DE60216095T2

DE60216095T2 - Vorrichtung und verfahren zum füllen von behältern mit körnigem oder pulverförmigem material

Info

Publication number: DE60216095T2
Application number: DE60216095T
Authority: DE
Inventors: Roland Schaffer; Andreas Johannes MIDDELMAN; Theodor Gerd BRAND; Dieter Frank HÜNIG; Hans-Jürgen Strempel; Hans-Joachim Seydel; Michael Hirschhäuser; Thomas Riedemann
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: DE60216095D1; EP1404576B1; PL207558B1; ES2276943T3; JP2004533978A; PL367330A1; CA2452775C; EP1666377A2; CA2569061C; KR20040019054A; EP1666377A3; ATE423070T1; DE60231261D1; CA2569061A1; CN1248912C; CA2452775A1; JP4088668B2; ATE345266T1; CN1525921A; DK1404576T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen von Containern mit körnigen oder pulverförmigen Stoffen, insbesondere mit fein getrennten Feststoffen mit einem hohen Luftgehalt, sowie auch den Container selbst.
Die Handhabung von rieselfähigen fein getrennten Feststoffen mit einem hohen Luftgehalt und extrem geringer Fließdichte, wie zum Beispiel fein getrennte Tonerde, bereitet verschiedene Probleme. Sowohl die Hersteller als auch die Endkunden sind mit der Tatsache konfrontiert, dass diese Stoffe selbst bei der geringfügigsten Luftumwälzung Staub verursachen. Die Entstehung von Staub muss verhindert werden, um das Personal, das mit dem Produkt zu tun hat, vor möglichen Gesundheitsschäden durch Einatmen des Staubes zu schützen. Zusätzlich erhöht die geringe Fließdichte die Transportkosten, da das Verhältnis von Containergewicht zum Füllgewicht hoch ist und eine entsprechend große Menge von Verpackungsmaterial erforderlich ist.
Aufgrund seiner dreidimensionalen räumlichen Zweigstruktur ist fein getrennte Tonerde ein Produkt mit einer extrem gering komprimierten Massendichte von etwa 40 bis 50 g/l. Aufgrund seiner feinen Struktur kann fein getrennte Tonerde eine große Menge an Gasen, zum Beispiel Luft, binden, so dass das Produkt in einen fast fließenden Zustand von etwa 20 bis 30 g/l gerät.
Das spontane Entweichen dieses entfernbaren Luftgehaltes findet nur sehr langsam und auf unvollständige Weise statt. Das Problem des Staubes wird in diesem Fließzustand außerdem erhöht, da die Mobilität der fein getrennten Tonerde extrem hoch ist.
Rieselfähige fein getrennte Feststoffe mit einem hohen Luftgehalt und einer extrem niedrigen Fließdichte werden deshalb in luftdurchlässige Taschen durch vor allem Mittel eines außen angewendeten Vakuums eingeführt. Die Dauer der Befüllung erhöht sich mit der Zunahme des Luftgehaltes.
Die Taschen bestehen aus drei bis vier Papierschichten, wobei eine Papierschicht zusätzlich mit Polyethylen als eine Barriere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit laminiert werden kann. Um die gewünschte Luftdurchlässigkeit während des Füllverfahrens zu erhalten, sind alle Schichten mikroperforiert. Das führt dazu, dass das Produkt bei der Einfüllung in die Tasche komprimiert wird, so dass seine Dichte bei der Befüllung in Bezug auf die natürliche Fließdichte zunimmt.
Es ist ebenso möglich, die Entlüftung im Vorhinein durchzuführen, indem besondere Druckwalzen verwendet werden, wobei dies jedoch immer zu strukturellen Beschädigungen führen kann, die eine negative Wirkung auf die Eigenschaften der verwendeten Feststoffe haben können.
Der höhere Anteil des Produktes im Containergewicht reduziert die Transportkosten, jedoch wird diese Ersparnis durch die Aufwendung zusätzlicher Kosten für die Beschaffung der speziellen Container und der notwendigen Füllvorrichtungen aufgehoben.
Ein Verfahren und ein Behälter für ein wiederholtes Befüllen mit und der Leerung von rieselfähigen Produkten mit einer geringen Fließdichte ist aus der Patentschrift EP-A-0 773 159 bekannt. Der Gewebebehälter, der dort beschrieben wird, der sogenannte Big-Bag oder ebenso Super-Bag (Entsorgungssack), besteht aus einem flexiblen luftdurchlässigen Gewebe, vorzugsweise aus einer oder aus mehreren Schichten eines Kunststoffgewebes mit mindestens einem Einlass. Dieser Gewebebehälter wird ebenso unter Anwendung von Systemen der Vakuumbefüllung befüllt. Der Gewebebehälter wird in ein Vakuum versetzt, und das Produkt wird durch den geöffneten Einlass in den Gewebebehälter eingesaugt, bis ein vorher festgelegtes Füllgewicht erreicht ist. Das ausströmende Gas wird über die gesamte Oberfläche des Gewebebehälters verteilt. Während des Füllverfahrens wird das Produkt bei der Einfüllung in die Taschen reversibel zusammengepresst, ohne dass dessen Struktur im Zuge des Verfahrens zerstört wird.
