DE102017130958A1

DE102017130958A1 - Packmaschine und Verfahren zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde

Info

Publication number: DE102017130958A1
Application number: DE102017130958.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Siewecke; Willi Vollenkemper
Original assignee: Haver and Boecker OHG
Current assignee: Haver and Boecker OHG
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-06-27
Also published as: EP3728051A1; EA202091261A1; CN111741903B; CA3086597A1; US11377238B2; US20200324928A1; WO2019121561A1; BR112020012772A2; CN111741903A

Abstract

Packmaschine (1) und Verfahren zum Füllen von Schüttgütern (2) in Gebinde (3) mit einem rotierbaren Maschinenkörper (4) und einer Mehrzahl von über dem Umfang verteilt angeordneten Füllstutzen (5). Während der Drehung des Maschinenkörpers (4) wird Schüttgut (2) in Gebinde (3) abgefüllt. An dem Maschinenkörper (4) ist ein Maschinensilo (6) mit einem Vorratsvolumen (7) zur Bevorratung einer Schüttgutmenge (8) zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden (3) ausgebildet. Von dem Maschinensilo (6) wird über den Füllstutzen (5) Schüttgut (2) in das zugeordnete Gebinde (3) eingefüllt. Das Maschinensilo (6) ist mit einer Materialzufuhr (10) mit einem steuerbaren Verschlussorgan (11) verbunden, um dem Maschinensilo (6) Schüttgut zuzuführen. Es ist eine Steuereinrichtung (12) vorgesehen, mit welcher eine vom Füllstand (13) abhängige Steuerung des Verschlussorgans (11) der Materialzufuhr (10) erfolgt, um eine Fallhöhe des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) zu reduzieren oder einen freien Fall des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Packmaschine und ein Verfahren zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde, wobei die Packmaschine einen rotierbaren Maschinenkörper und eine Mehrzahl von über dem Umfang der Packmaschine verteilt angeordneten Füllstutzen umfasst, um während der Drehung der Packmaschine bzw. des Maschinenkörpers Schüttgut in Gebinde abzufüllen. Dabei ist an dem Maschinenkörper ein Maschinensilo mit einem Vorratsvolumen zur Bevorratung einer Schüttgutmenge zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausgebildet. Den einzelnen Füllstutzen wird das Schüttgut von dem Maschinensilo zugeführt und in die zugeordneten oder anhängenden Gebinde eingefüllt.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Packmaschine und ein Verfahren zum Abfüllen von feinen und staubenden Schüttgütern, wie beispielsweise Zement.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Packmaschinen und Verfahren bekannt geworden, um feine und staubende Schüttgüter wie Zement in Gebinde abzufüllen. Bei der Abfüllung von Schüttgütern in Gebinde wie Offensäcke oder auch Ventilsäcke wird regelmäßig eine (geringe) Menge Luft zugegeben, um das Schüttgut fließfähig zu halten und eine effektive und effiziente Abfüllung zu gewährleisten. Enthält das abzufüllende Schüttgut bei der Abfüllung zu wenig Luft, so sinkt die Fließfähigkeit, das Schüttgut kann zu Brückenbildung neigen und die Abfüllbedingungen verschlechtern sich. Enthält das Schüttgut bei der Abfüllung zu viel Luft, so besteht der Nachteil, dass nach der Abfüllung die gefüllten Gebinde größer sind, als sie sein müssten. Auch die Entlüftungszeit steigt, wodurch die Abfüllung langsamer wird. Außerdem weisen sie nur eine geringe Oberflächenhärte auf. Formschöner und stabiler sind mit Schüttgütern gefüllte Gebinde, die einen geringeren Luftanteil aufweisen. Außerdem wird bei einem geringeren Luftanteil weniger Material für die Gebinde bzw. die Säcke benötigt, wodurch die Kosten für die Gebinde sinken. Gleichzeitig wird das Stauvolumen kleiner, sodass sich auch die Transportkosten verringern.
Deshalb werden mit Schüttgütern gefüllte Gebinde schon bei der Füllung oder danach entlüftet, um wenigstens ein Teil der abgefüllten Luft wieder zu entfernen.
