DE3819960A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausbringen von schuettgut aus einem vorratsbehaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen von Schüttgut aus einem mit einem Auslauftrichter versehenen Vorratsbehälter, insbesondere einem Kunststoffgranulat-Vor­ ratsbehälter für Plastifizierungsextruder und/oder Spritz­ gießmaschinen, bei welchem zumindest der Auslauftrichter in Schwingungen versetzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus aber auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei welcher zumindest der Auslauftrichter eines Vorratsbehälters mit einem Schwingungserzeuger, z.B. einem Klopfer und/oder Vi­ brator, versehen ist.

Es ist allgemein üblich, Schüttgüter in Vorratsbehältern unterzubringen und diese dann hieraus mit Hilfe eines Aus­ lauftrichters zu entnehmen, indem bei geöffnetem Trichter­ auslauf der gesamte Vorratsbehälter, zumindest aber der Auslauftrichter in Schwingungen versetzt wird.

Solche Vorratsbehälter mit zugehörigem Auslauftrichter und Schwingungserzeuger, z.B. Klopfern und/oder Vibratoren haben sich überall dort in der Praxis bestens bewährt, wo es um die Bevorratung sowie die daran anschließende dosierte Abga­ be von gut rieselfähigen Schüttgütern geht. Auch zur Bevor­ ratung und Abgabe von Kunststoffmaterialien, die bspw. zur Weiterverarbeitung auf Spritzgießmaschinen in Extrudern plastifiziert werden müssen, finden mit Auslauftrichter versehene Vorratsbehälter bereits Anwendung. Diese sind dabei in einer auf den jeweiligen Extruder abgestimmten Größe üblicherweise dem Extrudereinzug zugeordnet.

Bei der Bevorratung und Ausbringung von nicht oder schwer rieselfähigen Schüttgütern, wie bspw. Duroplastkunststoff- Vormaterialien, stellen sich beim Einsatz der mit Auslauf­ trichtern und Schwingungserzeugern ausgerüsteten Vorratsbe­ hälter jedoch oft Schwierigkeiten ein, weil die betreffenden Schüttgüter leicht zur sogenannten Brückenbildung neigen, sich dadurch festsetzen und dabei insbesondere den Trichter­ auslauf blockieren bzw. verstopfen.

Ziel der Erfindung ist es, das Ausbringen von Schüttgütern, und zwar insbesondere von an sich nicht oder nur schwer rie­ selfähigen Schüttgütern aus Vorratsbehältern zu optimieren, also unter allen vorkommenden Betriebsbedingungen einer Brückenbildung im Schüttgut zu begegnen und/oder Verstopfun­ gen des Trichterauslaufes zu verhindern.

In verfahrenstechnischer Hinsicht wird das gesteckte Ziel -nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 - erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeweils einer Teilmenge des Schüttgu­ tes oberhalb des Trichterauslaufs und mindestens in Achs­ fluchtlage mit diesem eine zur Auslaufrichtung entgegenge­ setzte Bewegung aufgezwungen bzw. überlagert wird.

Während durch die auf den Vorratsbehälter bzw. Auslauftrich­ ter einwirkenden Schwingungserzeuger eine Transportbewegung des Schüttgutes in Abwärtsrichtung zum Trichterauslauf hin hervorrufen, wird durch die gegenläufige Transportbewegung einer Teilmenge des Schüttgutes - etwa im Zentrum der Schüttgutsäule - einer unerwünschten Schüttgut-Verdichtung, insbesondere im Bereich des Trichterauslaufs - entgegenge­ wirkt und damit ein Verstopfen desselben unterbunden.

Bewährt hat es sich dabei nach der Erfindung, wenn - gemäß Anspruch 2 - die zur Auslaufrichtung entgegengesetzte Bewe­ gung von Schüttgut-Teilmengen mechanisch erzeugt und dabei im abwärtsbewegten Schüttgut in Form einer aufsteigenden Säule bewirkt wird.

Es findet auf diese Art und Weise eine ständige Durchmi­ schung des bevorrateten Schüttgutes statt, weil immer wieder auch bereits in der Nähe des Trichterauslaufs befindliche Schüttgutanteile innerhalb des Schüttgutvorrats nach auf­ wärts transportiert und dort wieder für die Abwärtsbewegung freigegeben werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der ein­ gangs bereits spezifizierten Art zeichnet sich -nach An­ spruch 3 - grundsätzlich dadurch aus, daß wenigstens im Auslauftrichter ein sich etwa parallel zu dessen Längsachse erstreckender Förderer angeordnet sowie mit einer vom Trich­ terauslauf wegführenden Förderrrichtung betreibbar ist.

