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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für rieselfähige Schüttgüter, umfassend einen Vorlagebehälter mit einem in einer Auslauföffnung endenden Auslauftrichter und eine über die Auslauföffnung befüllbare Dosierrinne mit Vibrationsantrieb, wobei die Auslauföffnung des Auslauftrichters in Bezug auf die Dosierrinne höhenverstellbar ausgebildet ist und ein Verstellantrieb für die Höhenverstellung vorgesehen ist, der Auslauftrichter mit einem auslaufseitigen Rohrabschnitt ausgebildet ist, welcher an seinem freien Ende die Auslauföffnung definiert und der Rohrabschnitt im Bereich der Auslauföffnung in den Querschnitt der Dosierrinne eintauchend ausgebildet ist sowie ein Dosierverfahren für rieselfähige Schüttgüter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
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Dosiervorrichtungen und -verfahren der eingangs genannten Art unter Einsatz von vibrierenden Dosierrinnen sind bekannt und werden beispielsweise zur Dosierung von Kunststoffgranulat, in der Nahrungsmittelindustrie oder auch der Baustoffindustrie verwendet, wozu beispielhaft auf die
DE 2 105 173 A1 verwiesen wird. Aufgrund der unter Vibration erfolgenden Förderung des Schüttgutes in einer vibrierenden Dosierrinne erfolgt ein schonender Transport des Schüttgutes. Die Dosierleistung lässt sich vornehmlich über eine Variation der Schwingbreite des auf die Dosierrinne einwirkenden Vibrationsantriebes bewirken. Je größer die Schwingbreite eingestellt wird, desto mehr Schüttgüter werden durch die Dosierrinne gefördert. Als Vibrationsantrieb werden üblicherweise elektromagnetische Schwingantriebe oder Druckluft-Kolbenvibratoren in Betracht.
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Die
US 3 278 090 A beschreibt eine gattungsgemäße Dosiervorrichtung mit einer höhenverstellbaren Auslauföffnung.
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In der Praxis ist insbesondere die Einstellung einer sehr geringen Förderrate, wie sie kurz vor Abschluss eines Dosiervorganges zum Erreichen hoher Dosiergenauigkeiten gewünscht ist, schwierig zu erreichen, da häufig die Schüttgüter zum Verklumpen neigen und der Förderstrom entweder frühzeitig abreißt oder aber durch Förderung eines Klumpens an Schüttgut die gewünschte Dosiermenge unerwünscht überschritten wird. Dies erscheint verbesserungswürdig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die sich trotz einfachem Aufbau durch besonders exakte und leistungsfähige Dosiereigenschaften auszeichnet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung einer Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruches 7.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass zumindest der Rohrabschnitt des Auslauftrichters aus einem gummielastischen Material gebildet ist und mittels des Verstellantriebs die aus gummielastischem Material gebildeten Teile des Auslauftrichters zur Höhenverstellung der Auslauföffnung dehnbar sind.
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Dadurch ist es erfindungsgemäß möglich, die Menge des über die Dosierrinne zu fördernden Schüttgutes durch Variation der Menge des auf die Dosierrinne übergebenen Schüttgutes zu variieren. Wird die Höhe zwischen der Auslauföffnung und der Dosierrinne vergrößert, wird aufgrund des vorhandenen vergrößerten Freiraumes auch eine entsprechend größere Menge an Schüttgut aus der Auslauföffnung auf die Dosierrinne übergeben und von dieser weggefördert. Wird entsprechend umgekehrt der Abstand bzw. die lichte Weite zwischen der Auslauföffnung und der Dosierrinne verkleinert, wird entsprechend auch nur eine geringere Menge an Schüttgut an die Dosierrinne übergeben und von der Dosierrinne weggefördert. Auf diese Weise ist eine hochgenaue Dosierung des Schüttgutes über die Dosierrinne möglich.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Auslauftrichter mit einem auslaufseitigen Rohrabschnitt ausgebildet ist, welcher an seinem freien Ende die Auslauföffnung definiert und der Rohrabschnitt im Bereich der Auslauföffnung in den Querschnitt der Dosierrinne eintauchend angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Menge an in die Dosierrinne übergebenem Schüttgut exakt auf den eingestellten Abstand zwischen Dosierrinne und Auslauföffnung festgelegt.
