DE1919368B2 - Vorrichtung zum fuellen von behaeltern mit schuettfaehigem gut in einer vakuumumgebung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit schüttfähigem Gut in einer Vakuumumgebung mit einem Gehäuse, einer Leitung zum Absaugen von Luft aus dem Inneren dieses Gehäuses, einem Behälterträger, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, einem Füllrohr, das sich durch eine Wand des Gehäuses von außerhalb derselben in dessen Inneres erstreckt und durch welches das Gut in einen von dem Behälterträger getragenen Behälter gefördert wird, sowie mit einer Behäherwägeeinrichtung.

Die Vorteile der Füllung von Behältern in einer Vakuumumgebung sind seit einiger Zeit bekannt. Eine aus der US-PS 27 65 816 bekannte Vorrichtung besitzt einen Wegekäfig, der von einem Gestänge getragen wird, welches sich durch eine Balgdichtung zu einer Waagebalken-Wiegcvorrichtung erstreckt, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

Ungeachtet der Vorteile einer solchen Vorrichtung bestehen gewisse Probleme bei einer Verwendung mechanischer Kraftübertragungsclemente wegen der Durchführung durch die Gehäusewand zu einer äußeren Wiegevorrichtung. Beispielsweise sind besondere Dichtungen erforderlich, wo das mechanische Gestänge das Gehäuse schneidet. Solche Dichtungen verursachen, auch wenn sie klein sind, insofern Wiegefehler, als auf sie eine Vakuumumgebung innerhalb des Gehäuses einwirkt.

Obwohl ein Ausgleich für die Vakuumwirkung geschaffen werden kann, ist es wünschenswert, die Wirkung des Vakuums auf den Wiegevorgang überhaupt auszuschalten.

Weitere Probleme treten oft bei der Handhabung von pulverförniigem Gut auf, das wegen der feinen Verteilung entzündlich bzw. feuergefährlich oder explosiv ist. .Steuerstromkreise in der Nähe einer Vorrichtung zur Durchführung der Füllung eines Behälters mit einem solchen Gut können ein Sicherheitsrisiko darstellen, da die Möglichkeit einer Funkenbildung besteht, durch welche das feinverteilte Gut zur Entzündung gebracht werden kann.

Wegen der Bedingungen in der Umgebung der Wiege- und Abfüllvorgänge und da oft nicht ausgebildetes Personal mit der Bedienung der Abfüllvorrichtung beschäftigt wird, ist es zweckmäßig, eine in eine Abfülleinrichtung eingebaute Wiegevorrichtung völlig abzuschirmen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einei ίο Vorrichtung zum Füllen eines Behälters in eine, Vakuumumgebung, bei der gleichzeitig sichergestellt ist. daß durch das Vakuum das Wiegen eines im Füllvorgang befindlichen Behälters nicht nachteilig beeinflußt wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeeinrichtung mit einem pneumatischen Lastausgleichsteil und einer pneumatisch gesteuerten Anzeigeeinrichtung versehen is(, wobei der Lasiausgleichsieil in einem Gehäuse angeordnet ist, das mit dem Gehäuse des Behälterträgers in Verbindung steht, während die Anzeigeeinrichtung sich außerhalb des Gehäuses in der Umgebungsatmosphäre befindet, und daß das Lastausgleichsteil Membranen aufweist, deren Flächeninhalte und Druckbeaufschlagung so bemessen sind, daß die Wirkung des in Inneren des Gehäuses befindlichen Vakuums aufgehoben wird. Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung ist die Wägeeinrichtung vollkommen gegen äußere Einflüsse geschützt. Außerdem bestehen keine Dichtungsprobleme, wie sie bei mechanischen Wagebalken-Wägeeinrichtungen auftreten, und keine Sicherheitsprobleme, wie sie bei elektrischen Wägeeinrichtungen vorhanden sind. Außerdem wird die Wirkung der Vakuumumgebung aufgehoben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Teilansicht im Aufriß und im vertikalen Schnitt einer erfindungsgemäßen Wiegevorrichtung, welche die baulichen Einzelheiten zwischen einer Fülldüse, einem Wiegekäfig, einer Vakuumumgebung und einer pneumatischen Wiegezelle zeigt,

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, welche eine Gehäusetüre geöffnet sowie eine Wiegekäfigtüre geöffnet zeigt, welche Türen das Einsetzen eines Behälters in den Käfig zum Füllen erleichtern.

