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Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von hochvoluminösen
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pulverförmigen Stoffen in staubdichte Behälter
Verfahren
und Vorrichtung zum Abfüllen von hochvoluminösen pulverförmigen Stoffen in staubdichte
Behälter Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Abfüllen
von hochvoluminösen pulverförmigen Stoffen in aus einem staubdichten Material bestehende
Verpackungsbehälter, insbesondere Kunststoffsäcke.
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Beim Abfüllen von Schüttgütern in Säcke aus einem staubdichten, luftundurchlässigen
oder die Luft nur schwer durchlassenden Material, wie beispielsweise Papiersäcke
oder Kunststoffsäcke, ergibt sich ganz allgemein das Problem, wie die in dem Schnittgut
okkludierte Luft vor dem Verschließen der Säcke rasch aus den Säcken entfernt werden
kann. Eine Abfüllung von pulverförmigen Stoffen in staubdichte Verpackung ist aus
Gründen der Sauberkeit und
des Gesundheitsschutzes am Arbeitsplatz
wünschenswert oder sogar bindend vorgeschrieben, wie beispielsweise bei Kieselerde,
die wegen der Staubgefahr und der damit verbundenen Silikosegefahr in Kunststoffsäcke
abgefüllt werden muß.
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Die Abfüllung von Granulaten und grießförmigen, gut fließenden Schüttgütern
in Kunststoffverpackungen ist kein Problem und bereits auf vielfältige Weise gelöst,
weil die sich zwischen den Körnern befindende Luft entweder Schnell entweicht oder
weil ein dichtes Haufwerk während des Abfüllvorganges erzielt wird.
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Bei feinen mehlartigen Produkten, welche nur durch Einblasen von Luft
zum Fließen gebracht werden können und/oder die von Hause aus viel Luft okkludiert
haben, gestaltet sich die Abfüllung in luftdichte Kunststoffsäcke außerordentlich
schwierig, weil während des kurzen Einfüllvorganges die Luft nicht sofort entweichen
kann. Man muß also entweder die Säcke lange stehen lassen und durch Rütteln dazu
bringen, die überschüssige Luft abzugeben. Das bedeutet jedoch einen erheblichen
Arbeitsaufwand und eine enorme Verzögerung des Verpackungsvorganges. Man kann aber
auch die Säcke abschweißen, ohne die Luft abzulassen. Dann bilden sich jedoch luftballonartige
Gebilde, die sich kaum stapeln lassen. Zudem besteht die große Gefahr, daß die Schweißnaht
infolge zu hoher Belastung wieder aufplatzt.
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Es wurden auch Vorrichtungen vorgeschlagen, welche die Luft aus solchen
aufgelockerten Stoffen mittels aus Sintermetall gefertigter Vakuumlanzen herausziehen
sollen. Über Versuche ist man jedoch noch nicht hinausgekommen und ein brauchbares
technisches Verfahren besteht bis heute nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine
Vorrichtung zu seiner Durchführung anzugeben, mit Hilfe dessen unter Vermeidung
der oben genannten Nachteile ein rasches Abfüllen von pulverförmigen Stoffen in
luftdichte Verpackungsbehälter, insbesondere Kuns tstoffsäcke, möglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
der pulverförmige Stoff auf seinem Weg zwischen einem Vorratsbehälter und dem Verpackungsbehälter
in einen Verdichtungsraum eingeführt, unter Abführen mindestens eines Teiles der
in dem pulverförmigen Stoff eingeschlossenen Luft durch luftdurchlässige Abschnitte
der den Verdichtungsraum umgebenden Wände verdichtet und in verdichtetem Zustand
in den Verpackungsbehälter eingefüllt wird.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
daß das Verdichten des pulverförmigen Stoffes vor dem Abfüllen in die Verpackungsbehälter
erfolgt. Das Verdichten kann dabei auf einfache und schnelle Weise so erfolgen,
daß das Bedienungspersonal nicht mit dem pulverförmigen Stoff in Berührung kommt.
Dadurch, daß der pulverförmige Stoff in verdichtetem Zustand in die Verpackungsbehälter
eingefüllt wird, können diese sofort nach dem Befüllen verschlossen werden, wodurch
der Abfüllvorgang wesentlich beschleunigt und die Gefahr einer Verunreinigung des
Arbeitsplatzes durch aus dem Behälter herausstaubendes Material erheblich verringert
wird.
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Das Austreiben der Luft aus dem pulverförmigen Stoff kann durch Anlegen
eines Unterdruckes an die Außenseite der den Verdichtungsraum begrenzenden luftdurchlässigen
Wandabschnitte unterstützt werden.
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Das Verdichten des pulverförmigen Stoffes kann chargenweise erfolgen,
indem eine bestimmte Füllmenge des pulverförmigen Stoffes in eine verschließbare
Verdichtungskammer eingeführt und auf ein der Größe der Verpackungsbehälters entsprechendes
Volumen verdichtet wird. Die Verdichtung kann dabei beispielsweise durch eineninder
Verdichtungskammer verschiebbaren Kolben erfolgen.
