DE4340235C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Abführen viskoser Materialien aus Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Abführen viskoser Materialien aus Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der kabelherstellenden Industrie ist es bekannt, zur Verhinderung der Längsausbreitung von gegebenenfalls in Kabel eingedrungenem Wasser, die Verseilverband-Hohlräume mit viskosen Materialien zu füllen.

Des weiteren ist es bekannt, daß das in die Hohladern eines LWL-Kabels eingebrachte Füllmaterial die eingebetteten LWL-Fasern vor mechanischer Beschädigung sowie vor negativ wirkender Beeinflussung durch Wasser oder Wasserstoff, mit dem Ergebnis des "Blindwerdens" der optischen Fasern, schützt.

Füllmaterialien unterschiedlicher Beschaffenheit werden dabei in und um den Verseilverband bzw. in das LWL-Fasern führende Kunststoffröhrchen gedrückt. Das Einbringen des Füllmaterials in den Verseilverband erfolgt kontinuierlich unter Druck am Füllkopf, während die Befüllung der Hohladern ebenfalls kontinuierlich direkt über einen Extruderkopf für die Röhrchenfertigung erfolgt.

Die Bereitstellung des Füllmaterials erfolgt in Deckelfässern oder in Paketform. Mit Hilfe von Faßentleerungen in Einfach- oder Doppelausführung bzw. in Aufschmelzbehältern wird das Füllmaterial durch mechanischen Druck und/oder Wärmeeintrag so aufgearbeitet, daß Ansaugen, Druckaufbau und Transport des Füllmaterials zum Füll- bzw. Extruderkopf mit Hilfe einer entsprechend ausgelegten Förder- bzw. Dosierpumpe realisiert werden können.

Bei der überwiegenden Anzahl der Einsätze wird die kontinuierliche Verarbeitung des Füllmaterials aus ökonomischer Sicht gefordert, d. h., die Unterbrechung des Kabelfertigungsprozesses auf Grund einer Unterbrechung des Füllmaterialzulaufes, z.B. beim Faßaustausch in Einfach-Faßentleerungen, führt zu vermeidbaren Stillstandszeiten, teilweise zu Kurz- sowie zu Ausschußlängen während der An- und Abfahrphasen der Kabelanlage. Anderenfalls sind unvertretbar große Restmengen der zum Teil sehr kostenintensiven Füllmaterialien, speziell für Hohladerfüllungen, in Kauf zu nehmen.

Apparative Möglichkeiten, den kontinuierlichen Füllbetrieb zu realisieren, stellen die Aufschmelzanlage mit angeschlossenen Füllmaterial-Förderpumpen sowie die Doppelfaßentleerung dar. Beide Systeme sind vorrangig für die Füllung großer Verseilverbände, d. h. für die Aufbereitung und den Transport großer Füllmaterial-Mengen, ausgelegt. Der hierfür erforderliche technische Aufwand und Platzbedarf ist bei Anwendungen mit relativ geringem Füllmaterialbedarf, z. B. in der LWL-Kabelfertigung, nicht gerechtfertigt. Hier bietet sich der Einsatz von Einfach-Faßentleerungen gemäß DD 296 375 an.

Zur Erzielung eines kontinuierlichen Füllvorganges mit Einfach-Faßentleerungen werden bekanntermaßen Ausrüstungen eingesetzt, bei denen die Faßentleerungspumpe das aus dem Faß abgeförderte Füllmaterial einer Förder- bzw. Dosierpumpe zuführt und gleichzeitig (bei Bedarf) einen Reservebehälter füllt. Für den Zeitraum des Faßaustausches wird die Leitung zwischen Faßpumpe und Förder-/Dosierpumpe bzw. Reservebehälter abgesperrt, so daß das Füllmaterial allein von dem unter Druck gesetzten Reservebehälter der Förder- bzw. Dosierpumpe zugeführt wird.

Sind Faßaustausch und Vorbereitung des Fördervorganges abgeschlossen, wird die Leitung zur Faßpumpe wieder geöffnet, und der normale Förder- und Füllvorgang wird wieder aufgenommen.

Mit dem Einsatz einer zweiten Förderpumpe, der damit verbundenen elektrischen Ausrüstung, des außerhalb der Faßentleerung angeordneten Reservebehälters sowie der dabei erforderlichen geregelt beheizten Füllmaterialleitungen und Armaturen, wird die kontinuierliche Arbeitsweise mit einem relativ hohen Technik-, Steuer, Platz- und Energieaufwand realisiert.

