DE3881215T2

DE3881215T2 - Dosiervorrichtung fuer teilchenmaterial.

Info

Publication number: DE3881215T2
Application number: DE8888907861T
Authority: DE
Inventors: Olle Oemark
Original assignee: Alfa Laval Agri International AB
Current assignee: Alfa Laval Agri International AB
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2008-09-03
Also published as: SE464130B; DK68890D0; SE8703611D0; WO1989002406A1; SE8703611L; DE3881215D1; DK173443B1; DK68890A; EP0377630B1; EP0377630A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von teilchenförmigem Material mit einem kreiszylindrischen Rohr mit einem Einlaß für den Materialzufluß sowie einem Auslaß für die Ausgabe der Materialdosen. einer im Rohr drehbar angeordneten Förderschnecke, die am Einlaß vorbei zum Auslaß verläuft und einen ersten wendelförmigen Weg konstanter Ganghöhe im Rohr bildet, wobei der Außendurchmesser der Schnecke wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs, mit einem Antriebsmotor um die Schnecke in einer solchen Richtung zu drehen, daß Material von ihr vom Einlaß zum Auslaß geführt wird, einem wendelförmigen Element, das die Schnecke umgibt und eine Einrichtung zurn Steuern des Antriebsmotors, die den Antriebsmotor ansprechend auf eine gewünschte Material-Solldosis so steigern kann daß die Schnecke eine der Material- Solldosis entsprechende Anzahl von Umdrehungen gedreht wird.
Eine Dosiervorrichtung dieser Art ist bekannt (vergl. bspw. DE-B-12 77 144) und kann bspw. zum Dosieren von teilchenförmigen Futterstoffen bspw. sogen. Pellets, beim Füttern von Tieren eingesetzt werden. Derartige Dosiervorrichtungen haben jedoch eine verhältnismäßig niedrige Dosiergenauigkeit, da die Schnecke bei ihrer Drehung das Teilchenmaterial ungleichmäßig komprimieren kann. Weiterhin kann sich das Teilchenmaterial zwischen zwei oder mehr der Flanken der Schnecke für kürzere oder längere Zeit festsetzen, so daß das Material zeitweilig zusammen mit der Schnecke umläuft, ohne von ihr im Rohr vorwärtstransportiert zu werden. Das Material kann auch entlang der gesamten Schnecke an ihr haften und mit ihr umlaufen, ohne sich zu lösen, so daß die Dosiervorrichtung außer Betrieb gesetzt muß, um die Schnecke reinigen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kostengünstige Dosiervorrichtung der genannten Art anzugeben, die eine gute Dosiergenauigkeit aufweist, zuverlässig arbeitet und das Teilchenmaterial schonend behandelt.
Dieses Ziel wird erreicht von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das wendelförmige Element mindestens ein langgestrecktes Führungselement ist, das eine zweite wendelförmige Bahn mit der der ersten wendelförmigen Bahn entgegengesetzter Gangrichtung bildet und das von der Innenwandfläche des Rohrs radial einwärts vorsteht, wobei betrieblich das Führungselement Teilchenmaterial in wendelförmigen Umlauf entlang der zweiten wendelförmigen Bahn im Rohr zum Auslaß bringt und daß das dem Auslaß entgegengesetzte Ende der Schnecke schwenkbar mit dem Antriebsmotor verbunden ist derart, daß diese um eine zur Achse der Schnecke rechtwinklige Achse schwenkbar ist.
Ein Idealzustand für die störungsfreie Zufuhr von Teilchenmaterial ergäbe sich, wenn letzteres unter konstanter Gleitreibung zwischen dem Material und der Schnecke einerseits und der Rohrinnenwandfläche andererseits sowie auch unter konstantem Reibschluß zwischen den Teilchen des Materials von der Schnecke durch das Rohr geführt werden würde, was natürlich in der Praxis nicht der Fall ist. Bei einem solchen Idealzustand des Materialtransport würde das Material als homogene feste Masse im Rohr auf einer wendelförmigen Bahn in einer Richtung umlaufen, die der Bahn der Schnecke entgegengesetzt ist. Diese Erkenntnis bildet die Grundlage für die vorliegende Erfindung. Das erfindungsgemäße Führungselement kann also das Material so beeinflussen, daß es auf eine Weise durch das Rohr geführt wird, die den oben beschriebenen Idealzustand nachbildet.