Es handelt sich dabei vorzugsweise um einen mechanischen Förderer, der - nach dem Vorschlag des Anspruchs 4 - aus einer Förderschnecke besteht, deren unteres Ende etwa in Höhe des Trichterauslaufs liegt, während sie sich wenigstens über den größten Teil der Höhe des am Vorratsbehälter be­ findlichen Auslauftrichters erstreckt.

Es wird hierdurch gewährleistet, daß der in besonderem Maße zu einer Dichtung des Schüttgutes tendierende Bereich des Vorratsbehälters der auflockernden Wirkungsweise des Förder­ ers ausgesetzt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist - gemäß Anspruch 5 - vorgesehen, daß die Querschnittsabmessung der Förder­ schnecke wenigstens im Bereich ihres unteren Endes kleiner als der Querschnitt oder gleich dem Querschnitt des Trich­ terauslaufs bemessen ist. Durch den von der Förderschnecke freigelassene Querschnittsbereich des Trichterauslasses kann dann in jedem Falle das entlang der Wandungen des Auslauf­ trichters nach abwärts rutschende Schüttgut ständig in den Bereich des Trichterauslasses gelangen.

In baulicher Hinsicht hat es sich besonders bewährt, wenn erfindungsgemäß - nach Anspruch 6 - die Förderschnecke über ihre ganze Länge einen gleichbleibenden Außendurchmesser aufweist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildungsmaßnahme der Erfin­ dung ist - gemäß Anspruch 7 - darin zu sehen, daß der An­ trieb für die Förderschnecke oberhalb des Auslauftrichters angeordnet ist. Der Antriebsmotor kann dabei - nach Anspruch 8 - vorteilhaft über ein Winkelgetriebe mit der Förder­ schnecke in Verbindung stehen und sich, vorzugsweise im rechten Winkel zur Förderschnecke, in einer abgetrennten Kammer innerhalb des Vorratsbehälters bzw. eines Aufsatzes auf dem Auslauftrichter befinden.

Besonders dann, wenn der Antriebsmotor mit dem Winkelgetrie­ be in einem Aufsatzgehäuse vorgesehen ist, aus welchem le­ diglich die Förderschnecke herausragt, dann kann hierdurch ein Nachrücksystem geschaffen werden, welches sich von oben her auf einen bereits vorhandenen Auslauftrichter aufsetzen läßt. Das ist besonders zweckmäßig, wenn der Einzug eines Kunststoff-Plastifizierungsextruders bereits mit einem Trichteraufsatz als Vorratsbehälter für das zu plastifizie­ rende Kunststoffmaterial versehen ist, weil dann nur noch der mit dem Förderer ausgestattete Aufsatz als Nachrüstsy­ stem benötigt wird.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß - gemäß Anspruch 9 - der Schwingungserzeuger am Auslauftrichter in der Nähe des Trichterauslaufs angreift, während sich - nach Anspruch 10 - an den Trichterauslauf ein Pufferbehälter von vorgegebe­ ner Länge anschließt, dem wiederum an seinem unteren Ende ein Absperrschieber zu- bzw. nachgeordnet ist.

Schließlich wird ein Merkmal der Erfindung - nach Anspruch 11 - auch noch darin gesehen, daß der Pufferbehälter mit einem zylindrischen oder in Abwärtsrichtung divergierenden Aufnahmeraum für das Schüttgut versehen ist.

Der Pufferbehälter nimmt das aus dem Trichterauslauf rie­ selnde Schüttgut auf und ermöglicht dabei die Bereitstellung eines Massestroms an seinem Ausgang, der über einen begrenz­ ten Zeitraum hinweg den sich an seiner Eingangsseite ständig ergebenden Massestrom überschreitet. Diese Möglichkeit ist besonders vorteilhaft für Dosiervorgänge, wie sie beim Spritzgießen von Kunststoffmaterial erforderlich werden. Wichtig hierbei ist allerdings, daß über den mehrere Dosier­ zyklen einschließenden Zeitraum hinweg die Zufuhrmenge des Schüttgutes aus dem Auslauftrichter in den Pufferbehälter größer ist als die für die Dosierzyklen benötigte Abzugsmen­ ge aus dem Pufferbehälter.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Vertikalschnitt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausbringen von Schüttgut aus einem mit einem Auslauftrichter versehenen Vorratsbehälter, wie er bspw. dem Granulat-Einzug eines Plastifizierungsexytruders für Kunststoffmaterial zugeordnet werden kann.

