WO2010026482A1 - Dosiervorrichtung und -verfahren für rieselfähiges schüttgut - Google Patents

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WO2010026482A1
WO2010026482A1 PCT/IB2009/006784 IB2009006784W WO2010026482A1 WO 2010026482 A1 WO2010026482 A1 WO 2010026482A1 IB 2009006784 W IB2009006784 W IB 2009006784W WO 2010026482 A1 WO2010026482 A1 WO 2010026482A1
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WO
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metering
slide
outlet opening
bulk material
dosing
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PCT/IB2009/006784
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French (fr)
Inventor
Werner Kempter
Original Assignee
Werner Kempter
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/10—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation
    • G01F11/12—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements
    • G01F11/14—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements wherein the measuring chamber reciprocates
    • G01F11/18—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements wherein the measuring chamber reciprocates for fluent solid material

Definitions

  • the invention relates to a metering device for a flowable bulk material according to the preamble of claim 1, a metering device for a flowable bulk material according to the preamble of claim 7, a metering method according to the preamble of claim 8 and a metering method according to the preamble of claim 11.
  • metering free-flowing bulk material dosing devices which have a closable trickle opening at the lower end of a storage container. A certain amount of the flowable bulk material is measured by the trickle opening is opened for a certain period of time and then closed again. Since the trickling speed has great differences for different bulk goods, the opening cross-section through the closure device can be regulated.
  • a device for the automatic determination of a continuous flow rate of a bulk material by means of a weighing device has an automatically adjustable opening width of an outlet opening and a closure device in front of the weighing device.
  • the flow rate is calculated based on measurements of the weighing device and adjusted by adjusting the opening width.
  • a device for limiting the flow rate of cereals is known.
  • This device has an opening with adjustable cross section whose opening width is to keep the flow rate below 1600 feet per minute.
  • the cross-section is regulated due to the weight of the grain acting on the device.
  • No. 5,353,966 shows a device for metering bulk material, which has a device for loosening the bulk material and a metering device.
  • the metering device has a slide for opening, regulating and closing an outflow opening.
  • a disadvantage of this metering device is that metering is only possible by intermediate positions of the slide, which are located between the closed position and the full release of the outflow opening.
  • one goal is to propose a dosing device which allows a high dosing accuracy to be achieved over a wide range and is also suitable for ultrafine dosing.
  • batches composed of various components of a formulation of various plastics and additives can be provided as quickly and precisely as possible in terms of the amount by weight.
  • the slide can assume at least two positions, a first position as a closed position in which the outlet opening is closed, and a second position as a metering position, in which a metering element which is interchangeably arranged on the slide or interchangeable between the slide and the outlet opening, released from the slide, so that bulk material can escape from the reservoir.
  • the dosing element is exchangeable, the dosing device can be adapted very quickly to the properties of the particular bulk material to be dosed. This flexibility in the choice of metering leads to a very high dosing accuracy.
  • the closing element can assume two positions. In a first closed position, the outlet opening is closed. In a second metering position, a metering element is arranged in the outlet opening.
  • a metering device is also referred to below as a metering device of the first type.
  • This arrangement has the advantage that in the inventive metering device, the outlet either free is given or closed. This results in defined conditions, which are dependent in the manner of an hourglass only on the selected flow cross-section, the type of bulk material to be measured and the time. The opening time can therefore be calculated by means of simple formulas, since a common or two individual constants can be used for the bulk material and the selected aperture.
  • a short time (eg 1 to 5 seconds, preferably about 1 second) is preferably first opened and weighed, after which the missing amount is replenished. If the amount is too large, a smaller aperture will be used if possible. If this amount is too small, a larger aperture will be used if possible. During the next dosing process, the deviating quantity is replenished.
  • the aim is to achieve the shortest possible and reproducible dosing accuracy per cycle by adjusting the diaphragm and its flow-technical design, so that the control has to correct only slightly.
  • a certain amount of the bulk material to be metered which is a multiple of the amount to be metered, can be metered by the metering device in which a metering element or orifice of a specific diameter is inserted.
  • the quantity passed through for a certain time is weighed and the time recorded, so that the amount per time unit can be determined. If the time required for metering a certain metering volume is significantly greater than the closing of the metering element, a high metering accuracy can be achieved.
  • the closing element has a receptacle for exchangeable metering elements with different metering openings.
  • This arrangement is particularly advantageous since a metering element can be inserted into the receptacle of the closing element, while the closing element is in the closed position and metering elements can be exchanged while the storage container is being filled.
  • the metering orifices of the various metering elements have different dimensions.
  • a metering element can be selected with advantage, which is tuned optimally to the metered dose. It is also conceivable that the entire slide with the metering element is interchangeable with a second slide with another metering element.
  • the bulk material trickles uniformly out of the storage container.
  • the metering device In order that the metering device can be adapted to the desired metered quantities and free-flowing properties of the various bulk materials, they differ the replaceable metering appropriately in their opening diameters.
  • the closing element is designed as a slide. This has the advantage that the change from the closing position into the metering position is made possible by a simple displacement of the slide. Another advantage of this embodiment is that multiple aperture with different aperture diameters can be arranged in series on the slide.
  • the closing element is designed in the form of a turntable.
  • This embodiment variant has the advantage that different opening diameters can be arranged on a circular path of the circular disk.
  • a preferred embodiment of the metering device expediently shows the metering element as an exchangeable tube piece with a conically tapered inner part whose first end facing the outlet opening of the reservoir or funnel has the same diameter as the outlet opening and whose second end has a smaller diameter or at most the diameter of the first tube end has.
  • the conicity of the inner conical shape of the pipe section is advantageously determined by the respective flowability of the bulk material.
  • the pipe section has a wall recess at its second end, which tapers in the axial direction, bulk material which is displaced in the direction of the wall recess during the closing process is advantageously received by the wall recess. Bulk material, which would jam without the wall recess between the pipe section and the slider, is received by the wall recess.
  • a rubber tube is slipped over the second end of the pipe section, which projects slightly beyond the second end of the pipe section. Characterized in that the transition between the pipe section and the slider is held flexible by the supernatant of the rubber hose, the tendency of the bulk material to jam during the closing process, reduced.
  • the end face of the slide which faces the rubber hose, has a semicircular recess.
  • This constructive feature is the bulk material from the edges during the closing process of the pipe section displaced towards the wall recess, where it can back up. A jamming of bulk material is thereby reliably prevented and increases the dosing accuracy.
  • the closing direction of the slide is oriented so that the slide closes the last part of the outlet where the wall recess is located. Bulk material, which is entrained in the closing direction of the slide, is thereby received in a receiving space. A jamming of bulk material between the rubber hose and the pipe section is prevented.
  • a drive unit for opening and closing the shutter and a timer for driving the drive unit are advantageously present.
  • a programmable arithmetic unit is expediently present. Values and / or formulas programmed for arithmetical determination may be stored therein in order to determine a required opening duration of the trickle orifice for metering a specific amount of bulk material, depending on the orifice used. To do this, the program calculates a factor (g / s) from the dosing quantity weighed in the calibration process and the measured time interval, which is stored in a memory. By entering the desired dosing amount, the controller then automatically selects the correct opening time of the slide.
  • the outlet opening is closed by the slide in an advantageous manner in a first position (closed position).
  • a dosing element located in the slide is arranged in the form of a recess for receiving bulk material in the outlet opening.
  • This metering device is also referred to below as a metering device of the second type.
  • the recess has an inlet opening facing the outlet opening of the storage container and an outlet opening facing away from the outlet opening.
  • a bottom plate is preferably arranged, which closes the outlet opening when the inlet opening is located in the outlet opening and which dimensionally exceeds the outlet opening by a certain dimension. protrudes.
  • the metering device makes it possible to subdivide the smallest quantity to be metered into several metering cycles.
  • the volume of bulk material is metered during each dosing cycle, which takes place in the recess. This provides the possibility of a very accurate metering for very small quantities, wherein the metering accuracy can be determined by the volume of the recess.
  • the bottom plate is advantageously interchangeable disposed below the slide on the metering device.
  • the slider has a thickness of 0.5 to 6 mm, preferably 1 to 5 mm and most preferably 1 to 4 mm. Because the slide has a defined thickness, the volume of a dosing cycle can be precisely determined.
  • the recess has the shape of a circular cylinder.
  • the round shape can be adapted exactly to the outlet opening of the storage container. Dead spaces and areas in which pinch grains accumulate can be avoided. Thus, the metering accuracy of the metering device can be further improved.
  • Reducers which are accommodated in the circular cylindrical recess of the metering element and whose outer diameter almost correspond to the inner diameter of the recess, have the effect that the volume of the recess can be adapted exactly to the present bulk material.
  • a drive unit for opening and closing the slide and a timer for driving the drive unit is provided.
  • the drive unit together with a corresponding control allows fully automatic dosing.
  • a programmable arithmetic unit is available. Values and / or values programmed for arithmetical determination can be stored therein in order to determine a required number of metering cycles for metering a specific amount of bulk material, depending on the volume of the recess.
  • the metering volume of the metering element is selected such that it corresponds only to a fraction of the volume to be metered.
  • bulk density is preferably a volume (g / cm 3 ) chosen that corresponds to the desired accuracy.
  • the present invention is also an arrangement with a plurality of, in particular more than two, metering devices according to one of claims 1 to 17, characterized in that in the metering devices adapted to the amounts to be metered metering orifices are used.
  • the arrangement may have metering devices of the first and / or the second type.
  • a weighing container with a balance is arranged among the dosing devices for determining the dosing quantities originating from the dosing devices.
  • a programmable computer unit is preferably present, which communicates with the metering devices and the weighing container, and contains a software program which, in the case of differences between the calculated and the actual metered quantities, adapts the opening times for the metering openings.
  • This arrangement has the advantage that dosing quantities can be dosed quickly, precisely and reproducibly.
  • metering devices of the first and second type are present in one arrangement, i. It can be precisely dosed components in the high percentage range and in the per thousand range ( ⁇ 1%).
  • the present invention also relates to a method for metering an amount of a flowable bulk material from a storage container according to claim 18, which is characterized in that for metering a certain amount of the bulk material, a movable slide on which a metering element is arranged with a fixed opening diameter for a certain time is inserted into the outlet opening or the metering element between the outlet opening and the slider is arranged and for dispensing a certain amount of bulk material, the outlet opening of the metering element is released from the slide for a certain time.
  • This dosing process has the advantage that it allows to dose the smallest dosing.
  • a metering element with a specific, fixed opening diameter is inserted into the trickle opening for a specific time in order to meter a certain amount of the bulk material.
  • the selection of the metering element allows the above-mentioned advantages in terms of accuracy of the design of different to achieve free-flowing bulk materials with extremely simple means.
  • a partial closure of the trickle opening is not desired by the closure device, but it is the opening diameter completely released and completely closed again after a certain period of time.
