DE29700303U1

DE29700303U1 - Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren

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Publication number: DE29700303U1
Application number: DE29700303U
Authority: DE
Original assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2007-01-11

Description

VORRICHTUNG ZUM VOLUMETRISCHEN DOSIEREN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren, insbesondere eine Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren von pulverförmigen Materialien für eine mechanische bzw. hydraulische Presse.

Zum volumetrischen Dosieren sind Dosierungsvorrichtungen bekannt, bei denen ein z. B. zylinderförmiger Dosierungsbehälter mit einer vertikalen Durchflußstrecke an seinem oberen und seinem unteren Ende verschließbar ist. Als Verschlußmechanismus dienen Verschluß- bzw. Dosierkegel.

Zum Betrieb einer Presse wird in einem ersten Schritt von einem oberhalb der Dosierungsvorrichtung gelegenen Pulversilo durch den oberen Verschlußmechanismus Pulver in den Dosierungsbehälter gefüllt, wobei der untere Verschlußmechanismus geschlossen ist. Nachdem der Dosierungsbehälter mit Pulver gefüllt ist, schließt in einem zweiten Schritt der obere Verschlußmechanismus den Dosierungsbehälter nach oben hin ab, so daß kein Pulver mehr in den Dosierungsbehälter gelangen kann. In einem dritten Schritt öffnet der untere Verschlußmechanismus, so daß das Pulver aus dem Dosierungsbehälter hinausfällt. Das Pulver wird dabei über ein Pulvertransportsystem, das unter der

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Dosierungsvorrichtung angeordnet ist, &zgr;. B. einen Rosettenfüller, in eine Matrize einer Presse entleert.

Zum groben Verändern der Füllmenge der Dosierungsvorrichtung wird diese zerlegt und es werden je nach erforderlicher Füllmenge unterschiedlich große Einsätze, die entsprechend vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet sind, in die Behälterkammer eingesetzt. Die Einsätze liegen mit ihrem Außenumfang bündig an der Innenwandung des Dosierungsbehälters an und Verringern so den Innendurchmesser des Raums zur Aufnahme des Pulvers. Für eine größere Veränderung der zu dosierenden Pulvermenge muß die gesamte Dosierungsvorrichung aus der Anlage ausgebaut und zerlegt werden, um den Einsatz im Dosierungsbehälter auszutauschen.

Damit sind daher sehr aufwendige Austauscharbeiten und lange Betriebsausfallzeiten verbunden.

Die Innenwände der Einsätze sind von oben nach unten stufenweise verschieden stark abgeschrägt, so daß sich der Innendurchmesser von oben nach unten hin verringert. Beim Entleeren des Pulvers aus der Behälterkammer bleiben oftmals Pulverreste auf den schrägen Innenwandungen liegen, wodurch dann eine zu geringe Pulvermenge in die Matrize der Presse gefüllt wird.

Zum feinen Verändern der Füllmenge des Dosierungsbehälters führt durch den oberen Verschlußmechanismus eine Anordnung aus einer Gewindespindel und Hülsen. Dabei stehen die Hülsen mit der Gewindespindel in Eingriff, so daß sie zur Veränderung des Dosierungsbehälter-Volumens durch das Drehen der Gewindespindel in den Dosierungsbehälter hineingesenkt bzw. in diesem hochgehoben werden können. Für diese Feinabstimmung der Füllmenge des Dosierungsbehälters ist somit ebenfalls eine aufwendige Technik unter Verwendung vieler Bauteile erforderlich. Zudem unterliegen die Elemente einem relativ hohen Verschleiß.

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Der Übergangsbereich der äußersten Hülse zum oberen Verschlußmechanismus ist so ausgebildet, daß Luft beim Befüllen des Dosierungsbehälters mit Pulver aus dem Dosierungsbehälter austreten kann. Dabei kann die Luft bei einer schnellen Befüllung. nicht schnell genug austreten und es besteht die Gefahr einer Brückenbildung des Pulvers.

Derartige Dosierungsbehälter sind in der Praxis nur für Volumen bzw. Füllmengen von mindestens 100 qcm geeignet. Wird das Volumen durch Verringern des Innendurchmessers der Einsätze oder den Einsatz größerer Hülsen auf der Gewindespindel verringert, so bildet das Pulver beim Einfüllen in den Dosierungsbehälter Brücken mit darunter liegenden Hohlräumen aus, was zu nicht tolerierbar schwankenden Füllmengen führt. Kleine Pulvermengen sind mit einer derartigen Dosierungsvorrichtung schlecht dosierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum feineren Dosieren zu schaffen, die zudem einfach an unterschiedlichste erforderliche Dosierungsvolumen anzupassen ist.

