REIN, Robert (Tillystrasse 5, Nürnberg, 90431, DE)
WALTER, Wolfgang (Rotfeldstrasse 16, Aalen, 73434, DE)
REIN, Robert (Tillystrasse 5, Nürnberg, 90431, DE)
| Patentansprüche 1. Zuführvorrichtung für insbesondere pulverige Stoffe zu einer diese verarbeitenden Einrichtung, insbesondere einen Extruder, umfassend ein Gehäuse mit einem den Stoff aufnehmenden Aufnahmebereich, der seitlich über wenigstens eine flexible Wand, die mittels wenigstens einem an ihr angreifenden beweglichen mechanischen Element bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (19) längs der Wand (8, 9) bewegbar ist, wobei die Wandaußenseite (12, 13) Unebenheiten (14, 15) aufweist, über die das Element (19) bewegt wird, und/oder das sich bei seiner Bewegung drehende Element (19) unrund ist. 2. Zuführvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wandseitigen Unebenheiten (14, 15) als längliche Vorsprünge (16, 17) aus- geführt sind. 3. Zuführvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (16, 17) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elements (19) verlaufen. 4. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entlang der unebenen Wand (8, 9) bewegte Element (19) starr oder drehbar ist. 5. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das unrunde Element (19) eine wellenartig geformte Außenseite aufweist. 6. Zuführvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (19) einen die an der Wand (8, 9) angreifende Außenseite bildenden Kunststoffbelag aufweist. 7. Zuführvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffbelag mittels eines Rings (24), der auf ein drehgelagertes Elementteil aufgezogen ist, gebildet ist. 8. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (19) an einem Schlitten (20), der auf einer Linearführung (21) beweglich gelagert ist, angeordnet ist. 9. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass wenigstens eine weitere flexible Wand (9), vorzugsweise die der ersten Wand (8) gegenüberliegenden Wand (9), und ein längs der Wand (9) bewegbares weiteres Element (19) vorgesehen ist. 10. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, über die die Bewegungsgeschwindigkeit des oder jedes Elements (19) einstellbar ist. 11. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (3) mittels eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Einsatzes (7) seitlich abgegrenzt ist, an welchem Einsatz, der aus einem flexiblen Material besteht, die eine oder die mehreren Wände (8, 9) ausgebildet sind. 12. Zuführvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine den Aufnahmebereich (3) definierende Ausnehmung (6) aufweist, in der die eine oder die mehreren Wände (8, 9) oder der Einsatz (7) angeordnet sind, wobei zu der oder jeder flexiblen Wand (8, 9) eine gehäuseseitig vorgesehene Öffnung (18) führt, die das Element (19) durchgreift. |
Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für insbesondere pulverige Stoffe zu einer diese verarbeitenden Einrichtung, insbesondere einen Extruder, umfassend ein Gehäuse mit einem den Stoff aufnehmenden Aufnahmebereich, der seitlich über wenigstens eine flexible Wand verfügt, die mittels wenigstens einem an ihr angreifenden beweglichen mechanischen Element bewegbar ist.
Eine solche Zuführvorrichtung, häufig auch Seitenbeschickungseinrichtung genannt, dient insbesondere im Bereich der Verarbeitung granulärer oder pulveriger Stoffe dazu, den jeweiligen Stoff einer nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung, üblicherweise einem Ein- oder Mehrschneckenextruder, dosiert zuzuführen. Die Zuführvorrichtung weist hierzu ein Gehäuse auf, häufig nach Art eines Trichters oder Troges, in den der Stoff eingegeben wird. Der Aufnahmebereich mündet o- berhalb einer Fördereinrichtung, üblicherweise einer Zuführschnecke oder einer Doppelschnecke, über die der Stoff längsgefördert wird und dem Extruder dosiert zugegeben wird.
