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Verfahren und Vorrichtung zum Füllen eines Gebindes mit einer pulverförmigen
Substanz.
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Um pulver- oder staubrörmige Substanzen platzsparend in Gebinde ab
füllen zu können, bediente man sich bisher neben Vakuummethoden mechanischer Vibrationseinrichtungen.
Dabei wurde entweder das Gebinde selbst gerüttelt, oder man führte in das Gebinde
einen Vibrierstab ähnlich wie bei der Herstellung von Betonbauten ein. Diese Methode
zeigte zwar relativ gute Erfolge und die pulverfOrmigen Substanzen konnten damit
recht dicht und dadurch platzsparend im Gebinde untergebracht werden, es traten
jedoch unerwUnschte Nebeneffekte auf. Unter anderem zeigte das auf diese Weise abgefüllte
Pulver eine starke Neigung sich zu Klumpen zusammenzuballen, was natürlich einerseits
seine Eigenschaften störend beeinflusst und andererseits auch bei seiner Entnahme
aus dem Gebinde zu Schwierigkeiten führen kann.
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Es war daher eine Aufgabe des Erfinders, ein Verfahren zum Füllen
eines Gebindes mit einer pulverförmigen Substanz zu entwickeln, bei welchem die
vorstehend beschriebenen Nachteile
vermieden werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass man das Gebinde
während des Füllvorganges so schnell rotleren läßt, dass die dabei auftretenden
Zentrifugalkräfte die Substanz verdichten.
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Unter 11während des Füllvorganges" ist dabei nicht unbedingt nur die
Zeitspanne zu verstehen, während der die pulverförmige Substanz in das Gebinde eingebracht
wird, sondern es ist damit viel genereller die Zugehörigkeit des Rotiervorganges
zum gesamten Füllvorgang gemeint. So könnte zum Beispiel das zunächst stillstehende
Gebinde bis zu einer frei wählbaren FUllhöhe aufgefüllt, dann, um die Substanz zu
verdichten anschliessend in Rotation versetzt und schliesslich ruhend weiter befüllt
werden. Dieser Vorgang liesse sich auch in mehreren Etappen durchführen. Besonders
zweckmässig ist es jedoch, das Gebinde schon bei seiner Befüllung mit der pulverförmigen
Substanz rotieren zu lassen.
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Zum Füllen von an ihrer Oberseite offenen Gebinden nach dem erfindungsgemässen
Verfahren kann mit Vorteil eine Vorrichtung verwendet werden, welche dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie einen um eine vertikale Achse drehbaren, motorisch angetriebenen Untersatz
für das Gebinde und einen koaxial zum Untersatz drehbar gelagerten, zum dichten
Aufsetzen auf die Gebindeöffnung bestimmten Deckel aufweist, durch dessen Zentrum
ein Einfüllstutzten für die pulverförmige Substanz durchgeführt ist und der eine
mit einem Staubfilter versehene Entlüftungsleitung für die beim Füllen aus dem Gebinde
verdrängte Luft besitzt, und dass sie mit Mitteln zumlösbaren Festklemmen des Gebindes
zwischen dem Untersatz und dem Deckel ausgestattet ist.
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Zweckmässigerweise kann dabei der Untersatz mittels eines Druckluft-Drehzylinders
über eine Ritzel-Zahnstangenkombination
in Richtung seiner Drehachse
verschiebbar und in seiner Jeweiligen Stellung fixierbar sein. Eine vorteilhafte
Gestaltung des Untersatzes ist die eines Drehkreuzes, dessen Arme nach oben abgewinkelte
Fortsätze aufweisen, welche zur Zentrierung des Gebindes auf dem Drehkreuz dienen.
Man kann auch eine Rollenbahn zum An- und Abtransport des Gebindes vorsehen und
dabei das Drehkreuz so anordnen, dass es unter die Transportebene der Rollenbahn
versenkbar ist. Zur groben Zentrierung des Gebindes während seiner Heranführung
an das Drehkreuz können Leitstangen vorgesehen sein, welche symmetrisch zur Drehkreuzachse
aufeinander zulaufen. Die Entlüftungsleitung ist zweckmässigerweise koaxial um den
Einfüllstutzen angeordnet, und es können Mittel vorgesehen sein, um den Staubfilter
selbsttätig zu reinigen.
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Zum besseren Verständnis wird nachfolgend anhand der beiliegenden
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung
zeigen die Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch das Ausführungsbeispiel und die Fig.
2 einen Horizontalschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 Die ganze Vorrichtung
ist auf einen von vier vertikalen Stützen 1 gebildeten Grundrahmen aufgebaut. Eine
Bodenplatte 2 schliesst die Vorrichtung nach unten ab und dient zur Befestigung
weiterer Details. Im Zentrum des von den vier Stützen gebildeten Quadrats ist auf
der Bodenplatte 2 ein Pendelrollenlager 3 mit Axialfixierung für eine vertikale
Antriebswellle 4 befestigt. An den beiden vertikalen Stützschienen 5,, deren obere
Enden an einer etwa auf der halben Stützenhöhe angeordneten horizontalen TrRgerplatte
6 fixiert sind, ist je eine aus Kunststoff bestehende Gleitschiene 7 vertikal befestigt.
