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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung, umfassend
eine in einem Füllrohr
angeordnete Dosierschnecke und ein am Ende der Dosierschnecke in
Förderrichtung
angeordnetes Verschlusselement.
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Dosier- und Abfüllvorrichtungen für pulveriges
oder körniges
Füllgut
sind beispielsweise aus der
DE 195 04 240 C1 bekannt. Die Dosiervorrichtung umfasst
ein Füllrohr
mit einer darin drehbaren Dosierschnecke, mit der pulveriges oder
körniges
Füllgut
in einen darunter angeordneten Behälter transportiert wird. Am
Ende des Füllrohres
ist ein absenkbares Mundstück
verschiebbar angeordnet, das über
einen Hebel von einem Servomotor abgesenkt und nach dem Füllvorgang
wieder angehoben wird. Das absenkbare Mundstück ist durch einen Verschluss
in Verbindung mit der Senk- und Hebbewegung des Mundstücks öffenbar
und verschließbar.
Die Senk- und Hebvorrichtung für
das Mundstück
am Ende des Füllrohrs
und für
den Verschluss sind jedoch mechanisch aufwendig und müssen aufeinander
abgestimmt werden.
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Zum Verschließen von Dosiervorrichtungen finden
auch Schieberverschlüsse
Anwendung, die einseitig oder als Scherenverschluss ausgebildet sein
können.
Die Schieberverschlüsse
sind am Ende des Füllrohrs
eng anliegend angeordnet, damit das Füllrohr dicht verschlossen werden
kann. Ein solcher Verschluss eignet sich auch, um Füllgüter mit
sehr geringer Scherfestigkeit zu dosieren. Nachteilig an einem Schieberverschluss
ist jedoch, dass er zum einen technisch aufwendig und zum anderen
manuell oder durch einen separaten Antrieb betätigt werden muss. Damit ist
ein Schieberverschluss eine teuere Lösung zum Verschließen von
Füllrohren.
Weiterhin nachteilig ist die Tatsache, dass bis zum endgültigen Verschließen des
Füllrohres
eine gewisse Totzeit vergeht, in der der Schieberverschluss vor
das Füllrohr geschoben
wird. Während
des Verschiebens kann also weiterhin Füllgut aus dem Füllrohr austreten, was
zu einer geringen Dosiergenauigkeit des Schieberverschlusses führt.
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Eine weitere Möglichkeit, um Füllrohre
von Dosiereinrichtungen mit einer Dosierschnecke zu verschließen, ist
der Einsatz eines Pressscheibenverschlusses. Dabei wird am Ende
der Dosierschnecke eine Scheibe angeordnet, deren Durchmesser geringer
ist als der Durchmesser des Füllrohres,
so dass sich zwischen der Scheibe und dem Füllrohr ein Ringspalt ergibt.
Bei nicht angetriebener Dosierschnecke baut sich über dem
Spalt zwischen der Scheibe und der Außenwand des Füllrohrs
aus dem pulverigen Füllgut
eine Brücke
auf, durch die das weitere Füllgut
zurückgehalten
und somit das Füllrohr verschlossen
wird. Die Scheibengröße des Pressscheibenverschlusses
und der damit entstehende Spalt zwischen der Scheibe und dem Füllrohr sind
in Abhängigkeit
von dem zu befördernden
Füllgut
und von dessen Scherfestigkeit auszuwählen. Sobald andere Füllgüter transportiert
werden, muss auch die Scheibe des Pressscheibenverschlusses dem neuen Füllgut angepasst
werden. Dazu ist ein Wechsel der Scheibe erforderlich, was zum Stillstand
der Dosiervorrichtung führt
und den manuellen Einsatz von Bedienpersonal erfordert. Gerade bei
der Verwendung von Füllgut,
dessen Scherfestigkeit nicht bekannt ist, kann es dazu kommen, dass
erst durch Ausprobieren unterschiedlicher Scheibengrößen die
geeignete Pressscheibe gefunden werden kann. Dies führt zu einer
deutlichen Erhöhung
der Einstellzeit und zu einem Stillstand der Dosiervorrichtung.
