DE102005027819A1

DE102005027819A1 - Vorrichtung zur Befüllung von offenen Gebinden mit Schwingungserreger

Info

Publication number: DE102005027819A1
Application number: DE200510027819
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Ewerszumrode
Original assignee: Haver and Boecker OHG
Current assignee: Haver and Boecker OHG
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-12-21

Abstract

Eine Vorrichtung zur Befüllung eines oben offenen Gebindes (107), vorzugsweise eines offenen Sackes, mit einem pulverförmigen Produkt, die aufweist:
- eine Verdichtungseinrichtung zur Verdichtung des in das Gebinde (107) eingefüllten Produktes,
- welche als Rüttelflasche (108) ausgebildet ist, die ein Gehäuse (1) aufweist, in dem eine Unwuchtmasse (2) auf einer drehbar gelagerten Welle (3) angeordnet ist,
- direkt oder eine Getriebeverbindung von einer Antriebsvorrichtung angetrieben ist,
- wobei die Rüttelflasche mit einer Kühlvorrichtung versehen ist, die dazu ausgelegt ist, den Innenraum des Gehäuses (1) ganz oder zumindest in wenigstens einem Teilbereich zu kühlen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung eines offenen Gebindes, vorzugsweise eines offenen Sackes, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Pulverförmige Produkte, die zudem sehr fein sind, haben die Eigenart, dass sie während des Transportes und auch während des Füllvorganges Luft aufnehmen, was zu einer erheblichen Volumenvergrößerung führt. Dies hat zur Folge, dass im Normalfall die als Verpackung verwendeten Säcke ein entsprechend großes Volumen aufweisen müssen, damit das Produkt in den Säcken ausreichend Platz findet.
Nachdem das Produkt nach dem Befüllen der Säcke die aufgenommene Luft wieder ganz oder teilweise abgegeben hat, beispielsweise durch Einleiten von Verdichtungsmaßnahmen oder aber nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit, nimmt das Produkt ein entsprechend kleineres Volumen ein, was zur Folge hat, dass der Sack bzw. die Sackware zu groß ist, d.h. es wird Packmittel verschenkt, was zu erhöhten Kosten und zu Problemen beim Stapeln der Säcke führt.

In der noch nicht veröffentlichten DE 10 2004 037 107 derselben Anmelderin wird daher u.a. die in dieser Anmeldung als 4 abgebildete Anordnung vorgeschlagen. Diese Vorrichtung weist eine der Nettowaage nach- und dem Gebinde vorgeschaltete Zwischenkammer zur temporären Aufnahme zumindest eines Teils des von der Nettowaage abgegebenen Produkts und eine Verdichtungseinrichtung zur Verdichtung des in das Gebinde eingefüllten Produktes auf. Mit der Verdichtung geht eine Volumenreduzierung einher, während der das restliche Produkt von der Zwischenkammer aus nachdosiert wird.

Aus der DE 89 10 081 derselben Anmelderin ist ferner eine Vorrichtung bekannt, bei welcher zur Verdichtung des Produktes eine Sonde eingesetzt wird, die zur Absaugung von Luft dient und gleichzeitig durch einen Schwingungserreger in Schwingungen versetzbar ist, so dass die Sonde selbst auch als Rütteleinrichtung dient.

Alternativ ist es prinzipiell bekannt, als Rütteleinrichtungen sogenannte Rüttelflaschen einzusetzen, da diese bei überschaubarem konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Verdichtung des Produktes ermöglichen. Es hat sich aber gezeigt, dass die eingesetzten Rüttelflaschen bei dieser Art des Einsatzes thermisch bedingt nur eine relativ geringe Lebensdauer erreichen.

Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Danach ist die Rüttelflasche mit einer Kühlvorrichtung versehen, die dazu ausgelegt ist, den Innenraum des Gehäuses ganz oder zumindest in wenigstens einem Teilbereich zu kühlen, wobei die Kühlvorrichtung zum Kühlen des wenigstens einen Lagers der Rüttelflasche ausgelegt ist.

Mit der Erfindung wird/werden bevorzugt zumindest die Lagerstelle(n) der Unwuchtmasse der Rüttelflasche gekühlt, was zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauer führt, da vorzeitige Zerstörungen durch ein übermäßiges Erhitzen insbesondere im Dauerbetrieb vermieden werden. Hierdurch ist zudem ein längerer Dauereinsatz der Rüttelflasche ohne Betriebspausen möglich. Dies war mit den bekannten Rüttelflaschen nicht möglich.

