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Die Erfindung betrifft einen Dosierverschluss für die Dosierung von Schüttgut. Als Schüttgut bezeichnet man kleinteiliges oder pulverförmigem Material, wie z. B. Pulver, Granulat, Stäube, Tabletten oder Kleinteile. Schüttgut wird in Behältern oder geeigneten Silos gelagert. Es ist oftmals notwendig, das Schüttgut in genau dosierten Mengen abzugeben. Bei Silos ist mit den herkömmlichen Verschlüssen nur eine sehr ungenaue Dosierung möglich. Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Verschlüssen besteht darin, dass Stäube erzeugt werden, die einerseits die Dosierungsgenauigkeit weiter verschlechtern und außerdem ein Sicherheitsrisiko wegen Explosionsgefahr darstellen. Zum Transport und zur Dosierung von Schüttgut werden auch Vakuumförderer verwendet. Dabei erzeugt eine Vakuumpumpe im Abscheidebehälter des Vakuumförderers einen Unterdruck, so dass durch die Einsaugöffnung von einer Abgabestation über eine Schlauch- oder Rohrleitung Luft angesaugt und das Schüttgut mitgerissen und in einen Abscheidebehälter des Vakuumförderers transportiert wird. Dort trennt sich das Sauggas von dem transportierten Schüttgut, welches in dem Abscheidebehälter gesammelt wird. Die üblicherweise direkt auf der Oberseite des Abscheidebehälters installierte Vakuumpumpe wird dann abgeschaltet. An der Unterseite des Abscheidebehälters öffnet sich ein Entleerverschluss und das eingesaugte Schüttgut fällt aus dem Abscheidebehälter des Vakuumförderers direkt in die zu befüllende Einheit, beispielsweise eine Verpackungsstation. Einige Vakuumförderer erlauben außer dem Transport auch die Möglichkeit einer Dosierung des Schüttguts. Dies kann beispielsweise durch An- und Ausschalten der Vakuumpumpe geschehen, wobei die Laufzeit der Vakuumpumpe ungefähr proportional einem bestimmten Volumen des Schüttguts sein sollte. Diese Methode ist jedoch ungenau, weil auch bei gleicher Laufzeit der Vakuumpumpe die angesaugte Menge an Schüttgut nicht reproduzierbar ist und sich im Abscheidebehälter außerdem Stäube ablagern, die die Genauigkeit weiter verringern. Ein weiteres Verfahren besteht darin, dass der gesamte Vakuumförderer auf einer Wägevorrichtung gelagert ist, die das Gesamtgewicht von Vakuumförderer und dem darin eingesaugten Schüttgut misst. Die Dosierung erfolgt dann im nächsten Dosierzyklus über eine Veränderung der Dauer des Saugtaktes oder durch eine Dosierung durch Änderung der Anzahl von Saugtakten. Auch hiermit ist nur eine sehr ungenaue und störanfällige Dosierung möglich und außerdem wird der Förderdurchsatz verschlechtert.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Verschluss zur Dosierung von Schüttgut vorzuschlagen, durch die eine genaue und staubfreie Dosierung von Schüttgut möglich ist. Die oben genannte Verwendung des Dosierverschlusses in Silos oder Vakuumförderern ist bevorzugt, aber nicht hierauf beschränkt.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Dosierverschluss zwei Verschlussscheiben mit jeweils einer oder mehreren Öffnungen zum Durchlass des Schüttguts aufweist und mindestens eine der Verschlussscheiben drehbar ist. Hierdurch ist der Dosierverschluss je nach Drehstellung ganz oder teilweise geöffnet oder die Verschlussscheibenöffnungen sind abgedeckt und der Dosierverschluss dadurch geschlossen. Die beiden Verschlussscheiben sind insbesondere kreisförmig ausgebildet. Da die Verschlussscheiben bei einer Drehung deckungsgleich bleiben, ist