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BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN ANWENDUNGSGEBIETS DER ERFINDUNG
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Sogenannte Big Bags, auch als flexibler Schüttgutbehälter bezeichnet, sind als bekannt als Gebinde zum Transport von schüttgutartigen, rieselfähigen Stoffen und finden in der Chemie-, Pharma- und Lebensmitteltechnik breite Anwendung.
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Die in Big Bags transportierten Schüttgüter sind von Art und physikalischen Eigenschaften äußerst unterschiedlich.
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Schüttgüter die z.B. hygroskopisch sind oder eine niedrige Schmelztemperatur besitzen können im Big Bag teilweise oder vollständig verhärten.
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Auch können Verdichtungsvorgänge durch den Transport des Big Bags die Entleerfähigkeit vor allem im Bodenbereich der Big Bags behindern.
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Derartige Big Bags können dann nicht über dessen Entleerschlauch entleert werden, und stellen den Schüttgutverarbeiter vor große Probleme.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Quellen:
www.romaire-sa.fr/ger/technik/die-bigbag-zerkleinerungsmaschine http://www.materialtransfer.com/bulkbag_conditioner/html/video.html https://www.youtube.com/watch?v=1Qn3Dc9Pf4l
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Bekannt sind Vorrichtungen zum entleerfähig machen (hier im weiteren als Vorrichtung bezeichnet) von Big Bags mit verhärtetem schüttgutartigem Inhalt (im weiteren als Big Bag bezeichnet) bei denen der Big Bag zwischen symmetrisch rechts und links angeordneten Werkzeugen mit Kran oder Gabelstapler positioniert wird.
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Diese bearbeiten mit Hilfe von sich gegenüberliegenden, horizontal angeordneten, vor- und zurückfahrenden, hydraulisch betätigten Werkzeugen den Big Bag.
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Dabei sind die Oberflächen dieser Werkzeug im Verhältnis zu der zu bearbeitenden Oberfläche des Big Bag klein.
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Um den Big Bag in seiner ganzen Höhe bearbeiten zu können ist bekannt, das diese Werkzeuge selbst hydraulisch angehoben werden, oder der Big Bags selbst zwischen den Werkzeugen hydraulisch angehoben wird.
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Ferner sind Vorrichtungen bekannt, die um das oben genannte bewegen des Big Bag zu vermeiden, mit bis zu drei Werkzeug Ebenen ausgestattet sind.
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Auch sind Vorrichtungen zu Drehen des Big Bag bekannt um die anderen beiden Seiten des Big Bag zu bearbeiten.
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Ebenfalls sind Vorrichtungen bekannt auf denen Big Bag entleerfähig gemacht werden und solche auf denen Big Bags gleichzeitig entleert werden.
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Die Mehrzahl der bekannten Vorrichtungen bedarf einer umfangreichen elektronischen Steuerung um den Bewegungsablauf und die Einpresstiefe der Werkzeuge zu steuern. Auch sind in den Steuerungen Programme für einzelne Stoffe abgelegt und es müssen mit großem Aufwand Programmabläufe für neue Stoffe gefunden werden.
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DAS DER ERFINDUNG ZU GRUNDE LIEGENDE PROBLEM
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Aus dem oben genannten Stand der Technik ergeben sich folgende Probleme:
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Das Einwirken des Werkzeugs auf den verhärteten Inhalt des Big Bags und auf das Bändchengewebe des Big Bags selbst zur Folge hat, das:
- - der verhärtete schüttgutartige Inhalt des Big Bag nur im Bereich des Einwirkens des Werkzeugs bricht
- - Bereiche des verhärteten Inhalts des Big Bags oberhalb und unterhalb der Einwirkstelle des Werkzeugs nicht gebrochen werden. Gleichwohl das Bändchengewebe des Big Bags welches zwangsläufig der Bewegung des Werkzeugs folgen muß einreißen kann
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Durch das Einwirken des Werkzeugs entstehen zwangsläufig abhängig von Inhalt des Big Bag Klumpen. Kleine Werkzeuge sind schlecht im Stande bei nochmaligen zufahren der Werkzeuge diese Klumpen zu zerbrechen. Diese werden dann durch die Werkzeuge im Inneren des Big Bag nur verschoben aber nicht zerbrochen. Eine Entleerfähigkeit ist dann nicht gegeben.
