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"Einrichtung zum pneumatischen Beschicken einer Behälterwaage"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Gattung (z. B. gemäß DE-PS 20 34 983, DE-AS 27 33 201 oder gemäß DE-PS 15 56 104) ist die Förderleitung mit dem Waagenbehälter über einen elastischen Schlauch zum Ausgleich des an der Waagenbrücke entstehenden Schubes verbunden. Dies ist in mehrfacher Hinsicht nachteilig. Wegen des Druckes bzw. Vakuums müssen die Wandstärken der verwendeten Schläuche ziemlich dick gewählt werden. Dies bedeutet, daß die Elastizität der Schlauchverbindung Einfluß auf die jeweilige Auswägung einer Schüttgutcharge hat. Desweiteren haben derartige Schläuche unter Druck bzw.unter Vakuum meist ein anderes Elastizitätsverhalten als im drucklosen Zustand. Daher kann eine Justierung der Waage, wenn überhaupt, nur unter größeren Schwierigkeiten vorgenommen werden. Ferner sind trotz der elastischen Verbindung horizontale Zugkräfte und im Gefolge davon ein Drehmoment auf den Waagenbehälter im Betrieb nicht zu vermeiden.

Soweit die bekannten Einrichtungen für eine Mehrkomponentendosierung Anwendung finden, werden die einzelnen Förderleitungen vor der elastischen Schlauchverbindung mit dem Waagenbehälter zusammengeführt. Beim Erreichen des Sollgewichtes in dem Waagenbehälter wird gewöhnlich die Förderung unterbrochen, so daß eine Restmenge an Schüttgut in der elastischen Schlauchleitung verbleibt. Diese Restmenge wird dann meist durch einen sogenannten Freiblasvorgang in den Waagenbehälter

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gefördert. Neben einem Zeitverlust wird dadurch auch die Genauigkeit der Verwiegung verschlechtert, denn die Restschüttgutmenge ist von Fall zu Fall verschieden groß. Ein Subtrahieren dieses sogenannten Nachlaufgewichtes vom Komponenten-Gesamtgewicht bringt daher nur einen scheinbaren Erfolg.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die eine besonders präzise Verwiegung ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben und besteht im wesentlichen darin, daß die eigentliche Förderleitung über dem Waagenbehälter endet und das Schüttgut von dort über ein Fallrohr direkt in den Waagenbehälter gelangt, wobei eine Kompensationseinrichtung diejenigen Zug- oder Druckkräfte ausgleicht, die auf den Waagenbehälter zufolge des im Betrieb in ihm herrschenden über- oder Unterdruckes und seiner Verbindung mit der Förderleitung einwirken.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß auf einen Freiblasvorgang und die damit verbundenen Fehlerquellen gänzlich verzichtet werden kann, wodurch bei der Verwiegung eine Genauigkeit erreicht wird, wie sie sonst nur bei einer Schneckendosierung mit Grobstrom/Feinstrom-Steuerung möglich ist.

Derselbe Vorteil wird auch erreicht, wenn mehrere Komponenten in denselben Waagenbehä.t.ter dosiert werden sollen. Die Förderleitungen entsprechen! den einzelnen Komponenten enden dann alle über dem Waagenbehälter in dem Fallrohr und weisen dort Verschlußklappen oder dergleichen auf, so daß nach Erreichung des Sollgewichtes einer Komponente und anschließendem Verwiegen der nächsten Komponente keinerlei Nachlauf der vorhergehenden Komponente mehr in den Waagenbehälter gelangt.