Es hat sich herausgestellt, dass sich die Bedingungen beim Abfüllen von Schüttgütern in Gebinde im Laufe des Betriebs ändern. So können jahreszeitliche Schwankungen auftauchen. Des weiteren hängt das Fließverhalten des Schüttguts gegebenenfalls auch von der Umgebungstemperatur und der Umgebungsfeuchte ab. Es hat sich auch gezeigt, dass sich nach einem Stillstand der Packmaschine andere Füllbedingungen ergeben als im laufenden Betrieb.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Packmaschine und ein Verfahren zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde zur Verfügung zu stellen, womit eine effektive Abfüllung von Schüttgütern in Gebinde möglich ist und womit gleichmäßigere Füllergebnisse erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Packmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
Eine erfindungsgemäße Packmaschine zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde ist rotierbar ausgeführt bzw. weist einen rotierbaren Maschinenkörper auf. Über dem Umfang der Packmaschine bzw. des Maschinenkörpers ist eine Mehrzahl von Füllstutzen angeordnet, um während der Drehung des Maschinenkörpers Schüttgut in Gebinde abzufüllen. Dabei ist es möglich, dass die Packmaschine zum Füllen von Ventilsäcken ausgebildet ist. Möglich ist es auch, dass die Packmaschine zum Füllen von Schüttgütern in Offensäcke oder andere Gebinde ausgebildet ist. An dem Maschinenkörper ist ein Maschinensilo mit einem Vorratsvolumen zur Bevorratung einer Schüttgutmenge zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausgebildet. Dabei ist von dem Maschinensilo über den Füllstutzen bzw. die Füllstutzen jeweils Schüttgut in das zugeordnete und insbesondere anhängende Gebinde einfüllbar. Das Maschinensilo ist mit (wenigstens) einer Materialzufuhr mit einem steuerbaren Verschlussorgan verbunden, um dem Maschinensilo wiederum Schüttgut zuzuführen. Das bedeutet hier, dass das Maschinensilo eine Art Zwischensilo ist, in welchem ein Vorratsvolumen zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausgebildet ist. Dadurch muss nicht für jedes Gebinde das Schüttgut aus einem externen Silo zugeführt werden. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, mit welcher eine vom Füllstand abhängige Steuerung des Verschlussorgans der Materialzufuhr erfolgt, um eine Fallhöhe des Schüttgutes bei der Zufuhr von Schüttgut in das Maschinensilo zu reduzieren oder um einen freien Fall des Schüttgutes bei der Zufuhr von Schüttgut in das Maschinensilo beim kontinuierlichen Betrieb insbesondere weitgehend und vorzugsweise weitestgehend zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Packmaschine hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Packmaschine besteht darin, dass beim kontinuierlichen Betrieb der Packmaschine ein freier Fall des Schüttguts in das Maschinensilo hinein weitgehend oder vollständig vermieden wird oder dass die Fallhöhe des freien Falls möglichst weit reduziert wird. Bevorzugt ist auch eine Unterspiegelbefüllung, bei der ein freier Fall des Schüttgutes im regelmäßigen Betrieb praktisch gar nicht vorkommt. Durch die Erfindung wird das in das Maschinensilo eingefüllte Schüttgut in allen kontinuierlichen Betriebsfällen im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften aufweisen. Dadurch, dass nur eine geringe Fallhöhe vorliegt und insbesondere ein freier Fall möglichst vermieden wird, wird die in das Schüttgut beim Einfüllen in das Maschinensilo eingebrachte Luft erheblich reduziert.
Dadurch weist das Schüttgut in dem Maschinensilo wesentlich gleichmäßigere Bedingungen auf als im Stand der Technik, wo in Intervallen Schüttgut mit einer Fallhöhe von beispielsweise 1 m oder 2 m Höhe in das Maschinensilo abgefüllt wurde. Anschließend konnte direkt eine Abfüllung des Schüttguts in die Gebinde erfolgen oder es ergab sich beispielsweise aufgrund einer Maschinenwartung ein Stillstand der Anlage, sodass das im Maschinensilo bevorratete Schüttgut entlüften konnte, bevor die Abfüllung gestartet wurde. Durch diese unterschiedlichen Bedingungen ergeben sich auch unterschiedliche Bedingungen der abgefüllten Gebinde. Mit der Erfindung werden solche Unterschiede erheblich verringert. Es wird ein kontinuierlicher Abfüllprozess gewährleistet und insbesondere auch die Gewichtsgenauigkeit verbessert. Damit wird auch die Ausschussrate fehlgewichtiger Säcke verringert.
Ein erheblicher Vorteil ist auch, dass der Energieaufwand durch Entstauben verringert wird. Im Freifall befüllte Packsilo nach dem Stand der Technik neigen zum Stauben und müssen mit großem Volumenstrom abgesaugt werden, um die Staubbelastung zu senken. Dadurch entsteht auch ein erheblicher Materialverlust.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das Maschinensilo beispielsweise über Produktwege oder Förderkanäle mit dem Füllstutzen verbunden ist. Vorzugsweise ist für jeden Füllstutzen ein Förderorgan zur (gezielten) Förderung des Schüttguts in das zugeordnete oder anhängende Gebinde vorgesehen.
In bevorzugten Weiterbildungen ist die Steuereinrichtung als passive Steuereinrichtung ausgebildet. Insbesondere kann die Steuereinrichtung mechanisch ausgestaltet sein.
