern 2, 4 fluiddicht verbunden.
Sie ist als solche so ausgestaltet, daß sie mit den beiden Behältern 2, 4 jedenfalls
fluiddicht verbindbar ist. Insbesondere der Bevorratungsbehälter 2 muß ja mit
dem Behälterdeckel 3 verschlossen
gewechselt werden können.
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Das
dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt eine besondere Ausgestaltung des Aufnahmebehälters 4,
der hier nämlich
einen flexibel verlagerbaren Anschlußstutzen 4' aufweist. Die
Schutzhaube 16 ist nicht direkt an den Aufnahmebehälter 4,
sondern hier an den Anschlußstutzen 4' angeschlossen,
so daß der
Bevorratungsbehälter 2 gegenüber dem
Aufnahmebehälter 4 mittels
der Kippvorrichtung 5 hinreichend weit gekippt werden kann.
Der Anschlußstutzen 4' könnte aber
auch Teil der Schutzhaube 16 sein. Für solche Übertragungsverbindungen gibt
es im Stand der Technik eine Vielzahl von Anregungen und Konstruktionsvorschlägen.
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1 und 2 zeigen
im Zusammenhang eine Anordnung von Hebelelementen und Drehpunkten,
die hier so geschickt gewählt
ist, daß zwangsweise
geführt
der Bevorratungsbehälter 2 in
seine Neigungslage gebracht und gleichzeitig die Schutzhaube 16 trichterförmig ausgefaltet
wird. Durch diese Anordnung werden mehrere Eigenbewegungen reversibel
ausgeführt.
Der Behälterschwerpunkt
wird um den Anlenkpunkt der Traghebel 10 geschwenkt und
angehoben, konkret um ca. 100°.
Die Schutzhaube 16 wird aufgrund ihrer speziellen Anlenkung mittels
des Haltebügels 15 um
die Schwenkachse 14 geschwenkt. Der in der Schutzhaube 16 fixierte
Bevorratungsbehälter 2 wird
gleichzeitig mitgeführt
und dadurch gekippt. Das Ergebnis zeigt dann 2.
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Mit
dieser Kippbewegung einher oder auch durch einen eigenen Antrieb
davon entkoppelt geht die Öffnung
des Behälterdeckels 3.
Dieser ist am Bevorratungsbehälter 2 angelenkt
oder, vorzugsweise, aufgelegt und kann von diesem abnehmbar sein.
Das Öffnen
des Behälterdeckels 3 erfolgt
im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch das Kippen des Bevorratungsbehälters 2 mittels der
Kippvorrichtung 5, ohne daß dazu die Schutzhaube 16 geöffnet wird.
Der Behälterdeckel 3 wird
innerhalb der Schutzhaube 16 geöffnet.
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In
einer anderen Variante kann er auch zunächst im Bevorratungsbehälter 2 angeordnet
sein und lediglich in die Schutzhaube 16 hinein geöffnet werden.
Wesentlich ist, daß im
Zuge des Kippens des Bevorratungsbehälters 2 aus der Ruhelage
in die Neigungslage ein Produktströmungskanal 19 innerhalb
der Schutzhaube 16 freigegeben wird, durch den das fließfähige, insbesondere
das schüttfähige Produkt 1 aus
dem Bevorratungsbehälter 2 in
den Aufnahmebehälter 4 fließt.
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1 läßt nur die äußere Gestalt
der Schutzhaube 16 erkennen, die den gesamten Bereich zwischen
Bevorratungsbehälter 2 und
Aufnahmebehälter 4 fluiddicht
abschirmt. Fluiddicht bedeutet in dieser Beschreibungsweise, daß weder
das Fluid selbst noch vom Fluid verursachte Emissionen austreten
können,
also insbesondere keine Stäube oder
Gase, soweit diese als umweltgefährlich
oder sonstwie störend
empfunden werden. Demzufolge ist eine Abluftaufbereitung bei Verwendung
der Füllvorrichtung
nicht erforderlich.
