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Vorrichtung zum Verdichten und Verpacken pulverförmiger,
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lufthaltiger Stoffe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten
und Verpacken pulverförmiger, lufthaltiger Stoffe, umfassend eine Verdichtungskolben-Anordnung
mit einem zwischen einer Ausgangsstellung und einer Verdichtungsstellung innerhalb
eines Formrahmens bewegbaren Verdichtungskolben zum Verdichten des Pulvers in einem
Preßvolumen, das in Richtung der Bewegungsachse des Kolbens einerseits vom Kolben
und andererseits von einem Formboden und in radialer Richtung vom Formrahmen begrenzt
ist, umfassend ferner eine Abpackeinrichtung zum Umhüllen des aus dem. verdichteten
Pulver gebildeten, aus dem Formrahmen herausbewegten Preßkörpers mit Verpackungsmaterial,
wobei der Kolben und/oder der Formrahmen zwar luftdurchlässig jedoch für das Pulver
im wesentlichen undurchlässig ist und auf dem relativ zum Formrahmen beweglichen
Formboden ggf. eine Verpackungsmaterialschicht vorgesehen ist.
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Beim Verpackungen von pulverförmigen, lufthaltigen Stoffen, wie Kieselsäure,
Tonerde, Kaoline, feine Mehle oder Quarzmehle (z,B. Neuburger Kieselerde) mit Teilchengrößen
im Bereich (z.B.0,.lbis 6 gm) ergibt sich das Problem, daß derartige Stoffe nicht
so wie sie von den Herstellungsmaschinen geliefert werden, abgepackt werden können.
Aufgrund ihres niedrigen Schüttgewichts würden diese Stoffe nämlich unwirtschaftlich
viel Verpackungsraum beanspruchen; bei Einfüllen dieser Stoffe in Papiersäcke oder
Folien besteht aufgrund der. elastischen Nachgiebigkeit dieser Stoffe eine erhöhte
Gefahr der Beschädigung dieses Verpackungsmaterials. Es ist bereits bekannt, derartige
Stoffe in luftdurchlässige Papiersäcke einzublasen und dadurch zu verdichten. Der
hierdurch erreichbare Verdichtungsgrad ist jedoch nicht sonderlich hoch. Auch kann
nicht gänzlich verhindert werden, daß mehr oder weniger große Mengen des Pulvers
während der Lagerung und des Transports aus den Papiersäcken entweichen. Dies ist
jedoch aus Gründen der Sauberkeit und des Gesundheitsschutzes am Arbeitsplatz unerwünscht.
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Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es aus der DE-OS 28 10 244 bekannt,
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art einzusetzen. Hierbei wird der Formrahmen
vom Zylinder einer Kolben-Zylinderanordnung gebildet. Das Verpackungsmaterial besteht
aus einem Sack 28, der über das untere Ende des unten offenen Zylinders 12 gestülpt
ist.
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Beim Anfallen des Zylinders mit Pulver und anschließendem Verdichten
wird der Boden des Sackes mit Hilfe eines Formbodens 24 am unteren Ende des Zylinders
gehalten. Nach erfolgter Verdichtung (Fig. 3) wird der Preßkörper vom Kolben aus
dem unteren Zylinderende herausgeschoben, wobei der an einem Hydraulikkolben befestigte
Formboden in gleichem Maße zurückweicht (Fig. 4). Mit dem Preßkörper wird auch der
Sack vom Zylinder weggeschoben, so daß schließlich nur mehr der Preßkörper sich
im Sack befindet
und der Sack verschlossen werden kann. Bei diesem
Verfahren können entweder einzelne Säcke der Reihe nach auf den Zylinder aufgeschoben
und gefüllt werden; man kann jedoch auch aus einer auf den Zylinder kontinuierlich
zulaufenden Verpackungsmaterialbahn um den Zylinder herum einen Folienschlauch 58
bilden, der im Bereich des unteren Zylinderendes unter Bildung eines Sackes zugeschweißt
wird. Nach dem Abfüllen dieses Sackes wird dieser wiederum vom Kolben nach unten
geschoben und schließlich abgeschweißt, unter Bildung des nächsten Sackes (Fig.
5). Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist, daß bei dem Austreiben des Preßkörpers
dieser sich relativ zum Zylinder bewegen muB. Zu Beginn dieser Bewegung muß die
Haftreibung zwischen Preßkörper und Zylinderinnenumfangsfläche überwunden werden,
die relativ hoch sein kann, da der Preßkörper bei dem Verdichtungsvorgang innigen
Kontakt mit dieser Innenumfangsfläche erhält. Zusätzliche Reibungskräfte entstehen
dadurch, daß die Zylinderinnenumfangsfläche nicht glatt ist, sondern mit luftdurchlassenden
Axialschlitzen versehen ist. Diese Reibungskräfte führen nicht nur zu einer Schwergängigkeit
und ggf. zum Verklemmen des Kolbens im Zylinder, was besondere konstruktive Verstärkungen
der Kolbenzylinderanordnung erforderlich macht, um zuverlässige Funktion zu gewährleisten,
sondern-auch dazu, daß der Preßkörper mehr oder weniger stark zerbröckelt, so daß
die bei der Verdichtung erzielte Volumenreduzierung zum Teil wieder verloren geht.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie bei einfachem Aufbau und zuverlässiger
Funktion nach dem Verdichtungsvorgang hochverdichtete Preßkörper zur anschließenden
Verpackung bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Formrahmen aus einer das
Preßvolumen festlegenden Preßstellung in eine Freigabestellung radial nach außen
aufweitbar ausge-
bildet ist. Nach dem Verdichtungsvorgang, bei
dem sich der Formrahmen in seiner Preßstellung befindet, wird der Formrahmen in
seine Freigabestellung nach außen aufgeweitet.