Die vorstehende Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Für den Aufbau einer pneumatisch betätigten Dosierungsvorrichtung sind nur wenige, einfach aufgebaute Bauteile erforderlich, die zudem einfach zusammensetzbar und damit auch einfach und schnell austauschbar sind. Bei einer derartigen Dosierungsvorrichtung ermöglicht der geradlinige Pulverfluß bei einem großen Querschnitt des Innenraums durch den freien Fall des Pulvers ein zügiges Befüllen mit z. B. Pulver und ein zügiges Entleeren. Zudem bleiben keine Pulverreste im Dosierungsbehälter bzw. an dessen Wänden zurück. Bei einem solchen Aufbau wird nicht nur die Anzahl der einzelnen Bauelemente verringert, sondern es werden auch

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V.:

nur Bauelemente verwendet, die einem nur geringen Verschleiß unterliegen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das Verstellelement ist einfach aufgebaut, unterliegt einem nur geringen Verschleiß und kann ohne eine Unterbrechung des Betriebs schnell an kleinere erforderliche Volumenänderungen angepaßt werden. Insbesondere können auch Volumen unter 100 qcm genau eingestellt werden.

Durch den einfachen, modulartigen Aufbau sind auch große Volumenänderungen einfach und schnell einzustellen, wobei zur Anpassung nur eine kurze Betriebsunterbrechung erforderlich ist.

Durch den Einsatz dünner Verschlußschieber geht ein nur geringer Material- bzw. Pulvertransport aus der Vorrichtung heraus verloren. Zudem wird dadurch eine erhöhte Genauigkeit gewährleistet.

Der Einsatz ringförmiger Labyrinthdichtungen als Entlüftungselement ermöglicht eine einfache und schnelle Entlüftung der Vorrichtung, wodurch eine Brückenbildung vermieden wird.

Durch die Proportionalität des Regeldrucks zu der Verringerung des Dosierungsbehälter-Volumens ist eine einfache, insbesondere automatisierte Steuerung des Volumens möglich.

Bei der Anordnung eines Entlüftungselements über dem zweiten Verschlußelements und direkt darüber einem Dosierungselement wird eine besonders schnelle und sichere Entleerung der Dosierungsvorrichtung gewährleistet.

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Filzdichtungen ermöglichen bei einer nur geringen Reibung eine gute Abdichtung ohne übermäßig zu Erwärmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Dosierungsvorrichtung

in Seitenansicht,

Fig. 2 einen Längsschnitt senkrecht zu dem Schnitt der Fig. 1 durch eine modifizierte Dosierungsvorrichtung in Seitenansicht, Fig. 3 einen Schnitt durch ein oberes Übergangsmodul, ein oberes Entlüftungsmodul und ein oberes Verschlußmodul in Seitenansicht, Fig. 3A einen Schnitt durch das Verschlußmodul in

Draufsicht und
Fig. 4 einen Schnitt durch ein Dosierungsmodul, ein unteres Entlüftungsmodul und ein unteres Verschlußmodul in Seitenansicht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist eine Dosierungsvorrichtung für vorzugsweise Pulver in Durchflußrichtung von oben nach unten ein erstes Übergangsmodul 1, ein erstes Entlüftungsmodul 2, ein erstes Verschlußmodul 3, ein erstes und ein zweites Festvolumenelement 4a bzw. 4b, ein Dosierungsmodul 5, ein zweites Entlüftungsmodul 6, ein zweites Verschlußmodul· 7 und ein zweites Übergangsmodul· 8 auf.

Das zweite Übergangsmodul· 8 und/oder das zweite Verschiußmodul· 7 sind mit einer Maschine fest verbunden, wie einer mechanischen Presse, der über ein Puivertransportsystem iOb dosierte Puivermengen zuzuführen sind. Die einzelnen Bauteile 2-7 sind vorzugsweise hohlzylinderförmig aufgebaut. An ihrer Oberfiäche weisen sie um deren jeweilige

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Zylinderöffnung herum eine gegenüber dieser erweiterte Hülse 2I₇ 31, 41a, 41b, 51, 61 bzw. 71 auf. An ihrer unteren Fläche weisen die Bauteile 1-7 entweder entsprechende Hülsen 12, 52 oder ringförmige Vorsprünge wie z. B. 43a oder 43b auf. Die ringförmigen Vorsprünge 43a oder 43b sind so bemessen, daß sie als Zentrierringe in die Hülse z. B. 41b bzw. 51 des darunterliegenden Bauteils formschlüssig eingesetzt werden können. Bauteile, wie z. B. in der Darstellung das erste Verschlußmodul 3 und das erste Festvolumenelement 4a, bei denen an den aneinanderliegenden Oberflächen jeweils Hülsen 32 bzw. 41a übereinanderliegen, werden mittels eines separaten Zentrierrings miteinander verbunden, der beim Zusammenstecken der Bauteile in deren Hülsen gesteckt wird. Die Anordnung von Hülsen und festen Zentrierringen an den Bauteilen 1-8 erfolgt dabei vorzugsweise so, daß bei jedem Bauteil entweder an dessen Ober- oder Unterseite jeweils eine Hülse ausgebildet ist.

Von der Maschine, an der eines der unteren Bauteile befestigt ist, ragen mehrere nicht dargestellte Gewindestangen nach oben. Die Gewindestangen sind um die Anordnung der übereinandergesteckten Bauteile 1-8 herum angeordnet. Eines der oberen Bauteile, vorzugsweise das erste Verschlußmodul 3, das erste Entlüftungsmodul 2 oder das erste Übergangsmodul 1 ist lösbar an den Gewindestangen befestigt. Dadurch werden die einzelnen übereinandergesetzten Bauteile 1-8 für den Betrieb fest miteinander verspannt, können aber zum Austausch einzelner Bauteile schnell und einfach voneinander gelöst werden.

Die einzelnen Bauteile 1-8 können auch in einer anderen Reihenfolge angeordnet werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das zweite Entlüftungsmodul 6 nicht unter dem Dosierungsmodul 5 sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Festvolumenelement 4a bzw. 4b eingesetzt. Alternativ können insbesondere bei hohen Anordnungen für große Füllvolumen auch weitere Entlüftungsmodule, Festvolumenelemente und/oder

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Dosierungsmodule zwischen beliebigen Elementen eingesetzt werden.

Nachfolgend werden die einzelnen Bauteile beschrieben. Das erste Übergangsmodul 1 dient, wie in Fig. 3 dargestellt, zum Verbinden der Dosierungsvorrichtung mit einem Rohr 10a. Über das Rohr 10a wird Pulver von einem über z. B. einen Kugelhahn verschließbaren Pulversilo in die Dosierungsvorrichtung geführt. Der Innenquerschnitt des ersten Übergangsmoduls 1 verjüngt sich trichterförmig nach unten hin. Das erste Übergangsmodul ist über die Hülse 12 in seiner Unterseite und einen eingesetzten Zentrierring 9 mit dem ersten Entlüftungsmoduls 2 verbunden. Dabei sitzt der Zentrierring in der Hülse 21, die in der Oberseite des ersten, oberen Entlüftungsmoduls 2 ausgebildet ist.

Im ersten Entlüftungsmodul 2 ist eine Labyrinthdichtung 25 eingesetzt, die nach unten hin bis zu etwa einem Verschlußblech 34 des Verschlußmoduls 3 reicht. Über die Labyrinthdichtung 25 wird Luft aus dem Bauteil unter dem Verschlußmodul 3 herausgelassen, wenn Pulver durch das Verschlußmodul hindurchfällt.

In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Entlüftungsmodul 2 über seinen z. B. kragenförmig angeflanschten Zentrierring 23 in die Hülse 31 eingesetzt, die in der Oberseite des ersten Verschlußmoduls 3 ausgebildet ist.

Der Grundaufbau des ersten und des zweiten Verschlußmoduls bzw. 7 ist aus Fig. 4 zusätzlich in einer zweiten seitlichen Schnittansicht ersichtlich, die senkrecht zu der Schnittansicht der Fig. 3 genommen ist. In Fig. 3A ist zusätzlich ein weiterer schematischer Schnitt durch die Verschlußmodule in Draufsicht dargestellt. Wie aus den Fig. ersichtlich, bestehen die Verschlußmodule 3, 7 aus zwei fest miteinander verbundenen plattenförmigen Elementen 35a, 75a

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bzw. 35b, 75b. Zwischen diesen ist eine Bahn 36, 76 ausgebildet, in der ein Verschlußblech 34, 74 geführt wird. Das Verschlußblech 34, 74 ist mit einer Stärke von vorzugsweise 0,3 mm sehr dünn gehalten, so daß beim Verschieben möglichst wenig Pulver mitgeschleppt wird. Aber auch herkömmliche Schieber mit anderen Stärken können eingesetzt werden. Zum Erhöhen der Stabilität ist das Verschlußblech 34, 74 längs einer Seite zwischen zwei Leisten 77a bzw. 77b eingespannt. Die Leisten 77a bzw. 77b sind in entsprechenden Bahnen 78a bzw. 78b im Verschlußmodul 3, 7 gelagert und führen seitlich aus diesem heraus. Zum Verschieben des Verschlußblechs 34, 74 sind die Leisten 77a und 77b mit z. B. einem pneumatischen Zylinder gekoppelt. Durch das Verschlußblech 34, 74 führt ein Loch 79, das in einer ersten Endstellung des Verschlußblechs 34, 74 Pulver durch die untere Querschnitts-Öffnung 8 0 des Verschlußmoduls 3, 7 in das darunter liegende Bauteil 4 bzw. 8 fallen läßt. In einer zweiten Endstellung des Verschlußblechs 34, 74 fällt mit dem Verschlußblech mitgeschlepptes Pulver durch eine Auslaßeinrichtung 81 seitlich aus der Dosierungsvorrichtung heraus.

Zur Abdichtung des Verschlußblechs 34, 74 gegenüber den plattenförmigen Elementen 35a, 35b, 75a, 75b dienen in diese eingelassene Filzringe 82, die in Draufsicht oval verlaufen.

Die Festvolumenelemente 4a, 4b sind vorzugsweise zylinderförmige Röhren mit verschiedenen Aufnahmevolumina.

Das verstellbare Dosierungsmodul 5 ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Außenrohr 54 aus einem starren Material und einem darin eingesetzten, elastischen Verstellelement 55 aus Kunststoff, z. B. Gummi, aufgebaut. Das Verstellelement 55 besteht aus einem Hohlzylinder bzw. einer hohlzylinderförmigen Membran mit einem freien Innendurchmesser, der vorzugsweise dem Innenquerschnitt der über und unter dem Dosierungsmodul 5

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angeordneten Bauteile 3-7 entspricht, und einer Wandung, die für Pulverdosierung vorzugsweise mehrere Millimeter bis über einen Zentimeter stark ist. An den beiden Stirnflächen sind ähnlich den anderen Bauteilen 1-8 hülsenförmige Aussparungen zur Aufnahme von Zentrierungsringen 9 ausgebildet. Zudem ist im Umfangsbereich jeder Stirnfläche des Verstellelements 55 ein umlaufender Kragen 57 ausgebildet, der in eine von zwei entsprechenden Aussparungen 58 in der stirnseitigen Innenwandung des Außenrohrs 54 eingreift. Dadurch ist das Verstellelement 55 in dem Außenrohr 54 fest und luftdicht eingespannt.

Durch das Außenrohr 54 führt eine vorzugsweise als Gewindebohrung ausgebildete zentrale Bohrung 59 bis zum Verstellelement 55 hin. An der Bohrung 59 wird ein nicht dargestellter Stutzen zum Anschließen eines Schlauchs befestigt, z. B. eingeschraubt.

Um den Innendurchmesser des Dosierungsmoduls 5 bzw. des Verstellelements 55 zu verringern, wird über die Bohrung Überdruck zwischen das Außenrohr 54 und das Verstellelement 55 gepreßt. Durch die Beaufschlagung des Verstellelements mit Druckluft biegt es sich bogenförmig von der Innenwand des Außenrohrs 54 weg, wie dies gestrichelt dargestellt ist, und in den Innenraum hinein.

Die Volumenänderung ist etwa proportional zur Luftdruckdifferenz. Bei Testmessungen ergab sich z. B. bei einem Luftdruck von 0 bar ein Füllvolumen von 165 g, bei 1,0 bar von 130 g und bei 1,9 bar von 110 g.

Für eine feine Regulierung des Füllvolumens ist es erforderlich, Drücke im Bereich von 0-5 bar variieren zu können. Dazu muß die Wand des Verstellelements 55 entsprechend dick sein, damit der Querschnitt rund bleibt. Bei zu hohem Druck wird der sich verengende Querschnitt instabil und schnappt zusammen.

