Verfahren und Einrichtung zum automatischen Messen und Absacken einer vorbestimmten Menge von Schüttgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Messen und Absacken einer vorbestimmten Menge von Schüttgut und eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
In verschiedenen bekannten Einrichtungen zum automatischen Messen und Absacken von verschiedenem Schüttgut umfasst der Transport des Schüttgutes die folgenden Verfahrens schritte: Transport des Schüttgutes, das in einen Trichter eingebracht wird, auf die konische Oberfläche einer Rinne und die Überführung des eingebrachten Schüttgutes auf der konischen Oberfläche der Rinne in einen Messtrichter mittels elektromagnetischer oder mechanischer Vibration oder durch die Drehung einer Antriebswelle mit rotierenden Schau feln.
Das Verfahren nach der Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut unter konstantem Druck und mit konstanter Dichte einer Mischkammer zugeführt und in dieser mit einem Druckluftstrom zwangsläufig gemischt wird und dass das Gemisch abgesackt wird und hierauf die Schüttgut- und Druckluftzufuhr automatisch unterbrochen werden, sobald das abgesackte Schüttgut eine vorbestimmte Menge erreicht hat.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Behälter, der im Oberteil durch eine Trennplatte in eine Vorkammer und eine Speisekammer unterteilt ist und der im Unterteil ein Rührwerk und eine Förderschnecke enthält, ein Druckgehäuse, dessen Eingang mit dem Ausgang des Behälters verbunden ist und das eine weitere Förderschnecke und eine Mischkammer enthält, wobei die weitere Förderschnecke eine Hohlwelle besitzt, die am einen Ende mit einer Druckluftleitung verbunden und am anderen, in die Mischkammer ragenden Ende mit einer Düse ausgerüstet ist, und einen vertikal beweglichen Rahmen, an dem ein durch ein flexibles Rohr mit dem Druckgehäuse verbundener Füllstutzen und eine Trag
2 platte für den zu füllenden Sack befestigt sind und der mit einem Messgerät verbunden ist.
Nachstehend wird das Verfahren im Zusammenhang mit der als Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellten automatischen Mess- und Absackeinrichtung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Mess- und Absackeinrichtung;
Fig. 2 eine Frontansicht der Einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 im Schnitt einen Teil eines Füllstutzens in vergrössertem Massstab;
Fig. 4a eine perspektivische Teilansicht eines Sakkes;
Fig. 4b eine vergrösserte Teilansicht der Füllöffnung eines Sackes nach Fig. 4a;
Fig. 5a die relative Lage des Füllstutzens und der Füllöffnung des Sackes, und
Fig. 5b den Zustand, in dem dieser Füllstutzen in die Füllöffnung des abzufüllenden Sackes eingeführt ist.
Bauweise und Vorzüge der automatischen Mess- und Absackeinrichtung sollen nun im einzelnen beschrieben werden:
Die Einrichtung umfasst einen Speiseteil, der ein schüttbares Material zuführt, einen unter Druck stehenden Transportteil, der das Schüttgut unter Druck transportiert, einen Abfüllteil, der das Schüttgut in den Sack führt, und einen Messteil. Zuerst wird das zu messende Schüttgut in einen Trichter des Speiseteils gebracht. Dann betritt das Schüttgut einen Behälter dieses Speiseteils und bewegt sich unter der Wirkung der Drehung einer Rührwelle und einer Förderschnecke unten im Behälter an einen Ausgang dieses Teils.
Dann erreicht das zugeführte Schüttgut am Ausgang über eine Förderschnecke im unter Druck stehenden Transportteil eine Mischkammer. In der Mischkammer wird das Schüttgut mit einem Druckluftstrom, der durch einen Druckluftschlauch zugeführt wird, gemischt. Das mit Druckluft aufgelockerte Schüttgut wird über ein flexibles Rohr und einen Füllstutzen in den Sack eingefüllt, worauf das Gewicht des Schüttgutes im Sack gemessen wird. Im allgemeinen handelt es sich beim Messgerät um eine Ausführung nach Art einer Roberval Waage, bei der im Falle, dass das abgesackte Schüttgut einen vorbestimmten Wert erreicht, eine Schaltvorrichtung die Drehung der Förderschnecke im unter Druck stehenden Transportteil und gleichzeitig den Druckluftstrom unterbricht, wodurch die Messoperation beendet wird.