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Beim anschließenden Wegbewegen des Preßkörpers vom Formrahmen mit
Hilfe des beweglichen Formbodens findet daher kein Entlangreiben des Preßkörpers
entlang der Innenflächen des Formrahmens statt, so daß der Preßkörper unbeschädigt
bleibt. Die zur Aufweitung des Formrahmens erforderliche Mechanik kann einfach aufgebaut
sein, da keine allzu großen Kräfte zu beherrschen sind.
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Eine weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Abpackeinrichtung
zur Belegung des Preßkörpers mit wenigstens einer am Preßkörper im wesentlichen
dicht anliegenden Verpackungsmaterialbahn ausgebildet ist. Mit einfachen Mitteln
erreicht man also, daß sich in der Verpackung des Preßkörpers kein ungenutzter Raum
ausbildet. Bei der aus der genannten DE-OS 28 10 244 bekannten Vorrichtung ist dagegen
ein Totraum innerhalb der Verpackungssäcke unvermeidlich, der dem Volumen des beim
Füllen und Verdichten innerhalb des Sackes angeordneten Abschnittes der Zylinderwand
entspricht. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil liegt darin, daß beim Belegen
des Preßkörpers mit Verpackungsmaterialbahnen Volumenänderungen des Preßkörpers
aufgrund unterschiedlicher Pulvereinwaags ohne Schwierigkeiten ausgeglichen werden
können, wohingegen bei der bekannten Vorrichtung die vorgegebene Sackgröße das Preßvolumen
festlegt und damit eine Variierung der Pulvereinwaage nur in engen Grenzen, wenn
überhaupt, möglich ist.
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Die Aufweitbarkeit des Rahmens wird bevorzugt dadurch erreiche, daß
der Formrahmen gesonderte schwenkbare und/oder linear verschiebbare Rahmenteile
umfaßt. Hierbei reicht es aus, wenn die beweglichen Rahmenteile als Teile eines
unteren Rahmenabschnitts sich in ihrer PreRstellung wenigstens über den Bereich
zwischen Formboden und dem sich in seiner Verdichtungsstellung befindlichen Kolben
erstrecken.
Die Reduzierung der axialen Länge der bewegbaren Rahmenteile auf den Bereich des
Preßvolumens reduziert den konstruktiven Aufwand, vor allem dann, wenn wie weiterhin
vorgeschlagen, der Formrahmen in einem oberen Rahmenabschnitt starr ausgebildet
ist, und die beweglichen Rahmenteile des unteren Rahmenabschnitts am oberen Rahmenabschnitt
beweglich, vorzugsweise drehbar, gelagert sind.
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Eine einfache zuverlässige Verbindung zwischen dem starren oberen
Rahmenabschnitt und den beweglichen Rahmenteilen erhält man dadurch, daß jedes bewegliche
Rahmenteil über wenigstens ein an der Rahmenaußenseite angebrachtes Klappscharnier
am oberen Rahmenabschnitt angelenkt ist.
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Um einen dichten Abschluß zwischen dem Rahmen und dem Rahmenboden
bzw. der auf dem Rahmenboden auf liegenden Verpackungsmaterialschicht zu erhalten
unter Vermeidung größerer Punktbelastungen wird vorgeschlagen, daß die beweglichen
Rahmenteile an ihrem am Formboden anliegenden Rand mit einem radial nach außen abstehenden
Randsteg versehen sind.
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In einer einfachen, mechanisch robusten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß jedem Rahmenteil eine Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, die eine an das
jeweilige Rahmenteil vorzugsweise über ein am Randsteg angeordnetes Gelenk angreifende
Zugstange umfaßt. Die Zugstange kann dabei elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch
betätigbar sein.
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Der Formrahmen kann aus Teil-Hohlzylindern-gebildet sein; die Herstellung
und Handhabung der Vorrichtung vereinfacht sich jedoch für den Fall, daß, wie erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die Formrahmenwände in einer zur Bewegungsachse senkrechten Schnittebene
einem Polygon, vorzugswei-
se einem Rechteck folgen und daß jeder
Polygonseite ein gesondertes, bewegliches Rahmenteil zugeordnet ist. Werden die
Rahmenteile beispielsweise rechtwinklig nach außen geschwenkt, so kann der Preßkörper
in horizontaler Richtung aus dem Bereich des Formrahmens zur Abpackeinrichtung verschoben
werden ohne am Formrahmen anzustossen. Hierbei wird angenommen, daß die Bewegungsachse
des Kolbens lotrecht verläuft.