so eine kompakte Bauweise möglich. Da Silos und Vakuumförderer in der Regel kreiszylindrische Behälter haben, kann der Dosierverschluss vorteilhafterweise innen formschlüssig eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Dosierverschluss dient nicht der Abgabe oder Entleerung von Schüttgut, sondern vorzugsweise der Dosierung. Beispielsweise haben ein Silo oder ein Vakuumsförderer in ihrem Behälter eine obere Einfüllöffnung und einen unteren Entleerverschluss. Der erfindungsgemäße Dosierverschluss wird dann zwischen Entleerverschluss und Einfüllöffnung angeordnet. Hierdurch wird zwischen dem Dosierverschluss und dem Entleerverschluss eine Dosierkammer mit einem bestimmten Dosiervolumen gebildet. Im Betrieb eines Vakuumförderers wird bei geschlossenem Entleerverschluss und geöffnetem Verschluss die Vakuumpumpe eingeschaltet und das Schüttgut durch die Einsaugöffnung angesaugt. Das Schüttgut wird in den Abscheidebehälter transportiert, bis dieser mindestens soweit gefüllt ist, dass der Dosierverschluss vollständig von Schüttgut bedeckt ist. Danach wird der Dosierverschluss geschlossen. Vorteilhafterweise ist dies durch die Verschlussscheiben mit geringem Kraftaufwand möglich, obwohl der Dosierverschluss vollständig von Schüttgut umgeben ist. Hierdurch befindet sich in der Dosierkammer zwischen dem Entleerverschluss und dem Dosierverschluss ein genau definiertes Volumen des Schüttguts. Danach wird der Entleerverschluss geöffnet und das Schüttgut fällt aufgrund der Schwerkraft direkt in die zu befüllende Einheit unterhalb des Entleerverschlusses. Analog ist die Anwendung in einem Silo oder einem anderen Behälter möglich.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.
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Die beiden Verschlussscheiben sind koaxial aufeinander angeordnet. Im normalen Betrieb mit senkrecht ausgerichteter Drehachse weist der Dosierverschluss somit eine obere und eine untere Verschlussscheibe auf.
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Die Verschlussscheiben des Dosierverschlusses weisen dabei einen einstellbaren Abstand zueinander auf. Die Einstellung des durch den Abstand gebildeten Spaltes zwischen den Verschlussscheiben kann manuell oder durch einen Servomotor geschehen. Der Abstand kann produktspezifisch so eingestellt werden, dass beim Drehen der Verschlussscheiben gegeneinander Scherkräfte vermieden werden, durch die Bestandteile des Schüttguts beschädigt werden könnten. Dies betrifft besonders großteiliges Schüttgut, wie etwa Tabletten. In der Regel wird der Abstand so eingestellt, dass der zwischen den Scheiben gebildete Spalt etwas weiter ist, als der Durchmesser der Bestandteile des Schüttguts.
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Die Verschlussscheibenöffnungen sind als radial verlaufende und sich dabei zum Verschlussscheibenrand hin kontinuierlich verbreiternde Schlitze ausgebildet. Vorzugsweise sind in einer Verschlussscheibe sechs kongruente Schlitze vorgesehen, die zueinander den gleichen Abstand aufweisen. Durch den Abstand der Schlitze werden Verschlussstege gebildet, wodurch sich also jeweils Schlitze und Verschlussstege abwechseln. Hierdurch ist im geöffneten Zustand des Dosierverschlusses ein sehr guter Durchlass des Schüttguts gewährleistet. Im geschlossenen Zustand des Dosierverschlusses werden die Schlitze der einen Verschlussscheibe jeweils von den Verschlussstegen der anderen Verschlussscheibe abgedeckt.