  • a calculation of the duration and a constant constant dosage are made possible by the principle of the hourglass.
  • a dosing element corresponding to a certain dosing volume is positioned below the outlet opening of a dosing device and filled with bulk material, and in a second step the dosing element is displaced from the opening region of the outlet opening and dosed in a first step emptied, wherein the first and second steps are repeated until the desired metering volume is reached. In this way, even very small amounts can be measured very accurately with the device described above.
  • a bottom plate is arranged below the metering device such that the slide between the outlet opening and the bottom plate comes to rest and the slide between an open position in which the dosing is filled with bulk material from the reservoir and a closed position in which emptied the metering is moved.
  • the accuracy of the dosing process results from the volume of the recess, which is preferably only a fraction of the volume to be dosed.
  • the slide is expediently moved back and forth between the open position and the closed position until a required metered quantity is reached. A fine dosage is thereby made possible.
  • reducing pieces are inserted into the recess, which reduce the volume of the recess.
  • the reducers have the effect that the volume of the recess can be optimally adapted to the amount to be metered by reducing the same.
  • the metering element which is arranged on the slide, is advantageously chosen with a larger or smaller opening diameter and / or with a larger or smaller thickness. It shows schematically:
  • FIG. 1 shows schematically a side view of a first embodiment of a metering device (l.Art) with a slide in the open position and below the slider in plan view;
  • FIG. 2 schematically shows a side view of a modified metering device with a hub as a slider, which is shown below in plan view;
  • FIG. 3 schematically shows a second embodiment variant of a metering device in a side view;
  • Figure 4 shows the panel of Figure 3 in a detailed side view
  • Figure 5 shows the metering device of Figure 3 in a bottom view
  • FIG. 6 shows the metering device from FIG. 3 in a plan view
  • Figure 7 is a weight-time diagram for various bulk materials
  • Figure 8 shows a third embodiment of a metering device (2nd type) in a schematic side view and in the open position of a slider;
  • FIG. 9 shows the metering device from FIG. 8 in an intermediate position of the FIG
  • FIG. 10 shows the metering device from FIG. 8 in the closed position of the slide
  • Figure 11 shows a fourth embodiment of a metering device with a buffer tank in a schematic side view.
  • a metering device 11 is shown.
  • the metering device 11 consists of a reservoir 13, which preferably has the shape of a funnel and has a circular outlet opening 15 at the lower end of the reservoir.
  • a movable slide is arranged at the outlet opening 15.
  • the slider is designated by the reference numeral 17. He is, for example, by two U-shaped rails (not shown in Figure 1) slidably mounted on the reservoir 13.
  • the slider has the shape of a rectangle, wherein a first half of the slider 17 is closed over its entire surface. This half is used to seal the outlet opening 15.
  • a second half of the slide is used to hold a diaphragm 19.
  • This second half can be formed for example as a frame 18, in which the diaphragm 19 is inserted accurately.
  • the diaphragm 19 is designed as a square part and has centrally arranged a circular metering opening 20, which serves as a metering element 20.
  • the aperture 19 can be against others Apertures 19 are exchanged.
  • Other diaphragms 19 have exactly the same outer dimensions as diaphragm 19, but differ in the diameter of their circular metering orifice 20.
  • Various diaphragms 19 can therefore be exchanged by simply removing a first diaphragm 19 and inserting a second diaphragm 19 into the slide 17.
  • the described arrangement of the diaphragm 19 on the slide 17 expediently allows a diaphragm change only in the position in which the slide 17 closes the reservoir 13 (closed position) and the diaphragm is arranged outside the outlet opening 15.
  • a slide 17 which receives a plurality of apertures 19 with recesses with different metering openings next to each other.
  • a diaphragm change of the slide 17 therefore only needs to be moved so far until the desired aperture is positioned centrally below the outlet opening 15. This embodiment is particularly useful when a diaphragm change is often necessary.
  • the slide can also be designed as a hub 21 ( Figure 2).
  • the turntable 21 has the shape of a part-circular, preferably semicircular circular segment.
  • the turntable 21 is arranged rotatably about an axis pin 23 below the outlet opening 15.
  • the attachment can be realized for example by a bearing 25 and the axle pin 23.
  • the bearing 25 is fixed at an arbitrary position on the outer edge of the outlet opening 15.
  • the axle pin 23 is attached to the center of the hub 21.
  • the bearing 25 is pivotally received in the axis 27.
  • a second quarter-circle segment 22 of the rotary disk 21 serves to close the outlet opening 15.
  • a second quarter-circle segment, which consists for example of a quarter-circle-shaped frame 26, serves to receive a screen 27.
  • the screen 27 is designed as a quarter-circle-shaped part which fits precisely in the rotary disk 21 is recorded.
  • the aperture has a circular, centrally arranged metering opening 20. As described above, different apertures 27 differ not in their outer dimensions, but in the diameter of their circular metering 20. It is conceivable, instead of the semicircular hub 21 to use a circular hub, at the more Apertures 27 are arranged with metering 20 with different diameters. When changing the aperture, the turntable 21 is rotated until the desired aperture 27 is positioned centrally below the outlet opening 15.
  • the metering element 20 is arranged in the form of a pipe section 31 between the outlet opening of the storage container (not shown) and the slide 17.
  • Figure 4 shows the pipe section 31 in a variant in detail.
  • the pipe section 31 may either have a circular-cylindrical passage opening, or have an inner diameter tapering from top to bottom.
  • the pipe section 31 has at its first end facing the outlet opening 15 the same diameter as the outlet opening 15.
  • the conicity of the pipe section 31 is selected depending on the flowability of the bulk material.
  • the pipe section 31 has at its second end a recess 33 which is provided at the location of the second end of the pipe section 31, which is closed by the slide 17 in the closing direction 32 last. Over the second end of the pipe section, a rubber hose 35 is slipped, which has a small projection 37 with respect to the second end of the pipe section 31.
  • the rubber hose 35 closes flush with the slide 17.
  • the slide 17 has a first semicircular end face 41. If the slide closes the tube piece 31, the bulk material flowing freely in the tube piece 31 is displaced toward the center of the tube piece 31 by the special distal embodiment of the end face 41. Because the slide 17 has no direct contact with the pipe section 31, but only with the flexible hose section 35, the risk of bulk material jamming is avoided and the slide 17 is sealed off from the second end of the pipe section 31.
  • the tube piece 35 is replaced by the recess 33 of the pipe section 31 additional flexibility at the location of the hose piece 35, which is finally closed by the slide 17 and therefore shows the greatest tendency to jamming of bulk material.
  • the recess 33 serves as a receptacle for bulk material, which is displaced by the slide 17 in the direction of the recess 33 during the closing process.
  • the closing direction 32 of the slide 17 is oriented such that the slide 17 closes the part of the outlet 34 last, on which the recess 33 is located.
  • This design feature also serves to reduce the tendency to jam and increase the dosing accuracy.
  • the recess 33 is preferably a U-shaped recess of a few millimeters in height and width (less than 10 mm, preferably less than 5 mm) in the wall of the pipe section.
  • a displacement bar 45 is attached, via which the slider 17 can be controlled by a drive unit.
  • the Pipe 31 can be exchanged for a second pipe with a different taper ( Figure 3).
  • a toggle 47 is to be solved, and the pipe section 31 is pulled on a carriage 49 from the support 39.
  • a mounting frame 55 which serves to support the carriage, has rectangular passages 57 through which the pipe sections 31 extend.
  • the pipe section 31 moves within the rectangular passage 57.
  • the pipe section 31 is fixed to the carriage 49 via a plate 51 and a toggle screw 53. By loosening the toggle screw 53, the pipe section can be removed together with the plate 51 to the carriage 49 and exchanged for another piece of pipe.
  • the slider is preferably controlled by a motor-driven drive unit (not shown in the figures).
  • the drive unit moves the slide either in a closed position or in a metering position.
  • the time intervals .DELTA.t in which the two positions are changed are set on a timer circuit 29.
  • the dosing system works as follows: In a first process step, a diaphragm preselection is made. In each case, the bulk material to be dispensed is sprinkled through orifices 19 or 27 with different opening diameters. In the first step, that orifice 19 and 27 is found, the opening diameter correlates optimally with the flowability of the bulk material and the available dosing.
  • a programmable computer unit calculates 19 and 27 for the desired dosage and given aperture the time interval in which the outlet opening 15 is to be released through the aperture 19 and 27 respectively. The time calculation can be calculated on the basis of known data on the flowability of the bulk material or by means of a previous calibration procedure.
  • the required metering amount is achieved in that the slide 17 releases the outlet opening 15 for a precisely calculated time interval by the aperture 19 or 27 being moved under the outlet opening 15 (metering position). After the time interval .DELTA.t has elapsed, the drive unit moves the slide into the position in which the outlet opening is closed (closed position).
  • FIG. 3 shows a weight-time diagram for various bulk goods.
  • an aperture 19 or 27 was used with a certain opening diameter. From Figure 3 it can be seen that regardless of used bulk material and the elapsed time the weight flow rates per unit time are strictly linear.
  • FIGS. 8-10 show a third embodiment which is suitable for the metering of very small quantities.
  • Dosiergenaumaschineen of 0.5 percent by weight can be achieved.
  • the thickness of the slide 17 is in this metering device 0.5 - 6 mm, preferably 1 - 5 mm and most preferably 1 - 4 mm.
  • the metering element 20 is provided in the form of a recess 59, which serves to receive bulk material to be metered.
  • the recess 59 has the shape of a circular cylinder, but the recess could also other shapes, such. B. that of any other cylinder, a cone or a prism have.
  • the recess 59 has an inlet opening 61, which faces the outlet opening 15 and the same diameter as the outlet opening 15. However, it is also conceivable that the diameter of the inlet opening 61 is smaller than the diameter of the outlet opening 15.
  • An outlet opening 63 is located on the side of the slide 17 opposite the inlet opening 61.
  • a closing element or base plate 65 closes the outlet opening 23 when the recess 59 is arranged below the outlet opening 15. The bottom plate 65 is z. B. held by unspecified fastener. In the described position (FIG. 8), the recess 59 is filled with bulk material of a defined volume, which volume is predetermined by the volume of the recess 59.
  • the volume of the recess 59 is determined by the diameter and the thickness of the recess 59. If, for example, a granulate having relatively large grains is to be metered, care must be taken that the dimensions of the recess are a multiple of the grain size of the bulk material, so that the desired metering accuracy is achieved and to avoid pinch grains.
  • the adaptation of the recess 59 to the nature of a granulate is therefore carried out by the appropriate choice of the ratio of the diameter and thickness.
  • annular reducers can be inserted to reduce the volume of the recess 59. It would also be possible for the receptacle 18, which serves to receive diaphragms 19, to be adapted in such a way that it can receive stronger diaphragms which form the recess 59. Of importance is that a projection 67 of the bottom plate 65 is dimensioned so that in an intermediate position between the open and the closed position of bulk material is not simultaneously in the recess 59. The dimensions of the bottom plate 25 extend beyond the outlet opening 15 by a certain amount in the displacement direction 69 enter via the inlet opening 61 and can exit via the outlet opening 63.
  • a rubber hose (not shown in FIGS. 8 to 11) can be slipped over the outlet opening.
  • the spool 17 and the outlet port 15 must be slightly vertically spaced from each other. This rubber hose takes over, as described in detail in the second embodiment, also the task of avoiding bulk material jams and the production of a seal between the reservoir 13 and the slide 17th
  • the metering process takes place according to FIGS. 8-10 as follows: If the slide 17 is displaced along the displacement direction 69 from the open position, in which the outlet opening 15 is released, into the closed position, in which the outlet opening 15 is closed, then Due to the sufficiently dimensioned projection of the bottom plate 25 with respect to the outlet opening 15, the outlet opening 23 is preferably released from the floor panel only when the slide 17 completely closes the outlet opening 15. For less free-flowing bulk solids, the inlet opening 61 need not necessarily be completely closed when the outlet opening 63 is released from the bottom plate 65. It is in any case expedient if the bottom plate has an overhang of at least half the diameter, preferably at least 70%, of the diameter of the outlet opening 15.
  • a dosing cycle is completed when the slide 17 is in the closed position and the outlet opening 63 is completely released from the floor panel 65.
  • the recess 59 is completely emptied and is moved along the displacement direction 69 again in the open position, in which the recess 59 is refilled.
  • the dosing cycles are repeated until the quantity to be dosed is reached.
  • the feature of lining up several dosing cycles allows for very accurate dosing.
  • a plurality of recesses 59 may be arranged in the slide 17 in a row. It is also possible that recesses 59 of different volumes in the slide 17 are arranged one behind the other. In a first metering phase, the recess 59 can be filled with the larger volume during a plurality of metering cycles. In a second metering phase, the recess is then filled with the smaller volume. So it is possible to achieve a predefined dosage exactly.
  • a drive unit not shown in detail for opening and closing the slide and a timer for driving the drive unit can be provided to automate the dosing.
  • the timing allows the fastest possible dosage at the beginning of the dosing, followed by an ever slower movement of the slide, towards the end of the dosing to achieve the highest possible accuracy.
  • the individual measured from the recess 59 volumes can be weighed on a balance. It is conceivable that the drive unit of the metering device is controlled in such a way via a control unit which is in communication with the balance that the slide is stopped when the required metered amount is on the balance. This is advantageous if the required metered amount is not integer divisible by the volume of the recess 59. In this case, the metering process is stopped before the recess 59 is completely emptied in the last metering cycle. Accordingly, the slider no longer reaches the closure position in the last cycle.
  • the slider 17 is replaced by a circular disk.
  • a plurality of recesses 59 may be arranged on a circular disk along a circular line. The distances between the individual recesses 59 are to be selected such that the surfaces between the recesses 59 completely cover the outlet opening 15.
  • the slide 17 and the circular disk can be easily controlled by a servomotor.
  • a stored control software calculates the number of required dosing cycles in order to measure a required dosing quantity. At- closing the slide 17 is often moved back and forth or rotates the disc so often until the required amount of bulk material is measured.
  • FIG. 11 shows a further development of the metering device from FIGS. 8 to 10, which serves to accelerate the metering process.
  • a required metering quantity whose volume is a multiple of the volume of the recess 59 is predosed in a buffer container 71.
  • the buffer container 71 is arranged directly next to the bottom plate 67 and below the outlet opening 63 when the slider 17 is in the closed position. The slide 17 is so often between see the closed and the open position moved back and forth until the required dosage is presented in the buffer tank 71.
  • a slider 73 is opened. If the pre-dosed component is then retrieved, only the time is needed to empty the buffer container 71.
  • the buffer container 71 serves, in particular, to prepare a metered quantity on the basis of a metering device of the second type, irrespective of the metering cycles of the metering device of the first type, so that the desired quantity predosed in the buffer container then, like all quantities metered in according to item 1, in one cycle can be retrieved.
  • This increases the speed of the dosing process. Since in formulations usually a plurality of components must be metered and combined to form a batch, the smallest quantities which have to be metered in by means of multiple strokes can be provided simultaneously during the metering of another component, ie. before the mentioned smallest amount is needed. This means that the requirement of several strokes does not lead to any time delay due to the slow portion-wise addition.
  • the accuracy of the metering for the next batch can be increased by correcting differences between theoretically (ie, previously) calculated and actual metered quantities by either the time interval during which the metering orifice is open, or the number, which are necessary for the dosage of a certain Kleinstdosiermenge adapted. This is preferably done automatically by the control program.
  • the individual components of the desired formulation are therefore presented in the weighing container. From the weighing container, the components enter a mixer and from there directly into the continuous casting apparatus. If, for example, 2 g granules are theoretically conveyed per stroke of the slide, theoretically three strokes are necessary to achieve a batch of 6 g in the buffer vessel.
  • the present inventive metering device 11 has a modular design.
  • the metering element 20 can be accommodated either by means of a removable plate 19 on the slider 17. Dosing elements 20 with different diameters are rapidly interchangeable with each other by the replacement plate system on the slide 17. Due to the possibility of using metering elements with different diameters, the metering device 11 can be adapted to the properties of the bulk material to be metered.
  • the slider 17 therefore only assumes the position of the closed position or the open position, i. the controller is designed so that the sliding slide can only assume an open or closed position. Due to the fact that no intermediate positions, in which the outlet opening 15 is only partially opened by the slide 17, are set for bulk material metering, the metering accuracy increases to at least 1 percent by weight metering accuracy.
  • the metering element 20 can also be designed as a non-displaceable and exchangeable pipe section 31 between the outlet opening 15 and the slide 17.
  • a rubber hose is slipped over the pipe section 31, which is flush with the slide 17.
  • the metering element 20 may also be a recess 59 with a certain volume. Below the recess 59, a bottom plate 65 is arranged so that it closes the recess 59 when it is below the outlet opening 15.
  • the volume of the recess 59 can be adapted to the properties of the bulk material to be metered by the choice of an optimized ratio of thickness to diameter. In this way, dosing accuracies of up to 0.5 weight percent dosing accuracy can be achieved.
  • the metering device described and the method described generally serve for pourable bulk materials.
  • the device and the method of metering of free-flowing plastics and additives in a process for producing an extruded product in an injection mold serve. Injection molding.
  • the dosing quantity can be determined by opening a fixed orifice (dosing orifice) for large dossier quantities and / or, according to a second variant, a specific dosing volume, respectively. Dosage be metered by a small dosing ss is repeatedly removed from the reservoir.

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Abstract

Eine Dosiervorrichtung (11) für ein rieselfähiges Schüttgut besteht aus einem Vorratsbehälter (13), einer Auslassöffnung (15) am Vorratsbehälter (13), und einem beweglichen Schieber (17) zum Verschliessen und Öffnen der Auslassöffnung (15). Der Schieber (17) kann wenigstens zwei Stellungen einnehmen, eine erste Stellung (Verschlussstellung), in welcher die Auslassöffnung (15) verschlossen ist, und eine zweite Stellung (Dosierstellung), in welcher eine Ausnehmung (59) in der Auslassöffnung (15) angeordnet ist. Während eines Dosierzyklus wird die Ausnehmung (59) mit Schüttgut befüllt. Der Schieber (17) gleitet entlang eines Boden¬ blechs (65). Das Bodenblech (65) gibt die Ausnehmung (59) nach unten frei. Eine Mehrzahl von Dosierzyklen wird durchgeführt, um eine geforderte Dosiermenge genau abzumessen.

Description

Dosiervorrichtung und -verfahren für rieselfähiges Schüttgut
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für ein rieselfähiges Schüttgut ge- mäss Oberbegriff von Anspruch 1, eine Dosiervorrichtung für ein rieselfähiges Schüttgut gemäss Oberbegriff von Anspruch 7, ein Dosierverfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und ein Dosierverfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Stand der Technik
Zum Dosieren von rieselfähigem Schüttgut werden Dosiervorrichtungen eingesetzt, die am unteren Ende eines Vorratsbehälters eine verschliessbare Rieselöffnung aufweisen. Eine bestimmte Menge des rieselfähigen Schüttguts wird abgemessen, indem die Rieselöffnung für eine bestimmte Zeitdauer geöffnet und dann wieder verschlossen wird. Da die Rieselgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Schüttgütern grosse Unterschiede aufweist, lässt sich der Öffnungsquerschnitt durch die Verschlussvorrichtung regulieren.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine mit der Verschlussvorrichtung regulierte Öff- nungsweite jedoch ungenau ist bezüglich der damit erreichten Rieselgeschwindigkeit des Schüttguts. Insbesondere sind die auf diese Weise dosierten Mengen sehr oft ungenau, da die Schüttdichte der Schüttgüter oftmals auch variieren. Dies bedeutet, dass die Dosiermengen entweder zu gross oder zu klein sind. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Mengen der Komponenten in den Formulierungen der Kunststoffmischungen variieren, was zulasten der Reproduzierbarkeit und Qualität der daraus hergestellten Kunststoffe geht.
Aus der US 5,024,352 ist ein Gerät für die automatische Bestimmung einer kontinuierlichen Durchlaufmenge eines Schüttgutes mittels einer Wägevorrichtung be- kannt. Die Wägevorrichtung für Schüttgut hat eine automatisch verstellbare Öffnungsweite einer Auslassöffnung und eine Verschlusseinrichtung vor der Wägevorrichtung. Die Durchlaufmenge wird aufgrund von Messungen der Wägevorrichtung errechnet und durch Regulierung der Öffnungsweite eingestellt.
Aus der US 4,342,383 ist eine Vorrichtung zur Begrenzung der Fliessgeschwindigkeit von Getreide bekannt. Diese Vorrichtung besitzt eine Öffnung mit regulierbarem Querschnitt, deren Öffnungsweite die Fliessgeschwindigkeit unter 1600 Fuss pro Minute halten soll. Der Querschnitt wird aufgrund des auf die Vorrichtung wirkenden Gewichts des Getreides reguliert. Die US 5,353,966 zeigt eine Vorrichtung zur Dosierung von Schüttgut, welche eine Einrichtung zur Auflockerung des Schüttgutes und eine Dosiervorrichtung aufweist. Die Dosiervorrichtung hat einen Schieber zum Öffnen, Regulieren und Schliessen einer Ausflussöffnung. Ein Nachteil dieser Dosiervorrichtung ist, dass eine Dosierung nur durch Zwischenstellungen des Schiebers möglich ist, welche sich zwischen der Verschlussstellung und der vollen Freigabe der Ausflussöffnung befinden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Dosiervorrichtung und ein Dosierverfahren vorzuschlagen, die eine hohe Dosiergenauigkeit ermöglichen. Insbesondere ist ein Ziel, eine Dosiervorrichtung vorzuschlagen, dies es erlaubt, eine hohe Dosier- genauigkeit über einen grossen Bereich zu erreichen und auch für Feinstdosierungen geeignet ist. Insbesondere ist es ein Ziel, dass Chargen zusammengesetzt aus verschiedenen Komponenten einer Formulierung verschiedener Kunststoffe und Additive möglichst schnell und präzise, was die Gewichtsmenge angeht, bereitgestellt werden können.
Beschreibung
Diese Aufgabe wird gemäss des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst; dass der Schieber wenigstens zwei Stellungen einnehmen kann, eine erste Stellung als Verschlussstellung, in welcher die Auslassöffnung verschlossen ist, und eine zweite Stellung als Dosierstellung, in welcher ein Dosierelement, welches auswechselbar an dem Schieber oder auswechselbar zwischen dem Schieber und der Auslassöffnung angeordnet ist, vom Schieber freigegeben ist, sodass Schüttgut aus dem Vorratsbehälter austreten kann. Dadurch, dass das Dosierelement auswech- seibar ist, ist die Dosiervorrichtung sehr rasch an die Eigenschaften des jeweiligen zu dosierenden Schüttguts anpassbar. Diese Flexibilität in der Wahl der Dosierelemente führt zu einer sehr hohen Dosiergenauigkeit.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Schliesselement zwei Stel- lungen einnehmen. In einer ersten Verschlussstellung wird die Auslassöffnung verschlossen. In einer zweiten Dosierstellung ist in der Auslassöffnung ein Dosierelement angeordnet. Eine solche Dosiervorrichtung ist nachfolgend auch als Dosiervorrichtung der ersten Art bezeichnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei der erfindungsgemässen Dosiervorrichtung die Auslassöffnung entweder frei gegeben oder verschlossen ist. Dadurch ergeben sich definierte Verhältnisse, die in der Art einer Sanduhr lediglich vom gewählten Durchflussquerschnitt, der Art des zu bemessenden Schüttgutes und der Zeit abhängig sind. Die Öffnungszeit kann daher mittels einfachen Formeln berechnet werden, da für das Schüttgut und die gewählte Blende eine gemeinsame oder zwei individuelle Konstanten eingesetzt werden können. Zur Erreichung einer hohen Dosiergenauigkeit wird vorzugsweise zuerst eine kurze Zeit (z.B. 1 - 5 sec, vorzugsweise ca. 1 sec.) geöffnet und ver- wogen, danach wird die fehlende Menge nachdosiert. Sollte die Menge zu groß sein, wird nach Möglichkeit eine kleinere Blende verwendet. Ist diese Menge zu klein wird nach Möglichkeit eine größere Blende verwendet. Beim nächsten Dosiervorgang wird die abweichende Menge nachdosiert. Das Ziel ist es durch Anpassung der Blende und deren fließtechnischen Gestaltung eine möglichst kurze und gut reproduzierbare Dosiergenauigkeit pro Zyklus zu erreichen, damit die Regelung nur geringfügig korrigieren muss. Alternativ kann eine bestimmte Menge des zu dosierenden Schüttguts, die ein Mehrfaches ist als der zu dosierende Menge ist, durch die Dosiervorrichtung, in der ein Dosierelement oder Blende eines bestimmten Durchmesser eingesetzt ist, dosiert werden. Die während einer bestimmten Zeit durchgelassene Menge wird gewogen und die Zeit festgehalten, sodass die Menge pro Zeiteinheit eruiert werden kann. Sofern die zur Dosierung eines bestimmten Dosiervolumens erforderliche Zeit deutlich grösser als der Schliessvorgang des Dosierelements ist, kann eine hohe Dosiergenauigkeit erzielt werden.
Zeckmässigerweise besitzt das Schliesselement eine Aufnahme für auswechselba- re Dosierelemente mit unterschiedlichen Dosieröffnungen. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da ein Dosierelement in die Aufnahme des Schliesselemen- tes eingesetzt werden kann, während sich das Schliesselement in der Verschlussstellung befindet und Dosierelemente gewechselt werden können, während der Vorratsbehälter befüllt ist. Die Dosieröffnungen der verschiedenen Dosierelemen- te haben verschiedene Abmessungen. So kann mit Vorteil ein Dosierelement gewählt werden, das optimal auf die zu dosierende Dosiermenge abgestimmt ist. Denkbar ist es auch, dass der gesamte Schieber mit dem Dosierelement gegen einen zweiten Schieber mit einem anderen Dosierelement auswechselbar ist.
Dadurch, dass das Dosierelement eine zylindrische Form besitzt, rieselt das Schüttgut gleichmässig aus dem Vorratsbehälter.
Damit die Dosiervorrichtung an die gewünschten Dosiermengen und Rieselfähigkeiten der verschiedenen Schüttgüter angepasst werden kann, unterscheiden sich die auswechselbaren Dosierelemente zweckmässigerweise in ihren Öffnungsdurchmessern.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Schliesselement als ein Schieber ausgeführt Dies hat den Vorteil, dass der Wechsel von der Verschlussstellung in die Dosierstellung durch einfaches Verschieben des Schiebers ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsvariante ist, dass mehrere Blenden mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern in Serie am Schieber angeordnet werden können.
Es ist denkbar, dass das Schliesselement in Form einer Drehscheibe ausgeführt ist. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass verschiedene Öffnungsdurchmesser auf einer Kreisbahn der Kreisscheibe angeordnet sein können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Dosiervorrichtung zeigt das Dosierelement zweckmässigerweise als ein auswechselbares Rohrstück mit einem sich konisch verjüngenden Innenteil, dessen erstes der Auslassöffnung des Vorratsbehälters oder Trichters zugewandtes Ende denselben Durchmesser wie die Auslassöffnung besitzt und dessen zweites Ende einen kleineren Durchmesser oder maximal den Durchmesser des ersten Rohrendes besitzt. Die Konizität der inneren konischen Form des Rohrstückes wird vorteilhaft von der jeweiligen Rieselfähigkeit des Schüttgutes bestimmt.
Dadurch, dass das Rohrstück an seinem zweiten Ende eine Wandaussparung hat, welche sich in axialer Richtung verjüngt, wird Schüttgut, das beim Schliessvor- gang in Richtung der Wandaussparung verdrängt wird, mit Vorteil von der Wandaussparung aufgenommen. Schüttgut, das ohne die Wandaussparung zwischen dem Rohrstück und dem Schieber verklemmen würde, wird von der Wandaussparung aufgenommen.
Vorzugsweise ist über das zweite Ende des Rohrstückes ein Gummischlauch gestülpt, der das zweite Ende des Rohrstückes geringfügig überragt. Dadurch, dass der Übergang zwischen dem Rohrstück und dem Schieber durch den Überstand des Gummischlauches flexibel gehalten wird, wird die Neigung des Schüttgutes sich während des Schliessvorganges zu verklemmen, reduziert.
Vorteilhaft besitzt die Stirnseite des Schiebers, welche dem Gummischlauch zugewandt ist, eine halbkreisförmige Ausnehmung. Durch dieses konstruktive Merkmal wird während des Schliessvorganges das Schüttgut von den Rändern des Rohrstückes zur Wandaussparung hin verdrängt, wo es rückstauen kann. Eine Verklemmung von Schüttgut wird dadurch zuverlässig verhindert und die Dosiergenauigkeit erhöht.
Die Schliessrichtung des Schiebers ist so orientiert, dass der Schieber den Teil des Auslasses zuletzt verschliesst, an dem sich die Wandaussparung befindet. Schüttgut, das in Schliessrichtung des Schiebers mitgezogen wird, ist dadurch in einem Aufnahmeraum aufgenommen. Eine Verklemmung von Schüttgut zwischen dem Gummischlauch und dem Rohrstück ist so verhindert.
Damit die Vorrichtung nicht manuell bedient werden muss, sind vorteilhaft eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schliessen des Verschlusses und eine Zeitschaltung zum Ansteuern der Antriebseinheit vorhanden. Zudem ist zweckmässiger- weise eine programmierbare Recheneinheit vorhanden. In dieser können Werte und/ oder zur rechnerischen Ermittlung programmierte Formeln gespeichert sein, um abhängig von der verwendeten Blende eine benötigte Öffnungsdauer der Rieselöffnung zur Dosierung einer bestimmten Menge an Schüttgut zu bestimmen. Dazu berechnet das Programm aus der im Kalibriervorgang gewogenen Dosiermenge und dem gemessenen Zeitintervall einen Faktor (g/s), der in einem Spei- eher abgelegt wird. Durch Eingabe der gewünschten Dosiermenge wählt die Steuerung dann automatisch die richtige Öffnungszeit des Schiebers. Weiter sind solche Berechnungen oder Bemessungswerte gegebenenfalls abhängig von der Beschaffenheit des Schüttguts. Mit der Wählbarkeit des Öffnungsdurchmessers der Blende macht es daher Sinn, eine Eingabemöglichkeit vorzusehen, um die Art des - Schüttguts oder einen Wert für dessen Rieselfähigkeit, wie auch für die zu dosierende Menge, und die gewählte Blende vorzusehen. Sodann ist es möglich, die Bemessung von bekannten Schüttgütern rasch mit hoher Präzision zu erhalten.
Gemäss einem weiteren unabhängigen Aspekt der Erfindung ist mit Vorteil in einer ersten Stellung (Verschlussstellung) die Auslassöffnung durch den Schieber verschlossen. In einer zweiten Stellung (Offenstellung) ist ein sich in dem Schieber befindendliches Dosierelement in Form einer Ausnehmung zur Aufnahme von Schüttgut in der Auslassöffnung angeordnet. Diese Dosiervorrichtung ist nachfolgend auch als Dosiervorrichtung der zweiten Art bezeichnet. Die Ausnehmung hat eine der Auslassöffnung des Vorratsbehälters zugewandte Eintrittsöffnung und eine der Auslassöffnung abgewandte Austrittsöffnung. Unterhalb des Schiebers ist vorzugsweise ein Bodenblech angeordnet, welches die Austrittsöffnung verschliesst, wenn sich die Eintrittsöffnung in der Auslassöffnung befindet und welches dimensionsmässig die Auslassöffnung um eine bestimmte Abmessung über- ragt. Die erfindungsgemässe Dosiereinrichtung erlaubt es, die zu dosierende Kleinstmenge in mehrere Dosierzyklen zu unterteilen. Dabei wird während jedem Dosierzyklus das Volumen an Schüttgut dosiert, welches in der Ausnehmung Platz findet. Dadurch wird die Möglichkeit einer sehr genauen Dosierung für Kleinstmengen bereitgestellt, wobei die Dosiergenauigkeit durch das Volumen der Ausnehmung bestimmbar ist.
Um die Dosiervorrichtung rasch in die Variante umbauen zu können, in der das Dosierelement in seiner Stellung unterhalb der Auslassöffnung vom Bodenblech nicht verschlossen ist, ist das Bodenblech mit Vorteil auswechselbar unterhalb des Schiebers an der Dosiervorrichtung angeordnet ist.
Vorteilhaft hat der Schieber eine Stärke von 0,5 - 6 mm, bevorzugt von 1 - 5 mm und ganz besonders bevorzugt von 1 - 4 mm hat. Dadurch, dass der Schieber eine definierte Stärke besitzt, ist das Volumen eines Dosierzyklus genau bestimmbar.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante besitzt die Ausnehmung die Form eines Kreiszylinders. Die runde Form lässt sich genau an die Auslassöffnung des Vorratsbehälters anpassen. Toträume und Bereiche, in denen sich Klemmkörner ansammeln, können vermieden werden. So kann die Dosiergenauigkeit der Dosiereinrichtung weiter verbessert werden.
Reduzierstücke, welche in der kreiszylindrischen Ausnehmung des Dosierelements aufnehmbar sind und deren Aussendurchmesser nahezu dem Innen- durchmesser der Ausnehmung entsprechen, haben den Effekt, dass das Volumen der Ausnehmung genau an das vorliegende Schüttgut angepasst werden kann.
Mit Vorteil ist eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schliessen des Schiebers und einer Zeitschaltung zum Ansteuern der Antriebseinheit vorgesehen. Die An- triebseinheit zusammen mit einer entsprechenden Steuerung erlaubt eine vollautomatische Dosierung.
Zweckmässigerweise ist eine programmierbare Recheneinheit vorhanden. In dieser können Werte und / oder zur rechnerischen Ermittlung programmierte For- mein gespeichert sein, um abhängig von dem Volumen der Ausnehmung eine benötigte Anzahl von Dosierzyklen zur Dosierung einer bestimmten Menge an Schüttgut zu bestimmen. Vorteilhaft wird das Dosiervolumen des Dosierelements so gewählt, dass dieses lediglich einem Bruchteil des zu dosierenden Volumens entspricht. Anhand der bekannten bzw. der zu ermittelnden Schüttdichte wird vorzugsweise ein Volumen (g/cm3) gewählt, das der gewünschten Genauigkeit entspricht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Anordnung mit einer Mehr- zahl von, insbesondere mehr als zwei, Dosiervorrichtungen gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Dosiervorrichtungen auf die zu dosierenden Mengen angepasste Dosieröffnungen eingesetzt sind. Dabei kann die Anordnung Dosiervorrichtungen der ersten und/ oder der zweiten Art aufweisen.
Vorteilhaft ist unter den Dosiervorrichtungen ein Wiegebehälter mit einer Waage angeordnet zur Bestimmung der von den Dosiervorrichtungen stammenden Dosiermengen. Des weiteren ist vorzugsweise eine programmierbare Rechnereinheit vorhanden, welche mit den Dosiervorrichtungen und dem Wägebehälter in Ver- bindung steht, und ein Softwareprogramm beinhaltet, welches bei Differenzen zwischen den berechneten und den tatsächlichen Dosiermengen, die Öffnungszeiten für die Dosieröffnungen anpasst. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass Dosiermengen schnell, präzis und reproduzierbar dosiert werden können. Vorteilhaft sind in einer Anordnung Dosiervorrichtungen der ersten und zweiten Art vor- handen, d.h. es können damit Komponenten im hohen Prozentbereich und im Promillbereich (< 1 %) genau dosiert werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Dosieren einer Menge eines rieselfähigen Schüttguts aus einem Vorratsbehälter gemäss Anspruch 18, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Dosierung einer bestimmten Menge des Schüttgutes ein beweglicher Schieber, an welchem ein Dosierelement mit einem fixen Öffnungsdurchmesser angeordnet ist, für eine bestimmte Zeit in die Auslassöffnung eingeschoben wird oder das Dosierelement zwischen der Aus- lassöffnung und dem Schieber angeordnet wird und zur Dosierung einer bestimmten Menge an Schüttgut die Austrittsöffnung des Dosierelements von dem Schieber für eine bestimmte Zeit freigegeben wird. Dieses Dosierverfahren hat den Vorteil, dass es erlaubt, kleinste Dosiermenge zu dosieren.
Gemäss einer Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Dosierverfahrens, wird zur Dosierung einer bestimmten Menge des Schüttgutes ein Dosierelement mit einem bestimmten, fixen Öffnungsdurchmesser für eine bestimmte Zeit in die Rieselöffnung eingeschoben. Die Auswahl des Dosierelements ermöglicht die o- ben angeführten Vorteile bezüglich Genauigkeit der Bemessung von verschieden rieselfähigen Schüttgütern mit äusserst einfachen Mitteln zu erreichen. Dabei ist ein teilweiser Verschluss der Rieselöffnung durch die Verschlusseinrichtung nicht erwünscht, sondern es wird der Öffnungsdurchmesser komplett freigegeben und nach einen bestimmten Zeitdauer wieder komplett verschlossen. Somit herrschen in der Rieselöffnung jederzeit bekannte Bedingungen. Eine Berechnung der Zeitdauer und eine konstant gleichbleibende Dosierung werden dadurch nach dem Prinzip der Sanduhr ermöglicht.
Gemäss einem weiteren unabhängigen Aspekt des erfindungsgemässen Dosier- Verfahrens wird zur Dosierung von Kleinstmengen in einem ersten Schritt ein einem bestimmten Dosiervolumen entsprechendes Dosierelement unterhalb der Austrittsöffnung einer Dosiervorrichtung positioniert und mit Schüttgut gefüllt, und in einem zweiten Schritt das Dosierelement aus dem Öffnungsbereich der Austrittsöffnung verschoben und entleert, wobei die ersten und zweiten Schritte so oft wiederholt werden, bis das gewünschte Dosiervolumen erreicht ist. Auf diese Weise können mit der oben beschriebenen Vorrichtung auch Kleinstmengen sehr genau abgemessen werden. Mit Vorteil wird unterhalb der Dosiervorrichtung ein Bodenblech derart angeordnet, dass der Schieber zwischen der Austrittsöffnung und dem Bodenblech zu liegen kommt und der Schieber zwischen einer Offenstellung, in der das Dosierelement mit Schüttgut aus dem Vorratsbehälter befüllt wird und einer Verschlussstellung, in der das Dosierelement entleert wird, verschoben. Die Genauigkeit des Dosierverfahrens ergibt sich aus dem Volumen der Ausnehmung, welches vorzugsweise lediglich ein Bruchteil des zu dosierenden Volumens ist.
Zweckmässigerweise wird der Schieber zwischen der Offenstellung und der Verschlussstellung sooft hin und her verschoben, bis eine erforderliche Dosiermenge erreicht wird. Eine Feindosierung ist dadurch ermöglicht.
Je nach der erforderlichen Genauigkeit der durchzuführenden Dosierung werden in die Ausnehmung Reduzierstücke eingeschoben, welche das Volumen der Ausnehmung verringern. Die Reduzierstücke haben den Effekt, dass das Volumen der Ausnehmung durch Verkleinerung desselbigen optimal auf die zu dosierende Menge anpassbar ist.
Um das Dosierverfahren an die Korngrösse des zu dosierenden Schüttguts anpassen zu können, wird mit Vorteil das Dosierelement, welches an dem Schieber angeordnet ist, mit grosserem oder kleinerem Öffnungsdurchmesser und/ oder mit grosserer oder kleinerer Stärke gewählt. Es zeigt schematisch:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsvariante einer Dosiervorrichtung (l.Art) mit einem Schieber in Offenposition und darunter der Schieber in Draufsicht;
Figur 2 schematisch eine Seitenansicht einer modifizierten Dosiervorrichtung mit einer Drehscheibe als Schieber, welcher unten auch in Draufsicht gezeigt ist; Figur 3 schematisch eine zweite Ausführungsvariante einer Dosiervorrichtung in einer Seitenansicht;
Figur 4 die Blende aus Figur 3 in einer detailierten Seitenansicht;
Figur 5 die Dosiervorrichtung aus Figur 3 in einer Unteransicht;
Figur 6 die Dosiervorrichtung aus Figur 3 in einer Draufsicht; Figur 7 ein Gewichts-Zeitdiagramm für verschiedene Schüttgüter;
Figur 8 eine dritte Ausführungsvariante einer Dosiervorrichtung (2. Art) in schematischer Seitenansicht und in Offenstellung eines Schiebers;
Figur 9 die Dosiervorrichtung aus Figur 8 in einer Zwischenstellung des
Schiebers; Figur 10 die Dosiervorrichtung aus Figur 8 in Verschlussstellung des Schiebers; und
Figur 11 eine vierte Ausführungsvariante einer Dosiervorrichtung mit einem Pufferbehälter in schematischer Seitenansicht.
In der Figur 1 ist eine Dosiervorrichtung 11 gezeigt. Die Dosiervorrichtung 11 besteht aus einem Vorratsbehälter 13, der vorzugsweise die Form eines Trichters hat und eine kreisrunde Auslassöffnung 15 am unteren Ende des Vorratsbehälters besitzt. An der Auslassöffnung 15 ist ein beweglicher Schieber angeordnet. In Figur 1 ist der Schieber mit der Bezugsziffer 17 bezeichnet. Er ist beispielsweise durch zwei U-förmige Schienen (in Figur 1 nicht dargestellt) verschiebbar am Vorratsbehälter 13 befestigt.
Der Schieber weist die Form eines Rechteckes auf, wobei eine erste Hälfte des Schiebers 17 vollflächig geschlossen ist. Diese Hälfte dient dem Verschluss der Auslassöffnung 15. Eine zweite Hälfte des Schiebers dient der Aufnahme einer Blende 19. Diese zweite Hälfte kann zum Beispiel als Rahmen 18 ausgebildet sein, in den die Blende 19 passgenau eingelegt wird. Die Blende 19 ist als ein quadratisches Teil ausgeführt und besitzt mittig angeordnet eine kreisförmige Dosieröffnung 20, welche als ein Dosierelement 20 dient. Die Blende 19 kann gegen andere Blenden 19 ausgetauscht werden. Andere Blenden 19 haben genau dieselben Aus- senabmessungen wie Blende 19, unterscheiden sich jedoch im Durchmesser ihrer kreisförmigen Dosieröffnung 20. Verschiedene Blenden 19 können daher durch einfache Entnahme einer ersten Blende 19 und Einlegen einer zweiten Blende 19 in den Schieber 17 gewechselt werden. Die beschriebene Anordnung der Blende 19 am Schieber 17 ermöglicht zweckmässigerweise einen Blendenwechsel nur in der Stellung, in der der Schieber 17 den Vorratsbehälter 13 verschliesst (Verschlussstellung) und die Blende ausserhalb der Auslassöffnung 15 angeordnet ist.
Denkbar ist auch ein Schieber 17, der mehrere Blenden 19 mit Aussparungen mit verschiedenen Dosieröffnungen nebeneinander aufnimmt. Für einen Blendenwechsel braucht der Schieber 17 deshalb lediglich so weit verschoben werden, bis die gewünschte Blende mittig unter der Auslassöffnung 15 positioniert ist. Diese Ausführungsvariante ist vor allem dann sinnvoll, wenn ein Blendenwechsel häu- f ig notwendig ist.
Der Schieber kann auch als Drehscheibe 21 ausgeführt ist (Figur 2). Die Drehscheibe 21 besitzt die Form eines teilkreisförmigen, vorzugsweise halbkreisförmigen Kreissegments. Die Drehscheibe 21 ist um einen Achsstift 23 drehbar unter- halb der Auslassöffnung 15 angeordnet. Die Befestigung kann beispielsweise durch ein Lager 25 und den Achsstift 23 realisiert sein. Das Lager 25 ist an einer beliebigen Stelle am äusseren Rand der Auslassöffnung 15 befestigt. Der Achsstift 23 ist am Mittelpunkt der Drehscheibe 21 befestigt. Das Lager 25 ist schwenkbar in der Achse 27 aufgenommen.
Ein erstes Viertelkreissegment 22 der Drehscheibe 21 dient dem Verschluss der Auslassöffnung 15. Ein zweites Viertelkreissegment, das beispielsweise aus einem viertelkreisförmigen Rahmen 26 besteht, dient der Aufnahme einer Blende 27. Die Blende 27 ist als ein viertelkreisförmiges Teil ausgeführt, das passgenau in der Drehscheibe 21 aufgenommen wird. Die Blende besitzt eine kreisförmige, mittig angeordnete Dosieröffnung 20. Wie oben beschrieben unterscheiden sich verschiedene Blenden 27 nicht in ihren Aussenabmessungen, sondern im Durchmesser ihrer kreisförmigen Dosieröffnungen 20. Es ist denkbar, anstatt der halbkreisförmigen Drehscheibe 21 eine kreisförmige Drehscheibe zu verwenden, an der mehrere Blenden 27 mit Dosieröffnungen 20 mit verschiedenen Durchmessern angeordnet sind. Bei einem Blendenwechsel wird die Drehscheibe 21 solange verdreht, bis die gewünschte Blende 27 mittig unter der Auslassöffnung 15 positioniert ist. In einer zweiten, in den Figuren 3 bis 6 gezeigten Ausführungsvariante, ist das Dosierelement 20 in Form eines Rohrstückes 31 zwischen der Auslassöffnung des Vorratsbehälters (nicht gezeigt) und dem Schieber 17 angeordnet. Figur 4 zeigt das Rohrstück 31 in einer Ausführungsvariante im Detail. Das Rohrstück 31 kann entweder eine kreiszylindrische Durchtrittsöffnung aufweisen, oder einen sich von oben nach unten verjüngenden Innendurchmesser besitzen. Das Rohrstück 31 hat an seinem ersten der Auslassöffnung 15 zugewandten Ende denselben Durchmesser wie die Auslassöffnung 15. Die Konizität des Rohrstückes 31 wird in Abhängigkeit von der Rieselfähigkeit des Schüttgutes gewählt. Das Rohrstück 31 hat an seinem zweiten Ende eine Aussparung 33, welche an der Stelle des zweiten Endes des Rohrstücks 31 vorgesehen ist, die vom Schieber 17 in Schliessrichtung 32 zuletzt verschlossen wird. Über das zweite Ende des Rohrstückes ist ein Gummischlauch 35 gestülpt, welcher gegenüber dem zweiten Ende des Rohrstücks 31 einen geringen Überstand 37 aufweist. Der Gummischlauch 35 schliesst mit dem Schieber 17 bündig ab.
Gemäss Figur 5 sind vier Dosiervorrichtungen 11 auf einem gemeinsamen Support 39 angeordnet. Der Schieber 17 besitzt eine erste halbkreisförmige Stirnseite 41. Verschliesst der Schieber 17 das Rohrstück 31, wird durch die spezielle distale Ausführung der Stirnseite 41 das im Rohrstück 31 frei fliessende Schüttgut zum Mittelpunkt des Rohrstückes 31 hin verdrängt. Dadurch, dass der Schieber 17 keinen direkten Kontakt mit dem Rohrstück 31, sondern nur mit dem flexiblen Schlauchstück 35 hat, wird die Gefahr von Schüttgutverklemmungen vermieden und der Schieber 17 ist gegenüber dem zweiten Ende des Rohrstücks 31 abgedich- tet. Das Schlauchstück 35 bekommt durch die Aussparung 33 des Rohrstückes 31 zusätzliche Flexibilität an der Stelle des Schlauchstückes 35, die zuletzt vom Schieber 17 verschlossen wird und deshalb die grösste Neigung zum Einklemmen von Schüttgut zeigt. Zusätzlich dient die Aussparung 33 als Aufnahme für Schüttgut, welches während des Schliessvorganges vom Schieber 17 in Richtung der Aussparung 33 verdrängt wird. Dabei ist die Schliessrichtung 32 des Schiebers 17 so orientiert, dass der Schieber 17 den Teil des Auslasses 34 zuletzt verschliesst, an dem sich die Aussparung 33 befindet. Dieses konstruktive Merkmal dient ebenfalls der Reduzierung der Verklemmungsneigung und der Erhöhung der Dosiergenauigkeit. Die Aussparung 33 ist vorzugsweise eine U-förmige Ausnehmung von wenigen Millimetern Höhe und Breite (weniger als 10 mm, vorzugweise weniger als 5 mm) in der Wand des Rohrstücks.
An der zweiten Stirnseite 43 des Schiebers 17 ist eine Verschubstange 45 befestigt, über die der Schieber 17 mit einer Antriebseinheit angesteuert werden kann. Das Rohrstück 31 kann gegen ein zweites Rohrstück mit anderer Konizität getauscht werden (Figur 3). Dazu ist eine Knebelschraube 47 zu lösen, und das Rohrstück 31 wird auf einem Schlitten 49 aus dem Support 39 gezogen. Ein Befestigungsrahmen 55, der der Halterung des Schlittens dient, besitzt rechteckige Durchführungen 57, durch die sich die Rohrstücke 31 erstrecken. Während des Verschiebens des Schlittens 49 bewegt sich das Rohrstück 31 innerhalb der rechteckigen Durchführung 57. Das Rohrstück 31 ist an dem Schlitten 49 über eine Platte 51 und eine Knebelschraube 53 befestigt. Durch Lösen der Knebelschraube 53 kann das Rohrstück mitsamt der Platte 51 dem Schlitten 49 entnommen werden und gegen ein anderes Rohrstück getauscht werden.
Der Schieber wird vorzugsweise durch eine motorisch betriebene Antriebseinheit angesteuert (In den Figuren nicht dargestellt). Die Antriebseinheit bewegt den Schieber entweder in eine Verschlussstellung oder in eine Dosierstellung. Die Zeit- intervalle Δt in denen zwischen den beiden Stellungen gewechselt wird, werden an einer Zeitschaltung 29 eingestellt.
Das Dosiersystem funktioniert wie folgt: In einem ersten Verfahrensschritt wird eine Blendenvorauswahl getroffen. Dabei wird das zu dosierende Schüttgut je- weils durch Blenden 19 bzw. 27 mit verschiedenen Öffnungsdurchmessern gerieselt. Im ersten Verfahrensschritt wird diejenige Blende 19 bzw. 27 gefunden, deren Öffnungsdurchmesser optimal mit der Rieselfähigkeit des Schüttgutes und der zur Verfügung stehenden Dosierzeit korreliert. Eine programmierbare Rechnereinheit berechnet für die gewünschte Dosiermenge und gegebener Blende 19 bzw. 27 das Zeitintervall, in der die Auslassöffnung 15 durch die Blende 19 bzw. 27 freizugeben ist. Die Zeitberechnung kann aufgrund von bekannten Daten über die Rieselfähigkeit des Schüttguts oder mittels eines vorgängigen Kalibriervorgangs berechnet werden.
Im zweiten Verfahrensschritt wird die erforderliche Dosiermenge dadurch erreicht, dass der Schieber 17 für ein genau berechnetes Zeitintervall die Auslassöffnung 15 freigibt, indem die Blende 19 bzw. 27 unter die Auslassöffnung 15 bewegt wird (Dosierstellung). Nach Ablauf des Zeitintervalls Δt verschiebt die Antriebseinheit den Schieber in die Position in der die Auslassöffnung verschlossen ist (Verschlussstellung).
Figur 3 zeigt ein Gewichts-Zeit-Diagramm für verschiedene Schüttgüter. Bei der Versuchsdurchführung wurde eine Blende 19 bzw. 27 mit einem bestimmten Öffnungsdurchmesser verwendet. Aus Figur 3 ist zu erkennen, dass unabhängig vom verwendeten Schüttgut und der verstrichenen Zeit die Gewichtsdurchsätze pro Zeiteinheit streng linear sind.
In den Figuren 8 - 10 ist eine dritte Ausführungsvariante gezeigt, welche für die Dosierung von Kleinstmengen geeignet ist. Durch diese vorgeschlagene Ausführungsvariante sind Dosiergenauigkeiten von 0,5 Gewichtsprozent erzielbar. Die Stärke des Schiebers 17 beträgt bei dieser Dosiervorrichtung 0,5 - 6 mm, bevorzugt 1 - 5 mm und ganz besonders bevorzugt 1 - 4 mm. Im Schieber 17 ist das Dosier- element 20 in Form einer Ausnehmung 59 vorgesehen, welche der Aufnahme von zu dosierendem Schüttgut dient. Vorliegend besitzt die Ausnehmung 59 die Form eines Kreiszylinders, die Ausnehmung könnte jedoch auch andere Formen, wie z. B. die eines beliebigen anderen Zylinders, eines Konus oder eines Prismas haben. Die Ausnehmung 59 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Eintrittsöffnung 61, die der Auslassöffnung 15 zugewandt ist und den gleichen Durchmesser wie die Auslassöffnung 15. Es ist aber auch denkbar, dass der Durchmesser der Eintrittsöffnung 61 kleiner als der Durchmesser der Auslassöffnung 15 ist. Eine Austrittsöffnung 63 befindet sich auf der der Eintrittsöffnung 61 gegenüberliegenden Seite des Schiebers 17. Ein Schliesselement oder Bodenblech 65 verschliesst die Austrittsöffnung 23, wenn die Ausnehmung 59 unterhalb der Auslassöffnung 15 angeordnet ist. Das Bodenblech 65 ist z. B. von nicht näher definierten Befestigungsmittel gehalten. In der beschriebenen Position (Figur 8) ist die Ausnehmung 59 mit Schüttgut eines definierten Volumens gefüllt, welches Volumen durch das Volumen der Ausnehmung 59 vorgegeben ist. Das Volumen der Aus- nehmung 59 wird durch den Durchmesser und die Stärke der Ausnehmung 59 bestimmt. Ist beispielsweise ein Granulat mit verhältnismässig grossen Körnern zu dosieren, so ist darauf zu achten, dass die Dimensionen der Ausnehmung ein Mehrfaches der Korngrösse des Schüttgutes sind, damit die gewünschte Dosiergenauigkeit erreicht wird und um Klemmkörner zu vermeiden. Die Anpassung der Ausnehmung 59 an die Beschaffenheit eines Granulats erfolgt demzufolge durch die entsprechende Wahl des Verhältnisses der Parameter Durchmesser und Stärke.
Denkbar ist es auch, dass in die Ausnehmung 59 kreisringförmige Reduzierstücke eingelegt werden können, um das Volumen der Ausnehmung 59 zu verringern. Auch wäre es möglich, dass die Aufnahme 18, welche der Aufnahme von Blenden 19 dient, so adaptiert ist, dass sie stärkere Blenden aufnehmen kann, die die Ausnehmung 59 bilden. Die Abmessungen des Bodenblechs 25 überragen die Auslassöffnung 15 um ein bestimmtes Mass in Verschieberichtung 69. Von Bedeutung ist, dass ein Überstand 67 des Bodenbleches 65 so dimensioniert ist, dass in einer Zwischenstellung zwischen der Offen- und der Verschlussstellung Schüttgut nicht gleichzeitig in die Ausnehmung 59 über die Eintrittsöffnung 61 eintreten und über die Austrittsöffnung 63 austreten kann.
Als Übergang zwischen der Auslassöffnung 15 und der Ausnehmung 59 kann ü- ber die Auslassöffnung ein in den Figuren 8 bis 11 nicht dargestellter Gummi- schlauch gestülpt sein. In diesem Fall müssen der Schieber 17 und die Auslassöffnung 15 vertikal geringfügig voneinander beabstandet sein. Dieser Gummischlauch übernimmt, wie in der zweiten Ausführungsvariante ausführlich beschrieben, ebenfalls die Aufgabe der Vermeidung von Schüttgutverklemmungen und der Herstellung einer Abdichtung zwischen dem Vorratsbehälter 13 und dem Schieber 17.
Der Dosiervorgang läuft nach den Figuren 8 - 10 wie folgt ab: Wird der Schieber 17 entlang der Verschieberichtung 69 von der Offenstellung, in welcher die Auslassöffnung 15 freigegeben ist, in die Verschlussstellung, in welcher die Auslass- Öffnung 15 verschlossen ist, verschoben, so wandert das in der Ausnehmung 19 aufgenommene Schüttgut zunächst entlang des Bodenblechs 25. Durch den ausreichend dimensionierten Überstand des Bodenbleches 25 gegenüber der Auslassöffnung 15, wird die Austrittsöffnung 23 vom Bodenblech vorzugsweise erst dann freigegeben, wenn der Schieber 17 die Auslassöffnung 15 vollständig verschliesst. Bei weniger rieselfähigen Schüttgütern muss die Eintrittsöffnung 61 nicht zwangsläufig völlig verschlossen sein, wenn die Austrittsöffnung 63 vom Bodenblech 65 freigegeben ist. Es ist auf jeden Fall zweckmässig, wenn das Bodenblech eine Ü- berstand von wenigstens des halben Durchmessers, vorzugsweise wenigstens 70 % des Durchmessers der Auslassöffnung 15 besitzt. Ein Dosierzyklus ist beendet, wenn sich der Schieber 17 in der Verschlussstellung befindet und die Austrittsöffnung 63 vom Bodenblech 65 vollständig freigegeben wird. Die Ausnehmung 59 wird vollständig entleert und wird entlang der Verschieberichtung 69 erneut in die Offenstellung bewegt, in welcher die Ausnehmung 59 wieder befüllt wird.
Die Dosierzyklen werden solange wiederholt, bis die zu dosierende Menge erreicht wird. Das Merkmal, mehrere Dosierzyklen aneinanderzureihen, erlaubt eine sehr genaue Dosierung. Um den diskontinuierlichen Dosiervorgang zu beschleunigen, können mehrere Ausnehmungen 59 in dem Schieber 17 hintereinander angeordnet sein. Möglich ist es auch, dass Ausnehmungen 59 unterschiedlicher Volumen in dem Schieber 17 hintereinander angeordnet sind. In einer ersten Dosierphase kann die Ausneh- mung 59 mit dem grosseren Volumen während einer Mehrzahl von Dosierzyklen befüllt werden. In einer zweiten Dosierphase wird dann die Ausnehmung mit dem kleineren Volumen befüllt. So ist es möglich, eine vordefinierte Dosiermenge genau zu erreichen.
Eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit zum Öffnen und Schliessen des Schiebers und eine Zeitschaltung zum Ansteuern der Antriebseinheit können vorgesehen sein, um das Dosierverfahren zu automatisieren. Die Zeitschaltung erlaubt eine möglichst rasche Dosierung zu Beginn der Dosierung, gefolgt von einer immer langsameren Bewegung des Schiebers, gegen Ende der Dosierung, um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen.
Zur weiteren Kontrolle der geforderten Dosiermenge können die einzelnen von der Ausnehmung 59 abgemessenen Volumina auf einer Waage abgewogen werden. Denkbar ist, dass über eine Steuereinheit, welche mit der Waage in Verbin- düng steht, die Antriebseinheit der Dosiervorrichtung derartig angesteuert wird, dass der Schieber gestoppt wird, wenn sich die geforderte Dosiermenge auf der Waage befindet. Dies ist von Vorteil, wenn die geforderte Dosiermenge nicht ganzzahlig durch das Volumen der Ausnehmung 59 teilbar ist. In diesem Fall wird der Dosiervorgang gestoppt, bevor die Ausnehmung 59 im letzten Dosier- zyklus vollständig entleert wird. Der Schieber erreicht im letzten Zyklus demnach nicht mehr die Verschlussstellung.
Denkbar ist auch, dass der Schieber 17 durch eine Kreisscheibe ersetzt ist. Mehrere Ausnehmungen 59 können auf einer Kreisscheibe entlang einer Kreislinie ange- ordnet sein. Die Abstände zwischen den einzelnen Ausnehmungen 59 sind so zu wählen, dass die Flächen zwischen den Ausnehmungen 59 die Auslassöffnung 15 vollständig abdecken. Durch Rotation der Kreisscheibe um ihren Mittelpunkt, können die einzelnen Dosierzyklen beschleunigt werden, da Leerbewegungen, wie diese bei einer Dosierung mit dem Schieber 17 auftreten, vermieden werden können.
Der Schieber 17 bzw. die Kreisscheibe können einfach über einen Stellmotor angesteuert werden. Eine hinterlegte Steuerungssoftware berechnet die Anzahl der benötigten Dosierzyklen, um eine geforderte Dosiermenge abzumessen. An- schliessend wird der Schieber 17 sooft hin und her bewegt bzw. rotiert die Kreisscheibe sooft, bis die benötigte Menge Schüttgut abgemessen ist.
Figur 11 zeigt eine Weiterentwicklung der Dosiervorrichtung aus Figur 8 bis 10, welche der Beschleunigung des Dosiervorgangs dient. Eine geforderte Dosiermenge, deren Volumen ein Vielfaches des Volumens der Ausnehmung 59 ist, wird in einem Pufferbehälter 71 vordosiert. Der Pufferbehälter 71 ist direkt neben dem Bodenblech 67 und unterhalb der Austrittsöffnung 63 angeordnet, wenn sich der Schieber 17 in der Verschlussstellung befindet. Der Schieber 17 wird sooft zwi- sehen der Verschluss- und der Offenstellung hin und her verschoben, bis im Pufferbehälter 71 die geforderte Dosiermenge vorgelegt ist.
Zur Entleerung des Pufferbehälters 71 wird ein Schieber 73 geöffnet. Wird die vordosierte Komponente dann abgerufen, so wird nur noch die Zeit benötigt, um den Pufferbehälter 71 zu entleeren.
Der Pufferbehälter 71 dient insbesondere dazu, eine Dosiermenge auf Basis einer Dosiervorrichtung der 2. Art - unabhängig von den Dosierzyklen der Dosiervorrichtung 1. Art - vorzubereiten, sodass die gewünschte im Pufferbehälter vordo- sierte Menge dann wie alle nach Art 1 zudosierten Mengen in einem Zyklus abgerufen werden kann. Dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit des Dosiervorgangs. Da bei Formulierungen in der Regel eine Mehrzahl von Komponenten zudosiert und zu einer Charge vereinigt werden müssen, können die Kleinstmengen, die mittels mehrerer Hübe zudosiert werden müssen, simultan während der Do- sierung einer anderen Komponente bereitgestellt werden, d.h. bevor die erwähnte Kleinstmenge benötigt wird. Das heisst, dass es durch das Erfordernis von mehreren Hüben zu keiner zeitlichen Verzögerung durch das an sich langsame portionenweise Zudosieren kommt.
Durch zusätzliche gravimetrische Bestimmung der zudosierten Menge, kann zudem die Genauigkeit der Dosierung für die nächste Charge erhöht werden, indem ein Steuerprogramm Differenzen zwischen theoretisch (d.h. vorgängig) berechneter und tatsächlicher Dosiermenge korrigiert, indem entweder das Zeitintervall, während dessen die Dosieröffnung geöffnet ist, oder die Anzahl, welche für die Dosierung einer bestimmten Kleinstdosiermenge nötig sind, angepasst werden. Dies wird vorzugsweise selbsttätig durch das Steuerprogramm vorgenommen. Die einzelnen Komponenten der gewünschten Formulierung werden also im Wägebehälter vorgelegt. Aus dem Wägebehälter gelangen die Komponenten in einen Mischer und von da direkt in die Stranggiessvorrichtung., Werden pro Hub des Schiebers beispielsweise theoretisch 2 g Granulat gefördert so sind zur Erreichung einer Charge von 6 g im Pufferbehälter theoretisch drei Hübe notwendig. Liegt die tatsächliche Fördermenge pro Hub, welche durch die Waage gravimetrisch bestimmt wird, jedoch lediglich bei 1.5 g, so wird beim nächsten Dosierzyklus ein weiterer vierter Hub gemacht, um die Messungenauig- keit der vorangegangenen Dosierzyklus zu kompensieren. Je größer die Anzahl der Hübe um so genauer die Dosiergenauigkeit .