Zwar sind an sich auch pneumatisch angetriebene Rüttelflaschen bekannt, die zum Beispiel am Bau eingesetzt werden. Diese erreichen aber nur eine relativ geringe Leistung und auch nur eine geringe Lebensdauer – was am Bau nicht schadet, da dort kein Dauereinsatz gefordert ist – und sind von daher nicht für einen Dauerbetrieb an einer „Abfüllmaschine" geeignet. Außerdem benötigen sie zum Antrieb eine große Menge Luft, was wiederum mit Kosten verbunden ist.

Die Erfindung nutzt von daher nur Rüttelflaschen, deren Welle mit der Unwuchtmasse von einer zur Unwuchtmasse separaten Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Dabei kann diese Antriebsvorrichtung separat oder in das Gehäuse integriert sein. Die Unwuchtmasse selbst wird durch die Kühlvorrichtung, insbesondere durch das kühlende Fluid nicht angetrieben. Als Antriebsvorrichtung mit genügender Leistung eignen sich insbesondere Elektromotoren oder Hydraulikantriebe. Durch die Kühlung wird dabei auch der Einsatz bei der Abfüllung schlecht wärmeableitender oder warmer oder gar heißer Produkten möglich. Da die Lagerstellen gezielt gekühlt werden, wird insbesondere ein vorzeitiger Ausfall dieser empfindlichen Elemente vermieden. Es sind vielmehr Lebensdauern von vielen Tausend Betriebsstunden erzielbar.

Besonders bevorzugt ist die Welle mit zwei Lagern drehbar gelagert, wobei die Unwuchtmasse auf der Welle zwischen diesen Lagern angeordnet ist und wobei die Kühlvorrichtung zum Kühlen beider Lager der Rüttelflasche ausgelegt ist.

Dabei ist das wenigstens eine Lager nach bevorzugten Varianten als Gleit- oder Wälzlager ausgebildet. Die Luft kann an diesen Lagern vorbei geführt werden oder aber – besonders vorteilhaft – durch die Lager hindurch.

Besonders vorteilhaft wird die Kühlung mit einer Schmierung der Lagerstellen kombiniert, indem der kühlenden Luft zumindest zeitweise ein Schmiermittel, z.B. Öl, zudosiert wird. Der in den Strömungskanal eingebrachte Luft-/Ölgemisch wirkt dann nicht nur kühlend sondern sorgt auch für eine Schmierung der Lager, was deren Lebensdauer nochmals deutlich erhöhen kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich schließlich noch aus der Tatsache, dass durch die Kühlung der Bau einer sehr leistungsstarken Rüttelflasche möglich wird, mit welcher Schwingungsamplituden des Gehäuses von mehr als 1 mm und Frequenzen von mehr als 100 Hz, insbesondere bis ca. 200 Hz, bei g-Zahlen über ca. 3g Erdbeschleunigung realisierbar sind.

Schließlich macht die Kühlung auch eine Baugrößenreduzierung möglich, da die Kühlung durch die Kühlvorrichtung bzw. das Kühlsystem durchgeführt wird und die Eigenkühlung durch Wärmeabstrahlung nur noch eine untergeordnete Rolle spielt.