Einem - nicht gezeigten - Plastifizierungsextruder fur Kunststoffmaterial, bspw. an Spritzgießmaschinen, wird ein Vorratsbehälter 1 für Kunststoffgranulat oder dergleichen zugeordnet, das dem Extrudereinzug zum Zwecke seiner Plasti­ fizierung, bspw. in dosierten Mengen, zugeführt werden muß.

Der Vorratsbehälter 1 hat dabei bspw. einen oberen, im we­ sentliche zylindrischen Behälterabschnitt 2, der durch einen abnehmbaren Deckel 3 verschlossen werden kann. Nach unten schließt sich an den Behälterabschnitt 2 der Auslauftrichter 4 an, welcher sich zu seinem Trichterauslauf 5 hin stetig und zentrisch verjüngt, so daß er eine vertikale Längsachse 6-6 hat.

Mit dem Trichterauslauf 5 des Auslauftrichters 4 steht ein Pufferbehälter 7 in Verbindung, der einen zylindrischen oder aber in Abwärtsrichtung divergierenden Aufnahmeraum 8 für Kunststoffgranulat einschließt.

Dem unteren Ende des Pufferbehälters 7 ist wiederum ein Absperrschieber 9 zugeordnet, der durch einen Stellantrieb 10 betätigt werden kann und dabei Kunststoffgranulat aus dem Aufnahmeraum 8 des Pufferbehälters 7 in die Einzugsöffnung des - nicht gezeigten - Plastifizierungsextruders in jeweils genau dosierten Mengen abgibt.

Am Auslauftrichter 4 des Vorratsbehälters 1, vorzugsweise zugleich aber auch am Pufferbehälter 7 greift mindestens ein Schwingungserzeuger 11, bspw. ein Klopfer oder Vibrator an, welcher durch sein Arbeiten das Granulat aus dem Behälterab­ schnitt 2 und dem Auslauftrichter 4 des Vorratsbehälters 1 in den Bereich des Trichterauslaufs 5 am Auslauftrichter 4 sowie durch diesen in den Aufnahmeraum 8 des Pufferbehälters 7 fördert.

Durch die Wirkung des Schwingungserzeugers 11 wird zwar die Abwärtsbewegung des Granulats im Auslauftrichter 4 in Rich­ tung zum Trichterauslauf 5 hin begünstigt. Zugleich tritt aber auch die unerwünschte Wirkung einer Verdichtung des Kunststoffgranulates ein, die ein gegenseitiges Verhaken einander benachbarter Granulat-Körner nach sich zieht. Es wird dann wiederum einer Granulat-Brückenbildung innerhalb des Auslauftrichters 4 Vorschub geleistet, die ein Verstop­ fen des Trichterauslaufs 5 zur Folge haben kann und dadurch den ständigen und gleichmäßigen Eintritt des Kunststoffgra­ nulats in den Aufnahmeraum 8 des Pufferbehälters 7 unterbin­ det.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß innerhalb des Vorratsbe­ hälters 1, und zwar in Fluchtlage mit der Längsachse 6-6 seines Auslauftrichters 4 ein Förderer 12 eingebaut ist. Dieser Förderer 12 weist dabei bspw. eine mechanisch drehan­ getriebene Förderschnecke 13 auf, deren unteres Ende 14 sich etwa in Höhe des Trichterauslaufs 5 befindet. Die Länge der Förderschnecke 13 ist dabei so bemessen, daß sie zumindest den größten Teil der Bauhöhe des Auslauftrichters durch­ setzt. Die Förderschnecke ist mit ihrem oberen Ende an ein Winkelgetriebe 15 angeschlossen, das oberhalb des Auslauf­ trichters 4 liegt und wiederum mit einem Antriebsmotor 16 in Wirkverbindung steht. Die Längsachse des Antriebsmotors 16 ist dabei horizontal ausgerichtet und steht im Winkel von 90° zur Längsachse der Förderschnecke 13, welche in Flucht­ lage mit der Längsachse 6-6 des Auslauftrichters 4 liegt.

Winkelgetriebe 15 und Antriebsmotor 16 sind vorzugsweise in einer Kammer 17 aufgenommen, welche innerhalb des Behälter­ abschnitts 2 im Vorratsbehälter 1 liegt und von diesem durch ein Gehäuse 18 abgetrennt ist.