Durch die Fähigkeit der Schnecke, um eine rechtwinklige Achse zu schwenken, hat sie eine gewisse Bewegungsfreiheit in radialer Richtung, so daß ein Festsetzen von bspw. Pellets zwischen der Schnecke und dem Rohr vermieden wird.
Die Ganghöhe des Führungselements hängt vom zu dosierenden Material ab und sollte daher empirisch ermittelt werden. Bei Futter wie bspw. sogen. Pellets sollte die Ganghöhe des Führungselements gröber als die der Schnecke sein.
Vorzugsweise wird der Auslaß des Rohrs von einem der Rohrenden gebildet und öffnet er sich in einer zur Rohrachse rechtwinkligen Ebene, wobei das Rohr vom Ein- zum Auslaß aufwärts geneigt ist. Vorteilhafterweise läßt sich so vermeiden, daß wenn das Rohr zur Bodenebene so geneigt ist, daß die zum Rohr rechtwinklige Ebene mit der Bodenebene einen dem Böschungswinkel des Materials entsprechenden Winkel bildet, das durch den Rohrauslaß dosiert ausgetragene Material mehr oder weniger noch im Rohr befindliches Material mitzieht; das Rohr wird daher zwischen den Dosierungen bis zum Auslaß gefüllt. Da die Auslaßöffnung des Rohr die kleinstmögliche Öffnungsfläche aufweist, wird die Gefahr einer zeitweiligen Bildung von Materialbrücken über die Öffnungskanten des Rohrs minimiert.
Für oft teilchenförmige Futterstoffe - bspw. sogen. Pellets - hat sich eine Neigung des Rohrs von ca, 45º als geeignet erwiesen.
Vorteilhafterweise bildet der Rohreinlaß einen Kanal, der mit einer solchen Neigung abwärts geneigt ist, daß das dem Kanal zugeführte Material durch die Schwerkraft abwärts in das Rohrinnere transportiert wird.
Vorzugsweise ist die Schneckenachse in mindestens dem am Rohreinlaß vorbeiverlaufenden Teil der Schnecke unter der Rohrachse beabstandet. Hiermit läßt sich die Gefahr einer Brückenbildung des Teilchenmaterials im Bereich der Schnecke am Einlaß und im Rohr und die eines Blockierens des Einlaßklanals verringern, da die Schnecke das zugeführt Material, das vor dem Einlaßkanal zum Rohrboden gelangt und sonst die Brückenbildung einleiten könnte, wirkungsvoll abführen kann.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Führungselements weist dieses eine Stange auf, die über ihre gesamte Länge an der Innenwandfläche des Rohrs anliegt. Die Stange hat einen Kreisquerschnitt, es ist jedoch auch ein anderer - bspw. ovaler, rechteckiger oder dreieckiger - Querschnitt denkbar. Alternativ kann das Führungselement von einem in die Rohrwandung integrierten Vorsprung gebildet sein.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung ausführlicher beschrieben, die eine teilgeschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung zeigt.
Die in der Zeichnung gezeigte Dosiervorrichtung weist ein kreiszylindrisches Rohr 1 aus Kunststoff auf, das 45º zur Horizontalen geneigt ist. Das obere Ende des Rohrs 1 bildet einen Auslaß 2, der sich in einer zur Rohrachse rechtwinkligen Ebene öffnet, wobei die Öffnungkante 3 des Auslasses kreisrund ist. Ein vertikales Abzweigrohr 4 ist zwischen den Enden des Rohrs 1 mit diesem verbunden und bildet einen Einlaß für Teilchenmaterial.
Eine Schnecke 5 aus Metallwerkstoff, deren eines Ende 6 über ein Getriebe an einen elektrischen Antriebsmotor 8 am unteren Rohrende angeschlossen ist, verläuft im Rohr 1 am Einlaß 4 vorbei, ihr anderes Ende 9 liegt im Rohr nahe dessen Auslaßöffnung. Die Schnecke 5 besteht aus einem Band, das so gewendelt ist, daß es eine wellenlose Schnekke mit konstanter Ganghöhe und konstantem Außendurchmesser bildet. Mindestens im am Einlaß 4 des Rohrs 1 vorbeiverlaufenden Scheckenteil ist die Schneckenachse unter der Rohrachse beabstandet.
