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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch zumindest ein zweites
Aufnahme element mit einer horizontalen Oberfläche zur Aufnahme von durch das Aufgaberohr
zugeführtem pulvrigem Material und mit einer im wesentlichen zum Aufgaberohr konzentrischen
Öffnung, wobei das zweite Aufnahmeelement mit vertikalem Abstand zwischen dem ersten
Aufnahmeelement und dem Aufgaberohr so angeordnet ist, daß das auf das zweite Aufnahmeelement
gelangende pulvrige Material über den Außenrand des zweiten Aufnahmeelementes frei
und außerhalb der vom ersten Aufnahmeelement in Anspruch
genommenen
Fläche abfließen kann, wenn das zweite Aufnahme element vom Vibrator in Vibration
versetzt wird.
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Durch die Anordnung mehrerer Aufnahmeelemente übereinander wird erreicht,
daß das pulvrige Material gleichzeitig über die Außenränder mehrerer Aufnahmeelemente
frei abfließt. Effektiv wird dadurch die Gesamtlänge der Kanten, über die das pulvrige
Material zur Aufgabe abfließen kann, wesentlich verlängert, ohne daß die Standfläche
der Vorrichtung vergrößert zu werden braucht. Durch die Verlängerung der Fließkantenlänge
kann aber auch bei erhöhter Durchsatzleistung die Schichtdicke des pulvrigen Materials
auf den Aufnahmeelementen verringert werden, so daß auch bei sehr hohen Durchsatzleistungen
eine außerordentlich konstante Aufgabegeschwindigkeit bzw. Aufgabeleistung erhältlich
ist.
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Die Vorrichtung der Erfindung weist also den Vorteil auf, daß bei
außerordentlich hohen Durchsatzleistungen auf Grund der Verlängerung der Fließkanten
die Schichtdicke des pulvrigen Materials dünner gehalten werden kann, so daß auch
bei sehr kleinen Standflächen hohe und konstante Aufgabeleistungen erzielbar sind.
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Die Erfindung kann vorteilhaft in Verbindung mit Vibrationsförderern,
Rüttelförderern und Schwingförderern eingesetzt werden und ermöglicht eine einfache
und genaue Steuerung über weite Bereiche der Durchsatzleistung.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten
Querschnitt der wichtigsten Elemente eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig.2
in perspektivischer Darstellung einen Vibrator für die Vorrichtung, F i g. 3 einen
Schaltkreis für einen Vibrator, F i g. 4 in vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung
mit ruhenden Aufnahmeelementen, F i g. 5 in vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung
mit vibrierenden und schwingenden Aufnahmeelementen, F i g. 6 Leistungskennlinien
für eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik und Vorrichtungen nach der Erfindung
und F i g. 7 Kennlinien der Leistungsschwankung einer Vorrichtung nach dem Stand
der Technik und einer Vorrichtung der Erfindung.
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Ein im wesentlichen zylindrisches Zuleitungsrohr 1 (F i g. 1) weist
einen oberen Flansch 2 auf, auf dem ein Aufgabetrichter 4 mit Bolzen und Schrauben
3 aufgesetzt ist Ein Rohr 5 mit im wesentlichen kreisrundem Querschnitt ist gleitend
verschiebbar teleskopartig über das untere Ende des Aufgaberohres 1 geschoben. Dieses
Rohr bzw. diese Hülse 5 weist an ihrem oberen Ende einen Flansch und an ihrem unteren
Ende einen konisch abgeschrägten Randbereich 7 auf.
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Ein Gehäuse 8 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen oberen
Teil 9 und einem trichterförmigen unteren Teil 10. Der zylindrische Gehäuseteil
9 trägt an seinem oberen Ende einen Flansch 12, auf dem ein kreisrundes Abdeckelement
11 befestigt ist. An einem Flansch 13 am unteren Ende des trichterförmigen Gehäuseteils
10 können die zu beschickenden aufnehmenden Elemente befestigt werden. Das kreisförmige
Abdeckelement 11 weist zwei zueinander im wesentlichen parallele und vertikal in
einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete kreisringförmige
Platten 14 und
15 auf, die durch eine senkrechte zylindrische Wand 16 miteinander verbunden sind.
