WO2019121561A1 - Packmaschine und verfahren zum füllen von schüttgütern in gebinde - Google Patents

Packmaschine und verfahren zum füllen von schüttgütern in gebinde Download PDF

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WO2019121561A1
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filling
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PCT/EP2018/085299
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Klaus SIEWECKE
Willi Vollenkemper
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Haver & Boecker Ohg
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Abstract

Packmaschine (1) und Verfahren zum Füllen von Schüttgütern (2) in Gebinde (3) mit einem rotierbaren Maschinenkörper (4) und einer Mehrzahl von über dem Umfang verteilt angeordneten Füllstutzen (5). Während der Drehung des Maschinenkörpers (4) wird Schüttgut (2) in Gebinde (3) abgefüllt. An dem Maschinenkörper (4) ist ein Maschinensilo (6) mit einem Vorratsvolumen (7) zur Bevorratung einer Schüttgutmenge (8) zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden (3) ausgebildet. Von dem Maschinensilo (6) wird über den Füllstutzen (5) Schüttgut (2) in das zugeordnete Gebinde (3) eingefüllt. Das Maschinensilo (6) ist mit einer Material zufuhr (10) mit einem steuerbaren Verschlussorgan (11) verbunden, um dem Maschinensilo (6) Schüttgut zuzuführen. Es ist eine Steuereinrichtung (12) vorgesehen, mit welcher eine vom Füllstand (13) abhängige Steuerung des Verschlussorgans (11) der Material zufuhr (10) erfolgt, um eine Fallhöhe des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) zu reduzieren oder einen freien Fall des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden.

Description

Packmaschine und Verfahren
zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde
Besehreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Packmaschine und ein Verfahren zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde, wobei die
Packmaschine einen rotierbaren Maschinenkörper und eine Mehrzahl von über dem Umfang der Packmaschine verteilt angeordneten
Füllstutzen umfasst, um während der Drehung der Packmaschine bzw. des Maschinenkörpers Schüttgut in Gebinde abzufüllen. Dabei ist an dem Maschinenkörper ein Maschinensilo mit einem Vorratsvolumen zur Bevorratung einer Schüttgutmenge zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausgebildet. Den einzelnen Füllstutzen wird das Schüttgut von dem Maschinensilo zugeführt und in die zugeordneten oder anhängenden Gebinde eingefüllt.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Packmaschine und ein Verfahren zum Abfüllen von feinen und staubenden Schüttgütern, wie beispielsweise Zement, Mörtelprodukte, Kalkhydrat etc.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Packmaschinen und
Verfahren bekannt geworden, um feine und staubende Schüttgüter wie Zement in Gebinde abzufüllen. Bei der Abfüllung von
Schüttgütern in Gebinde wie Offensäcke oder auch Ventilsäcke wird regelmäßig eine (geringe) Menge Luft zugegeben, um das Schüttgut fließfähig zu halten und eine effektive und effiziente Abfüllung zu gewährleisten. Enthält das abzufüllende Schüttgut bei der Abfüllung zu wenig Luft, so sinkt die Fließfähigkeit, das Schüttgut kann zu Brückenbildung neigen und die Abfüllbedingungen verschlechtern sich. Enthält das Schüttgut bei der Abfüllung zu viel Luft, so besteht der Nachteil, dass nach der Abfüllung die gefüllten Gebinde größer sind, als sie sein müssten. Auch die Entlüftungs zeit steigt, wodurch die Abfüllung langsamer wird. Außerdem weisen sie nur eine geringe Oberflächenhärte auf.
Formschöner und stabiler sind mit Schüttgütern gefüllte Gebinde, die einen geringeren Luftanteil aufweisen. Außerdem wird bei einem geringeren Luftanteil weniger Material für die Gebinde bzw. die Säcke benötigt, wodurch die Kosten für die Gebinde sinken. Gleichzeitig wird das Stauvolumen kleiner, sodass sich auch die Transportkosten verringern.
Deshalb werden mit Schüttgütern gefüllte Gebinde schon bei der Füllung oder danach entlüftet, um wenigstens einen Teil der abgefüllten Luft wieder zu entfernen.
Es hat sich herausgestellt, dass sich die Bedingungen beim
Abfüllen von Schüttgütern in Gebinde im Laufe des Betriebs ändern. So können jahreszeitliche Schwankungen auftreten. Des weiteren hängt das Fließverhalten des Schüttguts gegebenenfalls auch von der Umgebungstemperatur und der Umgebungsfeuchte ab. Es hat sich auch gezeigt, dass sich nach einem Stillstand - also bei abgestandenem Produkt - der Packmaschine andere Füllbedingungen ergeben als im laufenden Betrieb.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Packmaschine und ein Verfahren zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde zur Verfügung zu stellen, womit eine effiziente Abfüllung von Schüttgütern in Gebinde möglich ist und womit gleichmäßigere Füllergebnisse erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Packmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 20 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
Eine erfindungsgemäße Packmaschine zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde ist rotierbar ausgeführt bzw. weist einen rotierbaren Maschinenkörper auf. Über dem Umfang der Packmaschine bzw. des Maschinenkörpers ist eine Mehrzahl von Füllstutzen angeordnet, um während der Drehung des Maschinenkörpers Schüttgut in Gebinde abzufüllen. Dabei ist es möglich, dass die Packmaschine zum Füllen von Ventilsäcken ausgebildet ist. Möglich ist es auch, dass die Packmaschine zum Füllen von Schüttgütern in Offensäcke oder andere Gebinde ausgebildet ist. An dem Maschinenkörper ist ein Maschinensilo mit einem Vorratsvolumen zur Bevorratung einer Schüttgutmenge zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden
ausgebildet. Dabei ist von dem Maschinensilo über den Füllstutzen bzw. die Füllstutzen jeweils Schüttgut in das zugeordnete und insbesondere anhängende Gebinde einfüllbar. Das Maschinensilo ist mit (wenigstens) einer Material zufuhr mit einem steuerbaren Verschlussorgan verbunden, um dem Maschinensilo wiederum
Schüttgut zuzuführen. Das bedeutet hier, dass das Maschinensilo eine Art Zwischensilo ist, in welchem ein Vorratsvolumen zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausgebildet ist. Dadurch muss nicht für jedes Gebinde das Schüttgut aus einem externen Silo zugeführt werden. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, mit welcher eine vom Füllstand abhängige Steuerung des Verschluss organs der Material zufuhr erfolgt, um eine Fallhöhe des
Schüttgutes bei der Zufuhr von Schüttgut in das Maschinensilo zu reduzieren oder um einen freien Fall des Schüttgutes bei der Zufuhr von Schüttgut in das Maschinensilo beim kontinuierlichen Betrieb insbesondere weitgehend und vorzugsweise weitestgehend zu vermeiden .