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Um spitze Polygonecken des Preßkörpers zu vermeiden, bei denen die
Gefahr eines Abbröckelns besteht, wird vorgeschlagen, daß die Innenfläche des Formrahmens
im Bereich der Polygonecken angefast oder abgerundet ist, vorzugsweise mittels entsprechend
ausgebildeter Eckeneinsatz stücke.
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Eine mechanisch stabile, dennoch leichte und im wesentlichen pulverundurchlässige
Ausführungsform des Kolbens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben doppelbödig
ausgebildet ist mit einem dem Formboden nähergelegenen für Luft durchlässigen und
für das Pulver im wesentlichen undurchlässigen Siebboden und einem vom Formboden
entfernteren, formstabilen luftdurchlässigen Tragboden, an dem sich der Siebboden
ggf. über Abstandsstege abstützt.
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Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, daß der Siebboden schlitzblechartig
ist. Um ein Durchtreten von Pulver durch den Kolben im wesentlichen völlig auszuschließen,
besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß am Kolben ein Papier- oder Stoffilter
angebracht ist, vorzugsweise auf der vom Siebboden abgewandten Seite des Tragbodens.
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Wie bereits angegeben, besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit unterschiedliche
Pulvermengen zu verdichten und abzupacken, womit entsprechenden Kundenwünschen Rechnung
getragen werden kann. Es ist daher von Vorteil, wenn eine Vorwiege- und Einfülleinrichtung
zur Zufuhr abgewogener Pulvermengen in den Zylinder vorgesehen ist. Hierbei wird
vorgeschlagen,
daß die Vorwiege- und Einfülleinrichtung derart gegenüber dem Formrahmen beweglich
ausgebildet ist, daß ein Einfüllrohr der Vorwiege- und Einfülleinrichtung bei außerhalb
des Formrahmens befindlichem Kolben in eine Einfüllstellung oberhalb des Formrahmens
bewegbar ist.
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Der Formrahmen wird daher nicht durch eine Pulverzufuhröffnung oder
dergleichen geschwächt. Auch lassen sich bei dieser Anordnung schneller entsprechende
Formrahmen austauschen.
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Da, wie ebenfalls bereits erwähnt, der Preßkörper seitlich aus der
hochgeklappten Preßform herausbewegt werden kann, wird vorgeschlagen, ein Transportband
einzusetzen, welches den Preßkörper er Abpackeinheit zuführt und gleichzeitig als
Formboden dient.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Abpackeinrichtung zum Einschlagen des Preßkörpers in die jeweils darunterliegende
Verpackungsmaterialbahn ausgebildet ist. Der Preßkörper wird daher, einem Butterstück
vergleichbar, in ein Bahnstück der Verpackungsmaterialbahn eingepackt. Der Verpackungsvorgang
wird durch die Polygonform des Preßkörpers vereinfacht.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Abpackeinrichtung eine Zuführung einer zweiten Verpackungsmaterialbahn umfaßt,
die diese Bahn auf den Preßkörper ablegt, und daß eine Einrichtung zum Verbinden,
vorzugsweise Verschweißen, der unter dem Preßkörper liegenden Bahn mit der zweiten
Bahn rings um den Preßkörper vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform bereitet
es keinerlei Schwierigkeiten Preßkörper mit stark unterschiedlicher Pulvereinwaage
und dementsprechend unterschiedlicher Preßkörperhöhe abzupacken, da lediglich mehr
oder weniger große Stücke an zweiter Verpackungsmaterialbahn auf dem Preßkörper
abzulegen sind; im Falle eines Aufschweißens elastischer
und/oder
thermoplastischer Folie brauchen die Folienabmessungen im allgemeinen überhaupt
nicht verändert werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1A bis 1G schematische Darstellungen aufeinanderfolgender
Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verdichten und Verpacken pulverförmiger,
lufthaltiger Stoffe; Fig. 2 eine isometrische, teilweise abgebrochene D&rstellung
der Vorrichtung beim Abfüllen gemäß Fig. 1A; Fig. 3 eine Darstellung entsprechend
Fig. 2 nach dem Verdichten und Aufklappen des Formrahmens gemäß Fig. 1 F; Fig. 4
eine geschnittene Seitenansicht des in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 und 3 eingesetzten
Formrahmens samt Kolben im Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 5; Fig. 5 eine
Draufsicht der Anordnung nach Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie V-V; und Fig.
6A bis 6G eine schematische Darstellung aufeinanderfolgender Arbeitsschritte einer
abgewandelten erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verdichten und Verpacken pulverförmiger
lufthaltiger Stoffe.
