WO1991004933A1

WO1991004933A1 - Mikrodosiergerät

Info

Publication number: WO1991004933A1
Application number: PCT/CH1990/000233
Authority: WO
Inventors: Bruno Gmür; Peter Näf
Original assignee: Bühler AG Maschinenfabrik
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1991-04-18
Also published as: EP0451225A1; HU907616D0; EP0451225B1; ES2049487T3; KR0169991B1; KR920701022A; DE59004522D1; JPH05502847A; JP2898403B2; HUT60454A; HU210551B

Abstract

Die neue Erfindung betrifft eine Dosierwaage (1), welche als Differenzialwaage ausgebildet ist. Das Gut wird in einem möglichst zylindrischen Wägebehälter (2) mit flachem Boden (15, 18) gespeichert. Ein gleichmässiger Produktnachschub wird durch einen in zwei Horizontalebenen wirksamen Räumer (13, 19) gewährleistet, wobei bevorzugt zwischen den zwei Ebenen ein Entlastungsboden (15) mit Durchfallöffnung (16) angeordnet wird, derart, dass im Wägebehälterunterteil ein Vordosierraum (17) gebildet wird. Das Produkt wird aus dem Vordosierraum (17) durch den unteren Räumer (19) der Dosierschnecke (4) zugefördert und durch diese mittels steuerbarer Drehzahl dosiert ausgetragen.

Description

Mikrodosiergerät

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Dosierwaage für die kontinuierliche Abgabe von Schüttgütern, welche ei¬ nen Wägebehälter mit Austraghilfen sowie eine Do- sier Schnecke aufweist.

Ein Teil der Schüttgüter kann eingeteilt werden in die drei Gruppen: schwer-, mittel- und leichtfliess- fähig. Leichtfliessfähig sind in der Regel alle gra- nulatartigen Güter, also insbesondere ganze Getrei¬ dekörner und Griess. Man spricht bei den Körnern häufig auch von rieselfähigen Gütern. Sehr bekannt ist das problematische Fliessverhalten von Streusalz und Streuzucker. Meistens in Abhängigkeit von dem momentanen Feuchtigkeitsgehalt können diese beiden Stoffe leicht rieseln wie trockener Sand oder im Extremfall gar nicht mehr aus dem Streuer geschüt¬ telt werden. Mehle, Brotmehl usw. werden allgemein zu den schwerfliessfähigen Produktklassen gezählt, besonders wenn Mehl aus kleinen Behältern oder durch kleine Oeffnungen bewegt werden soll. Stand der Technik

Bei Aufbereitung von Nahrungs- und Futtermitteln ist es vielfach notwendig, Mischungsanteile in verhält- nismässig kleinen Mengen zusammenzumischen oder in grössere Chargen kleine Prozente von Zusätzen hin¬ einzumischen. Zum Beispiel ist dies bei den Suppen und Gewürzmischungen der Fall oder bei der Herstel¬ lung von Tierfuttermischungen, ferner z.Bsp. bei der Zudosierug von Mehl zu Griess bei der Teigwarenher¬ stellung.

In jedem Fall wird bei automatischen Betrieben ge¬ fordert, dass die Komponenten in genau festlegbaren Gewichts-Anteilen zusammengebracht werden. Von der industriellen Praxis wird ein möglichst störungs¬ freier Betrieb gefordert. Der bekannte Störfall von Zucker- und Salzstreuer sollte in automatischen Be¬ trieben nicht vorkommen. Abhilfe kann auf zwei Arten geschaffen werden. Das zu dosierende Produkt wird in eine solche Beschaffenheit gebracht, dass das Gut immer in einem nahezu rieselfähigen Zustand bleibt, also immer leicht fliessfähig bleibt. Das bedingt oft Extra-Behandlungen wie Trocknung oder die Her- Stellung einer speziellen Granulation bzw. eine pulverige Form, was regelmässig einer Verteuerung des Rohmaterials gleichkommt.

Der zweite Weg ist eine Komplizierung aller Dosie- rungseinrichtungen, sodass weder Verstopfungen noch Brückenbildung möglich sind.

Die US-PS Nr. 3 151 782 zeigt nun eine Lösung wie sie in verschiedenen Bereichen, besonders für chemische Stoffe, verbreitet ist. Von einem ge¬ meinsamen Antrieb wird sowohl der Produktnachschub von einem Vorbehälter wie die genaue Dosierung bzw. Bewegung einer Dosierschnecke sicherstellt. Der Nachschub aus dem Vorbehälter wird durch eine Rüt¬ telbewegung erzeugt, wobei ein Durchschiessen des Gutes durch die Bodenöffnung durch eine Abdeckplatte über der Oeffnung verhindert wird. Viele Stoffe, besonders Nahrungs- oder Futtermittel, neigen jedoch bei Vibrationen zum Zusammenbacken, sodass sich hier für die Vibrationen keine echte Dosierhilfe befin¬ det. Die Betriebssicherheit wird vielmehr gerade durch die Rüttelung gefährdet.

Darstelluncr der Erfindung

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, eine Dosiereinrichtung zu schaffen, die einfach im Auf¬ bau, betriebssicher und exakt in der Arbeitsweise ist und sich besonders für automatische Anlagen für leicht-, mittel- und schwerfliessfähige Schüttgüter eignet.

Die erfindungsgemässe Lösung ist dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Wägebehälter wenigstens teilweise einen flachen Boden aufweist, über dem ein horizon¬ tal bewegter Räumer angeordnet ist, mit seitlicher Produktübergabeöffnung zu der Dosierschnecke.

Praktische Versuche haben bestätigt, dass die Auf¬ gabe in jeder Beziehung überraschend gut gelöst werden konnte. Es hat sich gezeigt, dass das neue Dosiergerät eine viel grossere Produktunabhängigkeit besitzt als die bekannten Lösungen.

Bei Dosierwaagen wird zur Begünstigung des Produkt- flusses sowie zur Auflockerung des Gutes häufig ein haspelartiges Drehelement in dem unteren Bereich des Wägebehälters angeordnet. In vielen Fällen ist dabei nicht zu vermeiden, dass pulsartige Bewegungen auf das Produkt erzeugt werden. Die senkrecht wirkende Komponente der mechanischen Pulsierung verfälscht die Genauigkeit der Gewichtserfassung. Es entstehen teils trotzdem Pressungen in dem Schüttgut, so dass der Austrag selbst durch eine Mikrodosierschnecke nicht die gewünschte Gleichmässigkeit für die Abgabe des Schüttgutes erreicht. Demgegenüber hat der hori¬ zontal bewegte Räumer keine nachteilige Wirkung auf das Wägeresultat. Die Flachbodenbauweise gestattet eine optimale Bauform für den Wägebehälter, welcher bevorzugt als einfacher senkrechter Zylinder ausge- bildet sein kann. Die zylindrische Bauform ist ideal für den überwiegenden Teil der Schüttgüter, beson¬ ders in dem Bereich der Nahrungsmittelindustrie. Die bevorzugt seitliche Produktübergabeöffnung erlaube die Produktübergabe ausserhalb der variierneden Pro- duktsäule in dem Wägebehälter. Die Dosierschnecke übernimmt das Gut mit konstanten Bedingungen. Damit entstehen keinerlei Produktpressungen bzw. Produkt¬ verdichtungen, was ganz besonders wichtig ist zum Bsp. bei fetthaltigen Produkten, da bei jedem vo- lumetrischen Dosiergerät Schwankungen in der Do¬ siergenauigkeitentstehen, in Abhängigkeit von vari¬ ierender Produktedichte.

Die Erfindung betrifft ferner eine ganze Anzahl weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltungen.

So wird vorgeschlagen, die Produktübergabeöffnung von dem Wägebehälter zu der Dosierschnecke als druckfreier Erweiterungsraum auszubilden.

Besonders bevorzugt wird der Räumer als auf zwei Ebenen wirksamer Doppelarm-Räumer ausgebildet, dabei kann zwischen den zwei Räumerarmen ein Entlastungs- boden angeordnet werden.

Versuche haben bestätigt, dass selbst bei schwer- fliessfähigen Schüttgütern auf diese Weise eine gleichmässige Dosierung mit hoher Genauigkeit er- reicht wird.

Vorteilhafterweise weisen Räumer und Dosierschnecke einen gemeinsamen Antrieb mit zwei parallelen An¬ triebswellen auf, wobei die Dosierschnecke über ein Riemenvariatorgetriebe angetrieben wird.

Ferner ist es möglich, Räumer und DosierSchnecke zu¬ sammen mit dem Antrieb als eine Blockeinheit auszu¬ bilden, wobei der Vorbehälter als ein in der Grosse wählbares, leicht trennbares Bauteil gestaltet sein kann. Damit aber gestattet die neue Erfindung die erreichten positiven Effekte der gleichmässigen und genauen Dosierung mit sehr einfachen baulichen Mit¬ teln zu erreichen.

Zweck ässig wird der obere Räumer zweiflüglig und der untere vierflüglig ausgebidet. Mit der gerings¬ ten Elementzahl wird der gleichmässige Produktnach- fluss aus dem Behälter und die Zudosierung zu der DosierSchnecke sichergestellt.