Weitere vorteilhafte Varianten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung des Unwuchtkammerbereiches einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Rüttelflasche;
2 eine schematische Darstellung des Unwuchtkammerbereiches einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Rüttelflasche; und
3a–c eine perspektivische Ansicht, eine Seitenansicht und eine teilgeschnittene Ansicht einer dritten erfindungsgemäßen Rüttelflasche; und
4 eine erfindungsgemäße Abfüllvorrichtung mit einer Rüttelflasche.
Nach 1, 2 und 3 weisen die erfindungsgemäßen Rüttelflaschen jeweils ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Unwuchtmasse 2 drehbar auf eine Welle 3 angeordnet ist, welche das Gehäuse 1 nach außen durchsetzt.
Auf diese Welle kann eine Antriebsvorrichtung – ein Motor – aufgesetzt werden, der bevorzugt elektromotorisch oder hydraulisch ausgelegt ist (hier nicht dargestellt). Der Motor kann auch in das Gehäuse 1 integriert werden. Die Antriebsvorrichtung ist separat zur Unwuchtmasse ausgebildet.
Die Welle 3 ist im Gehäuse 1 hier an zwei axialen Lagerstellen mittels Lagern 4, 5, insbesondere Wälz- oder Gleitlagern, drehbar gelagert, wobei die Unwuchtmasse 2 auf der Welle zwischen den beiden Lagern 4, 5 angeordnet ist.
Drehungen der Welle 3 bzw. der auf sie drehfest aufgesetzten Unwuchtmasse 2 versetzen das Gehäuse 1 in Schwingungen.
Um die Lebensdauer der Rüttelflasche zu erhöhen, ist es vorgesehen, den Innenraum des Gehäuses 1 ganz oder zumindest in wenigstens einem Teilbereich mittels einer Kühlvorrichtung zu kühlen. Diese Kühlvorrichtung ist als Kanal- und Leitungssystemsystem für ein Kühlfluid wie Luft ausgebildet, die z.B. mit Öl angereichert in das Gehäuse eintritt und nach dem Durchtreten des zu kühlenden Bereiches – ggf. nach einer Filterung – wieder aus diesem austritt.
Die Kühlvorrichtung umfasst nach 3 zwei Öffnungen 6, 7 im Gehäuse, die als Anschlussvorrichtungen zum Anschluss von Pneumatikleitungen ausgelegt sind, von denen die eine als Luftzuleitung und die andere als Luftableitung dient, wobei die beiden Öffnungen über einen Strömungskanal 8, 9 miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise erstreckt sich der Strömungskanal 8 nach Art der Fig. zunächst zur ersten Lagerstelle, durch das erste Lager 4 hindurch, dann zur zweiten Lagerstelle, durch das zweite Lager 5 hindurch, um den axialen Endbereich der Welle 3 im Gehäuse 1 herum (siehe auch 3a) und durch eine Hohlbohrung 9 der Welle 3 zurück und wieder aus dem Gehäuse 1 heraus an dessen zweiter Öffnung 7. Durch die Hohlbohrung 9 wird auch sich evtl. absetzende Flüssigkeit ausgefördert.
Besonders bevorzugt wird dem Luftstrom kontinuierlich oder zumindest gelegentlich etwas Schmiermittel wie Öl eingesetzt, was bei dieser vorteilhaften Anordnung dazu führt, dass neben der Kühlung auch eine Schmierung der Lager 4, 5 durchführbar ist.
Nach 2 ist der Kühlkreislauf bzw. der Strömungskanal um beide Lager 4, 5 herumgeführt, so dass diese zumindest jeweils an ihrem Außenumfang gekühlt werden. Auch hier wäre eine Hohlbohrung in der Welle 3 zur Rückführung der Kühlluft denkbar.
Nach 1 werden beim Zusetzen von Öl zur Kühlluft (durch Pfeile angedeutet) sowohl eine besonders intensive Schmierung der beiden Lager als auch die Kühlung erreicht, nach 2 dagegen nur die Kühlung, da hier die Luft am Außenumfang der Lager 4, 5 vorbeiströmt. Wichtig ist, dass beide Lager 4, 5 gekühlt werden. Derart führt die Kühlung zur einer deutlichen Lebensdauererhöhung einer Vorrichtung, wie sie in 4 dargestellt ist.
4a, b zeigen eine Vorrichtung zur Befüllung eines Gebindes 107 – eines offenen Sackes – mit einer Nettowaage 101, die oberhalb einer Rohr- und/oder Trichteranordnung 102 angeordnet ist, die in einen Stutzen 106 mündet, an welchen das Gebinde 107 angehängt ist. Als Wägeverfahren wird das sogenannte Netto-Prinzip angewendet, d.h., die Nettowaage 101 wiegt das abzufüllende Produkt portionsweise – z.B. in 25kg Größen – ab und gibt es dann in diesen abgewogenen Portionen ab, wobei es durch die Rohr/Trichteranordnung 102 und den Stutzen 106 in das Gebinde 107 geleitet wird. Um dabei den nachteiligen Effekt des Überfüllens des Gebindes 107 zu vermeiden, gelangt der Produktstrom oder zumindest ein Teil desselben in eine in der Rohr- und/oder Trichteranordnung angeordnete Zwischenkammer 103. Das Verhältnis der Aufteilung des Produktes zwischen der Zwischenkammer 103 und dem direkt in das Gebinde eingeleiteten Teil ist dabei so gewählt, dass keine Überfüllung des Sackes erfolgen kann (4a, 4b). In das Gebinde 107 ragt z.B. von dessen offenen, oberen Seite her die Rüttelflasche 108 nach Art der 1, 2 oder 3 ein, die dazu ausgelegt ist, das in das Gebinde 107 eingeleitete Produkt so zu verdichten, dass es einen Teil der aufgenommenen Luft abgibt.
An die Welle 3 kann außerhalb der Lagerstellen eine z.B. biegsame weitere Welle z.B. zur Verbindung mit einem externen Antrieb angeflanscht werden (nicht dargestellt).
Wenn die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist, kann sie zu wenigstens einer der beiden Funktionen Zu- und Abführung der Kühlluft genutzt werden.
Die zuvor geschilderte Lösung sichert zusammengefasst eine deutlich erhöhte Lebensdauer der Rüttelflasche 108 der Vorrichtung, was den Unterhalt der Abfüllmaschine vereinfacht und verbilligt.

