DE19962475C2

DE19962475C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Befüllung eines Sackes

Info

Publication number: DE19962475C2
Application number: DE1999162475
Authority: DE
Inventors: Werner Schloesser
Original assignee: Chronos Richardson GmbH
Current assignee: BMH CHRONOS RICHARDSON GMBH, 53773 HENNEF, DE
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2019-12-25
Also published as: DE19962475A1; DE19962475C5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befüllung eines Sacks mit Schüttgut mittels eines Füllrohres mit einem innen angeordneten drehbaren Förderorgan und einem an der Füllrohr mündung zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschlußorgan. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Schüttgutbefüllung eines Sack mit einem Füllrohr mit einem innen angeordneten drehbaren Förder organ und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstel lung und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschlußorgan.

Aus DE-Patentanmeldung mit älterem Zeitrang 198 28 559.0 ist eine Befüllvorrichtung für einen Sack der vorgenannten Gattung bekannt. Bei dieser Konstruktion sind das Förderorgan in dem Füllrohr und das Verschlußorgan kon struktiv getrennt. Sie benötigen separate Drehantriebe. Die axiale Verschiebbarkeit zueinander hat zur Folge, daß das Förderorgan nicht bis zur Füllrohrmündung reichen kann. Im mündungsnahen Bereich des Füllrohres kann es daher bei problematischen, insbesondere fetthaltigen und klebrigen Schüttgütern zur Bildung eines Material staus kommen, der durch das Förderorgan nicht mehr in den Erfassungs bereich des Schließorgans vorgeschoben werden kann. Die bauliche Trennung von Förderorgan und Schließorgan hat zudem einen erheblichen Aufwand, z. B. für die Lagerung der Antriebswelle des Verschlußorgans zur Folge, insbesondere wenn die Vorrichtung beim Einsatz in der Lebensmittelindustrie spezifische Werkstoffe erfordert.

Die DE-A 21 08 911 offenbart eine Schneckendosiervorrichtung mit einer Schneckendosiervorrichtung mit einer das Nachrieseln von Füllgut verhindernden am Ende des Füllrohrs angeordneten Verschließeinrichtung, welche eine gesteuert über das Auslassende des Füllrohrs der Dosiervorrichtung verschiebbare Hülse und einem am unteren Ende der Dosierschnecke befestigten Verschlusskörper aufweist, wobei der Verschlusskörper im Wesentlichen kegelig ausgebildet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schüttgutbefüllung eines Sacks zu schaffen, durch die auch problematische, wie stark fetthaltige und klebrige, zur Brückenbildung neigende Schüttgüter abgefüllt werden können, ohne daß es zu einer Stau- oder Brückenbildung im vorderen Bereich des Füllrohres kommen kann. Insbesondere sollen auch pulverförmige, zum Zusammenbacken neigende Schüttgüter im Grob- und Feinstrom abgefüllt werden können, ohne daß es beim Feinstrom zu Ungleichmäßigkeiten oder Unterbrechungen kommt. Darüber hinaus soll eine Befüllvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen werden, die konstruktiv vereinfacht und einfach steuerbar ist. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be schreibung.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußorgan in allen Verschiebungsstellungen mit der gleichen Drehzahl N wie das Förderorgan gedreht wird und der zeitliche Verlauf der Drehzahl N und des Hubes x des Verschluß organs für den Befüllzyklus entsprechend dem Förderverhalten des Schüttguts eingestellt wird. Es hat sich gezeigt, daß es bei den oben genannten problematischen Schüttgütern auf die unabhängige Einstellung der beiden genannten Größen ankommt, wenn eine störungs freie und möglichst schnelle Befüllung erreicht werden soll. Sowohl die Förderung durch das Füllrohr als auch der Abwurf des Schüttguts durch das rotierende Verschlußorgan können bei der gleichen Drehzahl beider Organe geschehen, und zwar auch dann, wenn das Verschlußorgan zur Abgabe von Feinstrom in einer teilweise eingezogenen Position ist. Durch die drehzahlgleiche Fahrweise von Förderorgan und Ver schlußorgan ergeben sich konstruktive Vereinfachungen, die weiter unten beschrieben werden. Zwischen der Drehzahl N und dem Hub des Verschlußorgans x besteht vorzugsweise eine Abhängigkeit derart, daß man mit zunehmendem Hub des Verschlußorgans die Drehzahl N vergrößert oder gleich hält, d. h. dN/dx ≧ 0. Zweckmäßigerweise wird der Zeitverlauf von N und x aufgrund der Fließeigenschaften des Guts zentral eingestellt.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorschubgeschwindigkeit des Schüttguts in dem Füllrohr nahe seinem Austrittsende gleich oder größer als die Vorschubgeschwindigkeit im übrigen Füllrohr gehalten. Nahe dem Aus trittsende kommt es daher nicht zu einer Vorschubverlangsamung oder einer Staubildung. Es tritt vielmehr dann eine Vorschubbeschleuni gung ein, wenn das Verschlußorgan (Kegel) bei Feinstromeinstellung teilweise in das Füllrohrende hineinragt und daher in Vorschubrich tung eine Verengung des Ringraums besteht.