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Da sich die Öffnungen nicht bis zum Zentrum der Verschlussscheiben erstrecken und andererseits zum Verschlussscheibenrand hin kontinuierlich verbreitern, könnte sich unterhalb des Dosierverschlusses in einem zentralen Bereich ein Schüttguthohlraum bilden. Um dies zu vermeiden, weist die untere Verschlussscheibe an ihrer Unterseite einen mittig angeordneten Füllkörper auf, der insbesondere kegelförmig ist. Hierdurch wird unterhalb des Dosierverschlusses eine Hohlraumbildung innerhalb des Schüttguts verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die untere Verschlussscheibe drehbar. Sie weist eine Dicke (d. h. Stärke) von 5 bis 50 mm und/oder an ihrer Unterseite einen Schieber zum Bewegen des Schüttguts auf. Beim Schließen des Dosierverschlusses dreht sich die untere Verschlussscheibe und bewegt und durchmischt das Schüttgut durch ihre Dicke und/oder den Schieber. Hierdurch werden eventuell im Schüttgut entstandene Hohlräume geschlossen und mit nachrieselndem Schüttgut aufgefüllt. Eine eventuelle Resthohlraumbildung wird damit vermieden und die Dosiergenauigkeit weiter erhöht. Die Dicke der unteren Verschlussscheibe kann an die Eigenschaften des Schüttguts angepasst werden, um eine optimale Durchmischung zu erzielen.
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Zwischen zwei Öffnungen ist jeweils ein Verschlusssteg vorgesehen. Mit Vorteil sind dabei die Öffnungen der Verschlussscheiben etwas kleiner als die Verschlussstege, so dass im geschlossenen Zustand die Öffnungen, insbesondere die der oberen Verschlussscheibe, von den Verschlussstegen, insbesondere von denen der unteren Verschlussscheibe, überlappend abgedeckt werden. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Abdichtung der beiden Verschlussscheiben im geschlossenen Zustand. Außerdem reißt der Fluss des Schüttguts bei Entleerung des dosierten Schüttguts gleichmäßig an den verschlossenen Öffnungen ab, wodurch sich ein reproduzierbares Dosiervolumen ergibt.
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Der Dosierverschluss weist eine Vorrichtung zur Einstellung seiner vertikalen Position auf, um dadurch ein gewünschtes Dosiervolumen einzustellen. Vorzugsweise geschieht dies durch einen pneumatischen Schrittmotor, weil dieser bei kompakter Bauweise ein relativ hohes Drehmoment erzeugen kann.
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Die Erfindung umfasst weiterhin einen Vakuumförderer, der einen mit einem Unterdruck beaufschlagbaren Abscheidebehälter mit einer Einsaugöffnung für Schüttgut und einem Entleerverschluss umfasst, wobei im Abscheidebehälter zwischen der Einsaugöffnung und dem Entleerverschluss ein Dosierverschluss mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Merkmale angeordnet ist. Zwischen Entleerverschluss und Dosierverschluss wird so eine Dosierkammer mit einem definierten Dosiervolumen gebildet. Hierdurch ergeben sich überraschende Vorteile. So können die Herstellungskosten des Vakuumförderers erheblich verringert werden, indem auf eine aufwändige Lagerung in einer Wägevorrichtung verzichtet werden kann. Hierdurch verbessern sich auch die Zuverlässigkeit und die Dosiergenauigkeit.
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Der Abscheidebehälter des Vakuumförderers ist mittels einsetzbaren Zwischenringen oder Zwischenrohren verlängerbar ist. Hierdurch lässt sich, falls benötigt, das Dosiervolumen vergrößern und mittels des Dosierverschlusses eine größere Menge an Schüttgut dosieren.
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Zwischen Dosierverschluss und Einsaugöffnung ist ein mit einer Steuereinheit verbundener Sensor zur Messung der Füllhöhe des eingesaugten Schüttgutes vorgesehen. Hierdurch kann eine Vakuumpumpe abgeschaltet werden, sobald das Schüttgut im Abscheidebehälter eine geeignete Füllhöhe über dem Dosierverschluss erreicht hat.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Vakuumförderers weist eine Steuereinheit auf. Ein Dosierzyklus der Steuereinheit umfasst dabei folgende Schritte: a) Schließen des Entleerverschlusses; b) Öffnen des Dosierverschlusses; c) Einschalten einer Vakuumpumpe und Einsaugen des Schüttguts durch die Einsaugöffnung in den Abscheidebehälter; d) Abschalten der Vakuumpumpe, sobald der Sensor eine definierte Füllhöhe des Schüttguts im Abscheidebehälter meldet; e) Schließen des Dosierverschlusses; und f) Öffnen des Entleerverschlusses und Abgabe des Schüttguts.