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die vorliegende erfindungs- gemässe Dosiervorrichtung 11 einen modularen Aufbau besitzt. Das Dosierelement 20 kann entweder mittels einer Wechselplatte 19 an dem Schieber 17 aufgenommen sein. Dosierelemente 20 mit verschiedenen Durchmessern sind durch das Wechselplattensystem am Schieber 17 rasch gegeneinander austauschbar. Durch die Möglichkeit der Verwendung von Dosierelementen mit verschiedenen Durchmessern kann die Dosiervorrichtung 11 an die Eigenschaften des zu dosierenden Schüttguts angepasst werden. Der Schieber 17 nimmt daher ausschliesslich die Position der Verschlussstellung oder der Offenstellung ein, d.h. die Steuerung ist so ausgelegt, dass der verschiebbare Schieber lediglich eine Offen- oder Schliessstellung einnehmen kann. Dadurch, dass zur Schüttgutsosierung keine Zwischenstellungen, in denen die Auslassöffnung 15 vom Schieber 17 nur teilweise geöffnet ist, eingestellt werden, steigt die Dosiergenauigkeit auf wenigstens 1 Gewichtsprozent Dosiergenauigkeit.
Das Dosierelement 20 kann auch als ein unverschiebliches und auswechselbares Rohrstück 31 zwischen der Auslassöffnung 15 und dem Schieber 17 ausgeführt sein. Um Verklemmungen und Undichtigkeiten zwischen dem Auslass 34 des Rohrstücks 31 und dem Schieber 17 zu vermeiden, ist ein Gummischlauch über das Rohrstück 31 gestülpt, welcher bündig mit dem Schieber 17 abschliesst.
Das Dosierelement 20 kann auch eine Ausnehmung 59 mit einem bestimmten Volumen sein. Unterhalb der Ausnehmung 59 ist ein Bodenblech 65 so angeordnet, dass dieses die Ausnehmung 59 verschliesst, wenn sich diese unterhalb der Auslassöffnung 15 befindet. Durch diesen Aufbau der Dosiervorrichtung können kleinste Mengen an Schüttgut aus dem Vorratsbehälter 13 dosiert werden. Das Volumen der Ausnehmung 59 kann durch die Wahl eines optimierten Verhältnisses von Stärke zu Durchmesser an die Eigenschaften des zu dosierenden Schüttguts angepasst werden. Auf diese Weise sind Dosiergenauigkeiten von bis zu 0,5 Gewichtsprozent Dosiergenauigkeit zu erreichen. Die beschriebene Dosiervorrichtung und das beschriebene Verfahren dienen generell für rieselfähige Schüttgüter. Insbesondere dienen die Vorrichtung und das Verfahren der Dosierung von rieselfähigen Kunststoffen und Additiven in einem Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Produktes in einem Spritzgusswerkzeug resp. Spritzgiessverfahren. Dabei kann je nach Dosiermenge gemäss einer ersten Variante die Dosiermenge durch Öffnen einer fixen Blende (Dosieröffnung) bei grossen Dossiermengen und/ oder gemäss einer zweiten Variante ein bestimmtes Dosiervolumen resp. Dosiermenge zudosiert werden, indem ein kleines Do- siervolumen wiederholt dem Vorratsbehälter entnommen wird.
Legende
11 Dosiervorrichtung
13 Vorratsbehälter
15 Auslassöffnung
17 Schieber
18 Aufnahme, Rahmen
19 Blende, Wechselplatte
20 Dosierelement, Dosieröffnung
21 Drehscheibe
23 Achse
25 Lager
26 Aufnahme, viertelkreisförmiger Rahmen
27 Blende
29 Zeitschaltung
31 Rohrstück
32 Schliessrichtung
33 Aussparung
34 Auslass
35 Gummischlauch
37 Überstand
39 Support
41 Halbkreisförmige Stirnseite
43 Stirnseite
45 Verschubstange
47 Knebelschraube
49 Schlitten
51 Platte
53 Knebelschraube
55 Befestigungsrahmen
57 Durchführung
59 Ausnehmung
61 Eintrittsöffnung
63 Austrittsöffnung
65 Bodenblech
67 Überstand
69 Verschieberichtung
71 Pufferbehälter
73 Schieber

Claims

Patentansprüche
1. Dosiervorrichtung (11) für ein rieselfähiges Schüttgut mit einem Vorratsbehälter (13), einer Auslassöffnung (15) am Vorratsbehälter, einem beweglichen Schieber (17) zum Verschliessen und Öffnen der Auslassöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (17) wenigstens zwei Stellungen einnehmen kann, eine erste Stellung als Verschlussstellung, in welcher die Auslassöffnung (15) verschlossen ist, und eine zweite Stellung als Dosierstellung, in welcher ein Dosierelement (20), welches auswechselbar an dem Schieber (17) oder auswechselbar zwischen dem Schieber (17) und der Auslassöffnung (15) angeordnet ist, vom Schieber (17) freigegeben ist, sodass Schüttgut aus dem Vorratsbehälter (13) austreten kann.
2. Dosiervorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (17) eine Aufnahme (18) für eine auswechselbare Wechselplatte (19) besitzt, in welcher das Dosierelement (20) angeordnet ist.
3. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement (20) eine zylindrische Form besitzt und mittig zur Querachse des Schiebers (17) ausgerichtet ist.
4. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schieber (17), an denen Dosierelemente (20) mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind, gegeneinander auswechselbar sind.
5. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement (20) zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit in der Auslassöffnung (15) angeordnet ist, um Schüttgut aufzunehmen und unterhalb des Schiebers (17) ein Bodenblech (65) angeordnet ist, welches das Dosierelement (20) verschliesst, wenn sich das Dosierelement (20) in der Auslassöffnung (15) befindet und welches Bodenblech (65) dimensionsmäs- sig die Auslassöffnung (15) in Verschieberichtung (69) um einen bestimmten Überstand (67) überragt.
6. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement eine Stärke von 0,5 - 6 mm, bevorzugt von 1 - 5 mm und ganz besonders bevorzugt von 1 - 4 mm hat.
7. Dosiervorrichtung (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenblech (65) auswechselbar unterhalb des Schiebers an der Dosiervorrichtung angeordnet ist.
8. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Dosierelement (20) Reduzierstücke aufnehmbar sind, deren Aussendurchmesser nahezu dem Innendurchmesser des Dosierelements (20) entsprechen.
9. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (17) eine Drehscheibe (21) ist.
10. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement (20) als ein auswechselbares Rohrstück (31) mit einem sich konisch verjüngenden Innenteil ausgebildet ist, dessen erstes der Auslassöffnung (15) zugewandtes Ende denselben Durchmesser wie die Auslassöffnung (15) besitzt und dessen zweites Ende einen kleineren Durchmesser oder maximal den Durchmesser des ersten Rohrendes besitzt.
11. Dosiervorrichtung (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (31) an seinem zweiten Ende eine Wandaussparung (33) hat, welche sich in axialer Richtung verjüngt.
12. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass über das zweite Ende des Rohrstückes (31) ein Gummischlauch (35) gestülpt ist, der das zweite Ende des Rohrstückes (31) geringfügig überragt.
13. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (17) bündig mit dem Gummischlauch ab- schliesst.
14. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (41) des Schiebers, welche dem Gummischlauch (35) zugewandt ist, eine halbkreisförmige Ausnehmung besitzt.
15. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessrichtung (32) des Schiebers (17) so orientiert ist, dass der Schieber (17) den Teil des Auslasses (34) zuletzt verschliesst, an dem sich die Wandaussparung (33) befindet.
16. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schliessen des Schiebers (17) und einer Zeitschaltung (29) zum Ansteuern der Antriebseinheit.
17. Dosiervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine programmierbare Rechnereinheit und darin abgelegte Werte und/ oder zur rechnerischen Ermittlung programmierte Formeln, um abhängig vom Öffnungsdurchmesser des verwendeten Dosierelements (20) die benötigten Zeiten zu bestimmen, in denen sich der Schieber in einer seiner beiden Stellungen befindet und die Anzahl der Wechsel zwischen den beiden Stellungen zu bestimmen zur Dosierung einer bestimmten Menge an Schüttgut.
18. Anordnung mit einer Mehrzahl von, insbesondere mehr als zwei, Dosiervorrichtungen gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Dosiervorrichtungen auf die zu dosierenden Mengen angepasste Dosieröffnungen eingesetzt sind.
19. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Dosiervorrichtungen ein Wiegebehälter mit einer Waage angeordnet ist zur Bestimmung der von den Dosiervorrichtungen stammenden Dosiermengen, dass die programmierbare Rechnereinheit mit den Dosiervorrichtungen und dem Wägebehälter in Verbindung und ein Softwareprogramm beinhaltet, welches bei Differenzen zwischen den berechneten und den tatsächlichen Dosiermengen, die Öffnungszeiten für die Dosieröffnungen an- passt.
20. Verfahren zum Dosieren einer Menge eines rieselfähigen Schüttguts, bei welcher das Schüttgut über eine definierte Öffnungszeit Δt durch eine Auslassöffnung (15) mit einem gewählten Querschnitt hindurchrieselt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dosierung einer bestimmten Menge des Schüttgutes ein beweglicher Schieber (17), an welchem ein Dosierelement (20) mit einem fixen Öffnungsdurchmesser angeordnet ist, mit dem Dosierelement (20) für eine be- stimmte Zeit in die Auslassöffnung (15) eingeschoben wird oder das Dosierelement zwischen der Auslassöffnung (15) und dem Schieber (17) angeordnet wird und zur Dosierung einer bestimmten Menge an Schüttgut von dem Schieber (17) für eine bestimmte Zeit freigegeben wird.
21. Verfahren zum Dosieren einer Menge eines rieselfähigen Schüttguts, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dosierung eines bestimmten Dosiervolumens in einem ersten Schritt ein einem bestimmten Dosiervolumen entsprechendes Dosierelement (20) unterhalb der Austrittsöffnung (15) einer Dosiervorrichtung (11) positioniert und mit Schüttgut gefüllt wird, und in einem zweiten Schritt das Dosierelement aus dem Öffnungsbereich der Austrittsöffnung (15) verschoben und entleert wird, wobei die ersten und zweiten Schritte so oft wiederholt werden, bis das gewünschte Dosiervolumen erreicht ist.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb einer Dosiervorrichtung (11) ein Bodenblech (65) derart angeordnet wird, dass der Schieber (17) zwischen der Austrittsöffnung (15) und einem Bodenblech (65) zu liegen kommt und der Schieber (17) zwischen einer Offenstellung, in der das Dosierelement (20) in der Austrittsöffnung (15) angeordnet ist und mit Schüttgut aus dem Vorratsbehälter (13) befüllt wird und einer Verschlussstellung, in der das Dosierelement (20) ausserhalb der Austrittsöffnung (15) angeordnet ist und entleert wird, verschoben wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass je nach der erforderlichen Genauigkeit der durchzuführenden Dosierung in das Dosierelement (20) Reduzierstücke eingeschoben werden, welche das Volumen des Dosierelements (20) verringern.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Beschaffenheit des Schüttgutes das Dosierelement (20), welches an dem Schieber (17) angeordnet ist, mit grosserem oder kleinerem Öffnungsdurchmesser und/ oder mit grosserer oder kleinerer Stärke gewählt wird.
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