1: Gehäuse
2: Unwuchtmasse
3: Welle
4: Lager
5: Lager
6: Öffnung
7: Öffnung
8: Strömungskanal
9: Hohlbohrung
101: Nettowaage
102: Trichteranordnung
103: Zwischenkammer
106: Stutzen
107: Gebinde
108: Rüttelflasche

Claims

Vorrichtung zur Befüllung eines oben offenen Gebindes (107), vorzugsweise eines offenen Sackes, mit einem pulverförmigen Produkt, die aufweist: a. eine Verdichtungseinrichtung zur Verdichtung des in das Gebinde (107) eingefüllten Produktes, b. welche als Rüttelflasche (108) ausgebildet ist, die ein Gehäuse (1) aufweist, in dem eine Unwuchtmasse (2) auf einer drehbar gelagerten Welle (3) angeordnet ist, c. die direkt oder über eine Getriebeverbindung von einer Antriebsvorrichtung angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass d. die Rüttelflasche mit einer Kühlvorrichtung versehen ist, die dazu ausgelegt ist, den Innenraum des Gehäuses (1) ganz oder zumindest in wenigstens einem Teilbereich zu kühlen, wobei die Kühlvorrichtung zum Kühlen des wenigstens einen Lagers (4, 5) der Unwuchtmasse der Rüttelflasche ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit zwei Lagern (4, 5) drehbar gelagert ist, wobei die Unwuchtmasse (2) auf der Welle (3) zwischen diesen Lagern (4, 5) angeordnet ist und wobei die Kühlvorrichtung zumindest zum Kühlen beider Lager (4, 5) der Rüttelflasche ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lager (4, 5) als Gleit- oder Wälzlager ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung als Elektromotor ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung als Hydraulikmotor ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung einen Strömungskanal (8) für einen gasförmigen Stoff, insbesondere Luft innerhalb des Gehäuses (1) umfasst, der einen Eintritt (6) in das Gehäuse und einen Austritt (7) aus dem Gehäuse aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (8) derart ausgelegt und angeordnet ist, dass der kühlende gasförmige Stoff durch wenigstens eines oder beide der Lager (4, 5) hindurch führbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (8) derart ausgelegt und angeordnet ist, dass der kühlende gasförmige Stoff an wenigstens einem der beiden Lager (4, 5) außen vorbei geleitet wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (8) um den axialen Endbereich der Welle (3) herum geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (8) folgenden Verlauf hat: a. von der ersten Öffnung (6) des Gehäuses zum ersten Lager und durch das erste Lager (4) hindurch, b. zum zweiten Lager (5) und durch das zweite Lager hindurch, c. um den axialen Endbereich der Welle (3) herum, d. durch eine Hohlbohrung (9) in der Welle (3) zurück und e. durch die zweite Öffnung (7) wieder aus dem Gehäuse heraus.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Zumischung von Schmiermittel zum Kühlfluid, insbesondere zur Kühlluft.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslegung der Rüttelflasche (108) zur Erzielung von Schwingungsamplituden des Gehäuses von mehr als 1 mm und Frequenzen von mehr als 100 Hz, insbesondere bis ca. 200 Hz.