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Die Steuereinheit kann zusätzlich den Schritt umfassen, dass nach dem Schließen des Dosierverschlusses die untere Verschlussscheibe vor und/oder zurückgedreht wird, um das Schüttgut gleichmäßig zu verteilen.
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Die Erfindung umfasst außerdem eine Wägevorrichtung für einen Vakuumförderer, die zum Wiegen von entleertem Schüttgut vorgesehen ist, also von dem Schüttgut, was aus dem Vakuumförderer abgegeben wurde. Hierdurch muss für eine gravimetrische Messung nicht der gesamte Vakuumförderer gewogen werden, sondern nur das tatsächlich transportierte Schüttgut. Dadurch ergibt sich ein einfacheres Wiegen, weil das Gewicht des leeren Vakuumförderers nicht zusätzlich gemessen werden muss, um durch Subtraktion das eigentliche Gewicht des Schüttgutes zu erhalten. Zudem ergibt sich eine verbesserte Wägegenauigkeit. Schließlich ist auch ein einfacherer Aufbau als bei den bekannten Vakuumförderern möglich, da der Vakuumförderer nicht über eine aufwändige Konstruktion in die Wägevorrichtung eingehängt werden muss.
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Die Wägegenauigkeit wird dadurch weiter verbessert, dass die Wägevorrichtung zum Entladen des Schüttguts einen kippbaren Wägebehälter mit einem Kippantrieb aufweist, der von der Wägevorrichtung hinsichtlich einwirkender Kräfte entkoppelt ist.
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Die Erfindung umfasst weiterhin einen Vakuumförderer, vorzugsweise mit oben beschriebenen Merkmalen, der eine Wägevorrichtung mit mindestens einem der oben beschriebenen Merkmale aufweist. Durch Kombination des erfindungsgemäßen Dosierverschlusses mit der erfindungsgemäßen Wägevorrichtung ergeben sich synergistische Wirkungen, die über die bloße Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Anhand des gemessenen Gewichts kann nämlich die Dosiervorrichtung auf ein Dosiervolumen eingestellt werden, das einem gewünschten Sollgewicht entspricht. Dadurch ist eine gravimetrische Eichung des Dosiervolumens möglich, was weitere Anwendungsmöglichkeiten und eine weiter verbesserte Dosiergenauigkeit ermöglicht.
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Dementsprechend weist eine bevorzugte Ausführungsform einen Vakuumförderer mit einer Steuereinheit auf, wobei ein Zyklus der Steuereinheit unter anderem folgende Schritte umfasst: a) Eingabe eines Steuerwertes für das einem gewünschten Sollgewicht entsprechenden Volumen des Schüttguts; b) Einsaugen und Dosieren des Schüttguts entsprechend des Steuerwertes; c) Entleeren des dosierten Schüttgutvolumens auf die Wägevorrichtung; d) Messung des Gewichtes des Schüttguts; und e) Berechnung eines korrigierten Steuerwertes aus dem gemessenen Gewicht und dem bekannten Volumen.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
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Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1 eine schematische Gesamtansicht eines Vakuumförderers mit einem Dosierverschluss;
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2a eine Draufsicht der oberen Verschlussscheibe;
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2b eine Draufsicht der unteren Verschlussscheibe;
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3a eine schräg angeschnittene, perspektivische Detailansicht eines Behälters mit geschlossenem Dosierverschluss;
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3b eine schräg angeschnittene, perspektivische Detailansicht eines Behälters mit geöffnetem Dosierverschluss;
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4 eine Detailansicht des geschlossenem Dosierverschlusses in einem Behälter im Vertikalschnitt; und
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5 zeitliche Abfolge eines Dosierzyklus mit Vertikalschnitten des Dosierverschlusses in einem Behälter.