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Um zu vermeiden, daß die in dem Verpackungsbehälter enthaltene Luft
beim Einfüllvorgang des verdichteten Gutes im Behälter eingeschlossen wird, was
den durch das Verdichten des pulverförmigen Stoffes erreichten Erfolg mindestens
teilweise zunichte machen würde, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der zu
befüllende Verpackungsbehälter so über die Verdichtungskammer gestülpt wird, daß
der Behälterboden an einer offenen Ausstoßöffnung der Verdichtungskammer anliegt
und daß der pulverförmige Stoff nach dem Verdichten unter gleichzeitigem Abziehen
des Verpackungsbehälters von der Verdichtungskammer aus dieser ausgestoßen wird.
Vor dem Befüllen enthält der über die Verdichtungskammer gestülpte Verpackungsbehälter
also nur sehr wenig Luft, da ja die Verdichtungskammer mit dem in ihr befindlichen
pulverförmigen Stoff das Volumen des Verpackungsbehälters ausfüllt. In dem Maße,
wie dann der Verpackungsbehälter von der Verdichtungskammer abgezogen wird, wird
auch das freiwerdende Volumen mit dem verdichteten pulverförmigen Stoff gefüllt.
Ein Verdrängen der Luft aus dem zu befüllenden Verpackungsbehälter durch den pulverförmigen
Stoff ist also nicht notwendig Um auch das Eindringen von Luft in den Verpackungsbehälter
nach dem Abfüllvorgang weitgehend zu vermeiden, ist es zweckinäßig, die Verpackungsbehälter
nach dem Befüllen aber
noch vor dem vollständigen Abziehen von
der Verdichtungskammer staub- oder luftdicht zu verschließen. Dies kann bei Kunststoffsäcken
vorteilhaft durch Schweißen, aber natürlich auch durch Kleben oder dergleichen erfolgen.
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Bei der Verwendung von Kunststoffsäcken als Verpackungsmaterial läßt
sich das Einhüllen der Verdichtungskammer durch den Kunststoffsack in vorteilhafter
Weise mit dessen Herstellung verbinden, indem eine Kunststoffolie um die Außenwand
der Verdichtungskammer gelegt wird, die Längsränder der Folie unter Bildung eines
die Kammerwand umschließenden Folienschlauches miteinander verbunden werden und
der Folienschlauch unterhalb der Ausstoßöffnung der Verdichtungskammer unter Bildung
des Sackbodens zusammengeschweißt wird. Damit erhält man gleichzeitig einen relativ
dichten Abschluß zwischen dem Kunststoffsack und der Außenwand der Verdichtungskammer,
da der Kunststoffsack sozusagen maßgeschneidert ist. Wenn man den Kunststoffsack
dagegen auf die Verdichtungskammer aufziehen will, muß ein gewisses Spiel zwischen
der Sackwand und der Außenwand der Verdichtungskammer vorhanden sein.
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Wegen der enormen Beschleunigung des Abfüllvorganges durch das erfindungsgemäße
Verfahren wird es wichtig, auch die Verpackungsbehälter entsprechend schnell bereitstellen
zu können. Dies läßt sich bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Aufziehen
von Kunststoffsäcken auf die Verdichtungskammer dadurch erreichen, daß die Kunststofffolie
als kontinuierliche Folienbahn in einem spitzen Winkel zur Ausstoßrichtung des pulverförmigen
Stoffes aus der Verdichtungskammer an diese herangeführt wird, daß das Vorlaufende
der Folienbahn auf einer mindestens der Sackhöhe entsprechenden Länge zu einem die
Verdichtungskammer umschließenden Schlauch verschweißt wird und daß beim Zuschweißen
des gefüllten Sackes dieser von der Folien-
bahn unter Bildung
des Sackbodens des nachfolgenden Sackes abgetrennt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß der pulverförmige Stoff unter gleichzeitiger Verdichtung kontinuierlich vom
Vorratsbehälter durch den Verdichtungsraum zum Verpackungsbehälter gefördert wird
und daß die Abmessung der Füllmenge nach dem Verdichten erfolgt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Einfüllen von hochvoluminösen
pulverförmigen Stoffen aus einem Vorratsbehälter in aus einem staubdichten Material
bestehende Verpackungsbehälter. Zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens
wird vorgeschlagen, eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art so auszubilden,
daß ein im wesentlichen staubdicht abschließbarer Verdichtungsraum mit einer an
den Vorratsbehälter anschließbaren Einlaßöffnung und einer durch einen verschlußkörper
verschließbarenund mit dem jeweiligen Verpackungsbehälter verbindbaren Auslaßöffnung
für den pulverförmigen Stoff vorgesehen ist, daß in dem Verdichtungsraum eine Vorschubeinrichtung
zum Vorschub und Verdichten des pulverförmigen Stoffes angeordnet und daß mindestens
ein Teil der den Verdichtungsraum umgebenden Wände luftdurchlässig ist.
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Mit einer Vorrichtung dieser Art ist es möglich, mindestens einen
großen Teil der in dem pulverförmigen Stoff okkludierten Luft rasch aus dem Material
auszutreiben, da die Luftnicht rückwärts durch die Förderwege des pulverförmigen
Materials entweichen muß, sondern durch die den Verdichtungsraum umgebenden luftdurchlässigen
Wandabschnitte austreten kann.
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Ein derartiger luftdurchlässiger Wandabschnitt kann beispielsweise
von einem Luftdurchtrittsöffnungen aufweisenden
Rost gebildet sein.