Eine Stirnwand 10 ist am Rohr 1 mit Schrauben 11 an dessen unteren Ende befestigt und bildet dessen Boden. Der Antriebsmotor 8 und das Getriebe 7 sind zu einer Antriebseinheit zusammengefaßt an die Unterseite des Wandteils 10 angesetzt. Die Antriebswelle 12 verläuft vom Getriebe 7 ab durch eine Öffnung im Wandteil 10; ihr Endteil steht von der Oberseite des Wandteils 10 eine kurze Strecke in das Rohr hinein vor. Am unteren Ende 6 ist die Schnecke 5 über eine an sich bekannte flexible Kupplung 13 schwenkbar mit dem Ende der Antriebswelle 12 so verbunden, daß sie um eine zur Schneckenachse rechtwinklige Achse frei schwenken kann.
Auf das innere Ende des Rohrs 1 ist eine Haube 14 aufgesetzt und bildet zusammen mit dem Rohr und dem Wandteil 10 einen Raum 15 für die Antriebseinheit 7, 8. Im Raum 15 befinden sich auch ein Anschlußelement zum Anschließen und Abnehmen der Stromzufuhr für den Motor 8 sowie ein Element 17 zum Erfassen der Umdrehungen der Schnecke 5 während ihres Umlaufs. Auf das Umdrehungserfassungselement 17 - bspw. ein Reed-Element - wirkt ein Magnet 18 ein, der an der flexiblen Kupplung im gleichen radialen Abstand wie das Umdrehungserfassungselement 17 angebracht ist. Das Umdrehungserfassungselement 17 wird also beim jedesmaligem Vorbeilauf des Magneten 18 während der Drehung der Schnekke 5 beeinflußt. über das Anschlußelement 16 ist eine Steuereinheit 19 an die Stromzufuhr des Antriebsmotors 8 und das Umdrehungserfassungselement angeschlossen. Die Steuereinheit 19 kann den Antriebsmotor 8 ansprechend auf die Material-Solldosis und mit Hilfe des Umdrehungserfassungselements 17 so aktivieren, daß die Schnecke 45 eine der Material-Solldosis entsprechende Anzahl von Umdrehungen gedreht wird.
Ein Führungselement 20 in Form einer Stange aus Metallwerkstoff mit Kreisquerschnitt umgibt die Schnecke und bildet im Rohr 1 eine wendelförmige Bahn mit konstanter Ganghöhe und der der Schneckenbahn entgegengesetzter Gangrichtung. Die Stange 20 liegt über ihre gesamt Länge an der Innenwandfläche des Rohrs 1 an und ist an ihr befestigt. Der Außendurchmesser der Schnecke 5 ist erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs 1, so daß die Schnecke 5 im Rohr 1 eine gewisse radiale Bewegungsfreiheit hat. Die Ganghöhe der Stange 20 ist etwa doppelt so grob wie die der Schnecke, was sich aus praktischen Versuchen als geeignet zum Dosieren von teilchenförmigen Futterstoffen, insbesondere sogen. Pellets, erwiesen hat. Generell hängt der geeigneteste Zusammenhang zwischen der Ganghöhe der Stange 20 und der Schnecke 5 von der Art des zu dosierenden Teilchenmaterials und vom Reibungswiderstand zwischen dem Material und dem Rohr 1, der Stange 20 und der Schnecke 5 ab, dieser Zusammenhang zwischen den Ganghöhen sollte daher immer empirisch ermittelt werden.
Vor der Inbetriebnahme der Dosiervorrichtung sollte so auf das zu dosierende Material kalibriert werden. Zunächst füllt man die Rohre 1 und 4 vollständig mit dem Teilchenmaterial und dreht dann die Schnecke 5 mit dem Antriebsmotor 8 eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen. Aus der Anzahl der Umdrehungen und der beim Drehen der Schnecke 5 aus dem Auslaß 2 des Rohrs ausgetragenen Materialmenge läßt sich die pro Umdrehung ausgetragene Materialmenge berechnen. Die Steuereinheit 19 wird entsprechend diesem Rechenwert eingestellt.
Während des Betriebs der Dosiervorrichtung wird dem Einlaßrohr 4 kontinuierlich Teilchenmaterial zugeführt, so daß das Rohr 1 immer vollstndig mit Material gefüllt ist. Das Material im Rohr 4 wird von der Schnecke 5 zum Auslaß 2 des Rohrs transportiert und dabei von der Stange 20 in einer vorbestimmten wendelförmigen Bewegung geführt, so daß das Material im oberen Rohrabschnitt zwischen dem Einlaßrohr 4 und der Auslaßöffnung als homogene Masse geführt wird. Das durch die Auslaßöffnung des Rohrs 1 tretende Material fällt bspw. in einen (nicht gezeigten) Sammelbehälter, ohne noch im Rohr befindliches Material mitzuziehen.
Die in der Zeichnung gezeigte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung weist ein einzelnes Führungselement auf. Alternativ wäre es möglich, eine Vielzahl von Führungselementen parallel zueinander vorzusehen.