Die Aufgabe wird ferner bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußorgan am vorderen Ende des axial verschiebbaren Förderorgangs angebracht ist. Das Förderorgan kann an dem Verschlußorgan zwar lösbar angebracht sein. Beide Organe bilden aber eine bauliche Einheit und rotieren daher mit der gleichen Drehzahl N. Damit erübrigen sich separate Dreh antriebe für die beiden Organe, und die Antriebsverbindung zu dem Verschlußorgan mittels einer in dem als Hohlwelle ausgebildeten Förderorgan angeordneten Stange entfällt.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Förderorgan eine mit wenigstens einem Förder element bestückte Welle und erstrecken sich das bzw. die Förder elemente bis an das Verschlußorgan. Das Förderelement ist vorzugs weise eine ununterbrochene Schnecke, die sich vorne an den das Ver schlußorgan bildenden Kegel anschließt. Durch die Baueinheit aus Förderorgan und Verschlußorgan und den unmittelbaren Anschluß des Förderelements an das Verschlußorgan gibt es zwischen beiden keinen Raum, in dem das Schüttgut nicht mehr zwangsweise gefördert, sondern nur durch den Staudruck vorgeschoben wird und sich Toträume bilden können. Zweckmäßigerweise ist das Verschlußorgan im wesentlichen als auf dem Umfang mit Schaufeln besetzter Kegel ausgebildet. Während das Förderelement bzw. die Schnecke das Schüttgut zwecks Feinstrombildung gegen und über den Kegel drückt, wird das Schüttgut durch die Schaufeln des rotierenden Kegels tangential nach außen geworfen, so daß auch beim Feinstrom für eine Verteilung des Fein stroms auf der Schüttgutoberfläche im Sack gesorgt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist vorge sehen, daß die Welle des Förderorgans drehbar und axial verschiebbar im Gestell gelagert ist. Die Welle und damit das Förderorgan können daher gleichzeitig unabhängig voneinander oder in einer gegenseitigen Abhängigkeit eine Drehbewegung und eine Axialbewegung ausführen. Diese Lagerung der Welle wird mittels Kugelumlaufbuchse und Radial lager realisiert.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, daß die Welle des Förder organs in dem Querträger eines Portalgestells drehbar aufgehängt ist, das durch einen Stellmotor über zwei Spindeltriebe parallel zur Wellenachse verfahrbar ist. Diese vorzugsweise vertikale Verfahr barkeit erlaubt eine schnelle Einstellung der Axialposition des Ver schlußorgans, d. h. Übergang von der maximalen Ringöffnung für den Grobstrom zu einer reduzierten Ringöffnung für den Feinstrom und das vollständige Schließen des Füllrohrs.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die Befüllvorrichtung mit gänzlich ausgefahrenem Verschlußorgan für die Befüllung im Grobstrom;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in um 90° gedrehter Dar stellung bei in die Schließstellung eingefahrenem Verschlußorgan;

