DE202012009803U1

DE202012009803U1 - Weiche zur Steuerung von Schüttgutströmen

Info

Publication number: DE202012009803U1
Application number: DE201220009803
Authority: DE
Original assignee: Digicolor GmbH
Current assignee: Digicolor GmbH
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2022-10-16

Abstract

Weiche zur Steuerung von Schüttgutströmen, mit einem ersten (14), einem zweiten (16) und einem dritten Anschluss (18) und einem Ventilglied (20) zum wahlweisen Verbinden des ersten Anschlusses (14) mit dem zweiten oder dem dritten Anschluss (16, 18), dadurch gekennzeichnet, dass die ersten bis dritten Anschlüsse von einem zylindrischen Gehäuse (12) abgehen und so angeordnet sind, dass der erste Anschluss (14) dem zweiten und dem dritten Anschluss (16, 18) diametral gegenüberliegt und seine Achse (A1) zwischen den Verlängerungen der Achsen (A2, A3) der zweiten und dritten Anschlüsse (16, 18) verläuft, und dass das Ventilglied (20) ein zylindrischer Körper ist, der passend und drehbar in dem Gehäuse (12) aufgenommen ist und von zwei Kanälen (28, 30) durchquert wird, die derart schräg zu seiner Längsachse (B) verlaufen, dass eine Mündung (32) des einen Kanals (28) und die auf der entgegengesetzten Seite liegende Mündung (40) des anderen Kanals (30) mit der Achse (A1) des ersten Anschlusses (14) auf einem gemeinsamen Umfangskreis des Ventilgliedes liegen und die beiden übrigen Mündungen (34, 38) der Kanäle (28, 30) jeweils auf einem gemeinsamen Umfangskreis mit der Achse (A2, A3) eines der zweiten und dritten Anschlüsse (16, 18) liegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiche zur Steuerung von Schüttgutströmen, mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anschluss und einem Ventilglied zum wahlweisen Verbinden des ersten Anschlusses mit dem zweiten oder dem dritten Anschluss.
Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer Mischweiche für Kunststoffgranulate. Bei einer solchen Mischweiche ist der erste Anschluss mit einem Mischbehälter verbunden, während die zweiten und dritten Anschlüsse jeweils mit einem Vorratsbehälter verbunden sind. Die beiden Vorratsbehälter enthalten Granulate, die sich in der Farbe und/oder der chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Je nach Stellung der Mischweiche wird Granulat aus einem der beiden Vorratsbehälter zu dem Mischbehälter zugeführt. Wenn Die Massendurchsätze der Granulatströme aus den beiden Vorratsbehältern bekannt sind, lässt sich durch Steuerung der Umschaltzeiten der Mischweiche das Massenverhältnis der Granulate im Mischbehälter nach Bedarf einstellen. Je kürzer die Schaltzeit der Weiche ist, desto genauer kann das Mischungsverhältnis eingestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Weiche zu schaffen, die eine kurze Schaltzeit sowie eine schonende Behandlung des Schüttguts ermöglicht und sich durch eine hohe Betriebszuverlässigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die ersten bis dritten Anschlüsse von einem zylindrischen Gehäuse abgehen und so angeordnet sind, dass der erste Anschluss dem zweiten und dem dritten Anschluss diametral gegenüberliegt und seine Achse zwischen den Verlängerungen der Achsen der zweiten und dritten Anschlüsse verläuft, und dass das Ventilglied ein zylindrischer Körper ist, der passend und drehbar in dem Gehäuse aufgenommen ist und von zwei Kanälen durchquert wird, die derart schräg zu seiner Längsachse verlaufen, dass eine Mündung des einen Kanals und die auf der entgegengesetzten Seite liegende Mündung des anderen Kanals mit der Achse des ersten Anschlusses auf einem gemeinsamen Umfangskreis des Ventilgliedes liegen und die beiden übrigen Mündungen der Kanäle jeweils auf einem gemeinsamen Umfangskreis mit der Achse eines der zweiten und dritten Anschlüsse liegen.