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3 zeigt
in einer Sprengdarstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung,
wobei 4, 5 und 6 zusätzliche
Details erkennen lassen und zu besserem Verständnis mit herangezogen werden
sollten.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist im Inneren der Schutzhaube 16 eine Anbringungszone 17 für den Behälterdeckel 3 und
eine Kupplungseinrichtung 18 zur Ankupplung des Behälterdeckels 3 an die
Anbringungszone 17 vorgesehen. 5 und 6 machen
im Zusammenhang deutlich, wie zum Öffnen des Bevorratungsbehälters 2 die
Anbringungszone 17 mit daran angekuppeltem Behälterdeckel 3 von
dem Bevorratungsbehälter 2 entfernt
wird, so daß der
Produktströmungskanal 19 innerhalb
der Schutzhaube 16 freigegeben wird.
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3 zeigt
dabei wie bisher beschrieben den Bevorratungsbehälter 2 im Beispiel
eines Metallfasses. An diesem Beispiel soll die Lehre auch weiter erläutert werden,
auch wenn, wie bereits erläutert, die
Lehre für
alle Arten von Bevorratungsbehältern 2 im
Grundsatz anwendbar ist. Selbstverständlich muß die Schutzhaube 16,
die ja mit den beteiligten Behältern 2, 4 fluiddicht
verbindbar sein soll, jeweils an die besonderen Bedingungen des
Einzelfalles angepaßt werden.
Insbesondere sind unterschiedliche Ausführungen von Schutzhauben 16 für verschiedene
Anwendungsfälle
durchaus denkbar.
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Das
Wiederverschließen
des Bevorratungsbehälters 2 erfolgt
umgekehrt wie das Öffnen,
nämlich
dadurch, daß der
Behälterdeckel 3 wieder
auf den Bevorratungsbehälter 2 auflegbar
und dann der Behälterdeckel 3 von
der Anbrin gungszone 17 abkuppelbar ist durch Betätigen der
Kupplungseinrichtung 18. Die Bewegung des Behälterdeckels 3 erfolgt also
komplett innerhalb der Schutzhaube 16. Dadurch ist der
Bevorratungsbehälter 2 sowohl
vor als auch nach dem Umfüllen
jeweils wieder geschlossen.
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Zunächst ist
die Anbringungszone 17 im Inneren der Schutzhaube 16 lediglich
der Ort, an dem der Behälterdeckel 3 angekuppelt
wird. Die Anbringungszone 17 kann aber nach bevorzugter
Lehre so ausgestaltet werden, daß sie gleichzeitig eine Anbringungszone
für den
Behälterdeckel 3 bildet.
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Wenn
im Inneren der Schutzhaube 16 die Anbringungszone 17 vorzugsweise
etwa in der Größe des Behälterdeckels 3 an
den Behälterdeckel 3 ankuppelt,
schützen
sich zunächst
einmal grundsätzlich
die Außenseite
des Behälterdeckels 3 und
die Anbringungszone 17 gegenseitig gegen Verunreinigungen
während
des Umfüllens.
Dadurch wird verhindert, daß der
Behälterdeckel 3,
der nach dem Umfüllen
wieder den Bevorratungsbehälter 2 schließt, auf
der Außenseite
ernsthaft kontaminiert ist. Ebenso bleibt die Anbringungszone 17 im
wesentlichen frei von Verunreinigungen.
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Die
erfindungsgemäße Füllvorrichtung
würde mit
einer im wesentlichen formsteif ausgeführten Schutzhaube 16 funktionieren.
Dann müßte die
Anbringungszone 17 mitsamt dem Behälterdeckel 3 innerhalb
der Schutzhaube 16 aufwärts
und abwärts bewegt,
wohl insbesondere geschwenkt werden. Die dazu innerhalb der Schutzhaube 16 erforderlichen Konstruktionen
sind ihrerseits aber wieder für
Verschmutzungen anfällig.
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Nach
bevorzugter Lehre, die im dargestellten Ausführungsbeispiel auch zu sehen
ist, ist daher vorgesehen, daß die
Schutzhaube 16 ganz oder zum Teil aus einem flexibel verformbaren
Material besteht. 3, 5 und 6 lassen
gut erkennen, daß hier
eben nicht innerhalb einer feststehenden Schutzhaube 16 eine
Anbringungszone 17 bewegt wird, sondern daß die Schutzhaube 16 beim
Bewegen des Behälterdeckels 3 in
sich verformt wird.
