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Vorrichtung zur Austragung von Produkten aus einem Vakuumbehälter
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Austragung von Produkten aus einem Vakuumbehälter
mit einer im Bereich des Behälterbodens angeordneten, mit einem Deckel verschließbaren
Öffnung und einem der Oeffnung vorgelagerten Entleerungsstutzen. Außerdem bezieht
sich die Erfindung auf ein geeignetes Betriebsverfahren dafür.
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In der Vakuumverfahrenstechnik ist es bekannt, schüttbare Produkte
in Vakuumbehältern zu behandeln. Z.B, ist die Vakuumanwendung besonders vorteilhaft
bei der Mischung von Kunststoffen mit Füllstoffen, da erst durch cac Vakuum eine
besondere Homogenität der Mischungen erzielt werden kann. Zusätzlich erfolgt die
Behandlung der Produkte häufig noch bei erhöhter Temperatur, wodurch z.B. bei der
Herstellung von Kunststoff-FAllstof iischungen die Gefahr späterer Entmischungen
beseitigt wird.
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Bei allen diesen vorbekannten Verfahren ist es wesentlich, daß während
der Behandlung der Produkte das notwendige Betriebs vakuum schnell erreicht und
aufrechterhalten wird. Das ist relativ häufig nicht der Fall, da das aus der im
Bereich des Behälterbodens befindlichen Entleerungsöffnung ausgetragene Produkt
mit den dort befindlichen Dichtungen in Berührung kommt und an diesen kleben bleibt.
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Wird vor dem Einlaß der nächsten Charge und vor dem Verschließen der
öffnung mit dem Deckel keine sorgfältige Reinigung der Dichtungsbereiche vorgenommen,
dann vermag der Deckel zwar das Produkt der nächsten Charge im Behälter zurückzuhalten;
die notwendige Vakuumdichtheit ist jedoch wegen der verschmutzten Dichtungen nicht
erreichbar. Besonders nachteilig ist, daß das eventuelle Nicht-Erreichen des notwendigen
Betriebsvakuums erst dann festgestellt
wird , wenn die nächste Produktcharge
bereits in den Vakuumbehälter eingefüllt ist und die entsprechende Behandlung begonnen
hat.
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Da ohne das notwendige Betriebsvakuum eine vollkommene Behandlung
des Produktes nicht mögli&n ists muß zunächst der Behälter durch die bodenseitige
Öffnung wieder entleert und eine Reinigung der Dichtungsbereicne vorgenommen werden.
Derartige Vorkommnisse stellen insbesondere bei Produktionsketten, bei denen sich
z.B. an den Vakuumbehandlungsvorgang ei weiterer Produktionsvorgang unmnttele bar
anschließt, erhebliche Störungen dar, da das nur unvollkommen behandelte Produkt
nicht dem weiteren Produktionsvorgang unter worfen werden kann, sondern entweder
zurückgeführt oder gar verworfen werden muß.
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Die Gefahr des Auftretens der beschriebenen Störungen ist besonders
groß, wenn bei erhöhter Temperatur beai wird. Dadurch backen die Verschmutzungen
in den Dichtungsbereichen fest und sind nur sehr schlecht entfernbar. Außerdem müssen
besonders hochwertige und deshalb kostspielige Dichtungsmaterialien Verwendung finden
welche bei den erhöhten Temperaturen ihre Wirkung nicht verlierein.
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Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Austragung von Produkten aus
einem Vakuumbehälter mit einer im Bereich des BehälterDoaens angeordneten> mit
einem Deckel verschließbaren Öffnung und einem der Offnung vorgelagerten Entleerungsstutzen
zu schaffen, welche die erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der
Entleerungsstutzen an seinem dem Vakuumbehälter abgewandten bzw. an seinem freien
Ende vakuumdicht verschließbar
ist. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten
Vorrichtung zur Austragung von Produkten aus einem Vakuumbehälter reicht es aus,
wenn der die bodenseitige Entleerungsöffnung verschließende Deckel nur noch die
Funktion hat, das in dem Behälter befindliche Produkt zurückzuhalten. Besondere
Maßnahmen, ein vakuumdichtes Verschließen der Öffnung mit den Deckel zu ermöglichen,
sind nicht mehr erforderlich. Die Vakuumabdichtung erfolgt an der dem Behälter abgewandten
Seite des Entleerungsstutzen, wobei diese Abdichtung nicht die Funktion des Zurückhaltens
von Produkt zu übernehmen braucht. Sie kann deshalb in einfacher Weise so angeordnet
und ausgebildet werden, daß sie mit dem ausströmenden Produkt nicht oder nur kaum
noch in Berührung kommt, so daß die Vakuumdichtheit garantiert ist.
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Die vakuumdichte Abdichtung des Entleerungsstutzens an seinem dem
Behälter abgewandten Ende ist besonders dann auch einfacher, wenn bei erhöhten Temperaturen
gearbeitet wird. Im Gegensatz zur Entleerungsöffnung im Vakuumbehälter liegt das
freie Ende des Entleerungsstutzens relativ weit vom beheizten Behälter entfernt,
so daß hier die erhöhten Betriebstemperaturen nicht mehr auftreten. Es kann also
auf kostspielige Dichtmaterialien verzichtet werden.