In einer ersten Stellung des Ventilgliedes wird der erste Anschluss durch einen der beiden Kanäle mit dem zweiten Anschluss verbunden. Um diese Verbindung zu unterbrechen und stattdessen eine Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Anschluss herzustellen, wird das Ventilglied in dem Gehäuse um 180° gedreht. Dadurch kommt der andere der beiden Kanäle in eine Position, in der er den ersten Anschluss mit dem dritten Anschluss verbindet, während der zweite Anschluss durch das Ventilglied abgesperrt wird.
Da der Durchmesser des Ventilgliedes nur wenig größer zu sein braucht als der Querschnitt der Kanäle und der mit den Anschlüssen verbundenen Leitungen, kann die Weiche sehr kompakt aufgebaut sein und dennoch eine ausreichende Förderkapazität ermöglichen. Da das Umschalten der Weiche nur eine Drehung des Ventilgliedes um seine Längsachse erfordert, ist die mechanische Beanspruchung des Ventilgliedes beim Umschalten sehr gering, zumal sich das Ventilglied stabil in dem Gehäuse lagern lasst und passend in das Gehäuse eingreift, so dass eine äußere Umfangsfläche mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses in Gleitberührung steht. Dadurch wird zugleich vermieden, dass zwischen dem Ventilglied und dem Gehäuse ein Spalt entsteht, in dem sich Körner des Schüttgutes verklemmen können. Dadurch wird die Gefahr von Funktionsstörungen verringert, und auch die Schädigung des Schüttgutes durch Abscheren von Schüttgutkörnern wird minimiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Weiche in einer ersten Schaltstellung;
2 einen Schnitt durch die Weiche in einer zweiten Schaltstellung; und
3 eine perspektivische Ansicht der Weiche.
Die in 1 gezeigte Weiche 10 weist ein zylindrisches Gehäuse 12 auf. Von diesem Gehäuse geht auf einer Seite (oben in 1) radial ein erster Anschluss 14 ab, an den eine erste Schüttgutleitung angeschlossen werden kann. Auf der diametral gegenüberliegenden Seite (unten in 2) gehen ein zweiter Anschluss 16 und ein dritter Anschluss 18 radial von dem Gehäuse 12 ab. Die zueinander parallelen Achsen der Anschlüsse 14, 16 und 18 sind mit A1, A2 und A3 bezeichnet. Die Achsen A2 und A3 der zweiten und dritten Anschlüsse liegen symmetrisch zu der Achse A1 des ersten Anschlusses, d. h., die Achse A1 verläuft mittig zwischen den Achsen A2 und A3.
Ein zylindrisches Ventilglied 20 ist passend in das Gehäuse 12 eingesetzt, so dass seine äußere Umfangsfläche mit der Innenfläche des Gehäuses 12 in Gleitberührung steht. Das Ventilglied 20 ist innerhalb des Gehäuses 12 um seine Längsachse B drehbar und mit Hilfe nicht näher gezeigter Lager reibungsarm gelagert und in Bezug auf das Gehäuse 12 axialfest gehalten.
Das Gehäuse 12 ist an einem Ende, rechts in 1, durch einen lösbaren Deckel 22 geschlossen. Am anderen Ende ist das Gehäuse 12 offen, und das Ventilglied 20 weist hier einen Anschluss 24 für einen Drehantrieb 26 (3) auf.
Das Ventilglied 20 wird von zwei Kanälen 28 und 30 durchquert, die schräg in Bezug auf die Längsachse B des Ventilgliedes verlaufen.
In der in 1 gezeigten Schaltstellung des Ventilglieds 20 fluchtet eine Mündung 32 des Kanals 28 mit dem ersten Anschluss 14, und die andere Mündung 34 dieses Kanals fluchtet mit dem zweiten Anschluss 16, so dass der Kanal 28 den ersten Anschluss 14 mit dem zweiten Anschluss 16 verbindet, währende der dritte Anschluss 18 durch das Ventilglied gesperrt wirt.
Die Achsen der beiden Kanäle 28, 30 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die auch die Längsachse B des Ventilglieds 20 enthält. Der Abstand zwischen den zweiten und dritten Anschlüssen 16, 18 in Längsrichtung des Gehäuses 12 ist so groß, dass beide Mündungen 38, 40 des Kanals 30 in der in 1 gezeigten Stellung durch die Umfangswand des Gehäuses 12 geschlossen gehalten werden. Der Kanal 30 hat somit weder Verbindung zu dem ersten Anschluss 14 noch zu dem zweiten Anschluss 16. Die Mündung 40 des Kanals 30 befindet sich in der gleichen axialen Position wie die Mündung 32 des Kanals 28 und die Achse A1 des ersten Anschlusses 14, d. h., die Mündungen 40 und 32 und die Achse A1 liegen auf einem gemeinsamen Umfangskreis des Ventilgliedes 20. Die Mündung 34 des Kanals 28 liegt auf dem gleichen Umfangskreis die Achse A2 des zweiten Anschlusses 16, und die Mündung 38 des Kanals 30 liegt auf dem gleichen Umfangkreis wie die Achse A3 des dritten Anschlusses 18.