Vor allem bei der Zuführung pulveriger Stoffe kann es nun vorkommen, dass das pulverige Material an den Wänden des Aufnahmebereichs anhaftet und auf diese Weise der Auslassquerschnitt des Aufnahmebereichs zu der oder den Förderschnecken hin kontinuierlich abnimmt, weil sich dieser Bereich zusetzt. Hieraus resultiert, dass weniger Stoff in den Förderschneckenbereich gelangt, mithin also auch weniger Stoff zudosiert werden kann. Um dem entgegenzutreten ist es bekannt, den Aufnahmebereich mit wenigstens einer flexiblen Wand zu versehen respektive seitlich zu begrenzen und dieser Wand ein an ihr außenseitig angreifendes bewegliches mechanisches Element zuzuordnen, über das die Wand intermittierend bewegt, also verformt wird, so dass an ihr anhaftendes Material auf- grund der Wanddeformation abfällt. Ein solches im Stand der Technik bekanntes mechanisches Element ist in Form eines Paddels ausgestaltet, also eines flächigen, plattenförmigen Bauteils, das um eine parallel zur Wand verlaufende horizontale Achse schwenkgelagert ist und über einen entsprechenden Antrieb ver- schwenkt werden kann. Während dieser Schwenkbewegung wird es gegen die flexible Wand bewegt, drückt diese dabei leicht nach innen und verformt sie, so dass daran befindliches Material abfällt. Zwar kann hierüber ein Anhaften des Material einigermaßen verhindert werden, jedoch ist der mechanische Aufwand be- achtlich groß. Darüber hinaus ist, da es sich um eine infolge der relativ langsam erfolgenden Schwenkbewegung eher langsam und harmonisch ablaufende Wandverformung handelt, nicht immer eine weitgehende Materialablösung sichergestellt.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Zuführvorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Materialablösung ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Element längs der Wand bewegbar ist, wobei die Wandaußenseite Unebenheiten aufweist, über die das Element bewegt wird, und/oder das sich bei seiner Bewegung drehende Element unrund ist.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Wand durch bewusstes Vorsehen von Unebenheiten oder Unsymmetrien der aneinander angreifenden Bauteile, nämlich dem bewegten Element und der Wandaußenseite, quasi rüttelnd zu verformen respektiv zu bewegen, um so das anhaftende Material quasi durch eine Rüttel- oder Schlag- oder Vibrationsbewegung abzulösen. Hierzu sind zwei unterschiedliche Erfindungsausgestaltungen denkbar. Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist die Wandaußenseite mit Unebenheiten versehen, vorzugsweise in Form von länglichen Vorsprüngen, die an der Außenseite der vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial wie Gummi oder dergleichen bestehenden Wand ausgeformt sind. Das Element, das sich vorzugsweise dreht, bei dieser Erfindungsausgestaltung jedoch nicht drehen muss, wird über diese Unebenheiten bewegt. Das heißt, dass das Element quasi über diese Unebenheiten „rattert", während welcher Bewegung infolge des dauernden Auf- und Ablaufens auf die Vorsprünge zwangsläufig die Wand deformiert wird und es zu einer quasi rüttelnden Bewegung kommt. Nachdem über die Wandfläche eine Vielzahl solcher Unebenheiten vorgesehen sind, beispielsweise 10 oder 20 parallel laufende Vorsprünge, längs welcher bzw. über welche das Element fährt, kommt es zwangsläufig während einer einzigen Elementbewegung zu einer Vielzahl von Rüttelbewegungen, die ein hervorragendes Ablösen gewährleisten. Die Frequenz der Verformungs- oder Rüttelbewegung hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit des Elements ab. Je schneller das Element fährt, desto schneller ist die Wandbewegung und umgekehrt.
Zusätzlich oder alternativ zur Ausformung der Wandaußenseite mit den Unebenheiten ist es auch denkbar, das bei seiner Bewegung drehende Element selbst unrund auszubilden, also beispielsweise mehreckig. Auch hierüber kann eine entsprechende Wandverformung erreicht werden, wenn das Element sich drehend entlang der Wand bewegt und diese in Abhängigkeit von der gerade anliegenden Elementgeometrie entsprechend deformiert wird.
Das Element verfährt vorzugsweise automatisch, gesteuert über einen entsprechenden Antriebsmotor, über den es entlang einer Linearführung bewegt wird. Denkbar ist aber auch ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder oder auch ein Spindelantrieb, auf dem eine das Element führende Mutter läuft. Gesteuert wird die Elementbewegung über eine entsprechende Steuerungseinrichtung, in der die Bewegungszeitpunkte wie auch die Bewegungsgeschwindigkeit je nach Bedarf festgelegt werden kann.
Die wandseitigen Unebenheiten sind wie bereits beschrieben bevorzugt als längliche Vorsprünge ausgebildet, die zweckmäßigerweise senkrecht zur Bewegungs- richtung des Elements verlaufen. Das Element selbst ist bevorzugt horizontal zu bewegen, nachdem die Förderschnecken horizontal liegen und der Aufnahmebereich senkrecht hierzu steht. Dementsprechend sollten die Vorsprünge vertikal verlaufen.