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Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zum Verdichten und Verpacken
pulverförmiger, lufthaltiger Stoffe ist allgemein
mit 10 bezeichnet
und besteht im wesentlichen aus einer in Fig. 2 links dargestellten Abfüll- und
Verdichtungsstation 12 und einer Abpackstation 14, die mit-der Station 12 über ein
auf Rollen 16 gelagertes Transportband 18 terbunden ist. Die Abfüll- und Verdichtungsstation
12 besteht im wesentlichen aus einem Vorwiegebehälter 20 mit schräg nach unten abstehenden,
absperrbaren Einfüllrohr 22 und einer durch ein Zeigermeßgerät 24 symbolisierte
Wägeeinrichtung zum Abwiegen des in den Vorwiegebehälter 20 über einen oberen Einfüllstutzen
26 eingefüllten Pulvers 28. Die Abfüll- und Verdichtungsstation 12 umfaßt weiterhin
eine Verdichtungskolben-Anordnung 29 aus einem klappbaren Formrahmen 30 und einem
Verdichtungskolben 32,der von einer in lotrechter Richtung (Bewegungsachse X) hin
und her bewegbaren Kolbenstange 34 in den nach oben offenen Formrahmen 30 bewegbar
ist. Der Umriß des Kolbens 32 ist an die öffnung des Formrahmens 30 angepaßt, so
daß im Formrahmen 30 befindliches Pulver 28 vom Kolben 32 verdichtet werden kann.
Das eingeschlossene Volumen wird dabei nach oben hin vom Kolben 32 und nach unten
hin von einer auf das Transportband 18 abgelegten Verpackungsmaterialbahn 36 begrenzt,
da der Rahmen 30 nach unten hin offen ist und auf die allseits überstehende Verpackungsmaterialbahn
36 abgelegt ist. Wie später noch genauer erläutert werden wird, besteht die untere
Hälfte des Formrahmens 30-aus insgesamt vier Rahmenteilen 38, von denen jede eine
Seitenwand des unteren Rahmenabschnitts 40 des im Horizontalschnitt rechteckigen
Formrahmens 30 bildet. Diese vier Rahmenteile 38 sind am oberen Rahmenabschnitt
42 über Klappscharniere 44 derart angelenkt, daß die Rahmenteile 38 in bezug-auf
die Bewegungsachse X radial nach außen, z.B. um 900 geklappt werden können, wie
dies aus den schematischen Fig. 1E und 1F hervorgeht.
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Die in Fig. 2 vereinfacht dargestellte Abpackstation 14 dient der
Verpackung eines über das Band 18 herantransportierten Preßkörpers 46. Hierbei wird
gemäß Fig. 6G
eine zweite Verpackungsmaterialbahn 48 von oben her
auf den Preßkörper 46 gelegt und anschließend mit der unterhalb des Preßkörpers
46 liegenden Verpackungsmaterialbahn 36 rund um den Preßkörper 46 verbunden, vorzugsweise
verschweißt.Dieskann beispielsweise durch den in Fig. 2 angedeuteten, an die Außenkontur
des Preßkörpers 46 angepaßten Verschweißrahmen 50 erreicht werden, der nach unten
abgesenkt wird und, den Preßkörper 46 umgreifend,beide Materialbahnen 36 und 48
entweder durch unmittelbare Wärmezufuhr oder mittels Mikrowellen verschweißt. In
Fig.
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2 ist ferner noch ein symbolisch dargestellter Abschneidestab 52 erkennbar,
der den auf diese Weise eingeschweißten Preßkörper nach entsprechendem Weitertransport
durch das Band 18 in Fig. 2 nach rechts an dessen hinterer Querkante von den nachlaufenden
Bahnen 36 und 48 abschneidet.
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Die Bahnen 36 und 48 können beispielsweise von an der Vorrichtung
10 gelagerten Rollen 54 und 56 abgegeben werden.
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Wie in Fig. 3 und in Fig. 1G angedeutet ist, kann der Preßkörper 46
jedoch auch dadurch abgepackt werden, daß er in die unter ihm liegende Verpackungsmaterialbahn
36 eingeschlagen wird, wie z.B. ein Butterstück. Dieses Einschlagen kann vorn Hand
vorgenommen werden; das Abpacken an der in Fig. 3 und 1G mit 14' bezeichneten Abpackstation
kann jedoch auch mit an sich bekannten, nicht dargestellten, Verpackungsmaschinen
vorgenommen werden.
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Im folgenden wird anhand der Fig. 1A bis 1G der prinzipielle Arbeitsablauf
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verdichten und Verpacken pulverförmiger Stoffe
erläutert. Anschließend werden bauliche Einzelheiten der Abfüll- und Verdichtungsvorrichtung
12 unter Zuhilfenahme der Fig. 4 und 5 behandelt.
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Fig. 1A zeigt den noch leeren Formrahmen 30, der auf der Verpackungsmaterialbahn
36 ruht. Der Vorwiegebehälter 20 ist mit einer abgewogenen Menge an Pulver 28 gefüllt.
Aus
der in Fig. 1A mit durchgezogener Linie dargestellten Ausgangsstellung
wird der Vorwiegebehälter 20 in Richtung des Pfeils A horizontal verschoben, bis
sein Einfüllrohr 22 über der Öffnung des Formrahmens 30 liegt (mit unterbrochener
Umrißlinie angedeutete Einfüllstellung 20' des Vorwiegebehälters 20). Nunmehr kann
das Pulver 28 in den Formrahmen 30 eingefüllt werden (Bewegungsrichtung B des Pulvers
28).