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1 zeigt eine schematische Gesamtansicht eines Vakuumförderers 1 mit einem Dosierverschluss 6. Vakuumförderer 1 werden im Allgemeinen zum Transport und zur Verpackung von Schüttgut 4, also kleinteiligem oder pulverförmigem Material, wie z. B. Pulver, Granulaten, Stäuben, Tabletten oder Kleinteilen, eingesetzt. Der Vakuumförderer 1 besteht aus einem rohrförmigen, mit einem Unterdruck beaufschlagbaren Abscheidebehälter 2, an dessen Oberseite eine Vakuumpumpe 13 und an dessen Unterseite ein klappenförmiger Entleerverschluss 5 angeordnet ist. Der Entleerverschluss 5 verfügt über einen Antrieb 14, über den die Klappe des Entleerverschlusses 5 geöffnet oder verschlossen werden kann. In der 1 ist der Entleerverschluss 5 im geschlossenen Zustand gezeigt. Im oberen Bereich des Abscheidebehälters 2 befindet sich eine Einsaugöffnung 3 für das aus einer Abgabestation 11 über eine Rohrleitung zu transportierende Schüttgut 4.
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Innerhalb des Abscheidebehälters 2 ist ein Dosierverschluss 6 vorgesehen. Dadurch wird zwischen Entleerverschluss 5 und Dosierverschluss 6 eine Dosierkammer 9 gebildet, die ein definiertes Dosiervolumen aufweist, welches vom Innendurchmesser des Abscheidebehälters 2 und vom Abstand des Dosierverschlusses 6 vom Entleerverschluss 5 abhängt. Um verschiedene Dosiervolumina der Dosierkammer 9 einzustellen, ist eine Positioniervorrichtung 27 mit einem (nicht gezeigten) pneumatischen Schrittmotor vorgesehen, mit der die vertikale Position des Dosierverschlusses 6 verstellt wird. Dieses erfolgt durch ein Hoch- oder Herunterfahren des kompletten Dosierverschlusses 6.
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Der Dosierverschluss 6 ist ein Drehverschluss. Er besteht im Wesentlichen aus zwei koaxial übereinander angeordneten, kreisförmigen Verschlussscheiben 7, 8, nämlich einer oberen Verschlussscheibe 7 und einer unteren Verschlussscheibe 8. Zum Durchlass des Schüttguts in geöffneter Stellung weisen beide Verschlussscheiben 7, 8 jeweils sechs schlitzförmige, radial verlaufende Öffnungen 23, 24 (nicht gezeigt, siehe 2a, 2b) auf. Die dem Entleerverschluss 5 zugewandte, untere Verschlussscheibe 8 ist mittels eines Schwenkantriebes 20 drehbar. Hierdurch kann der Dosierverschluss 6 geöffnet oder geschlossen werden.
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Um die Füllhöhe 40 des eingesaugten Schüttguts 4 zu messen, ist zwischen dem Dosierverschluss 6 und der Einsaugöffnung 3 ein Sensor 19 vorgesehen. Die Füllhöhe ist in der 1 als unregelmäßig gewellte Linie 40 dargestellt.
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Im Betrieb besteht ein Dosierzyklus im Wesentlichen aus einem Saugtakt und einem Entleertakt. Zur Steuerung des Ablaufs eines Dosierzyklus dient eine Steuereinheit 18, die unter anderem mit der Vakuumpumpe 13, dem Schrittmotor für das Öffnen und Schließen des Dosierverschlusses 6, dem Schrittmotor 20 für die Höhenverstellung des Dosierverschlusses 6, dem Antrieb 14 des Entleerverschlusses 5 und dem Sensor 19 verbunden ist. Es kann sich um elektrische Verbindungen oder um pneumatische Verbindungen mittels Druckschläuchen handeln, je nachdem, ob ein anzusteuerndes Endgerät pneumatisch oder elektrisch betrieben wird.
