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Verfahren und Einrichtung zum Einfüllen von feinverteiltem, insbesondere
stark staubendem Feststoff in Metalldosen od. dgl.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Einrichtung zum Einfüllen von feinverteilten, insbesondere stark staubenden Feststoffen
in Metalldosen od. dgl. aus einem Einfülltrichter, insbesondere dem Abfülltrichter
einer automatischen Waage, der die ganze einzufüllende Staubmenge enthält.
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Das Einfüllen von feinverteilten Feststoffen in Metalldosen, die
nach erfolgter Füllung mit einem Deckel verschlossen werden, bereitet bekanntermaßen
beträchtliche Schwierigkeiten. Ein Hauptgrund für diese Schwierigkeiten liegt darin,
daß der feinverteilte Feststoff in loser Schüttung einen beträchtlich größeren Raum
einnimmt, als seiner Masse unter Berücksichtigung eines gewissen Füllfaktors entspricht,
so daß also beispielsweise bei Benutzung einer automatischen Waage, die die ganze
einzufüllende Feststoffmenge auf einmal abgibt, ein besonderer Fülltrichter erforderlich
ist, der das Staubvolumen zunächst aufnimmt. Diese Erscheinung liegt darin begründet,
daß die einzelnen Teilchen des feinverteilten Feststoffes bei loser Schüttung in
der zufälligen Lage, die sie bei der Schüttung erhalten, liegenbleiben und infolgedessen
die zwischen den Teilchen vorhandenen Zwickelräume nicht ausfüllen. Die Folge davon
ist,
daß beispielsweise eine bis zum Rand gefüllte Dose nach einigen
Erschütterungen, wie sie beim Transport der Dose ständig erfolgen, nur noch zum
Teil durch den feinverteilten Feststoff gefüllt ist, so daß ein unnötiger Materialaufwand
für die Dose gemacht wurde.
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In manchen Fällen hat man sich damit geholfen, daß man den feinverteilten
Feststoff unterzmehr oder weniger großem Druck in die Dose eingeführt hat, um auf
diese Weise eine bessere Raumausnutzung zu erzielen. Der Nachteil einer solchen
Füllmethode liegt jedoch darin, daß die einzelnen Feststoffteilchen unter Umständen
durch den angewendeten Druck, selbst wenn er verhältnismäßig klein ist, zusammenbacken,
so daß es bei Ingebrauchnahme der Dose häufig notwendig ist, den Doseninhalt mit
einem besonderen Werkzeug aufzulockern, ehe man die Dose durch Ausschütten entleeren
kann.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, die Dose während des
Einfüllvorganges durch seitliches Anklopfen an die Dosenwand zu erschüttern, um
auf diese Weise eine dichtere Füllung zu erreichen. Dieses Verfahren, das für, manche
Feststoffe geeignet sein mag, bringt jedoch große Schwierigkeiten, wenn es sich
bei dem feinverteilten Feststoff um einen solchen handelt, der stark staubt, d.
h. der schon durch verhältnismäßig leichte Erschütterungen in Schwebezustand versetzt
wird und dann durch zufällige Luftbewegungen aus dem Bereich der Dose weggeführt
werden kann.
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Die aufgezeigten Schwierigkeiten treten vor allen Dingen auf, wenn
es sich um die Einfüllung von feinstem Schwefelpulver handelt, wie es z. B. für
die Bestäubung von Weinreben od. dgl. zwecks Bekämpfung von Pflanzenschädlingen
verwendet wird. Die Einwirkung des sogenannten Stäubeschwefels auf Pflanzenschädlinge
ist bekanntlich um so nachhaltiger, je feiner der Schwefel verteilt ist. Die modernen
Methoden zur Herstellung von Stäubeschwefel richten sich deshalb vor allem auch
auf die Erzeugung eines Schwefels mit einer Korngröße von unter IO, vorzugsweise
sogar von I bis 2.
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Schwefelpulver mit einer so feinen Verteilung staub jedoch außerordentlich
stark und wird durch geringste Erschütterungen und Luftbewegungen in Suspension
versetzt und fortgetragen. Der feinverteilte Schwefel ist bekanntlich ein sehr reaktionsfähiger
Körper, der, wenn er mit Metallen, insbesondere Eisen, in Berührung kommt, sofort
mit diesen chemisch reagiert. Die Verstaubung von Schwefel bei der Einfüllung des
feinen Schwefelpulvers in Dosen muß also unter allen Umständen vermieden werden.
