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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für rieselfähige Schüttgüter mit
einem das Schüttgut aufnehmenden
Behälter
mit einer oberseitigen Einlaßöffnung und
einer unterseitigen Auslaßöffnung und
einem im Behälter
angeordneten und vertikal verstellbaren, die Auslaßöffnung öffnenden
und verschließenden
Dosierkörper.
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Derartige Dosiervorrichtungen sind
bekannt und dienen zur volumetrischen oder gravimetrischen Dosierung
von Pulvern, Granulaten sowie anderen rieselfähigen Schüttgütern in verfahrenstechnischen Anlagen.
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Üblicherweise
umfaßt
die derartige Dosiervorrichtung einen das Schüttgut aufnehmenden Behälter von
trichterförmiger
Gestalt, d.h. einen Behälter,
der sich von der Einlaßöffnung zur
Auslaßöffnung gesehen
trichterförmig
verjüngt.
Der darüber
hinaus zum Öffnen
und Verschließen
der Auslaßöffnung im Behälter angeordnete
und vertikal verstellbare Dosierkörper kann beispielsweise in
Form eines Kegels ausgebildet sein, dessen Spitze in Richtung auf
die Einlaßöffnung des
Behälters
gerichtet ist. Beim Absenken des Kegels gelangt dieser mit seinem
Umfangsbereich an der Innenwandung des sich trichterförmig verjüngenden
Behälters
zur Anlage und dichtet diesen somit ab, während beim Anheben des kegelförmig ausgebildeten
Dosierkörpers
zwischen der Innenwandung des Behälters und dem Umfang des Kegels
ein Ringspalt ausgebildet wird, über
den die im Behälter
aufgenommenen rieselfähigen
Schüttgüter in Richtung
der Auslaßöffnung des
Behälters
rieseln und von dort einer nachfolgenden Anwendung zugeführt werden
können.
Die Größe des Ringspaltes
kann hierbei über
die Hubhöhe
des kegelförmig ausgebildeten
Dosierkörpers
justiert werden. Da die Kegelspitze darüber hinaus in Richtung auf
die Einfüllöffnung des
Behälters
gerichtet ist, läßt sich
der Dosierkörper
leicht gegen das aufliegende Schüttgut anheben
und bewirkt eine Auflockerung des im Behälter befindlichen Schüttgutes,
was der Förderung und
dem Austrag aus dem Behälter
zuträglich
ist.
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Die bislang verwendeten Behälter bei
den bekannten Dosiervorrichtungen wurden aus biegesteifen Materialien,
beispielsweise aus Stahlblech hergestellt, was jedoch in der Praxis
die Schwierigkeit mit sich brachte, daß der Behälter zur Erzielung einer zufriedenstellenden
Dichtwirkung mit dem Dosierkörper
zumindest im Bereich seiner Innenwandungen relativ präzise gefertigt
werden mußte,
da Unebenheiten hier ansonsten die Dichtwirkung des abgesenkten
Dosierkörpers
aufheben würden.
Darüber
hinaus bringt die Fertigung des Behälters aus einem Material wie
Stahlblech das Problem mit sich, daß sehr feinteilige rieselfähige Schüttgüter, etwa pulverförmige Schüttgüter zum
Anhaften an der Behälterwandung
neigen, so daß eine
vollständige
und exakte genaue Entleerung des Behälters nicht immer gewährleistet
war.
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Ausgehend von diesen Schwierigkeiten
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosiervorrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß trotz
vereinfachter Fertigung eine hohe Dichtwirkung zwischen Behälter und
Dosierkörper
sowie auch ein zuverlässiger
Austrag selbst feinstteiliger rieselfähiger Schüttgüter, die zum Anhaften neigen,
gewährleistet
wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß der
Behälter
aus einem gummiartigen elastischen Werkstoff hergestellt ist.