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Vorteile der
Erfindung
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Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung umfasst
eine in einem Füllrohr
angeordnete Dosierschnecke und ein am Ende der Dosierschnecke in Förderrichtung
angeordnetes Verschlusselement, das selbsttätig eine Rückstellkraft gegen die Förderrichtung
der Dosierschnecke bereitstellt. Durch Drehen der Dosierschnecke
erzeugt das Fördergut
eine in Förderrichtung
wirkende Kraft, die die Stellung des Verschlusselements derart ändert bzw.
das Verschlusselement derart verformt, dass das Verschlusselement
die Förderung
des Füllguts
aus der Dosiervorrichtung ermöglicht.
Sobald der Drehvorgang der Dosierschnecke beendet wird, wird das
Verschlusselement automatisch durch die vom Verschlusselement selbsttätig entgegen
der Förderrichtung
bereitgestellte Rückstellkraft
ganz oder teilweise in Richtung seiner Ausgangsstellung gebracht.
Dadurch werden aus dem Fördergut
bestehende Brücken
erneut oberhalb des zwischen dem Füllrohr und dem Verschlusselement
bestehenden Spalts aufgebaut und so die Dosiervorrichtung verschlossen.
Vorteilhaft an dieser Dosiervorrichtung ist weiterhin, dass durch
das selbsttätige
Rückstellen
des Verschlussstückes
unabhängig
vom Füllgut
stattfindet. Auch bei einem Wechsel des Füllgutes entfallen somit Umrüst- und
Einstellzeiten; die Dosiervorrichtung muss nicht abgeschaltet werden.
Dass das Verschlusselement jederzeit einfach und kostengünstig auch
in bestehenden Anlagen nachrüstbar
ist, bieten einen weiteren Vorteil.
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Besonders vorteilhaft erweist sich
die Verwendung einer flexiblen Scheibe als Verschlusselement. Die
flexible Scheibe ist einfach montierbar, da sie am Ende der Dosierschnecke
auf die Drehwelle der Dosierschnecke aufgeschraubt wird. Sie zeichnet sich
weiterhin dadurch aus, dass sie besonders kostengünstig ist.
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Um eine gute Anpassung an den runden Aussendurchmesser
der Dosierschnecke und das runde Füllrohr zu erlangen, ist die
flexible Scheibe bevorzugt im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. Damit
wird zwischen der Scheibe und dem Füllrohr ein gleichmäßiger Ringspalt
erzeugt.
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Eine erhöhte Flexibilität des Verschlusselements
wird vorzugsweise durch Schlitze erreicht, die gerade oder gekrümmt radial
nach außen
weisen. Die Schlitze im Verschlusselement führen zu einer Reduzierung der
Biegesteifigkeit des Verschlusselements. Dadurch passt sich das
Verschlusselement noch genauer an das zu transportierende Füllgut an.
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Eine weitere Erhöhung der Flexibilität des Verschlusselements
kann dadurch erreicht werden, dass die Schlitze bis zum äußersten
Rand der Scheibe verlaufen. Hierdurch wird die Biegesteifigkeit
der Scheibe weiter reduziert.
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Bevorzugt wird das Verschlusselement
aus Kunststoff, insbesondere aus Viton, aus Silikongummi oder aus
einem Federstahlblech hergestellt. Somit stehen unterschiedliche
Mate rialien zur Verfügung, die
leicht zu verarbeiten und kostengünstig herzustellen sind. Abhängig von
dem zu dosierenden Füllgut kann
das Material des Verschlusselements ausgewählt werden, um an das Füllgut angepaßt zu werden und
besondere Anforderungen an die Dosierung des Füllguts zu erfüllen.
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In einer besonderen Ausführungsform
weist das Füllrohr
am freien Ende einen ringförmigen
Absatz auf. Dieser in Richtung der Rohrmittelachse weisende Absatz
verbessert den Aufbau der aus dem Füllgut bestehenden Produktbrücken zum
Verschließen
des Füllrohrs
bei nichtbetriebener Dosierschnecke. Damit lässt sich auch die Dosiergenauigkeit
der Dosiervorrichtung verbessern.