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Konkret
ist das dargestellte und insoweit weiter bevorzugte Ausführungsbeispiel
so ausgestaltet, daß die
Schutzhaube 16 einen aus verwindungssteifem Material bestehenden
Deckelabschnitt 20 sowie eine aus flexibel verformba rem
Material bestehende Manschette 21 aufweist. Die Anbringungszone 17 ist in
diesem Fall zweckmäßigerweise
am Deckelabschnitt 20 angeordnet.
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Bei
dem flexibel verformbaren Material sollte es sich um ein Material
handeln, das für
das vorgesehene Produkt 1 unkritisch ist, von diesem also
nicht oder jedenfalls nicht wesentlich angegriffen wird. Ansonsten
müßte das
flexibel verformbare Material auf der Innenseite der Schutzhaube 16 zusätzlich durch eine
Beschichtung oder eine Einlage geschützt werden. Bei dem flexibel
verformbaren Material wird es sich vorzugsweise um ein gummiartiges
Material handeln, das auch eine Gummi/Kunststoff-Kombination mit
oder ohne Gewebeeinlage oder Faserverstärkung sein kann. Hier gibt
es im Stand der Technik zahlreiche Anregungen.
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Es
könnte
vorgesehen sein, daß die
Anbringungszone 17 einfach die Innenfläche des Deckelabschnitts 2 innerhalb
der Schutzhaube 16 ist. Dann müßte der Behälterdeckel 3 unmittelbar
am Deckelabschnitt 20 mittels der Kupplungseinrichtung 18 gehalten
werden, um den Bevorratungsbehälter 2 zu öffnen.
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Das
dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt, besonders
deutlich auch in 4, daß die Anbringungszone 17 an
einer zusätzlichen,
innerhalb der Schutzhaube 16 angeordneten und mit einem
entsprechenden Abschnitt der Schutzhaube 16 vorzugsweise
fest verbundenen, verwindungssteifen Platte 22 ausgebildet
ist. Diese verwindungssteife Platte 22, deren Unterseite
die Anbringungszone 17 bildet, ist ein Formatteil innerhalb der
Schutzhaube 16, das auf die besonderen Bedürfnisse
der Deckelkontur und der Kupplungseinrichtung 18 abgestimmt
werden kann.
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Wesentlich
ist bei diesem Ausführungsbeispiel,
daß die
Oberseite des Behälterdeckels 3 und die
Anbringungszone 17, insbesondere also die Unterseite der
die Anbringungszone 17 bildenden Platte 22, in
gekuppeltem Zustand weitestgehend vollflächig und/oder gegen Verschmutzung
durch das Produkt 1 geschützt aneinander anliegen. Das
kann man dadurch realisieren, daß die beiden Flächen einfach vollflächig aneinander
anliegen und so verhindern, daß Verunreinigungen überhaupt
diese Flächen
erreichen können.
Lediglich in den Randbereichen kann es dort geringfügige Verunreinigungen
geben. Dies kann man aber auch dadurch realisieren, daß eine besondere
Schutzmaßnahme für diese
Flächen vorgesehen
ist. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß an den
oder zwischen den Flächen
randseitig ein umlaufender Dichtring vorgesehen ist, der die großen Flächen selbst
radial nach außen
hin für Verunreinigungen
unzugänglich
hält. Dann
ist nur die Außenseite
dieses Dichtrings während
des Umfüllens
des Produkt 1 verschmutzt, die Flächen selbst bleiben sauber.
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Die
Sauberkeit der Außenseite
des Behälterdeckels 3 sowie
der Anbringungszone 17 ist für sich schon zweckmäßig, um
im normalen Betrieb die umweltgefährlichen Emissionen so gering
wie möglich zu
halten. Diese wechselseitige Abschirmung beim Umfüllen gewinnt
besondere Bedeutung dann, wenn die zur Verbindung mit dem Bevorratungsbehälter 2 bestimmte
Zutrittsöffnung 23 bei
vom Bevorratungsbehälter 2 abgetrennter
Schutzhaube 16 durch die Anbringungszone 17 der
Schutzhaube 16 im wesentlichen verschlossen ist. Ist der
Bevorratungsbehälter 2 entfernt
worden, so bildet die Anbringungszone 17 in der Zutrittsöffnung 23 der
Schutzhaube 16 praktisch einen Stopfen, dessen Außenseite
nicht kontaminiert ist, weil sie während des Umfüllens von
der Außenseite
des Behälterdeckels 3 abgedeckt
gewesen ist.