Die erfindungsgemäße Packmaschine hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Packmaschine besteht darin, dass beim kontinuierlichen Betrieb der Packmaschine ein freier Fall des Schüttguts in das Maschinensilo hinein weitgehend oder vollständig vermieden wird oder dass die Fallhöhe des freien Falls möglichst weit reduziert wird. Bevorzugt ist auch eine Unterspiegelbefüllung, bei der ein freier Fall des Schüttgutes im regelmäßigen Betrieb praktisch gar nicht vorkommt. Durch die Erfindung wird das in das Maschinensilo eingefüllte Schüttgut in allen kontinuierlichen Betriebsfällen im Wesentlichen die
gleichen Eigenschaften aufweisen. Dadurch, dass nur eine geringe Fallhöhe vorliegt und insbesondere ein freier Fall möglichst vermieden wird, wird die in das Schüttgut beim Einfüllen in das Maschinensilo eingebrachte Luft erheblich reduziert.
Dadurch weist das Schüttgut in dem Maschinensilo wesentlich gleichmäßigere Bedingungen auf als im Stand der Technik, wo in Intervallen Schüttgut mit einer Fallhöhe von beispielsweise 1 m oder 2 m Höhe in das Maschinensilo abgefüllt wurde (Min-Max- Steuerung) . Anschließend konnte direkt eine Abfüllung des
Schüttguts in die Gebinde erfolgen oder es ergab sich
beispielsweise aufgrund einer Maschinenwartung ein Stillstand der Anlage, sodass das im Maschinensilo bevorratete Schüttgut
entlüften konnte, bevor die Abfüllung gestartet wurde. Durch diese unterschiedlichen Bedingungen ergeben sich auch
unterschiedliche Bedingungen der abgefüllten Gebinde. Mit der Erfindung werden solche Unterschiede erheblich verringert. Es wird ein kontinuierlicher Abfüllprozess gewährleistet und insbesondere auch die Gewichtsgenauigkeit verbessert. Damit wird auch die Ausschussrate fehlgewichtiger Säcke verringert.
Bei einer herkömmlichen rotierenden Packmaschine erfolgt der Nachschub des Schüttguts in das Maschinensilo dadurch, dass dem Silo durch den nicht-rotierenden Deckel im freien Fall in
periodischen Abständen Schüttgut zugeführt wird. Das führt bei der Nachfuhr regelmäßig zu einer starken Staubbildung. Dadurch wird im Schüttgut viel Luft aufgenommen, wodurch dessen
Fließeigenschaften verändert werden. Außerdem wird, obwohl
Abdichtungsmaßnahmen getroffen werden, durch den Dichtspalt zwischen dem rotierenden Silo und dem stehenden Deckel und durch bestehende Ritzen und Öffnungen eine relativ große Menge Staub abgegeben. Dadurch wird eine größere Entstaubungsluftmenge nötig, wodurch die Anlagenkosten und die Betriebskosten erhöht werden. Mit der Erfindung wird beim Nachfüllen in das Silo keine (oder nur sehr wenig) Luft dem Produkt beigemischt, da ein freier Fall des Schüttguts weitestgehend vermieden wird. Dadurch herrschen schon im (rotierenden) Maschinensilo zeitlich viel homogenere Bedingungen vor als im Stand der Technik. Es werden zeitliche Änderungen der Produktbeschaffenheit durch den periodischen Luft eintrag beim Nachfüllen vermieden und es werden auch Änderungen der Produktbeschaffenheit bei einem Stillstand reduziert, da das Produkt weniger Luft enthält und somit über der Zeit abgibt.
Ein erheblicher Vorteil ist auch, dass der Energieaufwand durch Entstauben verringert wird. Im Freifall befüllte Packsilo nach dem Stand der Technik neigen zum Stauben und müssen mit großem Volumenstrom abgesaugt werden, um die Staubbelastung zu senken. Dadurch entsteht auch ein erheblicher Materialverlust .
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das Maschinensilo beispielsweise über Produktwege oder Förderkanäle mit dem
Füllstutzen verbunden ist. Vorzugsweise ist für jeden Füllstutzen ein Förderorgan zur (gezielten) Förderung des Schüttguts in das zugeordnete oder anhängende Gebinde vorgesehen.
In bevorzugten Weiterbildungen ist die Steuereinrichtung als passive Steuereinrichtung ausgebildet. Insbesondere kann die Steuereinrichtung mechanisch ausgestaltet sein.
In bevorzugten Weiterbildungen ist das Verschlussorgan mit einem Schwenkhebel und/oder einem Paddel gekoppelt. Der Schwenkhebel kann insbesondere mechanisch direkt mit dem Verschlussorgan gekoppelt sein. Möglich ist es aber auch, dass der Schwenkhebel über eine Umlenkung oder eine motorische Kopplung mit dem
Verschlussorgan gekoppelt ist. Denkbar ist auch eine hydraulische oder pneumatische Kopplung, bei der das Verschlussorgan
beispielsweise über einen Schwenkzylinder mit verschwenkt wird, wenn der Schwenkhebel verschwenkt wird.
Vorzugsweise umfasst das Verschlussorgan wenigstens einen
Blendenmechanismus. Ein Blendenmechanismus kann z. B. als
Klappenmechanismus ausgebildet sein. Möglich ist es z. B. auch, dass der Blendenmechanismus eine Verschlussblende oder eine
Verschlussklappe oder dergleichen umfasst. Eine Verschlussblende oder dergleichen kann in das Verschlussorgan z. B. von der Seite eintauchen und somit den freien Strömungsquerschnitt
kontinuierlich oder stufenweise reduzieren.
Der (mechanische) Schwenkhebel ist vorzugsweise dafür vorgesehen, über einen Kontakt mit dem Schüttgut in dem Maschinensilo einen Füllstand des Schüttguts zu erfassen. In solchen Ausgestaltungen kann der Schwenkhebel als einfache passive Steuereinrichtung dienen. Durch die Schwenkstellung des Schwenkhebels wird direkt ein Maß für den Füllstand erfasst. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt eine dauerhaft funktionelle und einfach zu wartende
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Packmaschine.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Begriff
„Schwenkhebel" durchgängig durch den Begriff „Schwenkteil" oder „Schwenkeinheit" ersetzt werden.
Vorzugsweise liegt der Schwenkhebel (wenigstens zum Teil) auf dem Schüttgut in dem Maschinensilo auf (sofern der Füllstand reicht) . Möglich und bevorzugt ist es, dass der Schwenkhebel wenigstens zum Teil in das Schüttgut in dem Maschinensilo eintaucht. Der Schwenkhebel gleitet insbesondere zum Teil auf dem
Materialspiegel des Schüttgutes. Der Schwenkhebel kann in der Art eines „Wasserskis" auf dem Schüttgut gleiten. Der sich relativ zu dem Schwenkhebel bei der Rotation des Maschinenkörpers
kreisförmig bewegende Produktstrom lenkt den Schwenkhebel passend aus, sodass die Stellung des Schwenkhebels ein Maß für den
Füllstand des Schüttgutes ist. Der Schwenkhebel kann einen Teil einer Sensoreinrichtung bilden. Die Sensoreinrichtung dient zur Erfassung des Füllstandes des Schüttgutes in dem Maschinensilo.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist eine Schwenkachse des
Schwenkhebels quer und insbesondere außermittig zu einer
Drehachse des Maschinenkörpers ausgerichtet. Beispielsweise kann die Schwenkachse des Schwenkhebels etwa horizontal ausgerichtet sein, während die Drehachse des Maschinenkörpers vorzugsweise vertikal ausgerichtet ist. In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Schwenkachse des Schwenkhebels insbesondere etwa radial
ausgerichtet, kann aber zur Vertikalen geneigt sein. In
bevorzugten Ausgestaltungen liegt die Schwenkachse etwa in einer Ebene, die die Drehachse einschließt oder parallel dazu ist.
Vorzugsweise ist ein Winkel, unter dem die Schwenkachse eine Ebene mit der Drehachse des Maschinenkörpers schneidet <30° und vorzugsweise kleiner als 15°. Über derartige Parameter wird eine vorteilhafte Ausgestaltung erreicht, bei der bei der Drehung des Maschinenkörpers einen auf dem Schüttgut aufliegenden bzw. darin eintauchenden Schwenkhebel und damit eine sinnvolle Erfassung des Füllstandes ermöglicht.
Möglich ist auch eine vertikale oder eine schiefe Schwenkachse des Schwenkhebels z. B. über die Ausnutzung eines Staudrucks und einer Rückstellfeder. Beispielsweise kann der Staudruck auf ein Paddel ausgenutzt werden, welches über eine Rückstelleinrichtung vorbelastet ist und welches mit zunehmendem Füllstand gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung ausgelenkt wird und darüber ein Maß für den Füllstand erfasst. Direkt damit kann ein
Verschlussorgan (mechanisch) gekoppelt sein, welches die Zufuhr zum Maschinensilo steuert.
In bevorzugten Weiterbildungen ist der Schwenkhebel über eine Federeinrichtung insbesondere nach unten hin vorbelastet. Dadurch wird der Schwenkhebel zuverlässig auf die Oberfläche des
Schüttgutvorrats in dem Maschinensilo gedrückt. Vorzugsweise umfasst die Federeinrichtung wenigstens eine Gasfeder. Eine Gasfeder bietet den Vorteil, dass bei Überschreitung der
Federkraft ein Zurückfedern einfach möglich ist. In bevorzugten Ausgestaltungen wird eine Kolben-Zylindereinheit als
Federeinrichtung eingesetzt oder die Federeinrichtung umfasst wenigstens eine solche Kolben-Zylindereinheit. Über Kolben- Zylindereinheiten ist auch eine hydraulische oder pneumatische Kopplung des Schwenkhebels mit dem Verschlussorgan möglich. In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die
Materialzufuhr ein Füllrohr umfasst. Durch das Füllrohr wird Schüttgut dem Maschinensilo zugeführt. Vorzugsweise weist das Füllrohr einen feststehenden Rohrteil und einen schwenkbaren Rohrteil auf. An dem schwenkbaren Rohrteil tritt das
nachzufüllende Schüttgut aus.
Das schwenkbare Rohrteil kann vorzugsweise direkt (auch) als Schwenkhebel dienen. Dann kann wenigstens ein Formteil und z. B. ein (oder zwei oder mehr) Flügel daran ausgebildet oder
angebracht sein, um ein Auslenken des schwenkbaren Rohrteils in Abhängigkeit vom Füllstand zu gewährleisten. Ein separater
Schwenkhebel ist dann nicht nötig.