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Eine fehlende äußere Begrenzung führt dazu dass der Big Bag durch die Werkzeuge sehr stark abgeplattet wird. Hierdurch können Klumpen im Inneren des Big Bag verschieben und werden von den Werkzeugen nicht erreicht. In der Folge ist die Entleerfähigkeit nicht gegeben.
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Durch die oben genannte Abplattung besteht die Gefahr des Umkippens vor allem von auf einer Palette stehenden Big Bags, wodurch eine erhebliche Störung im Produktionsablaufs entsteht.
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Die Werkzeuge wirken nicht im Bodenbereich des Big Bag. Dieser Bereich ist aufgrund des hier befindlichen Entleerschlauchs besonders kritisch. Ein sonst gut entleerfähiger Big Bag kann nicht entleert werden wenn vor dem Entleerschlauch ein großer Klumpen liegt.
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Durch die Vielzahl von Press- Hub- und eventuell Drehvorgängen, zuzüglich der Rückbewegungen, ist der Zeit- und Energiebedarf groß.
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Die in Big Bag transportierten Stoffe sind äußerst vielfältig und können von der Anzahl leicht in die Tausende gehen. Der Stoff ist jedoch nicht die einzige Einflußgröße für eine stoffspezifische Verhärtung. Auch die die Dauer oder Stärke der Einwirkung von Umwelteinwirkungen wie Feuchtigkeit und/oder Temperatur und/oder Verdichtung durch Transport beeinflusst die entstandene Härte maßgeblich. Dies macht die Auffindung von stoffspezifischen Steuerungsparametern aufwendig, zumal der Grad der Verhärtung nicht bestimmt werden kann.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Lösung für folgende Aufgabenpunkte zu schaffen:
- - Das Bändchengewebe des Big Bag nicht zu beschädigen
- - Beim Brechvorgang entstehende Klumpen so weit zu zerkleinern, so das der Big Bag entleerfähig ist
- - Sicherheit gegen umkippen bei stehenden Big Bags zu schaffen
- - Klumpen im Bodenbereich des Big Bag sicher zu zerkleinern
- - Zeit und Energie zu sparen
- - Eine von der Steuerung einfachere Vorrichtung zu erhalten
- - Einen Zerkleinerungsvorgang zu realisieren der weder vom Stoff noch Verhärtungsgrad abhängig ist
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ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG
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Der Erfindung zu Grunde liegende Gedanke geht zunächst von der Forderung nach Beschädigungsfreiheit des Big Bag Bändchengewebes aus.
Ursache der Beschädigung war, das bei den vorhandenen Vorrichtungen der Inhalt des Big Bag nur bereichsweise gebrochen wird, und das Bändchengewebe des Big Bags, welches starke Zugbeanspruchungen nicht ertragen kann, einreißt.
Die neue Vorrichtung besitzt daher, zwei sich gegenüberliegende Werkzeuge welche größer als die Seitenfläche des Big Bag sind. Diese üben die zur Zerkleinerung des verhärteten schüttgutartigen Inhalts des Big Bags erforderliche Kraft auf die sich gegenüberliegenden, gesamten Seitenflächen des Big Bag aus. Bereiche, wie beim Stand der Technik, in denen der Inhalt gebrochen ist und solche in denen er nicht gebrochen ist, treten dann nicht mehr auf. Folglich auch nicht mehr die Beanspruchung des Bändchengewebes des Big Bags, welche zum Einreißen führen kann.
Mit der Größe des Werkzeugs steigt aber auch der Kraftbedarf der Vorrichtung, dies läßt auf bekannte Art durch die Wahl eines Hydraulikzylinders mit größerem Durchmesser lösen.
Aus dem Stand der Technik zeigt sich das ein Anbrechen, also das Erzeugen von größeren Klumpen zunächst den größten Kraftaufwand erfordert.
Um diesen Kraftaufwand, der nur auf den ersten Zentimetern erforderlich ist, zu minimieren ist das Presswerkzeug nicht als ebene Platte ausgeführt, sondern als mehrere vertikal nebeneinander angebrachte gerade Dreiecksprismen. Diese besitzen im ersten Moment nur eine linienartige Berührung zur Big Bag Oberfläche, die wiederum nicht gerade sondern im Regelfall leicht nach außen gewölbt ist.
