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Dokumentenidentifikation DE102004049639B4 24.08.2006
Titel Vorrichtung zur Dosierung rieselfähiger Schüttgutkomponenten
Anmelder FDM GmbH Maschinen- und Anlagenbau, 53639 Königswinter, DE
Erfinder Pollak, Patrick, 53773 Hennef, DE;
Vollmar, Hartmut, 53639 Königswinter, DE;
Erdmann, Franz-Josef, 53773 Hennef, DE
Vertreter Müller-Gerbes Wagner Albiger Patentanwälte, 53225 Bonn
DE-Anmeldedatum 11.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004049639
Offenlegungstag 19.05.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse B65G 65/34(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B65D 88/54(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dosierung rieselfähiger Schüttgutkomponenten, wie sie beispielsweise zur Dosierung von Kunststoffkomponenten für eine Verarbeitungsmaschine, wie einen Extruder, vielfältig bekannt sind.

Die bekannten Vorrichtungen umfassen mindestens einen Behälter, beispielsweise einen Wiegebehälter, welcher eine zu dosierende Schüttgutkomponente aufnimmt, wobei jeder Behälter für die entsprechende Anzahl Schüttgutkomponenten über ein mit einem Absperrschieber öffenbares und verschließbares Zulaufrohr füllstandsabhängig mit der Schüttgutkomponente befüllbar ist.

Aus der DE 195 26 510 C2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, deren Aufbau jedoch kompliziert und von daher verbesserungswürdig erscheint.

Die DE 457 041 C zeigt einen Bunkerverschluß für Braunkohle, der mittels zweier gegenläufiger Schieber absperrbar ist.

Schließlich ist aus der DE 28 07 046 B2 eine Anlage zum Beschicken von Speicherbehältern mit Schüttgut bekannt, bei der ein verschiebbarer Schiebdeckel als Füllbehälterverschluß in Führungsschienen geführt und mit Gleitleisten versehen über einen Zylinderkolbenanordnung betätigbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Absperrschieber für eine gattungsgemäße Vorrichtung vorzuschlagen, der bei einfacher und kostengünstiger Herstellung eine schnelle und zuverlässige Befüllung der einzelnen Behälter der Vorrichtung ermöglicht, wobei zur Erreichung eines störungsfreien Betriebes eine möglichst schnelle und exakte Befüllung ermöglicht sein soll.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Absperrschieber zwei im wesentlichen gleich ausgebildete und einer Verschiebeebene gegeneinander aus einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung und umgekehrt verschiebbare Schieberplatten umfaßt, die jeweils einen etwa L-förmigen Umriß mit einem Schließschenkel und einen Führungsschenkel aufweisen und in der Verschiebeebene um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, dergestalt, daß der jeweilige Führungsschenkel der einen Schieberplatte an dem jeweiligen Schließschenkel der anderen Schieberplatte anliegend geführt ist und in Öffnungsstellung der Schieberplatten eine Durchströmöffnung für das Schüttgut ausgebildet ist, deren Querschnitt von den Schließschenkeln und Führungsschenkeln der Schieberplatten begrenzt ist und in Schließstellung die Durchströmöffnung von den Schließschenkeln der Schieberplatten verschlossen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

So wird zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Führungsschenkel der Schieberplatten in Führungsschienen geführt sind.

Weiterhin können in diese Führungsschienen Gleitleisten zur reibungsarmen Führung der Führungsschenkel eingesetzt sein. Derartige Gleitleisten sind bevorzugt aus einem Material niedrigen Reibungskoeffizienten gebildet, hierfür kommen insbesondere geeignete Kunststoffe wie PTFE in Betracht.

Es ist ferner bevorzugt, daß die Schieberplatten unabhängig voneinander verschiebbar sind, was insbesondere durch Ausbildung von jeweils unabhängigen Linearantrieben für das Verschieben der Schieberplatte gewährleistet werden kann. Als Linearantriebe können beispielsweise Pneumatikzylinder vorgesehen sein.