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Die Erfindung löst sich daher von der bisher verwendeten
Ausführung
derartiger Dosiervorrichtungen mit einem starren, insbesondere aus
metallischem Material hergestellten Behälter und schlägt die Ausbildung
aus einem flexiblen gummiartigen Material vor, wodurch sich mehrere
Vorteile ergeben.
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Zum einen ist das gummiartige elastische Material
elastisch aufweitbar, so daß beim
Absenken des Dosierkörpers
nicht nur eine Anlage an der Innenwandung des Behälters bewirkbar
ist, sondern darüber
hinaus auch eine gewisse Aufweitung des elastisch zurückweichenden
Behälters,
wobei dann durch die auftretenden Reaktionskräfte und die elastische Rückstellkraft
der Behälterwandungen
eine erhöhte
Dichtwirkung zwischen der Behälterwandung und
dem Dosierkörper
erzielt wird. Infolge dieser elastischen Aufweitbarkeit und Erzielung
von elastischen Rückstellkräften sind
auch an die Fertigungstoleranzen des Behälters nicht mehr so hohe Anforderungen
zu stellen, da eventuell vorhandene Ungenauigkeiten im Rahmen des
elastischen Aufweitens ohnehin ausgeglichen werden.
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Darüber hinaus neigen auch feinteilige
pulverförmige
Schüttgüter weitaus
weniger zur Anhaftung an gummiartigen elastischen Werkstoffen, wie sie
erfindungsgemäß zur Ausbildung
der Behälterwandungen
vorgeschlagen werden, als es bei den bisher verwendeten metallischen
Werkstoffen der Fall gewesen ist, so daß die Dosiergenauigkeit weiter gesteigert
werden kann.
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Zur Ausbildung des Behälters in
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Weise sind insbesondere elastomere Kunststoffe oder aber Natur-
oder Synthesekautschuke geeignet, wobei jede dieser Werkstoffalternativen
sowohl einzeln als auch in Kombination mit anderen geeigneten gummiartigen elastischen
Werkstoffen eingesetzt werden kann. Bei Bedarf kann darüber hinaus
der eingesetzte gummiartige elastische Werkstoff auch faserverstärkt ausgebildet
sein, um ihm höhere
Festigkeiten zu verleihen.
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Zur Schaffung der gewünschten
Gestalt des Behälters,
etwa der bereits bekannten trichterförmig verjüngenden Gestalt von der Einlaßöffnung zur
Auslaßöffnung kann
gemäß einem
Vorschlag der Erfindung der Behälter
außenseitig
von einer biegesteifen Tragstruktur umgeben und/oder in dieser aufgenommen
sein, die darüber
hinaus den aus einem gummiartigen elastischen Werkstoff hergestellten
Behälter auch
vor mechanischen Beschädigungen
schützen kann.
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Die Tragstruktur kann entweder als
geschlossener Körper,
d.h. den aus einem gummiartigen elastischen Werkstoff hergestellten
Behälter
außenseitig
vollständig
unter Aussparung der Einlaß- und
Auslaßöffnungen
umgebenden Körper
aus biegesteifem Material hergestellt sein, etwa aus Stahlblech,
oder auch korbartig aus jeweils im Bereich der Einlaß- und Auslaßöffnung vorgesehenen
Tragringen ausgebildet sein, die über außenseitig am Behälter verlaufende
Streben miteinander starr verbunden sind.
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In jedem Falle ist es bevorzugt,
daß die Tragstruktur
im Bereich zwischen der Einlaß-
und Auslaßöffnung beabstandet
unter Belassung eines freien Zwischenraumes um den Behälter angeordnet ist.