Fig. 3 eine Teildarstellung der Fig. 1 in vergrößertem Maß stab, jedoch mit nur teilweise ausgefahrenem Verschlußorgan;

Fig. 4 eine Teildarstellung der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 eine Teildarstellung der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 1, aus dem der Drehantrieb der Welle des Förderorgans ersichtlich ist; und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 2, aus dem der Spindelantrieb für die Verschiebungsbewegung der Welle er sichtlich ist.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 hat einen Aufgabetrichter 1 mit einem Stutzen 2 für den Anschluß an einen Schüttgutbunker (nicht dargestellt). An den Aufgabetrichter 1 schließt sich nach unten ein vertikales Füllrohr 3 an, das bei der Befüllung in den Sack (nicht dargestellt) hineinragt, wobei der Sack mit fortschreitender Befüllung abgesenkt wird, so daß das Schüttgut immer etwa auf dem Schüttgutniveau im Sack aus dem Füllrohr 3 austritt. Das Füllrohr 3 enthält ein Förderorgan 4 in Form einer Schnecke, die nur schema tisch dargestellt ist. An die Schneckenwelle 5 ist am unteren Ende ein Verschlußorgan 6 in Form eines Kegels angebracht, dessen Unter teil 6 ^a die Dichtungsfläche gegen die Kante 3 ^a am Ende des Füll rohres 3 aufweist und aus einem weicheren Werkstoff, z. B. aus Kunst stoff, als der übrige Kegel besteht. Fig. 1 zeigt den Kegel 6 in der vollständig ausgefahrenen Position (maximaler Hub x), so daß ein maximaler Ringquerschnitt zwischen dem Unterteil 6 ^a und der Kante 3 ^a für den Austritt des Schüttguts aus den Füllrohr 3 zur Ver fügung steht (Grobstrom). Die Schnecke 4 erstreckt sich bis auf den Kegel 6, so daß unabhängig von der Verschiebungsposition des Kegels auf der gesamten Länge des Füllrohres 3 eine zwangsweise Förderung des Schüttguts durch die Schneckengänge sichergestellt ist. Auf dem Kegel 6 sind ferner über seinen Umfang verteilt kleine Schaufeln 6 ^b angeordnet, die insbesondere bei teilweise in das Rohr 3 eingezoge nem Kegel 6 (Feinstrom) für die Verteilung des austretenden Schütt guts auf der Gutoberfläche im Sack vorteilhaft sind. Fig. 3 zeigt diese Stellung des Schließkegels. Fig. 2 zeigt den Schließkegel 6 in der das Rohr 3 vollständig verschließenden Position, in der sein Dichtungsteil 6 ^a der Ringkante 3 ^a des Füllrohres 3 dichtend anliegt.

Fig. 1 zeigt im Oberteil den Drehantrieb der Welle 5 durch einen Elektromotor 7, insbesondere einen Servomotor. Hierzu ist die Welle 5 in einer am Gestell 8 abgestützten Kugelbuchse 9 gelagert, die eine Drehmomentkugelbuchse 9 ^a und ein Radialkugel lager 9 ^b umfaßt, wie in der vergrößerten Darstellung der Fig. 4 leicht erkennbar ist. Die Kugeln der Drehmomentkugelbuchse 9 ^a liegen einerseits in Buchsenrillen und andererseits in Wellen längsrillen 5 ^a, die länger als die Buchsenrillen sind, so daß Drehmomentschluß zwischen Buchse 9 und Welle 5 besteht, die Welle aber axialverschieblich in der Buchse geführt ist. Die Welle 5 wird über die Drehmomentkugelbuchse 9 ^a mittels einer Riemenscheibe 11 und eines Zahnriemens 10 von dem Servomotor 7 angetrieben. Die räumliche Anordnung dieser Positionen ist aus der Fig. 6 er sichtlich. Die Welle 5 ist ferner in einem zweiten Radialkugel lager 21 gelagert und dort gegen Staub aus dem Trichter 1 abge dichtet.