Zur Übertragung der Antriebsenergie der einzelnen Linearantriebe kann ferner jede Schieberplatte mit einem vorstehenden Antriebsschenkel ausgebildet sein, an welchem der Linearantrieb angreift.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird überdies vorgeschlagen, daß Sensoren zur Ermittlung eines minimalen, maximalen sowie eines kurz vor dem maximalen Füllstand liegenden Füllstandes des Behälters vorgesehen sind. Diese Sensoren sind in geeigneter Weise mit einer Steuerungseinrichtung verbunden, so daß bei einem minimalen Füllstand und einem entsprechend vorliegenden Sensorsignal beide Schiebeplatten in Öffnungsstellung verschiebbar sind, so daß die maximale Durchströmöffnung für das Schüttgut freigegeben und der Behälter über das nunmehr vollständig freigegebene Zulaufrohr mit großer Geschwindigkeit befüllt werden kann. Bei fortschreitendem Befüllvorgang wird nach kurzer Zeit ein kurz vor dem maximalen Füllstand liegender Füllstand des Behälters erreicht, der von dem in dieser Position positionierten vorgesehenen Sensor detektiert und durch Abgabe eines entsprechenden Sensorsignals angezeigt wird. Bei Vorliegen dieses Sensorsignals für einen kurz vor dem maximalen Füllstand liegenden Füllstand des Behälters kann sodann bereits eine der Schieberplatten in ihre Schließstellung verfahren werden, so daß die verbleibende Durchströmöffnung verringert, vorzugsweise halbiert wird und die weitere Befüllung des Behälters 1 demzufolge mit einer erheblich verringerten Geschwindigkeit, aber besserer Steuerbarkeit erfolgt.

Wenn nun nachfolgend auch der maximale Füllstand des Behälters erreicht wird und durch den hierfür vorgesehenen Sensor durch Abgabe eines entsprechenden Sensorsignals an die Steuereinrichtung signalisiert wird, kann auch die zweite, sich noch in Öffnungsstellung befindende Schieberplatte in ihre Schließstellung bewegt werden, wodurch sodann auch der verbleibende Querschnitt der Durchströmöffnung vollständig verschlossen und eine weitere Befüllung des Behälters unterbunden wird. Da dieses Verschließen bei Erreichen des maximalen Füllstandes des Behälters bereits bei deutlich verringerter Füllgeschwindigkeit infolge des bereits verringerten Querschnittes der Durchströmöffnung erfolgt, wird der maximale Füllstand mit großer Präzision erreicht und einer Überbefüllung des Behälters zuverlässig vorgebeugt.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 in schematisierter Seitenansicht eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dosierung rieselfähiger Schüttgutkomponenten,

2 die Aufsicht auf einen Absperrschieber gem. Darstellung in 1,

3 einen Schnitt durch den Absperrschieber gemäß Darstellung in 2.

In der 1 ist eine Vorrichtung zur Dosierung rieselfähiger Schüttgutkomponenten, beispielsweise Kunststoffkomponenten für einen als Verarbeitungsmaschine dienenden und nicht dargestellten Extruder gezeigt. Die Vorrichtung umfaßt entsprechend der Anzahl an zu dosierenden Schüttgutkomponenten mehrere Behälter 1 zur Aufnahme einzelner Schüttgutkomponenten, die als Wiegebehälter ausgestaltet sind und dementsprechend mit zugeordneten und auf einer gemeinsamen Tragplatte 8 angeordneten Wiegeeinrichtungen 5 verbunden sind. Über eine sich oberhalb der Tragplatte 8 erstreckende Tragstruktur 2 sind jedem Behälter 1 zugeordnet Absperrventile 3 gehaltert, die eine Zulauföffnung 4 zum füllstandsabhängigen Befüllen der Behälter 1 freigeben bzw. verschließen können, so daß eine Befüllung der Behälter 1 mit den jeweiligen Schüttgutkomponenten aus Vorratstanks oder Silos ermöglicht ist.

Man erkennt ferner jedem Behälter 1 auslaßseitig, d. h. unterhalb eines Auslaßrohres 11 zugeordnet je eine Dosiereinrichtung 6 in Gestalt von an sich bekannten Dosierschnecken, die die jeweilige Schüttgutkomponente aus den Behältern 1 entnehmen und in einem genau eindosierten Mischungsverhältnis in einen Mischbehälter 7 aufgeben, in welchem die einzelnen Komponenten vermischt und gemeinsam der nicht dargestellten Verarbeitungsmaschine zugeführt werden. Da über die Wiegeeinrichtungen 5 fortlaufend das Gewicht der mit dem zu dosierenden Schüttgut befüllten Behälter 1 ermittelt werden kann, ist mit der gezeigten Vorrichtung eine hoch genaue gravimetrische Dosierung der einzelnen Schüttgutkomponenten ermöglicht.