Fig. 3 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, der pneumatischen Lastzelle der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig.4 eine Ansicht im Aufriß und im vertikalen Schnitt der pneumatischen Lastzelle, wobei der Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 3 geführt ist.

In Fig. 1 und 2 sind die Hauptbauelempnte einer Wäge- und Abfüllvorrichtung 1 dargestellt.

Die Vorrichtung besitzt ein schrankartiges Gehäuse 2.

Vom Gehäuse 2 erstreckt sich eine Leitung 3 zu einer nicht gezeigten Vakuumpumpe. Die Leitung 3 dient daher zum Absaugen von Luft aus dem Inneren 4 des Gehäuses 2, um in diesem Gehäusehohlraum 4 ein Vakuum zu erzeugen.

Innerhalb des Gehäusehohlraums 4 ist ein käfigartiger Sack- bzw. Beutelbehälter 5 zur vertikalen Wägebewegung angeordnet. Durch eine Wand 7 des Gehäuses 2 erstreckt sich eine Gutzuführungsdüse 6. Die Düse 6 dient dazu, teilchenförmiges oder pulverförmiges Gut in eine obere Ecke eines durch den Wägekäfig 5 getragenen Sackes oder Beutels zu fördern. Eine biegsame Kupplung 8 ermöglicht eine vertikale Bewegung der Düsenspitze 9 mit dem

Wägekäfig 5 und einem von diesem getragenen Behälter, ohne daß dadurch der Wägevorgang nachteilig beeinflußt wird.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, wie ein zu füllender Behälter in den Käfig 5 gebracht wird. Der Käfig weist eine Türe 10 auf, die durch eine Vorderwand 11 und eine linke Seitenwand 12 gebildet wird. Eine Gelenkverbindung 13 verbindet die Türeinheit 10 mit dem übrigen Körper 14 des Käfigs 5. Der Körper 14 wird durch eine Rückwand 15, eine rechte Seitenwand 16 und eine Bodenwand 17 gebildet. Eine Klinke 18 dient dazu, die linke Wand 12 lösbar an der hinteren Wand 15 zu sichern.

Wie sich aus F i g. 2 ergibt, besitzt das Gehäuse 2 eine vordere Türe 20, die von der rechten Schrankwand 21 durch eine Gelenkanordnung 22 getragen wird.

Wenn die Schranktüre 20 geöffnet und die Käfigtüre 10 nach außen verschwenkt wird, kann ein Sack bzw. Beuiel in das Innere des Käfigs 5 gebracht werden, wobei das Düsenende 9 von der oberen rechten Ecke des Beu'.els aufgenommen wird. Hierauf wird die Käfigtüre 10 verschlossen und verklinkt und dann die Schranktüre verschlossen und verklinkt. Sodann wird ein Vakuum im Inneren des Schrankes 4 dadurch erzeugt, daß Luft über die Leitung 3 abgesaugt wird. Nun kann teilchenförmiges Gut in den Beutel durch die Düse 6 eingeleitet werden.

Das Vakuum innerhalb der Innenzone 4 erleichtert den Füllvorgang dadurch, daß Luft abgezogen w^rd, die das Erzielen einer dichten Packung des Gutes innerhalb des zu füllenden Behälters erschweren würde. Das Vakuum dient ferner dazu, die Seiten des Behälters auswärts zu halten, um das v""- Füllen zu begünstigen.