Zumindest der Rohrabschnitt des Auslauftrichters ist dabei aus einem gummielastischen Material gebildet. Ein solches gummielastisches Material, z.B. Natur- oder Synthesekautschuk ist nicht nur preiswert herstellbar, sondern kann elastisch gedehnt werden, um der Höheneinstellung zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne zu folgen.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Auslauföffnung eine an den Querschnitt der Dosierrinne angepasste Kontur aufweist, um ein Überschießen des aus der Auslauföffnung schwerkraftbedingt ausströmenden Schüttgutes in die Dosierrinne zu unterbinden.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Auslauftrichter und der Rohrabschnitt vollständig aus einem gummielastischen Material gebildet sind, um diesen Bauteilen eine vorteilhafte Dehnbarkeit durch den Verstellantrieb zu verleihen. Da bei einer Dehnung oder Kontraktion des gummielastischen Materials auch entsprechende Oberflächenbewegungen erfolgen, werden überdies etwaige Materialanhäufungen und -verklumpungen des Schüttgutes innerhalb des Aufgabetrichters selbststätig gelöst.
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Das zur Ausbildung des Rohrabschnittes oder ggf. auch des gesamten Aufgabetrichters verwendete gummielastische Material ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung so angeordnet, dass es permanent und unabhängig von der vorherrschenden Höheneinstellung zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne unter Vorspannung steht, so dass mittels des Verstellantriebes eine veränderbare permanente Vorspannung des gummielastischen Materials erzeugbar ist.
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Eine weitere Beeinflussung der Dosierung des Schüttgutes kann erfindungsgemäß auch dadurch erfolgen, dass zusätzlich zur Höheneinstellung zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne die Schwingbreite des Vibrationsantriebes regelbar ist.
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Bei großem Abstand zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne und einer entsprechend großen an die Dosierrinne übergebenen Menge an Schüttgut bewirkt eine große Schwingbreite des Vibrationsantriebes der Dosierrinne eine entsprechend starke Abförderung des Schüttgutes, so dass eine entsprechend große Menge an Schüttgut durch die Dosierrinne gefördert und dosiert wird.
Bei demgegenüber kleinerem Abstand zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne und einer entsprechend kleineren an die Dosierrinne übergebenen Menge an Schüttgut bewirkt eine kleine Schwingbreite des Vibrationsantriebes der Dosierrinne eine entsprechend schwächere Abförderung des Schüttgutes, so dass eine entsprechend kleine Menge an Schüttgut durch die Dosierrinne gefördert und dosiert wird.
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Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass auf diese Weise stufenlos große Mengen an Schüttgut bis hin zu einer Förderung und Dosierung einzelner Schüttgutkörner möglich ist. Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung erzielt daher eine bislang unerreichte Dosiergeschwindigkeit und -genauigkeit.
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Hierzu ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine Steuer- und Regelungseinrichtung zum Steuern des Verstellantriebes und/oder Regeln der Schwingbreite des Vibrationsantriebes nach Maßgabe von Vorgabewerten vorgesehen, die die beiden Regelungsparameter - Höheneinstellung des Verstellantriebes und Schwingbreite des Vibrationsantriebes - synchron bzw. proportional zueinander steuert und regelt. Die Vorgabewerte können beispielsweise aus fortlaufend ermittelten Werten einer der Dosierrinne nachgeordneten Waage für das Schüttgut oder einem Dosierprofil und dergleichen mehr stammen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Dosieren rieselfähiger Schüttgüter beruht darauf, dass die Schüttgüter aus einem Vorlagebehälter mit in einer Auslauföffnung endendem Auslauftrichter in eine vibrierende Dosierrinne übergeben werden.
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Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass die Menge der in die Dosierrinne übergebenen Schüttgüter durch eine Variation der Höhe zwischen der Auslauföffnung und der Dosierrinne variiert wird, dergestalt, dass zum Erhöhen der übergebenen Menge an Schüttgut die Höhe zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne vergrößert und zum Verringern der übergebenen Menge an Schüttgut die Höhe zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne verringert wird. Hierbei ist zumindest der ein Rohrabschnitt (11) aus gummielastischem Material gebildet, um der Höheneinstellung zwischen Auslauföffnung (12) und Dosierrinne (3) zu folgen.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die Schwingbreite der vibrierenden Dosierrinne bei einem Vergrößern der Höhe zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne erhöht und bei einem Verringern der Höhe zwischen Auslauföffnung und Dosierrinne erniedrigt.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 die Rückansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 die vergrößerte Darstellung der Dosierrinne gemäß 2;
- 4 einen vertikalen Schnitt durch den Rohrabschnitt in gegenüber der 3 um 90° gedrehter Blickrichtung.
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Aus den 1 und 2 ist eine Dosiervorrichtung für dieselfähige Schüttgüter, zum Beispiel Kunststoffgranulat ersichtlich. In einem nicht näher spezifizierten Gestell 4 ist ein Vorlagebehälter 1 für das Kunststoffgranulat angeordnet, der unterseitig mit einem Auslauftrichter 10 versehen ist, durch welchen das im Vorlagebehälter 1 befindliche Kunststoffgranulat über eine Auslauföffnung 12 in das Einlaufende 30 einer Dosierrinne 3 übergeben wird. In an sich bekannter Weise wird die Dosierrinne 3 über einen Vibrationsantrieb 5 und Schwingpuffer 7 in Vibration versetzt und fördert das in der Dosierrinne 3 befindliche Schüttgut allmählich in Richtung des Auslaufendes 31, von wo es an eine nicht näher dargestellte Nachfolgeeinrichtung, zum Beispiel eine Verarbeitungsmaschine oder einer Abfüllanlage dosiert übergeben wird.
