DE3422521A1 - Vorrichtung zur volumetrischen abgabe von schuettgut - Google Patents

Description

DIPL-ING. WILHELM STELLRECHT M.Sc. 3422521

DIPL-PHYS. DR: DIETER GRJE6SBACH DIPL-PHYS. WAITER HAECKER DIPL-PHYS-DR-ULRICHBOHME - 4 *

PATENTANWÄLTE UHLANOSTR. 14c - 7000 STUTTGART 1

Vorrichtung zur volumetrischen Abgabe von Schüttgut

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur volumetrischen Abgabe von Schüttgut gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs

Bei der volumetrischen Dosierung mit einer Förderschnecke hängt die abgegebene Menge ausser von dem Durchmesser und der Steigung der Schnecke noch von der Umdrehungszahl und von der Laufzeit ab. Für die Dosierung von grobem Material, wie Sand, Kies oder dergleichen genügt eine übliche Dosierschnecke, weil es dabei selten um eine immer genau einzuhaltende Menge handelt und Abweichungen ohne weiteres in Kauf genommen werden können.

Hingegen genügt in der Verpackungstechnik die Genauigkeit der solcherart abgemessenen Mengen nicht und es sind noch andere Messeinrichtungen, wie Waagen oder dergleichen notwendig, um die geforderte Genauigkeit erfüllen zu können.

In der CH-A 477 342 wird vorgeschlagen, für sehr kleine Mengen von stark fliessfähigem Material, wie beispielsweise von Pulver in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie, unmittelbar hinter dem Schneckenende eine mit Durchtrittsöffnungen versehene Stauscheibe in das Gehäuse einzusetzen.

Damit kann ein Nachfliessen des Materials verhindert werden und es wird nur gerade das mit der Schnecke geförderte Material abgegeben. Indem der Einsatz einer solchen Dosiervorrichtung auf stark fliessendes Schüttgut beschränkt ist, muss nicht mit Brückenbildung des Materials gerechnet werden.

Wenn es sich dagegen beim Schüttgut um weniger leicht fliessendes Material handelt, welches eine grosse Kohäsion aufweist, wie beispielsweise Seifenflocken, oder das leicht zum Zusammenbacken neigt, wie Mehl oder andere bekannte pulverige Nahrungsmittel, dann stimmt die derart ausgemessene Menge nicht immer mit dem vorgesehenen Wert überein.

Gemäss der CH-A 505 371 soll die Brückenbildung dadurch vermieden werden, dass bei einer unterhalb des Vorratsbehälters angeordneten Schnecke wenigstens die unter der Abgabeöffnung des Vorratsbehälters liegenden Gänge der Schnecke mit einem schneidenartigen Rand versehen sind. Eine solche Schnecke schneidet in das Material ein und verpresst es nicht, wie es bei stupfen Rändern beobachtet werden kann. Jedoch wird auch hier das Material in der jeweiligen Dichte gefördert, so dass trotzdem unterschiedliche Mengen bei gleichem Volumen abgegeben werden.

Ein anderer Weg wird von der SU-A 720 304 vorgeschlagen. Die ebenfalls horizontal unter dem Vorratsbehälter angeordnete Dosierschnecke ist mit einem Drehantrieb und mit einem Verschiebeantrieb versehen. Durch Drehen schraubt sich die Schnecke im Material von der Abgabestelle weg und bei axialer Ausstossbewegung und gleichzeitiger Rotation wird eine bestimmte Menge in einen Abgabeschacht gefördert. Der Abgabeschacht ist mit einem mit der Ausstossbewegung synchron betätigten Absperrschieber verschlossen. Auch bei dieser Anordnung kann sich eine Brücke im Vorratsbehälter bilden. Durch die Ausstossbewegung wird auf das Material ein Druck ausgeübt, weil der Abgabeschacht senkrecht zur Förderrichtung der Schnecke angeordnet ist. Dies ist jedoch nicht überall erwünscht.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur volumetrisehen Abgabe von Schüttgut zu schaffen, mit der nicht nur in rascher Folge präzise Megen des Schüttgutes abgegeben werden können, sondern bei der gleichzeitig an mehreren Stellen der Verpackungsmaschine genau gleiche oder in gleichem Verhältnis stehende Mengen abgegeben werden können.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Besonders vorteilhafte Ausbildungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Schnittansichten einer volumetrischen Abgabevorrichtung in zwei verschiedenen Betriebsstellungen, zur Erläuterung des Prinzips,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Dosiervorrichtung in schematischer Darstellungsweise mit zwei Vorrichtungen nach der Erfindung, und

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit von abgegebenem Volumen von verschiedenen Einstellungen.