Im US-Patent 39 82 669 wird ebenfalls eine Faßentleerungseinrichtung vorgeschlagen, die jedoch einen Zwischenbehälter aufweist, der der Entgasung bzw. Entlüftung des zu fördernden Materials dient. Nachteilig wirkt sich der Einsatz von zwei Pumpen aus, da neben dem Weiterpumpen des Materials vom Zwischenbehälter zum Abnehmer eine weitere Pumpe zur Befüllung des Entlüfters bzw. Zwischenbehälters erforderlich ist. Eine Nutzung des Zwischenbehälters als Reservespeicher im Sinne der kontinuierlichen Förderung von viskosen Materialien läßt sich mit den angegebenen Mitteln nicht realisieren. Auf Grund des verfahrensbedingten Fehlens einer Nachfolgeplatte im Zwischenspeicher können nur hinreichend flüssige Materialien gefördert werden. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß das Material erneut Luft aufnimmt. Zur Förderung höherviskoser Materialien wäre ein energetisch uneffizientes Aufschmelzen in jedem Falle erforderlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die unter Einsatz einer Einfachfaßentleerungseinrichtung die kontinuierliche Bereitstellung von viskosem Material, auch während eines Behälteraustausches, mit geringem technischem Aufwand gewährleistet.

Durch die spezielle Einbindung eines Reservespeichers in ein kombiniertes Förder- und Dosiersystem einer Einfachfaßentleerungseinrichtung zum beispielsweise Längswasserdicht-Füllen von Verseilverbänden, wobei Dosierung und Transport des Füllmaterials zum Füllkopf durch eine stufenlos stellbare Pumpe erfolgen, wird die geforderte kontinuierliche Füllmaterialbereitstellung realisiert.

Die Füllmaterialvorlage für die Dosierpumpe wird dabei einerseits, bei gleichzeitiger Füllung des Reservespeichers, aus dem Faß und im Falle des Faßaustausches aus dem Reservespeicher erfolgen. Die Füllmaterialströme zur Speisung der Dosierpumpe werden unter Einsatz einer Druckplatte im Faß und einer Nachfolgeplatte im Reservespeicher hydraulisch, pneumatisch oder hydropneumatisch bewegt.

Die kompakte Bauweise mit örtlicher Integration des Reservespeichers in die Konstruktion der Faßentleerung, d. h. Anordnung vorzugsweise oberhalb der Druckplatte am vertikal verfahrbaren Teil der Einfachfaßentleerungseinrichtung sowie die Nutzung der für die Druckplattenbewegung eingesetzten Arbeitszylinder und damit für den Füllmaterialtransport im Faßentleerungssystem, reduzieren den Aufwand an Aufstellfläche, Bauelementen, Elektroausrüstungen, Regelungs-, Heiz- und Isoliertechnik.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Vorderansicht. Das gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem Behälter 1 in Form eines Fasses enthaltene viskose Material 2, hier Kabel-Füllmaterial, ist mit Hilfe eines kontinuierlich auszuführenden Füllprozesses in einen durch einen Füllkopf 3 hindurch bewegten Verseilverband 4 zu füllen. Die Vorrichtung in Form der Einfachfaßentleerung setzt sich im wesentlichen aus Arbeitszylinder 5, Traverse 6, Druckplatte 7, Halter 8, Füllmaterial-Kanal 9, Reservespeicher 10, wahlweise drehzahlgesteuerter oder druckgeregelter Dosierpumpe 11 sowie Steuer-, Regel- und Ventiltechnik zusammen.

Ausgehend vom "Normalbetrieb" üben die Arbeitszylinder 5 über die der Füllmaterialoberfläche zugewandte konisch geformte Seite der Druckplatte 7 Druck auf das viskose Material 2 aus und drücken es in den Füllmaterial-Kanal 9 zur Dosierpumpe 11 und gleichzeitig über den Abzweig 15 in den vorzugsweise oberhalb der Druckplatte 7 am vertikal verfahrbaren Teil in Form der Traverse 6 mit Halter 8 angeordneten Reservespeicher 10.

Der Durchgang durch die Absperreinrichtung 12 in Form eines indirekt betätigten Absperrelementes, z. B. eines Rückschlagventiles, wird durch die Druckdifferenz zwischen Füllmaterial-Kanal 9/Reservespeicher 10 einerseits und dem Bereich unterhalb der Druckplatte 7 andererseits offengehalten.

Ein an der Traverse 6 angeordneter, höhenverstellbarer Wegaufnehmer 13 bewirkt beim Zustand "Behälter leer" die automatische Umschaltung auf die Füllmaterial-Bereitstellung durch den Reservespeicher 10. Dies erfolgt z. B. durch automatische Schaltung nicht näher dargestellter und im Zuführstrang des Arbeitsmediums der Arbeitszylinder 5 angeordneter Wegeventile, welche gleichzeitig die Umlenkung der Bewegungsrichtung der Arbeitszylinder 5 und der Druckplatte 7 sowie die Druckbeaufschlagung einer Nachfolgeplatte 14 des Reservespeichers 10 mit einem Druckmedium, z. B. Druckluft, nach sich zieht.

Die damit verbundene Umkehrung der Druckverhältnisse führt zur Schließung der Absperreinrichtung 12 in Form des Rückschlagventils und damit zur vorübergehenden Füllmaterial-Vorlage durch den Reservespeicher 10.

Zeitgleich mit dem Herausfahren der Druckplatte 7 aus dem leeren Behälter 1 wird über manuelles Öffnen eines an der Druckplatte 7 angeordneten Absperrelementes 16 dosiert Druckluft unter die Druckplatte 7 geleitet, um den entstehenden Unterdruck im Behälter 1 während des Herausfahrens der Druckplatte 7 zu kompensieren.