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Zur Initialisierung wird zunächst das gewünschte Dosiervolumen eingestellt, indem der Dosierverschluss 6 in die entsprechende vertikale Position gefahren wird. Der Entleerverschluss 5 wird geschlossen und der Dosierverschluss 6 geöffnet. Danach beginnt der Saugtakt mit dem Einschalten der Vakuumpumpe 13. Durch den sich aufbauenden Unterdruck wird das Schüttgut 4 aus der Abgabestation 11 über die Rohrleitung 12 durch die Einsaugöffnung 3 in das Innere des Abscheidebehälters 2 gesaugt. Im Abscheidebehälter 2 trennt sich durch die Schwerkraft das Sauggas vom Schüttgut 4, welches durch den geöffneten Dosierverschluss 6 in die Dosierkammer 9 fällt. Der kegelförmige Füllkörper 22 verhindert dabei, dass das Schüttgut 4 im axialen Bereich der Dosierkammer einen Hohlraum bildet. Die Füllhöhe 40 steigt weiter über den Dosierverschluss 6 hinaus, bis sie die Höhe des Sensors 19 erreicht, wie in der 1 dargestellt.
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Die Steuereinheit 18 schaltet daraufhin die Vakuumpumpe 13 ab und verschließt den Dosierverschluss 6 durch Drehung der unteren Verschlussscheibe 8. Durch das Drehen wird außerdem das Schüttgut 4 unterhalb der unteren Verschlussscheibe 8 gleichmäßig verteilt. Um beim Drehen der unteren Verschlussscheibe 8 zwischen den beiden Verschlussscheiben 7, 8 Scherkräfte zu vermeiden, durch die Bestandteile des Schüttguts 4 beschädigt werden könnten, weisen die beiden Verschlussscheiben 7, 8 einen einstellbaren Abstand zueinander auf, durch den ein Spalt 21 gebildet wird. Die Breite des Spaltes 21 muss produktspezifisch eingestellt werden und richtet sich nach der Beschaffenheit des Schüttguts 4.
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Am Ende des Saugtaktes findet ein Druckausgleich über die Einsaugöffnung 3 statt. Der Entleertakt wird dadurch eingeleitet, dass die Steuereinheit 18 den Entleerverschluss 5 öffnet. Dadurch fällt das volumendosierte Schüttgut 4 aus der Dosierkammer 9 direkt in eine unter dem Entleerverschluss 5 befindliche, zu befüllende Einheit. Das Schüttgut 4 oberhalb des geschlossenen Dosierverschlusses 6 verbleibt im Abscheidebehälter 2. Die zu befüllende Einheit könnte beispielsweise eine Verpackungsstation (nicht gezeigt) sein. In der dargestellten Ausführungsform ist unter dem Abscheidebehälter 2 allerdings eine mit der Steuereinheit 18 verbundene Wägevorrichtung 15 angeordnet. Hierdurch ergeben sich weitere Vorteile, beispielsweise wenn das Schüttgut 4 nach Gewicht verpackt werden soll. Das Schüttgut 4 fällt zunächst in den Wägebehälter 16 und wird gewogen. Der Wägebehälter 16 wird dann mit einem Kippantrieb 17 gekippt und das Schüttgut 4 in die zu beschickende Einheit gefüllt. Der Kippantrieb 17 ist von der Wägevorrichtung 15 hinsichtlich einwirkender Kräfte entkoppelt, um eine hohe Wägegenauigkeit zu erzielen. Der gemessene Wert des Gewichts des entleerten Schüttguts 4 wird an die Steuereinheit 18 weitergegeben und verarbeitet. Die Steuereinheit 18 prüft, ob das gemessene Gewicht einem gewünschten Sollgewicht entspricht. Ist dies nicht der Fall, findet für den nächsten Dosierzyklus eine Korrektur des Dosiervolumens statt, indem die Steuereinheit 18 den Dosierverschluss 6 mittels der Positioniervorrichtung 27 in eine entsprechende vertikale Position fährt.
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Diese Messung und Auswertung findet bei jedem Zyklus statt, so dass eine gleich bleibende hohe Dosierqualität gesichert ist. Dieser Regelkreis kann auch zur Prozessüberwachung eingesetzt werden. Überschreitet die Abweichung von Soll- und Istwert einen bestimmten Grenzwert, dann deutet dies auf eine Störung hin und die Steuereinheit 18 kann die Anlage abschalten und ein Alarmsignal geben.
