DE19935727A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen von Schüttgut in einen Verbraucher - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Einbringen von Schüttgut - insbesondere von Bremssand - aus einem Vorratsbehälter durch einen Förderschlauch mit Füllspitze in einen Verbraucher ist zwischen dem Vorratsbehälter und der Füllspitze zumindest ein Schleusbehälter angeordnet und zwischen beiden Behältern wenigstens ein ihre Innenräume pneumatisch trennender Auslaufverschluss vorgesehen, über den der Vorratsbehälter mit dem Schleusbehälter verbindbar ist; letzter ist mit einer Druckluftleitung verbunden sowie in Schließstellung des Auslaufverschlusses mit einem zum Umgebungsdruck höheren Druck versehen. Die Füllspitze wird durch den Förderschlauch mit dem Schleusbehälter verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Einbringen von Schüttgut - insbesondere von Bremssand - aus einem Vorratsbehälter durch einen Förderschlauch mit Füllspitze in einen Verbraucher.

Beispielsweise durch die DE 24 43 552 C ist es bekannt, Schüttgüter mittels Fördereinrichtungen Verbrauchern zuzutei­ len, etwa die Sandkästen von Schienenfahrzeugen mit Bremssand nachzufüllen. Für diese Aufgabe muss eine Zuteilvorrichtung in der Lage sein, wechselnde Mengen bis zu etwa 40 Litern Schüttgut je Zuteilvorgang abzugeben. Für den Fördervorgang von der Zuteilvorrichtung bis zum Sandkasten hat sich das seit vielen Jahren bekannte Schubförderverfahren durch mehrere Meter lange Schlauchleitungen bewährt. Hierbei bewegt sich der Sand als geschlossene Masse ohne Pfropfen und ohne zwischengelagerte Luftpolster durch die Förderleitung. Beim Schubförderverfahren werden nur geringe Luftmengen ver­ braucht, die Fördergeschwindigkeit ist sehr klein, es ent­ stehen an flexiblen Förderleitungen keine schlagenden Bewe­ gungen, und die geringen Förderluftmengen lassen sich mit ge­ ringem Aufwand am Sandbehälter fassen sowie einem Filter zuführen.

Bei Zuteilvorrichtungen für Bremssand werden üblicherweise Schläuche als Förderleitungen zu den Sandkästen verwendet. Am sandkastenseitigen Schlauchende wird eine Füllspitze ange­ bracht, die in geschlossener Stellung für Luft durchlässig ist, für Sand aber undurchlässig bleibt; dies ist erforder­ lich, damit der Sand beim Öffnen des Ventils an der Füll­ spitze ohne Stoß austritt. Füllspitzen dieser Art werden etwa in der Schrift zu DE 295 09 923 U1 beschrieben.

Bekannte Vorratsbehälter für Zuteilvorrichtungen sind als Druckbehälter ausgebildet. Bei jeder Entnahme wird der ge­ samte Vorratsbehälter - unabhängig von der zuzuteilenden Sandmenge - mit Druckluft aufgefüllt. Das Volumen des Vor­ ratsbehälters ist bei stationären Zuteilvorrichtungen min­ destens so groß wie die maximale Füllmenge eines Sandkastens. Üblich sind Druckbehälter mit etwa 100 Litern Volumen.

Bei mobilen Zuteilvorrichtungen wird ein Sandvorrat für die Füllung mehrerer Sandkästen mitgeführt, wozu Druckbehälter mit 200 bis 500 Litern Volumen eingesetzt werden. Größere Vo­ lumina werden für Einheiten ausgewählt, die über einen Fahrantrieb verfügen.

Nach dem Stand der Technik wird nach jeder Füllung eines Sandbehälters die Druckluftzufuhr zum Vorratsbehälter unter­ brochen und das nicht luftdichte Ventil der Füllspitze am Schlauchende geschlossen; durch dieses Ventil entweicht in den Pausen zwischen den Zuteilvorgängen die im Vorratsbehäl­ ter befindliche Druckluft. Beim nächsten Zuteilvorgang muss zum Druckaufbau die entwichene Luft nachgefüllt werden, d. h. ein Teil der Druckluft strömt ungenutzt ab.