Ordnet man die Hydraulikzylinder nicht drückend, wie beim Stand der Technik, sondern ziehend an, so ergeben sich Hydraulikzylinder mit kleinem Kolbenstangendurchmesser die günstig auf Zug und nicht wie im Stand der Technik auf Knickung beansprucht werden. Jedes Werkzeug wird in der neuen Vorrichtung von zwei seitlich angeordneten Hydraulikzylindern bewegt. Die Kraft der Hydraulikzylinder ist so bemessen das der gesamte Inhalt des Big Bag mit einem einzigen Arbeitstakt zerkleinert wird.
Auch die stützende Stahlkonstruktion kann leichter ausfallen, da sich die Kräfte am Big Bag selbst abstützen, und nicht versuchen eine Stützkonstruktion nach außen zu drücken, wie dies im Stand der Technik zu finden ist.
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Diese konstruktiven Merkmale machen die neue Vorrichtung sehr kompakt.
Kompakt bedeutet aber auch, das der Big Bag nun nur von oben in die Vorrichtung eingesetzt werden kann, da die einen Seiten durch die Werkzeuge und die anderen Seiten durch die Hydraulikzylinder versperrt sind. Das Einsetzen von oben, mit einem bauseitigen Kran oder hängend am Gabelstapler, erscheint nicht nachteilig da die gesamte neue Vorrichtung nur ca. 1,5 m hoch ist. Zudem sorgt die hängende Entnahme des Big Bag aus der Vorrichtung für die beste Standsicherheit beim weiteren Transport des nun entleerfähigen Big Bags.
Um den Big Bag, wie beim Stand der Technik, doch seitlich mit dem Gabelstapler auf einer Palette stehend in die neue Vorrichtung einstellen zu können, kann eines oder auch beide Werkzeuge in bekannter Weise als schwenk- oder hebbare Tür ausgeführt werden.
Einen weiterer der Erfindung zu Grunde liegender Gedanke war die Anforderung das Ausweichen der beim Anbrechen entstehenden Klumpen zu verhindern um diese weiter zerkleinern zu können. Bei der Betrachtung des Standes der Technik wurde festgestellt das Klumpen, wie sie zwangsläufig beim Anbrechen entstehen, nur schlecht weiter zerkleinert werden, weil sie den Werkzeugen ausweichen können. Die neue Vorrichtung sieht vor den Big Bag fünfseitig zu umschließen, zwei dieser Seiten stellen die oben beschriebenen, sich gegenüberliegenden beweglichen Werkzeuge dar. Die beiden anderen Seiten und der Boden sollen unbeweglich sein. Die unbeweglichen Seiten und der Boden schließen dicht an die beweglichen Seiten an. Der sich nun ergebende Innenraum der neuen Vorrichtung ist breiter, länger und tiefer als der zu bearbeitende Big Bag um diesen bequem mit bauseitigen Kran oder Gabelstapler auf dem Boden der neuen Vorrichtung abstellen zu können. Fahren die Werkzeuge nun nach dem Start der neuen Vorrichtung zusammen, so wird der Big Bag angebrochen und es entstehen im Inneren des Big Bag Klumpen. Diese Klumpen bewegen sich mit der weiteren Bewegung der Werkzeuge und versuchen diesen seitlich auszuweichen, der Big Bag wird abgeplattet. Erreichen die Klumpen die beiden feststehenden Seitenwände der neuen Vorrichtung so ist die Ausweichbewegung der Klumpen beendet. Durch die weitere Bewegung der Werkzeuge werden diese Klumpen nun zerkleinert. Die neue Vorrichtung fährt nun automatisch auf, und der nun entleerfähige Big Bag kann entnommen werden.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGSGEMÄSSEN LÖSUNG
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Durch die gleichzeitige und gleichmäßige Einwirkung der Kraft im auf beiden sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Big Bag wird eine Beschädigung des Bändchengewebes des Big Bags verhindert.
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Durch die fünfseitige Umschließung des Big Bag wird erreicht, dass die Einwirkung auf alle entstandenen Klumpen vorhanden ist, und das diese effektiv zerkleinert werden. Die Entleerfähigkeit des Big Bag ist sichergestellt.
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Durch die fünfseitige Umschließung ist ein umkippen des Big Bag ausgeschlossen.
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Durch die fast spaltfreie Position des Werkzeugs zum Boden können Verhärtungen im Bodenbereich des Big Bag besonders gut aufgelöst werden.
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Durch die seitliche ziehende Anordnung der Hydraulikzylinder entsteht eine sehr kompakte Vorrichtung, welche in vorteilhafterweise auch mobil eingesetzt werden kann.