In der Einrichtung nach Fig. 5a und b wird die Spitze des Füllstutzens der Einrichtung in die Füllöffnung 51 am oberen Ende des Sackes nach Fig. 4a und 4b eingeführt. Im Betrieb der Einrichtung dehnt sich ein dehnbarer Gummischlauch unter der Wirkung der durch das Hochdruckrohr zugeführten Druckluft derart aus, dass es die Innenfläche der Füllöffnung des Sackes 33 dicht berührt, damit der Sack im wesentlichen festgehalten und daran verhindert wird, sich unter der Wirkung der durch den Hochdruckschlauch zugeführten Druckluft vom Zuleitungsrohr zu lösen, und ferner, um zu verhindern, dass das Schüttgut an der Füllöffnung des Sackes austritt.
Bei Beendigung des Absackens zieht sich der dehnbare Gummischlauch 36 zusammen, derart, dass er den Sack 33 nicht mehr festhält, so dass dieser, mit einer vorbestimmten Menge des Schüttgutes gefüllt, um den Punkt 42 einer Sackhalteplatte 34 kippen kann. Der Sack wird deshalb gegen vorn freigegeben, und ein Arbeitsgang des Absackens ist damit abgeschlossen.
Ausserdem wird das aus Pressluft und Schüttgut bestehende Gemisch mit grosser Geschwindigkeit durch den Füllstutzen in den Sack gefördert, so dass die für das Messen und Absacken des Schüttgutes erforderliche Zeit im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren ganz wesentlich verkürzt wird.
Ferner wird in der Einrichtung das Gewicht des Schüttgutes durch das flexible Rohr 31 auf den Roberval-Mechanismus übertragen, der die Füllung misst, wobei zu erwähnen ist, dass das Messergebnis mit dieser Einrichtung sehr genau und im wesentlichen fehlerfrei ist. Die Erfindung soll nun im einzelnen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben werden:
Der Speiseteil 1 besteht aus einem Trichter 2, einem Behälter 3, einer Rührwelle 4, einer Förderschnecke 6, einer gemeinsamen Kammer 7 und einem Auslass 8 aus der Speisekammer. Im Behälter 3 ist eine Trennplatte 9 zur Unterteilung des Behälteroberteils in eine Vorkammer 10 und eine Speisekammer 11 vorgesehen. Der untere Teil des Behälters 3 bildet eine gemeinsame Kammer 7 gegenüber der Vorkammer 10 und der Speisekammer 11.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, durchsetzen die Rührwelle 4 und die Förderschnecke 6 die gemeinsame Kammer 7 gegenüber der Vorkammer 10 und der Speisekammer 11. Die Enden der Rührwelle 4 und der Förderschnecke 6 ruhen in Lagern 12 und sind mit einer Riemenscheibe 13 ausgerüstet, die beide über geeignete Riemen durch einen Motor 14 mit Untersetzung in der Weise getrieben werden, dass sie beide im gleichen Sinne drehen. Durch die Drehung der Rührwelle 4 bewegen die darauf angeordneten Rührstäbe 5 das zugeführte Schüttgut, so dass dessen Dichte dadurch gleichmässig wird und dass das zugeführte Gut gleichmässig an die-Förderschnecke 6 gelangt. Infolgedessen transportiert die Förderschnecke 6 eine gleichmässige Menge Schüttgut gegen den Ausgang 8 der Speisekammer und speist den Eingang 15 eines mit dem Ausgang 8 verbundenen Druckförderteils.
Wird die Trennplatte 9 im Behälter 3 nicht vorgesehen, so wird der Druck, unter dem das Schüttgut steht, durch die veränderliche Einfüllhöhe des Gutes im Trichter 2 in dem Sinne beeinflusst, dass die der Förderschnecke 16 pro Zeiteinheit zugeführte Menge Schüttgut ungleich wird. Die Anordnung der Trennplatte 9, die den Behälter 3 in die Vorkammer 10 und die Speisekammer 11 unterteilt, bezweckt deshalb, den auf das in der Kammer 11 befindliche Schüttgut wirkenden Druck konstant zu halten, damit das Schüttgut beim Ausgang 8 der Speisekammer stets unter konstantem Druck steht.