Wenn die einzelnen Dosiereinrichtungen 6 eine solche Menge an zu dosierendem Schüttgut aus dem jeweils zugeordneten Behälter 1 entnommen haben, erreicht dieser Behälter 1 einen minimalen vorgebbaren Füllstand und muß über das Zulaufrohr 4 erneut mit der zu dosierenden Schüttgutkomponente befüllt werden, und zwar soweit, bis ein vorgebbarer maximaler Füllstand im Behälter 1 wieder erreicht ist. Dieser minimale bzw. maximale Füllstand des Behälters 1 wird über in der Darstellung gemäß 1 lediglich im rechten Behälter 1 eingezeichneten Füllstandssensoren 12 für den minimalen Füllstand und 13 für den maximalen Füllstand ermittelt. Darüber hinaus erkennt man einen weiteren knapp unterhalb des Sensors 13 für den maximalen Füllstand positionierten Sensor 14, der einen Füllstand nahe des maximalen Füllstandes ermittelt. Über eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung, die mit den Sensoren 12, 13, 14 in Verbindung steht, wird sodann füllstandsabhängig der Absperrschieber 3 betätigt, um eine Befüllung des Behälters 1 mit neuem Schüttgut über das Zulaufrohr 4 zu ermöglichen oder zu unterbinden.

Dieser Absperrschieber 3 ist in näheren Einzelheiten aus den 2 und 3 ersichtlich.

Wie sich insbesondere aus der Darstellung gemäß 2 ergibt, umfaßt der Absperrschieber 3 zwei im wesentlichen gleich ausgebildete und einen etwa L-förmigen Umriß aufweisende Schieberplatten 30, 31, die jeweils einen Schließschenkel 300 bzw. 310 sowie einen rechtwinklig sich hierzu erstreckenden und integral angeformten Führungsschenkel 301 bzw. 311 aufweisen. Die beiden Schieberplatten 30, 31 sind in einer Verschiebeebene E, die in der Darstellung gemäß 2 in der Zeichenebene liegt, jedoch aus der Darstellung gemäß 3 ersichtlich ist, aus einer Öffnungsstellung gemäß Darstellung in 2 in eine Schließstellung und umgekehrt verfahrbar, wobei in der in der 2 dargestellten Öffnungsstellung zwischen den beiden Schieberplatten 30, 31 eine Durchströmöffnung 38 für die Schüttgutkomponente ausgebildet ist, die von beiden Schließschenkeln 300, 310 sowie beiden Führungsschenkeln 301, 311 begrenzt wird.

Man erkennt ferner, daß die beiden Schieberplatten 30, 31 in der Verschiebeebene E um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, d. h. sie sind in Bezug auf den Mittelpunkt M1 der durch die Durchströmöffnung 38 verlaufenden strichpunktierten Mittelachsen punktsymmetrisch zueinander angeordnet. Dies hat zur Folge, daß der jeweilige Führungsschenkel 301 der ersten Schieberplatte 30 am freien Ende des Schließschenkels 310 der zweiten Schieberplatte 31 verschieblich geführt ist, während gleichzeitig der Führungsschenkel 311 der zweiten Schieberplatte 31 entlang des freien Endes des Schließschenkels 300 der ersten Schieberplatte 30 geführt ist.

Die Verschieblichkeit der beiden Schieberplatten 30, 31 in der Verschiebeebene E wird durch zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Linearantriebe in Gestalt von Pneumatikzylindern 33, 34 gewährleistet, die an Antriebsschenkeln 302, 312 angreifen, welche ihrerseits vorstehend an den beiden Schieberplatten 30, 31 ausgebildet sind.

Aus der in der 2 dargestellten Öffnungsstellung, bei der sich die beiden Schieberplatten 30, 31 in Bezug auf ihre beiden Schließschenkel 300, 310 in größtmöglichem Abstand voneinander befinden, ist durch entsprechende Betätigung der beiden Pneumatikzylinder 33, 34 eine Verschiebung der ersten Schieberplatte 30 in Pfeilrichtung P1 bzw. der zweiten Schieberplatte 31 in Pfeilrichtung P2, d. h. in einander entgegengesetzter Richtung möglich. Diese Verschiebung wird durch Führung der beiden Führungsschenkel 301, 311 in entsprechenden Führungsschienen 35 gewährleistet, die auch aus der Schnittdarstellung in 3 ersichtlich sind.