In bevorzugten Weiterbildungen ist das Verschlussorgan mit einem Schwenkhebel gekoppelt. Der Schwenkhebel kann insbesondere mechanisch direkt mit dem Verschlussorgan gekoppelt sein. Möglich ist es aber auch, dass der Schwenkhebel über eine Umlenkung oder eine motorische Kopplung mit dem Verschlussorgan gekoppelt ist. Denkbar ist auch eine hydraulische oder pneumatische Kopplung, bei der das Verschlussorgan beispielsweise über einen Schwenkzylinder mit verschwenkt wird, wenn der Schwenkhebel verschwenkt wird.
Vorzugsweise umfasst das Verschlussorgan einen Klappenmechanismus.
Der (mechanische) Schwenkhebel ist vorzugsweise dafür vorgesehen, über einen Kontakt mit dem Schüttgut in dem Maschinensilo einen Füllstand des Schüttguts zu erfassen. In solchen Ausgestaltungen kann der Schwenkhebel als einfache passive Steuereinrichtung dienen. Durch die Schwenkstellung des Schwenkhebels wird direkt ein Maß für den Füllstand erfasst. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt eine dauerhaft funktionelle und einfach zu wartende Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Packmaschine.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Begriff „Schwenkhebel“ durchgängig durch den Begriff „Schwenkteil“ oder „Schwenkeinheit“ ersetzt werden.
Vorzugsweise liegt der Schwenkhebel (wenigstens zum Teil) auf dem Schüttgut in dem Maschinensilo auf (sofern der Füllstand reicht). Möglich und bevorzugt ist es, dass der Schwenkhebel wenigstens zum Teil in das Schüttgut in dem Maschinensilo eintaucht. Der Schwenkhebel gleitet insbesondere zum Teil auf dem Materialspiegel des Schüttgutes. Der Schwenkhebel kann in der Art eines „Wasserskis“ auf dem Schüttgut gleiten. Der sich relativ zu dem Schwenkhebel bei der Rotation des Maschinenkörpers kreisförmig bewegende Produktstrom lenkt den Schwenkhebel passend aus, sodass die Stellung des Schwenkhebels ein Maß für den Füllstand des Schüttgutes ist. Der Schwenkhebel kann einen Teil einer Sensoreinrichtung bilden. Die Sensoreinrichtung dient zur Erfassung des Füllstandes des Schüttgutes in dem Maschinensilo.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist eine Schwenkachse des Schwenkhebels quer und insbesondere außermittig zu einer Drehachse des Maschinenkörpers ausgerichtet. Beispielsweise kann die Schwenkachse des Schwenkhebels etwa horizontal ausgerichtet sein, während die Drehachse des Maschinenkörpers vorzugsweise vertikal ausgerichtet ist. In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Schwenkachse des Schwenkhebels insbesondere etwa radial ausgerichtet, kann aber zur Vertikalen geneigt sein. In bevorzugten Ausgestaltungen liegt die Schwenkachse etwa in einer Ebene, die die Drehachse einschließt oder parallel dazu ist. Vorzugsweise ist ein Winkel, unter dem die Schwenkachse eine Ebene mit der Drehachse des Maschinenkörpers schneidet <30° und vorzugsweise kleiner als 15°. Über derartige Parameter wird eine vorteilhafte Ausgestaltung erreicht, bei der bei der Drehung des Maschinenkörpers einen auf dem Schüttgut aufliegenden bzw. darin eintauchenden Schwenkhebel und damit eine sinnvolle Erfassung des Füllstandes ermöglicht.
In bevorzugten Weiterbildungen ist der Schwenkhebel über eine Federeinrichtung insbesondere nach unten hin vorbelastet. Dadurch wird der Schwenkhebel zuverlässig auf die Oberfläche des Schüttgutvorrats in dem Maschinensilo gedrückt. Vorzugsweise umfasst die Federeinrichtung wenigstens eine Gasfeder. Eine Gasfeder bietet den Vorteil, dass bei Überschreitung der Federkraft ein Zurückfedern einfach möglich ist. In bevorzugten Ausgestaltungen wird eine Kolben-Zylindereinheit als Federeinrichtung eingesetzt oder die Federeinrichtung umfasst wenigstens eine solche Kolben-Zylindereinheit. Über Kolben-Zylindereinheiten ist auch eine hydraulische oder pneumatische Kopplung des Schwenkhebels mit dem Verschlussorgan möglich.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Materialzufuhr ein Füllrohr umfasst. Durch das Füllrohr wird Schüttgut dem Maschinensilo zugeführt. Vorzugsweise weist das Füllrohr einen feststehenden Rohrteil und einen schwenkbaren Rohrteil auf. An dem schwenkbaren Rohrteil tritt das nachzufüllende Schüttgut aus.
Das schwenkbare Rohrteil kann vorzugsweise direkt (auch) als Schwenkhebel dienen. Dann kann wenigstens ein Formteil und z. B. ein (oder zwei oder mehr) Flügel daran ausgebildet oder angebracht sein, um ein Auslenken des schwenkbaren Rohrteils in Abhängigkeit vom Füllstand zu gewährleisten. Ein separater Schwenkhebel ist dann nicht nötig.