Der Druckförderteil besteht aus einem Eingang 15, einer Druckförderschnecke 16 (im folgenden kurz als Förderschnecke bezeichnet), einer Schneckenwelle 17, einem Druckgehäuse 18, einem Druckförderzylinder 19, einem trompetenförmigen Rohr 20 und einer Mischkammer 21. Das dem Eingang 15 zugeführte Schüttgut wird durch die Förderschnecke 16 im Zylinder in der Pfeilrichtung bewegt. Die Förderschnecke 16 und die Schneckenwelle 17 bestehen aus einem einzigen Stück, wobei die Welle rohrförmig ausgebildet ist, so dass ein Durchlass für die Druckluft entsteht.
Eine Druckluftdüse 22 (im folgenden kurz als Düse bezeichnet) mit mehreren feinen Strahlöffnungen ist mittels einer Schraube lösbar am einen Ende der Welle 17 angeordnet, während das andere Ende dieser Welle 17 an einen Hochdruck Gummi schlauch 25 angeschlossen ist, der mit einem Druckluft-Zuleitungsrohr 23 über ein elektromagnetisches Ventil 24 verbunden ist. Der Druckluftschlauch 25 ist an einen geeigneten Luftkompressor angeschlossen, der nicht dargestellt ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es von Vorteil, wenn der Druck der Druckluft ca. 2 kg/cm2 und deren Menge ca. 0,08 m3/Min beträgt. Ausserdem dreht die Schneckenwelle 17 an zwei Punkten in zwei Lagern 26, und zwischen den beiden Lagern sitzt auf der Welle 17 eine Keilriemenscheibe 27.
Die Welle wird durch einen Keilriemen gedreht, der zwischen der Keilriemenscheibe 27 und der Keilriemenscheibe 29 verläuft, die an einem Motor 28 angeordnet ist. Erreicht das durch die Förderschnecke 16 bewegte Schüttgut die Mischkammer 21 durch das trompetenförmige Rohr 20 am Ende des Zylinders 19, wird es von der aus der Düse 22 austretenden Luft durchwirbelt. In diesem Falle bewirkt die Düse 22 einen rotierenden Luftstrahl entsprechend der Drehung der Schneckenwelle 17, so dass das Schüttgut zwangsläufig mit der aus der Düse tretenden Luft vermengt wird. Dann wird das vermischte Schüttgut aus der Mischkammer 21 über die Öffnung 30, das flexible Rohr 31 und den Füllstutzen 32 abgesackt.
Der lichte Durchmesser des Schneckengehäuses 18 und des Zylinders 19 ist etwas grösser als der Aussendurchmesser der Förderschnecke 16, damit bei der Drehung der Förderschnecke 16 an der Innenfläche des Zylinders 19 keine Reibung entsteht.
Das Absack- und Mess-System besteht aus einem Roberval-Mechanismus, einer Unterlagsplatte 34 für den Sack, einer Halterung 35 für diese Platte, einem dehnbaren Schlauch 36, einem Füllstutzen 32 und einer Messeinrichtung 44. Der Füllstutzen 32 ist starr an einem Rahmen 37 des Mess-Systems angeordnet. Der Rahmen 37 wird, wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, mittels zwei parallelen Armen 38, die mit der Ober- und Unterseite des Rahmens 37 verbunden sind, derart an einer Stützplatte 39 angeordnet, dass er sich um die Gelenke 40 relativ zur Stützplatte 39 parallel und vertikal bewegen kann, so dass er einen Roberval-Mechanismus bildet.
Der Füllstutzen 32 und Ausgang 30 des Schneckenzylinders 19 sind mittels eines flexiblen Rohrs 31 untereinander verbunden, das aus einem flexiblen Material, beispielsweise einem Gummischlauch, gebildet ist, so dass es die Vertikalbewegung des Rahmens 37 und damit das Messresultat nur minimal beeinflusst. Die Unterlagsplatte 34 für den Sack ist mit den Zapfen 42 am Träger 35 angelenkt, der seinerseits mit dem Unterteil des Rahmens 37 verbunden ist, so dass die Unterlagsplatte um den Zapfen 42 schwenkbar ist. Ausserdem ist ein Verbindungsring 43 oben am Rahmen 37 des Messystems über eine Verbindungsstange 46 und ein Spannschloss 47 mit einem Punkt 45 am ersten Balken eines Messgerätes 44 verbunden.