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Die 2a zeigt eine Draufsicht der oberen Verschlussscheibe 7 und die 2b eine Draufsicht der unteren Verschlussscheibe 8. Der Dosierverschluss 6 besteht im Wesentlichen aus den beiden gezeigten Verschlussscheiben 7, 8. Die beiden Verschlussscheiben 7, 8 sind kreisförmig ausgebildet und weisen jeweils sechs radial verlaufende und sich dabei zum Verschlussscheibenrand hin kontinuierlich verbreiternde schlitzförmige Öffnungen 23, 24 auf. Die Öffnungen 23 der oberen Verschlussscheibe 7 sind kongruent und weisen zueinander einen gleichen Abstand auf. Ebenso sind die Öffnungen 24 der unteren Verschlussscheibe 8 kongruent und weisen zueinander einen gleichen Abstand auf. Durch den Abstand wird jeweils zwischen zwei Öffnungen 23, 24 ein Verschlusssteg 25, 26 gebildet, wobei sich also jeweils schlitzförmige Öffnungen 23, 24 und Verschlussstege 25, 26 abwechseln. Im erfindungsgemäßen Dosierverschluss 6 ist die obere Verschlussscheibe 7 auf der der unteren Verschlussscheibe 8 koaxial, also zentriert angeordnet (siehe 3a, 3b). Die obere, nicht drehbare Verschlussscheibe 7 weist einen Außenring 5 auf, der einem (nicht gezeigten) Behälter 2 dichtend anliegt. Die untere Verschlussscheibe 8 ist drehbar und wird von einem (nicht gezeigten) Schwenkantrieb 20 angetrieben. Wenn der Dosierverschluss 6 geschlossen ist, werden die Öffnungen 23 der oberen Verschlussscheibe 7 von den Verschlussstegen 26 der unteren Verschlussscheibe 8 abgedeckt. Die unteren Verschlussstege 26 sind dabei insgesamt breiter als die oberen Öffnungen 23, so dass die unteren Verschlussstege 26 die Öffnungen 23 überlappend abdecken.
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3a zeigt eine perspektivische, angeschnittene Detailansicht eines Behälters 2 mit geschlossenem Dosierverschluss 6 und 3b zeigt eine perspektivische, angeschnittene Detailansicht eines Behälters 2 mit geöffnetem Dosierverschluss 6. Die beiden koaxial übereinander angeordneten Verschlussscheiben 7, 8 sind an einem rohrförmigen Teil der Positioniervorrichtung 27 angeordnet. Mit der Positioniervorrichtung 27 lässt sich der Dosierverschluss 6 komplett nach oben oder nach unten fahren, um ein gewünschtes Dosiervolumen einzustellen. Die obere Verschlussscheibe 7 ist nicht drehbar an der Positioniervorrichtung 27 befestigt, während die untere Verschlussscheibe 8 drehbar an der Positioniervorrichtung 27 befestigt ist. Die obere Verschlussscheibe 7 weist einen Außenring 5 auf, der dem Behälter dichtend anliegt. Es ist in 3a dargestellt, dass im geschlossenen Zustand des Dosierverschlusses 6 die oberen Öffnungen 23 von den unteren Verschlussstegen 26 und die unteren Öffnungen 24 von den oberen Verschlussstegen 25 abgedeckt werden. Da die Verschlussstege 25, 26 auf ihrer gesamten Länge breiter sind als die Öffnungen 23, 24, werden diese mit Überlappungen 28 abgedeckt. Die Verschlussscheiben 7, 8 weisen außerdem zueinander einen Abstand auf, so dass zwischen ihnen ein Spalt 21 gebildet wird. Das Spaltmaß 21 bzw. der Abstand zwischen den beiden Verschlussscheiben 7, 8 ist je nach Charakteristik des (nicht gezeigten) Schüttguts 4 einstellbar. Durch den Spalt 21 und die Überlappung 28 reißt bei geschlossenem Dosierverschluss 6 der Fluss des Schüttguts 4 gleichmäßig an den Öffnungen 23, 24 ab. Dadurch entsteht ein kleiner und reproduzierbarer Anteil an nachrieselndem Schüttgut 4, wodurch die Dosierungsgenauigkeit verbessert wird.