In anderen Ausgestaltungen ist ein separater Schwenkhebel vorgesehen und das schwenkbare Rohrteil ist gemeinsam mit dem Schwenkhebel verschwenkbar. Eine gemeinsame Verschwenkung des schwenkbaren Rohrteils und des Schwenkhebels kann dadurch realisiert werden, dass das schwenkbare Rohrteil und der Schwenkhebel direkt mechanisch miteinander gekoppelt sind. Möglich ist es aber auch, dass die beiden Teile mechanisch miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise kann ein Kettentrieb oder Riementrieb zwischen den beiden schwenkbaren Teilen vorgesehen sein. Möglich ist auch eine hydraulische oder pneumatische Kopplung, sodass bei Verschwenkung des Schwenkhebels auch das schwenkbare Rohrteil entsprechend mit verschwenkt. Durch eine Federeinrichtung ist es auch möglich, dass beispielsweise der Schwenkhebel weiter verschwenkt als das schwenkbare Rohrteil.
Es ist bevorzugt, dass an dem verschwenkbaren Rohrteil das Verschlussorgan ausgebildet ist. Das Verschlussorgan kann beispielsweise als eine Verschlussklappe ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass das Verschlussorgan eine entsprechend ausgebildete kreissegmentartige Struktur aufweist und sich bei der Verschwenkung des verschwenkbaren Rohrteils vor die Öffnung des feststehenden Rohrteils schiebt und somit den freien Öffnungsquerschnitt des Füllrohres verkleinert bzw. vergrößert.
Vorzugsweise ist die Materialzufuhr vollständig geöffnet, wenn der Füllstand kleiner 30 % oder 40 % oder 50 % oder 60 % oder 70 % der maximalen Füllhöhe beträgt. Insbesondere ist der Schwenkhebel so angeordnet, dass das Verschlussorgan die (Zuführöffnung der) Materialzufuhr wenigstens dann vollständig öffnet, wenn der Schwenkhebel nicht mehr in das Schüttgut bzw. die Schüttgutmenge eintaucht bzw. den Produktspiegel nicht mehr berührt. Möglich ist es, dass die Zuführöffnung vollständig geöffnet wird, wenn der Füllstand kleiner 50 % (oder ein entsprechender anderer Wert) der maximalen Füllhöhe beträgt.
Vorzugsweise ist die Materialzufuhr wenigstens teilweise geschlossen, wenn der Füllstand größer 70 % oder größer 80 % oder größer 90 % oder 95% der maximalen Füllhöhe gefüllt ist. Insbesondere ist der Schwenkhebel so angeordnet, dass die Materialzufuhr wenigstens teilweise oder entsprechend geschlossen ist, wenn der Füllstand einen entsprechenden Anteil der maximalen Füllhöhe erreicht.
In vorteilhaften Weiterbildungen verschließt das Verschlussorgan die Zuführöffnung der Materialzufuhr, wenn der Füllstand eine vorbestimmte Höhe erreicht.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass ein freier Querschnitt der Zuführöffnung der Materialzufuhr umgekehrt proportional zu dem Füllstand ist. Möglich ist auch eine digitale Ausgestaltung, bei der der freie Querschnitt der Zuführöffnung entweder ganz offen oder ganz geschlossen ist. Möglich ist es auch, dass der freie Querschnitt der Zuführöffnung der Materialzufuhr über einen bestimmten Höhenbereich umgekehrt proportional ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die Zuführöffnung über einen bestimmten Höhenbereich vollständig geöffnet ist und sich erst beginnt zu verschließen, wenn beispielsweise 50 % (oder 70 % etc.) der maximalen Füllhöhe erreicht wird.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein berührungsloser Detektor zur Erfassung des Füllstandes umfasst ist. Der berührungslose Detektor kann Teil der Sensoreinrichtung sein. Ein solcher berührungsloser Detektor kann als kapazitiver, induktiver optischer und/oder Ultraschall-Sensor und/oder Radarsensor oder dergleichen ausgebildet sein. Möglich ist auch der Einsatz mehrerer Detektoren, die unabhängig voneinander gleichzeitig oder zeitversetzt jeweils eine Füllstandsmessung durchführen. Ein solcher berührungsloser Detektor oder auch ein berührender zusätzlicher Detektor kann eingesetzt werden, um eine aktive Steuerung zu ermöglichen. Möglich sind solche Detektoren auch, um den Betrieb zu überwachen.