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Normalerweise
wird die erfindungsgemäße Füllvorrichtung
mit dem Aufnahmebehälter 4 langfristig
verbunden sein, wohingegen die Bevorratungsbehälter wechseln. Ist das nicht
der Fall, sondern soll auch dort eine Abkopplung möglich sein,
so empfiehlt es sich, daß die
zur Verbindung mit dem Aufnahmebehälter 4 bestimmte Zutrittsöffnung bei
vom Aufnahmebehälter 4 getrennter
Schutzhaube 16 mittels einer Blindkappe verschlossen ist.
Diese Blindkappe ist in der Zeichnung allerdings nicht dargestellt. Ebensowenig
dargestellt ist eine Variante, bei der vorgesehen ist, daß die Schutzhaube 16 an
der Verbindung mit dem Aufnahmebehälter 4 einen Absperrschieber
o.dgl. aufweist.
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Bislang
ist noch nichts darüber
gesagt worden, wie die Schutzhaube 16 mit dem Bevorratungsbehälter 2 einerseits
und dem Aufnahmebehälter 4 andererseits
fluiddicht verbunden werden kann. Fluiddichte Verbindungen herzustellen
ist auf verschiedene Arten möglich.
Insoweit darf auf den Stand der Technik verwiesen werden. Das dargestellte
und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel
zeigt eine in der Praxis besonders zweckmäßige Ausführungs form, die sich insbesondere
die Flexibilität
des Materials der Schutzhaube 16 zu nutze macht. Hier ist nämlich vorgesehen,
daß die
fluiddichte Verbindung zwischen der Schutzhaube 16 und
dem Bevorratungsbehälter 2 und/oder
zwischen der Schutzhaube 16 und der Platte 22 und/oder
zwischen der Schutzhaube 16 und dem Aufnahmebehälter 4 als
Spannringverbindung ausgeführt
ist.
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Insbesondere
die 4 bis 8 lassen erkennen, daß die Schutzhaube 16 insgesamt
durch eine untere Spannringverbindung 24a unterhalb des oberen
Faßrandes
(Bördelrand)
fluiddicht mit dem Bevorratungsbehälter 2 verbunden ist.
Die Schutzhaube 16 weist dort, wo sie im dargestellten
Ausführungsbeispiel
als Manschette 21 aus flexibel verformbarem Material ausgeführt ist,
etwas oberhalb der Spannringverbindung 24a eine weitere
Spannringverbindung 24b auf. Die Schutzhaube 16 ist
hier im Bereich der Manschette 21 asymmetrisch und faltenbalgartig
ausgeführt,
was die Bewegung zum Abheben des Behälterdeckels 3 ermöglicht,
die in 5 im Vergleich mit 6 zu erkennen
ist.
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Die
zweite Spannringverbindung 24b definiert die Lage der Platte 22 innerhalb
der Schutzhaube 16 und relativ zum Behälterdeckel 3 in der
Ruhelage der Schutzhaube 16, wie gezeigt in 4, 6 und 7,
und erzeugt hier die gewünschte Abdichtung.
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5 und 8 zeigen,
daß die
zweite Spannringverbindung 24b nach dem Verlagern des Behälterdeckels 3 in
die geöffnete
Stellung auch wieder gespannt ist. Die Spannringverbindung 24b umfaßt hier
unmittelbar den oberen Faßrand
des Bevorratungsbehälters 2 und
schützt
diesen insbesondere während
des Umfüllens
vor Kontaminationen.
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Eine
entsprechende Spannringverbindung 24 kann auch zwischen
der Schutzhaube 16 und dem Aufnahmebehälter 4 vorgesehen
sein, auch wenn das hier nicht weiter dargestellt ist.