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Die Erfindung folgt dem Leitgedanken, die Einfüllung von feinverteilten
Feststoffen, insbesondere stark staubendem Schwefelpulver, in Metalldosen so vorzunehmen,
daß der Staub, der in dem Abfülltrichter vorzugsweise einer automatischen Waage
.zur Verfügung steht, bei Beendigung des Füllvorganges bereits den kleinsten Raum
einnimmt, wobei ein Verstauben des Feststoffes vollständig oder praktisch vollständig
unterbunden wird. Dabei geht die Erfindung davon aus, daß es an sich bekannt ist,
das zu füllende Gefäß während der Füllung zu erschüttern.
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Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zum Einfüllen des feinverteilten
Feststoffes in Metalldosen od. dgl., insbesondere bei Benutzung einer automatischen
Abfüllwaage, darin, daß ausschließnicht der Boden der Dose während des ganzen Einfüllvorganges
in Schwingungen versetzt wird, die durch elektromagnetische Kräfte erzeugt werden
und deren Amplitude senkrecht zur Ebene des Bodens der Dose steht.
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Der Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den bisherigen
Einfüllverfahren bringt, ist zunächst einmal der, daß der Boden der Dose vom Beginn
der Einfüllung des Feststoffes an in Schwingungen versetzt wird. Dadurch werden
die einzelnen Feststoffteilchen, auf die sich die Erschütterungen des Bodens übertragen,
veranlaßt, auch die Zwickelräume in an sich bekannter Weise auszufüllen, so daß
das tatsächlich eingenommene Volumen dem theoretischen Mindestwert stark angenähert
wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Erschütterung der
Dose praktisch nur in den Bodenpartien stattfindet, d. h. an Stellen, an denen der
Feststoff verhältnismäßig weit von der Dosenöffnung entfernt ist. Auf diese Weise
wird verhindert, daß auch bei verhältnismäßig starker Erschütterung des Bodens Feststoffteilchen
aus dem Bereich der Dose heraus ins Freie geschleudert und von der Luft weggetragen
werden können. Die Anwendung von elektromagnetischen Kräften zwecks Erschütterung
des Bodens vereinfacht den ganzen apparativen Aufwand. Der Boden der aus Eisenblech
bestehenden Dose, die gegebenenfalls mit einem Korrosionsschutz versehen sein kann,
wird bei der Anwendung von elektromagnetischen Kräften zur Erzeugung der Schwingungen
des Bodens als eine quasielastische Membran benutzt, die sich im magnetischen Wechselfeld
einer Stromspule befindet. Die an dem Boden als Membran angreifenden elektromagnetischen
Kräfte schwanken dabei im Rhythmus der magnetischen Feldstärke, die ihrerseits bei
Verwendung von Wechselstrom in der doppelten Frequenz des Wechselstromes von Null
auf einen Höchstwert zu- und dann wieder abnimmt. Die Stärke der Schwingung des
Bodens hängt dabei außer von den elastischen Eigenschaften des in die Zylinderwandung
der Dose eingespannten Bodens vor allem auch von der Stärke des elektromagnetischen
Feldes ab. Dieses kann mit der Stromstärke praktisch beliebig fein reguliert werden.
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Man kann die Schwingungsweite der Schwingung, die der Boden der Dose
ausführt, bei gegebener Feldstärke auf ein Maximum bringen, wenn man die Frequenz
des elektromagnetischen Wechselfeldes -auf die mechanische Resonanzfrequenz des
Bodens auf der Dose abstimmt.
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Beim Einfüllen des feinverteilten Feststoffes in die Dose tritt infolge
der auf dem Boden der Dose lastenden Masse des eingefüllten Stoffes eine Be-
dämpfung
der Schwingungsweite des Bodens ein, mit der Wirkung, daß der obere Teil der eingefüllten
Feststoffmasse nicht mehr in demselben Maße in Schwingung versetzt wird wie der
zuerst eingefüllte untere Teil. Gemäß der Erfindung wird deshalb während des Einfüllvorganges
die Schwingungsweite der Schwingung des Bodens allmählich bis auf einen Höchstwert
gesteigert, beispielsweise durch eine entsprechende Verstärkung des elektromagnetischen
Feldes. Auf diese Weise ist Gewähr dafür geboten, daß auch die zuletzt eingefüllten
Teile des Feststoffes auf annähernd dasselbe Volumen verdichtet werden wie die zuerst
eingefüllten Teile, so daß nach Beendung des Einfüllvorganges eine weitere Reduzierung
des Volumens des eingefüllten Feststoffes durch Schütteln oder Rütteln der Dose
nicht mehr oder nicht mehr in nennenswertem Maße eintritt.