Zwei Gleitschuhe 8 können längs der Schienen 7 auf und ab bewegt werden. Sie
sind
fest mit einem zur Antriebswelle 4 koaxialen Futterrohr 9 verbunden und dienen zu
dessen Führung. Das Futterrohr 9 ist fieber Radial- und Axialkugellager 10 auf einem
Antriebsrohr 11 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert, und das Antriebsrohr
11 wiederum sitzt axial verschiebbar auf der Antriebswellle 4, dessen oberes Ende
sie in der in der Zeichnung dargestellten Lage überragt, Die ganze Anordnung ist
so getroffen, dass eine Verschiebung des Futterrohrs 9 längs der Gleitschienen 7
gleichzeitig eine Auf-und Ab verschiebung des Antriebsrohres 11 längs der Antriebswelle
4 bewirkt. Am Futterrohr ist vertikal eine Zahnstange 12 verschraubt, die in Eingriff
mit dem Ritzel 13 eines Druckluft-Drehzylinders 14 steht. Letzterer ist über in
der Zeichnung nicht gesondert bezeichnete Mittel befestigt und dient zur pneumatischen
Höhenverstellung des Antriebsrohres. Die Antriebswelle 4 wird über Ketten 15 von
einem im Grundrahmen mit vertikaler Achse angeordneten Getriebe-Bremsmotor 16 getrieben.
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Ein als Drehkreuz 17 ausgebildeter Untersatz für das zu füllende Gebinde
weist eine Nabe 18 auf, in welcher stöpselartig ein zylindrisches Passstück 19 sitzt
und dort über einen Gewindestift 20 kraftschlüssig festgehalten wird, sodass das
Drehkreuz also drehfest mit dem Passstück 19 verbunden ist. Der aus der Nabe hervorragende
Teil des letzteren sitzt im oberen Ende des Antriebsrohres 11. Zur. Ubertragung
des Drehmomentes von der Antriebswelle 4 auf das Antriebsrohr 11 und das Drehkreuz
17 dient ein axialer Gleitkeil 21.
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Das aus vier mit der Nabe verschweissten Armen bestehende Drehkreuz
weist an Jedem Arm Auflageplatten 22 und darauf gleithemmende Beläge 23 auf. Die
Enden der Arme sind nach oben abgewinkelt, und zwar 80, dass sich der dadurch gebildete
Rand nach oben zu erweitert. Ein auf das Drehkreuz aufzusetzendes Gebinde wird dadurch
während des Aufsetzens
automatisch zentriert, vorausgesetzt, dass
es eine auf das Drehkreuz abgestimmte^Grösse aufweist.
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Auf der Trägerplatte 6 sind nicht näher bezeichnete Profile und Halteteile
montiert, welche zur Halterung und Lagerung der horizontalen Rollen 24 einer Rollenbahn
dienen. Im von den Armen des Drehkreuzes überstrichenen Bereich sind Jreweils zwei
koaxiale Teilrollen vorgesehen, während ausserhalb dieses Bereichs sich die Rollen
quer über die ganze Breite der Vorrichtung erstrecken. Ein unterhalb der TrEgerplatte
montierter Stoppmotor 25 treibt über einen Kettentrieb 26 die Rollen an, welche
untereinander über weitere Kettenräder und Ketten gekoppelt sind. Die Abstände zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Seilrollen sind, wie dies aus der Figur 2 deutlich ersichtlich
ist, so bemessen, dass das Drehkreuz bei entsprechender Stellung zur-Rollenbahnzwischen
den einzelnen Rillen durch Betätigung des Druckluft-Drehzylinders unter das Niveau
der Transportbahn abgesenkt werden kann. Dies erst ermöglicht es, das oder die Gebinde
27 mittels der Rollenbahn direkt auf den Untersatz zu schaffen. Befindet sich das
Gebinde genau über dem Drehkreuz, so wird die Bewegung der Rollenbahn gestoppt und
das Drehkreuz angehoben, wodurch das Gebinde automatisch- zentriert wird. Zur groben
Zentrierung des Gebindes whrend seines Antransportes über die Rollenbahn sind zwei
seitlich etwa horizontal verlaufende, sich mit ihren- freien Enden symmetrisch zur
Drehkreuzachse nähernde Leitstangen 28 an den Stützen 1 derart um eine vertikale
Achse verschwenkbar und in jeder Lage fixierbar angeordnet, dass sich ihr gegenseitiger
Mindestabstand auf die Jeweils benötigte Gebindedimension einstellen lMsst.