Einerseits muß zu einer wirkungsvollen und raschen Entlüftung des pulverförmigen
Stoffes die gesamte Fläche der Luftdurchtrittsöffnungen hinreichend groß sein,andererseits
müssen die Abmessungen der Luftdurchtrittsöffnungen hinreichend klein sein, um das
gleichzeitige Austreten von pulverförmigem Material weitgehend zu vermeiden.
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Das bedeutet, daß man eine Vielzahl kleiner Luftdurchtrittsöffnungen
benötigt. Dies wiederum bedeutet jedoch eine Schwächung des die Wand des Verdichtungsraumes
bildenden Materials. Diese Schwierigkeit läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch
lösen, daß der Rost aus einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Roststäben
gebildet ist, die jeweils durch einen Luftdurchtrittsspalt voneinander getrennt
sind. Im Gegensatz etwa zu einem Rost in Form eines Metallmantels mit eingestanzten
Luftdurchtrittsöffnungen, der nicht nur schwierig herzustellen ist, sondern bei
dem auch relativ bald die schmalen Stege zwischen den Luftdurchtrittsöffnungen reißen,
ist der erfindungsgemäß vorgeschlagene Rost einfach herzustellen und kann sehr stabil
ausgebildet werden, da die Breite der Luftdurchtrittsspalte im wesentlichen unabhängig
ist von den Querschnittsabmessungen der Roststäbe. Die Spaltweite zwischen den Roststäben
richtet sich nach der Teilchengröße des zur Verarbeitung kommenden pulverförmigen
Stoffes. Bei Quarzmehl mit einer Teilchengröße von 2 bis 6 /u (beispielsweise Neuburger
Kieselerde) kann die Spaltweite maximal bis o,5 mm,vorzugsweise jedoch weniger als
0,2 mm, betragen.
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Das Querschnittsprofil der Roststäbe wird vorzugsweise so gewählt,
daß die jeweiligen Luftdurchtrittsspalte von innen nach außen breiter werden. Dadurch
läßt sich ein Verstopfen der Buftdurchtrittsspalte durch das pulverför-
mige
Material weitgehend vermieden, da eventuell austretendes Material sich an den divergierenden
Wänden des Luftdurchtrittsspaltes nicht stauen kann. So können beispielsweise die
Roststäbe ein trapezförmiges Querschnittsprofil aufweisen, wobei die Basis des Trapezes
zum Inneren des Verdichtungsraumes hinweist.
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Um den Durchtritt der Luft durch die Luftdurchtrittsöffnungen zu erleichtern
und gegebenenfalls eine Ablagerung von pulverförmigem Material in den Luftdurchtrittsöffnungen
zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die luftdurchlässigen Wandabschnitte des
Verdichtungsraumes von einem mit einer Unterdruckquelle verbindbaren Mantel umgeben
sind.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum chargenzzeisen
Verdichten des pulverförmigen Stoffes ist der Verdichtungsraum von einer im wesentlichen
rohrförmigen Verdichtungskammer mit einem offenen, durch den Verschlußkörper verschließbaren
Ausstoßende gebildet, in der ein den Verdichtungsraum staubdicht abschließender
Kolben zwischen einer Einlaßstellung für den pulverförmigen Stoff und einer Ausstoßstellung
verschiebbar angeordnet ist. Das Abmessen der für einen Verpackungsbehälter bestimmten
Füllmenge erfolgt in diesem Fall vor dem Verdichten des pulverförmigen Stoffes.
Zu diesem Zweck ist zweckmäßigerweise zwischen der Einlaßöffnung der Verdichtungskammer
und dem Vorratsbehälter ein Fülltrichter zur Aufnahme der vorbestimmten Füllmenge
des pulverförmigen Stoffes angeordnet. Der Kolben dient zum Verdichten des pulverförmigen
Stoffes und zum Ausschieben des verdichteten Materials aus der Verdichtungskammer
in den Verpackungsbehälter. Die Entlüftung der Verdichtungskammer kann dadurch erfolgen,
daß der Kolben aus einem porösen luftdurchlässigen Material besteht. Eine
schnellere
Ableitung der Luft läßt sich jedoch dadurch erreichen, daß der Kolben einen Siebträger
umfaßt, der mit einem staubdichten aber luftdurchlässigen Gewebe bedeckt ist. Zur
weiteren Beschleunigung des Entweichens der Luft durch den Kolben kann an der dem
Ausstoßende der Verdichtungskammer abgelegenen Seite des Kolbens eine Unterdruckquelle
angeschlossen sein.
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Anstelle eines derartigen luftdurchlässigen Kolbens, vorzugsweise
aber zusätzlich zu dem luftdurchlässigen Kolben, kann die Verdichtungskammer an
einem an das Ausstoßende anschließenden Bereich des Verdichtungsraumes einen luftdurchlässigen
Wandabschnitt der vorstehend beschriebenen Art aufweisen, dessen axiale Ausdehnung
vorzugsweise etwa der Höhe des Verpackungsbehälters entspricht. Auch bei dieser
Aus führungs form kann bei sehr feinem Pulver, welche die Luft nur langsam abgeben,
der Entlüftungsvorgang wesentlich dadurch beschleunigt werden, daß die Verdichtungskammer
in dem Bereich des luftdurchlässigen Wandabschnittes von einem evakuierbaren Mantel
umgeben ist.