DE-A-198 39 106 beschreibt flexible große Container für fein getrennte Feststoffe mit einem hohen Luftgehalt für die wiederholte Befüllung unter Anwendung von Systemen der Vakuumbefüllung, welche aus mindestens zwei übereinanderliegenden Schichten bestehen, wobei eine innere Schicht aus einem unbeschichteten luftdurchlässigen Gewebe besteht und eine äußere Schicht staubdicht ist und mit einer Feuchtigkeitsbarriere beschichtet ist, wobei diese Schichten durch eine spezielle Naht in einer Weise miteinander verbunden sind, dass der Container nur durch diese Naht belüftet werden kann.
Anhand dieser Ausgestaltung von Containern könnte insbesondere die Zunahme von Feuchtigkeit im Füllprodukt während der Lagerung in dem großen Container reduziert werden.
Obwohl die Luft nicht mehr über die gesamte Oberfläche des Gewebebehälters entweichen kann, besteht jedoch ein Nachteil in der Zeitspanne, die aufgewendet werden muss, um eine bestimmte Fließdichte zu erreichen, da diese erheblich länger ist, wodurch wiederum die Füllkapazität reduziert wird. Um dies zu kompensieren, beschreibt DE-A-198 39 106 ein besonderes Verfahren für die Befüllung dieses großen Containers, bei dem das das Füllmaterial vor der Befüllung zunächst einer Entlüftung unterzogen wird und eine weitere Entlüftung während des Befüllens über die Nähte des Gewebes statt findet. Die vorangehende Entlüftung und die daraus resultierende teilweise Verdichtung des Füllproduktes werden ebenso durch die Anwendung eines Vakuums erzielt.
Ein Nachteil des Verfahrens, das in DE-A-198 39 106 beschrieben wird, besteht in den extrem hohen Ausstattungskosten, da sowohl für die vorhergehende Verdichtung als auch für die Befüllung des großen Containers Vakuumsysteme erforderlich sind. Trotz dieser Kosten ist die Füllkapazität immer noch zu gering, so dass das Verfahren, das in DE-A-198 39 106 beschrieben wird, insgesamt nicht ökonomisch ist.
Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens für die Befüllung von Containern, insbesondere mit fein getrennten Feststoffen mit einem hohen Luftgehalt, durch die eine höhere Füllkapazität mit einer adäquaten Verdichtung der einzufüllenden Feststoffe mit gleichzeitig einem geringen Kostenaufwand in Bezug auf die Vorrichtungen und somit einem geringen Kapitalaufwand erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren für die Füllung von Containern, insbesondere mit fein getrennten Feststoffen mit einem hohen Luftgehalt, indem ein luftdurchlässiger Container in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, eine luftdichte Verbindung des Containers mit dem Zuführstutzen, das Befüllen des Containers unter Druck und die Entfernung des befüllten Containers eingerichtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das luftdurchlässige Trägermaterial auf der Außenseite und das Filtermaterial auf der Innenseite angeordnet sein.
Andere Kombinationen der Schichten von der Innen- zur Außenseite sind jedoch auch möglich, wobei die Kombination von Träger- und Filterelement im Container von wesentlicher Bedeutung ist.
Der Container gemäß der Erfindung kann für optionale Mengen von fein getrennten Füllstoffen ausgestaltet sein.
Insbesondere ist der Druck, der anhand einer luftbetriebenen Überführung des Füllproduktes erreicht wird, ausreichend, um eine geeignete Befüllung des Containers zu erhalten. Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen speziellen Zuführstutzen auf, welcher mit einer flexiblen Dichtungshaut versehen ist und der dementsprechend eine staubfreie Druckbefüllung gestattet. Der Zuführstutzen kann verformbar sein, so dass er die Befüllung von Containern verschiedener Größen gestattet.
Der Käfig, welcher eine wichtige Komponente der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, muss insbesondere den erforderlichen Druck aushalten. Gleichzeitig dient der Käfig gegenüber dem Container als geeignete Stütze während des Füllverfahrens, um zu gewährleisten, dass der Container den angewendeten Druck aushält und seine Form während des Füllverfahrens beibehält.