Dies ist besonders bei mobilen Zuteilvorrichtungen problema­ tisch, denn die Menge der in den Druckluftlaschen mitführba­ ren Druckluft, bzw. die Größe der Batterien zur Versorgung der zur Drucklufterzeugung notwendigen Kompressoren, sind durch mögliche Baugröße, Gewicht und Kosten eng begrenzt. Dazu kommt, dass das Gewicht der als Druckbehälter ausgeführ­ ten Vorratsbehälter infolge der notwendigen Wanddicken erheb­ lich ist.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung und ein Verfahren für statio­ näre - besonders aber für mobile - Zuteilvorrichtungen zu schaffen, mit denen die beschriebenen Mängel beseitigt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinatio­ nen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Vorratsbehälter und der Füllspitze zumindest ein Schleusbehälter angeordnet und zwischen beiden Behältern wenigstens ein ihre Innenräume pneumatisch trennender Auslaufverschluss vorgesehen, über den der Vorratsbehälter mit dem Schleusbehälter verbindbar ist; letzterer wird mit einer Druckluftleitung verbunden und kann in Schließstellung des Auslaufverschlusses mit einem zum Umgebungsdruck höheren Druck versehen werden. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, die Füllspitze durch den Förderschlauch mit dem Schleusbehälter zu verbinden.

Das Schüttgut lagert also im Vorratsbehälter, dessen Innen­ druck sich dem Umgebungsdruck angleicht, und wird mittels eines kleineren druckbeaufschlagbaren Schleusenbehälters sowie der mit diesem gekoppelten Förderleitung dem zu füllen­ den Volumen pneumatisch zugefördert.

Die Füllung eines Sandbehälters erfolgt dann durch mehrere Fördertakte des kleinen, leichten Schleusbehälters entspre­ chend den notwendigen Nachfüllungen. Druckluftverlust ent­ steht nur noch beim letzten Fördertakt, wenn sich nach Ab­ schluss der Druckluftzufuhr zum Schleusbehälter und dem Schließen des Ventils an der Füllspitze der Überdruck des kleinen Schleusbehälters entspannt.

Bei einem Schleusbehältervolumen von 5 Litern und einem För­ derdruck von 1,5 bar bedeutet dies einen Luftverlust von max. 7,5 Litern. Demgegenüber würde ein 200-Liter-Vorratsbehälter entsprechend dem Stande der Technik einen Luftverlust von 300 Litern je Zuteilvorgang verursachen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dem Schleusraum des Schleusbehälters wenigstens ein Sensor als Fühlorgan für die Leerstellung zugeordnet, dank dessen die Fülltakte gesteuert zu werden vermögen. Dieser Sensor ist nahe eines Auslaufrohres des Schleusbehälters angeordnet, an das jener Förderschlauch angeschlossen wird.

Als günstig hat es sich erwiesen, in einer Öffnung des Aus­ laufverschlusses einen quer zu deren Querschnitt bewegbaren Verschlusskörper vorzusehen. Diese Öffnung soll durchmesserveränderlich ausgebildet und von dem Verschlusskörper in Schließstellung abgedeckt sein. Zudem ist vorteilhafterweise der tellerartige Verschlusskörper durch eine Achse mit einem Pneumatikzylinder verbunden.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung verläuft innerhalb der Öffnung des Auslaufverschlusses eine schlauchartig auf­ blasbare Membrane, die sich an den Umfang des tellerartigen Verschlusskörpers in dessen in jener Öffnung angeordneten Schließstellung anzulegen vermag.

Der Schleusbehälter wird durch das zwischengefügte Ein- bzw. Auslaufventil starr oder flexibel mit dem Vorratsbehälter verbunden, so dass aus letzterem das Schüttgut dem Schleusbe­ hälter zufließen kann. Der Vorratsbehälter kann staubdicht ausgeführt und mit einer ein Filterelement aufweisenden Ab­ luftöffnung ausgestattet sein; durch das Filterelement kann nach jedem Schleustakt die Abluft geführt werden. Die mit dem Schüttgut strömende Förderluft kann am Sandbehälter aufge­ nommen und über eine beispielsweise mit der Förderleitung verbundenen Abluft- oder Rückführleitung auch jenem Filter­ element zugeführt werden.