Wenn das in dem durch den dehnbaren Schlauch 36 gehaltenen Sack befindliche Schüttgut ein vorbestimmtes Gewicht erreicht, wird ein Photozellenschalter 52 betätigt, so dass sich der dehnbare Schlauch 36, der den Sack 33 gehalten hat, zusammenzieht und die Haltewirkung auf den Sack aufgehoben wird. Zu beachten ist, dass die Lage des Zapfens 42 derart gewählt ist, dass die Tragplatte 34 für den Sack unter der Wirkung eines Drehmomentes im Gegenuhrzeigersinn, das beim Zapfen 42 auf die Platte wirkt, nach vorn kippt, wenn die Schwere des abgesackten Schüttgutes auf die Platte 34 wirksam wird. Der mit Schüttgut gefüllte Sack wird dann automatisch nach vorn freigegeben. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Füllstutzen 32 mit dem dehnbaren Schlauch 36 aus elastischem Material, beispielsweise Gummi oder dergleichen, ummantelt.
Beide Enden des dehnbaren Schlauches 32 werden mittels Schlauchklemmen 48 dicht an die Aussenfläche des Füllstutzens 32 angepresst. Ein Teil des mit diesem dehnbaren Schlauch 36 ummantelten Füllstutzens 32 ist mit einer Mündung 49 für die Druckluftleitung versehen, an die ein Ende des Gummischlauches 50 angeschlossen ist. Das andere Ende des Gummischlauches 50 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit der Druckluftleitung 23 verbunden, die über das elektromagnetische Ventil 24 an den Druckluftschlauch 25 angeschlossen ist. Wie bereits erwähnt, ist der Gummischlauch 50 an den Druckluftschlauch 25 angeschlossen, und deshalb gelangt die Druckluft sowohl an die Düse 22 der Welle 17 der Förderschnecke als auch an den Gummischlauch 50 über die Druckluftleitung 23, wenn das elektromagnetische Ventil 24 im Betrieb der Einrichtung geöffnet wird.
Auf diese Weise wird der dehnbare Schlauch 36 durch die ihm zugeführte Druckluft erweitert. Wird der Füllstutzen 32 in die Füllöffnung 51 des Sackes in der Weise eingeführt, dass der dehnbare Schlauch 36 die Innenfläche der Füllöffnung 51 gemäss Fig. 5b berührt, wird im Betrieb der Einrichtung gleichzeitig Druckluft zugeführt, so dass der Sack 33 dicht mit dem dehnbaren Schlauch 36 um den Füllstutzen 32 schliesst und dadurch festgehalten wird. Während des Absackvorganges wird der Sack 33 durch den inneren Fülldruck im Füllstutzen 32 aufgeblasen. Doch schliesst der Sack 33 dicht mit dem dehnbaren Schlauch 36, der ihn festhält, so dass er sich unter dem Druck des Gemisches von Druckluft und Schüttgut nie vom Füllstutzen lösen kann.
Die Berührung mit dem dehnbaren Schlauch ist so dicht, dass kein Schüttgut austreten kann, und der abgefüllte Sack kippt niemals nach vorn, sofern der dehnbare Schlauch 36 sich nicht zusammenzieht, um ihn freizugeben. Wenn dann das abgesackte Schüttgut im Sack eine vorbestimmte Menge erreicht, tritt der photoelektrische Schalter 52 im Messgerät in Funktion und unterbricht die Druckluftzufuhr, und gleichzeitig zieht sich der dehnbare Schlauch 36 auf seine ursprüngliche Dimension zusammen. Dadurch wird die enge Berührung zwischen Sack 33 und Füllstutzen 32 gelöst. Dann kippt wie gesagt die Halteplatte 34 vorwärts und gibt den Sack automatisch frei.
Im Zusammenhang mit Fig. 1 soll nun ein Messgerät 44 erläutert werden:
Der Rahmen 37 des Messgerätes ist mit parallelen Armen 38 ausgerüstet und bildet einen Roberval Mechanismus. Dieser Rahmen 37 ist über einen Verbindungsring 43 mit dem Ansatzpunkt 45 für das Gewicht des ersten Balkens 53 im Messgerät 44 verbunden, und er kann sich relativ zur Halteplatte 39 frei auf- und abwärts bewegen.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass das Messgerät 44 im wesentlichen einen ersten Balken 53, einen zweiten Balken 54 und einen photoelektrischen Schalter 52 enthält. Der photoelektrische Schalter 52 arbeitet in Funktion der Bewegung des zweiten Balkens 54. Ein Balken 56 mit einem Zeiger 55 ist über eine Verbindungsstange 57 mit dem zweiten Balken 54 verbunden, so dass ein Ausschlag des Zeigers 55 mittels der Skala 58 abgelesen werden kann.