Der aus einem gummiartigen elastischen Werkstoff hergestellte Behälter wird
somit zwischen der Einlaß-
und der Auslaßöffnung frei
tragend ausgebildet und kann unter Ausnutzung des freien Zwischenraumes
und seiner elastischen Werkstoffeigenschaften Schwingungen ausführen, welche
einem Ablösen von
eventuell an den Behälterwandungen
anhaftenden Schüttgütern und
einer Förderung
des Austrags über
die Auslaßöffnung förderlich
sind. Zur Steigerung dieses Austrages können darüber hinaus außenseitig
am Behälter
auch Vibrationsantriebe, beispielsweise handelsüblich erhältliche Rüttler angeordnet sein, die
die Behälterwandungen
des aus einem gummiartigen elastischen Werkstoff hergestellten Behälters zwangsweise
in Schwingungen versetzen, welche eine den Austrag des im Behälter befindlichen
Schüttgutes über die
Auslaßöffnung zwangsweise
fördern.
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Um eine gewisse Formstabilität des aus
einem gummiartigen elastischen Werkstoffes hergestellten Behälters bei
gleichzeitig guter Schwingungsfähigkeit
zu erreichen, ist bevorzugt der Behälter im die Einlaß- und Auslaßöffnung umgebenden Bereich
an der Tragstruktur befestigt und auch unter Erzeugung einer Eigenspannung
zwischen der Einlaß-
und Auslaßöffnung verspannt.
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Weitere Ausführungsformen und Einzelheiten
der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
vertikalen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
mit verschlossener Auslaßöftnung,
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2 den
Schnitt durch die Dosiervorrichtung gem. 1 mit geöffneter Auslaßöftnung,
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3 die
vergrößerte Darstellung
der Einzelheit A in 1,
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4 die
Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform
der Erfindung,
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5 einen
vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.
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In der 1 ist
eine Dosiervorrichtung dargestellt, die zur Dosierung rieselfähiger Schüttgüter S,
etwa Pulver, Granulate oder dgl. verwendet wird.
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Die Dosiervorrichtung umfaßt einen
Behälter 2 mit
einer Einlaßöffnung 10 und
einer Auslaßöffnung 12 für das in
den Behälter
einzufüllende
Schüttgut S sowie
einen innerhalb des Behälters 2 angeordneten und
vertikal in Pfeilrichtung H auf und ab bewegbaren Dosierkörper 3 in
Gestalt eines Kegels, dessen Kegelbasis in Richtung auf die Auslaßöffnung 12 gerichtet
ist und dessen Kegelspitze 30 in Richtung der Einlaßöffnung 10 des
Behälters 2 weist.
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Der Behälter 2 verjüngt sich
von der Einlaßöffnung 10 in
Richtung auf die Auslaßöffnung 12 gesehen
trichterförmig,
beispielsweise konisch und ist aus einem gummiartigen elastischen
Werkstoff, beispielsweise einem Natur- oder Synthesekautschuk oder
einem geeigneten elastomeren Kunststoff, ggf. unter Einbeziehung
von Verstärkungsfasern
hergestellt, etwa aus einem sich konisch verjüngenden Schlauchabschnitt.
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Um diesem gummiartigen, elastischen
und demzufolge auch nicht vollständig
formstabilen Behälter 2,
die aus der 1 ersichtliche
trichterförmige Gestalt
dauerhaft zu verleihen, ist außenseitig
um den Behälter 2 umgebend
eine Tragstruktur 1 vorgesehen, welche beispielsweise aus
Stahlblech gefertigt werden kann und den Behälter 2 vollflächig unter Aussparung
der Einlaß-
und Auslaßöffnung 10, 12 umgibt.
Demzufolge ist die Tragstruktur 1 im gezeigten Beispiel
gemäß 1 ebenfalls trichterförmig verjüngend ausgebildet.
Die Tragstruktur 1 weist im Bereich der Einfüllöffnung 10 des
Behälters 2 und
der Auslaßöffnung 12 des
Behälters 2 jeweils
nach außen
umgebogene Randbereiche 11, 13 auf, um die die
jeweiligen Enden des Behälters 2 herumgeführt und
mittels Schrauben 7 an der Tragstruktur 1 befestigt
sind.