Wenn nun das Ventil um 180° in die in 2 gezeigte Stellung gedreht wird, so verbindet der Kanal 30 den ersten Anschluss 14 mit dem dritten Anschluss 18, während der zweite Anschluss 16 durch das Ventilglied 20 abgesperrt wird und beide Mündungen 32, 34 des Kanals 28 durch das Gehäuse 12 abgesperrt werden.
In der in 1 gezeigten Stellung der Weiche kann beispielsweise ein Materialstrom, der an dem ersten Anschluss 14 eintrifft, zu dem zweiten Anschluss 16 weitergeleitet werden, während der dritte Anschluss 18 abgesperrt ist. Durch Umschalten in die in 2 gezeigte Stellung lässt sich der Materialstrom dann von dem ersten Anschluss 14 auf den dritten Anschluss 18 umlenken, während der zweite Anschluss 16 abgesperrt wird.
Umgekehrt ist es auch möglich, in der in 1 gezeigten Stellung einen Materialstrom von dem zweiten Anschluss 16 zum ersten Anschluss 14 zu leiten, während in der in 2 gezeigten Stellung der zweite Anschluss 16 abgesperrt wird und stattdessen ein Materialstrom vom dritten Anschluss 18 zum ersten Anschluss 14 geleitet wird.
Im gezeigten Beispiel haben die Anschlüsse 14, 16 und 18 jeweils einen Innendurchmesser von 50,5 mm. Die Kanäle 28 und 30 haben jeweils einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 40 mm. Aufgrund der Schrägstellung der Kanäle haben die Mündungen an der Umfangsfläche des Ventilgliedes 20 eine längliche Form. Im gezeigten Beispiel bilden die beiden Kanäle 28, 30 jeweils einen Winkel von 50° mit der Achse B des Ventilglieds. Unter diesen Bedingungen sind die Mündungen der Kanäle in Axialrichtung des Ventilglieds gerade so weit verlängert, dass ihr Maß mit dem Innendurchmesser der Anschlüsse 14, 16, 18 übereinstimmt.
Das Ventilglied 20 hat im gezeigten Beispiel eine Außendurchmesser von 68 mm, entsprechend 170% des Innendurchmessers der Anschlüsse 14, 16, 18.
In einer modifizierten Ausführungsform können die beiden Kanäle 28, 30 auch unterschiedlich große Winkel mit der Längsachse B des Ventilgliedes bilden, mit der Folge, dass die zweiten und dritten Anschlüsse 16, 18 asymmetrisch in Bezug auf den ersten Anschluss 14 angeordnet wären. Beispielsweise könnte in 1 der Kanal 30 flacher verlaufen, so dass er beispielsweise nur einen Winkel von 40° mit der Achse B bildet.
Zum Ausgleich müsste dann der dritte Anschluss 18 weiter von der Achse A1 des ersten Anschlusses 14 abgerückt werden.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Weiche 10 zusammen mit dem Antrieb 26 für das Ventilglied. An den Anschluss 14 ist hier eine Rohrleitung 42 angekuppelt, die zu einem nicht gezeigten Mischbehälter für Kunststoffgranulat führt. An die Anschlüsse 16 und 18 sind jeweilige Rohrleitungen 44, 46 angekuppelt, die jeweils mit einem Vorratsbehälter für Granulat verbunden sind. Mit Hilfe eines bekannten pneumatischen (Saug-)Fördersystems wird das Granulat in den Mischbehälter angesaugt. Je nach Stellung des Ventilglieds 20 der Weiche wird dabei entweder Granulat über die Rohrleitung 44 aus dem einen Vorratsbehälter oder Granulat einer anderen Sorte über die Rohrleitung 46 aus dem anderen Vorratsbehälter angesaugt. Mit Hilfe einer bekannten Verwiegeeinrichtung kann die Massenzunahme des Granulats im Mischbehälter überwacht werden. Wenn die Massenzunahme einen bestimmten Wert erreicht hat, erhält der Antrieb 26 ein Steuersignal, und das Ventilglied 20 wird schlagartig um 180° in die andere Schaltstellung gedreht, so dass auf den anderen Granulatbehälter umgeschaltet wird. Wenn die Massenzunahme einen Sollwert für diese Granulatsorte erreicht hat, wird erneut umgeschaltet, oder das Ventilglied 20 wird um 90° in eine Stellung gedreht, in der sämtliche Anschlüsse abgesperrt sind und somit die Zufuhr von Granulat zu dem Mischbehälter unterbrochen wird.
Durch geeignete Ansteuerung des Antriebs 26 lässt sich so das Mischverhältnis der beiden Granulatsorten präzise einhalten.