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Eine weitere Verbesserung des Aufbaus
der aus Füllgut
bestehenden Produktbrücken
wird dadurch erreicht, dass das Verschlusselement und der ringförmige Absatz
im Wesentlichen in einer Ebene liegen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist zwischen dem Verschlusselement und der Dosierschnecke ein Distanzhalter
angeordnet. Der inbesondere als Distanzbuchse ausgeführte Distanzhalter schafft
zwischen dem Verschlusselement und der Dosierschnecke einen freien
Raum im Füllrohr,
in dem sich die Produktbrücken
aus Füllgut
bevorzugt ausbilden und das Füllrohr
verschließen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Endes einer Dosiervorrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Verschlusselement
bei nichtbetriebener Dosierschnecke,
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2 eine
schematische Schnittansicht der in 1 gezeigten
Dosiervorrichtung im betriebenen Zustand der Schnecke,
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3 das
in 1 und 2 gezeigte Verschlusselement in der Draufsicht
und
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4 ein
Verschlusselement gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
in der Draufsicht.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
einen Ausschnitt einer Dosiervorrichtung im Schnitt. Ein Füllrohr 1 weist
an seinem freien Ende einen in Rohrachse ausgerichteten Absatz 2 auf.
In dem Füllrohr 1 ist
eine Dosierschnecke 3 angeordnet, die um eine Drehwelle 4 drehbar
gelagert ist. Die Schraubenfläche
der Dosierschnecke 3 ist in 1 durch
eine wellenförmig
verlaufende strichpunktierte Linie angedeutet. Am Ende der Dosierschnecke 3 schließt sich
eine Distanzbuchse 5 an, die über die Drehwelle 4 geschoben
ist. Die Distanzbuchse 5 ist zwischen der Dosierschnecke 3 und einer
Scheibe 6 angeordnet, die das Verschlusselement darstellt.
Die Scheibe 6 wird durch eine Mutter 7, die auf
die Drehwelle 4 geschraubt ist, gegen die Distanzbuchse 5 gedrückt.
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Die Dosierschnecke 3 und
die Distanzbuchse 5 sind so ausgebildet, dass die Scheibe 6 in
einer Ebene mit dem Absatz 2 liegt. Durch diese Anordnung
ergibt sich ein Freiraum 8 zwischen der Dosierschnecke 3 und
der Scheibe 6. Der Durchmesser der Scheibe 6 ist
geringer als der sich am Absatz 2 ergebende Durchmesser
des Füllrohrs 1,
so dass sich zwischen der Scheibe 6 und dem Absatz 2 ein
Ringspalt 9 ergibt. Aufgrund der kreisrund ausgebildeten Scheibe 6 und
des runden Füllrohrs 1 ist
der Ringspalt 9 gleichmäßig ausgebildet.
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Bei stillstehender Dosierschnecke 3 bildet das
in der Dosiervorrichtung vorhandene Füllgut im Freiraum 8 oberhalb
des Ringspalts 9 eine Produktbrücke aus. Durch die entstehende
Brücke
wird das Füllgut
zurückgehalten
und fällt
nicht durch den Ringspalt 9 aus der Dosiervorrichtung heraus.
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Durch Drehen der Dosierschnecke 3 wird Füllgut in
Förderrichtung
F befördert.
Dadurch wird von dem Füllgut
eine in Förderrichtung
F wirkende Kraft erzeugt. In einem ersten Schritt wird von dem nachströmenden Füllgut die
aufgrund der Reibkräfte erzeugte
Produktbrücke
oberhalb des Ringspalts 9 zerstört, so dass Füllgut aus
der Dosiervorrichtung heraustritt.
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Durch schnelleres Drehen der Dosierschnecke 3 wird
die in Förderrichtung
F wirkende Kraft, die durch das ebenfalls in Förderrichtung F transportierte Füllgut erzeugt
wird, erhöht
und die flexible Scheibe 6 derart in Förderrichtung F gedrückt, dass
sie reversibel verbogen wird, wie in 2 dargestellt.
Die durch das Füllgut
aufgebrachte Kraft in Förderrichtung
F verformt die Scheibe 6 derart, dass ein im Wesentlichen
kegelstumpfartiger Körper
entsteht. Damit liegen die äußeren Ränder der
Scheibe 6 nicht mehr in der gleichen Ebene wie der ringförmige Absatz 2 am
Ende des Füllrohrs 1.