Nach Austausch des leeren Behälters 1 gegen einen vollen Behälter 1 wird die Druckplatte 7 mit Hilfe der Arbeitszylinder 5 auf die Füllmaterial-Oberfläche im Behälter 1 aufgesetzt und der Raum unterhalb der Druckplatte 7 durch manuelles Öffnen des Absperrelementes 16 entlüftet. Mit dem manuellen Schließen des Absperrelementes 16 sind die Vorbereitungsarbeiten beendet. Während sich unterhalb der Druckplatte 7 ein mittels Mediumdruckregelung an den Arbeitszylindern 5 vorgegebener Druck einstellt, wird die Luftseite des Reservespeichers 10 entspannt. Die damit verbundene Umkehr der Druckdifferenz zugunsten der Behälterseite zieht das Öffnen der Absperreinrichtung 12 und die Füllmaterial-Bereitstellung für die Dosierpumpe 11 und die Reservespeicher-Füllung aus dem Behälter 1 nach sich. Diese Abförderung im Normalbetrieb erfolgt nun wiederum bis zur mechanisierten Betätigung des Wegaufnehmers 13 und somit bis zum nächsten Behälterwechsel.

Wie oben schon beschrieben, wird im Falle des erforderlichen Behälterwechsels die als Rückschlagventil ausgeführte Absperreinrichtung 12 durch wechselseitige Druckbeaufschlagung der beiden Funktionsteile Arbeitszylinder 5/Druckplatte 7 bzw. Nachfolgeplatte 14 des Reservespeichers 10 gesteuert.

Dabei erfolgt die Umschaltung von Entleerung des Behälters 1 auf Entleerung des Reservespeichers 10 im Regelfall automatisch, nachdem die Druckplatte 7 die Behälterbodenlage erreicht hat. Dahingegen wird die Rückstellung des Systems auf Entleerung des Behälters 1, nach Behälteraustausch und Vorbereitung/Entlüftung des vollen Behälters 1, durch das Bedienpersonal vorgenommen.

Die wahlweise drehzahlgesteuerte oder druckgeregelte Dosierpumpe 11 arbeitet kontinuierlich, unabhängig von der Quelle der Füllmaterial-Bereitstellung.

Alternativ zum indirekt betätigten Absperrelement in Form des Rückschlagventils ist der Einsatz direkt betätigter Sperrelemente als Absperreinrichtung 12 gegeben. Deren Schaltstellung ist direkt mit dem Einsatz des Reservespeichers 10 gekoppelt. Diese Kopplung erfolgt vorzugsweise parallel zur Druckbeaufschlagung der Nachfolgeplatte 14 des Reservespeichers 10 und wird z. B. mit Hilfe eines nicht näher dargestellten, pneumatisch gesteuerten 2-Wegehahnes realisiert. Mit Ausnahme der Zwangsabsperrung des Füllmaterial-Kanals 9 sind Funktion sowie Bedien- und Steuervorgänge mit der vorgenannten Ausführung gleichzusetzen. Im Falle der Förderung warmverarbeitbarer, viskoser Materialien 2 sind die materialführenden Bauteile, wie Druckplatte 7, Kanäle 9, 15, Reservespeicher 10 und Dosierpumpe 11 mit regelbaren Heizsystemen ausgerüstet.

Weitere Anwendungsfälle der beschriebenen Vorrichtung werden in der kontinuierlichen Weiterverarbeitung/Dosierung von aus Behältern zu entnehmenden kalt- oder warmförderbaren, pastösen Materialien in der Pharmazie, Kosmetik, Nahrungsgüter- und Getränkeindustrie sowie Farbspritz- und Klebetechnik gesehen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Abführen viskoser Materialien aus Behältern unter Verwendung einer Einfachfaßentleerungseinrichtung, mit der das in einem Behälter vorgelegte viskose Material unter Einbeziehung einer Druckplatte und einer stufenlos geregelten Dosierpumpe herausgefördert und der weiteren Verarbeitung zugeführt wird, bestehend aus einer Druckplatte, einer Traverse mit Halter, Arbeitszylindern, einer Dosierpumpe, einem Kanal und einem druckbeaufschlagbaren Reservespeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der druckbeaufschlagbare Reservespeicher (10) bei Ausnutzung der für die Druckplattenbewegung eingesetzten Arbeitszylinder (5) für das Füllen des Reservespeichers (10) mit viskosem Material (2) und gleichzeitigem Abfördern des viskosen Materials (2) über die Dosierpumpe (11) vorzugsweise oberhalb der Druckplatte (7) am vertikal verfahrbaren Teil der Einfachfaßentleerungseinrichtung angeordnet, und über einen Abzweig (15) mit dem Kanal (9) verbunden ist, wobei der Kanal (9) eine Absperreinrichtung (12) aufweist, die den Kanal (9) während des Wechselns des Behälters (1) zur Druckplatte (7) hin absperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (12) als indirekt betätigtes Absperrelement ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (12) als direkt betätigtes Absperrelement ausgeführt ist.