Nach den Fig. 2 und 5 ist das obere Ende der Welle 5 in dem Querträger 12 ^a eines Portals 12 mittels Kugellager 13 drehbar, jedoch nicht axial verschiebbar aufgehängt. Aus der Fig. 5 ist ersichtlich, daß die beiden die Welle 5 tragenden Ständer 12 ^b auf Buchsen 14 von Kugelgewindespindeln 15 abgestützt sind, die sich in bezug auf die Welle 5 diametral gegenüberliegen. Die Spindeln 15 sind an ihren Enden am Gestell 8 mittels Kugellagern drehbar gelagert, wie auf der linken Seite der Fig. 5 dargestellt ist. Die Spindeln 15 sind in be kannter Weise gekapselt und mit Luftumlaufleitungen 16 versehen, um eine Bestaubung der Gewindespindeln zu vermeiden.

Wie der Fig. 5 in Verbindung mit Fig. 7 entnommen werden kann, tragen die Spindeln 15 am unteren freien Ende Riemenscheiben 17 für ihren Antrieb. Dieser erfolgt durch den Elektrostellmotor 18 (Fig. 1) über einen Riemen 19, der über die Scheiben 17 gleich zeitig beide Spindeln 15 antreibt (Fig. 7). Auf diese Weise wird ein möglicherweise einseitiger Antrieb über nur eine Spindel 15 aus geschlossen, der zu Schäden an der Lagerung und Führung der Welle 5 führen könnte.

Die Erfindung erlaubt die Befüllung eines Sacks durch ein Füll rohr 3 mit variablem Befüllstrom, insbesondere Grob- und Feinstrom, unter Benutzung einer relativ einfachen Konstruktion nur mit Hilfe elektrischer Energie. Die Erfindung ist insbesondere bei der Sack befüllung mit schlecht fließenden pulverförmigen Schüttgütern ge eignet, hauptsächlich wenn sie einen hohen Fettanteil haben, wie z. B. Milch- oder Kakaopulver, die schwer zu handhaben sind.

Das Füllrohr ist vorzugweise vertikal angeordnet. Eine Ein richtung zur Klemmhalterung des zu befüllenden Sacks ist vorzugsweise vertikal verfahrbar. Der Sack kann dann in dem Maße abgesenkt wer den, wie er durch den Befüllstrom befüllt wird.

Claims

1. Verfahren zur Befüllung eines Sacks mit Schüttgut mittels eines Füllrohres mit einem innen angeordneten, drehbaren Förderorgan und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstellung mit einem maximalen Hub und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschlußorgan, wobei der zeitliche Verlauf des Hubes für einen Befüllungszyklus eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan für jeden Hub x mit der gleichen Drehzahl N wie das Förderorgan gedreht wird und der zeitliche Verlauf der Drehzahl N des Verschlußorgans für einen Befüllzyklus eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf von N und x unter Berücksichtigung der Fließ eigenschaften des Schüttgutes zentral eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schüttguts im Füllrohr nahe seinem Austrittsende gleich oder größer als die Vorschubgeschwin digkeit im übrigen Füllrohr gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drehzahl N mit zunehmendem Hub x des Verschluß organs vergrößert oder gleich gehalten wird.

5. Vorrichtung zur Schüttgutbefüllung eines Sacks mit einem Füllrohr (3) mit einem innen angeordneten, drehbaren Förderorgan (4, 5) und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschluß organ (6), dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (6) am vorderen Ende des axial verschiebbaren Förderorgans (4, 5) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (4, 5) eine mit wenigstens einem Förderelement (4) bestückte Welle (5) ist und sich das bzw. die Förderelemente (4) bis an das Verschlußorgan (6) erstrecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (6) im wesentlichen als mit Schaufeln (6 ^b) besetzter Kegel ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Welle (5) des Förderorgans drehbar und axial verschiebbar im Gestell (8) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Welle (5) des Förderorgans in dem Quertröger (12 ^a) eines Portalgestells (12) drehbar aufgehängt ist, das durch einen Stellmotor (18) über zwei Spindeltriebe (14, 15) parallel zur Wellen achse (20) verfahrbar ist.