Im Rahmen der Erfindung liegt zudem ein Verfahren zum Ein­ bringen des Schüttgutes in den Verbraucher, bei dem der Innendruck des Vorratsbehälters auf den Umgebungsdruck einge­ stellt sowie der nachgeordnete Schleusbehälter mit Schüttgut aus dem Vorratsbehälter gefüllt wird; anschließend werden die beiden Behälter voneinander pneumatisch getrennt und der Schleusbehälter mit höherem Druck beaufschlagt, wobei das Schüttgut durch den an den Schleusbehälter angefügten Förder­ schlauch dem zu füllenden Volumen pneumatisch zugefördert wird. Die mit dem Schüttgut strömende Förderluft soll an dem zu füllenden Volumen aufgenommen und über eine Abluftleitung einem Filterelement zugeführt werden.

Der Druckluftverlust bei nach diesem Verfahren arbeitenden Zuteilvorrichtungen ist so gering, dass sich mit kleinen Energiespeichern, die z. B. als Batterie oder als Hochdruck­ luftspeicher ausgeführt werden können, leichte, mobile Zu­ teilvorrichtungen bauen lassen, die sehr wirtschaftlich zu nutzen sind. Durch das geringe Gewicht kann oft auf einen teuren Fahrantrieb für die Mobilität der Zuteilvorrichtung verzichtet werden.

Stationäre Zuteilvorrichtungen werden üblicherweise nahe der Sandkastenposition aufgestellt. Mobile Einheiten werden nahe an die Einfüllöffnungen der Sandkästen gefahren. Die Füll­ spitze wird von Hand in die Einfüllöffnung geführt.

Dank des geringen Gewichtes der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese auch mittels Positionierantrieb automatisch an die Einfüllöffnungen der Sandkästen geführt werden, wie es für Treibstofftankeinrichtungen zum Stand der Technik gehört. Dazu kann entweder der Schlauch mit der Füllspitze oder die gesamte Zuteilvorrichtung positioniert werden.

Zuteilvorrichtungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können für Bremssand, aber auch für andere Schüttgüter, ver­ wendet werden. Ob der pneumatische Transport mit dem Schubförderverfahren oder einem andren pneumatischen Förder­ verfahren durchgeführt wird, richtet sich nach den Eigen­ schaften der zuzuteilenden Schüttgüter.

Von einem zentralen Silo aus können mehrere Zuteilvorrichtun­ gen mit Schüttgut versorgt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen teilweise geschnittenen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Zuteilen von Brems­ sand.

Eine als mobile Einheit ohne Fahrantrieb ausgebildete Vor­ richtung 10 zum Zuteilen von Bremssand od. dgl. Schüttgütern Q weist ein Wagengestell 12 aus einem - Räder 14 anbietenden - Fahrgestell 16 sowie einem Kastenaufbau 18 auf, in welchem sich ein Vorratsbehälter 20 mit sich trichterförmig abwärts verjüngendem Bodenteil 22 für den Bremssand Q befindet. Den Innenraum 21 des Vorratsbehälters 20 überspannt ein mit einer staubdicht verschließbaren Einfüllöffnung 24 versehener Deckel 17 des Kastenaufbaus 18.

Im Bodenteil 22 des Vorratsbehälters 20 befindet sich ein Auslaufverschluss 26 mit - einer kreisförmigen Öffnung 28 zugeordnetem - tellerartigem Verschlusskörper 30 an einer vertikalen Achse 31. Dieser Verschlussteller oder -körper 30 ist von einem - an einem die Öffnung 28 überspannenden Joch 32 festliegenden - Pneumatikzylinder 33 wechselweise aus einer dargestellten oberen Schließstellung in eine bei 30a angedeutete Öffnungslage absenkbar bzw. in die Schließstel­ lung hebbar. In Schließstellung wird der Verschlussteller 30 luftdicht von einer schlauchartigen und aufblasbaren Membrane 34 umfangen; die Druckverteilung zu dieser ringförmigen Mem­ brane 34 erfolgt durch einen seitlichen Luftanschluss 35.

Der Auslaufverschluss 26 bildet ein Verbindungsorgan zu einem darunter vorgesehenen Schleusbehälter 36, der ebenfalls mit einem - in ein Auslaufrohr 38 übergehenden - trichterförmi­ gen Bodenteil 40 ausgestattet ist. Dem Schleusraum 37 des Schleusbehälters 36 wird durch einen Anschlussstutzen 42 För­ derluft zugeführt. Ein Sensor 44 erfasst den Leerzustand des Schleusbehälters 36.