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Wie insbesondere aus der Darstellung gemäß 2 ersichtlich, schließt sich unterhalb des Auslauftrichters 10 ein auslaufseitiger Rohrabschnitt 11 an, der an seinem freien Ende die Auslauföffnung 12 definiert. Der Rohrabschnitt 11 ist im Bereich der Auslauföffnung 12 in den Querschnitt der Dosierrinne 3 eintauchend angeordnet, sodass ein Freiraum zwischen der Auslauföffnung 12 und der Innenoberfläche der Dosierrinne 3 verbleibt, der mit dem zu dosierenden Schüttgut gefüllt werden kann und über welchen das Schüttgut in Richtung des Auslaufendes 31 abgeführt wird.
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Um einer übermäßigen Staubentwicklung entgegenzuwirken, ist der das Einlaufende 30 und den Rohrabschnitt 11 mit Auslauföffnung 12 umfassende Bereich geschlossen, indem die Dosierrinne 3 in diesem Bereich ein Unterteil 301 sowie ein mittels Schrauben 310 befestigtes Oberteil 300 umfasst und der Rohrabschnitt 11 als Innenrohr innerhalb eines äußeren Rohrs 110 und durch Abstandshalter 111, 112 geführt angeordnet ist.
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Zur Veränderung der Dosierleistung, d. h. insbesondere der über das Auslaufende 31 dosierten Menge an Schüttgut ist einerseits in an sich bekannter Weise der Vibrationsantrieb 5 hinsichtlich seiner Schwingbreite regelbar, d. h. die Intensität der Schwingungen der Dosierrinne 3 ist veränderbar.
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Darüber hinaus ist aber die Höhe der Auslauföffnung 12 des Auslauftrichters 10 am unteren Ende des Rohrabschnittes 11 in Bezug auf die ortsfest montierte Dosierrinne 3 veränderbar, wozu ein Verstellantrieb 2 in Gestalt eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders 20 mit darin geführtem Kolben 21 vorgesehen ist. Der Kolben 21 trägt an seinem freien Ende einen Kragarm 22, der seinerseits am unteren Ende des Auslauftrichters 10 im Übergangsbereich zum anschließenden Rohrabschnitt 11 angreift. Der Verstellantrieb 2 ist am Gestell 4 fixiert.
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Sowohl der Auslauftrichter 10 als auch der Rohrabschnitt 11 sind aus einem gummielastischen Material, zum Beispiel Natur- oder Synthesekautschuk hergestellt, sodass sie durch Aufbringung entsprechender Kräfte elastisch dehnbar sind. Insoweit kann durch entsprechende Betätigung des Verstellantriebes 2 der Auslauftrichter 10 mehr oder weniger stark gedehnt werden und gemeinsam mit dem Kragarm 22 vom Verstellantrieb 2 in Pfeilrichtung H vertikal nach oben oder nach unten verlagert werden. Dabei ist die Aufhängung des Auslauftrichters 10 in Bezug auf den Kragarm 22 so gewählt, dass das elastische Material des Auslauftrichters 10 stets unter einer elastischen Vorspannung steht.
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Entsprechend der Verlagerung des Kragarms 22 mitsamt des Auslauftrichters 10 in Pfeilrichtung H wird auch der Übergangsbereich mit der Trichteröffnung 100, an die sich der ebenfalls elastische Rohrabschnitt 11 anschließt um den gleichen Betrag in Pfeilrichtung H aufwärts oder abwärts mit bewegt, sodass der Abstand zwischen der Auslauföffnung 12 am freien Ende des Rohrabschnittes 11 und der zur Aufnahme des zu dosierenden Schüttgutes vorgesehenen Innenoberfläche der Dosierrinne 3 vergrößert oder verkleinert wird. Dementsprechend wird die lichte Weite LW, siehe 2, zwischen Dosierrinne 3 und der Auslauföffnung 12 durch Betätigung des Verstellantriebes 2 verändert.
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Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung gemäß 3 ersichtlich, ist überdies die Auslauföffnung 12 so konturiert, dass sie im Wesentlichen an den Querschnittsverlauf der Dosierrinne 3 angepasst ist. Im vorliegenden Beispiel stimmen insoweit die Radien der Dosierrinne 3 und der Auslauföffnung 12 im Wesentlichen überein. Würde abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel eine Dosierrinne 3 mit einem spitzwinkligen Querschnitt verwendet, wäre die Kontur der Auslauföffnung 12 entsprechend spitzwinklig ausgeführt. Auf diese Weise wird bei einer Minimierung der lichten Weite LW auf den Wert Null die Auslauföffnung 12 von der Dosierrinne 3 vollständig verschlossen.