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Es ist von daher offensichtlich,
daß der
Behälter 2 aus
einem Schlauchabschnitt gebildet ist, der an seinen jeweiligen Enden
mit den umgebogenen Bereichen 11, 13 der Tragstruktur 1 über Schrauben 7 verbunden
ist. Hierbei ist es bevorzugt, den Behälter 2 im Bereich
seiner Wandungen 20 mit einer gewissen Eigenspannung zwischen
den Befestigungsschrauben 7 anzuordnen, da dies der Formstabilität des Behälters 2 zuträglich ist.
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Man erkennt darüber hinaus, daß die Tragstruktur 1 unter
Belassung eines freien Zwischenraumes 5 um den Behälter 2 angeordnet
ist, so daß dieser
zumindest im Bereich seiner dem Schüttgut zugewandten Wandungen 20 frei
tragend aufgehangen ist und nicht mit der Tragstruktur 1 in
Berührung
kommt. Dies wird durch Zwischenlage eines Distanzringes 4 bewirkt,
der die Einlaßöffnung 10 umgebend
auf den umgebogenen Randbereich 11 der Tragstruktur 1 aufgelegt
ist und auf den oberseitig der Endbereich des den Behälter 2 ausbildenden Schlauchabschnittes
aufgelegt und mittels Schrauben 7 befestigt ist.
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Der Dosierkörper 3 ist mittels
eines nicht dargestellten Antriebes in Pfeilrichtung H vertikal
höhenverstellbar.
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In der in der 1 dargestellten Position ist der Dosierkörper 3 in
Form eines Dosierkegels in Pfeilrichtung H soweit vertikal nach
unten abgesenkt, daß seine
größte Umfangsfläche 31,
welche mindestens gleichen, hier jedoch größeren Durchmesser als die bevorzugt
kreisförmige
Auslaßöffnung 12 aufweist,
innenseitig an dem Behälter 2 unter
Ausbildung einer entlang des größten Umfanges
des Kegels verlaufenden Dichtfläche
zur Anlage kommt. Durch diese umlaufende Anlage des in Form eines Dichtkegels
ausgebildeten Dosierkörpers 3 an
der Innenseite des Behälters 2 wird
somit die Auslaßöftnung 12 der
Dosiervorrichtung zuverlässig
verschlossen und die innerhalb des Behälters 2 befindlichen Schüttgüter S können nicht über die
Auslaßöffnung 12 austreten.
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Da der aus einem gummiartigen elastischen Werkstoff
hergestellte Behälter 2 darüber hinaus elastisch
gegenüber
dem aufliegenden Dosierkörper 3 unter
Aufweitung zurückweicht,
wird eine feste und dichte Anlage des Behälters 2 am Dosierkörper 3 und die
damit einhergehende Abdichtung gewährleistet. Hierbei können auch
Formunebenheiten des Dosierkörpers 3 und/oder
des Behälters 2 ausgeglichen werden,
so daß an
die Fertigungstoleranzen keine allzu hohen Ansprüche gestellt werden müssen.
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Selbstverständlich kann zur Erhöhung der Dichtwirkung
auch vorgesehen sein, Ausnehmungen oder Absätze in der den Behälter 2 umgebenden Tragstruktur 1 vorzusehen,
in welche der Behälter 2 bei
Anlage des Dosierkörpers 3 verdrängt werden,
so daß durch
diese elastische Aufweitung und die sich damit einstellenden elastischen
Reaktionskräfte
auf den Dosierkörper 3 eine
gesteigerte Abdichtung einstellt.
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Zum Auslassen der in den Behälter 2 eingefüllten Schüttgüter S wird,
wie aus 2 ersichtlich, der
Dosierkörper 3 in
Pfeilrichtung H vertikal nach oben angehoben, was durch einen nicht
näher dargestellten
und über
einen Zapfen 32 auf den Dosierkörper 3 einwirkenden
Antrieb bewirkt werden kann. Beim Anheben des Dosierkörpers 3 dringt
die Spitze 30 in das im Behälter 2 aufgefüllte Schüttgut S ein und
bewirkt eine Durchmischung desselben.