Das Abdeckelement 11 dient zur Abdeckung des Gehäuses 8 und umschließt fest das
Aufgaberohr 1. Dieses Aufgaberohr 1 weist in einigem Abstand unterhalb des oberen
Flansches 2 einen Kreisflansch 17 auf, der mit Schrauben 18. so auf der kreisringförmigen
Platte 15 befestigt ist, daß der Flansch 17 und die Platte 15 einen senkrechten
Abstand zueinander wahren.
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In diesem Abstand zwischen der Platte 15 und dem Flansch 17 liegt
ein Zahnkranz mit Innenzähnung, der mit mehreren Ritzeln 20 kämmt, die in dem Zwischenraum
zwischen der Platte 15 und dem Flansch 17 liegen.
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Jedes der Ritzel 20 steht mit einer Schraubenwelle 21 im Eingriff,
die auf Grund ihres Gewindes 22 relativ zur Platte 15 und zum Flansch 17 nur abwärts
und aufwärts beweglich ist. Das untere Ende der Schraubenwelle 21 ist am Flansch
6 befestigt. Der Zahnkranz 19 weist zumindest einen Griff 23 auf, der sich radial
auswärts erstreckt. Mit Hilfe dieses Griffes können der Zahnkranz 19 und damit die
Ritzel 20 gedreht werden, was dazu führt, daß die Wellen 21 aufwärts oder abwärts
verschoben werden und damit auch die Hülse 5 vertikal verschiebbar ist.
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Ein erstes Aufnahmeelement 24 mit scheibenförmiger Ausbildung wird
von zwei Blattfedern 25 und 25' getragen, die auf einem Tisch 26 befestigt sind.
Das erste Aufnahmeelement 24 ist unterhalb des Aufgaberohres 1, und zwar im wesentlichen
konzentrisch mit diesem, angeordnet. Der Tisch 26 wird von Armen 27 getragen, die
ihrerseits auf der Innenwand des trichterförmigen Gehäuseteils aufsitzen und an
dieser befestigt sind. Der Tisch 26 weist eine niedrige aufgebogene Randzarge auf.
Auf dem Tisch 26 ist weiterhin ein Joch 28 aus magnetischem Material befestigt,
dessen mittlerer Fuß eine Windung 29 trägt.
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Wie in der F i g. 2 im Ausschnitt deutlich dargestellt ist, sind
die beiden Blattfedern 25 und 25' einander gegenüberliegend zu den beiden Längsseiten
des Jochs 28 angeordnet Sie weisen gegenläufige Steigungen auf, so daß sie, senkrecht
zur Hauptfläche des Jochs gesehen, X-förmig angeordnet sind. Die unteren Enden 25a
der Blattfedern 25 und 25' sind auf dem Tisch 26 befestigt, während die oberen Enden
25b dieser Federn fest mit dem ersten Aufnahmeelement 24 verbunden sind. Unter der
Bodenfläche des ersten Aufnahmeelementes 24 ist ein Block 45 (F i g. 1) aus magnetischem
Material befestigt, der in Ruhestellung in einigem Abstand über den oberen Endflächen
des Jochs 28 gehalten wird.
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Zwischen dem Block 45 und dem Joch 28 wird also ein schmaler Luftspalt
30(Fig. 2) gebildet. Die Wicklung 29 wird in der in Fig.3 gezeigten Weise an eine
Wechselspannungsquelle 31 unter Zwischenschaltung eines Transformators 32 und eines
Halbwellengleichrichters 33 angeschlossen. Die Schwingungsamplitude des ersten Aufnahmeelementes
24 ist also durch Einstellung der Spannung am Transformator 32 veränderlich. Bei
Aktivierung der Windung 29 führt das erste Aufnahmeelement abwärts und aufwärts
gerichtete Vibrationen durch. Gleichzeitig schwingt dieses Aufnahmeelement in einer
Rotationsbewegung unter der Wirkung der Blattfedern 25 und 25' in einer horizontalen
Ebene.