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Fig. 1B zeigt den mit Pulver 28 angefüllten Formrahmen 30 sowie den
leeren Vorwiegebehälter 20.
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Daraufhin wird der Vorwiegebehälter 20 wieder in seine Ausgangsstellung
verschoben (Bewegungspfeil C in Fig. 1C), in welcher Ausgangsstellung bereits Pulver
für die nächste Charge eingefüllt (Pfeil D) und eingewogen werden kann.
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Währenddessen wird der Verdichtungskolben 32'in die obere Mündung
des Formrahmens 30 eingesetzt. Hierzu kann es notwendig sein, den Kolben 32 von
einer nicht dargestellten Ausgangsstellung seitlich des Formrahmens 30 zum Formrahmen
30 hin zu verschieben (BewegungspfeilN). In der in den Fig. 2 und 3 dargestellten
Ausführungsform entfällt eine derartige Querbewegung, da der Verdichtungskolben
32 in seiner in den Fig. 2 und 3 abgebildeten Ausgangsstellung soweit nach oben
hin vom Formrahmen 30 weg -bewegt ist, daß ein Einfüllen des Pulvers 28 über das
schräg verlaufende Einfüllrohr 22 möglich ist.
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Nun kann der Verdichtungskolben 32 mittels der Kolbenstange 34 nach
unten gedrückt werden (Bewegungsrichtung E in Fig. 1D), um das Pulver-zu verdichten.
Der Verdichtungskolben 32 ist luftdurchlässig ausgebildet, so daß die im Pulver
eingeschlossene pkkludierte) Luft nach oben entweichen kann (strichlierte Pfeile
F). In der in Fig.
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1 Ddargestellten,als Verdichtungsstellung bezeichneten unteren Totpunktlage
des Verdichtungskolbens 32 befindet sich die Unterseite 57 des Verdichtungskolbens
32 zumindest
geringfügig unterhalb der Trennlinie zwischen dem
klappbaren unteren Abschnitt 40 und dem starren oberen Abschnitt 42 des Formrahmens
30.
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Anschließend wird der Verdichtungskolben 32 wieder angehoben (Pfeil
G in Fig. 1E) und in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. Gleichzeitig werden die
den unteren Abschnitt 40 bildenden Rahmenteile 38 nach auswärts geklappt (Pfeile
O in Fig. 1E) bis sie die in Fig. 1F dargestellte horizontale Lage 38' einnehmen.
Der aus dem im Formrahmen 30 auf diese Weise verdlchteten Pulver 28 gebildete Preßkörper
46 ist nunmehr sowohl nach oben als auch nach allen Seiten hin frei und kann daher
vom Formrahmen 30 weg zur Weiterverarbeitung, insbesondere zum Abpacken befördert
werden, vorzugsweise dadurch, daß der Preßkörper 46 in horizontaler Richtung(Pfeil
H in Fig.lF) vom hozhgeklappe ten Formrahmen mit Hilfe des Förderbands 18 weg bewegt
wird; der Formrahmen 30 wird dabei mit Hilfe einer noch zu erläuternden Rahmenkonstruktion
mit Abstand oberhalb des Bandes 18 gehalten.
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Innerhalb der Abpackstation 14' gemäß Fig. 1G (bzw. Abpackstation
14 gemäß Fig. 2 und 6G) wird der vom Band angelieferte Preßkörper 46 dann abgepackt.
In Fig. 1G ist mit Pfeilen K der Bewegungsweg der Ränder der Verpackungsmaterialbahn
36 beim Einschlagen des Preßkörpers 46 angedeutet Mit unterbrochener Linie ist eine
Zwischenstellung 36' der Bahn 36 eingezeichnet.
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Die Abfüll- und Verdichtungsstation 12 umfaßt eine Rahmenkonstruktion
60, die sich beidseits des Förderbandes 18 auf dem Untergrund abstützt. Die Rahmenkonstruktion
60.ist nur teilweise abgebildet. Man erkennt in Fig. 2 zwei vertikale Stützen 62
beidseits des Bandes 18, die durch ein Querprofil 64 miteinander verbunden sind.
Ein in horizonmauer Ebene angeordneter quadratischer Halterahmen 66 aus gehrungsartig
zusammengeschweißten, nach außen offenen
U-Profilen 68 ist an der
Rahmenkonstruktion 60 in nicht dargestellter Weise starr befestigt. An jedem U-Profil
68 ist der Zylinderboden einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinderanordnung
70 angelenkt mit zur U-Profil-Längsrichtung paralleler Drehachse. Die jeweilige
Kolbenstange 72 ist mit ihrem freien Ende jeweils am unteren Rand eines Rahmenteils
38 angelenkt, wie noch in Verbindung mit den Fig. 4 und 5 näher beschrieben werden
wird.