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Um einerseits den Verpackungsbehälter über die Verdichtungskammer
stülpen zu können, so daß sein Boden an dem offenen Ausstoßende der Verdichtungskammer
anliegt, und andererseits das Ausstoßende der Verdichtungskammer während des Verdichtungsschubes
des Kolbens dicht verschließen zu können, ist der Verschluß des Ausstoßendes zweckmäßigerweise
von einer Verschlußplatte zum Anpressen des Behälterbodens an das offene Ausstoßende
und zum Abstützen des Verpackungsbehälters gebildet, die mittels eines fluidenbetätigten
Kraftgerätes verstellbar ist. Während des Verdichtungsschubes des Kolbens wird die
Verschlußplatte fest gegen das Ausstoßende der Verdichtungskammer gepreßt, wobei
zwischen der
Verschlußplatte und dem Ausstoßende noch der Boden
des Behälters liegt. Nach dem Verdichtungsvorgang können dann der Kolben und die
Verschlußplatte synchron so verstellt werden, daß mit der Entfernung der Verschlußplatte
von dem Ausstoßende der Verdichtungskammer gleichzeitig die verdichtete Pulversäule
in den Verpackungsbehälter gepreßt wird. Das heißt, daß der Behälter durch das Einpressen
der Pulversäule von der Verdichtungskammer abgezogen und dabei durch die Verschlußplatte
abgestützt wird.
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Anstelle der chargenweisen Verdichtung des pulverförmigen Stoffes
mit Hilfe eines hin- und hergehenden Kolbens kann die Verdichtung auch kontinuierlich
mit Hilfe einer Förderschnecke erfolgen, die in einem rohrförmigen Abschnitt des
Verdichtungsraumes drehbar angeordnet ist, wobei mindestens ein Teil des die Förderschnecke
umgebenden Rohrmantels luftdurchlässig ausgebildet ist. Das Ausstoßende des Rohrmantels
kann als konischer Einfüllstutzen zum Einführen in die Einfüllöffnung von Ventilsäcken
ausgebildet sein oder einen Anschlußflansch für das Ansetzen offener Säcke aufweisen.
In letzterem Fall ist es zweckmäßig, wenn an dem Anschlußflansch ein Anschluß für
eine Unterdruckquelle zum Evakuieren eines an dem Anschlußflansch angesetzten Sackes
vorgesehen ist. Dadurch läßt sich das Befüllen der Säcke erheblich beschleunigen,
da keine Gefahr besteht, daß bei einem Einfüllen des pulverförmigen Materials Luftblasen
in dem Sack eingeschlossen werden, die vor dem Verschließen der Säcke erst wieder
entfernt werden müssen.
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Außerdem wird dadurch vermieden, daß sich Staubteilchen im Bereich
der zukünftigen Schweißnaht an der Sackwand festsetzen und damit das Zuschweißen
der Säcke verhindern.
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Während des Sackwechsels muß das Ausstoßende der Förderschnecke verschlossen
werden. Zweckmäßigerweise geschieht
dies durch einen Verschlußschieber,
dessen Betätigung mit dem Antrieb der Förderschnecke so gekoppelt ist, daß der Schneckenantrieb
beim Schließen des Schiebers unterbrochen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird zur kontinuierlichen Verdichtung des pulverförmigen Stoffes vorgeschlagen,
daß die Vorschubeinrichtung einen beweglichen Träger für den pulverförmigen Stoff
umfaßt und daß der luftdurchlässige Wandabschnitt von der Mantelfläche einer in
einem Abstand von dem beweglichen Träger oberhalb desselben drehbar angeordneten
Walze gebildet ist. Die Walze preßt den pulverförmigen Stoff auf dem beweglichen
Träger, beispielsweise einem Förderband, zusammen, wobei die in dem pulverförmigen
Stoff enthaltene Luft durch den Walzenmantel hindurch abgeführt wird. Diese Anordnung
ermöglicht einen sehr hohen Durchsatz. Das Abgabeende des beweglichen Trägers kann
an die Fülltrichter einer herkömmlichen Abfülleinrichtung oder einer der vorstehend
beschriebenen Abfüllvorrichtungen angeschlossen sein. Um das Abführen der Luft zu
beschleunigen, ist es zweckmäßig, wenn die Walze von einem Gehäuse umgeben ist,
das an eine Unterdruckquelle anschließbar ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen die Erfindung
anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 einen halbschematischen
Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
Fig.
3 eine das untere Ende der Verdichtungskammer darstellende Teilansicht der Vorrichtung
gemäß der Fig. 1 nach dem Verdichten des pulverförmigen Stoffes, Fig. 4 das untere
Ende der Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach dem Ausschieben des verdichteten Stoffes
aus der Verdichtungskammer in einen Verpackungssack, Fig. 5 eine schematische Seitenansicht
des unteren Abschnittes der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vor dem Abschweißen des gefüllten
Verpackungssackes und der Bildung eines neuen Verpackungssackes, Fig. 6 eine zweite
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher der pulverförmige
Stoff mittels einer Förderschnecke kontinuierlich verdichtet und in Ventilsäcke
abgefüllt wird, Fig. 7 eine Variante der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung, bei
welcher der verdichtete Stoff in offene Säcke abgefüllt wird, und Fig. 8 eine perspektivische
halbschematische und teilweise aufgebrochene Darstellung einer dritten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In Fig. 1 erkennt man eine allgemein mit lo bezeichnete rohrförmige
Verdichtungskammer, die horizontal oder senkrecht angeordnet sein kann, vorzugsweise
jedoch in der dargestellten Weise schräg angeordnet ist. Die Verdichtungskammer
lo ist über eine in der Kammerwand 12 ausge-
bildete Einlaßöffnung
14 an einen Fülltrichter 16 angeschlossen, der zur Aufnahme einer abgewogenen Menge
des abzufüllenden Gutes 18 dient. Der Vorratsbehälter für das abzufüllende Gut und
die Wiegeeinrichtung sind nicht dargestellt. Bei dem abzufüllenden Gut handelt es
sich um einen hochvoluminösen pulverförmigen Feststoff, beispielsweise ein Quarzmehl,
wie es auch unter den Namen Neuburger Kieselerde bekannt ist, das eine Teilchengröße
von 2 bis besitzt. Der Fülltrichter 16 kann durch einen in Richtung des Doppelpfeiles
A hin- und herbewegbaren Schieber 20 geöffnet bzw. verschlossen werden.