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Mit einer einfachen, nur wegbegrenzten Ablaufsteuerung, können alle unterschiedlichen Verhärtungsgrade des schüttgutartigen Inhalts des Big Bags in nur einem Arbeitstakt soweit zu zerkleinern das dieser entleerfähig ist.
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Trotz des größeren Energiebedarfs für diesen einen Arbeitstakt kann Energie durch die Ersparnis der vielen Press-, Hub- und Drehvorgänge, zuzüglich der Rückhübe, eingespart werden.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
- 1 (Seite 13) zeigt die Vorrichtung in „Ausgangsstellung“ in perspektivischer Ansicht.
- 2 (Seite 13) zeigt eine teilweise Explosionsansicht zu 1
- 3 (Seite 14) zeigt die Vorrichtung in „Zerkleinerungsstellung“ in perspektivischer Ansicht.
- 4 (Seite 14) zeigt eine teilweise Explosionsansicht zu 3
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Der Big Bag (1) wird durch einen bauseitigen Kran oder Gabelstapler durch die obere Öffnung in die Vorrichtung eingestellt. Die obere Öffnung ist so bemessen das sie das Einstellen von Big Bag (1) mit verschieden großer rechteckiger oder quadratischer Grundfläche bequem erlaubt.
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In der Vorrichtung ist der Big Bag (1) fünfseitig umschlossen.
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Die Pressplatten (2, 3) stellen zwei der fünf Seiten dar. Die Höhe der Pressplatten (2, 3) bestimmen die maximale Höhe des Big Bag (1), der etwas niederiger sein soll als die Pressplatte hoch ist.
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Die Pressplatten (2, 3) sind mit mehreren vertikal angeordneten Werkzeugen (4) versehen, welche die Form geraden gleichschenkligen Dreiecksprismen besitzen, deren Spitze abgerundet ist um eine Beschädigung des Bändchengewebes des Big Bag zu verhindern. Die Werkzeuge (4) erstrecken sich über die gesamte Höhe der Pressplatte.
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Auf dem Boden (5) steht der Big Bag (1) auf. Der Abstand von Werkzeug (4) zum Boden (5) beträgt nur 2 mm so dass das Werkzeug (4) sehr effektiv Verhärtung im Bereich des am Boden des Big Bag (1) befindlichen Entleerschlauchs auflösen kann.
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Der Boden (5) kann eine Öffnung zum gleichzeitigen Entleeren des Big Bag besitzen.
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Die Einheit Pressplatten (2, 3) und montierten Werkzeugen (4) werden durch doppeltwirkende Hydraulikzylinder (6) betätigt. Die seitliche vorgesehene ziehende Ausführung der Hydraulikzylinder (6) führt zu einem sehr kompakten Aufbau der Vorrichtung.
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Wird der Zerkleinerungsvorgang vom Bediener gestartet so bewegen die Hydraulikzylinder (6) die Pressplatten (2, 3) mit den montierten Werkzeugen (4) aufeinander zu.
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Während des Zerkleinerungsvorgangs wirken die Pressplatten (2, 3) mit den montierten Werkzeugen (4) auf die beiden Seitenflächen des Big Bag (1) und sorgen für ein anbrechen mit Rissbildung durch den verhärteten Inhalt des Big Bag (1) auf der gesamten Oberfläche. Im Inneren des Big Bags (1) entstehen zunächst größere Klumpen. Durch die weitere Bewegung der Werkzeuge (4) bewegen sich die Klumpen im Inneren. Der Big Bag (1) wird abgeplattet. Die entstandenen Klumpen versuchen seitlich auszuweichen bis die unbeweglichen Seitenwände (7, 8) diese Ausweichbewegung begrenzen.
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Durch weitere Bewegung der Pressplatten (2, 3) mit den montierten Werkzeugen (4) werden diese Klumpen nun soweit zerkleinert das der Big Bag (1) entleerfähig ist.
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Die Bewegung der Pressplatten (2, 3) mit den montierten Werkzeugen (4) ist durch den Hub der Hydraulikzylinder (6) konstruktiv begrenzt. Nach dem Erreichen der Endlage „eingefahren“ fahren die Hydraulikzylinder (6) automatisch wieder aus.
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Dieser Ablauf ist für alle Stoffe und alle Verhärtungsgrade identisch.
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Nach dem Auffahren der Pressplatten (2, 3) mit den montierten Presswerkzeugen (4) kann der Big Bag (1) mit einem bauseitigen Kran oder Gabelstapler entnommen werden.
