EP2520495A1 - Dosierorgan und Dosierverfahren - Google Patents

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EP2520495A1
EP2520495A1 EP12156801A EP12156801A EP2520495A1 EP 2520495 A1 EP2520495 A1 EP 2520495A1 EP 12156801 A EP12156801 A EP 12156801A EP 12156801 A EP12156801 A EP 12156801A EP 2520495 A1 EP2520495 A1 EP 2520495A1
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EP
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outlet pipe
gas
pinch valve
filled
dosing
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Werner Fuchs
Clemens Metzler
Robert Müller
Rainer Rehm
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Ucon AG Containersysteme KG
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Ucon AG Containersysteme KG
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    • B65B2210/10—Means for removing bridges formed by the material or article, e.g. anti-clogging devices

Definitions

  • the invention relates to a metering and dosing.
  • powders or granules from a reservoir are usually dosing used to allow conditioning of the materials to be filled for volumetric and / or gravimetric dosing.
  • dosing used to allow conditioning of the materials to be filled for volumetric and / or gravimetric dosing.
  • they must be able to ensure a selectable flow rate of the material to be filled and, on the other hand, to ensure a desired degree of homogeneity, for example freedom from density variations, as present, for example, with clumped material.
  • metering devices include for this purpose screws, vibrating troughs, vibration valves and rotary valves.
  • the dosing device comprises a fluidizing device, a downstream in the flow direction of a material to be filled inflating or pinch valve, arranged in the flow direction of the material to be filled downstream of the inflating or pinch valve outlet pipe, which is at least vented via a venting device, and a holding device for a to be filled container.
  • All drive motors are arranged outside the volume flow and can be driven freely selectable electronic, electronic magnetic, mechanical and / or pneumatic.
  • the dosing method according to the invention comprises the steps of fluidizing a solid to be filled, controlling the flow rate of the fluidized solid using a swelling or pinch valve, buffering and breathing the fluidized solid in a pipe section, which may in particular have an outlet pipe, and taking up and depositing the solid in a force-free manner , In particular, while avoiding Crowkraft remplin stored container. It has been shown that in this way a surprisingly fast and also very gentle material filling of sensitive solids is possible.
  • FIG. 1 shows an external view of an embodiment of a metering 1. It can be seen a hopper 11 with a plurality of gas inlet 12, which must be connected during operation of the metering 1 via hoses or tubes, not shown, with a gas supply.
  • a gas is blown from the gas supply with overpressure through the gas inlet nozzle into the interior of the hopper, so that in the hopper 11 poured in solid particles are fluidized in the resulting gas stream.
  • the filling hopper 11 with gas inlet 12 thus represents a fluidizing device for solids.
  • an optional holder 13 is also arranged for a knocker, not shown, with the settling of solid particles on the inner surface of the hopper 11 avoided and a possible complete Fluidization is supported.
  • FIG. 1 in each case indicated by an arrow general flow direction of the material to be filled, from which the current direction of movement of a fluidized material particle may differ, downstream of a blow valve 20 is arranged.
  • the inflating valve 20 is flanged to the hopper 11 in this embodiment.
  • FIG. 1 can be seen particularly well ventilation valves 21 and 22 of the inflate valve 20, by means of which a particularly only in FIG. 2 to be recognized, there hatched ring hose 23 can be pressurized by gas filling.
  • the inflating valve 20 Without pressure supply is the inflating valve 20, as in FIG. 2 shown, opened, closed at maximum pressure supply, by targeted pressure variation, the degree of opening of the inflation valve can be selectively varied.
  • the unillustrated control of the inflation valve 20 can manually, electrically, pneumatically or mechanically realized.
  • a significant advantage here is that with the expansion valve 20 a fast-reacting and precisely controllable throughput control is achieved with complete avoidance of mechanical assemblies.
  • FIG. 1 recognizable ventilation device 50 In the flow direction of the material to be filled downstream closes to the inflating valve 20 a only in FIG. 2 recognizable outlet pipe 30, which via a described below, only in FIG. 1 recognizable ventilation device 50 can be ventilated and ventilated.
  • the provision of a ventilated and ventable outlet pipe has proven to be essential, since the achieved buffering and ventilation of the fluidized solid significantly contributes to a precise filling that can not otherwise be achieved.