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8 zeigt
ferner, daß hier
im Bereich der fluiddichten Verbindung zwischen der Schutzhaube 16 und
dem Bevorratungsbehälter 2 eine
Vorrichtung 28 zum Einblasen von Druckluft vorgesehen ist.
Dies dient zur Reinigung der um strömten Bereiche. Der Begriff "Druckluft" ist dabei allgemein
zu verstehen, es kann beispielsweise auch Inertgas eingeblasen werden.
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Die
Vorrichtung 28 zum Einblasen von Druckluft kann beispielsweise
dergestalt ausgeführt sein,
daß eine
oder mehrere Düsen
in der Schutzhaube 16 angeordnet sind, die über Ventile
mit einer Druckluftquelle verbunden sind. Das Einblasen der Druckluft
kann dann entsprechend über
eine Steuerung der Ventile gesteuert erfolgen.
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Die
Vorrichtung 28 zum Einblasen von Druckluft ist hier zwischen
den beiden Spannringverbindungen 24a, 24b vorgesehen.
Das Einblasen von Druckluft erfolgt nach dem Umfüllvorgang, jedoch bevor der
Behälterdeckel 3 wieder
auf dem Bevorratungsbehälter 2 aufliegt.
Insbesondere erfolgt das Einblasen von Druckluft solange beide Spannringverbindungen 24a, 24b gespannt
sind. Dabei ist darauf zu achten, daß die Spannung der oberen Spannringverbindung 24b etwas
geringer ist als die Spannung der unteren Spannringverbindung 24a,
damit Druckluft evtl. in die Schutzhaube 16 entweichen
kann. Das Einblasen der Druckluft dient insbesondere der Reinigung
des Faßrandes
des Bevorratungsbehälters 2 und
der Spannringverbindung 24b.
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Zu
der Kupplungseinrichtung 18 der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung
ist bislang noch nicht viel gesagt worden. Die Kupplungseinrichtung 18 kann
grundsätzlich
eine mechanische Kupplungseinrichtung sein, also Hebel, Spannbügel o.dgl.
aufweisen. Im Zusammenhang mit der Bewegung der Anbringungszone 17 innerhalb
der Schutzhaube 16 ist jedoch bereits darauf hingewiesen
worden, daß zusätzliche
mechanische Komponenten im Inneren der Schutzhaube 16 zusätzlich verschmutzungsempfindlich
sind.
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Bevorzugt
ist daher, daß die
Kupplungseinrichtung 18 als Vakuumansaugvorrichtung oder
als Elektromagnetvorrichtung ausgeführt ist.
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Eine
Vakuumansaugvorrichtung hätte
in der Anbringungszone 17 Ansaugöffnungen und würde den
Behälterdeckel 3 durch
Unterdruck an der Anbringungszone 17 fixieren. Hier müßten allerdings Verbindungsleitungen
nach außen
geführt
werden. Außerdem
müßte wohl
vorgesehen sein, daß im
Absaugteil der Vakuumansaugvorrichtung eine Filterung umweltgefährlicher Stoffe
stattfindet, weil ja aus dem Inneren der Schutzhaube 16 ggf.
Falschluft mit eingesaugt werden kann.
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Das
dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt daher
eine Kupplungseinrichtung 18 ausgeführt als Elektromagnetvorrichtung. Dargestellt
sind in der nach bevorzugter Ausführung vorgesehenen Platte 22 zum
Halten des Behälterdeckels 3 zwei
schaltbare Haltemagnete 25. Die Platte 22 sollte
daher aus magnetisch inaktivem Material, insbesondere aus Kunststoff
bestehen. Darin können die
Haltemagnete 25 eingebettet sein. Durchführungen 26 in
der Schutzhaube 16, hier in deren Deckelabschnitt 20,
dienen der Stromzuführung
zu den Haltemagneten 25. Optional ist auch eine Lösung mit schaltbaren
Permanentmagneten möglich.