Von jenem Auslaufrohr 38 geht ein Förderschlauch 46 aus, an dessen anderem Ende ein pistolenartiges Füllventil oder eine Füllspitze 48 mit Betätigungshebel 49 für einen endwärtigen Verschluss 50 zu erkennen ist. Im ausgewählten Beispiel steckt das Füllventil 48 in einem Sandkasten 52 eines bei 54 angedeuteten Schienenfahrzeugs.

Vom Füllventil 48 führt eine im Förderschlauch 46 verlaufende Abluftleitung 56 zu einer Filterkammer 58 im Vorratsbehälter 20 nahe dem Deckel 17 des Kastenaufbaus 18; in der mit Durch­ brüchen 59 zum Vorratsbehälter 20 hin versehenen Filterkammer 58 ist bei 60 ein Filterelement angedeutet, und über der Fil­ terkammer 58 ragt, eine Schlauchaufnahme 61 auf, die den För­ derschlauch 46 in Fahrlage der Vorrichtung 10 aufzunehmen vermag.

Der Filterkammer 58 liegt innerhalb des Kastenaufbaus 18, aber außerhalb des Vorratsbehälters 20, - ebenfalls nahe dem Deckel 17 - eine Steuerungseinheit 62 gegenüber. Zudem ruhen auf der Bodenplatte 19 des Kastenaufbaus 18 wenigstens eine Batterie 64 sowie ein Kompressor 66; letzterer liefert - batteriebetrieben - Druckluft zur pneumatischen Förderung des Bremssandes Q.

Die Vorrichtung 10 ist dank ihrer Räder 14 fahrbar, wenn ein Benutzer einen deckelnahen Handgriff 68 erfasst und Zug- oder Schubkraft ausübt.

Wird beim Betrieb der Zuteilvorrichtung 10 der Sensor 44 bei sinkendem Sandpegel frei, so wird die Förderluftzufuhr zum Anschlussstutzen 42 unterbrochen sowie die von der Membrane 32 eingeschlossene Druckluft durch den Luftanschluss 35 und nicht dargestellte Ventile abgeführt. Durch einen zwischen der entspannten Membrane 34 sowie dem tellerförmigen Ver­ schlusskörper 30 entstehenden Spalt strömt die im Schleusbe­ hälter 36 befindliche Förderluft und entweicht durch das Fil­ terelement 60 in Pfeilrichtung A.

Nach einer Entspannungszeit t₁ senkt der pneumatische Zylin­ der 32 den Verschlussteller 30 aus der Schliessstellung in die Öffnungslage 30a. Sand Q kann aus dem Vorratsbehälter 20 in den Schleusbehälter 36 fallen. Nach der Füllzeit t₂ wird der Verschlussteller 30 in die Schliessstellung angehoben und um ihn die Membrane 34 mittels Druckluft luftdicht gespannt. Dann wird durch das Auslaufrohr 38 Förderluft zugeführt, und es strömt Sand Q in den Sandkasten 52 des Schienenfahrzeuges 54, bis der Sensor 44 sandfrei wird und den nächsten Takt einleitet.

Die dem Sandkasten 52 mit dem Sand Q zuströmende Förderluft wird der Reinigung halber durch die Abluftleitung 56 dem Fil­ terelement 60 zugeleitet. Ist der Sandkasten 52 gefüllt, wird der Verschluss 50 des Füllventils 48 mittels des Verschluss­ hebels 49 geschlossen, das Füllventil 48 aus dem Schienen­ fahrzeug 54 entnommen und der Förderschlauch 46 in die Schlauchaufnahme 61 gelegt. Die Zuteilvorrichtung 10 kann nun auf ihren Rädern 14 zum nächsten Sandkasten 52 gefahren werden.

Die Druckluft für die pneumatische Förderung einerseits und die mechanischen Steuervorgänge anderseits wird vom Kompres­ sor 66 erzeugt, der von der/den Batterie/n 64 gespeist wird. Den Taktablauf kontrolliert die Steuerung 62.