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Zwei kreisringförmige zweite Aufnahmeelemente 34 und 35, die im wesentlichen
in horizontalen Ebenen angeordnet sind, sind in vertikaler Richtung voneinander
räumlich getrennt zwischen der Hülse 5 und dem ersten Aufnahmeelement 24 mit einem
bestimmten
horizontalen Abstand von diesen angeordnet Die beiden
zweiten kreisringförmigen Aufnahme elemente 34 und 35 sind mittels einer Schraubenwelle
und Schrauben 36 fest auf und mit dem ersten Aufnahmeelement 24 verbunden. Die zweiten
Aufnahme elemente sind konzentrisch zur Hülse 5 bzw. zum Aufgaberohr 1 angeordnet
Sie sind damit ebenfalls konzentrisch zum ersten Aufnahmeelement 24 ausgerichtet
Das obere der beiden zweiten Aufnahmeelemente 35 weist eine innere Öffnung 38 mit
einem Durchmesser dt auf, der größer als der Durchmesser di einer entsprechenden
Öffnung 37 im unteren zweiten Aufnahmeelement 34 ist. Der äußere Durchmesser di
des unteren zweiten Aufnahmeelementes 34 ist größer als der Außendurchmesser d4
des ersten Aufnahmeelementes 24. Der Außendurchmesser ds des oberen der beiden zweiten
Aufnahmeelemente 35 ist seinerseits größer als der Außendurchmesser Q des unteren
zweiten Aufnahme elementes 34. Die zweiten -Aufnahmeelemente 34 und 35 sind durch
Verstellung der Befestigungsschrauben auf der Welle 36 so verstellbar, daß die Abstände
Ii zwischen dem ersten Aufnahmeelement 24 und dem unteren der beiden zweiten Aufnahmeelemente
34, der Abstand h zwischen den beiden zweiten Aufnahmeelementen 34 und 35 und der
Abstand h zwischen dem oberen der zweiten Aufnahmeelemente 35 und der Unterkante
der Hülse 5 veränderlich und justierbar sind. Beide zweiten Aufnahmeelemente 34
und 35 schwingen und vibrieren zusammen und gekoppelte mit dem ersten Aufnahmeelement
24.
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Auf der oberen Oberfläche des ersten Aufnahmeelementes 24 ist ein
konisches Element 39 vorgesehen, das im wesentlichen konzentrisch und koaxial zum
Aufgaberohr 1 angeordnet ist Das konische Element hat die Form eines mit der Spitze
aufwärts auf seiner Basis stehenden geraden Kegels. Durch dieses konische Element
39 wird gewährleistet, daß das auf das erste Aufnahmeelement 24 gelangende pulvrige
Material gleichmäßig auf den Außenrand des unteren Aufnahmeelementes zufließt.
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Der Rand des Tisches 26 bzw. der obere Rand seiner Außenzarge und
der untere Rand des ersten Aufnahmeelementes 24 sind rundum abdichtend mit einem
flexiblen Band 40 aus Gummi oder einem Kunststoff elastisch so miteinander verbunden,
daß das herabfließende pulverförmige Material nicht den Luftspalt 30 im Vibrator
zusetzen kann.
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Zur Überwachung des Innenraumes des Gehäuses 8 weist der zylindrische
Teil 9 eine Öffnung auf, die mit einer durchsichtigen oder zumindest fast durchsichtigen
Scheibe 41 aus Glas, Kunststoff oder einem entsprechenden Material abgedeckt ist.