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An der Rahmenkonstruktion 60 ist ferner ein Verschieberahmen 74 befestigt,
beispielsweise über in den Fig. 2 und 3 angedeutete Verbindungsstege 76. Der Verschieberahmen
74 besteht aus zwei horizontal, parallel und mit Abstand voneinander angeordneten,
quer zur Verschieberichtung H des Bandes 18 verlaufenden U-Profilen 78, deren Profilöffnungen
einander zugewandt sind. Eine horizontale, beidseits in die Profilöffnungen der
Profile 78 eingreifende Tragplatte 80 kann folglich in Richtung der U-Profile hin
und her verschoben werden. In eine zentrale Öffnung der Tragplatte 80 ist der Vorwiegebehälter
20 eingesetzt. Dieser kann daher aus seiner in Fig. 3 dargestellten Ausgangsstellung,
die der in Fig. 1A links dargestellten Stellung entspricht, in Richtung zum Formrahmen
30 verschoben werden (Richtung A) bis er schließlich die in Fig. 2 dargestellte
Einfüllstellung 20' erreicht, in der das Einfüllrohr 22 oberhalb des Formrahmens
30 endet. Das Einfüllrohr 22 ist mit seinem unteren Ende in einer vertikalen, die
Richtung A enthaltenden Ebene in Richtung A verschwenkt, derart, daß es bei seiner
Einfüllstellung gemäß Fig. 2 bzw. Fig. 1B nicht mit dem Verdichtungskolben 32 kollidiert,
der in seine Ausgangsstellung genau oberhalb des Formrahmens 30 hochgezogen worden
ist. Damit das schräg verlaufende Einfüllrohr 22 nicht mit dem Halterahmen 66 zusammenstößt,
ist dieser mit einem entsprechenden Schlitz 82 versehen, in den das Rohr 22 einfahren
kann. Man könnte zwar auch das Rohr 22 unter noch
stärkerer Abwinklung
unterhalb des Rahmens 66 vorbeiführen, was jedoch aufgrund der weiter verminderten
Rohrneigung eine Verstopfung des Rohrs 22 mit Pulver zur Folge haben könnte. An
der Rahmenkonstruktion 60 ist schließlich noch eine Kolben-Zylindereinheit 84 befestigt,
und zwar über eine am Zylinder 86 befestigte Flanschplatte 88. Die Flanschplatte
88 liegt sowohl auf dem Querprofil 64 als auch auf dem in Fig. 2 linken U-Profil
78 auf. Während des normalen Betriebes behält die Flanschplatte ihre Lage bei, da
der Verdichtungekolben 32 lediglich in vertikaler Richtung X hin und her verschoben
wird. Zur Service- oder Umbauzwecken kann die Flanschplatte 88 jedoch mit samt der
Kolben-Zylindereinheit 84 längs der sie tragenden Profile verschoben werden.
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Der klappbare Formrahmen 30 ist ebenfalls an der Rahmenkonstruktion
60 befestigt.Zwei vertikale Vierkantrohre 90 sind in den Fig. 2 und 3 angedeutet,
deren jeweils untere Enden an einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des Rahmens
an der Rahmenoberseite befestigt (angeschweißt) sind und deren jeweils obere Enden
an der Rahmenkonstruktion 60 befestigt sind. Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, gehen
die Vierkantrohre 90 dabei jeweils von einem Randsteg 92 aus, der am oberen Rand
des- Formrahmens horizontal nach außen absteht. Der Randsteg 92 erhöht die Stabilität
des im übrigen aus vier vertikalen, in der Draufsicht ein Rechteck bildenden Seitenwänden
96 bestehenden oberen Abschnitts 42 des Formrahmens 30. An jeder Seitenwand 96 im
Bereich des unteren Horizontalrandes sind jeweils zwei Klappscharniere 44 befestigt,
die die Seitenwände 96 jeweils mit einem Rahmenteil 38 gelenkig verbinden. In der
Preßstellung der Rahmenteile 38 gemäß Fig. 2(siehe auch Fig. 1S bis-1E sowie die
strichpunktierte Umrißlinie in Fig. 4) bilden die Rahmenteile 38 die Fortsetzung
der Seitenwände 96 nach unten zum Band 18 hin. Der Formrahmen 30 besitzt in dieser
Stellung also eine glatt durchgehende, stufenfreie,vertikale Innenumfangsfläche
vom Randsteg 92 bis
zur Auflagefläche hin, die beispielsweise von
der Verpakkungsmaterialbahn 36 gebildet sein kann. In dieser Stellung stossen die-oberen
Horizontalränder der vertikalen Rahmenteile 38 dicht an die jeweiligen unteren Horizontalränder
der Seitenwände 96 an; ebenso liegen auch in den Eckbereichen des Formrahmens 30
die vertikalen Ränder aufeinanderfolgender vertikaler Rahmenteile 38 dicht aneinander.
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Hierbei ist es nicht erforderlich, daß die Rahmenteile luftdicht abschließen;
es genügt, wenn beim Preßvorgang kein oder nur wenig Pulver aus dem geschlossenen
Formrahmen 30 dringt.