Entsprechende Ausführungsformen der Einrichtung nach der Er-

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findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind Einrichtungen nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung anhand von beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Pig. I eine Einrichtung mit pneumatischer Förderung im Saugbetrieb nach dem Stand der Technik,

Fig. II eine Behälterwaage mit Dosierung über eine Dosierschnecke ebenfalls gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. la eine Einzelheit der Ausführungsform nach Fig. 1, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Einrichtung, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Einrichtung,

Fig. i| eine weitere, für die Förderung im Druckbetrieb geeignete Ausführungsform der Einrichtung,

Fig. 5 ein Regelgerät für die Kompensationseinrichtung beispielsweise nach Fig. 1 und

Fig. 6a, 6b eine Weiterbildung der Ausführungsform beispielsweise gemäß Fig. 2.

Gemäß Figur I wird das zur Förderung erforderliche Vakuum durch ein Geläse a erzeugt, das elastisch über einen Verbin-

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dungsschlauch b mit dem Fördergehäuse c verbunden ist, das mit dem Waagenbehälter d verschraubt ist. Das Schüttgut, das in einem Behälter e gelagert ist, wird z. B. über eine Förderleitung f angesaugt, wobei ein Falschluft-Ventil g geschlossen und ein Ventil h in der Förderleitung geöffnet wird. Die erforderliche Förderluftmenge wird über die Ansaugstelle j angesaugt. Ist das Komponenten-Gewicht minus einer fest eingestellten Nachlaufmenge erreicht, so wird durch die Waagensteuerung das Ventil h wieder geschlossen und das Ventil g geöffnet. Durch diesen Nachsaugvorgang wird die Restschüttgutmenge, die sich noch in der Förderleitung f befindet, in den Waagenbehälter d eingesaugt. Die ortsfeste Förderleitung ist mit dem beweglichen Waagenbehälter über einen Förderschlauch k verbunden. Nach dem Dosieren der ersten Komponente erfolgt das Dosieren der zweiten Komponente auf die gleiche Art und Weise aus dem Behälter 1. Die Förderleitungen werden zweckmäßigerweise vor dem elastischen Förderschlauch k in einer sogenannten Saugsammelweiche m, die die eigentlichen Abgänge eingangsseitig in Ruhestellung verschließt, zusammengeführt.

In Figur II ist eine Schneckendosierung dargestellt, mit der sich nach bisherigen Erkenntnissen die optimale Dosierung verwirklichen läßt. Das Schüttgut wird hier meist vorab in einen sogenannten Tagesbehälter η gefördert, aus welchem es anschließend mittels einer Dosierschnecke ο mechanisch in den Waagenbehälter b gefördert wird. Bei Erreichen des Sollgewichtes wird der Schneckenmotor g ausgeschaltet und gleichzeitig der Schneckenauslauf mittels einer preßluftbetätigten Absperrklappe r verschlossen. Bei einer Mehrkomponentendosierung werden mehrere Dosierschnecken meist sternförmig um den Waagenbehälter angeordnet.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dosiereinrichtung im Saugstrom für eine Schüttgutkomponente. Das Schüttgut wird über

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eine Förderleitung 1 in einen Waagenbehälter 2 dosiert. Auf dem Waagenbehälter aufgebaut ist zur Abscheidung von Peinteilen ein Filter 3, das ausgangsseitig über eine elastische Verbindung, z.B. eine Schlauchleitung 4 mit einem Sauggebläse 5 verbunden ist, das das erforderliche Fördervakuum Δρ erzeugt. Da der Waagenbehälter beweglich aufgehängt ist, wirkt eine Zugkraft Z gegenüber der ortsfest angebrachten Förderleitung 1. Die Zugkraft ist um so größer, je größer der Förderleitungsquerschnitt A ist. Wird beispielsweise eine Förderleitung