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Im obersten Teil des Grundrahmens ist über nicht näher bezeichnete
Verbindungsstücke an den StUtzen 1 ein Tragring 29 befestigt, in dessen zentrale
Öffnung koaxial ein Haltering 30 eingebaut und über einen Gewindering 31 fixiert
ist. Am
Haltering 30 ist über zwei Kugellager 32 ein Deckel 33 koaxial
und drehbar gelagert. Der Deckel 33 hat in seinen Randpartien an der dem Drehkreuz
zugewandten Seite eine offene, ringförmige Profilierung, die zur Aufnahme einer
elastischen Einlage dient. In der Figur 1 ist auf der linken Zeichenhälfte ein Luftschlauch
34 und auf der rechten Bildhälfte als Variante eine Hartgummi-Welchgummikombination
35 als Einlage dargestellt. Die Einlage dient als Stützfläche für den Rand des während
des Füllvorganges am Deckel anliegenden Gebindes.
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Der ganze Oberteil der Vorrichtung ist von einer Abdeckhaube 36 überdacht,
aus der nur ein in ihren Innenraum mündendes Anschlussrohr 37 für die Abfuhr der
während des Füllens aus dem Gebinde verdrängten Luft und ein Einfüllstutzen 38 für
die pulverförmige Substanz herausragen. Der Einfüllstutzen 38 ist koaxial zum Drehkreuz
und innerhalb des Halterings 30 mittels Distanzrippen 39 fixiert. Die zwischen dem
Einfüllstutzen 38 und dem Haltering 30 freibleibende Entlüftungsleitung 40 ist mittels
eines auf der oberen Stirnseite des Halterings durch einen Klemmring 41 festgehaltenen
Staubfilter 42 filr die pulverförmige Substanz verschlossen. Der schlauchförmige
Filter 42 ist mittels eines weiteren Klemmrings 43 an der Austrittsstelle des Einfüllstutzens
aus der Abdeckhaube befestigt.
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Ein über einen Druckluftzylinder 44 auf und ab verschwenkbarer Arm
45 ist mit dem Filter verbunden und sorgt dadurch für eine selbsttätige Reinigung
des Filters.
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Es wäre auch möglich, innerhalb des Einfüllstutzens 38 und zwar konzentrisch
zu ihm ein Entlüftungsrohr anzuordnen und dieses ausserhalb der Vorrichtung schief
nach aussen zu führen und an seinem Ende mit einem Filtersack zu versehen.
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Alle Bedienungsorgane für die einzelnen Funktionsgruppen
der
Vorrichtung sowie die dazugehörigen Kontrollinstrumente sind in übersichtlicher
Weise in einem Steuerkasten 46 angeordnet. Die ganze Vorrichtung ist nach aussen
durch nicht näher bezeichnete Abdeckungen geschützt.
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Zum Füllen eines Gebindes mit einer pulverförmigen Substanz geht man
nun folgendermassen vor: Man schafft zunächst das betreffende Gebinde über- eine
externe Vorrichtung auf die Rollenbahn, wo es durch die Leitstangen grob zentriert
über das vorläufig versenkte Drehkreuz gelangt. Wenn das Gebinde genau über dessen
Mitte steht, wird der Rollenantrieb gestoppt und das Drehkreuz mittels Druckluft
langsam angehoben. Dabei zentrieren die schrägen Fortsätze der Drehkreuzarme das
Gebinde nochmals genau. Das Gebinde wird solange angehoben, bis sich sein oberer
Öffnungsrand fest gegen die Einlage des Deckels presst. Daraufhin wird der Antriebsmotor
für das Drehkreuz eingeschaltet und das Gebinde samt Deckel in schnelle Drehung
versetzt. Nun kann die-pulverförmige Substanz durch den Einfüllstutzen leicht eingefüllt
und verdichtet werden. Die dabei aus dem Gebinde verdrängte Luft reisst natürlich
Pulverteilchen mit, welche aber vom Filter zurückgehalten werden. Von Zeit zu Zeit
kann zur Reinigung des Filters der verschwenkbare Arm in Bewegung gesetzt werden,
oder diese Bewegung kann auch automatisch erfolgen. Nach Beendigung des Einfüllvorganges
wird das Gebinde langsam gestoppt, dann abgesenkt und auf die Rollenbahn aufgesetzt,
von der es dannn weitertransportiert wird.
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Je nach der Art der pulverförmigen Substanz können mit dem erfindungsgemässen
Verfahren Verdichtungsgrade bis tiber 90 % erreicht werden.
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Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung könnte der motorisch angetriebene
Untersatz natürlich auch als. Drehteller
mit konzentrischen Rillen
ausgebildet sein. Desweitern 'ware es möglich anstatt den Untersatz heb- und senkbar
auszubilden den Deckel vertikal verstellbar zu lagern.
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Die spezeille Ausgestaltung der Vorrichtung, muss sich nach dem Jeweiligen
Verwendungszweck richten.