Container mit einer großen Bandbreite an Formen und unterschiedlichen Materialien können in der Vorrichtung gemäß der Erfindung befüllt werden. Die Materialien können sein: luftdurchlässiges Kunststoffgewebe, vorzugsweise ein Polypropylengewebe, Kunststoffgewebe, Textilgewebe, Pappe, Papier, Gewebestoffe aus Papier und Kunststoff, Kunstfaserstoffe, textile Faserstoffe oder Zusammensetzungen der zuvor genannten Materialien. Der Fülldruck beträgt im Allgemeinen 0 bis 8 Bar, vorzugweise 0 bis 2 Bar und insbesondere vorzugsweise 0,2 bis 1,2 Bar.
Die Container, die in der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden, und die das Verfahren gemäß der Erfindung anwenden, können jede herkömmliche Form und jedes herkömmliche Material aufweisen. Zum Beispiel können die Container einen Grundriss aufweisen, der aus einer Gruppe der Vielecke, Kreise, Halbkreise, Elipsen, Trapeze, Dreiecke, Rhomben, Vierecke und Rechtecke oder aus einem sternförmigen Grundriss ausgewählt ist. Die Container können ebenso die Form einer Haube mit angeordneten Fächern oder die Form von geschlossenen Taschen aufweisen. Um die sichere Handhabung selbst während der Druckbefüllung zu gewährleisten, ist es jedoch von Vorteil, wenn der Käfig während des Füllverfahrens den zu befüllenden Container so einheitlich und so enganliegend wie möglich umgibt. Aus diesem Grunde ist es anzuraten, dass der Käfig im Wesentlichen der Form des Containers entspricht. Zusätzliche Anschlussteile im Käfig gestatten die Anpassung an den entsprechenden zu befüllenden Container.
Aufgrund des hohen Drucks, der im Inneren des Containers herrscht, wird die Luft über die Oberfläche des Containers abgeführt. Da überschüssiger Druck entweichen kann, wird ebenso die Verdichtung des Füllproduktes erreicht. Um den Drucküberschuss dahingehend zu befähigen, so schnell wie möglich aus dem Container zu entweichen, insbesondere wenn ein gut passender Käfig vorhanden ist, ist es ratsam, dass der Käfig (3) selbst ebenso gasdurchlässig ist. Der Käfig kann Wände mit Öffnungen oder mit einer geeigneten Durchlässigkeit besitzen. Dies kann zum Beispiel durch Öffnungen in den Käfigwänden erreicht werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Käfigwände aus einem Material hergestellt sind, das aus perforiertem Blech, Netz, Geflecht, Gewebe, gesintertem Material oder aus einem maschenartigen Material ausgewählt ist, da dies eine hohe Gasdurchlässigkeit mit einer gleichzeitigen adäquaten Stabilität gewährleistet, um sicherzustellen, dass der Container selbst unter dem hohen Fülldruck nicht explodiert. Der Käfig kann aus verschiedenen Teilen bestehen, vorzugsweise aus zwei Teilen. Der Käfig (3) kann einen Boden aufweisen und ohne einen Boden ausgestaltet sein. Vorzugsweise weist der Käfig (3) keinen Boden auf.
Gemäß einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst die Vorrichtung zusätzliche Geräte, durch die die zwei Teile (3a, 3b) des Käfigs voneinander getrennt und manuell oder automatisch, vorzugsweise elektropneumatisch, voneinander weggefahren werden können, um den befüllten Container freizugeben. Insbesondere in dem Fall, dass der Käfig einen Grundriss in Form eines Vielecks aufweist, ist es ratsam, wenn der Käfig entlang einer Diagonale entfernt werden kann, da dies verhindert, dass dem Container Schäden zugefügt werden.
Gemäß einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Käfig keinen Boden auf und ist mit anderen Worten an der Unterseite offen. Diese Ausführungsform gestattet eine besonders vereinfachte Durchführung des Füllverfahrens. Nachdem der zweiteilige Käfig geschlossen wurde und die zwei Teile miteinander verbunden wurden, kann das eigentliche Füllverfahren beginnen. Der Container kann dann zum Beispiel direkt auf einer Platte oder einem Laderost positioniert sein, der Zuführstutzen kann nun in die Zuführöffnung des Containers eingeführt und dann in einer luftdichten Art und Weise an den Container angeschlossen werden. Bei der Beendigung des Füllverfahrens können die zwei Teile des Käfigs nun voneinander getrennt und weggefahren werden, um den befüllten Container freizugeben. Da der befüllte Container nun auf einer Platte oder einem Laderost steht, kann er auf einfache Weise durch eine Transportvorrichtung entfernt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun nochmals mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht von oben auf die Ausführungsform gemäß 1 mit einem geöffneten Käfig.
Wie in den Figuren gezeigt wird, umfasst die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Rahmen 1 mit zwei Schienen 2 an der Oberseite, entlang derer die zwei Hälften 3a und 3b des Käfigs (3) durch herkömmliche Fahrvorrichtungen fortbewegt werden können.