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Als
Alternative kann man vorsehen, den Deckelabschnitt 20 der
Schutzhaube 16 aus magnetisch inaktivem Material auszuführen, insbesondere aus
Kunststoffmaterial. Dann könnte
man bei entsprechender Stärke
der Haltemagnete 25 und möglicherweise unter Weglassung
der Platte 22, also bei direkter Anbindung des Behälterdeckels 3 an
den Deckelabschnitt 20, die Haltemagnete 25 sogar
von außen
am Deckelabschnitt 20 anbringen und die Magnetkräfte durch
den Deckelabschnitt 20 hindurch auf den Behälterdeckel 3 wirken
lassen. Dann wäre
die Schutzhaube 16 nach außen komplett abgeschlossen.
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7 zeigt
in vergrößerter Darstellung
noch eine weiter bevorzugte Ausführungsform,
für die
gilt, daß der
die Anbringungszone 17 aufweisende Bereich der Schutzhaube 16,
insbesondere der Deckelabschnitt 20, mittels eines Scharniers 27 mit
dem die Verbindung zwischen der Schutzhaube 16 und dem Bevorratungsbehälter 2 herstellenden
Bereich der Schutzhaube 16, insbesondere der Manschette 21, verbunden
ist. Das Scharnier 27 ist hier lediglich als Hebelverbindung
angedeutet mit einer Scharnierachse 27a und einem Plattentragwinkel 27b,
der über
einen Haltebügel 27c mit
der Scharnierachse 27a verbunden ist, die ihrerseits an
den Spannringverbindungen 24a und 24b mittels
Haltebügeln
angebracht ist. Das Scharnier 27 ist nicht unbedingt notwendig, es
erleichtert aber das präzise
Wiederauflegen des Behälterdeckels 3 zum
Wiederverschließen
des Bevorratungsbehälters 2 nach
dem Umfüllen.
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Ferner
kann vorgesehen sein, daß im
Aufnahmebehälter 4 und/oder
in der Schutzhaube 16 Unterdruck herstellbar ist. Dies
kann primär
derart erfolgen, daß der
Unterdruck vor dem Öffnen
des Bevorratungsbehälters 2 erzeugt
wird und die Unterdruckquelle anschließend wieder getrennt wird.
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Dabei
ist es vorteilhaft, den Druck im Aufnahmebehälter 4 und/oder in
der Schutzhaube 16 mittels eines Drucküberwachungsmittels zu überwachen. Dadurch
kann während
des gesamten Umfüllvorgangs
die fluiddichte Verbindung zwischen der Schutzhaube 16 und
dem Aufnahmebehälter 4 bzw. dem
Bevorratungsbehälter 2 überwacht
und bei Auftreten eines Lecks entsprechend reagiert werden. Zu beachten
ist bei der Drucküberwachung
allerdings, daß sich
der Druck durch das Öffnen
des Bevorratungsbehälters 2 in
vorhersagbaren Grenzen ändert.
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Unterdruck
im Sinne der Lehre meint Druckdifferenzen relativ zum Druck in der
Umgebungsatmosphäre
von 10 mbar bis 200 mbar, vorzugsweise etwa 100 mbar.
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Im
Betrieb arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt:
Die
vorzugsweise trichterförmige
Schutzhaube 16 wird dicht an dem Bördelrand des als Bevorratungsbehälter 2 dienenden
Metallfasses bei aufgelegtem Behälterdeckel 3 angelegt
und unterhalb des Bördelrandes
mittels der unteren Spannringverbindung 24a festgezurrt.
Die von der Spannringverbindung 24a definierte Zutrittsöffnung 23 ist
oberhalb davon durch die an der oberen Spannringverbindung 24b angeordnete
und fixierte Platte 22, die die Anbringungszone 17 bildet,
verschlossen. Der Behälterdeckel 3 wird an
der Anbringungszone 17 wie erläutert durch Magnethalter oder
Saugnäpfe,
also durch Magnetkraft oder Unterdruck fixiert. Damit läßt sich
der Bevorratungsbehälter 2 innerhalb
der Schutzhaube 16 öffnen,
indem der Behälterdeckel 3 hochgeschwenkt wird.
Noch vor dem Öffnen
des Bevorratungsbehälters 2 oder
während
des gesamten Umfüllvorgangs wird
im Aufnahmebehälter 4 ggf.
Unterdruck erzeugt.