Bei einer aktiven Steuerung ist vorzugsweise ein Aktor zur (Unterstützung der) Bewegung des Verschlussorgans vorgesehen. Möglich ist auch eine rein aktive Steuerung.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinrichtung eine Position des Verschlussorgans (aktiv) steuert.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde mit einer Packmaschine mit einem rotierenden Maschinenkörper und einer Mehrzahl über dem Umfang verteilt angeordneter Füllstutzen, um während der Drehung des Maschinenkörpers Schüttgut in Gebinde abzufüllen. An dem Maschinenkörper ist ein (mitrotierender) Maschinensilo mit einem Vorratsvolumen zu Bevorratung einer Schüttgutmenge ausgebildet, welches zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausreicht. Das Maschinensilo füllt (über Produktwege oder Förderkanäle) über die Füllstutzen (gezielt) Schüttgut in die Gebinde ab. Dem Maschinensilo ist wenigstens eine Materialzufuhr mit einem steuerbaren Verschlussorgan zugeordnet, um dem Maschinensilo Schüttgut zuzuführen. Der Nachschub des Schüttguts in das Maschinensilo kann kontinuierlich erfolgen. Eine Steuereinrichtung steuert in Abhängigkeit von dem Füllstand in dem Maschinensilo das Verschlussorgan der Materialzufuhr, um einen freien Fall des Schüttguts bei der Zufuhr von Schüttgut in das Maschinensilo beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden bzw. die Fallhöhe des freien Falls möglichst zu reduzieren. In bevorzugten Weiterbildungen und Ausgestaltungen wird eine Art von Unterspiegelbefüllung ermöglicht.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Luftmenge erheblich reduziert werden, die während der Auffüllung des Maschinensilos dem Schüttgut zugesetzt wird. Dadurch können erheblich konstantere Bedingungen bei der Abfüllung von Schüttgütern in Gebinde zur Verfügung gestellt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der Auffüllung des Maschinensilos weniger Staub entsteht, der aufwendig entstaubt werden muss. Dadurch kann die Entstaubungsleistung reduziert werden, wodurch Energie und Kosten gespart werden.
Je nach Ausgestaltung ist es möglich, dass bei der ersten Inbetriebnahme oder nach einem Produktwechsel erhebliche Freifallstrecken bei der ersten Auffüllung des Vorratsvolumens entstehen. Da solche Maßnahmen relativ selten stattfinden und in dem Moment natürlich bekannt sind, kann das bei der direkt nachfolgenden Abfüllung berücksichtigt werden, um wieder gleichbleibende Bedingungen in den abgefüllten Gebinden zu erzielen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Packmaschine bei der Erstbefüllung mit einem abzufüllenden Schüttgut;
2 die Packmaschine nach 1 in einer schematischen geschnittenen Darstellung im Normalbetrieb; und
3 verschiedene Stellungen der Materialzufuhr im laufenden Betrieb.

In 1 ist eine Packmaschine 1 zum Füllen von Schüttgütern 2 in Gebinde 3 dargestellt. Die Packmaschine 1 ist rotierbar ausgeführt und verfügt über ihrem Umfang über eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Füllstutzen 5, um während der Drehung Schüttgut 2 in Gebinde 3 abzufüllen.
Hier in 1 ist in schematischer Weise ein Ventilsack als Gebinde 3 schematisch eingezeichnet. Es ist aber ebenso möglich, dass die Packmaschine zum Füllen von Schüttgut in Offensäcke oder andere Arten von Gebinde dient. Regelmäßig wird dabei das Gebinde zum Füllen des Schüttguts an den Füllstutzen angehangen und dort dicht abschließend aufgenommen, um das Entweichen von Staub während des Füllvorgangs zu verhindern.
Während der Abfüllung des Schüttguts 2 in die Gebinde 3 wird auf dem Produktwege dem Schüttgut 2 regelmäßig ein kleiner Luftanteil zugesetzt, um das Schüttgut 2 fließfähig zu halten und um gleichmäßige und reproduzierbare Bedingungen beim Füllvorgang einzustellen. Der Transport des Schüttguts 2 in die Gebinde 3 erfolgt regelmäßig über ein Förderorgan 9. Ein solches Förderorgan kann beispielsweise als Förderturbine ausgebildet sein. Möglich ist aber auch der Einsatz von Förderschnecken oder die Förderung über Schwerkraft oder der Einsatz anderer Förderorgane.
Oberhalb der Füllstutzen 5 und der Förderorgane 9 ist hier ein Maschinensilo 6 an dem Maschinenkörper 4 ausgebildet. Das Maschinensilo 6 stellt ein Vorratsvolumen 7 zur Aufnahme einer Schüttgutmenge 8 zur Verfügung. Das Vorratsvolumen 7 ist aber größer als das Volumen des größtmöglichen mit der Packmaschine 1 abzufüllenden Gebindes. Insbesondere ist das Vorratsvolumen um ein mehrfaches größer als das Volumen eines gefüllten Gebindes 3.
Die Schüttgutmenge 8 dient zur Zwischenspeicherung von Schüttgut, um kontinuierliche und gleichmäßige Bedingungen innerhalb der Packmaschine 1 zu Verfügung zu stellen. Dadurch können auch eine Vergleichmäßigung und eine bessere Konstanz der Abfüllbedingungen erreicht werden.