Nennweite 80 mit einer Querschnittsfläche A von ca. 50 cm angenommen und mit einem Fördervakuum Δ ρ von 200 mbar gerechnet, so ergibt sich eine Zugkraft Z von 50 χ 0,2 = 10 kg. Da die Zugkraft Z eine Verfälschung des Sollgewichtes mit sich bringen würde, wird eine Gegenkraft Z in gleicher Größe erzeugt. Hierzu ist unterhalb des Waagenbehälters 2 ortsfest ein Gegenrohr 6 mit gleichem Querschnitt wie die Förderleitung 1 angebracht. Über eine Vakuumkammer 7, die mit dem Waagenbehälter 2 fest verbunden ist, wird die Gegenkraft Z· erzeugt. Die Vakuumkammer 7 und das Waagenbehältervolumen sind über die Druckausgleichsleitung 8 miteinander verbunden. Da sich im Waagenbehälter meist Staubluft befindet und eine Staubansammlung im Gegenrohrstück 6 vermieden werden soll, wird zweckmäßigerweise (siehe Fig. la) der Anschlußstutzen 9 für die Ausgleichsleitung 8 mit einem Filtersack (oder einem Kerzenfilter) 10 versehen.

Figur 2 zeigt eine ebenfalls im Saugbetrieb arbeitende Wäge- und Dosiereinrichtung für drei unterschiedliche Schüttgutkomponenten. Die Förderleitungen 11, 12 und 13 enden in einer sogenannten Saugsammelweiche 14. Am Ende jeder Förderleitung befindet sich eine durch Preßluftzylinder 15, 16, 17 gesteuerte Verschlußeinheit 18, 19, 20. Der beweglich aufgehängte Waagenbehälter 21 ist über zwei Ausgleichmenbranen 22, 23 flexibel mit der ortsfest angebrachten Sammelweiche Ik verbunden.

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Bildet sich infolge des Saugfördervorganges im Waagenbehälter 21 ein Unterdruck, so zieht dieser, wie bereits erwähnt, den Waagenbehälter mit einer Zugkraft Z nach oben. Um diese Kraft zu kompensieren, ist oberhalb der Sammelweiche 14 ein Ausgleichstopf 2¹J angeordnet, der über Zugankerschrauben 25 starr mit dem Waagenbehälter verbunden ist. Da die Hubausgleichsmembranen 22 und 23 geometrisch gleich ausgebildet sind, wirkt an der Membrane 22 die gleiche Zugkraft nach unten, die an der Membrane 23 nach oben wirkt.

In der Ausführungsform gemäß Figur 2 sind die Eintrittsstutzen 26, 27, 28 der Förderleitungen in die Sammelweiche 14 strömungsgünstiger gestaltet. Ferner besitzt diese Einrichtung am Schüttgutaustritt der Sammelweiche einen Rohrkrümmer 29, durch den Impulskräfte infolge der Strömung des Feststoff-Luftgemisches, welche in vertikaler Richtung wirken würden, in die horizontale Richtung umgelenkt werden. Dadurch wird eine Beeinträchtigung des WägeVorganges vermieden.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung für den Druckbetrieb. Aus den Vorratsbehälters 26, 27, 28 werden nacheinander die jeweiligen Schüttgutkomponenten in den Waagenbehälter 29 dosiert. Zur Erzeugung der notwendigen Förderluft dient ein gemeinsames Gebläse 30. Wird beispielsweise die erste Schüttgutkomponente aus dem Behälter 28 gefördert, so erfolgt die Ansteuerung des Förderstranges bei bereits laufendem Fördergebläse 30 über das zugeordnete Förderventil 31» wobei gleichzeitig das Abluftventil 32 geschlossen wird. Zeitverzögert wird die Dosierung beispielsweise über eine Zellenradschleuse 33 vom Behälter 28 in die Förderleitung 3²I vorgenommen. In einer Sammelweiche 35 ist an jedem der einzelnen Förderleitungseingänge eine Rückschlagklappe 36 angebracht. Es soll vermieden werden, daß beim Betrieb anderer Förderleitungen Rückströmungen und damit verbundene Vermischungen

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in durcklosen Förderleitungen auftreten. Ist das Komponentengewicht erreicht, so wird schlagartig das Förderventil 31 verschlossen, gleichzeitig wird die Zellenradschleuse 33 abgeschaltet und das Abblasventil 32 wird geöffnet. Anschließend erfolgt die Dosierung der zweiten Komponente beispielsweise aus dem Behälter 27 auf die gleiche Art.