Die Förderschnecke 13 des Förderers 12 kann zumindest im Bereich ihres unteren Endes 14 einen Durchmesser haben, welcher kleiner bemessen ist, als der lichte Durchmesser des Trichterauslaufs 5. Obwohl es in baulicher Hinsicht vorteil­ haft ist, wenn die Förderschnecke 13 des Förderers 12 auf ihrer ganzen Länge einen gleichbleibenden Durchmesser hat, besteht andererseits aber auch die Möglichkeit, eine Förder­ schnecke 13 zu verwenden, die in verschiedenen Längenberei­ chen unterschiedliche Durchmesser aufweist. Bspw. könnte die Förderschnecke 13 sich von unten nach oben in ihrem Durch­ messer stetig vergrößern, so daß die gemeinsame Mantellinie aller Schneckengänge einem Kegelmantel gleicht, der jedoch vorzugsweise einen anderen Konuswinkel hat als der Auslauf­ trichter 4.

Der Förderer 12 bzw. dessen Förderschnecke 13 wird mecha­ nisch vom Antriebsmotor 16 und dem Winkelgetriebe 15 so beeinflußt, daß sich in seinem bzw. ihrem Arbeitsbereich eine von unten nach oben gerichtete, also aufsteigende För­ derbewegung ergibt. Das vom Förderer 12 bzw. von der Förder­ schnecke 13 erfaßte Kunststoffgranulat wird also innerhalb des Aulauftrichters 4 aus dem Bereich des Trichterauslaufs 5 in einer aufsteigenden Säule nach oben transportiert und dort dann wieder freigegeben. Auf diese Art und Weise wird einem unerwünschten Verdichten des Kunststoffgranulats in­ nerhalb des Auslauftrichters 4, und zwar insbesondere im Bereich des Trichterauslaufs 5 entgegengewirkt. Dadurch ist gewährleistet, daß das in den Bereich des Trichterauslaufs 5 gelangende und dort nicht vom Förderer erfaßte Kunststoff­ granulat locker und leicht nach unten in den Pufferbehälter 7 fällt und aus dessen Aufnahmeraum 8 anschließend mittels des Absperrschiebers 9 in den Einzug eines Plastifizierungs­ extruders oder dergleichen gebracht werden kann.

Vorzugsweise wird der Durchmesser-Unterschied zwischen dem Trichterauslauf 5 und der Förderschnecke 13 des Förderers 12 so bemessen, daß durch die Drehbewegung der Förderschnecke 13 auch größere Materialagglomerate zerkleinert werden, bevor sie durch den Trichterauslauf 5 in den Pufferbehälter 7 gelangen können. Findet eine Zerkleinerung dieser Materi­ alagglomerate durch das untere Ende 14 der Förderschnecke 13 jedoch nicht statt, dann wird ihnen eine Transportbewegung in Aufwärtsrichtung aufgezwungen, so daß sie nicht unzer­ kleinert durch den Trichterauslauf 5 in den Pufferbehälter 7 gelangen können.

Es hat sich bewährt, den Behälterabschnitt 2 und den Aus­ lauftrichter 4 des Vorratsbehälters 1 als getrennte Bauteile herzustellen und sie dann unter Zwischenschaltung einer Plattform 19 miteinander zu verbinden. Die Plattform 19 bildet dabei zugleich den Träger für das Winkelgetriebe 15 und den Antriebsmotor 16 sowie das die Kammer 17 umschlie­ ßende Gehäuse 18.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, einem bereits im Bereich des Einzugs eines Plastifizierungsextruders montier­ ten Auslauftrichter 4 im Bedarfsfalle auch nachträglich noch den Förderer 12 zuzuordnen. Es braucht dann nämlich nur der dem Auslauftrichter 4 vorgelagerte Behälterabschnitt ent­ fernt zu werden, bevor dann über die Plattform 19 ein ander­ er Behälterabschnitt 2 aufgesetzt wird, welcher im Gehäuse 18 die Kammer 17 sowie innerhalb dieser wiederum den An­ triebsmotor 16 und das Winkelgetriebe 15 enthält. Von der Plattform 19 hängt dann der Förderer 12 bzw. dessen Förder­ schnecke 13 herab in den Auslauftrichter 4.