Gleiche Abfüllbedingungen werden hier in erheblich verbessertem Maße dadurch erzielt, dass die Materialzufuhr 10 derart gesteuert erfolgt, dass nach der in 1 dargestellten Erstbefüllung nur kleine (oder praktisch keine oder gar keine) Fallhöhen oder gar eine Unterspiegelbefüllung im laufenden Betrieb erfolgt.
Die Materialzufuhr 10 umfasst hier ein Verschlussorgan 11, welches als eine Art von Klappenmechanismus 17 ausgeführt ist. Die Materialzufuhr 10 wird durch eine Art von Füllrohr 24 gebildet, welches ein feststehendes Rohrteil 25 und ein schwenkbares Rohrteil 26 umfasst. Das schwenkbare Rohrteil 26 ist um die Schwenkachse 19 verschwenkbar. Je nach Schwenkwinkel fluchten die freien Querschnitte des feststehenden Rohrteils 25 und des schwenkbaren Rohrteils 26 mehr oder weniger miteinander und geben somit nur einen Teil des möglichen Querschnitts der Zuführöffnung 28 frei.
In 1 ist der Zustand während der Erstbefüllung dargestellt, in der der Füllstand 13 noch weit geringer ist als die maximale Füllhöhe 27.
Der Schwenkhebel 16 ist hier Teil einer Sensoreinrichtung 18 bzw. bildet vorzugsweise die Sensoreinrichtung 18, die Teil der Steuereinrichtung 12 ist. Die Steuereinrichtung 12 steuert die Stellung des Verschlussorgans 11 der Materialzufuhr 10. Teil der Steuereinrichtung ist auch die Gasfeder 22 der Kolben-Zylindereinheit 23, mit welcher das schwenkbare Rohrteil 26 und der Schwenkhebel 16 in die dargestellte untere Stellung vorbelastet werden. Wenn der Füllstand in dem Maschinensilo 6 weiter steigt, erreicht der Produktspiegel des Schüttguts 2 die Unterkante des Schwenkhebels 16, der im Folgenden durch das Schüttgut 2 bei der Rotation des Maschinenkörpers 4 durch die Verschwenkung um die Schwenkachse 19 angehoben wird. Dadurch wird der freie Querschnitt der Zuführöffnung 28 verringert, wodurch die Zufuhr von Schüttgut 2 reduziert wird.
In 1 ist eine alternative (oder zusätzliche) Steuereinrichtung 12 gepunktet eingezeichnet, die über einen Antrieb verfügt und durch Detektoren 29 der Sensoreinrichtung 18 gesteuert wird. Die Detektoren 29 oder wenigstens ein Detektor 29 erfassen den Füllstand 13 berührungslos und leiten eine entsprechende Stellung des Verschlussorgans 11 aus den Messergebnissen ab, um eine Nachfuhr des Schüttguts 2 in das Maschinensilo 6 zu ermöglichen, bei der möglichst wenig Luft mit zugeführt wird. Bei einer solchen alternativen Ausgestaltung ist kein Schwenkhebel 16 nötig bzw. stellt eine redundante Not-Aus-Funktion zur Verfügung.
2 zeigt die Packmaschine 1 aus 1 im normalen Betriebszustand nach der Erstbefüllung. Dann hat sich ein Füllstand 13 eingestellt, der nur wenig unterhalb der maximalen Füllhöhe 27 liegt. In dem dargestellten Zustand liegt der Schwenkhebel 16 zum Teil auf der Oberfläche des Schüttguts 2 in dem Maschinensilo 6 auf bzw. taucht darin ein und wurde bei der Rotation der Packmaschine 1 bzw. des Maschinenkörpers 4 so verschwenkt, dass das schwenkbare Rohrteil 26 und das feststehende Rohrteil 25 nicht mehr gerade miteinander fluchten, sondern zueinander gewinkelt ausgerichtet sind.
Dadurch hat das Verschlussorgan 11 die Zuführöffnung 28 teilweise verschlossen, sodass die weitere Zufuhr von Schüttgut 2 reduziert wird.
Wenn sich der Füllstand 13 im weiteren Betrieb wieder verringert, so wird durch das Eigengewicht und durch die Kraft der Kolben-Zylindereinheit 23 der Schwenkhebel 16 wieder nach unten verschwenkt, sodass das Verschlussorgan 11 der Materialzufuhr wieder einen größeren Anteil der Zuführöffnung 28 freigibt, wodurch wieder mehr Schüttgut 2 in das Maschinensilo 6 nachgefüllt werden kann.
Wenn kein Schüttgut zur Abfüllung abgenommen wird, steigt der Füllstand bis zum Maximum an und führt über eine Verschwenkung des Schwenkhebels 16 in die Endstellung zum Verschluss der Zuführöffnung 28.