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Zweckmäßig weist der Entleerungsstutzen an 'seinem freien Ende einen
Flansch mit Dichtungsring sowie ein damit zusammenarbeitendes Verschlußelement auf,
wobei der Flansch an seinem stirnseitigen Teil eine U-förmige, sich in Richtung
Verschlußelement öffnende Nut mit einem darin eingelassenen im Querschnitt ebenfalls
U-förmigen, sich jedoch in Richtung Flansch öffnenden Dichtungsring aufweist und
der von der Nut und dem Dichtungsring gebildete Ringraum mit Druckluft beaufschlagbar
ist. Ein derartig ausgebildeter Abdichtungsmechanismus ist besonders geeignet für
das Zusammenwirken mit einem Schieber, der die Form
eines Kreis
sektors mit einer darin angeordneten Durchtrittsöffnung hat und der in einer zur
Flanschebene parallelen Ebene schwenkbar angeordnet ist.
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Wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Flansch etwa horizontal
angeordnet, dann kommen beim Entleeren des Vakuumbehälters die ausströmenden Produktteilchen
nicht mit der Dichtung in Berührung, so daß die Vakuumdichtheit garantiert ist.
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Vorteilhafterweise sind weiterhin Mittel zur Evakuierung des Entleerungsstutzens
vorgesehen, so daR das Entstehen und Aufrechterhalten des Betriebsvakuums im Vakuumbehälter
selbst durch den Gasinhalt im Entleerungsstutzen nicht gestört wird. In besonders
zweckmäßiger Weise lassen sich diese Mittel zur Evakuierung des Entleerungsstutzens
zur gleichzeitigen Reinigung der Dichtflächen nach dem Staubsaugeprinzip verwenden.
Dazu ist lediglich notwendig, das freie Ende des Entleerungsstutzens erst dann zu
verschließen, nachdem der Evakuierungsprozeß bereits einige Sekunden begonnen hat.
Unmittelbar vor dem Verschließen streicht dann ein starker Luftstrom von außen nach
innen über die Dichtflächen, so daß diese völlig sauber geblasen werden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Vakuumanschluß am Entleerungsstutzen
von einem die Wandung des Entleerungsstutzens durchdringenden Rohr gebildet wird,
dessen äußeres Ende mit dem oberen Bereich des Vakuumbehälters verbindbar ist und
deseen inneres Ende sich in unmittelbarer Nähe der Flanschdichtung befindet. Das
Sauberblasen der Dichtflächen wird dann in besonders wirksamer Weise erreicht. Auch
sich auf dem geschlossenen Schieber befindende Produktteilchen werden abgesaugt.
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Im Rahmen dieser Maßnahmen ist außerdem noch vorteilhaft, daß die
Flanschebene mit der Horizontalen einen Winkel zwischen 5° und 30° bildet und daß
das innere Ende des Rohres im Bereich der tiefsten Stelle der Flanschdichtung angeordnet
ist. Dadurch ist sichergestellt, daß alle an der tiefsten Stelle sich sammelnden
Produktteilchen entfernt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines
in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.
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In Figur 1 ist ein beispielsweise als Mischer ausgebildeter Vakuumbehälter
mit 1 bezeichnet. Seine Wandung 2 ist als Doppelmantel ausgebildet, so daß ein Zwischenraum
3 für ein Heizmedium entsteht. Die schematisch dargestellten Mischflügel 4 werden
vom Motor 5 angetrieben. In seinem oberen Bereich weist der Vakuumbelter 1 eine
Einfüllöffnung 6 auf, die mit einem Ventil 7, verschließbar ist. Außerdem ist der
Vakuumbehälter 1 in seinem oberen Bereich über das Ventil 8, dem ein selbstreinigende;
Filter 9 vorgelagert ist, und die Leitung 10 an die Vakuumpumpe 11 angeschlossen.
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In seinem internen Bereich weist der Vakuumbehälter 1 die Entleerungsöffnung
12 auf, die mit Hilfe des Deckelverschlusses 13 und des Dichtringes 14 verschließbar
ist. Auf den Dichtring 14 kann auch verzichtet werden, da die Entleerungsöffnung
beim Erfindungsgegenstand nicht mehr vakuumdicht verschlossen sein muß. Der Deckel
13 wird mit Hilfe der Stange 15 und der lediglich als Block dargestellten Zylinder-Kolben-Anordnung
16 betätigt.
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An die Entleerungsöffnung 12 schließt sich der Entleerungsstutzen
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an, der mit einer Klappe 18 versehen ist, durch welche - gegebenenfalls - Störungen
im Bereich der Entleerungsöffnung 12 beseitigt werden können. Die Betätigungsstange
15 ist mit Hilfe eines Simmeringes 19 vakuumdicht aus dem Entleerungsstutzen 17
herausgeführt.