  • a second important effect is that bursting of the container 60 to be filled is reliably avoided,
  • the ventilation does not take place directly, so not indirectly by a directly on an opening or a nozzle of the outlet pipe 30 arranged ventilation device 50, but indirectly.
  • the outlet pipe 30 is, as in FIG. 2 can be seen, concentric with a the outer tube 31 surrounding the outlet pipe 30, which projects beyond the outlet pipe 30 in the downstream direction, so that there is a free space between the outlet pipe 30 and outer tube 31, in the emerging from the outlet pipe 30 gas with fluidized Solid can enter.
  • the outer tube 31 is then only in FIG. 1 recognizable ventilation 32 arranged, to which the ventilation device 50 with manifold 51, funnel 52 and exhaust pipe 53, held together by ring clamps 54 and 55, is flanged.
  • the suction nozzle 53 communicates with a suction device, not shown, for example, a suction pump, so that an active ventilation by suction is possible.
  • a bag clamp 40 is attached as a holding device for a container to be filled in the form of a bag 60.
  • the bag clamp 40 has clamping brackets 41, 42 which, controlled by pneumatic cylinders 43, 44, press the bag 60 against a filling nozzle 33 which is pushed onto the outer tube 31 and thus ensure that leakage of the material to be filled into the environment is largely prevented ,
  • two optional touch sensors 45, 46 are provided, which only allow closing of the clamping brackets 41, 42 of the bag clamp 40 when they are actuated by an operator pushing the bags, both contact sensors 45, 46 with one hand each a closing of the bag clamp, safe to stop, as long as a hand of the operator could be in the area between the clamps 41,42.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Supply Of Fluid Materials To The Packaging Location (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird ein Dosierorgan (1) mit einer Fluidisiervorrichtung, einem in Fließrichtung eines abzufüllenden Materials stromabwärts der Fluidisiervorrichtung angeordneten Bläh- oder Quetschventil (20), einem in Fließrichtung des abzufüllenden Materials stromabwärts des Bläh- oder Quetschventils (20) angeordneten Auslaufrohr (30), wobei das Auslaufrohr (30) über eine Entlüftungsvorrichtung (50) zumindest entlüftbar ist, und mit einer Haltevorrichtung für einen zu befüllenden Behälter und ein Dosierverfahren mit den Schritten Fluidisieren eines abzufüllenden Feststoffs, Regeln der Flussrate des fluidisierten Feststoffs unter Verwendung eines Bläh- oder Quetschventils (20), Puffern und Beatmen des fluidisierten Feststoffs in einer Rohrstrecke, die insbesondere ein Auslaufrohr (30) aufweisen kann, und Aufnehmen und Ablagern des Feststoffs in einem kräftefrei, insbesondere unter Vermeidung von Nebenkraftschlüssen gelagerten Behältnis.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Dosierorgan und ein Dosierverfahren.
  • Zur dosierten Abgabe von Materialien, insbesondere Schüttgütern und anderen Feststoffen wie z.B. Pulvern oder Granulaten, aus einem Vorratsbehälter werden in der Regel Dosierorgane verwendet, die eine Konditionierung der abzufüllenden Materialien für volumetrische und/oder gravimetrische Dosierung ermöglichen. Dazu müssen sie einerseits in der Lage sein, eine wählbare Flussrate des abzufüllenden Materials zu gewährleisten und andererseits einen gewünschten Homogenitätsgrad, beispielsweise Freiheit von Dichtevariationen, wie sie beispielsweise bei verklumptem Material vorliegen, sicherzustellen. Beispiele bekannter Dosierorgane umfassen zu diesem Zweck Schnecken, Vibrationsrinnen, Vibrationsklappen und Zellradschleusen.
  • Problematisch bei diesen bekannten Dosierorganen ist nicht nur, dass die erzielbaren Abfüllgeschwindigkeiten oftmals unbefriedigend sind, sondern auch, dass die Konditionierung in der Regel über eine mechanische Wechselwirkung mit dem Material erfolgt. Dies hat zwei Nachteile: Einerseits werden mechanische Bauteile im Materialstrom angeordnet, die deshalb verschmutzen und mit hohem Zeit- und Wartungsaufwand gereinigt werden müssen. Je mehr bewegliche Teile sich im Materialstrom befinden, desto schlechter sind die Reinigungsergebnisse und desto länger werden die Reinigungsstillstandszeiten. Dementsprechend hoch sind die Investitions- und Betriebskosten.