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Um die Abdichtung des Formrahmens 30 gegenüber dem Untergrund, d.h.
gegenüber der Verpackungsmaterialbahn 36 unter Vermeidung von Punktbelastungen der
Bahn zu verbessern, ist an den unteren Horizontalrändern der vertikalen Rahmenteile
38 ähnlich dem Randsteg 92 jeweils ein nach außen abstehender horizontaler Randsteg
98 vorgesehen. Im Winkel zwischen Randsteg 98 und anschließender Wand 100 jedes
Rahmenteils 38 ist ein Schwenkgelenk für das Ende der erwähnten Kolbenstange 72
der jeweiligen Kolben-Zylindereinheit 70 vorgesehen. Dieses Schwenkgelenk kann beispielsweise
aus zwei voneinander beabstandeten Blöcken 102 bestehen, zwischen die der Kopf der
in.Fig. 4 strichliert angedeuteten Kolbenstange 72 einzusetzen ist mit einem die
Blöcke 102 sowie den Kopf der Kolbenstange 72 quer.durchsetzenden Drehlagerbolzen
104.
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Insbesondere die Fig. 4 und 5 zeigen, daß die Innenumfangsecken des
Formrahmens 30 abgeschrägt sind, um dementsprechend angefaste Vertikalkanten des
Preßkörpers 46 (siehe z.B. Fig. 2 rechts) zu erhalten. Hierzu sind in den oberen
Abschnitt 42 des Formrahmens 30 jeweils prismenartige Eckeneinsatzstücke 106 eingesetzt,
die sich in dementsprechend ausgebildeten, in vertikaler Ebene halbierten Eckeneinsatzstückhälften
108 nach unten hin fortsetzen.
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Die Eckeneinsatzstückhälften 108 sind jeweils an eine der beiden in
dieser Ecke aneinander stossenden Rahmenteile 38 befestigt. Die Trennungslinie zwischen
zwei Eckeneinsatzstückhälften 108 ist in Fig. 4 mit 110 bezeichnet. Bei nach außen
geklappten Rahmenteilen 38 stehen die Eckeneinsatzstückhälften geringfügig nach
unten vor; die Höhe a des Preßkörpers ist jedoch derart festgelegt, daß der Preßkörper
46 ohne an den Einsatzstückhälften 108 anzustossen quer aus dem aufgeklappten Formrahmen
30 heraus bewegt werden kann.
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Wie Fig. 4 zeigt, ist der Verdichtungskolben 32 doppelbödig ausgebildet.
in. formstabiler (Metallblechstärke 10 mm) Tragboden 1.11 ist über eine Flanschplatte
112 am unteren, freien Ende der Kolbenstange 34 befestigt. Auf der von der Kolbenstange
34 abgewandten Unterseite des Tragbodens 111 ist ein zu diesem paralleler Siebboden
114 vorgesehen, der sich über in Fig. 4 erkennbare Abstandsstege 116 am Tragboden
111 abstützt. Die Seitenränder 118 des Siebbodens 114 sind vertikal nach oben bis
zum Tragboden 111 hin hochgezogen. Trotz der relativ geringen Blechstärke des Siebbodens
114 von ca. 1 mm ergibt sich ein relativ hoch belastbarer, verwindungssteifer Verdichtungskolben
32. Aufgrund der geringen Blechstärke des Siebbodens 114 bereitet es keine größeren
Schwierigkeiten in den Siebboden 114 für. das Pulver im wesentlichen undurchläßige
Schlitze 120 einzuarbeiten, beispielsweise mit einer Schlitzgröße'von 10 x 0,75
mm. Im Tragbodenlil sind einzelne, relativ große Entlüftungsbohrungen 122 eingearbeitet.
Der Verdichtungskolben 32 ist demnach zwar luftdurchlässig, jedoch im wesentlichen
undurchlässig für das zu verdichtende Pulver. Um auszuschließen, daß Pulver beim
Verdichten entweicht, kann auf der Oberseite des Verdichtungskolbens 32 noch eine
Stoff- oder Papierfilterbahn 124 aufgespannt werden.
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Die prinzipielle Funktion der Vorrichtung 10 zur Verdichtung und Verpackung
pulverförmiger Stoffe wie Kieselsäure, Tonerde, Kaoline, feine Mehle, Quarzmehle,
insbesondere mit Teilchengröße zwischen 2 und 6 ßm geht zum größten Teil bereits
aus vorstehender Beschreibung hervor. Im weiteren soll daher lediglich kurz das
Zusammenwirken der Teile der speziellen Bauform gemäß Fig-. 2 bis 5 geschildert
werden.
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Zum Füllen des Formrahmens 30 mit Pulver wird der Vorwiegebehälter
20 aus seiner in Fig. 3 dargestellten Ausgangsstellung in Richtung A in seine Einfüllstellung
20' verschoben, wobei sich dementsprechend die Tragplatte 80 innerhalb des Verschieberahmens
74 verlagert (Fig. 2). Nach erfolgtem Einfüllen des Pulvers-wird der Vo.rwiegebehälter
20 wiederum zurückverschoben. Nun wird die elektromechanische, pneumatische oder
hydraulische Kolbenzylindereinheit 84 betätigt, woraufhin sich der Kolben 34 nach
unten auf den Formrahmen 30 zu bewegt. Der Verdichtungskolben 32 taucht nunmehr
inden Formrahmen 30 ein; Der Verdichtungskolben 32 ist in den Formrahmen 30 eingepaßt,
so daß es bei der weiteren Bewegung des Verdichtungskolbens 32 innerhalb des Formrahmens
30nach unten zu einer Verdichtung des umschlossenen Pulvers kommt; Die eingeschlossene
Luft kann durch die Schlitze 120 sowie die Entlüftungsöffnungen 122 nach oben entweichen.