Der Käfig 5 und der Schrank 2 sind in den Zeichnungen mehr oder weniger schematisch dargestellt. Der Käfig 5 ist vorzugsweise mit ebenen Seitenwänden versehen, die verstellbar angeordnet sind, so daß sie den Seilen des zu füllenden Behälters angepaßt werden können.

Die Vorrichtung 1 besitzt ferner ein pneumatisches Lastausgleichsteil 23. Ein zylindrischer Mantel 24 bedeckt die Wägezelle 23 und bildet praktisch eine Fortsetzung des Gehäuses 2. Wie sich aus F i g. 1,3 und 4 ergibt, wird das Teil 23 von Stegen 25 und 26 getragen, die sich quer zu einer öffnung 27 ^;n der oberen Gehäusewana 28 erstrecken. Das Teil 23 steht daher mit dem Raum 4 über die öffnung 27 in Verbindung.

Der Mantelrand 29 ist lösbar an der Wand 28 durch herkömmliche mit Gewinde versehene Befestigungsmittel und Dichtungen (nicht gezeigt) befestigt.

Ein Kraftübertragungsorgan 30 verbindet den Käfig 5 mit dem Lastausgleichsteil 23. Das Organ 30 weist zwei sich vertikal erstreckende seitliche Schenkel 31 und 32 auf. Ein waagerechtes oberes Querstück 33 verbindet die seitlichen Schenkel 31 und 32 und erstreckt sich quer zum oberen Ende des Lastausgleichsteils. Das Querstück 33 dient dazu, das Gewicht des Käfigs 5 und eines zu füllenden Behälters auf das Teil 23 zu übertragen.

Wie dargestellt, sind die Schenkel 31 und 32 mit einer oberen Querstrebe 34 des Käfigkörpers 14 verbunden. Die Verbindungsstellen 36 und 37 zwischen diesen Schenkeln und der Strebe sind mit bezug auf den geschlossenen Käfig 5 mittig und symmetrisch angeordnet, so daß eine symmetrische und gleichmäßige Lastübertragung vom Käfig 5 auf das Querstück 33 erhalten wird.

Ein durch das Lastausgleichsteil 23 erzeugtes pneumatisches Signal, das dem Gewicht des zu füllenden Behälters innerhalb des Käfigs 5 direkt proportional ist, wird auf einen herkömmlichen Aufzeichnungs- und Anzeigemechanismus 38 übertragen.

Daher wird, wenn ein Behälter innerhalb des Käfigs 5 durch die Düse 6 gefüllt wird, das entsprechende Gewicht des Käfigs 5 über das Organ 30 auf das Teil 23 überragen. Das innerhalb des Lastausgleichsteils erzeugte pneumatische Drucksignal ist proportional dem Gewicht des in der Abfüllung befindlichen Behälters und wird auf die Anzeigeeinrichtung 38 übertragen. Die Bedienungsperson kann daher die Menge des Gutes, das dem Behälter zugeführt worden ist, feststellen.

Von der Anzeigeeinrichtung 38 kann sich eine herkömmliche Steuerleitung aus erstrecken, um den Füllvorgang selbsttätig zu beenden, nachdem ein erforderliches Behältergewicht erreicht worden ist.

Wie erwähnt, ist das Lastausgleichsteil 23 völlig innerhalb des Innenraums 4 des Schrankes 2 eingeschlossen. Innerhalb des Schrankes befinden sich keine elektrischen Bauelemente, die ein Sicherheitsrisiko darstellen könnten. Keine der Kraftübertragungsmechanismen zur Übertragung des Gewichtes des Käfigs 5 auf das Teii 23 wird durch die Vakuumbedingungen innerhalb des Innenraumes 4 des Schrankes beeinflußt.

Da keines der Kraftübertragungsgestänge durch die Gehäusewand geführt ist, sind keine besonderen Abdichtungen erforderlich.