  • Andererseits steht die mechanische Wechselwirkung einem schonenden Umgang mit dem Produkt entgegen und birgt das Risiko, eine unerwünschte Veränderung von Materialeigenschaften zu bewirken.
  • Diese Probleme werden durch ein Dosierorgan mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Dosierverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Dosierorgan weist eine Fluidisiervorrichtung, ein in Fließrichtung eines abzufüllenden Materials stromabwärts der Fluidisiervorrichtung angeordnetes Bläh- oder Quetschventil, ein in Fließrichtung des abzufüllenden Materials stromabwärts des Bläh- oder Quetschventils angeordnetes Auslaufrohr, das über eine Entlüftungsvorrichtung zumindest entlüftbar ist, und eine Haltevorrichtung für einen zu befüllenden Behälter auf.
  • Durch diesen einfach und kostengünstig herzustellenden Aufbau wird die Zahl der im Volumenstrom, also im Strom des abzufüllenden Materials angeordneten mechanischen Teile minimiert, wodurch einerseits eine besonders produktschonende Abfüllung und andererseits ein weitestgehender Verzicht auf aufwändige Reinigungszyklen erreicht wird. Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaus ist, dass die Zahl der zu validierenden Teile für Dosierorgane auf die Fluidisierung, das Bläh- oder Quetschventil, Be- und Entlüftungsvorrichtung und die Haltevorrichtung beschränkt sind.
  • Weitere Vorteile eines derartigen Dosierorgans sind die nahezu totraumfreie und leicht zu reinigende Geometrie und der geringe Wartungsbedarf, der lange Einsatzzeiten bis zur nächsten Wartung ermöglicht.
  • Sämtliche Antriebsmotoren sind außerhalb des Volumenstroms angeordnet und können frei wählbar elektronisch, elektronischmagnetisch, mechanisch und/oder pneumatisch angetrieben werden.
  • Das erfindungsgemäße Dosierverfahren weist die Schritte Fluidisieren eines abzufüllenden Feststoffs, Regeln der Flussrate des fluidisierten Feststoffs unter Verwendung eines Bläh- oder Quetschventils, Puffern und Beatmen des fluidisierten Feststoffs in einer Rohrstrecke, die insbesondere ein Auslaufrohr aufweisen kann und Aufnehmen und Ablagern des Feststoffs in einem kräftefrei, insbesondere unter Vermeidung von Nebenkraftschlüssen gelagerten Behältnis auf. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine überraschend schnelle und darüber hinaus sehr materialschonende Abfüllung auch empfindlicher Feststoffe ermöglicht wird.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Figuren, die beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1:
    Eine Außenansicht eines Ausführungsbeispiel eines Dosierorgans mit daran angeordnetem zu befüllenden Behälter und
    Fig. 2:
    eine Querschnittsdarstellung des Ausführungsbeispiels aus Figur 1, geschnitten an der Linie A-A.
  • Gleiche Komponenten gleicher Ausführungsbeispiele werden in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Figur 1 zeigt eine Außenansicht eines Ausführungsbeispiel eines Dosierorgans 1. Man erkennt einen Einfülltrichter 11 mit einer Mehrzahl von Gaseinlasstutzen 12, die beim Betrieb des Dosierorgans 1 über nicht dargestellte Schläuche oder Rohre mit einer Gasversorgung verbunden sein müssen. Wenn das Dosierorgan 1 betrieben wird, wird von der Gasversorgung ein Gas mit Überdruck durch die Gaseinlassstutzen in das Innere des Einfülltrichters geblasen, so dass in den Einfülltrichter 11 hineingeschüttete Feststoffpartikel im entstehenden Gasstrom fluidisiert werden. Der Einfülltrichter 11 mit Gaseinlassstutzen 12 stellt also eine Fluidisiervorrichtung für Feststoffe dar. An der Außenwand des Einfülltrichters 11 ist ferner eine optionale Halterung 13 für einen nicht dargestellten Klopfer angeordnet, mit dem ein Absetzen von Feststoffpartikeln an der Innenfläche des Einfülltrichters 11 vermieden und eine möglichts vollständige Fluidisierung unterstüzt wird.