Bei dieser Ausführungsform, die in 1 und 2 gezeigt wird, besitzt der Käfig einen quadratischen Grundriss und ist entlang der Diagonale in die zwei Hälften 3a und 3b geteilt. Dies gewährleistet, dass die zwei Hälften auf einfache Weise vom befüllten Container getrennt werden können, selbst wenn sie aufgrund des hohen Fülldrucks gegen den Käfig gedrückt wurden.
Der Käfig weist ebenso zwei Hälften 4a und 4b auf, welche den Zuführstutzen (nicht gezeigt) umgeben, wenn sie geschlossen sind.
Wie in 2 gezeigt wird, ist der Käfig 3 an seiner Unterseite offen, und der Container ist während des Füllverfahrens auf einem Laderost oder einer Platte angeordnet. Wie in den Figuren gezeigt wird, ist es ebenso von Vorteil, wenn der Zuführstutzen im Hinblick auf den Rahmen 1 symmetrisch angeordnet ist, so dass eine Käfighälfte 3a ferner vom Laderost oder von der Platte 5 entfernt werden kann, um beispielsweise einer Transportvorrichtung zum Zweck der Entfernung des befüllten Containers einen vereinfachten Zugang zu gestatten.

Claims

Vorrichtung zum Füllen von Behältern, insbesondere mit körnigen, pulverförmigen oder fein getrennten Feststoffen mit einem hohen Luftgehalt, umfassend einen Zuführstutzen, der in die Zuführöffnung des Behälters eingeführt wird, wobei die Vorrichtung ferner einen zwei- oder mehrteiligen Käfig umfasst, der zweckdienlich ist für Umschließung des Behälters, wobei der Zuführstutzen so ausgestaltet ist, dass die Feststoffe unter Druck eingeführt werden und der Zuführstutzen derart ausgestattet ist, dass er mit einer flexiblen Dichtungshaut versehen ist, die ein staubfreies Befüllen unter Druck gestattet und wobei der Käfig (3) gasdurchlässig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Grundriss des Käfigs (3) eine Form aufweist, die aus der Gruppe der Vielecke, Kreise, Halbkreise, Ellipsen, Trapeze, Dreiecke, Rhomben, Vierecke und Rechtecke ausgewählt ist oder der Grundriss sternförmig ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Käfig (3) in zwei oder mehr Teile unterteilt ist und die Vorrichtung zusätzliche Geräte umfasst, durch die die zwei oder mehr Teile (3a, 3b) des Käfigs voneinander getrennt und weggefahren werden, um den gefüllten Behälter freizugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Geräte manuell oder mit Hilfe von Antrieben weggefahren werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Käfig (3) Wände mit Öffnungen oder genügender Durchlässigkeit besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Wände aus einem Material hergestellt sind, das aus perforiertem Blech, Netz, Geflecht, Gewebe und gesintertem Material ausgewählt ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Käfig mit einem Boden oder vorzugsweise ohne einen Boden ausgestaltet ist.
Verfahren zum Füllen von Behältern, insbesondere mit fein getrennten körnigen, pulverförmigen Stoffen, wobei diese einen hohen Luftgehalt aufweisen, durch – Anordnung eines luftdurchlässigen Behälters in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – luftdichte Verbindung des Behälters mit dem Zuführstutzen, – Füllen des Behälters unter Druck und – Entfernen des gefüllten Behälters.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 verwendet wird und zum Entfernen des Behälters aus dem Multipart vorzugsweise zwei Hälften des Käfigs voneinander getrennt und voneinander wegbewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, gekennzeichnet dadurch, dass der Behälter aus einem luftdurchlässigen Kunststoffgewebe hergestellt ist, vorzugsweise aus Polypropylen, Kunststoffgewebe, Textilgewebe, Karton, Papier, Papier-Kunststoff-Gewebe, Kunststoff-Faserstoff, Textil-Faser stoff oder aus Zusammensetzungen der zuvor genannten Stoffe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass der Fülldruck im Allgemeinen 0 bis 8 Bar, vorzugsweise 0 bis 2 Bar und insbesondere 0,2 bis 1,2 Bar beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass jeder fein getrennte körnige Feststoff mit einem hohen Luftgehalt aus einer Gruppe aus pyrogenischen Oxiden, ausgefällten Oxiden, Kohlenschwarz und Abänderungen dieser Stoffe eingefüllt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet dadurch, dass der Behälter einen Grundriss in einer Form aufweist, die aus der Gruppe der Vielecke, Kreise, Halbkreise, Ellipsen, Trapeze, Dreiecke, Rhomben, Vierecke und Rechtecke ausgewählt ist oder der einen sternförmigen Grundriss aufweist oder die Form einer Haube mit angeordneten Fächern oder die Form einer geschlossenen Tasche einnimmt.