Die Scheibe 41 ist mittels eines Rahmens 42 und Schrauben 43 am Gehäuse 8 befestigt
Das über den Aufgabetrichter 4 in das Aufgaberohr 1 gelangende pulverförmige Material
gelangt so in der in F 1 g. 4 gezeigten Weise auf die beiden zweiten und auf das
erste Aufnahmeelement 35, 34 und 24. Die zuvor beschriebenen Abstände lx, k und
h werden jeweils nach Maßgabe des Ruheschüttwinkels des pulverförmigen Materials
und der Außendurchmesser di, d4 und ds der Aufnahmeelemente 24,34 und 35 bestimmt,
und zwar in der Weise, daß das pulverförmige Material bei ruhenden Aufnahmeelementen
24, 34 und 35 nicht über die Außenränder der Aufnahme elemente abfließt. Wenn die
Wicklung 29 dagegen mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird, geraten die
Aufnahme elemente 24, 34 und 35 in die beschriebene kombinierte Vibration und horizontale
Rotationsschwingung, was dazu führt, daß das pulverförmige Material auf den Aufnahmeelementen
24, 34 und 35 seitwärts auswärts zu fließen beginnt, um dann schließlich über die
Außenränder der Aufnahmeelemente abzufließen. Dadurch wird erreicht, daß das pulverförmige
Material gleichmäßig und kontinuierlich einer Austragsöffnung 44 am unteren Ende
des Gehäuses 8 zufließt ( F i g. 5> Die pro Zeiteinheit von den Aufnahmeelementen
24, 34 und 35 abfließende Menge an pulverförmigem Material hängt von der Amplitude
und der Frequenz der Vibrationsschwingungen der Aufnahmeelemente 24, 34 und 35,
der Gesamtlänge der Ränder der Aufnahmeelemente, den Abständen 11, h und 13 sowie
den Eigenschaften des pulverförmigen Materials sowie von anderen Faktoren ab. Wenn
diese Randbedingungen festliegen, wird eine im wesentlichen konstante Fließgeschwindigkeit,
also eine konstante Durchsatzleistung, erhalten. Prinzipiell kann eine höhere Durchsatzleistung
in einfacher Weise dadurch eingestellt werden, daß man die Anzahl und bzw. oder
die Durchmesser der Aufnahme elemente 24, 34 und 35 und bzw. oder die Abstände Ii,
h und h vergrößert, vorzugsweise werden höhere Durchsatzleistungen jedoch in der
Weise erzielt, daß man die Abstände Ii, Ii und h und die Außendurchmesser di, d4
und ds der Aufnahmeelemente 24, 34 und 35 so klein wie möglich hält und statt dessen
eine den jeweiligen Anforderungen entsprechend große Anzahl von zweiten Aufnahmeelementen
vorsieht Dadurch werden nicht nur ein Minimum an erforderlicher Standfläche, sondern
auch ein Maximum an Gleichmäßigkeit der Austragsleistung der Vorrichtung erzielt.
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Der Aufgabetrichter 4, der im Rahmen des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels
dargestellt ist, kann durch jeden anderen Materialbehälter ersetzt werden und kann
insbesondere ein Sammelbehälter bekannter Staubbeutelfilter und Zyklonabscheider
sein.
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Die Form des ersten und der zweiten Aufnahmeelemente 24, 34 und 35
in Draufsicht und die Form des Querschnitts des Aufgaberohres 1 bzw. der Hülse 5
können prinzipiell beliebig sein. Sie können beispielsweise dreieckig, quadratisch,
polygonal oder von irregulärer Form sein. Gleichfalls ist die Anzahl der zweiten
Aufnahmeelemente prinzipiell beliebig, solange zumindest ein zweites Aufnahmeelement
vorgesehen ist. Im Spezialfall richtet sich die Anzahl der erforderlichen zweiten
Aufnahmeelemente nach der von der Anlage geforderten Durchsatzleistung, wobei beide
Größen einander direkt proportional sind.
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Außerdem kann der Vibrator, der das erste und die zweiten Aufnahme
elemente 24, 34 und 35 beaufschlagt, von an sich beliebiger Ausbildung sein. So
können statt des beschriebenen Mechanismus auch ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotor
in Verbindung mit einer Kurbel oder einem Exzenter verwendet werden. Unter der Bezeichnung
»Mittel, die das Aufnahmeelement in Vibration versetzen« oder kurz unter der Bezeichnung
»Vibrator« seien im Rahmen dieser Beschreibung all diese an sich bekannten Vorrichtungen
zur Erzeugung von Rüttlungen, Vibrationen und bzw. oder Schwingungen verstanden.