In allen Ausgestaltungen beträgt die freie Fallhöhe 14 des neu zugeführten Schüttguts 2 im normalen Betrieb aber immer weniger als der Durchmesser 15 des schwenkbaren Rohrteils 26. Vorzugsweise beträgt die freie Fallhöhe nahezu null oder es wird eine Unterspiegelbefüllung realisiert. Dadurch wird die Aufnahme von Luft bei der Nachfüllung von Schüttgut in das Maschinensilo 6 erheblich reduziert. Auch der Staub wird beträchtlich verringert.
3 zeigt stark schematisch verschiedene Stellungen des Verschlussorgans 11 der Materialzufuhr 10 bei einer Ausgestaltung, bei der ein feststehendes Rohrteil 25 und ein schwenkbares Rohrteil 26 gegeneinander verschwenkt werden und sich durch das Verschlussorgan 11 bei unterschiedlich starker Verschwenkung unterschiedliche freie Flächenanteile der Zuführöffnung 28 ergeben.
Im oberen Teil von 3 ist der Zustand gemäß 1 dargestellt. Der Füllstand 13 in dem Maschinensilo 6 ist noch so gering, dass der Schwenkhebel 16 noch nicht auf der Oberfläche des Schüttguts 2 aufliegt. Dann fluchten das feststehende Rohrteil und das schwenkbare Rohrteil miteinander und geben den maximalen Querschnitt der Zuführöffnung 28 frei, wodurch eine maximale Menge von Schüttgut 2 in das Maschinensilo 6 nachgefüllt werden kann.
In der Mitte von 3 ist ein Zwischenzustand dargestellt, in der der Füllstand 13 schon so weit angestiegen ist, dass der Schwenkhebel 16 auf der Oberfläche der Schüttgutmenge 8 in dem Maschinensilo 6 aufliegt. Der Schwenkhebel 16 ist ein Stück verschwenkt worden, sodass nur noch ein Teil der freien Querschnitte der beiden Rohrteile 25 und 26 miteinander fluchten. Es ergibt sich der schraffiert dargestellte freie Bereich der Zuführöffnung 28. Ein solcher Zustand wird sich regelmäßig im laufenden Betrieb einstellen. Da die freie Fläche der Zuführöffnung 28 geringer als im oberen Teil von 3 ist, kann auch nur ein geringerer Teil von Schüttgut nachgefüllt werden. Dieser Teil reicht aber aus, um kontinuierlich das nachzufüllen, was andererseits durch die Füllstutzen in die Gebinde abgefüllt wird und kann Schwankungen der Abnahmemenge ausgleichen.
Im unteren Teil von 3 ist ein Zustand dargestellt, bei der beispielsweise die maximale Füllhöhe 27 des Schüttguts 2 in dem Maschinensilo 6 erreicht wird. Der Schwenkhebel 16 ist soweit verschwenkt, dass die beiden Rohrteile 25 und 26 nicht miteinander fluchten, sodass das Verschlussorgan 11 der Materialzufuhr 10 die weitere Zufuhr von Schüttgut 2 unterbunden hat. Dieser geschlossene Zustand des Verschlussorgans 11 bleibt solange bestehen, bis der Füllstand 13 wieder absinkt. Dann wird automatisch der Schwenkhebel 16 zurückgeschwenkt und es öffnet sich wieder ein Teil der Zuführöffnung 28. Durch eine Formgebung bzw. passende Ausgestaltung der Kurvenführung 30 des schwenkbaren Rohrteils wird diese in der Endstellung angehoben und so ein sicherer Verschluss erreicht. Die Schwenkachse 19 ist hierzu federnd gelagert.
Insgesamt bietet die Erfindung viele Vorteile, da im normalen Betrieb eine erheblich geringere Staubmenge anfällt, wodurch nur eine erheblich geringere Entstaubungsleistung benötigt wird. Dadurch wird auch ein geringerer Einsatz von Energie erfordert. Außerdem herrschen konstantere und homogenere Bedingungen bei der Abfüllung vor, sodass auch das Abfüllergebnis besser wird. Dadurch können die Gebinde reproduzierbarer und mit noch größerer Qualität gefüllt werden.