Ein weiterer vorteilhafter Gedanke liegt darin, dass der Wägebehälter als geschlossener Behälter ausge- bildet ist, mit einer Produkteinspeiseöffnung sowie einer Luftschleuse. Dabei wird die Luftschleuse zur wahlweisen Belüftung und Entlüftung des Wägebe¬ hälters steuerbar ausgebildet. Im Zyklus der Füllung und Entleerung des Wägebehälters werden die Luft- druckverhältnisse gere- gelt, einerseits beim Be- füllen im Hinblick auf die Reinhaltung der Anlage, anderseits beim Entleeren auf eine Konstanthaltung des Luftdruckes in dem Behälter, um entsprechende Störungen des Wägeresultates zu vermeiden.

In vielen Anwendungsfällen können mehrere Dosier¬ waagen eine Sammelwaagwe speisen und zusammen eine Dosiergruppe bilden. Sowohl die Sammelwaage wie die Dosierwaage können als Differenzialwaage ausgebildet sein.

Beschreibung der Erfindung

In der Folge wird nun die Erfindung anhand verschie¬ dener Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelhei¬ ten erläutert. Es zeigen:

die Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der zentralen Elemente des Mikrodosier- gerätes die Fig. 2 eine Ansicht der Fig. 1 mit Schnitt durch den Wägebehälter die Fig. 3 einen Schnitt 4 - 4 der Fig. 2 die Fig. 4 einen Schnitt 3 - 3 der Fig. 2 die Fig. 5 schematisch den Antrieb des Mikrodo- siergerätes die Fig. 6 eine ganze Mikrodosiergruppe

Wege zur Ausführung der Erfindung

In der Folge wird nun auf die Figur 2 Bezug geno - men. Dabei ist die gesamte Einheit als Dosierwaage 1 ausgebildet, welche einen Wägebehälter 2 mit Aus¬ traghilfen 3 sowie einer Dosierschnecke 4 besteht. Das Gut 5 wird über einen Einlaufetutzen 6, der durch einen Schieber 7 verschliessbar ist, einge- spiesen. Ueber eine Luftschleuse 8 kann entweder

Raumluft über eine mit Klappen 9 verschliessbare Oeffnung zugelassen oder bei geschlossener Klappe 9 während dem Befüllen des Wägebehälters 2 staubhalti- ge Luft aspiriert werden.

In der Figur 1 ist der zu einer Blockeinheit 10 konzipierte Unterteil der ganzen Vorrichtung teil¬ weise aufgeschnitten dargestellt. Nach oben ist die Blockeinheit durch einen Befestigungsflansch 11 be- grenzt, welcher mit einem zugehörigen Flansch 12 des Wägebehälters 2 verschraubt bzw. im Falle von häufig wechselnden Produkten mit Schnellverschlüssen ver¬ bunden wird.Die Austraghilfe 3 besteht aus einem 2 flügeligen Räumer 13, der über eine senkrechte Achse 14 angetrieben wird. Der Räumer 13 bewegt sich mit wenig Abstand unmittelbar über einen Entlastungs¬ boden 15, welcher im wesentlichen horizontal ange¬ ordnet ist. Der Entlastungsboden 15 ist in der Figur 4 mit Horizontal- und Vertikalschraffur im Grundriss dargestellt, wobei er eine sektorförmige Produkt¬ durchfallöffnung 16 aufweist. Der Räumer 13 fördert das Gut in einen Vordosierraum 17 zwischen einem eigentlichen Boden 18 und dem Entlastungsboden 15, über dem Boden 18 wirkt ein zweiter Räumer 19 für den eigentlichen Austrag aus dem Vordosierraum 17 in den Einzugsbereich 20 der Dosierschnecke 4. Durch die seitliche Anordnung der Produktdurchfallöffnung 16 resp. dem Vorhandensein des EntlastUhgsbodens 13 über dem Einzugsbereich resp. seiner seitlichen Pro¬ duktübergabeöffnung 20 wird letzterer von dem Aufla- gegewicht des Produktes 5 in dem Wägebehälter 2 ent¬ lastet. Das Produkt wird auf diese Weise in bevor¬ zugt 3 Schritten von dem Wägebehälter 2 durch die Dosierschnecke abgegeben. Der Räumer 13 hat sowohl