An einem Maschinenteil 10 ist ein über einen Zuführkanal beschickter Vorratsbehälter 12 befestigt. Der Vorratsbehälter 12 ist beispielsweise birnenförmig ausgebildet und am oberen weiteren Ende 13 offen und am unteren engeren Ende durch eine zweischenklige Abschlussklappe 15, 16 verschlossen. Der Abgabeschacht 17 vor dem genannten unteren Ende 14 ist als rohrförmiges Gehäuse 18 für eine Förderschnecke 20 mit senkrecht verlaufender Achse ausgebildet.

Die Dosierschnecke 20 ist mittels einer Antriebswelle 21 mit einem über dem Vorratsbehälter 12 angeordneten Motor 22 mit Reduktionsgetriebe verbunden. Der Motor 22 seinerseits ist an einem Schlitten 23 befestigt, der vertikalverschieblich auf Schienen 24 geführt ist. Mit einer an einem zweiarmigen Hebel 26 angelenkten Zugstange 25 ist der Schlitten 23 mit einer durch einen Exzenterantrieb 28 gesteuerten Pleuelstange 27 verbunden. Der Exzenterantrieb 28 besteht seinerseits aus einer Kurvenscheibe 30 mit Führungsnut 31 und einer Abtasterrolle 32, die an einem am Maschinenteil 10 angelenkten Antriebshebel 33 drehbar befestigt ist.

Die Verbindungsstelle von Pleuelstange 27 und zweiarmigem Hebel 26 ist verstellbar, indem der eine Hebelarm 40 mit einem Längsschlitz 41 versehen ist und die Pleuelstange 27

mit einem Stift 42, beispielsweise dem Schaft einer Bolzenschraube, in diesem Längsschlitz 41 drehbar befestigt ist.

Die Schenkel 15, 16 der Abschlussklappe sind in einer jedem Fachmann der Verpackungstechnik bekannten Weise mit dem Antrieb des Exzenterantriebs 28 verbunden, derart, dass die beiden Schenkel 15, 16 eine Bewegung in Richtung der Pfeile A ausführen, wenn die Pleuelstange 2 7 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles B ausführt.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung zur volumetrischen Abgabe von Schüttgut ist die folgende:

Dem Vorratsbehälter 12 wird

über die Produktezuführung 11 so lange schüttbares Gut zugeführt , bis der Vorratsbehälter 12 gefüllt ist. Durch Drehen der Förderschnecke 20 in Richtung des Pfeiles C wird die Förderschnecke 20 von der Stellung gemäss Fig. 1 in die Stellung gemäss Fig. 2 nach oben aus dem Material herausgeschraubt. Bei gleichzeitigem Oeffnen der Abschlussklappschenkel 15, 16 wird die Förderschnecke 20 mittels des Exzenterantriebs 28 nach unten gestossen, um damit das gesamte Material, das sich im Gehäuse 18 zwischen dem Ende der Förderschnecke 20 und der Abschlussklappe befindet, herauszustossen,

• ··

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indem die Förderschnecke 20 ohne Drehung von der Stellung gemäss Fig. 2 in die Stellung gemäss Fig. 1 in axialer Richtung verschoben wird. Die Förderschnecke kann auch während der Ausstossbewegung in gleichem Drehsinn weitergedreht werden, wodurch die ausgestossene Produktmenge entsprechend grosser wird.

Durch Abstimmung von Drehzahl, Hub und Steigung der Wendel der Förderschnecke 20 kann die Fördermenge auf das spezifische Schüttgut eingestellt werden, z.B. kann die Drehbewegung und die Hubbewegung der Steigung entsprechend gewählt werden, wodurch sich die Förderschnecke ohne Relativbewegung aus dem Material herausschraubt, oder es können unterschiedliche Masse vorgesehen werden, um entweder das Material zu lockern oder zu verdichten, oder um das Eigenvolumen der Förderschnecke zu kompensieren.

Fig. 3 zeigt zwei Gehäuse 50, 51 mit je einer Förderschnecke 52, 53 und einer Verschlussklappe 54, 55. Das Gehäuse 50, 51 ist einstückig mit einem Vorratsbehälter 56, 67 verbunden und an dessen tiefsten Stelle in vertikaler Richtung angeordnet. Im Vorratsbehälter 56, 57 befindet sich ein Rührwerk 58, 59 in Form eines mit einer horizontalen Welle 60 rotierend angetriebenen, vierflügligen Rührers.