Schließlich erreicht der Verdichtungskolben 32 seinen in Fig. 4 mit strichpunktierter
Linie angedeutete untere Totpunktstellung, die Preßstellung.
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Das hierdurch definierte Preßvolumen, welches im wesentlichen dem
Volumen des hierdurch hergestellten Preßkörpers 46 entspricht, beträgt etwa die
Hälfte des Ausgangsvolumens des in dem Formrahmen 30 eingefüllten Pulvers; der Preßdruck
beträgt etwa 0,6 MPa (6bar). Nunmehr wird die Kolbenstange 34 mit samt dem Verdichtungskolben
32 wieder nach oben bewegt und der Formrahmen 30 aufgeklappt.
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Letzteres geschieht dadurch, daß die vier elektromechanischen, pneumatischen
oder hydraulischen Kolben-Zylinder-
einheiten 70 betätigt werden,
woraufhin die jeweiligen Kolbenstangen 72 nach oben in den Zylinder einfahren und
dabei die Rahmenteile 38 um 900 nach außen hochklappen. Nun kann der Preßkörper
46 vom Förderband 18 in Richtung H aus dem Bereich des Formrahmens 30 heraus und
zur jeweils vorgesehenen Abpackstation 14 bzw. 14' bewegt werden. Bei der Verpackungsart
durch Einschlagen des Preßkörpers (Fig. 1G und 3) ist zu beachten, daß vor dem Einschlagen
das entsprechende Bahnstück von der nachfolgenden endlosen Bahn abzutrennen ist
(Trennspalt 130 in Fig. 3)..
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In den Fig. 6A bis 6G ist der Arbeitsablauf bei einer erfindungsgemäß
abgewandelten Vorrichtung zum Verdichten und Verpacken pulverförmiger lufthaltiger
Stoffe dargestellt. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der anhand der Fig.
1 bis 5 beschriebenen Vorrichtung lediglich darin, daß anstelle des Formrahmens
30 mit einem starren oberen Rahmenabschnitt 42 und an diesem gelenkig angebracht
ten, den unteren Rahmenabschnitt 40 bildenden Rahmenteilen 38 ein mit 230 bezeichneter
Formrahmen eingesetzt wird, dessen Seitenwände 231 als ganze vom Preßkörper 46 linear
weg bewegbar sind. Der sonstige Betriebsablauf ist der gleiche. Es wird demnach
gemäß Fig. 6A als erstes der Vorwiegebehälter 20 zum Formrahmen 230 in Richtung
A verschoben und das Pulver 28 in den Formrahmen 230 eingefüllt (Fig. 6B). Anschließend
wird der Vorwiegebehälter 20 wieder weg bewegt und der Verdichtungskolben 32 in
die obere Öffnung des Formrahmens 230 abgesenkt (Fig. 6C). Nach der in Fig. 6D dargestellten
Verdichtung des Pulvers wird der Verdichtungskolben 32 wieder nach oben bewegt unter
Zurücklassung des Preßkörpers 46. Nun werden die Seitenwände 231 in horizontaler
Richtung L vom Preßkörper 46 weg nach außen verschoben und anschließend nach oben
angehoben (Bewegungspfeile M). Beide Bewegungen können jedoch auch überlagert werden,
so daß man eine schräg nach oben und auswärts gerichtete Bewegung der Wände 231
erhält. Der
Preßkörper 46 kann nunmehr in Richtung H zur jeweils
vorgesehenen Abpackstation (hier beispielsweise 14) auf dem Band 18 verschoben werden.
Die Seitenwände 231 werden dann aus ihrer in Fig. 6G mit durchgezogener Linie dargestellten
Freigabestellung in ihre strichliert dargestellte Preßstellung zurückbewegt, woraufhin
ein neuer Zyklus beginnen kann. Währenddessen wird der Preßkörper 46 verpackt, beispielsweise
dadurch, daß eine zweite Verpackungsmaterialbahn 48 auf den Preßkörper 46 abgelegt
und mit der unten liegenden Bahn 36 verschweißt wird. Dies wurde bereits in Verbindung
mit Fig. 2 näher erläutert.
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Anzumerken ist, daß das Transportband 18 beim Preßvorgang als Formboden
dient. Um hierbei ein Durchbiegen des Bandes 18 zu verhindern, sind die Rollen 16
unterhalb des Bandes 18 dicht nebeneinander angeordnet; falls dies nicht ausreicht,
kann auch eine Andruckplatte zwischen Band 18 und Rollen 16 unterhalb des Formrahmens
30 angeordnet werden. Für den aufweitbaren Formboden sind auch andere Konstruktionen
möglich wie z.B. nach dem Prinzip der Kuchenspringform arbeitende Formböden.
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Die Preßkörper können auch auf andere Weise verpackt werden, z.B.
durch Einschweißen in Schrumpffolie.