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An ihrem unteren Ende weist die rohrförmige Verdichtungskammer lo
eine Ausstoßöffnung 22 auf, die durch eine sich an den Rand der Ausstoßöf.?nung
22 anlegende Verschlußplatte 24 dicht verschließbar ist. Die Verschlußplatte 24
kann durch eine hydraulische Kolbenzylinderanordnung 26 in Achsrichtung der Verdichtungskammer
lo hin- und herbewegt werden, wie dies anhand der weiteren Figuren noch beschrieben
werden wird.
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Über den unteren Endabschnitt der Verdichtungskammer lo ist ein als
Verpackungsbehälter dienender, aus einem staub-oder luftdichten Material wie Polyäthylen
oder einem anderen Kunststoff bestehender Sack 28 gestülpt, dessen Boden zwischen
der Verschlußplatte 24 und dem die Ausstoßöffnung 22 umgebenden Rand der Verdichtungskammer
lo eingeklemmt ist.
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Die Querschnittsform und die Querschnittsabmessungen der Verdichtungskammer
lo stimmen in etwa mit den entsprechenden Abmessungen des Sackes 28 überein, so
kann der Querschnitt der rohrförmigen Verdichtungskammer lo beispielsweise kreisförmig
oder auch so gestaltet sein, wie man später die Form der Säcke wünscht, also z.B.
länglich oval.
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In der Verdichtunaskammer lo ist ein Kolben 32 mit Hilfe einer hydraulischen
Kolbenzylinderanordnung 34 zwischen der in Fig. 1 dargestellten Einlaßstellung für
das abzufüllende Gut 18 und der in Fig. 4 dargestellten Stellung axial verschiebbar
angeordnet. Der Kolben 32 liegt dicht an der Innenseite der Kammerwand 12 an, ist
jedoch luftdurchlässig ausgebildet. Dies ist durch axial verlaufende Kanäle 36 in
dem Kolben 32 angedeutet. Der Kolben 32 kann beispielsweise aus einem gelochten
Blech bestehen, welches mit einem luftdurchlässigen Filtergewebe überzogen ist.
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In dem oberhalb des Kolbens 32, d.h. auf seiner der Ausstoßöffnung
22 fernen Seite liegenden Raum kann mit Hilfe einer durch eine Pumpe 38 dargestellten
Evakuierungseinrichtung ein Unterdruck erzeugt werden und somit der Durchtritt von
Luft durch den Kolben 32 beschleunigt werden.
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In einem an die Ausstoßöffnung 22 anschließenden unteren Wandabschnitt
40, dessen axiale Länge der Füllhöhe in dem Sack 28 entspricht, ist die Kammerwand
12 luftdurchlässig, aber im wesentlichen staubdicht ausgebildet. Der Wandabschnitt
40 ist vorzugsweise von einem Rost gebildet (Fig. 2) der aus Stäben 42 mit trapezförmigem
Querschnitt aufgebaut ist. Diese bildet mit ihrer der Trapezbasis entsprechenden
Fläche die Innenseite der Kammerwand 12. Die Stäbe 42 stoßen nicht ganz aneinander,
so daß zwischen ihnen jeweils axial verlaufende Luftdurchtrittsschlitze 44 vorhanden
sind. Diese Luftdurchtrittsschlitze 44 sind in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Die
Breite der Luftdurchtrittsschlitze 44 sollte bei dem oben genannten Quarzmehl maximal
0,5 mm, vorzugsweise jedoch weniger als 0,2 mm betragen. Die Querschnittsabmessungen
der Stäbe 42 betragen etwa 4 x 5 mm. Der erfindungsgemäße Rost ist nicht nur wesentlich
einfacher herzustellen als etwa ein aus einem
Siebblech mit eingestanzten
Löchern bestehender Rost, sondern vor allem wesentlich verschleiß fester als dieser.
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Durch den trapezförmigen Querschnitt der Stäbe 42 verbreitert sich
der Luftdurchtrittsschlitz 44 von radial innen nach radial außen. Dadurch wird vermieden,
daß der pulverförmige Stoff die Luftdurchtrittsschlitze 44 verstopfen kann.
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Die Stäbe 42 können, wie in dem dargestellten Beispiel, von einem
staubdichten Filtergewebe 46 umgeben sein. Der gesamte Wandabschnitt 40 ist von
einem mit Hilfe einer Pumpe 48 evakuierbaren Mantelrohr 50 umschlossen, so daß der
Luftdurchtritt durch den Wandabschnitt 40 durch den Unterdruck in dem Mantelrohr
50 beschleunigt werden kann.