Bezugszeichenliste

1: Packmaschine
2: Schüttgut
3: Gebinde
4: Maschinenkörper
5: Füllstutzen
6: Maschinensilo
7: Vorratsvolumen
8: Schüttgutmenge
9: Förderorgan
10: Materialzufuhr
11: Verschlussorgan
12: Steuereinrichtung
13: Füllstand
14: Fallhöhe
15: Durchmesser
16: Schwenkhebel
17: Klappenmechanismus
18: Sensoreinrichtung
19: Schwenkachse von 16
20: Drehachse von 4
21: Federeinrichtung
22: Gasfeder
23: Kolben-Zylindereinheit
24: Füllrohr
25: feststehendes Rohrteil
26: schwenkbares Rohrteil
27: maximale Füllhöhe
28: Zuführöffnung
29: Detektor
30: Kurvenführung

Claims

Packmaschine (1) zum Füllen von Schüttgütern (2) in Gebinde (3) mit einem rotierbaren Maschinenkörper (4) und einer Mehrzahl von über dem Umfang verteilt angeordneten Füllstutzen (5), um während der Drehung des Maschinenkörpers (4) Schüttgut (2) in Gebinde (3) abzufüllen, wobei an dem Maschinenkörper (4) ein Maschinensilo (6) mit einem Vorratsvolumen (7) zur Bevorratung einer Schüttgutmenge (8) zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden (3) ausgebildet ist, wobei von dem Maschinensilo (6) über den Füllstutzen (5) Schüttgut (2) in das zugeordnete Gebinde (3) einfüllbar ist, und wobei das Maschinensilo (6) mit einer Materialzufuhr (10) mit einem steuerbaren Verschlussorgan (11) verbunden ist, um dem Maschinensilo (6) Schüttgut zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (12) vorgesehen ist, mit welcher eine vom Füllstand (13) abhängige Steuerung des Verschlussorgans (11) der Materialzufuhr (10) erfolgt, um eine Fallhöhe des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) zu reduzieren oder einen freien Fall des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden.
Packmaschine (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (12) als passive Steuereinrichtung ausgebildet ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussorgan (11) mit einem Schwenkhebel (16) gekoppelt ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussorgan (11) einen Klappenmechanismus (17) umfasst.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkhebel (16) dafür vorgesehen ist, über einen Kontakt mit dem Schüttgut (2) in dem Maschinensilo (6) einen Füllstand (13) des Schüttguts (2) zu erfassen.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkhebel (16) auf dem Schüttgut (2) in dem Maschinensilo (6) aufliegt oder in das Schüttgut (2) eintaucht.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schwenkachse (19) des Schwenkhebels (16) quer zu einer Drehachse (20) des Maschinenkörpers (4) ausgerichtet ist und wobei die Schwenkachse (19) des Schwenkhebels (16) insbesondere außermittig zu einer Drehachse (20) des Maschinenkörpers (4) ausgerichtet ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkhebel (16) über eine Federeinrichtung (21) vorbelastet ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung (21) wenigstens eine Gasfeder (22) umfasst.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung eine Kolben-Zylindereinheit (23) umfasst.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Materialzufuhr (10) ein Füllrohr (24) mit einem feststehenden Rohrteil (25) und einem schwenkbaren Rohrteil (26) umfasst, wobei das schwenkbare Rohrteil (26) als Schwenkhebel dient oder gemeinsam mit dem Schwenkhebel (16) verschwenkbar ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem verschwenkbaren Rohrteil (26) das Verschlussorgan (11) ausgebildet ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Materialzufuhr (10) wenigstens dann vollständig geöffnet ist, wenn der Schwenkhebel (16) nicht mehr in das Schüttgut (2) eintaucht.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussorgan (11) die Zuführöffnung (28) der Materialzufuhr (10) verschließt, wenn der Füllstand (13) eine vorbestimmte Höhe erreicht.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein freier Querschnitt der Zuführöffnung (28) der Materialzufuhr (10) umgekehrt proportional zu dem Füllstand (13) ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein berührungsloser Detektor (29) zur Erfassung des Füllstandes (13) umfasst ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der berührungslose Detektor (29) als kapazitiver, induktiver, optischer und/oder Ultraschall-Sensor und/oder Radarsensor ausgebildet ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Aktor (30) zur Bewegung des Verschlussorgans (11) vorgesehen ist.
Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (12) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinrichtung (18) eine Position des Verschlussorgans (11) steuert.
Verfahren zum Füllen von Schüttgütern (2) in Gebinde (3) mit einer Packmaschine (1) mit einem rotierenden Maschinenkörper (4) und einer Mehrzahl über dem Umfang verteilt angeordneter Füllstutzen (5), um während der Drehung des Maschinenkörpers (4) Schüttgut in Gebinde (3) abzufüllen, wobei an dem Maschinenkörper (4) ein Maschinensilo (6) mit einem Vorratsvolumen (7) zur Bevorratung einer Schüttgutmenge (8) ausgebildet ist, welches zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden (4) ausreicht, wobei das Maschinensilo (6) über die Füllstutzen (5) Schüttgut (2) in die Gebinde (3) abfüllt, und wobei dem Maschinensilo (6) (wenigstens) eine Materialzufuhr (10) mit einem steuerbaren (11) Verschlussorgan zugeordnet ist, um dem Maschinensilo (6) Schüttgut (2) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (12) eine von dem Füllstand in dem Maschinensilo (6) abhängige Steuerung des Verschlussorgans (11) der Materialzufuhr (10) steuert, um eine Fallhöhe des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) zu reduzieren oder einen freien Fall des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden.