DE2323660C3 - Vorrichtung zum automatischen Abmessen und Abgeben von gleichen Mengen eines trockenen Pulvers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Abmessen und Abgeben von gleichen Mengen eines trockenen Pulvers gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es sind seit langem Einrichtungen zum volumetrische η Abmessen gleicher Mengen trockenen Pulvers bekannt, bei welchen ein Unterdruck an der Rückseite einer porösen Membran aufgebracht wird, die in einer bestimmten Entfernung vom offenen Ende eines Hohlraumes angeordnet ist, wodurch der Unterdruck zur Vorderseite der Membran übertragen und somit der Hohlraum mit trockenem Pulver gefüllt wird, wenn das offene Ende in dieses Pulver eingebracht wird. Das Aufrechterhalten des Unterdruckes hält das trockene Pulver im Hohlraum. Wird der Unterdruck aufgehoben und durch einen Überdruck ersetzt, so wird die gleiche Menge trockenen Pulvers ausgestoßen. Durch synchrones Anordnen eines Behälters, z. B. eines Kartons, einer Ampulle, einer harten Kapsel od. dgl., an einer bestimmten Stelle gleichzeitig mit dem Anlegen des Überdruckes an die Vorrichtung kann die Menge an trockenem Pulver in den dafür bereitgestellten Behälter übgegeben werden.

Nach der US-PS 2540059 kann als poröse Membran ein Filter aus Edelstahl mit einer Maschenweite von 0,044 mm verwendet werden. Andere vorgeschlagene Materialien sind gesintertes Glas, Sintermetall, Filz, Porzellan sowie faserige Hölzer, wie BaI-saholz, wobei sich das poröse Material während des Betriebes nicht verformen soll.

Ein Filter aus Edelstahl mit einer Maschenweite von 0,044 mm hat öffnungen von ungefähr 44 um.

Diese sind viel zu groß, um den Durchgang feinen Pulvers zu verhindern. Folglich kann solch ein Filter nur für körniges Material, wie Schießpulver, eingesetzt werden. Dies führte dazu, daß Filz das ausgewählteMaterialzur Verwendung als poröse Membran beim Abmessen gleicher Mengen sehr feinen Pulvere wurde. Jedoch hat Filz den Nachteil, daß er ein Schichtstoff ist, der vom Aufbau einer wesentlichen Dicke an Fasern bestimmt ist, die übereinander gestapelt werden, um die begrenzte «erforderliche Porosität zu erhalten. Dieser spezifische Aufbau von Filzmembranen bringt die Gefahr mit sich, daß feine Pulverpartikel im Filz so eingebettet werden, daß sie sich nicht mehr ausstoßen lassen. Solche Filzmembrane verstopfen daher relativ rasch und müssen häufig ersetzt werden. Je feiner das Pulver ist, um so kürzer ist die Lebensdauer soicher Membrane.

Andere Materialien wurden mit ähnlichen Schwierigkeiten verwendet. Zum Beispiel wurden verschiedene metallene, keramische und plastische Materialien mit Poren gezielter Größe geformt oder gegossen. Jedoch sind diese Materialien, ähnlich wie Filz, von dem Aufbau einer Schicht mit gewisser Dicke abhängig, um die gewünschte Porosität zu schaffen und folglieh im allgemeinen starr und unflexibel.

Die Entwicklung von Geweben mit sehr kleinen öffnungen, welche aus synthetischen, einladigen Fasern hergestellt sind, hat zu wesentlich verbesserten porösen Membranen geführt, welche die Übertragung

W des Unter- und Überdruckes von einer Seite zur anderen ermöglichen, und die auf Grund der geringeren Gewebedicke und der Elastizität der Fasern eine Einbettung von Pulverpartikeln während wiederholter Arbeitszyklen weitgehend vermeiden.

J5 Obgleich das Vorsehen von Geweben aus synthetischen, einfädigen Fasern eine wesentliche Verbesserung auf dem in Rede stehenden Gebiet darstellt, ergaben sich neue Schwierigkeiten bei der Befestigung des Gewebes an der Vorrichtung. Die gewobene ein-

fädige Faser bildet keinen tragenden Körper wie eines der bekannten Materialien. Folglich muß das Gewebe unter Spannung befestigt werden, wobei diese so eingestellt werden muß, daß sich gerade der richtige Betrag an Durchbiegung an dem unter wiederholtem

Unter- und Überdruck stehenden Gewebe ergibt. Darüber hinaus muß die poröse Membran innerhalb der Umrisse der Wände, welche die Seiten des Hohlraumes, in dem die gleiche Menge trockenen Pulvers abgemessen werden soll, beweglich sein. Schließlich darf nur ein kleiner Bereich des Endes des durch die poröse Membran definierten Hohlraumes von der Befestigung des porösen Gewebes eingenommen werden, weil der Bereich des letzteren so groß wie möglich im Verhältnis zur Querschnittsfläche des Hohlraumes sein muß, um die Übertragung der verschiedenen Druckverhältnisse über eine möglichst große Fläche zu verteilen und »tote« Stellen zu vermeiden, wo sich trockenes Pulver ansammeln kann. Ferner ermüdet das poröse Material hinsichtlich eines Durchlasses an Strömungsmittel in beiden Richtungen, da es durch eingebettete Pulverpartikel im Laufe der Zeit verstopft wird, so daß ein Austausch erforderlich wird. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung auf Basis einer porösen Membran aus einem synthetischen Fasergewebe zu schaffen, bei der die Membran trotz einer Befestigungsmöglichkeit, bei der sie im gezielt ge-

spannten Zustand verbleibt, leicht ausgetauscht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfjndungsgemäß durch die kennzeichenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei der Erfindung ist somit die Membran an einem Filterelement befestigt, das Ober eine Keilverbindung mit einem hohlzylindrischen Befestigungselement in Verbindung steht. Infolge dieser Verbindung ist das die Membran tragende Filterelement fast augenblick- ' lieh lösbar und durch ein anderes austauschbar, ohne daß diese Maßnahme die Funktionsweise der Membran, insbesondere die Beibehaltung einer bestimmten Spannung und Überdeckung einer möglichst großen ; Querschnittsfläche des Hohlraumes sowie die ^lä Druckmittelzufuhr, beeinträchtigt. Daher kann die Membran am Filterelement gezielt gemäß den kennzeichenden Merkmalen von Unteranspruch 2, vorzugsweise durch Verschweißen des Membrangewebes mit einem aus thermoplastischem Material bestehen- 3> den Filterelement, befestigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel fier Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Füg. 1 einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichhing, welcher die schnell austauschbare Membran zugeordnet ist,

Fig. 2 eine vordere Draufsicht des Ffltereletnentes der schnell austauschbaren Membran,

Fiig. 3 einen Ausschnitt der Fig. 1, welcher die schnell austauschbare Membran darstellt,

Füg. 4 eine perspektivische Darstellung des Befestigungselementes der schnell austauschbaren Membran und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Filterelementes der schnell austauschbaren Membran.

In Fig. 1 ist ein Filterelement 1 in Eingriff mit einem Befestigungselement 6 dargestellt, das innerhalb eines hohlen Zylinders 12 angeordnet ist. Das Befestigungselement 6 ist an einer Einrichtung 9 zum Zufüh- 4Ö ren verringerten Druckes oder Zuführen unter Druck stehenden Strömungsmittels zur schnell austauschbaren Membran befestigt, wie sie genauer in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Einrichtung 9 zum Zuführen verringerten Druckes und unter Druck stehenden Strömungsmittels ist an dem mit Gewinde versehenen Anschlußstück 16 befestigt. Das Anschlußstück 16 ist innerhalb der Grenzen der mit Gewinde versehenen Kupplung 15 beweglich. Der hohle Zylinder 12 ist an dem einen so Ende der Kupplung 15 gegenüber dem Ende, in welchem das Anschlußstück 16 beweglich angeordnet ist, mit Schraubengewinde befestigt. Eine umlaufende eingearbeitete Nut 10 im Befestigungselement 6 hält einen O-Ring 11, der eine Dichtung zwischen dem Zylinder und dem Befestigungsteil 6 ergibt. Die Einrichtung 9 zum Aufbringen verringerten Drucks und Zuführen unter Druck stehenden Strömungsmittels ist hohl und starr und bildet zwischen dem beweglichen Anschlußstück 16 und dem beweglichen Befestigungsteil 6 eine Verbindung.

Wenn das Anschlußstück 16 in der Kupplung 15 zurück- und vorwärtsbewegt wird, werden, die zusammenwirkenden Teile 9,6 und 1 in derselben Richtung bewegt. Das Gewinde 17 der Kupplung 15 erstreckt sich entlang der Längsachse der Kupplung über eine ausreichende Entfernung, daß das Anschlußstück 16 darin bis zu einem Punkt bewegt werden kann, an dem die Einrichtungen zum Erfassen des Befestigungselementes 6 sich über das offene Ende des Zylinders 12 erstrecken.

Wenn dfe gesamte Reihe der Teile 16, 9, 6 und 1 in die oben beschriebene ausgestreckte Lage bewegt wird, kann das Filterelement 1 unmittelbar ersetzt werden. Wenn das neue Filterelement 1 an seinem Platz ist, wird die gesamte Reihe der Teile 16, 9, 6 und 1 durch Drehen des Anschlußstücks 16 in umgekehrter Richtung in die Kupplung 15 zurückgezogen. Das Anschlußstück 16 wird zurückgezogen, bis das gesamte Filterelement 1 in den Zylinder 12 zurückgezogen ist

Der Innendurchmesser des Zylinders 12 liegt fest, so daß das Volumen des Pulvers, welches in dem Raian 21 am offenen Ende des Zylinders 12 aufgenommen werden kann, durch die Entfernung von der scharfen Kante des offenen Endes des Zylinders 12 bis zur Fläche des Filterteils 1 bestimmt wird. Folglich wird das Anschlußstück 16 in die Kupplung 15 zurückgezogen, bis die bestimmte Entfernung unmittelbar darüber ein Volumen für den Raum 21 darstellt, das der gleichen Menge des gewünschten trockenen Pulvers angepaßt ist. Eine nicht dargestellte Kontermutter fixiert die Lage des Anschlußstücks 16 in der Kupplung 15, wenn der Raum 21 angemessen definiert ist.

Die Vorrichtung zum automatischen Abmessen und Abgeben gleicher Mengen trockenen Pulvers wird folgendermaßen betätigt:

a) das offene Ende des Zylinders 12 wird in eine Menge trockenen Pulvers eingebracht,

b) ein Unterdruck wird am offenen Ende des Anschlußstücks 16 aufgebracht und über die Einrichtung 9 und das Befestigungselement 6 auf das Filterelement 1 übertragen,

c) eine vorbestimmte Menge trockenen Pulvers wird in den Raum 21 gezogen,

b) der Zylinder 12 wird aus der Menge trockenen Pulvers herausgezogen und über einem Behälter angeordnet, z. B. einer zweiteiligen harten Kapsel, einer Ampulle oder dergleichen, und e) die abgemessene Menge trockenen Pulvers wird in den Behälter abgegeben, indem der am Anschlußstück 16 aufgebrachte Unterdruck aufgehoben und durch das Aufbringen eines unter Druck stehenden Strömungsmittels ersetzt wird, das mit dem Filterelement 1 in Berührung steht und die im Raum 21 gehaltene gleiche Menge aus demselben ausstößt.

Die schnell austauschbare Membran, welche die erfindungsgemäße Verbesserung bildet, ist genauer in Fig. 3 dargestellt, und das Befestigungselement 6 und das Filterelement 1 sind perspektivisch in den Fig. 4 und S gezeigt.

Das Filterelement 1 besteht aus einem Kunststoffkörper, der aus einem thermoplastischen Material, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polyautal und dergleichen, vorzugsweise Polypropylen, hergestellt sein kann und im wesentlichen die Form eines hohlen Zylinders aufweist. An einem Ende des Kunststoffkörpers ist ein Stück dichtgewobenen Gewebes aufgeschweißt, dais aus synthetischen, einfädigen Fasern, z. B. Polyester, Azetat, Polyamid und dergleichen, vorzugsweise Polyamid, hergestellt ist.

Das Befestigen des Gewebes am Kunststoffkörper wird am besten durchgeführt, indem ein Gewebe aus-

gewählt wird, das aus Fasern besteht, welche einen höheren Schmelzpunkt als der Kunststoffkörper des Filterelements haben. Das Gewebe kann dann auf den Kunststoffkörper geschweißt werden, indem ein Teil dieses Kunststoffkörpers in der Gegend des Gewebes, das daraufgeschweißt werden soll, lokal erwärmt und diese Wärme aufrechterhalten wird, bis der lokale Bereich ausreichend erweicht ist, um das Einbetten des Gewebes in den erweichten Kunststoff zu ermöglichen und dann die Wärme weggenommen wird und man den erweichten Kunststoff abkühlen läßt, wodurch das Gewebe wirksam an dem Kunststoffkörper festgeschweißt wird.

Wie zuvor dargelegt wurde, ist Polyamid die bevorzugte Faser. Das bevorzugte Gewebe besteht aus einer einfädigen Faser, welche dicht zu einem Stoff verwoben ist, in dem die öffnungen zwischen den Fasersträngen ungefähr 1 Mikron betragen. Dies ermöglicht, daß der an einer Seite des Gewebes aufgebrachte verringerte Druck wirksam auf die andere Seite übertragen wird und das trockene Pulver veranlaßt wird, auf Grund der Druckdifferenz zwischen der Fläche des trockenen Pulvers gegenüber dem Atmosphärendruck und dem im Raum 21 in den letzteren zu fließen, welcher durch die vordere Fläche des Filterteils 1 und die Innenwände des Zylinders 12 begrenzt ist. Darüber hinaus verhindert die geringe Größe der öffnungen in dem Gewebe wirksam, daß sich Partikel des trockenen Pulvers durch das Gewebe bewegen, weil nur ein Minimum der Partikel des trockenen Pulvers einen Durchmesser von weniger als einem Mikron hat.

Wenn das Aufbringen des verringerten Druckes beendet und unter Druck stehendes Strömungsmittel zum Filterelement zugeführt wird, kann das unter Druck stehende Strömungsmittel durch die kleinen Öffnungen strömen und die gleiche Menge des trokkenen Pulvers aus dem Raum 21 ausstoßen, wie es oben beschrieben wurde, und dieses trockene Pulver in einen vorher dort angeordneten Behälter abgeben.

Es wurde gefunden, daß aus einfädigen, synthetischen Fasern gewebte Gewebe, wie die oben erwähnten, die Eigenschaft haben, sich nach innen zu biegen, wenn verringerter Druck am Filterelement 1 aufgebracht wird, und sich nach außen biegen, wenn unter Druck stehendes Strömungsmittel zum Filterelement geleitet wird. Wenn z. B. ein einfädiges Gewebe mit einem ungestützten Durchmesser von 6,25 mm und Öffnungen von einem Mikron verwendet wird, das auf das Ende des Filterteils 1 geschweißt ist, erzeugt das Aufbringen eines Unterdruckes von z. B. 457,2 mm Wassersäule eine Auslenkung von ungefähr 180 Mikron und die Anwendung von Druckluft von 0,63 kg/ cm² eine Ablenkung von ungefähr 180 Mikron. Die Biegung des einfädigen Gewebes erzeugt sowohl bei verringerten als auch erhöhten Drucken die fördernde Wirkung des mechanischen Lösens der Partikel aus trockenem Pulver, das an den Fasern anhaftet oder in die öffnungen des Gewebes eingebettet ist. Diese Wirkung dient dazu, das trockene Pulver davon abzuhalten, sich am Filterteil aufzubauen und die Wirksamkeit des Vorganges ungleichförmig zu machen. Es ist wesentlich, daß der am Filterelement aufgebrachte verringerte Druck mit einer konstanten Höhe auf dessen Vorderseite übertragen wird, um die Aufnahme einer gleichmäßigen gleichen Menge trockenen Pulvere im Raum 21 bei wiederholten Zyklen der Aufnahme und Abgabe aufrechtzuerhalten. Das Abgeben dergleichen Menge muß schnell und vollständig erfolgen, und, um diese Notwendigkeit sicherzustellen, muß die Zuführung unter Druck stehenden Strömungsmittels zur vorderen Fläche des Filterelementes unmittelbar und gleichmäßig über die Fläche und mil konstanter Geschwindigkeit erfolgen. Ein Aufbau trockenen Pulvers an dem Gewebe verhindert die Erfüllung dieser Anforderungen. Die Biegung des Gewebes trägt dazu bei, wenn die abwechselnden Zykler verringerten und erhöhten Druckes aufgebracht wer den, die Fläche des Filterelementes frei von trocke nem Pulver zu halten, und vergrößert die Anzahl dei Zyklen, während derer ein Filterteil wirksam verwendet werden kann, über die bei bisher bekannten Materialien und Auslegungen weit hinaus.

Jedoch tritt nach wiederholten Zyklen auf Grund von Ermüdung oder Ansammlung trockenen Pulvers, das nicht abgestoßen werden kann, ein Zeitpunkt ein, an dem das Filterteil ersetzt werden muß. Wenn dieses eintritt, bietet die schnell austauschbare Membran ein Mittel für eine fast sofortige Entfernung des alten Filterelementes und ein Ersetzen desselben durch ein neues Filterelement. Fig. 3 zeigt die schnell austauschbare Membran in einem vertikalen Längsschnitt. In Fig. 3 sind das Filterelement 1 und das Be- festigungselement 6 an ihrem Platz im Zylindei angeordnet, wobei das Befestigungselement 6 fest mil einer Süberlötnaht 13 an der Einrichtung 9 zum Aufbringen verringerten und erhöhten Druckes befestig! ist. Die Einrichtung, mit der die Membran in eine Lage

JO bewegt wird, in der der schnelle Austausch des Filterelements 1 stattfinden kann, wird im folgenden beschrieben.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines an der^zuführenden Einrichtung 9 mittels der Silber lötnaht 13 befestigten Befestigungselementes. Eir Längsschnitt des Endes des Befestigungselements ί gegenüber dem an der zuführenden Einrichtung 9 befestigten Ende ist bis zu einer Tiefe von ungefähr einem Viertel bis ungefähr drei Viertel des Durchmes- sers und über eine Entfernung von ungefähr einem Fünftel bis ungefähr drei Fünftel der Länge des Befe-/igungsclements 6 abgesetzt. Der verbleibende Abschnitt des Befestigungselements 6 ist in Fig. 4 mil 8 bezeichnet, und ein weiterer Abschnitt ist vom ver bleibenden Abschnitt 8 abgesetzt, um eine Kerbe 1 zu bilden. Ungefähr V₄ bis V₄ des Durchmessers des Befestigungselements 6 bleiben in der Kerbe 7 intakt Die Kerbe 7 bildet eine Keilnut, in die ein in Fig. 5 dargestellter Keil 4 hineinpaßt. Die Kerbe 7 und dei verbleibende Abschnitt 8 sind ungefähr gleich lang. Vorzugsweise verbleiben ungefähr V₅ des Durchmessers des Befestigungselements 6 im verbleibender Abschnitt 8 und ²/₅ in der Kerbe 7. Das Befestigungselement 6 hat einen Außendurchmesser, dei ungefähr 0,127 bis 0,254 mm kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders 12 ist Eine Nut 10 ist am Umfang in das Befestigungselemente gedreht, und ein O-Ring 11 ist in der Nut angeordnet Der O-Rinj hat eine solche Dicke, daß sich die Seiten von ungef ähi 0,203 mm bis ungefähr 0,254 mm über die Seiten des Befestigungselements 6 hinauserstrecken und dient als Dichtung zwischen dem Zylinder 12 und dem Befestigungselement.