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Die Pumpe 48 dient außerdem zum Absaugen des Staubes, der bei Verzicht
auf ein Filtergewebe 46 gegebenenfalls durch die Luftdurchtrittsschlitze 44 entweichen
kann.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:
Nach Öffnen des Schiebers 20 strömt die in dem Fülltrichter 16 enthaltene Füllmenge
in die Verdichtungskammer lo ein, wobei ein an dem Fülltrichter 16 angeordneter
Rüttler 52 dafür sorgt, daß kein Material im Fülltrichter hängen bleibt. In Fig.
1 ist die Verdichtungskammer bereits mit dem abzufüllenden pulverförmigen Stoff
gefüllt, der aufgrund der in ihm enthaltenen Luft ein wesentlich größeres Volumen
einnimmt, als der Sack 28 zu fassen vermag. Dabei ist vorausgesetzt, daß das Volumen
der Verdichtungskammer lo so groß ist, daß eine der gewünschten Abfüllmenge entsprechende
Menge des aufgelockerten Stoffes bequem Platz hat.
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Nach dem Schließen des Schiebers 20 wird der Kolben 32 mit Hilfe der
hydraulischen Kolbenzylinderanordnung 34 in Richtung auf die Ausstoßöffnung 22 bewegt
und preßt das aufgelockerte Gut zusammen, wobei die in dem Gut enthaltene Luft durch
den luftdurchlässigen Kolben 32 und durch den luftdurchlässigen Wandabschnitt 40
der Kammerwand 12 aus dem Verdichtungsraum entweicht. Dieses Entweichen der Luft
aus dem abzufüllenden Gut wird jeweils durch den von den Pumpen 38 und 48 erzeugten
Unterdruck unterstützt.
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Der Kolben 32 verdichtet das Pulver solange, bis die axiale Länge
der Pulversäule etwa der Füllhöhe in dem Sack 28 entspricht. Diese Stellung des
Kolbens 32 ist in Fig. 3 dargestellt. Danach bewegen sich Kolben 32 und Verschlußplatte
24 synchron in der gleichen Richtung, wobei der von der Verschlußplatte 24 abgestützte
Sack 28 durch die aus der Verdichtungskammer lo und dem Kolben 32 ausgeschobene
Pulversäule von der Verdichtungskammer lo abgezogen wird. Die Endstellung des Kolbens
32 nach dem Ausschieben der Pulversäule aus der Verdichtungskammer lo ist in Fig.
4 dargestellt. In dieser Stellung umschließt der Sack 28 noch mit einem Teil der
Sackwand die Verdichtungskammer lo.
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Nach weiterem Absinken der Verschlußplatte 24 kann dann der Sack 28
verschlossen, beispielsweise zugeschweißt werden.
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Vorzugsweise wird dabei der Sack 28 nicht vollständig von der Verdichtungskammer
lo abgezogen, sondern nur so weit, daß zwischen dem unteren Ende der Verdichtungskammer
und der Pulversäule ein Hohlraum entsteht, während der obere Sackrand noch die Verdichtungskammer
lo umschließt Wenn der Kolben 32 etwas zurückgezogen wird, wird durch die Pumpe
48 ein Unterdruck in dem Hohlraum oberhalb der Pulversäule erzeugt, durch den die
Sack wände nach radial innen gezogen werden, wie dies beispielsweise in Fig. 5
dargestellt
ist. In die dadurch entstandenen Einbuchtungen in der Sackwand können dann radial
verschiebbare, in Fig. 5 nur schematisch angedeutete Schweißelektroden 54, 56 eingeführt
werden, die den Sack 28 abschweißen. Bei diesem Verschlußvorgang wird vermieden,
daß beim Verschließen des Sackes 28 Luft mit eingeschlossen wird. Außerdem werden
durch die Pumpe 48 Staubpartikel von den miteinander zu verschweißenden Bereichen
der Sackwand abgesaugt, so daß die Herstellung einer einwandfreien Schweißnaht nicht
durch Staubpartikel beeinträchtigt werden kann.
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In Fig. 5 ist der Sack 28 nicht als einzelner Sack dargestellt, sondern
als das sackförmige Ende eines den unteren Teil der Verdichtungskammer lo umschließenden
Folienschlauches 58. Dieser wird aus einer Kunststofffolienbahn gebildet, die von
einer Vorratsrolle 62 abgezogen und unter einem spitzen Winkel zur Achse der Verdichtungskammer
lo an deren Außenwand 12 herangeführt wird. Die Folienbahn oo wird dann so um den
unteren Abschnitt der Verdichtungskammer lo herumgelegt, daß ihre Ränder durch'
eine Schweißnaht oder beispielsweise durch Kleben unter Bildung des genannten Folienschlauches
58 miteinander verbunden werden können. Beim ersten von der Folienbahn 60 hergestellten
Sack 28 muß zunächst vor dem Verschließen der Ausstoßöffnung 22 der Folienschlauch
58 unter Bildung des Sackbodens 30 verschlossen werden.Bei fortlaufendem Füllen
von Säcken wird jedoch dann gleichzeitig mit dem Abschweißen eines Sackes 28 der
Sackboden 30 des nachfolgenden Sackes gebildet. Ein einer Sack läge entsprechendes
Stück der Folienbahn 60 wird jeweils durch das Abziehen eines gefüllten Sackes von
der Verdichtungskammer lo nachgezogen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung im wesentlichen selbst-
tätig arbeiten, ohne daß das
Bedienungspersonal jeweils einen zu befüllenden Sack auf die Verdichtungskammer
lo aufziehen muß.