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Das
Hochschwenken des Behälterdeckels 3 erfolgt
bei zuvor gelöster
oberer Spannringverbindung 24b für die Platte 22, so
daß diese
Spannringverbindung 24b der Schutzhaube 16 die
Platte 22 freigibt. Die Platte 22 kann mit dem
oberen Deckelabschnitt 20, an dem sie hier angebracht ist,
und dem an der Platte 22 durch Magnetkraft fixierten Behälterdeckel 3 nach
oben schwenken. Das kann z. B. durch Hochziehen dieses Deckelabschnitts 20 erfolgen. Nun
wird die obere Spannringverbindung 24b oberhalb des Bördelrandes
des Bevorratungsbehälter 2 wieder
festgezurrt, so daß eine
völlig
dichte Verbindung oberhalb und unterhalb des Bördelrandes des Bevorratungsbehälters 2 hergestellt
ist.
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Nun
kann der Bevorratungsbehälter 2 in
die gewünschte
Neigungslage gekippt werden, in der das Produkt 1 aus dem
Bevorratungsbehälter 2 in freiem
Auslauf in den Aufnahmebehälter 4 fließt. Das Produkt 1 fließt durch
den in der Schutzhaube 16 freigegebenen Produktströmungskanal 19.
Die verdrängte
Luft aus dem Aufnahmebehälter 4 und
der davon mitgerissene Staub werden zurück in den Bevorratungsbehälter 2 gedrückt. Dabei
bleiben die Außenflächen des
Bevorratungsbehälters 2,
der sich außerhalb
der Schutzhaube 16 befindet, sauber. Es bleiben aber auch
die Anbringungszone 17 und die Oberseite des Behälterdeckels 3 sauber,
da diese beiden Flächen
sich gegenseitig gegen Verschmutzung schützen.
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Nach
dem Entleeren des Bevorratungsbehälters 2 in den Aufnahmebehälter 4 wird
der Bevorratungsbehälter 2 mittels
der Kippvorrichtung 5 wieder zurück geschwenkt in die in 1 dargestellte Ruhelage.
Noch vor dem Lösen
der oberen Spannringverbindung 24b wird Druckluft in den
Bereich der fluiddichten Verbindung zwischen der Schutzhaube 16 und
dem Bevorratungsbehälter 2 eingeblasen,
um den Bördelrand
des Bevorratungsbehälter 2 zu
reinigen. Anschließend
wird die obere Spannringverbindung 24b wieder gelöst und die
Platte 22 mit daran noch festgehaltenem Behälterdeckel 3 wird
auf dem Bevorratungsbehälter 2 abgesenkt.
Der Behälterdeckel 3 wird
passend auf dem Bevorratungsbehälter 2 aufgelegt,
wobei dies durch die Führung
des Scharniers 27 erleichtert wird. Die obere Spannringverbindung 24b wird
um die Platte 22 wieder festgezurrt. Dann werden die Haltemagnete 25 abgeschaltet oder
die Vakuumansaugvorrichtung wird belüftet. Die untere Spannringverbindung 24a wird
gelöst
und die Schutzhaube 16 kann nun nach oben vom Bevorratungsbehälter 2 abgenommen
bzw. der Bevorratungsbehälter 2 nach
unten abgesenkt werden.
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Der
Bevorratungsbehälter 2 ist
durch den außen
sauberen Behälterdeckel 3 abgedeckt.
Die Zutrittsöffnung 23 der
Schutzhaube 16 ist durch die Platte 22 geschlossen,
die an der Unterseite die ebenfalls saubere Anbringungszone 17 zeigt.
Die Anschlußstelle
am Aufnahmebehälter 4 bleibt
fest angeschlossen.
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Insgesamt
wird mit dieser Füllvorrichtung und
diesem Verfahren eine vorteilhafte Konstruktion verwirklicht. Die
Füllvorrichtung
gewährleistet
geringe Standzeiten, einen geringen Platzbedarf, geringe Investitionskosten
und flexible Einsetzbarkeit. Eine Automatisierung ist nicht erforderlich,
die Bedienung ist denkbar einfach, auch wenn sie im Einzelfall sehr sorgfältig durchgeführt werden
muß.