Dabei kann das entlang der unebenen Wand bewegte Element starr oder drehbar sein. Im Falle einer starren Elementausführung kann es sich hierbei um einen hinreichend gut auf der Wandaußenseite gleitenden, vorzugsweise an seiner Spitze rundlich ausgeführten Zapfen oder Gleitschuh oder dergleichen handeln. Ein drehendes Element ist zweckmäßigerweise als einfache Rolle ausgeführt.
Das unrunde Element weist bevorzugt eine wellenartig geformte Außenseite auf. Das heißt, dass beispielsweise eine runde Grundform gegeben ist, wobei außenseitig ein Wellenprofil vorgesehen ist. Auch eine reine mehreckige Ausführung, z.B. 8-eckig, ist denkbar.
Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn das Element einen die an der Wand an- greifende Außenseite bildenden Kunststoffbelag aufweist, der aus einem Material ist, das eine gute Haftung zum Wandmaterial aufweist. Denn allein durch die Reibung zwischen der Elementaußenseite und der Wandaußenseite ist die Drehung des Elements, das nicht aktiv gedreht wird, sicherzustellen. Zweckmäßigerweise werden sowohl beim Wandmaterial als auch beim Kunststoffbelagmaterial hinrei- chend: adhäsive Kunststoffe verwendet, die nicht aufeinander abgleiten, so dass eine Drehbewegung sichergestellt ist. Der Kunststoffbelag ist am einfachsten in Form eines Rings ausgebildet, der auf ein drehgelagertes Elementteil aufgezogen ist. In der Mitte ist also die drehgelagerte Scheibe vorgesehen, auf die der Gummiring aufgespannt ist, sei es, dass dieser rund ist, wenn die Wand selbst profiliert ist, sei es, dass dieser unrund ist, wenn die Wand nicht zwangsläufig profiliert ist. Bei einer mehreckigen Ausführung ist z.B. ein mehreckiges drehgelagertes Element vorgesehen, auf das ein die Außenseite bildender Gummiring aufgezogen ist.
Um das Element möglichst einfach bewegen zu können, ist dieses zweckmäßigerweise an einem Schlitten angeordnet, welcher Schlitten auf einer Linearförderung beweglich gelagert ist. Zum Schlittenantrieb sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Zum einen kann der Schlitten selbst einen kleinen Motor aufweisen, der ein schlittenseitiges Zahnrad antreibt, das mit einer Zahnstange der Line- arführung kämmt. Denkbar sind aber auch ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder, der den Schlitten nebst Element auf der Linearführung verschiebt. Auch der Einsatz von Federelementen, die am Schlitten und einem lagefesten Punkt angreifen und Rückstell- oder Spannkräfte zur Schlittenbewegung aufbauen, ist denkbar, wie auch eine Gewindespindel, die über einen Motor gedreht wird und auf der eine Gewindemutter läuft, die wiederum mit dem Schlitten verbunden ist.
Wenngleich es bereits ausreichend sein kann, nur eine flexible Wand vorzusehen, ist nach einer vorteilhaften Erfindungsausgestaltung wenigstens eine weitere flexible Wand, vorzugsweise die der ersten Wand gegenüberliegende Wand vorgesehen, der ein eigenes bewegbares Element zugeordnet ist, wobei die Wand und das Element in gleicher Weise ausgeführt sind wie die erste Wand und das erste Element. Das heißt, dass an zwei gegenüberliegenden Wänden die erfindungs- gemäß realisierte Rüttelbewegung realisiert werden kann, so dass ein Zusetzen vollkommen ausgeschlossen ist.
Weiterhin ist zweckmäßigerweise eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, über die die Bewegungsgeschwindigkeit und letztlich auch die Bewegungszeitpunkte des jeweiligen verfahrbaren Elements eingestellt werden können. Das heißt, dass je nach zugeführtem Material die Elementbewegung materialspezifisch eingestellt werden kann. Wird körnigeres oder granuläres Material verwendet, so ist ein Anhaften in der Regel ausgeschlossen, so dass das Element nicht oder nur sehr selten bewegt werden muss. Anders bei der Verarbeitung von pulvrigem Material, wo das Element häufiger bewegt werden muss.