Die Förderschnecken 52, 53 sind je mit einer Antriebswelle 61, 62 verbunden. Diese Antriebswellen 61, 62 werden einerseits über einen Drehantrieb 63, 64 beispielsweise zwei kämmende Kegelzahnräder oder ein Schneckengetriebe, vom ersten Antriebsmotor 65 über eine Antriebswelle 66 angetrieben. Anderseits erfolgt der Hubantrieb mit einem zweiten Antriebsmotor 70 über eine erste Kruvenscheibe 71 mit Abtaster 72 und ein Uebersetzungsgestänge 73, 74, 75, dessen Bewegung mittels einer Welle 76 auf eine Betätigungsstange 77 der zweiten Förderschnecke 53 übertragen wird.

Damit ist gewährleistet, dass sowohl die Drehbewegung als auch die Hubbewegung der Förderschnecke 52, 53 synchron abläuft. Neben dem Hubantrieb besorgt der zweite Antriebsmotor 70 den Antrieb der Rührwerke 58, 59 und mittels einer zweiten Kurvenscheibe 81 mit Abtastrolle 82 die Betätigung der Verschlussklappen 54, 55 über ein Gestänge mit zwei zweiarmigen Hebeln 83, 84 und einer weiteren Welle 85.

Der erste Antriebsmotor 65 treibt die Antriebswelle 66 für die Drehbewegung der Förderschnecken 52, 53 über ein stufenloses Getriebe 90 an. Das Getriebe 90 wird auch durch Einstellung eines Stellgetriebes 91 verändert, und gleichzeitig wird auch die Hubverstellvorrichtung 92 verstellt. Diese

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Hubverstellvorrichtung 92 besteht beispielsweise aus einer Gewindestange 93 mit einem Drehknopf 94 und einer Rückstellfeder 95 in einer Führung 96, wie es in der Technik gut bekannt ist. Damit kann einerseits eine Grundeinstellung von Hand eingestellt werden, wie in Fig. 4 durch die Höhen Sl, S2 auf der Wegordinate S angegeben ist. Indem der untere Umkehrpunkt in beiden Fällen derselbe ist, werden die Förderschnecken 52, 53 höher aus dem Gehäuse herausgehoben, und in dem auf der Abszisse eingetragenen Zyklus 0 - 360° wird damit das der Höhe Δ Hl bzw.&H2 entsprechende Volumen durch die Hubbewegung allein gefördert.

Ebenso wird durch die gewählte anfängliche Uebersetzung im Getriebe 90 eine Drehzahl Dl oder D2 eingestellt. Mittels der stufenlosen Verstellung des Getriebes 90 lassen sich alle Werte zwischen den beiden Punkten Dl, D2 einstellen.

Mit der Hubverstellvorrichtung 92 einerseits und mit der Drehzahlverstellung anderseits werden zwei Grenzwerte für die förderbaren Volumina Vl, V2 erhalten. Durch die Feinregulierung mittels des Stellgetriebes 91 wird der Hub Δ Hl, bzw.

Δ H2 um die Werte - h verändert und dies wirkt sich auf die gesamte Fördermenge Vl, V2, indem der resultierende Förderstrom Rl, R2 im Bereich - r variiert werden kann.

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Wie Fig. 4 deutlich zeigt, ist links der Linie oU als oberer Umkehrpunkt in der Hälfte des Zyklus die Phase in der die Förderschnecke nach oben bewegt wird und rechts die Phase des Ausstosses dargestellt.

Entsprechend einer Forderung in der Verpackungsindustrie können nun die Leistung der Verpackungsmaschine in Hub/Zeiteinheit und die Füllmenge in Volumen/Hub unabhängig voneinander eingestellt werden. Diese Einstellung kann gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 für mehrere zusammenwirkende Dosierer gemeinsam erfolgen. Eine zusätzliche Feineinstellung 97, 98 an der Antriebswelle 61, 62 erlaubt eine gegenseitige Abgleichung der Fördermengen. Diese Feineinstellungen können gleich aufgebaut sein, wie die Hubverstellvorrichtung 92.