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In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt, die im Gegensatz zu der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform
eine kontinuierliche Verdichtung des pulverförmigen Stoffes ermöglicht. An den trichterförmigen
Auslauf 64 eines Vorratsbehälters schließt sich eine Entlüftungskammer 66 in Form
eines im wesentlichen senkrecht stehenden Rohres an, die mit ihrem unteren Ende
bei 68 an einen Einlaßstutzen 70 eines ebenfalls rohrförmigen, im wesentlichen waagrecht
liegenden Förderschneckengehäuses 72 angeflanscht ist. In dem Förderschneckengehäuse
72 ist eine Förderschnecke 74 drehbar angeordnet, die mittels eines Antriebsmotors
76 angetrieben wird. Mit ihrem vorderen Ende ragt die Förderschnecke 74 in ein sich
gleichmäßig verjüngendes Mundstück 78 des Förderschneckengehäuses 72 hinein Der
Durchmesser des freien Endes des Mundstücks 78 ist so gewählt, daß dieses in die
Einfüllöffnung herkömmlicher Ventilsäcke einführbar ist. Die Austrittsöffnung am
Mundstück 78 ist durch einen hin- und herbewegbaren Schieber 80 verschließbar, der
mit dem Antriebsmotor 76 in der Weise gekoppelt ist, daß der Antriebsmotor 76 bei
Schließen des Schiebers 80 abgeschaltet wird.
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Die Entlüftungskammer 66 ist in der gleichen Weise ausgebildet, wie
der luftdurchlässige Abschnitt 40 der Verdichtungskammer lo bei dem in den Fig.
1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der luftdurchlässige
Wandabschnitt der Entlüftungskammer 66 besteht aus einem nur schematisch angedeuteten
Rost 82, der entsprechend der Darstellung in Fig. 2 aus einer Vielzahl
achsparallel
verlaufender Roststäbe aufgebaut ist, die jeweils durch einen Luftdurchtrittsschlitz
voneinander getrennt sind. Ein Filtergewebe kann vorhanden sein, wird aber nicht
unbedingt benötigt. Der Rost 82 ist wiederum von einem Mantelrohr 84 umschlossen,
das über eine Leitung 86 an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle anschließbar
ist.
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Auch das Förderschneckengehäuse 72 weist einen luftdurchlässigen Wandabschnitt
88 auf, der in der gleichen Weise wie die Entlüftungskammer 66und der luftdurchlässige
Wandabschnitt 40 (Fig. 1) ausgebildet ist. Er umfaßt wiederum einen schematisch
angedeuteten Rost 9o, der in der in Fig. 2 dargestellten Weise aus einzelnen achsparallel
verlaufenden Stäben gebildet ist, die jeweils durch einen Luftdurchtrittsschlitz
voneinander getrennt sind. Der Rost 90 ist ebenfalls von einem Mantelrohr 92 umgeben,
das über eine Leitung 94 an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle anschließbar
ist. Um zu verhindern, daß beim Verdichten des pulverförmigen Materials die Stäbe
nach außen gebogen werden und sich dadurch die Luftdurchtrittsschlitze zwischen
den Stäben verbreitern, sind die Stäbe in gewissen Abständen von Reifen 96 eingeschlossen,
die auch bei höheren Innendrücken eine hinreichende Festigkeit des luftdurchlässigen
Wandabschnittes 88 gewährleisten.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:
Das pulverförmige Material in dem Vorratsbehälter wird mit Hilfe eines Rüttlers
98 an dem trichterförmigen Auslaufende des Vorratsbehälters und eines Rüttlers loo
an der Außenwand der Entlüftungskammer 66 in Bewegung gebracht bzw. gehalten, so
daß es aus dem Vorratsbehälter durch den Einfüllstutzen 70 in das Förderschneckengehäuse
72
fällt. Dabei wird durch die Tätigkeit der Rüttler 98 und loo
bereits eine gewisse Verdichtung des pulverförmigen Materials erreicht, wobei die
entweichende Luft durch den Rost 82 und die Leitung 86 hindurch abgeführt wird.
In dem Förderschneckengehäuse 72 wird das pulverförmige Material von der Förderschnecke
74 erfaßt und in Richtung auf das Mundstück 78 transportiert und dabei verdichtet,
wobei die austretende Luft durch den Rost 9o und die Leitung 94 abgeführt wird.