Zur Ausbildung respektive Anordnung der einen oder der mehreren Wände im Aufnahmebereich ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Aufnahmebereich mittels eines im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigen Einsatzes seitlich abgegrenzt ist, an welchem Einsatz, der aus einem flexiblen Material besteht, die eine oder die mehreren Wände ausgebildet sind. Das heißt, dass im Gehäuse eine ebenfalls im Wesentlichen rechteckige Öffnung oder Ausnehmung vorgesehen ist, die den Aufnahmebereich definiert. In diese ist der Einsatz eingesetzt. Infolge dieser Rechteckform ist auch sichergestellt, dass die eine oder die beiden über das Element deformierten Wände auch flächig verlaufen, so dass das Element in einer seitlichen Linearbewegung die Wand verformend verfahren werden kann. Unter Verwendung eines solchen Einsatzes, der den Auf- nahmebereich damit vollständig an allen vier Seiten auskleidet, ist das Positionieren der Wände besonders einfach.
Um bei einer solchen Ausgestaltung das Element auf einfache Weise in Wir- kungsverbindung mit der jeweiligen flexiblen Wand zu bringen ist wie bereits beschrieben das Gehäuse mit einer den Aufnahmebereich definierenden Ausnehmung versehen, wobei zu der oder jeder flexiblen Wand, die den Aufnahmebereich begrenzt, eine gehäuseseitig vorgesehene Öffnung führt, die das Element durchgreift. Das heißt, dass an einer oder an zwei gegenüberliegenden Gehäuse- Seiten Längsöffnungen vorgesehen sind, durch die hindurch das Element auf die freiliegende Wandaußenseite greift.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnun- gen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines die flexible Wände aufweisenden Ein- satzes,
Fig. 3 und zwei Ansichten der Wandverformung bei einer Elementbewegung, Fig. 4 wobei die Wand mit Unebenheiten versehen und das Element rund ist, und
Fig. 5 und zwei Ansichten zur Darstellung der Wandverformung, wobei die Fig. 6 Wand eben ist und das Element unrund ausgeführt ist.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung 1 , umfassend ein Gehäuse 2, in oder an dem ein Aufnahmebereich 3 vorgesehen ist, der zur Aufnahme eines über die Zuführvorrichtung zuzuführenden Stoffes dient. Auf das Gehäuse 2 ist z.B. ein Trichter aufsetzbar, der in den Aufnahmebereich 3 mündet, und in den das zu fördernde Material gegeben wird. Zur Stoffförderung dienen beim gezeig- ten Ausführungsbeispiel 2 miteinander kämmende, das Gehäuse 3 in entsprechenden Bohrungen 4a, 4b durchsetzende Schnecken, die der Übersichtlichkeit halber hier nicht näher gezeigt sind. Die Schnecken werden in an sich bekannter Weise über einen am Gehäuse 3 angeflanschten Motor drehend angetrieben, das von oben über den Aufnahmebereich 3 auf die Schnecken fallende Material wird hierüber längs gefördert und zum nachgeschalteten Extruder oder dergleichen, der an der Anschlusswand 5 anschließt, transportiert.
Der Aufnahmebereich 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rechteckig, wozu im Gehäuse eine diese Form definierende Ausnehmung 6 vorgesehen ist, in die ein Einsatz 7 eingesetzt ist, der aus einem hinreichend flexiblen Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Gummi, besteht. Der Einsatz 7 weist e- benfalls eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, nachdem er die Ausnehmung 6 vollständig an allen vier Seiten auskleidet. Am bzw. durch den Einsatz 7 sind zwei einander gegenüberliegende flexible Wände 8, 9 ausgebildet. An diesen Wänden 8, 9 wie auch natürlich an den entsprechenden beiden anderen Seitenwänden 10, 11 liegt das aufzunehmende und zuzuführende Material an. Die jeweilige Außenseite 12, 13 der jeweiligen Wand 8, 9 ist, siehe Fig. 2, bei diesem Ausführungsbeispiel mit Unebenheiten 14, 15 in Form von hier vertikal und parallel zueinander laufenden Vorsprüngen 16, 17 versehen. Es ergibt sich hier also eine Art Wellen- oder Rippenprofil an den jeweiligen Wandaußenseiten, wobei die Unebenheiten an ihrer Außenseite auch gerundet sein können, wie auch ihre Anzahl und ihr Abstand beliebig gewählt werden kann, solange sie in der erfindungsgemäßen Weise mit dem noch zu beschreibenden Element zusammenwirken.
Dieses Rippen- oder Wellenprofil an den jeweiligen Wandaußenseiten dient dazu, eine quasi rüttelnde Wandverformung zu ermöglichen. Hierzu ist am Gehäuse 2 jeweils eine Öffnung 18 vorgesehen, wobei in Fig. 1 nur die vorderseitige Öffnung 18 gezeigt ist. Diese längliche, horizontal verlaufende Öffnung führt in den Bereich der Aufnahme 6, so dass die jeweilige Wandaußenseite 12, 13 frei liegt.
Zur Deformation und Rüttelbewegung der Wand ist ein mechanisches Element 19 vorgesehen, wobei jeder Wand 8, 9 ein solches mechanisches Element 19 zuge- ordnet ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Element als Rad oder Rolle ausgeführt, die drehbar auf einem Schlitten 20 angeordnet ist, der wiederum auf einer Linearführung 21 , die benachbart zur Öffnung 18 horizontal liegend verläuft, längsbeweglich ist. Zum Bewegen des Schlittens 20 und damit des Elements 19 auf der ünearführung 21 kann ein Antriebsmotor und ein Zahnrad/Zahnstangentrieb, ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder oder ein Gewindespindelantrieb etc. vorgesehen sein. Der jeweilige Antrieb ist hier nicht näher dargestellt.
Die konkrete Anordnung ist nun derart, dass das Element 19 in der Öffnung 18 eingesetzt ist respektive diese durchgreift und mit seiner Außenseite 22 an der Wandaußenseite 12 anliegt. Das Element 19 besteht aus einem am Schlitten drehgelagerten Rad oder einer Rolle 23, auf die ein die Außenseite 22 bildender Ring 24 aus Kunststoff oder Gummi aufgezogen ist. Mit diesem Ring 24 respektive seiner Außenseite 22 drückt nun das Element 19 gegen die Außenseite 12 der Wand 8, deformiert diese also etwas und drückt sie nach innen.
Wird nun das Element 19 auf der Linearführung 21 horizontal von links nach rechts und zurück bewegt, so rollt das Element 19 auf der Außenseite 12 der Wand 8 entlang. Nachdem die Außenseite 12 über die Vorsprünge 16 profiliert ist, kommt es dabei zwangsläufig zu einem Überrollen der Vorsprünge 16 und der zwischen diesen befindlichen Täler 25. Hierbei kommt es, siehe die Figur 4, zwangsläufig zu einer kontinuierlichen lokalen Deformation der Wand, die sich jedoch aufgrund der Profilierung ständig ändert, je nach dem, ob das Element nun über einen Vorsprung rollt oder über ein zwischen zwei Vorsprüngen befindliches Tal. Hieraus resultiert eine Art Rüttelbewegung der Wand, die relativ heftig bewegt wird, so dass etwaiges anhaftendes Material sofort von der Innenseite der Wand gelöst wird. Nachdem ein entsprechendes Rütteln an beiden einander gegenüberliegenden Wänden 8, 9 erfolgt, wird hierüber mit besonderem Vorteil das Zusetzen des Aufnahmebereichs mit anhaftendem Stoff vermieden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine alternative Ausgestaltung einer „Rüttelvorrichtung". Gezeigt ist auch hier ein Ausschnitt beispielsweise der Wand 8, deren Au- ßenseite 12 jedoch ebenflächig ist, das heißt, hier sind keine Unebenheiten in Form von Vorsprüngen ausgeführt. Dafür ist hier das Element 19 unrund ausgeführt, was auf einfache Weise wiederum über einen auf die Rolle 23 aufgezogenen Ring 24, der außenseitig entsprechend profiliert ist, realisiert werden kann. Infolge der Unebenheit, die hier über vier vorspringende Abschnitte 26 realisiert ist, kann, siehe die Figuren 5 und 6, in gleicher Weise eine Rüttelbewegung realisiert werden, nachdem auch hier die flexible und federnde Wand 8 je nach Stellung des Elements 19 mehr oder weniger stark nach innen gedrückt respektive nach außen zurück federt.
Alternativ zu Realisierung der Elementprofilierung über den aufgezogenen Ring 24 ist es auch denkbar, die Rolle 23 mehreckig, z.B. 4-, 6- oder 8-eckig auszuführen und einen einfachen Gummiring, der die gut reibenden Außenseite bildet, aufzuziehen.
Bei der Wahl der Materialien, aus denen die Wände 8, 9 und die jeweiligen Elemente 19 respektive deren Kunststoff- oder Gummiaußenflächen gebildet sind, ist darauf zu achten, dass eine hinreichend hohe Reibung zwischen den Materialien gegeben ist, nachdem die Drehbewegung des Elements 19 nicht aktiv erfolgt, sondern ausschließlich reibungsbedingt beim Verschieben längs der Linearführung 21 einsetzt.
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