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Gleichzeitig wird zwischen dem die
Dichtfläche
ausbildenden Umfangsfläche 31 an
der Kegelbasis des Dichtkörpers 3 und
der Innenwandung des Behälters 2 ein
umlaufender Ringspalt freigegeben, so daß nunmehr die im Behälter 2 befindlichen Schüttgüter gemäß Pfeilen
P in Richtung der Auslaßöffnung 12 der
Schwerkraft folgend strömen
können und
demzufolge über
die Dosiervorrichtung 1 ausgetragen werden. Die Größe des Ringspaltes
und damit die zur Verfügung stehende
Durchtrittsfläche
für die Schüttgüter wird
hierbei durch den Betrag bestimmt, um welchen der Dosierkörper 3 vertikal
nach oben angehoben wird.
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Da der das Schüttgut S aufnehmende
Behälter 2 aus
einem gummiartigen elastischen Werkstoff hergestellt ist, neigen
pulverförmige
Schüttgüter oder Granulate
nur in geringem Maße
zu einem Anhaften an dieser gummiartigen Oberfläche der Behälterwandung 2, so
daß ein
leichter Austrag gewährleistet
ist.
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Darüber hinaus entsteht beim einsetzenden Ausströmen der
Schüttgüter gemäß Pfeil
P über
die Auslaßöffnung 12 eine
Strömung,
die die Behälterwandung 20 des
Behälters 2 zu
Vibrationen anregt, da sich die Behälterwandung 20 infolge
des Freiraumes 5 innerhalb der Tragstruktur 1 in
gewissen Grenzen freischwingend bewegen kann. Diese Vibrationen
der Behälterwandung 20 unterwerfen
jedoch eventuell an der Behälterwandung
anhaftende Schüttgüter einer
zwangsweisen Ablösung
und Förderung
in Richtung auf die Auslaßöffnung 12,
so daß ein
zuverlässiger
und vollständiger
Austrag der im Behälter 2 befindlichen
Schüttgüter über die
Auslaßöffnung 12 gewährleistet
ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung
der Dosiervorrichtung, die aus der 3 ersichtlich
ist, kann darüber
hinaus auch vorgesehen sein, an der Außenseite der Behälterwandung 20 des
Behälters 2 Vibrationsantriebe,
beispielsweise elektrisch oder pneumatisch betriebene Rüttler anzuordnen,
die aktiv die Behälterwandungen 20 in
Vibration und Schwingung versetzen, um den Austrag der eingefüllten Schüttgüter S weiter
zu fördern.
Derartige Vibrationsantriebe 6 können beispielsweise in entsprechend
eingebrachte Ausnehmungen in der Tragstruktur 1 eingesetzt
und mit der Oberfläche
des Behälters 2 in
Kontakt gebracht werden. Die zwischen Behälter 2 und Tragstruktur 1 ausgebildeten
Freiräume 5 gewährleisten
hierbei ein möglichst
freies und intensives Schwingen der Behälterwandungen 20.
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Auch der z.B. kegelförmige Dosierkörper 3 kann
in nicht dargestellter Weise über
eigene Vibrationsantriebe verfügen,
die die Oberfläche
des Dosierkörpers
in Schwingungen versetzen, um den Austrag der Schüttgüter zu fördern. Der
Dosierkörper kann
hierzu wahlweise aus einem biegesteifen Material, z.B.
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Stahlblech an seiner Oberfläche ausgebildet sein
oder z.B. auch aus einem gummiartigen elastischen Material gefertigt
sein, welches von einer inneren formstabilen Tragstruktur aufgespannt
wird.
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In der 5 ist
eine vom Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 und 2 abweichende Ausführungsform der Dosiervorrichtung
dargestellt, bei der wiederum ein Behälter 2 für die Schüttgüter aus
einem gummiartigen elastischen Werkstoff zum Einsatz kommt, beispielsweise
ein entsprechender Schlauchabschnitt aus einem solchen Werkstoff.