Claims

Weiche zur Steuerung von Schüttgutströmen, mit einem ersten (14), einem zweiten (16) und einem dritten Anschluss (18) und einem Ventilglied (20) zum wahlweisen Verbinden des ersten Anschlusses (14) mit dem zweiten oder dem dritten Anschluss (16, 18), dadurch gekennzeichnet, dass die ersten bis dritten Anschlüsse von einem zylindrischen Gehäuse (12) abgehen und so angeordnet sind, dass der erste Anschluss (14) dem zweiten und dem dritten Anschluss (16, 18) diametral gegenüberliegt und seine Achse (A1) zwischen den Verlängerungen der Achsen (A2, A3) der zweiten und dritten Anschlüsse (16, 18) verläuft, und dass das Ventilglied (20) ein zylindrischer Körper ist, der passend und drehbar in dem Gehäuse (12) aufgenommen ist und von zwei Kanälen (28, 30) durchquert wird, die derart schräg zu seiner Längsachse (B) verlaufen, dass eine Mündung (32) des einen Kanals (28) und die auf der entgegengesetzten Seite liegende Mündung (40) des anderen Kanals (30) mit der Achse (A1) des ersten Anschlusses (14) auf einem gemeinsamen Umfangskreis des Ventilgliedes liegen und die beiden übrigen Mündungen (34, 38) der Kanäle (28, 30) jeweils auf einem gemeinsamen Umfangskreis mit der Achse (A2, A3) eines der zweiten und dritten Anschlüsse (16, 18) liegen.
Weiche nach Anspruch 1, bei der die Kanäle (28, 30) parallel verlaufen und die Achsen (A2, A3) der zweiten und dritten Anschlüsse (16, 18) symmetrisch zur Achse (A1) des ersten Anschlusses (14) liegen.
Weiche nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kanäle (28, 30) jeweils einen Winkel zwischen 40° und 60° mit der Längsachse (B) des Ventilgliedes (20) bilden.
Weiche nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Durchmesser und Anstellwinkel der Kanäle (28, 30) und die Durchmesser der ersten bis dritten Anschlüsse (14, 16, 18) so aneinander angepasst sind, dass die Mündungen der Kanäle (28, 30) in Längsrichtung des Ventilgliedes (20) etwa die gleichen Abmessungen haben wie die Innendurchmesser der ersten bis dritten Anschlüsse.
Weiche nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Außendurchmesser des Ventilglieds (20) etwa das 1,5- bis 2-fache des Innendurchmessers der Anschlüsse (14, 16, 18) beträgt.