Misch- wie Austraghilfsfunktion und und gibt das Gut in den Vordosierraum 17. Von dem Vordosierraum 17 wird es durch den zweiten Räumer 19 in den Einzugs¬ bereich 20 ausgetragen. Von dem Einzugsbereich 20 erst wird das Gut durch die Dosierschnecke 4 in der je gewählten Menge der Abgabestelle zudosiert, was bevorzugt in freiem Fall, also ohne Austragsbehin- derung aus der Dosierschnecke 4 geschieht. Die Räumer 13 und 19 sowie die Dosierschnecke 4 werden über zwei parallel angeordnete Antriebsachsen 21 resp. 22, einen Riemenübertrieb 23 und einem gernein- men Antrieb 24 angetrieben. Der Antrieb 24 kann als fernsteuerbares Variatorgetriebe ausgebildet sein. Dabei genügt es in den weitaus meisten Fällen, wenn die Antriebsachsen 21 resp. 22 ein vorgegebenes Drehzahlerhältnis haben. Bei Vergrösserung resp. Verkleinerung der Dosierleistung werden beide Drehzahlen entsprechend verändert. Die gesamte Dosiereinheit ist an Wägeelementen 25 aufgehängt resp. abgestützt. Die Wägeelemente zeigen ein Gesamtgewicht an, das alle mechanischen Elemente wie auch alles Produkt, das in dem Wägebehälter ge- lagert ist, um- fasst, inklusive das Produkt, das auf dem Weg zu der Dosierschnecke 4 und in der Dosierschnecke 4 sich befindet. Die Dosierwaage 1 arbeitet als Differenzialwaage. Der Wägebehälter 2 wird periodisch gefüllt. Nach der Füllung kann auf- grund der Gewichtsminderung die genaue Dosierleis¬ tung durch Differenzbildung der Gewichtswerte abge¬ nommen werden, bzw. die genaue Dosierleistung .durch im voraus errechnete Gewichtsverminderung festgelegt und gesteuert werden. Damit keine Luftdruckschwan- kungen die Gewichtsanzeigen stören, wird der Wägebe¬ hälter 2 nur während dem Befüllen aspiriert, während dem Entleeren aber mit dem Umgebungsluftdruck ver¬ bunden. Im störungsfreien Betrieb kann die genaue Drehzahl der Dosierschnecke für eine bestimmte Do- sierleistung festgehalten werden. Diese Drehzahl kann dann während dem Befüllen des Waagebehälters konstant gelassen werden, bzw. bei einer identischen Dosieraufgabe wieder vorgewählt und in der Folge mit dem Differenzwägewert verglichen werden.

Bei vielen Dosieraufgaben müssen mehrere verschiede¬ ne Produkte einer gemeinsamen Mischwaage 30 zuge¬ führt werden, wie als Ausführungsbeispiel in der Fig. 6 dargestellt ist. Es sind dabei drei Dosier- waagen 1 dargestellt, welche von einem gemeinsamen Rechner 31 gesteuert werden. Die Einzeldosierung wird jeweils der gemeinsamen Mischwaage 30 über¬ geben.

Claims

Patentansprüche

1. Dosierwaage (1 ) für die kontinuierliche Abgabe von Schüttgütern, welche einen Wägebehälter (2) mit Austraghilfen (3) sowie eine DosierSchnecke (4) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Wägebehälter (2) wenigstens teilweise einen flachen Boden (15, 18) aufweist, über dem ein hori- zontal bewegter Räumer (13, 19) angeordnet ist, mit bevorzugt seitlicher Produktübergabeöffnung (20) zu der Dosierschnecke (4).

2. Dosierwaage nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Produktübergabeöffnung (20) von dem Wägebe¬ hälter (2) zu der Dosierschnecke (4) als druckfreier Erweiterungsraum ausgebildet ist.

3. Dosierwaage nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Räumer (13, 19) als auf zwei Ebenen wirksamer Doppelarm-Räumer ausgebildet ist.

4. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen den zwei Räumerarmen (13, 19) ein Ent¬ lastungboden (15) angeordnet ist.

5. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Räumer (13, 19) sowie die Dosierschnecke (4) einen gemeinsamen Antrieb (24) mit zwei paral¬ lelen Antriebsachsen (21, 22) aufweisen.

6. Dosierwaage nach Patentanspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dosierschnecke (4) über ein Riemenvariator¬ getriebe angetrieben wird.

7. Dosierwaage nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der obere Räumer (13) zweiflüglig ausgebildet ist.

8. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der untere Räumer (19) vierflüglig ausgebildet ist.

9. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Räumer (13, 19) und die Dosierschnecke (4) zusammen mit dem Antrieb (24) eine Blockeinheit bil- den und der Wägebehälter (2) als ein in der Grosse wählbares, leicht trennbares Bauteil ausgebildet ist.

10. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere Dosierwaagen (1) eine Mischwaage (30) speisen und zusammen eine Dosiergruppe bilden.

11. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Wägebehälter (2) als geschlossener Behälter ausgebildet ist, mit einer Produkteinspeiseöffnung resp. Einlaufstutzen (6) sowie einer Luftschleuse (8).

12. Dosierwaage nach Patentanspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Luftschleuse (8) zur wahlweisen Belüftung und Entlüftung des Wägebehälters (2) steuerbar ist.

13. Dosierwaage nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie als Differenzialwaage ausgebildet ist.