Die Baulänge des nach unten an den Auslauftrichter 4 an­ schließenden Pufferbehälters 7 kann auf unterschiedliche Bedürfnisse abgestimmt werden. Wichtig ist dabei, daß mit Hilfe des Pufferbehälter 7 an dessen Ausgangsseite ein Mas­ sestrom bereitgehalten werden kann, welcher über einen be­ grenzten Zeitraum hinweg den durch den Trichterauslauf 5 in den Pufferbehälter 7 eintretenden Massestrom überschreitet. Diese Arbeitsweise ist bspw. beim Dosieren von Kunststoff- Granulatmengen für das Spritzgießen von Bedeutung, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums für eine bestimmte Anzahl von Spritzvorgängen die benötigte Materialmenge ver­ fügbar gehalten werden muß. Für die ordnungsgemäße Zusammen­ arbeit des Pufferbehälters 7 mit dem nachgeordneten Absperr­ schieber 9 ist es dabei aber von Bedeutung, daß innerhalb des für eine bestimmte Anzahl von im Abstand aufeinanderfol­ genden Dosiervorgängen notwendigen Zeitabschnitts die Zu­ fuhrmenge des Kunststoffgranulats durch den Trichterauslauf 5 jeweils größer ausfällt, als die für die betreffenden Dosiervorgänge benötigte Abzugsmenge dieses Kunststoffgranu­ lats.

Abschließend sei nur noch darauf hingewiesen, daß sich die Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens sowie der Vorrichtung zu dessen Durchführung nicht ausschließlich auf das Ausbringen von Kunststoffgranulat aus einem Vorratsbe­ hälter beschränkt, wie er bspw. Plastifizierungsextruder und/oder Spritzgießmaschinen üblicherweise zugeordnet ist. Vielmehr ist eine Benutzung dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung auch überall dort möglich, wo es auf das Aus­ bringen von nicht oder nur schwer rieselfähigen Schüttgütern aus Vorratsbehältern ankommt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Ausbringen von Schüttgut aus einem mit einem Auslauftrichter versehenen Vorratsbehälter, insbe­ sondere einem Kunststoffgranulat-Vorratsbehälter für Plastifizierungsextruder und/oder Spritzgießmaschinen, bei welchem zumindest der Auslauftrichter in Schwingungen versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer Teilmenge des Schüttgutes oberhalb des Trichterauslaufs (5) und mindestens in Achsfluchtlage (6-6) mit diesem eine zur Auslaufrichtung entgegengesetz­ te Bewegung aufgezwungen bzw. überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die zur Auslaufrichtung entgegengesetzte Bewegung von Schüttgut-Teilmengen mechanisch erzeugt und im abwärtsbe­ wegten Schüttgut in Form einer aufsteigenden Säule be­ wirkt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welcher zumindest der Auslauf­ trichter eines Vorratsbehälters mit einem Schwingungser­ zeuger, z.B. einem Klopfer und/oder Vibrator, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Auslauftrichter (4) ein sich etwa pa­ rallel zu dessen Längsachse (6-6) erstreckender Förderer (12) angeordnet sowie mit einer vom Trichterauslauf (5) wegführenden Förderrichtung betreibbar ist (15, 16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (12) aus einer Förderschnecke (13) be­ steht, deren unteres Ende (14) etwa in Höhe des Trichter­ auslaufs (5) liegt, während sie sich wenigstens über den größten Teil der Höhe des am Vorratsbehälter (1) befind­ lichen Auslauftrichters (4) erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet daß die Querschnittsabmessung der Förderschnecke (13) wenigstens im Bereich ihres unteren Endes (14) kleiner als der Querschnitt oder gleich dem Querschnitt des Trichterauslaufs (5) bemessen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Förderschnecke (13) über ihre ganze Länge einen gleichbleibenden Außendurchmesser hat.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Antrieb (15, 16) für die Förderschnecke (13) oberhalb des Auslauftrichters (4) angeordnet ist (18, 19).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (16) über ein Winkelgetriebe (15) mit der Förderschnecke (13) in Verbindung steht und sich, vorzugsweise im rechten Winkel zur Förderschnecke (13), in einer abgetrennten Kammer (17) innerhalb des Vorrats­ behälters (1) bzw. eines Aufsatzes (2, 18) auf dem Aus­ lauftrichter (4) befindet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der Schwingungserzeuger (11) am Auslauftrichter (4) in der Nähe des Trichterauslaufs (5) angreift.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß sich an den Trichterauslauf (5) ein Pufferbehälter (7) von vorgegebener Länge anschließt, dem wiederum an seinem unteren Ende ein Absperrschieber (9) zu- bzw. nachgeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Pufferbehälter (7) mit einem zylindrischen oder in Abwärtsrichtung divergierenden Aufnahmeraum (8) für das Schüttgut versehen ist.