In anderen Ausgestaltungen ist ein separater Schwenkhebel vorgesehen und das schwenkbare Rohrteil ist gemeinsam mit dem Schwenkhebel verschwenkbar . Eine gemeinsame Verschwenkung des schwenkbaren Rohrteils und des Schwenkhebels kann dadurch realisiert werden, dass das schwenkbare Rohrteil und der
Schwenkhebel direkt mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Beispielsweise kann ein Kettentrieb oder Riementrieb zwischen den beiden schwenkbaren Teilen vorgesehen sein. Möglich ist auch eine hydraulische oder pneumatische Kopplung, sodass bei Verschwenkung des Schwenkhebels auch das schwenkbare Rohrteil entsprechend mit verschwenkt. Durch eine Federeinrichtung ist es auch möglich, dass beispielsweise der Schwenkhebel weiter verschwenkt als das schwenkbare Rohrteil.
Es ist bevorzugt, dass an dem verschwenkbaren Rohrteil das
Verschlussorgan ausgebildet ist. Das Verschlussorgan kann beispielsweise als eine Verschlussklappe ausgebildet sein.
Möglich ist es auch, dass das Verschlussorgan eine entsprechend ausgebildete kreissegmentartige Struktur aufweist und sich bei der Verschwenkung des verschwenkbaren Rohrteils vor die Öffnung des feststehenden Rohrteils schiebt und somit den freien
Öffnungsquerschnitt des Füllrohres verkleinert bzw. vergrößert. Vorzugsweise ist die Materialzufuhr vollständig geöffnet, wenn der Füllstand kleiner 30 % oder 40 % oder 50 % oder 60 % oder 70 % der maximalen Füllhöhe beträgt. Insbesondere ist der
Schwenkhebel so angeordnet, dass das Verschlussorgan die
(Zuführöffnung der) Materialzufuhr wenigstens dann vollständig öffnet, wenn der Schwenkhebel nicht mehr in das Schüttgut bzw. die Schüttgutmenge eintaucht bzw. den Produktspiegel nicht mehr berührt. Möglich ist es, dass die Zuführöffnung vollständig geöffnet wird, wenn der Füllstand kleiner 50 % (oder ein
entsprechender anderer Wert) der maximalen Füllhöhe beträgt.
Vorzugsweise ist die Materialzufuhr wenigstens teilweise
geschlossen, wenn der Füllstand größer 70 % oder größer 80 % oder größer 90 % oder 95% der maximalen Füllhöhe gefüllt ist.
Insbesondere ist der Schwenkhebel so angeordnet, dass die
Materialzufuhr wenigstens teilweise oder entsprechend geschlossen ist, wenn der Füllstand einen entsprechenden Anteil der maximalen Füllhöhe erreicht.
In vorteilhaften Weiterbildungen verschließt das Verschlussorgan die Zuführöffnung der Material zufuhr, wenn der Füllstand eine vorbestimmte Höhe erreicht.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass ein freier
Querschnitt der Zuführöffnung der Material zufuhr umgekehrt proportional zu dem Füllstand ist. Möglich ist auch eine digitale Ausgestaltung, bei der der freie Querschnitt der Zuführöffnung entweder ganz offen oder ganz geschlossen ist. Möglich ist es auch, dass der freie Querschnitt der Zuführöffnung der
Materialzufuhr über einen bestimmten Höhenbereich umgekehrt proportional ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die
Zuführöffnung über einen bestimmten Höhenbereich vollständig geöffnet ist und sich erst beginnt zu verschließen, wenn
beispielsweise 50 % (oder 70 % etc.) der maximalen Füllhöhe erreicht wird.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein berührungsloser Detektor zur Erfassung des Füllstandes umfasst ist. Der berührungslose Detektor kann Teil der Sensoreinrichtung sein. Ein solcher berührungsloser Detektor kann als kapazitiver, induktiver optischer und/oder Ultraschall-Sensor und/oder
Radarsensor oder dergleichen ausgebildet sein. Möglich ist auch der Einsatz mehrerer Detektoren, die unabhängig voneinander gleichzeitig oder zeitversetzt jeweils eine Füllstandsmessung durchführen. Ein solcher berührungsloser Detektor oder auch ein berührender zusätzlicher Detektor kann eingesetzt werden, um eine aktive Steuerung zu ermöglichen. Möglich sind solche Detektoren auch, um den Betrieb zu überwachen.
Bei einer aktiven Steuerung ist vorzugsweise ein Aktor zur
(Unterstützung der) Bewegung des Verschlussorgans vorgesehen. Möglich ist auch eine rein aktive Steuerung.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass die Steuer
einrichtung in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensor einrichtung eine Position des Verschlussorgans (aktiv) steuert.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Füllen von Schüttgütern in Gebinde mit einer Packmaschine mit einem rotierenden
Maschinenkörper und einer Mehrzahl über dem Umfang verteilt angeordneter Füllstutzen, um während der Drehung des
Maschinenkörpers Schüttgut in Gebinde abzufüllen. An dem
Maschinenkörper ist ein (mitrotierender) Maschinensilo mit einem Vorratsvolumen zu Bevorratung einer Schüttgutmenge ausgebildet, welches zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden ausreicht. Das Maschinensilo füllt (über Produktwege oder Förderkanäle ) über die Füllstutzen (gezielt) Schüttgut in die Gebinde ab. Dem
Maschinensilo ist wenigstens eine Material zufuhr mit einem steuerbaren Verschlussorgan zugeordnet, um dem Maschinensilo Schüttgut zuzuführen. Der Nachschub des Schüttguts in das
Maschinensilo kann kontinuierlich erfolgen. Eine
Steuereinrichtung steuert in Abhängigkeit von dem Füllstand in dem Maschinensilo das Verschlussorgan der Material zufuhr, um einen freien Fall des Schüttguts bei der Zufuhr von Schüttgut in das Maschinensilo beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden bzw. die Fallhöhe des freien Falls möglichst zu reduzieren. In bevorzugten Weiterbildungen und Ausgestaltungen wird eine Art von Unterspiegelbefüllung ermöglicht .