So kann der Vibrator die Aufnahmeelemente 24, 34 und 35 beispielsweise lediglich
vertikal, vertikal abschrägend, horizontal, horizontal rotierend oder in einer beliebigen
Kombination dieser Rüttel- und Schwingbewegungen beaufschlagen. Wenn mehrere Aufnahmeelemente
34 und 35 vorgesehen sind, so kann das pulverförmige Material dann besonders gleichmäßig
auf die zweiten und das erste Aufnahmeelement
verteilt werden, wenn
die Öffnung 38 des jeweils oberen Elementes größer als die Öffnung 37 des jeweils
unteren Elementes ist. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, daß sämtliche Öffnungen
37 und 38 den gleichen Durchmesser haben oder auch die jeweils untere Öffnung 37
einen größeren Durchmesser als die jeweils obere Öffnung 38 hat. Diese Einstellungen
hängen stark von den Erfordernissen des Einzelfalles ab.
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Im folgenden sind Versuche beschrieben, die mit einem Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung der Erfindung durchgeführt werden.
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Das erste Aufnahmeelement 24 der eingesetzten Vorrichtung hat die
Form einer runden Scheibe mit einem Durchmesser von 200 mm. Die zweiten Aufnahmeelemente
34 und 35 sind kreisringförmig ausgebildet, ebenfalls scheibenförmig, weisen einen
Außendurchmesser von 215 mm und einen Innendurchmesser, also einen Durchmesser der
konzentrisch ausgerichteten Öffnungen, von 135 mm auf. Als Aufgaberohr 1 dient ein
Zylinder mit einem Durchmesser von 120 mm. Als Antrieb wird ein elektromagnetischer
Vibrator eingesetzt, dessen Frequenz 1800 Hz beträgt. Die Schwingung erfolgt in
einer Richtung, die unter etwa 45" gegen die Horizontale geneigt ist, und zwar entlang
einer imaginären zylindrischen Ebene mit senkrechter Achse.
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Bei einer an der Windung des Vibrators liegenden Spannung von 40 V
wird eine Amplitude von 0,1 mm erhalten, während eine Spannung von 120 V zu einer
Amplitude von 2,0mm führt. Innerhalb dieses Spannungsbereiches sind die Spannung
an der Windung des Vibrators und die erzeugte Amplitude im wesentlichen linear direkt
proportional. Die Versuche werden mit schwerem Calciumcarbonatpulver als pulvrigem
Material durchgeführt.
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Beispiel 1 Die im Rahmen dieses Beispiels erhaltenen Ergebnisse sind
in der F 1 g. 6 graphisch dargestellt. In Parameterform ist die Durchsatzleistung
durch die gesamte Vorrichtung als Funktion der Anzahl der Aufnahmeelemente dargestellt.
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In dem in Fig.6 gezeigten Diagramm ist auf der Ordinate der Durchsatz
je Minute in Kilogramm und auf der Abszisse die am Vibrator liegende Spannung in
V aufgetragen. Die unterbrochen dargestellte Kurve a stellt die Ergebnisse für den
Fall dar, daß nur das erste Aufnahmeelement allein in einem Abstand von 30 mm vom
Aufgaberohr angeordnet ist Dieser Abstand entspricht der größten Entfernung, der
es dem schweren Calciumcarbonat ermöglicht, auf dem ersten Aufnahmeelement einen
Ruheschüttkegel zu bilden. Die Werte für die Kurve a geben also die Daten für eine
Vorrichtung nach dem Stand der Technik wieder.
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Die ausgezogen dargestellte Kurve b in F i g. 6 gibt die für eine
Vorrichtung mit einem zweiten Aufnahmeelement erhaltenen Daten, also die für eine
Vorrichtung der Erfindung erhaltenen Daten, wieder. Das einzige zweite Aufnahmeelement
ist zwischen der Unterkante des Aufgaberohrs und dem ersten Aufnahmeelement so angeordnet,
daß es von beiden Geräteteilen 20 mm entfernt ist. Das zweite Aufnahmeelement ist
konzentrisch zum Aufgaberohr und zum ersten Aufnahmeelement eingesetzt. In entsprechender
Weise gibt die ausgezogene Kurve c die Ergebnisse bei Verwendung von zwei zweiten
Aufnahmeelementen und die Kurve d die Werte für eine Vorrichtung mit drei zweiten
Aufnahmeelementen wieder. In den beiden zuletzt genannten Fällen betragen ebenfalls
alle Abstände in
senkrechter Richtung, also der Abstand zwischen dem ersten Aufnahmeelement
und dem untersten der zweiten Aufnahmeelemente, der Abstand der zweiten Aufnahmeelemente
untereinander und der Abstand des obersten zweiten Aufnahmeelementes zur Unterkante
des Aufgaberohres jeweils 20 mm. Das Aufgaberohr, die zweiten Aufnahmeelemente und
das erste Aufnahmeelement sind konzentrisch angeordnet.