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Für Abmessungen von 10 cm Höhe, 8 cm Außen- und 4 cm Innendurchmesser hat sich für feine Pulver bei Drücken bis zu 5 bar ein Verstellelement 55 mit einer SHORE-Härte von 50 55 shA bewährt. Der zentrale Innendurchmesser ändert sich dabei im Bereich von 25 bis 40 mm und das Verstellvolumen beträgt etwa 40 qcm. Bei einer SHORE-Härte von 30 shA schnappt das Verstellelement bei diesen Abmessungen bereits bei etwa 2,5 bar zusammen.
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Ein Verstellelement 55 mit einer SHORE-Härte von 30 bietet sich aber beispielsweise für den Einsatz in flachen Dosierungsmodulen an.

Die Druckluft wird vorzugsweise über ein mechanisches Präzisions-Druckregelventil an das Dosierungsmodul angelegt. Über z. B. den Wert der erforderlichen Preßkraft einer zu beschickenden Presse kann ein Korrekturwert für die Pulvermenge bestimmt werden. Dieser Korrekturwert kann zu einer fernverstellbaren oder automatischen Luftdruckänderung am Dosierungsmodul und damit einer automatischen Anpassung der Pulvermenge eingesetzt werden.

Soll mit dieser Dosierungsvorrichtung Pulver mit einer sehr geringen Korngröße dosiert werden, so ist der Einsatz mehrerer Belüftungselemente wichtig, da die Rieselfähigkeit des Pulvers mit der Korngröße abnimmt.

Alternativ können mit einer derartigen Dosierungsvorrichtung anstelle von Pulver auch flüssige und pasteuse Massen sowie Schlicker dosiert werden.

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Claims

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren, insbesondere zum volumetrischen Dosieren von pulverförmigen Materialien für eine mechanische bzw. hydraulische Presse, die einen Dosierungsbehälter (4a, 4b, 5) zwischen einer oberen und einer unteren Verschlußeinrichtungen (3 bzw. 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Dosierungsbehälters (4a, 4b, 5) als verstellbares Dosierungselement (5) ausgebildet ist, wobei das Füllvolumen von dessen Füllraum unter Einsatz von Überdruck verringerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Dosierungselement (5) aus einem vorzugsweise zylinderförmigen und starren Außenbehälter (54) und einem darin eingesetzten elastischen Verstellelement (55) besteht, wobei eine zentrale Öffnung (59) zum Einpressen von insbesondere Druckluft zentral durch den Außenbehälter (54) zum Verstellelement (55) hin führt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verstellelement (55) als Hohlzylinder aus vorzugsweise Kunststoff, insbesondere Gummi ausgebildet ist. 5

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem stirnseitigen Außenumfang des Verstellelements (55) ein radial abstehender Umfangskragen (57) ausgebildet ist, der in eine entsprechende Aussparung (58) in der Innenwandung des Außenbehälters (54) eingreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (3, 7) und/oder das Dosierungselement (5) und/oder Festvolumenelemente (4a, 4b) und/oder Entlüftungselemente (2, 6) und/oder Übergangselemente (1, 8) als Steckmodule mit einer vorzugsweise hohlzylindrischen Form ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenz-Füllvolumen des verstellbaren Dosierungselements (5) etwa proportional zum anliegenden Differenz-Druck ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußeinrichtungen (3, 7) zum Öffnen bzw. Verschließen einer Durchgangsöffnung (80) jeweils ein dünnes Verschlußblech (34, 74) mit einer Durchlaßöffnung (79) aufweisen, das vorzugsweise weniger als 1 mm, insbesondere etwa 0,3 mm dick ist.

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&Iacgr; &Igr;

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen einem Verschlußblech (34, 74) einer Verschlußeinrichtung (3, 7) und Führungseinrichtungen (36, 76) Dichtungen (82) aus Filz eingesetzt sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zumindest ein Entlüftungselement (2, 6) mit einer Labyrinthdichtung (25) im Bereich der Dosierungsvorrichtung, insbesondere jeweils ein Entlüftungselement (2, 6) über jeder Verschlußeinrichtung (3, 7) eingesetzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthdichtung (25) eines über einem Verschlußelement (3, 7) angeordneten Entlüftungselements (2, 6) in dessen Innenraum bis zu etwa dessen Verschließmechanismus (34, 74) hinunterreicht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet ,

daß Entlüftungselemente (2, 6) zwischen weiteren Bauteilen (1, 3-5, 7, 8) eingesetzt sind. 25

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fall- und Staustrecken für ein zu dosierendes Medium durch alle Bauteile (1 - 8) einen im wesentlichen konstanten und vorzugsweise rohrförmigen Querschnitt aufweisen.

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