Die Verschlussklappen 54, 55 dienen dazu, ein Ausfliessen des Füllgutes bei der Aufwärtsbewegung der Förderschnecke 52, 53 zu verhindern. Eine möglichst genau eingehaltene Füllmenge bei jedem Hub kann erreicht werden, wenn das Rührwerk 58, 59 derart mit der Hubbewegung synchronisiert ist, dass Stellung der Förderschnecke 52, 53 und Flügelstellung immer dieselbe gegenseitige Lage haben.

Weil der zweite Antriebsmotor 70 mit den durch ihn angetriebenen Maschinenteilen ein wesentlich höheres Massenträgheitsmoment aufweist als der zweite Antriebsmotor 65 ist vorgesehen, den zweiten Antriebsmotor 65 einzeln an- und abzuschalten, während der erste Antriebsmotor weiterläuft. Der Hubantrieb mit dem Hebel 73,an dem die Abtastrolle 72 befestigt ist, kann für diese Fälle durch eine Abhebvorrichtung 78, entweder hydraulisch oder elektrisch betätigt, ausgelenkt werden, um dadurch die Abtastrolle 72 von der Kurvenscheibe 71 abzuheben.

Claims (10)

1. Patentansprüche

   l.J Vorrichtung für volumetrische Abgabe von Schüttgut an einer Verpackungsmaschine mit wenigstens einer in einem zylindrischen Gehäuse (18, 50, 51) dreh- und axialbeweglich angetriebenen Förderschnecke (20, 52, 53) zur Förderung des Schüttgutes von einem Vorratsbehälter (12, 56, 57) zu einer Abgabestelle, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gehäuse (18, 50, 51) unterhalb des Vorratsbehälters (12, 56, 57) mit wenigstens angenähert vertikaler Achse angeordnet ist, dass sich an der Abgabeöffnung des Gehäuses (18, 50, 51) ein Verschlusselement (15, 16; 54, 55) befindet, dass ferner ein die Drehbewegung der Förderschnecke (20, 52, 53) bewirkender erster Antrieb (22, 65) und ein die Hubbewegung und die Bewegung des Verschlusselementes (15, 16; 54, 55) bewirkender zweiter Antrieb (28, 70) vorhanden sind, und dass den beiden Antrieben (22, 28, 65, 70) Mittel (25, 90, 91, 92) für die Synchronisation von Hubbewegung mit Verschlusselement-Bewegung und Drehbewegung zugeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (92) zum Verändern des oberen Umkehrpunkts der Förderschnecke (52, 53) (Fig. 3).
3. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antrieb (65) über ein Getriebe (90) mit stufenlos veränderbarer Uebersetzung auf die Förderschnecke (52, 53) gekoppelt ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Gehäuse (50, 51) mit je einer Förderschnecke (52, 53) ausgerüstet sind, und dass Kopplungselemente (66, 76, 85) vorhanden sind, um die beiden Antriebe (65, 70) auf beide Förderschnecken (52, 53) und Verschlusselemente (54, 55) zu übertragen.
5. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, gekennzeichnet durch Einstellmittel (91) zum Einstellen sowohl des Hubes als auch der Drehzahl der Förderschnecken (52, 53).
6. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Hub-Einstellmittel (91, 92) zur Veränderung des durch die genannten Einstellmittel vorgewählten Verhältnisses von Volumen/Hub zu Hub/Zeiteinheit vorhanden sind.
7. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Hub-Einstellmittel (92) zur Veränderung des Hubes dienen.
8. 8. Vorrichtung nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Förderschnecke (52, 53) individuelle Ausgleichseinstellmittel (97, 98) vorgesehen sind, zwecks Abstimmung der Abgabemenge/Hub der Förderschnecken.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Gehäuse (56, 57) im Bereich der Förderschnecke (52, 53) ein Flügelrührwerk (58, 59) angeordnet ist, und dass der Antrieb für die Rotation des Flügelrührwerkes (58, 59) mit den Antrieben (65, 70) für die Förderschnecke synchronisiert ist, derart, dass jeder Lage und Stellung der Förderschnecke (52, 53) eine Winkelstellung des Flügelrührwerkes (58, 59) zugeordnet ist.
10. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (78) zur Unterstellung der Hubbewegung der Förderschnecke (52, 53) vorhanden sind, um die Förderschnecke (52, 53) in ihrem unteren Umkehrpunkt zu blockieren, und dass diese Mittel (78) mit Mitteln zum Ausserwirksambringen des zweiten Antriebes (65) für die Drehbewegung der Förderschnecke (52, 53) gekoppelt ist.