Auch das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Luftmenge erheblich
reduziert werden, die während der Auffüllung des Maschinensilos dem Schüttgut zugesetzt wird. Dadurch können erheblich
konstantere Bedingungen bei der Abfüllung von Schüttgütern in Gebinde zur Verfügung gestellt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der Auffüllung des
Maschinensilos weniger Staub entsteht, der aufwendig entstaubt werden muss. Dadurch kann die Entstaubungsleistung reduziert werden, wodurch Energie und Kosten gespart werden. Ebenfalls kann die Abdichtung zwischen dem rotierenden Maschinensilo und dem feststehenden Deckel einfacher ausgestaltet werden.
Je nach Ausgestaltung ist es möglich, dass bei der ersten
Inbetriebnahme oder nach einem Produktwechsel erhebliche
Freifallstrecken bei der ersten Auffüllung des Vorratsvolumens entstehen. Da solche Maßnahmen relativ selten stattfinden und in dem Moment natürlich bekannt sind, kann das bei der direkt nach folgenden Abfüllung berücksichtigt werden, um wieder gleich bleibende Bedingungen in den abgefüllten Gebinden zu erzielen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.
In den Figuren zeigen:
Figur 1 eine schematische geschnittene Darstellung einer
erfindungsgemäßen Packmaschine bei der Erstbefüllung mit einem abzufüllenden Schüttgut; Figur 2 die Packmaschine nach Figur 1 in einer schematischen geschnittenen Darstellung im Normalbetrieb;
Figur 3 verschiedene Stellungen der Material zufuhr im laufenden
Betrieb;
Figur 3 verschiedene Querschnitte von Rohrteilen der
Material zufuhr;
Figur 4 eine stark schematische Draufsicht auf ein
Maschinensilo mit einer anderen Material zufuhr; und
Figur 5 eine stark schematische Querschnittsansicht des
Maschinensilo nach Figur 5.
In Figur 1 ist eine Packmaschine 1 zum Füllen von Schüttgütern 2 in Gebinde 3 dargestellt. Die Packmaschine 1 ist rotierbar ausgeführt und verfügt über ihrem Umfang über eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Füllstutzen 5, um während der Drehung
Schüttgut 2 in Gebinde 3 abzufüllen.
Hier in Figur 1 ist in schematischer Weise ein Ventilsack als Gebinde 3 schematisch eingezeichnet. Es ist aber ebenso möglich, dass die Packmaschine zum Füllen von Schüttgut in Offensäcke oder andere Arten von Gebinde dient. Regelmäßig wird dabei das Gebinde zum Füllen des Schüttguts an den Füllstutzen angehangen und dort dicht abschließend aufgenommen, um das Entweichen von Staub während des Füllvorgangs zu verhindern.
Während der Abfüllung des Schüttguts 2 in die Gebinde 3 wird auf dem Produktwege dem Schüttgut 2 regelmäßig ein kleiner Luftanteil zugesetzt, um das Schüttgut 2 fließfähig zu halten und um
gleichmäßige und reproduzierbare Bedingungen beim Füllvorgang einzustellen. Der Transport des Schüttguts 2 in die Gebinde 3 erfolgt regelmäßig über ein Förderorgan 9. Ein solches
Förderorgan kann beispielsweise als Förderturbine ausgebildet sein. Möglich ist aber auch der Einsatz von Förderschnecken oder die Förderung über Schwerkraft oder der Einsatz anderer
Förderorgane .
Oberhalb der Füllstutzen 5 und der Förderorgane 9 ist hier ein Maschinensilo 6 an dem (rotierbaren) Maschinenkörper 4
ausgebildet. Das Maschinensilo 6 stellt ein Vorratsvolumen 7 zur Aufnahme einer Schüttgutmenge 8 zur Verfügung. Das Vorratsvolumen 7 ist aber größer als das Volumen des größtmöglichen mit der Packmaschine 1 abzufüllenden Gebindes. Insbesondere ist das Vorratsvolumen um ein mehrfaches größer als das Volumen eines gefüllten Gebindes 3.
Die Schüttgutmenge 8 dient zur Zwischenspeicherung von Schüttgut, um kontinuierliche und gleichmäßige Bedingungen innerhalb der Packmaschine 1 zu Verfügung zu stellen. Dadurch können auch eine Vergleichmäßigung und eine bessere Konstanz der Abfüllbedingungen erreicht werden.
Gleiche Abfüllbedingungen werden hier in erheblich verbessertem Maße dadurch erzielt, dass die Materialzufuhr 10 derart gesteuert erfolgt, dass nach der in Figur 1 dargestellten Erstbefüllung nur kleine (oder praktisch keine oder gar keine) Fallhöhen oder gar eine Unterspiegelbefüllung im laufenden Betrieb erfolgt.
Die Materialzufuhr 10 umfasst hier ein Verschlussorgan 11, welches als eine Art von Klappenmechanismus 17 ausgeführt ist.
Die Materialzufuhr 10 wird durch eine Art von Füllrohr 24 gebildet, welches ein feststehendes Rohrteil 25 und ein
schwenkbares Rohrteil 26 umfasst. Das schwenkbare Rohrteil 26 ist um die Schwenkachse 19 verschwenkbar . Je nach Schwenkwinkel fluchten die freien Querschnitte des feststehenden Rohrteils 25 und des schwenkbaren Rohrteils 26 mehr oder weniger miteinander und geben somit nur einen Teil des möglichen Querschnitts der Zuführöffnung 28 frei.