Statt des batteriegespeisten Kompressors 66 kann die Druck­ luft auch in Pressluftflaschen mitgeführt oder bei stationä­ ren Zuteilvorrichtungen 10 auch einem zentralen Druckluftnetz entnommen werden. Die Vorratsbehälter 20 der Zuteilvorrich­ tungen 10 können aus Säcken oder aus Silos gefüllt werden. Bei einer stationären Zuteilvorrichtung 10 bietet sich zum Auffüllen des Vorratsbehälters 20 der pneumatische Transport von einem zentralen Silo zum Vorratsbehälter 20 der Zuteil­ vorrichtung 10 an.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Einbringen von Schüttgut (Q), insbeson­ dere von Bremssand, aus einem Vorratsbehälter (20) durch ein Förderschlauch (46) mit Füllspitze (48) in einen Verbraucher (52), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorratsbehälter (20) und der Füll­ spitze (48) zumindest ein Schleusbehälter (36) angeord­ net und zwischen beiden Behältern wenigstens ein ihre Innenräume (21, 37) pneumatisch trennender Auslaufver­ schluss (26) vorgesehen ist, über den der Vorratsbehäl­ ter mit dem Schleusbehälter verbindbar ist, wobei letz­ terer mit einer Druckluftleitung (42) verbunden sowie in Schließstellung des Auslaufverschlusses mit einem zum Umgebungsdruck höheren Druck versehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllspitze (48) durch den Förderschlauch (46) mit dem Schleusbehälter verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass dem Schleusraum (37) des Schleusbehälters (36) wenigstens ein Sensor (44) als Fühlorgan für die Leer­ stellung zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Sensoren (44) nahe eines Auslaufrohres (38) des Schleusbehälters (36) angeordnet ist/sind, an das der Förderschlauch (46) anschließbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Öffnung (28) des Auslauf­ verschlusses (26) ein dazu quer bewegbarer Verschluss­ körper (30) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (28) durchmesserveränderlich ausgebil­ det ist und von dem Verschlusskörper (30) in Schließ­ stellung abgedeckt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, dass der tellerartige Verschlusskörper (30) durch eine Achse (31) mit einem Pneumatikzylinder (33) verbun­ den ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Öffnung (28) des Auslaufverschlusses (20) eine schlauchartig aufblasbare Membrane (34) verläuft, die an den Umfang des tellerar­ tigen Verschlusskörpers (30) in dessen in jener Öffnung angeordneten Schließstellung anlegbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Füllspitze (48) zu einem Filterelement (60) eine Abluftleitung (56) gelegt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftleitung (56) innerhalb des Förderschlau­ ches (46) zum Vorratsbehälter (20) geführt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, dass das Filterelement (60) dem Vorratsbehälter (20) zugeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Filterelement (60) aufneh­ mende Filterkammer (58) mit dem Innenraum (21) des Vor­ ratsbehälters (20) verbunden und dessen Luftaustrag durch das Filterelement geleitet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Vorratsbehälter (20) und Schleusbe­ hälter (30) in einem im Fahrgestell (16) aufweisenden Wagengestell (12) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wagengestell (12) wenigstens einen Kompressor (66) und/oder Druckluftbehälter enthält.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekenn­ zeichnet durch eine in sie integrierte Steuerungseinheit (62).

16. Verfahren zum Einbringen von Schüttgut (Q), insbesondere von Bremssand aus einem Vorratsbehälter (20) durch einen Förderschlauch (46) mit Füllspitze (48) in einen Ver­ braucher (52), vor allem unter Anwendung einer Vorrich­ tung nach wenigstens einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck des Vorrats­ behälters (20) auf den Umgebungsdruck eingestellt sowie ein nachgeordneter Schleusbehälter (36) mit Schüttgut (Q) aus dem Vorratsbehälter gefüllt, anschließend von diesem pneumatisch getrennt und mit höherem Druck beauf­ schlagt wird, wobei das Schüttgut durch den an den Schleusbehälter angefügten Förderschlauch dem zu füllen­ den Volumen pneumatisch zugefördert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Schüttgut strömende Förderluft an dem zu füllenden Volumen aufgenommen und über eine Abluftlei­ tung (56) einem Filterelement (60) zugeführt wird.