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Die in der F i g. 6 dargestellten Kurven zeigen, daß die Durchsatzleistung
der Vorrichtung der Erfindung bereits bei Zwischenschaltung nur eines zweiten Aufnahmeelementes
gegenüber der Vorrichtung nach dem Stand der Technik wesentlich erhöht werden kann.
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Eine weitere Erhöhung der Durchsatzleistung wird durch eine Erhöhung
der Anzahl der zweiten Aufnahmeelemente (Kurven c und #) erzielt. Trotz erhöhter
Anzahl der zweiten Aufnahmeelemente und damit erhöhter Durchsatzleistungskapazität
braucht die Vorrichtung in der Standfläche nicht vergrößert zu werden und beansprucht
auch in der Höhe kaum mehr Platz.
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Beispiel 2 Es wird die auch im Beispiel 1 verwendete Vorrichtung
mit einem ersten Aufnahmeelement und zwei zusätzlichen zweiten Aufnahmeelementen
emgesetzt. Gemessen werden die Schwankungen der Aufgabeleistung des pulverförmigen
Materials. Das von der Vorrichtung abgegebene pulverförmige Material wird jeweils
genau 60 s lang aufeinanderfolgend aufgefangen. Die während dieser vorgegebenen
Zeiteinheit gesammelten Materialmengen werden ausgewogen. Aus den Auswagen wird
das mittlere Gewicht der einzelnen Aufgabecharge bestimmt. In der in Fig.7 gezeigten
Darstellung ist auf der Ordinate die relative prozentuale Abweichung der einzelnen
ausgetragenen Charge vom mittleren Chargengewicht, dem »Sollgewichte und auf der
Abszisse die Anzahl der aufeinanderfolgend genommenen Einheitsproben aufgetragen.
Die auf der Ordinate aufgetragene Abweichung wird nach folgender Gleichung berechnet:
A-B Abweichung = A 100 (°/O), wobei A das tatsächliche Gewicht der Probeneinheit
und B das mittlere Gewicht der einzelnen Probe, bestimmt aus der Gesamtheit aller
Proben, ist.
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In der F i g. 7 stellt die unterbrochen dargestellte Linie die für
nur ein erstes Aufnahmeelement erhaltenen Werte dar. Die ausgeprägten Schwankungen
betragen teilweise bis zu über + 7%. Bei Verwendung von zwei zweiten Aufnahmeelementen
in Kombination mit dem ersten Aufnahmeelement werden diese Austragsschwankungen
auf weniger als +1% vermindert. Die entsprechenden Daten sind durch die ausgezogen
dargestellte Linie wiedergegeben. Durch die Vorrichtung der Erfindung wird also
ein wesentlich gleichmäßiger und konstanter Austrag erreicht.
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Die in den Beispielen 1 und 2 dargestellten Ergebnisse zeigen also,
daß die Vorrichtung der Erfindung pulverförmiges oder rieselfähiges Material mit
wesentlich höheren Durchsatzleistungen bei gleichzeitig verminderten Austragsschwankungen
zu fördern bzw.
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zu portionieren in der Lage ist, ohne daß eine wesentliche Vergrößerung
der Bauteile, insbesondere, ohne daß eine Vergrößerung der erforderlichen Standfläche
in Kauf genommen werden muß. Dadurch wird ein höherer Wirkungsgrad der Vorrichtung,
insbesondere beim Dauerbetrieb, erzielt.