Der zwischen der Scheibe 6 und dem Absatz 2 bestehende
Ringspalt 9 wird durch die Verformung der Scheibe
6 vergrößert, so dass
mehr Füllgut
aus der Dosiervorrichtung transportiert werden kann.
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Die Verformung der Scheibe 6 ist
abhängig von
der in Förderrichtung
F wirkenden Kraft und damit von der Drehgeschwindigkeit der Dosierschnecke.
Weiterhin ist die Verformung der Scheibe 6 auch abhängig von
dem transportierten pulverigen Füllgut. Das
im Sinne der Erfindung definierte pulverige Füllgut umfasst alle sich dem
Fachmann erschließenden pulverigen,
rieselnden, körnigen
und staubförmigen Produkte,
sowie Füllgüter von
feinkörnigen
bis zu stückigen
Fördergütern.
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Wird die Drehbewegung der Dosierschnecke 3 beendet,
so verringert sich die in Förderrichtung
F wirkende Kraft. Die flexible Scheibe 6 stellt nun ihrerseits
selbsttätig
eine Rückstellkraft
bereit, die entgegen der Förderrichtung
F weist und dem Füllgut
entgegenwirkt. Somit wird die in 2 dargestellte
und zu einem Kegelstumpf verformte Scheibe 6 wieder in ihre
Ausgangsstellung zurückgedrückt (1). Der Ringspalt 9 zwischen
der Scheibe 6 und dem Absatz 2 wird verringert.
Oberhalb des Ringspalts 9 bildet das Füllgut sodann wieder eine Produktbrücke aus und
verschließt
das Füllrohr 1.
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Die von der flexiblen Scheibe 6 vorgenommene
automatische Veränderung
des Ringspaltes 9 hat positiven Einfluss auf die Dosiergenauigkeit
des Füllgutes.
Sofort nach Beendigung der Drehbewegung der Dosierschnecke 3 wird
die flexible Scheibe 6 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht
und der Ringspalt 9 durch eine darüber entstehende Produktbrücke verschlossen.
Totzeiten beim Verschließen der
Dosiervorrichtung, wie sie bei der Verwendung eines Schieberverschlusses
entstehen, entfallen. Die aus der Dosiervorrichtung transportierte
Füllgutmenge
kann somit exakt bestimmt werden.
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Der Einsatz der flexiblen Scheibe 6 als
Verschlusselement eignet sich auch für Dosiervorrichtungen, deren
Ringspalt 9 zwischen der Scheibe 6 und dem Absatz 2 verhältnismäßig größer ist
als der in den 1 und 2 dargestellte Ringspalt,
so dass die Verwendung von aktiv schließenden Organen, wie z.B. von
Absperrschiebern oder Schieberverschlüssen, entfällt. Auch in Dosiervorrichtungen
mit größeren Dosierschneckendurchmessern
kann die flexible Scheibe 6 als Verschlusselement anstatt
der sonst üblichen
Schieberverschlüsse
verwendet werden.
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Durch die selbsttätige, automatische Veränderung
des Ringspalts 9 durch die flexible Scheibe 6 ist
es möglich,
die flexible Scheibe 6 auch als Verschlusselement für Füllgüter mit
geringerer Scherfestigkeit einzusetzen, die ansonsten einen Schieber
als Verschlusselement benötigen
würden.
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3 zeigt
die flexible Scheibe 6 in der Aufsicht. Die Scheibe 6 weist
eine zentrische Bohrung 10 auf, deren Durchmesser ungefähr dem Durchmesser
der Drehwelle 4 entspricht.
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Die in 4 dargestellte
Scheibe 6 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
weist neben der Bohrung 10 gekrümmte, radial nach außen weisende Schlitze 11 auf,
die bis zum äußersten
Rand der Scheibe 6 verlaufen. Damit entsteht eine 1amellenartige
Ausführung
der Scheibe 6, die sich dadurch auszeichnet, dass die Biegesteifigkeit
der Scheibe 6 reduziert und damit ihre Flexibilität erhöht wird.
Die Scheibe 6 kann nunmehr auch auf kleine Kraftänderungen
durch Verformung reagieren, was letztendlich zu einer weiteren Erhöhung der
Dosiergenauigkeit der Dosiervorrichtung führt.