Im Bereich der Einlaßöffnung 10 und
der Auslaßöffnung 12 des
Behälters 2 sind
außenseitig
umgebende Spannringe 101, 102 vorgesehen, um welche
die jeweiligen Endbereiche des den Behälter 2 ausbildenden
Schlauchabschnittes herumgeführt
und mittels Schrauben 7 dort fixiert sind. Um die gewünschte trichterförmige Verjüngung des
Behälters 2 zu
gewährleisten,
ist hierbei der der Einlaßöffnung 10 zugeordnete
Spannring 101 mit größerem Durchmesser
ausgebildet, als der der Auslaßöftnung 12 zugeordnete
andere Spannring 102.
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Beide Spannringe 101, 102 sind
darüber
hinaus zur Ausbildung einer starren und formstabilen Tragstruktur 1 mittels
mehrerer voneinander beabstandeter Streben 100 miteinander
verbunden, so daß eine
korbartige formstabile Tragstruktur geschaffen wird, die den Behälter 2 in
seiner gewünschten Gestalt
aufspannt und außenseitig
umgibt, wobei wiederum ein Freiraum 5 zwischen Behälter 2 und Tragstruktur 1 geschaffen
wird, der ein selbsttätiges oder
auch aktiv mittels Vibrationsantrieben 6 hervorgerufenes
Schwingen der Behälterwandungen 20 ermöglicht.
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Die übrige Funktion der in der 5 dargestellten Dosiervorrichtung
entspricht der bereits anhand der 1 und 2 erläuterten Dosiervorrichtung, so
daß auf
die entsprechenden Ausführungen
verwiesen wird.
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Schließlich zeigt die 4 noch eine abgewandelte
Ausführungsform
in schematisierter Darstellung in Form einer Aufsicht auf den Dosierkörper analog
Pfeil V in 1.
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Neben der in 1 beschriebenen Möglichkeit eines kreisförmigen Querschnittes
der Auslaßöffnung 12 und
einer gleich oder geringfügig
größer ausgebildeten
kreisförmigen
Umfangsfläche 31 an der
Kegelbasis des Dosierkörpers 3 ist
es gemäß Darstellung
in der 4 möglich, zwar
eine kreisförmige
oder annähernd
kreisförmige
Querschnittsgestaltung der Auslaßöffnung 12 vorzusehen,
jedoch die Dichtfläche
des Dosierkörpers 3 mit
einem ovalen Umfang auszubilden, dessen größter Durchmesser mindestens
gleich groß,
bevorzugt aber größer als der
Durchmesser der Auslaßöffnung 12 ist.
Bei einem Absenken des Dosierkörpers 3 aus
der in der 2 dargestellten
angehobenen Position in Richtung auf die in der 1 dargestellte abdichtende Position legt
sich somit zunächst
der Teil des Dosierkörpers 3 an
der Innenwandung des Behälters 2 an, der
den größten Durchmesser
aufweist, während senkrecht
hierzu, d.h. dem Bereich des kleinsten Durchmessers zugeordnet,
noch zwei sichelförmige Bereiche 12a für den Durchtritt
von Schüttgut S in Richtung
auf die Auslaßöffnung 12 offen
bleiben, die erst bei weiterem Absenken des Dosierkörpers 3 infolge
der elastischen Materialeigenschaften des Behälters 2 und der starken
Aufweitung im Bereich des größten Durchmessers
allmählich
verengt werden, bis sie schließlich
bei vollständigem
Absenken des Dosierkörpers 3 sich
ebenfalls am Umfang desselben anlegen und somit die Auslaßöffnung 12 vollständig verschlossen
wird. Durch diese Ausbildung ist es möglich, den verfügbaren Auslaßquerschnitt zur
Auslaßöffnung 12 progressiv
zu verringern, wenn der Dosierkörper 3 vertikal
nach unten bewegt wird, wodurch eine mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Präzision
erfolgende gravimetrische oder volumetrische Dosierung des Schüttgutes S aus
dem Behälter 2 ermöglicht wird.