Dadurch staut sich das aus einem Vorratssilo auslaufende Produkt im feststehenden Rohrteil, was zu einer Beruhigung und Entlüftung führt. Beim „Auflegen" des Schüttgutes auf den Füllspiegel bzw. beim Einbringen unter dem Füllspiegel wird so die Belüftung des Schüttgutes (Produkt) und eine Staubentwicklung in dem
Maschinensilo drastisch reduziert. Außerdem wird eine wesentlich homogenere Beschaffenheit des Schüttgutes im Maschinensilo und bei der Abfüllung gewährleistet.
Der Querschnitt des feststehenden Rohrteils 25 und des
schwenkbaren Rohrteils 26 kann rund, dreieckig, rechteckig, mehreckig, oval und/oder abgerundet ausgebildet sein. Die
Querschnitte können produktspezifisch angepasst sein. Durch eine gezielte Wahl der Querschnitte der Rohrteile oder einer
dazwischen einschiebbaren Blende oder eines Ventils können gezielt Eigenschaften von Produkten berücksichtigt werden.
In Figur 1 ist der Zustand während der Erstbefüllung dargestellt, in der der Füllstand 13 noch weit geringer ist als die maximale Füllhöhe 27.
Der Schwenkhebel 16 ist hier Teil einer Sensoreinrichtung 18 bzw. bildet vorzugsweise die Sensoreinrichtung 18, die Teil der
Steuereinrichtung 12 ist. Die Steuereinrichtung 12 steuert die Stellung des Verschlussorgans 11 der Material zufuhr 10. Teil der Steuereinrichtung ist auch die Gasfeder 22 der Kolben-Zylinder einheit 23, mit welcher das schwenkbare Rohrteil 26 und der Schwenkhebel 16 in die dargestellte untere Stellung vorbelastet werden. Wenn der Füllstand in dem Maschinensilo 6 weiter steigt, erreicht der Produktspiegel des Schüttguts 2 die Unterkante des Schwenkhebels 16, der im Folgenden durch das Schüttgut 2 bei der Rotation des Maschinenkörpers 4 durch die Verschwenkung um die Schwenkachse 19 angehoben wird. Dadurch wird der freie
Querschnitt der Zuführöffnung 28 verringert, wodurch die Zufuhr von Schüttgut 2 reduziert wird.
In Figur 1 ist eine alternative (oder zusätzliche)
Steuereinrichtung 12 gepunktet eingezeichnet, die über einen Antrieb verfügt und durch Detektoren 29 der Sensoreinrichtung 18 gesteuert wird. Die Detektoren 29 oder wenigstens ein Detektor 29 erfassen den Füllstand 13 berührungslos und leiten eine
entsprechende Stellung des Verschlussorgans 11 aus den
Messergebnissen ab, um eine Nachfuhr des Schüttguts 2 in das Maschinensilo 6 zu ermöglichen, bei der möglichst wenig Luft mit zugeführt wird. Bei einer solchen alternativen Ausgestaltung ist kein Schwenkhebel 16 nötig bzw. stellt eine redundante Not-Aus- Funktion zur Verfügung.
Figur 2 zeigt die Packmaschine 1 aus Figur 1 im normalen
Betriebszustand nach der Erstbefüllung. Dann hat sich ein
Füllstand 13 eingestellt, der nur wenig unterhalb der maximalen Füllhöhe 27 liegt. In dem dargestellten Zustand liegt der
Schwenkhebel 16 zum Teil auf der Oberfläche des Schüttguts 2 in dem Maschinensilo 6 auf bzw. taucht darin ein und wurde bei der Rotation der Packmaschine 1 bzw. des Maschinenkörpers 4 so verschwenkt, dass das schwenkbare Rohrteil 26 und das
feststehende Rohrteil 25 nicht mehr gerade miteinander fluchten, sondern zueinander gewinkelt ausgerichtet sind.
Dadurch hat das Verschlussorgan 11 die Zuführöffnung 28 teilweise verschlossen, sodass die weitere Zufuhr von Schüttgut 2 reduziert wird .
Wenn sich der Füllstand 13 im weiteren Betrieb wieder verringert, so wird durch das Eigengewicht und durch die Kraft der Kolben- Zylindereinheit 23 der Schwenkhebel 16 wieder nach unten
verschwenkt, sodass das Verschlussorgan 11 der Materialzufuhr wieder einen größeren Anteil der Zuführöffnung 28 freigibt, wodurch wieder mehr Schüttgut 2 in das Maschinensilo 6
nachgefüllt werden kann.
Wenn kein Schüttgut zur Abfüllung abgenommen wird, steigt der Füllstand bis zum Maximum an und führt über eine Verschwenkung des Schwenkhebels 16 in die Endstellung zum Verschluss der
Zuführöffnung 28. In allen Ausgestaltungen beträgt die freie Fallhöhe 14 des neu zugeführten Schüttguts 2 im normalen Betrieb aber immer weniger als der Durchmesser 15 des schwenkbaren Rohrteils 26.
Vorzugsweise beträgt die freie Fallhöhe nahezu null oder es wird eine Unterspiegelbefüllung realisiert. Dadurch wird die Aufnahme von Luft bei der Nachfüllung von Schüttgut in das Maschinensilo 6 erheblich reduziert. Auch der Staub wird beträchtlich verringert.
Figur 3 zeigt stark schematisch verschiedene Stellungen des Verschlussorgans 11 der Materialzufuhr 10 bei einer
Ausgestaltung, bei der ein feststehendes Rohrteil 25 und ein schwenkbares Rohrteil 26 gegeneinander verschwenkt werden und sich durch das Verschlussorgan 11 bei unterschiedlich starker Verschwenkung unterschiedliche freie Flächenanteile der
Zuführöffnung 28 ergeben.