Mit dem Befestigungselement 6 wirkt das in Fig. 5

perspektivisch dargestellte Filterelement 1 zusammen. Ein Abschnitt des FBterelements ist gegenübet dem Ende, an welchem ein einstückiger, ringförmigei Bund 3 ausgebildet ist, abgesetzt. Weil die Erfindung

eine schnell austauschbare Membran darstellt, ist der abgesetzte Abschnitt gleich lang, wie der abgesetzte Abschnitt des Befestigungselements 6. Jedoch verbleibt die Tiefe des abgesetzten Abschnittes gleich dem Betrag des Durchmessers des Befestigungselements 6 in der Kerbe 7. Eine Keilnut 5 ist in dem verbleibenden Abschnitt des Filterelements 1 mit einer Tiefe angebracht, die gleich dem übrigen Betrag des verbleibenden Abschnitts 8 des Befestigungselements 6 ist.

Die Keilnut 5 bildet eine Ausnehmung, in die der Keil 8 eingepaßt werden kann. Sowohl der verbleibende Abschnitt 4 als auch die Keilnut 5 des Filterelements 1 haben im wesentlichen gleiche Länge und entsprechend dem Keil S und der Keilnut 7 des Befestigungselements 6.

Um einen leichten, doch dichten Sitz sicherzustellen, nehmen die Keilnuten 5 und 7 ungefähr 50,5 bis 51,5 % der Gesamtlänge der abgesetzten Abschnitte sowohl beim Befestigungselement 6 als auch beim Filterelement 1 ein.

Der am Filterelement 1 angeformte, einstückige, ringförmige Bund bildet einen Außendurchmesser für

das Filterelement 1, der an diesem Punkt ungefähr 0,051 bis 0,076 mm kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders 12 ist. Der Hauptabschnitt des Filterelements 1 hat einen Außendurchmesser, der ungefähr 0,127 mm bis 0,254 mm kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders 12 ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Filterelements 1 mit daraufgeschweißter Membran 2 aus Gewebe.

Der Außendurchmesser des Befestigungselements 6 und des Filterelements 1 ist im wesentlichen derselbe. Wenn die an den Teilen 6 und 1 vorgesehenen Keile und Keilnuten zusammengepaßt sind, wirken sie zusammen, um eine gute Befestigung zu bilden, die durch Anordnen beider Teile innerhalb des Zylinders 12 aufrechterhalten wird. Es ist nur eine minimale seitliche Bewegung möglich, und diese reicht nicht aus, die zwei zusammenwirkenden Teile voneinander zu lösen. In diesem Augenblick ist das Filterelement 1 in eine Lage bewegt, in der es sich vollständig außerhalb des Zylinders 12 befindet und ein augenblickliches Außereingriffbringen möglich ist, sowie ein schnelles Ersetzen eines schadhaften Filterelements leicht durchgeführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809647/203

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum automatischen Abmessen und Abgeben von gleichen Mengen eines trockenen Pulvers, mit einem Hohlzylinder, einer porösen, querliegenden und auswechselbar im Zylinder angeordneten Membran und einer mit der Membran in Verbindung stehenden Einrichtung zum Zuführen eines Strömungsmittels mit verringertem und erhöhtem Druck zur Membran, gekennzeichnet durch ein hohlzylindrisches Befestigungselement (6), das mit einem Ende fest mit der Druckzufuhreinrichtung (9) verbunden ist, und durch ein Filterelement (1), an dem die Membran (2) befestigt ist, wobei das Befestigungselement (6) an seinem äußeren Ende einen in Längsrichtung sich erstreckenden Abschnitt aufweist, an dem ein integraler Keil (8), welcher in Eingriff mit einer Keilnut (5) im Filterelement (1) bringbar ist, und eine Keilnut (7), welche mit einem Keil (4) im Filterelement (1) in Eingriff bringbar ist, ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran unter Spannung befestigt ist, um an einem ungestützten Bereich mit einem Durchmesser von 6,25 mm eine Verformung von etwa 180 μ unter einem Unterdruck von etwa 427 mm Wassersäule und von etwa 180 μ bei einem erhöhten Druck von ungefähr 0,63 kp/ cm² zu erzielen.