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4 zeigt eine Detailansicht des geschlossenen Dosierverschlusses 6 in einem Abscheidebehälter 2 im Vertikalschnitt. Vom Abscheidebehälter 2 ist nur der untere Bereich dargestellt. Durch den unteren, geschlossenen Entleerverschluss 5 und den Dosierverschluss 6 mit den beiden Verschlussscheiben 7, 8 wird eine Dosierkammer 9 gebildet. Der Dosierverschluss 6 ist an der vertikal vierfahrbaren Positioniervorrichtung 27 befestigt, wodurch das Volumen der Dosierkammer 9 eingestellt werden kann. An der Unterseite der unteren Verschlussscheibe 8 ist ein mittig angeordneter kegelförmiger Füllkörper befestigt. Hierdurch wird unterhalb des Dosierverschlusses 6 eine Hohlraumbildung innerhalb des (nicht gezeigten) Schüttguts 4 verhindert.
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5 zeigt eine zeitliche Abfolge eines Dosierzyklus mit Vertikalschnitten des Dosierverschlusses 6 in einem Abscheidebehälter 2. Vom Abscheidebehälter 2 ist nur ein unterer Bereich dargestellt. Die Darstellungen der zeitlichen Abfolge sind chronologisch mit a, b, c und d bezeichnet. Zum Zeitpunkt a ist der dargestellte Bereich des Abscheidebehälters 2 mit Schüttgut 4 gefüllt, so dass der geöffnete Dosierverschluss 6 vollständig davon umgeben ist. Unterhalb der Verschlussstege 25, 26 des Dosierverschlusses 6 sammelt sich weniger Schüttgut 4 und es bilden sich deshalb dort Hohlräume 30 aus. Zum Zeitpunkt b ist der Dosierverschluss 6 durch Drehung der unteren Verschlussscheibe 8 halb geschlossen. Durch die Drehung wird außerdem das Schüttgut 4 durchmischt, so dass sich die Hohlräume 30 verkleinern. Zum Zeitpunkt c ist der Dosierverschluss 6 völlig geschlossen und die Hohlräume 30 haben sich durch die Drehung der unteren Verschlussscheibe 8 völlig zurückgebildet. Eine Hohlraumbildung im zentralen Bereich unterhalb des Dosierverschlusses 6 wird durch den kegelförmigen Füllkörper 22 verhindert. Hierdurch wird in der Dosierkammer 9 ein sehr genau dosiertes Volumen an Schüttgut 4 gesammelt. Zum Zeitpunkt d ist der Dosierverschluss 6 weiterhin geschlossen und der untere, klappenförmige Entleerverschluss 5 geöffnet. Hierdurch hat sich die Dosierkammer 9 entleert.
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Auf diese Weise ist eine vielseitig einsetzbare Vorrichtung geschaffen, die eine staubfreie und sehr genaue Dosierung ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuumförderer
- 2
- Abscheidebehälter
- 3
- Einsaugöffnung
- 4
- Schüttgut
- 5
- Entleerverschluss
- 6
- Dosierverschluss
- 7
- Obere Verschlussscheibe
- 8
- Untere Verschlussscheibe
- 9
- Dosierkammer
- 10
- Außenring
- 11
- Abgabestation
- 12
- Rohrleitung
- 13
- Vakuumpumpe
- 14
- Entleerverschlussantrieb
- 15
- Wägevorrichtung
- 16
- Wägebehälter
- 17
- Kippantrieb
- 18
- Steuereinheit
- 19
- Sensor
- 20
- Schwenkantrieb
- 21
- Spalt
- 22
- Füllkörper
- 23
- Öffnungen der oberen Verschlussscheibe
- 24
- Öffnungen der unteren Verschlussscheibe
- 25
- Verschlussstege der oberen Verschlussscheibe
- 26
- Verschlussstege der unteren Verschlussscheibe
- 27
- Positioniervorrichtung
- 28
- Überlappung
- 40
- Füllhöhe