Das Messgerät 44 arbeitet nun auf folgende Weise:
Vor dem Messvorgang muss eine vorbestimmte Menge X durch Einstellung eines Zusatzgewichtes 63 und eines Gleitgewichtes 64 festgelegt werden. Wenn die abgesackte Menge des Schüttgutes im Sack 33 den vorbestimmten Wert X erreicht, betätigt das obere Ende des zweiten Balkens 54 den photo elektrischen Schalter 52, so dass der Motor 28 und der Motor 14 abgestellt werden und das elektromagnetische Ventil 24 gleichzeitig betätigt wird, so dass es die Druckluftzufuhr unterbricht.
Die Menge des abgesackten Schüttgutes nimmt noch während kurzer Zeit zu, bis die beiden Motoren 28 und 14 vollkommen stillstehen, und die den durch die Einstellung der Gewichte 63 und 64 vorbestimmten Wert übersteigende Menge Y wird ebenfalls abgesackt. Die Gesamtmenge des Schüttmaterials im Sack beträgt deshalb den vorbestimmten Wert X plus den Wert Y.
Deshalb ist der Wert X so zu wählen, dass das Gewicht X + Y dem gewünschten Gewichtswert entspricht. Infolge des Schliessens des elektromagnetischen Ventils 24 durch den photoelektrischen Schalter 52 wird vom Druckschlauch 25 keine Druckluft mehr zugeführt und deshalb zieht sich der dehnbare Schlauch 36 um den Füllstutzen zusammen, so dass er den Sack 33 nicht mehr festhält. Dann wird der abgefüllte Sack automatisch von der Halteplatte 34 abgegeben.
Das Vorstehende ist eine Beschreibung der Einrichtung und ihrer Funktionsweise. Im folgenden sollen nun die Vorteile der Einrichtung erläutert werden:
Die Trennplatte 9 unterteilt den mit dem Trichter 2 in Verbindung stehenden Behälter 3 in eine Vorkammer 10 und eine Speisekammer 11, und Rührwelle 4 und Förderschnecke 6 sind unten im Behälter 3 in einer gemeinsamen Kammer 7 untergebracht, so dass der Druck und die Dichte des Schüttgutes am Ausgang 8 der Zuleitungskammer 11 konstant bleiben, damit das Schüttgut pro Zeiteinheit gleichmässig fliesst. Es ist deshalb hier nicht erforderlich, wie bei bereits bekannten Anordnungen eine Schneckenförderung mit zwei Stufen für Drehung zwecks grosser Leistung und Drehung für kleine Leistung vorzusehen.
Die beschriebene Einrichtung kann konstante Mengen mit grosser Präzision und Geschwindigkeit durch Unterbrechung der kontinuierli- chen Drehung einer Förderschnecke absacken. In einer besonderen Ausführungsform kann die Einrichtung zum Absacken des Schüttgutes durch Messung seines Volumens, ohne Wägevorrichtung, ausgebildet werden.
Der Füllstutzen 32 steht über das flexible Rohr 31 aus einem biegsamen Gummischlauch mit dem Ende 30 des Schneckenzylinders 19 in Verbindung, und das fliessende Gemisch von Schüttgut und Luft durchläuft das flexible Rohr in der Weise, dass das Schüttgut nie in Form einer festen Masse in das Rohr gelangt. Das Schüttgut im Gemisch wird den vertikal beweglichen Rahmen des Messgerätes für die Messung nicht belasten, wodurch ein einwandfreies Messergebnis gewährleistet ist.
Die aus der Düse 22 tretende Luft und das Schüttgut werden durch die Anordnung von Förderschnecke 16, Mischkammer 21 und trompetenförmigem Rohr 20 luftdynamisch sehr wirkungsvoll vermischt, so dass die benötigte Menge Druckluft nur sehr gering ist und ihr Druck nur ca. 2 kg/cm2 betragen muss.
Wenn der Füllstutzen in die Füllöffnung des Sackes 33 auf der Tragplatte eingeführt ist und die Einrichtung in Betrieb gesetzt wird, dehnt sich der dehnbare Schlauch 36 derart aus, dass er den Sack festhält und kein Schüttgut verschüttet wird. Nach der Messung zieht sich der dehnbare Schlauch 36 zusammen und löst den dichten Kontakt zwischen Sack 33 und Füllstutzen 32; gleichzeitig wird der Sack 33 automatisch von der Tragplatte 34 freigegeben.