F i g. 4 zeigt die baulichen Einzelheiten des pneumatischen Teils 23. Das Lastausgleichsteil 23 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 39, das durch eine Reihe übereinanderliegenden im wesentlichen ringförmiger Segmente 40,41,42,43,44,45,46 und 47 gebildet wird.

Eine Kraftübertragungsstange 48 ist für eine begrenzte vertikale Kraflübertragungsbewegung innerhalb des Gehäuses 39 angeordnet. Die Stange 48 wird durch eine Reihe übereinanderliegender Stangenscgmente 49, 50, 51,52,53,54,55 und 56 gebildet.

Eine Lagerkugel 57 bildet einen Kraftübertragungsmechanismus zwischen dem Querstück 33 und dem oberen Segment 56 der Stange 48. Wie dargestellt, wird die Lagerkugel 57 von einem angepaßten Kugelsitz 58 in der Unterseite des Querstücks 33 und von einem angepaßten Kugelsitz 59 im oberen Teil des oberen Stangengliedes 56 aufgenommen.

Das Teil 23 weist eine Reihe von ringförmigen Membranen auf, die sich zwischen der Stange 48 und dem Gehäuse 39 erstrecken. Alle diese Memebranen sind biegsam und können aus einem elastomeren oder dünnen metallischen Material hergestellt werden. Die Membranen erstrecken sich zwischen den verschiedenen Gehäuse- und Stangensegmenten, wie dargestellt. Die miteinander abwechselnden Membranen, Gehäusescgmente und Stangensegmente sind durch nicht gezeigte herkömmliche Befestigungsmittel miteinander verbunden, welche vertikal durch die Elemente hindurchgeführt sind.

Die oberste oder erste Membran 60 bildet einen biegsamen Verschluß für das obere Ende der Wägezelle 23.

Eine zweite Membran 61 ist axial unterhalb der Membran 60 angeordnet und bildet mit dieser einen ersten Hohlraum 62. Der Flächeninhalt der Membran 61 ist geringer als derjenige der Membran 60.

Eine Leitung 63 dient für die Zufuhr von Luft von geregeltem Druck zum ersten Hohlraum 62. Der Druck der über die Leitung 63 zugeführten Luft kann durch einen herkömmlichen Druckregler 64 geregelt werden. Dieser dem Hohlraum 62 /ugeführte geregelte Druck

ergibt infolge des Unterschiedes im Flächeninhalt der Membranen 60 und 61 eine verbleibende nach oben gerichtete Belastungskraft, welche über die Membranen 60 und 61 auf die Stange 48 übertragen wird. Diese Kraft wird durch den zugeführten Luftdruck in der Weise geregelt, daß das Taragewicht der Vorrichtung, d. h. das Gewicht des Käfigs 5 usw., ausgeglichen wird.

Eine dritte Membran 66 ist axial unterhalb der Membran 61 so angeordnet, daß sie einen /weiten Hohlraum 67 begrenzt. Der Hohlraum 67 steht mit der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses 2 durch eine Leitung 68 in Verbindung.

Eine vierte Membran 69 befindet sich in einem axialen Abstand der Membran 66 und begrenzt mit dieser einen dritten Hohlraum 70. Dieser 70 steht in direkter Verbindung mit der Vakuumumgebung 4 über einen oder mehrere in den Segmenten 44 ausgebildete Kanäle 71.

Der Flächeninhalt der Membran 66 überschreitet denjenigen der Membran 69. Der Unterschied zwischen dem wirksamen Flächeninhalt der Membranen 66 und 69 einschließlich derjenigen Teile, welche von fluidbelasteten Stangensegmcntteilen überlappt sind, ist gleich dem wirksamen Flächeninhalt der Membran 60. Daher ergibt das auf die Membranen 66 und 69 innerhalb des Hohlraums 70 wirkende Vakuum eine verbleibende nach unten gerichtete Kraft auf die Stange 48. welche genau gleich der verbleibenden nach oben gerichteten Kraft ist. die durch das Vakuum auf die Stange 48 übertragen durch die Membran 60 ausgeübt wird. Auf diese Weise wird die vakuuminduzierte Kraft, die auf die Oberseite der Membran 60 wirkt, aufgehoben.