Claims

1. Vorrichtung zum Dosieren von teilchenförmigem Material mit einem kreiszylindirschen Rohr (1) mit einem Einlaß (4) zur Zufuhr von Material und einem Auslaß (2) zur Ausgabe von Materialdosen, einer Schnecke (5), die im Rohr (1) drehbar angeordnet ist, am Einlaß (4) vorbei zum Auslaß (2) verläuft und im Rohr eine erste wendelförmige Bahn konstanter Ganghöhe bildet, wobei der Außendurchmesser der Schnecke (5) erheblich kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs, mit einem Antriebsmotor (8) zum Drehen der Schnecke (5) in einer solchen Richtung, daß das Material von der Schnecke vom Einlaß (4) zum Auslaß (2) transportiert wird, mit einem die Schnecke umgebenden wendelförmigen Element (20) sowie einer Einrichtung (19) zum Steuern des Antriebsmotors (8), die diesen ansprechend auf eine Material-Solldosis 50 aktivieren kann, daß die Schnecke eine der Material-Solldosis entsprechende Anzahl von Umdrehungen umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das wendelförmige Element mindestens eine ortsfestes langgestrecktes Führungselement (20) ist, das im Rohr (1) eine zweite wendelförmige Bahn mit der der ersten wendelförmigen Bahn entgegengesetzter Gangrichtung bildet und von der Innenwandfläche des Rohrs (1) radial einwärts vorsteht, wobei im Betrieb Teilchenmaterial als homogene feste Masse vom Führungselement wendelförmig auf der zweiten wendelförmigen Bahn im Rohr zu dessen Auslaß (2) gebracht wird, und daß das dem Auslaß (2) entgegengesetzte Ende der Schnecke (5) schwenkbar so mit dem Antriebsmotor verbunden ist, daß es frei um eine zur Schneckenachse rechtwinklige Achse schwenken kann.

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe des Führungselements (20) gröber als die der Schnecke (5) ist.

3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (2) des Rohrs von einem der Enden des Rohrs gebildet ist und sich in einer rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden Ebene öffnet.

4. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) vom Einlaß (4) zum Auslaß (2) aufwärts geneigt ist.

5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Schnecke (5) mindestens im am Einlaß (4) des Rohrs vorbeiverlaufenden Abschnitt der Schnecke unter der Achse des Rohrs (1) und von dieser beabstandet verläuft.

6. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (4) des Rohrs einen Kanal bildet, der mit einer solchen Neigung schräg abwärts verläuft, daß dem Kanal zugeführtes Material von der Schwerkraft abwärts zum Inneren des Rohrs (1) transportiert wird.

7. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (20) eine Stange aufweist, die über ihre gesamte Länge an der Innenwandfläche der Rohrs (1) anliegt.