Im oberen Teil von Figur 3 ist der Zustand gemäß Figur 1
dargestellt. Der Füllstand 13 in dem Maschinensilo 6 ist noch so gering, dass der Schwenkhebel 16 noch nicht auf der Oberfläche des Schüttguts 2 aufliegt. Dann fluchten das feststehende
Rohrteil und das schwenkbare Rohrteil miteinander und geben den maximalen Querschnitt der Zuführöffnung 28 frei, wodurch eine maximale Menge von Schüttgut 2 in das Maschinensilo 6 nachgefüllt werden kann.
In der Mitte von Figur 3 ist ein Zwischenzustand dargestellt, in der der Füllstand 13 schon so weit angestiegen ist, dass der Schwenkhebel 16 auf der Oberfläche der Schüttgutmenge 8 in dem Maschinensilo 6 aufliegt. Der Schwenkhebel 16 ist ein Stück verschwenkt worden, sodass nur noch ein Teil der freien
Querschnitte der beiden Rohrteile 25 und 26 miteinander fluchten. Es ergibt sich der schraffiert dargestellte freie Bereich der Zuführöffnung 28. Ein solcher Zustand wird sich regelmäßig im laufenden Betrieb einstellen. Da die freie Fläche der
Zuführöffnung 28 geringer als im oberen Teil von Figur 3 ist, kann auch nur ein geringerer Teil von Schüttgut nachgefüllt werden. Dieser Teil reicht aber aus, um kontinuierlich das nachzufüllen, was andererseits durch die Füllstutzen in die Gebinde abgefüllt wird und kann Schwankungen der Abnahmemenge ausgleichen .
Im unteren Teil von Figur 3 ist ein Zustand dargestellt, bei der beispielsweise die maximale Füllhöhe 27 des Schüttguts 2 in dem Maschinensilo 6 erreicht wird. Der Schwenkhebel 16 ist soweit verschwenkt, dass die beiden Rohrteile 25 und 26 nicht
miteinander fluchten, sodass das Verschlussorgan 11 der Material zufuhr 10 die weitere Zufuhr von Schüttgut 2 unterbunden hat. Dieser geschlossene Zustand des Verschlussorgans 11 bleibt solange bestehen, bis der Füllstand 13 wieder absinkt. Dann wird automatisch der Schwenkhebel 16 zurückgeschwenkt und es öffnet sich wieder ein Teil der Zuführöffnung 28. Durch eine Formgebung bzw. passende Ausgestaltung der Kurvenführung 30 des schwenkbaren Rohrteils wird diese in der Endstellung angehoben und so ein sicherer Verschluss erreicht. Die Schwenkachse 19 ist hierzu federnd gelagert.
Figur 4 zeigt weitere Querschnittsformen der Rohrteile 25, 26 der Materialzufuhr. Die Rohrteile 25, 26 können jeweils (oder nur eines der beiden) eine z. B. dreieckige oder viereckige (oder runde etc.) Querschnittsform aufweisen. Dadurch kann die
Produktzufuhr beliebig angepasst werden, um einen optimalen Nachschub an Schüttgut zu gewährleisten, wie der schraffierte Querschnitt der Zuführöffnung 28 zeigt.
Figuren 5 und 6 zeigen eine stark schematische Draufsicht und eine stark schematische Querschnittsansicht eines Maschinensilos 6 mit einer anderen Materialzufuhr, wobei hier die Schwenkachse 19 parallel zu der Drehachse des Maschinensilos 6 ausgerichtet ist. Hier stimmt die Schwenkachse 19 mit der Drehachse des
Maschinensilos 6 überein. Das muss aber nicht so sein. Die
Schwenkachse 19 kann auch (etwas) außermittig angeordnet sein und muss auch nicht vertikal ausgerichtet sein. Bei dieser
Ausgestaltung ist ein in das Schüttgut von oben eintauchendes Paddel 33 vorgesehen, welches entsprechend der Füllstandshöhe einen entsprechenden Staudruck erzeugt und damit entgegen der Kraft der Rückstellfeder 34 verschwenkt (oder auch linear ausgelenkt) wird. Dadurch kann ein Maß für den Füllstand erfasst werden. Hier wird direkt der Querschnitt der Zuführöffnung 28 beeinflussst, sodass die Nachfuhr von Schüttgut in das
Maschinensilo 6 gesteuert wird. Durch die Querschnitte des
Verschlussorgans kann eine entsprechende Steuerung vorgenommen werden. Es ist möglich, dass ein Schieber eintaucht oder aber, dass ein Rohrteil verschoben oder verschwenkt wird, um den
Querschnitt zu variieren.
Insgesamt bietet die Erfindung viele Vorteile, da im normalen Betrieb eine erheblich geringere Staubmenge anfällt, wodurch nur eine erheblich geringere Entstaubungsleistung benötigt wird.
Dadurch wird auch ein geringerer Einsatz von Energie erfordert. Außerdem herrschen konstantere und homogenere Bedingungen bei der Abfüllung vor, sodass auch das Abfüllergebnis besser wird.
Dadurch können die Gebinde reproduzierbarer und mit noch größerer Qualität gefüllt werden.