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Die Erfindung ist in dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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In einem tischartigen Untersatz I ist eine vorzugsweise kreisförmige
tSffnung 2 vorgesehen, die durch eine dünne Grundplatte 3 abgedeckt ist. Die Grundplatte
3 kann aus einem beliebigen, jedoch nicht ferromagnetischen Material bestehen; vorzugsweise
wird jedoch ein nichtmetallischer Werkstoff verwendet, um eine Erwärmung der Tragplatte
3 durch Wirbelströme zu unterbinden. Die zu füllende Dose 4 mit Boden 5 und Einfüllöffnung
6 wird so auf die Tragplatte 3 aufgesetzt, daß sie konzentrisch zu der kreisförmigen
Öffnung 2 in dem Tragtisch I liegt. Unterhalb der Tragplatte 3 befindet sich eine
Magnetspule 7, die durch Leitungen 8 und 9 an eine geeignete Wechselstromquelle
angeschlossen wird. Der Eisenkern IO der Spule ragt etwas über die obere Fläche
der Magnetspule hinaus und verursacht eine starke Konzentration der Kraftlinien
im Bereich der Öffnung 2.
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Zum Einfüllen des feinverteilten Feststoffes, beispielsweise feinsten
Schwefelpulvers, wird auf die Dose ein Fülltrichter II gesetzt, der mit einem Füllstutzen
12 versehen ist und zu Beginn der Füllung mit einem Bund 13 auf dem Rand der Deckelöffnung
6 aufliegt. Der Füllstutzen 12 hat eine solche Länge, daß er bis nahezu auf den
Boden der Dose reicht, so daß nur ein schmaler, ringförmiger Spalt zwischen Dose
und unterem Rand des Füllstutzens für den Austritt des Pulvers übrigbleibt.
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In den Fülltrichter wird nun, wie es bei Benutzung automatischer
Waagen üblich ist, die in die Dose einzufüllende Menge Feststoff auf einmal eingebracht
und dann der Strom für die Erregung der Magnetspule eingeschaltet. Durch die Erschütterung
des Bodens 5 der Dose quillt nun das feine Pulver ähnlich einer mäßig zähen Flüssigkeit
aus dem ringförmigen Spalt zwischen Boden und Rand des Einfüllstutzens heraus und
verbreitet sich gleichmäßig über dem Boden, wobei der herausgequollene Teil des
Feststoffes praktisch das Mindestvolumen, das von der Größe der Körner und deren
Gestalt abhängig ist, einnimmt. Im Verlaufe des weiteren Einfüllvorganges wird nun
der Einfülltrichter 11 mitsamt dem Stutzen 12 allmählich herausgezogen, wobei aus
dem nunmehr entstehenden ringförmigen Spalt zwischen dem unteren Rand des Einfüllstutzens
und der Oberfläche des eingefüllten Pulvers weiterer Feststoff in die Dose einlaufen
kann, der dann ebenfalls infolge der Schwingungen, die der Boden ausführt, auf das
Mindestvolumen verdichtet wird. Die Kräfte, durch die der Feststoff veranlaßt wird,
sein Mindestvolumen einzunehmen, sind jedoch nicht so groß, als daß die einzelnen
Feststoffteilchen zu gröberen Körnern oder gar Klumpen zusammenbacken würden. Vielmehr
bleibt die leichte Fließfähigkeit des feinen Pulvers beim Umkippen der Büchse praktisch
voll erhalten. Wird die Stärke der Schwingung des Bodens in geeigneter Weise gewählt,
wird vorzugsweise die Stärke der Schwingung mit zunehmender Füllung der Dose bis
auf einen gewissen Höchstwert vergrößert, so läßt sich erreichen, daß in dem Augenblick
aller Feststoff aus dem Fülltrichter bzw. Füllstutzen in die Dose eingefiossen ist,
in dem der untere Rand des Füllstutzens die Dosenöffnung erreicht. Nach vollständiger
Entfernung des Fülltrichters wird dann die Dose mit einem Deckel verschlossen.
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Die Einfüllung des Feststoffes in die'Dose kann auch so erfolgen,
daß der Fülltrichter mit Füllstutzen in seiner Lage unverändert gehalten wird, während
die Dose einschließlich der Magnetspule langsam nach unten bewegt werden. In diesem
Falle bilden Dose und Magnetspule sozusagen eine Einheit während des Füllvorganges.
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Das erfindungsgemäße Verfahren konnte beispielsweise bei der Einfüllung
von feinstem Schwefelpulver, dessen Korngröße in der Größenordnung von etwa 2,U
lag, mit besonderem Erfolg angewendet werden. Es war auf diese Weise möglich, eine
Menge von I kg Schwefelpulver, die in den Fülltrichter auf einmal eingefüllt wurde,
völlig staubfrei innerhalb von 5 bis 6 Sekunden in eine metallische Dose überzuführen,
so daß die Dose am Ende des Füllvorganges praktisch randvoll gefüllt war und auch
bei längeren groben Erschütterungen der Dose keinen freien Raum zwischen dem eingefüllten
Schwefelpulver und der Dosenöffnung zeigte.