  • In der in Figuren 1 und 2 jeweils durch einen Pfeil angedeuteten generellen Fließrichtung des abzufüllenden Materials, von der die momentane Bewegungsrichtung eines fluidisierten Materialpartikels abweichen kann, stromabwärts ist ein Blähventil 20 angeordnet. Das Blähventil 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel am Einfülltrichter 11 angeflanscht. In Figur 1 erkennt man besonders gut Be- und Entlüftungsventile 21 und 22 des Blähventils 20, mittels derer ein besonders nur in Figur 2 zu erkennender, dort schraffiert dargestellter Ringschlauch 23 durch Gasbefüllung unter Druck gesetzt werden kann.
  • Ohne Druckzuführung ist das Blähventil 20, wie in Figur 2 dargestellt, geöffnet, bei maximaler Druckzuführung geschlossen, durch gezielte Druckvariation kann der Grad der Öffnung des Blähventils gezielt variiert werden. Die nicht dargestellte Steuerung des Blähventils 20 kann manuell, elektrisch, pneumatisch oder mechanisch realisiert werden. Wesentlicher Vorteil ist hier, dass mit dem Blähventil 20 eine schnell reagierende und präzise regelbare Durchsatzkontrolle unter völliger vermeidung mechanischer Baugruppen erreicht wird.
  • In Fließrichtung des abzufüllenden Materials stromabwärts schließt sich an das Blähventil 20 ein nur in Figur 2 erkennbares Auslaufrohr 30 an, das über eine weiter unten beschriebene, nur in Figur 1 erkennbare Be- und Entlüftungsvorrichtung 50 be- und entlüftbar ist. Das Vorsehen eines be- und entlüftbaren Auslaufrohrs hat sich als wesentlich erwiesen, da die dadurch erreichte Pufferung und Beatmung des fluidisierten Feststoffs wesentlich zu einer exakten Befüllung beiträgt, die sonst nicht erreicht werden kann. Ein zweiter wichtiger Effekt besteht darin, dass ein Platzen des zu befüllenden Behälters 60 sicher vermieden wird,
  • In der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Be- und Entlüftung nicht direkt, also nicht durch eine unmittelbar an einer Öffnung oder einem Stutzen des Auslaufsrohrs 30 angeordnete Be- und Entlüftungsvorrichtung 50, sondern indirekt. Das Auslaufrohr 30 ist, wie in Figur 2 zu erkennen ist, konzentrisch mit einem das Auslaufrohr 30 umgebenden Außenrohr 31, das das Auslaufrohr 30 in Stromabwärts-Richtung überragt, angeordnet, so dass sich zwischen Auslaufrohr 30 und Außenrohr 31 ein freier Raum ergibt, in den aus dem Auslaufrohr 30 austretendes Gas mit fluidisiertem Feststoff eintreten kann.Am Außenrohr 31 ist dann ein nur in Figur 1 erkennbarer Be- und Entlüftungsstutzen 32 angeordnet, an den die Be- und Entlüftungsvorrichtung 50 mit Krümmer 51, Trichter 52 und Absaugstutzen 53, zusammengehalten durch Ringschellen 54 und 55, angeflanscht ist. Der Absaugstutzen 53 kommuniziert mit einer nicht dargestellten Absaugvorrichtung, z.B. einer Absaugpumpe, so dass auch eine aktive Entlüftung durch Absaugen möglich ist.
  • An dem Außenrohr 31 ist als Haltevorrichtung für einen zu befüllenden Behälter in Form eines Sackes 60 eine Sackklemme 40 befestigt. Die Sackklemme 40 weist Klemmbügel 41,42 auf, die durch Pneumatikzylinder 43,44 gesteuert den Sack 60 an einen Befüllstutzen 33, der auf das Außenrohr 31 aufgeschoben ist, andrücken und so sicherstellen, dass ein Austreten des abzufüllenden Materials in die Umgebung weitgehend verhindert wird. Aus Sicherheitsgründen sind zwei optionale Berührungssensoren 45,46 vorgesehen, die ein Schließen der Klemmbügel 41,42 der Sackklemme 40 nur dann erlauben, wenn sie von einem Bediener, der die Säcke aufschiebt, beide Berührungssensoren 45,46 mit jeweils einer Hand betätigt werden, um ein Schließen der Sackklemme, sicher zu unterbinden, solange noch eine Hand des Bedieners im Bereich zwischen den Klemmbügeln 41,42 sein könnte.