In die Führungsschienen 35 sind jeweils Gleitleisten 36 z. B. aus PTFE, d. h. einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten eingelegt, so daß im Querschnitt betrachtet insgesamt ein etwa C-förmiger Querschnitt mit einer Führungsnut erhalten wird, in der der jeweilige Führungsschenkel 301 bzw. 311 der Schieberplatten 30, 31 in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 geführt ist. Die Führungsschienen 35 sind hierbei zusammen mit den eingelegten Gleitleisten 36 mehrteilig ausgebildet und werden über entsprechende Schrauben 37 in der in der 3 ersichtlichen Konfiguration gehalten.

Die Führungsschienen 35 sind überdies in einer solchen Länge und Positionierung gewählt, daß sie an ihrem dem jeweiligen Antriebsschenkel 302 bzw. 312 gegenüberliegenden Ende eine Anschlagfläche 35a ausbilden, die den maximalen Verschiebeweg in Richtung auf die Schließstellung, d. h. in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 begrenzt.

Demzufolge kann die Durchströmöffnung 38 für das Schüttgut zwischen den beiden Schieberplatten 30, 31 durch Bewegung derselben in der Verschiebeebene E in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 vollständig verschlossen werden, wobei dann die beiden mit 300a bzw. 310a bezeichneten und einander zugewandten Kanten der Schließschenkel 300 bzw. 310 gemeinsam auf der Mittelachse M aneinander anliegend angeordnet sind und einen vollständigen Verschluß der Durchströmöffnung 38 bewirken.

Die Funktion der in den Figuren dargestellten Absperrschieber 3 innerhalb der Vorrichtung ist nun folgende:

Sobald der Füllstandssensor 12 für den minimalen Füllstand des Behälters 1 ein entsprechendes Signal abgibt, werden beide Pneumatikzylinder 33, 34 in der Weise betätigt, daß die beiden Schieberplatten 30, 31 in ihre in der 2 dargestellte Öffnungsstellung verfahren werden, in welcher sie die Durchströmöffnung 38 für das Schüttgut vollständig freigeben. Demzufolge strömt nunmehr das Schüttgut über die Durchströmöffnung 38 in das Zulaufrohr 4 und befüllt den Behälter 1 mit hoher Geschwindigkeit. Kurz vor Erreichen des maximalen Füllstandes innerhalb des Behälters 1 gibt der hierfür vorgesehene Sensor 14 ein Sensorsignal ab, welches das Erreichen eines kurz vor dem maximalen Füllstand liegenden Füllstandes des Behälters 1 anzeigt. Nunmehr wird eine der beiden Schieberplatten 30, 31, beispielsweise die Schieberplatte 30 durch entsprechende Betätigung des Pneumatikzylinders 33 in Pfeilrichtung P1 bereits in ihre Schließstellung verfahren, in welcher der mit Bezugsziffer 3a bezeichnete Rand des Schließschenkels 300 bereits auf der Mittelachse M zum Liegen kommt. Es ist offensichtlich, daß in dieser Stellung nunmehr der verbleibende Querschnitt der Durchströmöffnung 38 gegenüber der Darstellung in 2 halbiert wird und entsprechend die weitere Befüllung des Behälters 1 nur noch mit halber Geschwindigkeit vonstatten geht.

Sobald auch der maximale Füllstand im Behälter 1 erreicht und durch ein entsprechendes Sensorsignal des hierfür vorgesehenen Sensors 13 angezeigt wird, wird sodann auch die zweite sich noch in der Öffnungsstellung befindliche Schieberplatte 31 durch entsprechende Betätigung des Pneumatikzylinders 34 in Pfeilrichtung P2 ebenfalls in ihre Schließstellung verfahren, wobei dann auch der mit Bezugsziffer 310a bezeichnete Rand des Schließschenkels 310 auf der Mittelachse M und am Rand 300a des Schließschenkels 300 zur Anlage kommt und demzufolge die Durchströmöffnung 38 vollständig verschlossen ist. Dies hat zur Folge, daß ein weiterer Zulauf von Schüttgutkomponente über das Zulaufrohr 4 nunmehr unterbunden ist und der Behälter 1 vollständig mit der Schüttgutkomponente wieder befüllt ist.