Eine fünfte Membran 72 ist axial unterhalb der Membran 69 angeordnet und begrenzt mit dieser einen vierten Hohlraum 73. Eine sechste Membran 74 ist unterhalb der Membran 72 angeordnet, so daß sie einen fünften Hohlraum 75 begrenzt. Eine enge Bohrung 76 durchsetzt die Membran 72 und Flanschteile der Segmente 51 und 52. um eine begrenzte Verbindung zwischen den Hohlräumen 75 und 73 zu bilden. Die Hohlräume 73 und 75 sind mit Öl gefüllt. Die Bohrung 76 ermöglicht daher, daß die Membran 72 eine gedämpfte Bewegung innerhalb der Hohlräume 73 und 75 ausführt. Durch diese Dämpfung werden die Wägebewegungen der Stange 48 gedämpft.

Eine siebente Membran 77 ist axial unterhalb der Membran 74 angeordnet und bildet mit dieser einen sechsten Hohlraum 78. Der Hohlraum 78 steht mit der Außenluft durch eine Leitung 79 in Verbindung, die von der Leitung 68 seitlich abgezweigt ist.

Eine untere Endwand 80 bildet den Boden des Gehäuses 39. In der Wand 80 ist mittig eine Öffnung 81 vorgesehen. Eine Leitung 82 bildet eine Strömungsverbindung zwischen der öffnung 81 und der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses. Das Segment 40 trägt eine Strömungsregeleinrichtung 83 für die öffnung 81. Diese Strömungsregeleinrichtung 83 besitzt eine Platte 84. die auf einem Rand 85 gelagert und durch eine Schraubenfeder 86 nach unten belastet ist. Bei dieser Anordnung dient die Platte 84 dazu, die öffnung 81 zu verschließen, wobei die Stange 48 selbst dann nach unten bewegt werden kann, nachdem das Schließen erfolgt ist.

Die Wand 80 und die Membran 77 begrenzen einen siebenten Hohlraum 87. Eine Leitung 88 dient für die Zufuhr von Druckluft zum Hohlraum 87 unter dem regelnden Einfluß eines herkömmlichen Druckreglers 89 für eine konstante Strömung. Auf diese Weise erfolgt eine konstante Zufuhr eines geregelten Luftdruckes zum Hohlraum 87. Eine Leitung 90 dient zur Ableitunj aus dem Hohlraum 87 und führt zu einem herkömmli chen Diuckauf/eiehnungsorgandes Mechanismus38. Wie ersichtlich, wird, wenn eine Last auf da:

Querstüek 33 durch den Käfig 5 und einen in Füllvorgang befindlichen Behälter ausgeübt wird. di< Stange 48 nach unten gedrückt, so daß die Platte 84 die Öffnung 81 verschließt. Dies hat zur Folge, daß siel innerhalb des Hohlraumes 87 ein Druck so weit aufbaut

ίο daß die Lastkraft überwunden wird, welche auf die Stange 48 wirkt und ihre Abwärtsbewegung verursach hat.

Dieser Druckanstieg wird über die Leitung 90 auf die Aufzeichnungseinrichtung 38 übertragen. Die Größe des Druckanstiegs ist direkt proportional dem Gewichi des im Füllvorgang befindlichen Behälters. Wie beschrieben, werden das Taragcwichl des Käfigs 5 tine die auf das Lastausglcichsteil 23 wirkenden Vakuumkräfte wirksam aufgehoben, so daß diese proportionale F"unktie)n des Luftdruckes innerhalb der Kammer 87 sichergestellt ist.