  • Wesentlich ist, dass der Sack 60 und allgemein der zu befüllende Behälter kraftentkoppelt, insbesondere unter völliger Vermeidung von Nebenkraftschlüssen mittels der Haltevorrichtung an dem Dosierorgan 1 angeordnet ist, so dass er in unbefülltem Zustand kräftefrei auf einer Waage aufliegt da sonst Fehldosierungen auftreten können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dosierorgan
    11
    Einfülltrichter
    12
    Gaseinlassstutzen
    13
    Halterung
    20
    Blähventil
    21,22
    Be- und Entlüftungsventile
    23
    Ringschlauch
    30
    Auslaufrohr
    31
    Außenrohr
    32
    Entlüftungsstutzen
    33
    Befüllstutzen
    40
    Sackklemme
    41,42
    Klemmbügel
    43,44
    Pneumatikzylinder
    45,46
    Berührungssensoren
    50
    Be- und Entlüftungsvorrichtung
    51
    Krümmer
    52
    Trichter
    53
    Absaugstutzen
    54,55
    Ringschellen
    60
    Sack
    A-A
    Schnittlinie

Claims (7)

  1. Dosierorgan (1) mit einer Fluidisiervorrichtung, einem in Fließrichtung eines abzufüllenden Materials stromabwärts der Fluidisiervorrichtung angeordneten Bläh- oder Quetschventil (20), einem in Fließrichtung des abzufüllenden Materials stromabwärts des Bläh- oder Quetschventils (20) angeordneten Auslaufrohr (30), wobei das Auslaufrohr (30) über eine Entlüftungsvorrichtung (50) zumindest entlüftbar ist, und mit einer Haltevorrichtung für einen zu befüllenden Behälter.
  2. Dosierorgan (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidisiereinrichtung ein Einfülltrichter (11) mit einer Mehrzahl von Gaseinlasstutzen (12), die mit einer Gasversorgung verbindbar sind ist, so dass, wenn das Dosierorgan (1) betrieben wird, von der Gasversorgung ein Gas mit Überdruck durch die Gaseinlassstutzen (12) in das Innere des Einfülltrichters (11) geblasen und in den Einfülltrichter (11) hineinfliessende Feststoffpartikel im entstehenden Gasstrom fluidisiert werden können.
  3. Dosierorgan (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bläh- oder Quetschventil (20) mit einem Gasdruck betreibbar ist, wobei ohne Druckzuführung das Bläh- oder Quetschventil (20), geöffnet, bei maximaler Druckzuführung das Bläh- oder Quetschventil (20) geschlossen, und durch gezielte Druckvariation der Grad der Öffnung des Bläh- oder Quetschventils (20) gezielt variiert werden kann.
  4. Dosierorgan (1) nach einem vorstehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Auslaufrohr (30) konzentrisch mit einem das Auslaufrohr (30) umgebenden Außenrohr (31), das das Auslaufrohr (30) in Stromabwärts-Richtung überragt, angeordnet ist, so dass sich zwischen Auslaufrohr (30) und Außenrohr (31) ein freier Raum ergibt, in den aus dem Auslaufrohr (30) austretendes Gas mit darin fluidisiertem Feststoff eintreten kann und dass am Außenrohr (31) die Entlüftungsvorrichtung (50) über einen Entlüftungsstutzen (32) angeordnet ist.
  5. Dosierorgan (1) nach einem vorstehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsvorrichtung (50) eine Absaugpumpe aufweist.
  6. Dosierorgan (1) nach einem vorstehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung so ausgestaltet ist, dass sie den zu befüllenden Behälter kraftentkoppelt, insbesondere unter Vermeidung von Nebenkraftschlüssen, an dem Dosierorgan (1) anordnet.
  7. Dosierverfahren mit den Schritten Fluidisieren eines abzufüllenden Feststoffs, Regeln der Flussrate des fluidisierten Feststoffs unter Verwendung eines Bläh- oder Quetschventils (20), Puffern und Beatmen des fluidisierten Feststoffs in einer Rohrstrecke, die insbesondere ein Auslaufrohr (30) aufweisen kann, und Aufnehmen und Ablagern des Feststoffs in einem kräftefrei, insbesondere unter Vermeidung von Nebenkraftschlüssen gelagerten Behältnis.
EP12156801.8A 2011-04-15 2012-02-24 Dosierverfahren Active EP2520495B1 (de)

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DE (1) DE102011017290A1 (de)
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