Bezugszeichenliste :
1 Packmaschine 18 Sensoreinrichtung
2 Schüttgut 19 Schwenkachse von 16
3 Gebinde 20 Drehachse von 4
4 Maschinenkörper 21 Federeinrichtung
5 Füllstutzen 22 Gasfeder
6 Maschinensilo 23 Kolben—Zylindereinheit
7 Vorratsvolumen 24 Füllrohr
8 Schüttgutmenge 25 feststehendes Rohrteil
9 Förderorgan 26 schwenkbares Rohrteil
10 Material zufuhr 27 maximale Füllhöhe
11 Verschlussorgan 28 Zuführöffnung
12 Steuereinrichtung 29 Detektor
13 Füllstand 30 Kurvenführung
14 Fallhöhe 31 Deckel
15 Durchmesser 32 Abdichtung
16 Schwenkhebel 33 Paddel
17 Blendenmechanismus 34 Rückstelleinrichtung Klappenmechanismus

Claims

Ansprüche :
1. Packmaschine (1) zum Füllen von Schüttgütern (2) in Gebinde
(3) mit einem rotierbaren Maschinenkörper (4) und einer Mehrzahl von über dem Umfang verteilt angeordneten
Füllstutzen (5), um während der Drehung des Maschinenkörpers
(4) Schüttgut (2) in Gebinde (3) abzufüllen, wobei an dem Maschinenkörper (4) ein Maschinensilo (6) mit einem
Vorratsvolumen (7) zur Bevorratung einer Schüttgutmenge (8) zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden (3) ausgebildet ist, wobei von dem Maschinensilo (6) über den Füllstutzen (5) Schüttgut (2) in das zugeordnete Gebinde (3) einfüllbar ist, und wobei das Maschinensilo (6) mit einer Material zufuhr (10) mit einem steuerbaren Verschlussorgan (11) verbunden ist, um dem Maschinensilo (6) Schüttgut zuzuführen,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuereinrichtung (12) vorgesehen ist, mit welcher eine vom Füllstand (13) abhängige Steuerung des
Verschlussorgans (11) der Material zufuhr (10) erfolgt, um eine Fallhöhe des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von
Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) zu reduzieren oder einen freien Fall des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden.
2. Packmaschine (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (12) als passive Steuereinrichtung
ausgebildet ist.
3. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussorgan (11) mit einem Schwenkhebel (16) gekoppelt ist.
4. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussorgan (11) einen Blendenmechanismus (17) wie z. B. einen Klappenmechanismus, eine Verschlussblende oder eine Verschlussklappe umfasst.
5. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkhebel (16) dafür vorgesehen ist, über einen Kontakt mit dem Schüttgut (2) in dem Maschinensilo (6) einen Füllstand (13) des Schüttguts (2) zu erfassen.
6. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkhebel (16) auf dem Schüttgut (2) in dem Maschinensilo (6) aufliegt oder in das Schüttgut (2)
eintaucht .
7. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schwenkachse (19) des Schwenkhebels (16) quer zu einer Drehachse (20) des Maschinenkörpers (4) ausgerichtet ist und wobei die Schwenkachse (19) des Schwenkhebels (16) insbesondere außermittig zu einer Drehachse (20) des
Maschinenkörpers (4) ausgerichtet ist.
8. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkhebel (16) über eine Federeinrichtung (21) vorbelastet ist.
9. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung (21) wenigstens eine Gasfeder (22) umfasst .
10. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung eine Kolben—Zylindereinheit (23) umfasst .
11. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Materialzufuhr (10) ein Füllrohr (24) mit einem feststehenden Rohrteil (25) und einem schwenkbaren Rohrteil (26) umfasst, wobei das schwenkbare Rohrteil (26) als
Schwenkhebel dient oder gemeinsam mit dem Schwenkhebel (16) verschwenkbar ist.
12. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem verschwenkbaren Rohrteil (26) das
Verschlussorgan (11) ausgebildet ist.
13. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Materialzufuhr (10) wenigstens dann vollständig geöffnet ist, wenn der Schwenkhebel (16) nicht mehr in das Schüttgut (2) eintaucht.
14. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussorgan (11) die Zuführöffnung (28) der Materialzufuhr (10) verschließt, wenn der Füllstand (13) eine vorbestimmte Höhe erreicht.
15. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein freier Querschnitt der Zuführöffnung (28) der Materialzufuhr (10) umgekehrt proportional zu dem Füllstand (13) ist .
16. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein berührungsloser Detektor (29) zur
Erfassung des Füllstandes (13) umfasst ist.
17. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der berührungslose Detektor (29) als kapazitiver, induktiver, optischer und/oder Ultraschall-Sensor und/oder Radarsensor ausgebildet ist.
18. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Aktor (30) zur Bewegung des Verschlussorgans (11) vorgesehen ist.
19. Packmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (12) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinrichtung (18) eine Position des Verschlussorgans (11) steuert.
20. Verfahren zum Füllen von Schüttgütern (2) in Gebinde (3) mit einer Packmaschine (1) mit einem rotierenden Maschinenkörper (4) und einer Mehrzahl über dem Umfang verteilt angeordneter Füllstutzen (5), um während der Drehung des Maschinenkörpers (4) Schüttgut in Gebinde (3) abzufüllen, wobei an dem
Maschinenkörper (4) ein Maschinensilo (6) mit einem
Vorratsvolumen (7) zur Bevorratung einer Schüttgutmenge (8) ausgebildet ist, welches zur Füllung einer Mehrzahl von Gebinden (4) ausreicht, wobei das Maschinensilo (6) über die Füllstutzen (5) Schüttgut (2) in die Gebinde (3) abfüllt, und wobei dem Maschinensilo (6) (wenigstens) eine Materialzufuhr (10) mit einem steuerbaren (11) Verschlussorgan zugeordnet ist, um dem Maschinensilo (6) Schüttgut (2) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuereinrichtung (12) eine von dem Füllstand in dem Maschinensilo (6) abhängige Steuerung des
Verschlussorgans (11) der Material zufuhr (10) steuert, um eine Fallhöhe des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von
Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) zu reduzieren oder einen freien Fall des Schüttgutes (2) bei der Zufuhr von Schüttgut (2) in das Maschinensilo (6) beim kontinuierlichen Betrieb zu vermeiden.
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