Natürlich bewegt sich, wenn der Druck in dei Kammer 87 eine Höhe erreicht hat, die ausreicht, die Belastung der Stange 48 auszugleichen, diese aiisreichend nach oben, um einen Austritt aus dem Hohlraum 87 über die Leitung 82 zu ermöglichen. Dieser Austritt ermöglicht es dem Signaldruck, sich innerhalb der Kammer 87 auf einer Höhe zu stabilisieren, die eier ausgeübten Last proportional ist.

Während der Füllvorgänge ist es möglich, daß tcilchenförmiges Gut eine unsymmetrische Last auf den Käfig 5 ausübt. Um sicherzustellen, daß diese unsymmetrische Last axial und mittig auf die Stange 48 übertragen wird, ist ein Zentriermechanismuv 91 vorgesehen. Der Zentriermechanismus 91 weist eine Ringscheibe 92 auf. welche den Umfang der Kugel 57 umgibt. Die mittige Öffnung 93 der Ringscheibe 92 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Kugel 57. wodurch eine seitliche Beschränkung oder Halterung der Kugel 57 erhalten wird, während eine vertikale Kugelbewegung entsprechend den auf das Querstüek 33 wirkenden Lasten stattfinden kann.

Der Halterungsring 92 wird so im Raum gehalten, daß keine Last auf die Stange 48 ausgeübt wird. Diese Aufhängung wird durch eine Reihe von Ketten 94 erzielt, die mit dem Umfang der Ringscheibe 92 an einer Verbindungsstelle 95 verbunden sind. Jede Kette 94 erstreckt sich waagerecht nach außen zu einer Lasche % am Rand 47 des Gehäuses 39.

Ein Hauptvorteil der Vorrichtung besteht darin, daß eine Wägeeinrichtung innerhalb einer Vakuumabfüllvorrichtung völlig eingeschlossen ist. Durch diesen vollständigen Abschluß wird die Wägeeinrichtung gegen Beschädigung und ungunstige Umgebungsbedingungen geschützt und die Lastzelle gegen eine ungeeignete Behandlung abgeschirmt.

Durch die neuartige Membrananordnung, durch welche auf die Stange 48 wirkende Vakuumkräfte aufgehoben werden, wird es dem Ausgleichsteil ermöglicht, seine Funktion genau auszuführen, ohne daß diese durch Vakuumbedingungen beeinträchtigt wird.

Diese neuartige Verwendung eines pneumatischen Lastausgleichs in einer Vakuumumgebung ergibt den Vorteil, daß Sicherheitsprobleme völlig vermieden werden, die bei elektrischen Wägeeinheiten auftreten würden, und keinerlei Abdichtungsprobleme bestehen, die bei mechanischen Wägeeinheiten vorhanden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit schüttfähigem Gut in einer Vakuumumgebung, mit einem Gehäuse, einer Leitung zum Absaugen von Luft aus dem Inneren dieses Gehäuses, einem Behälterträger, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, einem Füllrohr, das sich durch eine Wand des Gehäuses von außerhalb desselben in dessen Inneres erstreckt und durch welches das Gut in einem von dem Behälterträger getragenen Behälter gefördert wird, sowie mit einer Behälterwägeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeeinrichtung mit einem pneumatischen Lastausgieichstei! (23) und einer pneumatisch gesteuerten Anzeigeeinrichtung (38) versehen ist, wobei der Lastausgleichsfeil (23) in einem Gehäuse (24) angeordnet ist, das mit dem Gehäuse (2) des Behälterträgers (5) in Verbindung steht, während die Anzeigeeinrichtung (38) sich außerhalb des Gehäuses in der Umgebungsatmosphäre befindet, und daß das Lastausgleichsteil (23) Membranen (60, 61, 66, 69) aufweist, deren Flächeninhalte und Druckbeaufschlagung so bemessen sind, daß die Wirkung des im Inneren der Gehäuse (4, 24) befindlichen Vakuums aufgehoben wird.