Bei der Druckförderung entsteht im Waagenbehälter ein überdruck, was bedeutet, daß an der Schüttguteintrittstelle die umgekehrte Kraftsituation auftritt wie bei der Saugförderung. Auch diese Situation kann durch die erfindungsgemäße Einrichtung völlig kompensiert werden.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Kompensationseinrichtung mit einer sogenannten 1:1- Regelung, die sich für sehr staubhaltige Schüttgüter eignet. Die Anlage arbeitet im Saugbetrieb. Während der Förderung baut sich im Förderbehälter ein Vakuum auf. Da die Förderleitung 37 vertikal in den Behälter einmündet, wird die Waage teilweise entlastet bzw. nach oben gezogen. Dem wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, daß an der Unterseite des Waagenbehälters beispielsweise eine Kompensationseinrichtung 38 angeordnet ist. Da in der Kompensationseinrichtung 38 sowie im Waagenbehälter 39 Druckgleichheit (Vakuum) herrschen muß und eine Ausgleichsleitung infolge der großen Staubhaltigkeit nicht installiert werden kann, ist eine spezielle Regeleinrichtung 40 vorgesehen, Die Regeleinrichtung 40 besitzt einen Anschluß A der unter Umgehung des Filterdruckverlustes an das größere Vakuum am Reinluftstutzen 4l des Aufsatzfilters 42 angeschlossen ist. Tritt infolge der pneumatischen Förderung im Waagenbehälter 39 Vakuum auf, so wird in der Regeleinrichtung ein Membrankern 43 mit einer Kraft P nach unten gezogen. Durch diese Bewegung entsteht ein Spalt an der Trennstelle zwischen dem Anschluß A und einem Ausgang C an einem Regelstift 44. Somit kann von C kommend, Luft in Richtung A und weiter zum Sauggebläse 45

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strömen. Herrscht in der Kompensationseinrichtung 38 und im Waagenbehälter 39 Druckgleichheit, so wird der Membrankern 43 in seine Ursprungstellung zurückgezogen. Verringert sich im Waagenbehälter 39 der Unterdruck, zieht die Druckausgleichskammer der Kompensationseinrichtung 38 infolge ihres größeren Vakuums den Membrankern 43 nach oben, drückt dabei den Regelstift 44 nach oben und gibt auf diese Weise eine/zwiscnen einem mit der freien . Atmosphäre verbundenen, weiteren Anschluß B und dem Anschluß C frei. Dies erfolgt so lange, bis im System wieder das Druckgleichgewicht hergestellt ist.

Eine derartige Regeleinrichtung eignet sich für die Druckförderung. Hierzu bleibt in der Regeleinrichtung 40 der Anschluß A offen und und der Anschluß B ist mit der Druckluftquelle verbunden. Das Regelprinzip ist das gleiche, jedoch herrschen andere Druckverhältnisse.

Die Figuren 6a, 6b zeigen eine Druckkompensationseinrichtung wie sie bereits näher anhand von Figur 2 beschrieben wurde. Durch die Ausbildung der Membranen 47> 48 als Rollmembranen ist es möglich, die erfindungsgemäße Kompensationseinrichtung auch bei großhubigen Waagen einzusetzen. Bei diesen Waagen beträgt der Hub vom unbelasteten Zustand zur vollen Lastaufnahme an der Brücke mehrere Millimeter. Dies ist insbesondere bei Kreiszeigerwaagen mit weniger als 5o kg Skalenbereich der Fall.

Figur 6a zeigt eine solche Waage im unbelasteten Zustand. Figur 6b zeigt die gleiche Waage im voll belasteten Zustand. Durch die gleichbleibende Ausbildung der Rollfalten der Membranen 47 und 48 ist ein gleichbleibender Kräfteausgleich der Kompensationseinrichtung gewährleistet.

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