Sobald die Dosiereinrichtung 6 wieder eine solche Menge an Schüttgutkomponente aus dem Behälter 1 entnommen hat, daß der minimale Füllstand erreicht und über den Sensor 12 angezeigt wird, beginnt der Befüllvorgang aufs neue.

Durch das unabhängige Betätigen der beiden Schieberplatten voneinander, insbesondere das Reduzieren des wirksamen Querschnittes der Durchströmöffnung kurz vor Erreichen des maximalen Füllstandes kann zum einen die Befüllung des Behälters 1 unterhalb des maximalen Füllstandes mit größerer Geschwindigkeit erfolgen, da kurz vor Erreichen des maximalen Füllstandes die weitere Befüllgeschwindigkeit wirksam reduziert und sodann auch schnell bei Erreichen des maximalen Füllstandes unterbunden werden kann, so daß eine zuverlässige Befüllung ohne Gefahr des Überfüllens des Behälters 1 gewährleistet ist. Da im übrigen das Absperrventil 3 aufgrund der hohen Anzahl an Gleichteilen sehr effektiv zu fertigen ist, läßt sich insgesamt der vorangehend beschriebene Absperrschieber 3 mit sehr niedrigen Herstellungskosten erzeugen.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Dosierung rieselfähiger Schüttgutkomponenten, umfassend mindestens einen Behälter (1) zur Aufnahme einer zu dosierenden Schüttgutkomponente, der über ein mit einem Absperrschieber (3) öffenbares und verschließbares Zulaufrohr (4) füllstandsabhängig mit der Schüttgutkomponente befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (3) zwei in einer Verschiebeebene (E) gegeneinander aus einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung und umgekehrt verschiebbare Schieberplatten (30, 31) umfaßt, die jeweils einen L-förmigen Umriß mit einem Schließschenkel (300, 310) und einem Führungsschenkel (301, 311) aufweisen und in der Verschiebeebene (E) um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, dergestalt, daß der jeweilige Führungsschenkel (301 bzw. 311) der einen Schieberplatte (30 bzw. 31) an dem jeweiligen Schließschenkel (310 bzw. 300) der anderen Schieberplatte (31 bzw. 30) anliegend geführt ist und in Öffnungsstellung der Schieberplatten (30, 31) eine Durchströmöffnung (38) für das Schüttgut ausgebildet ist, deren Querschnitt von den Schließschenkeln und Führungsschenkeln (300, 310, 301, 311) der Schieberplatten (30, 31) begrenzt ist und in Schließstellung die Durchströmöffnung (38) von den Schließschenkeln (300, 310) der Schieberplatten (30, 31) verschließbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschenkel (301, 311) der Schieberplatten (30, 31) in Führungsschienen (35) geführt sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Führungsschienen Gleitleisten (36) zur Führung der Führungsschenkel (301, 311) eingesetzt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberplatten (30, 31) unabhängig voneinander verschiebbar sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben der Schieberplatten (30, 31) jeweils ein Linearantrieb, wie ein Pneumatikzylinder (33, 34) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb an einem Antriebsschenkel (302, 312) der Schieberplatten (30, 31) angreift.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (12, 13) zur Ermittlung eines minimalen und maximalen Füllstandes des Behälters (1) sowie ein Sensor (14) zur Ermittlung eines kurz vor dem maximalen Füllstand liegenden Füllstandes des Behälters (1) vorgesehen ist und die Sensoren (12, 13, 14) mit einer Steuerungseinrichtung in der Weise verbunden sind, daß bei einem Sensorsignal des Sensors (12) für minimalen Füllstand beide Schiebeplatten (30, 31) in Öffnungsstellung verschiebbar sind, bei einem Sensorsignal des Sensors (14) für eine kurz vor dem maximalen Füllstand liegenden Füllstand eine Schieberplatte (30 bzw. 31) in Schließstellung verschiebbar ist und bei einem Sensorsignal des Sensors (15) für maximalen Füllstand auch die andere Schließplatte (31 bzw. 30) in Schließstellung verschiebbar ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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