Ist das Mundstück 78 in die Einfüllöffnung eines Ventilsackes 102 eingeführt, der
auf einer schematisch dargestellten Wiegeeinrichtung 104 steht, so wird der Schieber
80 geöffnet und das pulverförmige Material durch die Förderschnecke 74 in den Ventilsack
102 eingefüllt, bis dieser das erwünschte Füllgewicht hat. Nach dem Schließen des
Schiebers 80 wird der Antriebsmotor 76 abgeschaltet, bis der Ventilsack 102 abgenommen
und ein neuer Ventilsack an das Mundstück 78 angeschlossen ist.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführungsvariante der in Fig. 6 dargestellten
Vorrichtung, die zum Befüllen offener Säcke geeignet ist. Bei dieser Ausführungsvariante
ist das Mundstück 78 mit einem Rohrkrümmer 106 versehen, an dessem freien Ende ein
Anschlußflansch 108 angeordnet ist, an den mit Hilfe einer Klemmvorrichtung llo
offene Verpackungssäcke 112 angesetzt werden können. Durch den Anschlußflansch 108
ist eine Leitung 114 geführt, die mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle
verbunden ist, so daß der ebenfalls auf einer Wiegeeinrichtung 104 stehende Sack
112 vor dem Befüllen mit dem pulverförmigen Material evakuiert werden kann. Im übrigen
unterscheidet sich die Abfüllvorrichtung nicht von der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung.
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In Fig. 8 ist eine Einrichtung zum kontinuierlichen Verdichten pulverförmiger
Stoffe dargestellt, die einer herkömmlichen Abfüllvorrichtung oder einer der vorstehend
beschriebenen Abfüllvorrichtungen vorgeschaltet sein kann.
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In Fig. 8 erkennt man einen Bandförderer 116 mit einem über Rollen
118 und 120 laufenden endlosen Förderband 122.
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Mindestens eine der Rollen 118 und 120 wird über eine nicht dargestellte
Antriebsvorrichtung angetrieben, so daß sich das Förderband 122 in Richtung des
Pfeiles P bewegt. Über dem Obertrum des Förderbandes 122 befindet sich - in Laufrichtung
des Förderbandes 122 betrachtet -am Anfang ein Fülltrichter 124, durch den das lufthaltige
pulverförmige Material fortlaufend auf das Förderband 122 fließt und von diesem
zu den in Fig. 8 rechten Ende des Bandförderers 116 transportiert und beispielsweise
einem herkömmlichen Schneckenpacker zum Befüllen von Ventilsäcken zugeführt wird,
der lediglich durch seinen Fülltrichter 126 angedeutet ist.
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Oberhalb des'Förderbandes 122 ist eine Entlüftungswalze 128 auf einer
parallel zu den Achsen der Rollen 118 und 120 gerichteten Welle 130 drehbar gelagert.
Die Abstützung der Welle 130 sowie eine Antriebseinrichtung zum Antrieb der Entlüftungswalze
sind in Fig. 8 nicht dargestellt.
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Die Entlüftungswalze 128 erstreckt sich quer über die Breite des Förderbandes
122 und besitzt anen luftdurchlässigen Walzenmantel, der ebenso wie der luftdurchlässige
Wandabschnitt 40 der Verdichtungskammer lo der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten
Vorrichtung von einem Rost gebildet ist, der aus parallel zur Achse 130 verlaufenden,
jeweils durch einen Luftdurchtrittsspalt 132 voneinander getrennten Roststäben 134
mit trapezförmigem Querschnitt gebildet ist. In Fig. 8 sind die Roststäbe 134 vergrößert
dargestellt.
Ihre Querschnittsabmessungen betragen etwa 4 x 5 mm und die Breite des Luftdurchtrittsspaltes
132 ist vorzugsweise kleiner als 0,2 mm.
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Die Roststäbe werden an den Stirnenden der Entlüftungswalze 128 jeweils
in einem Kranz 136 gehalten, der über Speichen 138 an der Welle 130 befestigt ist.
Wie man aus der Darstellung in Fig. 8 erkennt, sind die Roststäbe 134 so angeordnet,
daß die Basis des trapezförmigen Querschnittes nach außen weist.
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Die Entlüftungswalze 128 ist von einem Gehäuse 140 eingeschlossen,
welches auch die gesamte Oberseite des Bandförderers 116 abdeckt. Das Gehäuse 140
umfaßt parallel zu den Rändern des Förderbandes 122 verlaufende Seitenwände 142,
144 und eine Deckfläche 146, die einen zylindrischen Abschnitt 148 zur Ummantelung
der Entlüftungswalze 128 aufweist.
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Der zu verdichtende pulverförmige Stoff fällt durch den Fülltrichter
124 auf das Förderband 122 und wird beim Durchlaufen unter der Entlüftungswalze
128 von dieser zusammengepreßt, wobei die in dem pulverförmigen Stoff enthaltene
Luft durch die Luftdurchtrittsspalte 132 des Walzenmantels in das Innere der Entlüftungswalze
128 eindringt und von dort über einen Entlüftungsstutzen 150 in der Seitenwand 142
mittels einer Unterdruckeinrichtung abgesaugt werden kann. Der verdichtete pulverförmige
Stoff wird dann durch das offene Ende i52 des Gehäuses 140 in den Fülltrichter 126
eingefüllt. Je nach Art des-abzufüllenden Materials kann das Gehäuse 140 mit dem
Fülltrichter 126 auch so verbunden sein, daß kein Staub nach außen dringen kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können staub- und luftundurchlässige Säcke mit pulverförmigen Feststoffen rasch
so gefüllt werden, daß die gefüllten und verschlossenen Säcke bei geringem Volumen
fest und kompakt und dadurch besonders transport- und stapelfähig sind. Zudem wird
die Gefahr eines Austretens des staubförmigen Materials aus der Abfülleinrichtung
und die damit verbundene Verschmutzung der Umgebung und Gesundheitsgefährdung des
Bedienungspersonals sehr gering gehalten.