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Es kann stets nur so viel des rieselfähigen Schüttgutes aus dem Vorlagebehälter 1 über den Auslauftrichter 10 und den Rohrabschnitt 11 in die Dosierrinne 3 übergeben werden, wie die eingestellte lichte Weite LW zwischen der Auslauföffnung 12 und der Dosierrinne 3 erlaubt.
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Demgemäß ist es möglich, durch Einstellung einer besonders großen lichten Weite LW durch Bewegung des Verstellantriebes 2 mitsamt des Rohrabschnittes 11 in Pfeilrichtung H vertikal nach oben zunächst eine große Menge an zu dosierenden Schüttgut in die Dosierrinne 3 zu übergeben und von dort an das Auslaufende 31 zu fördern und etwa beim Erreichen einer vorgegebenen Dosiermenge die Förderleistung der Dosierrinne 3 zurückzufahren, in dem die lichte Weite LW allmählich oder sprunghaft durch Verstellung des Verstellantriebes 2 vertikal nach unten in Pfeilrichtung H verringert wird. Auf diese Weise können vorgegebenen Dosiermengen sehr exakt angefahren werden.
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Eine weitere Steigerung der Dosiergenauigkeiten wird erreicht, wenn eine Steuer- und Regelungseinrichtung vorgesehen ist, die nicht nur den Verstellantrieb 2 und die Einstellung der lichten Weite LW durch Verfahren des Verstellantriebes 2 in Pfeilrichtung H steuert, sondern zusätzlich auch die Schwingbreite des Vibrationsantriebes 5 nach Maßgabe von Vorgabewerten passend einregelt.
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Beispielsweise kann bei einer großen eingestellten lichten Weite LW die Schwingbreite maximiert werden, um der Dosierrinne 3 eine an die Menge des aufgegebenen Schüttgutes maximierte Förderleistung zu verleihen, sodass in kurzer Zeit große Mengen des Schüttgutes in Richtung des Auslaufendes 31 gefördert werden, während bei einer geringen bis minimal eingestellten lichten Weite LW die Schwingbreite minimiert wird, sodass nur noch geringste Mengen des Schüttgutes in der Dosierrinne 3 vom Einlaufende 30 zum Auslaufende 31 gefördert werden. Hierdurch kann beispielsweise eine voreingestellter Dosierwert oder ein zu dosierendes Gewicht exakt angefahren werden. Unter günstigen Bedingungen ist es auf diese Weise möglich, die Dosierleistung und - menge soweit herunter zu regeln, dass bei minimierter lichter Weite LW und minimierter Schwingbreite letztlich nur noch einzelne Körnchen des zu dosierenden Schüttgutes in das Auslaufende 31 der Dosierrinne 3 gefördert werden.
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Durch Ausgestaltung des Auslauftrichters 10 und des Rohrabschnittes 11 aus gummielastischem Material wird überdies der an Haftung des zu dosierenden Schüttgutes an den Innenoberflächen derselben wirksam entgegengewirkt, da jede Bewegung des Verstellantriebes 2 zu einer Extension oder Kontraktion des Materials sowie zu geringfügigen Winkelveränderungen führt, durch die etwaig anhaftende Materialverklumpungen effektiv gelöst werden. Zusätzlich kann der Auslauftrichter 10 auch noch mit einem aus der 1 ersichtlichen Vibrationsmotor 8 versehen sein, der die Wandung des Auslauftrichters 10 in Vibration versetzt und anhaftendes Schüttgut zuverlässig abschüttelt.
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Die Ausgestaltung des Auslauftrichters 10 und des anschließenden Rohrabschnittes 11 aus einem gummielastischen Material bedingt darüber hinaus ein nur sehr geringes Eigengewicht der vom Verstellantrieb 2 zu bewegenden Teile, sodass nur geringer Energiebedarf nötig ist und die von der Steuer- und Regelungseinrichtung 9 erzeugten Stellbefehle für den Verstellantrieb 2 reaktionsschnell umgesetzt werden können.
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Durch Veränderung der Höhe zwischen Auslauföffnung 12 und Dosierrinne 3 mittels des Verstellantriebes 2 kann insoweit die Menge der in die Dosierrinne 3 übergebenen Schüttgüter in weiten Grenzen variiert werden und zusätzlich oder alternativ zu einer Veränderung der Schwingbreite des Vibrationsantriebes 5 insoweit die Förderleistung der Dosierrinne 3 exakt geregelt werden.