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Das dem Vakuumbehälter 1 abgewandte bzw. freie Ende des Entleerungsstutzens
weist den Flansch 20 auf, dem ein in Form eines Kreissektors ausgebildeter Schieber
21 zugeordnet ist.
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Dieser Schieber ist in Figur 2 nochmals dargestellt. Er ist z.
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B. mit Hilfe des Stellmotors 22 um die Achse 23 in einer zur Ebene
des Flansches 20 parallelen Ebene schwenkbar angeordnet, und zwar derart, daß sich
in der Offenstellung (Fig. 1) die öffnung 24 im Schieber 21 unterhalt des Entleerungsstutzens
befindet. In der Schließstellung (Fig. 3) befindet sich der in Figur 2 durch einen
gestrichelten Kreis 25 gekennzeichnete Teil des Schiebers 21 unterhalb der vom Flansch
20 gebildeten Öffnung und verschließt somit den Entleerungsstutzen.
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Die Vakuumdichtheit wird durch im Bereich der Stirnseite des Flansches
20 angeordnete Dichtmittel erreicht, welche folgendermaßen ausgebildet sind: In
dem Flansch 20 ist eine U-förmige Nut 26 voreesehen. die sich in Richtung Schieber
21 öffnet.
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In dieseyr ist eine ebentalis U-törmige Dichtung 27 eingelassen, deren
öffener Bereich jedoch in Richtung Flansch zeigt. Dadurch entsteht ein Ringraum
28, der;'über die Druckluftleitungen 29 und 30 sowie über das Ventil 31 von einem
nicht dargestellten Druckluftreservoir mit Druckluft beaufschlagt werden kann.
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Das Verschließen der Entleerungsöffnung erfolgt in der Weise, daß
zunächst der Schieber 21 in Schließstellung gebracht wird
und dann
im Ringraum 28 ein Überdruck erzeugt wird. Dadurch wölbt sich die Dichtung nach
außen, also gegen den Schieber 21 und stellt dadurch die Vakuumdichtheit her. In
Fig. 3 ist diese Schließstellung dargestellt. Die Druckluftleitungen 29 und 30 fehlen
jedoch der Übersichtlichkeit wegen.
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In die Figur 3 ist außerdem noch der Winkel x eingezeichnet, um den
die Ebene des Flansches 20 gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Die Größe des
Winkels oL beträgt zweckmäßig 5 bis 300, vorzugsweise 150.
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Um den Entleerungsstutzen 17 mit dem Vakuumbehälter 1 evkauieren zu
können, besteht über die Vakuumleitung 32 und über die Anschlüsse 33 (am Entleerungsstutzen)
und 34 (am Vakuumbehälter) eine Verbindung zwischen dem Inneren des Entleerungsstutzens
und dem oberen Bereich des Innenraums des Behälters 1. Der Vakuum-Anschluß 33 am
Entleerungsstutzen 17 wird von einem die Wandung des Entleerungsstutzens durchdringenden
Rohr 35 gebildet, dessen äußeres Ende mit dem Behälter 1 verbunden ist und dessen
inneres Ende sich in unmittelbarer Nähe der Flanschdichtung 27 befindet, und zwar
im Bereich der tiefsten Stelle der Flanschdichtung 27. Dadurch wird ein Sauberblasen
der Dichtflächen erreicht. Außerdem wird sich an dieser Stelle ansammelndes Produkt
in den Vakuumbehälter 1. zurückgesaugt.
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Der Betrieb des beschriebenen Mischers erfolgt zweckmäßig in der Weise,
daß nach der Austragung einer Produktcharge zunächst die bodenseitige Öffnung 12
des Vakuumbehälters verschlossen, neues Produkt eingefüllt und sowohl die Einfüllöffnung
6 als auch das freie Ende des Entleerungsstutzens 17 vakuumdicht verschlossen werden.
Erst danach wird sowohl im Behälter 1 als auch im Entleerungsstutzen das notwendige
Betriebsvakuum erzeugt.
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Um den Mischer mit der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung automatisch
betreiben zu können, sind lediglich als Block dargestellte Steuermittel 36 vorgesehen,
die über Steuerleitungen 37 bis 41 die einzelnen Elemente betätigen, und zwar über
die Leitung 37 das Einfüllventil 7, über Leitung 38 die Vakuumpumpe 11, über Leitung
39 den Verschluß 13 für die Entleerungsöffnung 12, über Leitung 40 das Druckluftventil
31 und über Leitung 41 den Stellmotor 22 für den Schieber 21. Damit ist es zum Beispiel
möglich, stets zu erreichen, daß das Verschließen des Entleerungsstutzens 17 durch
den Schieber 21 und
Drucklufteinlaß in den Ringraum 28 erst dann erfolgt, nachdem die Evakuierung des
Entleerungsstutzens bereits einige Sekunden eingesetzt hat. Dadurch wird das Sauberblasen
der Dichtflächen im Bereich des Flansches 20 besonders gut erreicht.