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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS AND DEVICE FOR PREPARING PRECISELY WEIGHED, PREDEFINED FILLING QUANTITIES OF BULK MATERIALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/012899
Kind Code:
A1
Abstract:
A process and device are useful for automatically filling transport bags with precisely weighed bulk materials, the predefined filling quantities of bulk materials being cyclically prepared by controlling delivery from a differential bagging weigher (1) by determination of the differential weight, with direct filling of the bags by a flow-type filling pipe (32, 32'). The predefined weight of bulk material is directly fed into bags as a dense flow by a flow-type filling pipe using the shortest route. Most technical weighing problems may thus be transferred without any detrimental effects to the subsequent filling of the differential weigher container, so that they no longer occur when the filling weight is prepared. Very high outputs per hour may thus be obtained, in particular in the case of bagging carrousels (31).

Inventors:
NAEF PETER (CH)
Application Number:
PCT/CH1992/000006
Publication Date:
August 06, 1992
Filing Date:
January 13, 1992
Export Citation:
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Assignee:
BUEHLER AG (CH)
International Classes:
B65B1/32; G01G11/08; G01G13/00; G01G13/04; G01G13/08; (IPC1-7): B65B1/32; G01G11/08; G01G13/08
Domestic Patent References:
WO1986005875A11986-10-09
WO1983004306A11983-12-08
WO1989007574A11989-08-24
WO1991011689A11991-08-08
Foreign References:
EP0348077A11989-12-27
EP0346610A21989-12-20
EP0288415A21988-10-26
FR2384246A11978-10-13
Other References:
WAGEN+DOSIEREN Nr. 6, 20. November 1989, MAINZ Seiten 241 - 245; R. URBAN: 'GRAVIMETRISCH DOSIEREN - MIT BANDWAAGE ODER DIFFERENTIALWAAGE'
Attorney, Agent or Firm:
ACKERMANN, ERNST (CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum gewichtsgenauen Erstellen von vordefinierten SchüttgutFüllungen in TransportGebinde insbesondere in Säcke, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schüttgut vorzugsweise als Dichtstrom abgefüllt und das Abfüllgewicht während dem Füllvorgang über eine davor stattfindende automatische Differentialverwiegung erstellt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abfüllportionen durch Steuerung der Austragung aus einer DifferentialAbsackwaage über die Ermittlung des Differentialgewichtes zyklisch bereitgestellt und über einen Absackstutzen direkt in Säcke abgefüllt werden, wobei das Differentialwägesystem einen Diffe¬ rentialwägebehälter mit Schüttgutzudosierung und einer gesteuerten Produktaustragung sowie Rechnermittel aufweist, welche von Gewichtswerten des Wägesystems sowohl den Sack wie den WägebehälterFüllvorgang steuern.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Absackung über ein Absackkarussell mit wenigstens 3 Absackstutzen erfolgt, welche als Fliess¬ befüllstutzen ausgebildet sind.
4. Verfahren nach Patentanspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zyklisch abwechselnd nach jeder oder mehreren Abfüllungen eine Nachfüllung der Differential Absackwaage erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der DifferentialAbsackwaage das 1,5 bis höchstens das 5fache, bevorzugt das 1,5 bis 3fache einer Portion bereitgestellt wird und vorzugsweise Transportsäcke von 10 bis 100 kg Gewicht abgefüllt werden.
6. Automatische FüllVorrichtung insbesondere für Säcke zum gewichtsgenauen Erstellen vordefinierter Füllmengen mit einer Waage sowie Dosier und Steuervorrichtungen nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie eine DifferentialAbsackwaage (1) mit einer steuerbaren Produktaustragvorrichtung mit Direktübergabe an einen Absackstutzen (32, 32', 32' * ) aufweist.
7. Automatische FüllVorrichtung nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Produktaustrag der DifferentialAbsackwaage (1) direkt in einen Fliessbefüllstutzen (32, 32' , 32' ' ) einer Sackanhängevorrichtung mündet.
8. Automatische FüllVorrichtung nach Patentanspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am Ende des Austragbereiches der Differential Absackwaage (1) eine steuerbare Verschliesseinrichtung angeordnet ist.
9. Automatische Füllvorrichtung für Produkte von ungüns¬ tigem Fliessverhalten nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie einen aufrechten Waagebehälter, eine drehzahlsteuerbare Austragschnecke mit einem im wesentlichen horizontal gerichteten Austrag aus dem Waagebehälter, sowie ein Überleitstück von dem Waagenbehälter zu der Austragschnecke und Differential Wägeelementen aufweist, wobei der Austrag über die Schwerkraft direkt in den Absackstutzen mündet.
10. Automatische Füllvorrichtung nach Patentanspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass die DifferentialAbsackwaage (1) wenigstens eine Grob und eine Feindosierung, beziehungsweise dass das Differentialwägesystem wenigstens eine Grobdosierwaage sowie eine Feindosierwaage aufweist.
11. Automatische Füllvorrichtung nach Patentanspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Grob und der Feinaustrag gesteuerte Zwangs¬ austragelemente, vorzugsweise Austragschnecken (8) sind.
12. Automatische FüllVorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Produktaustragvorrichtung als Dosierung mit steuerbaren Dosierschiebern (61', 61') ausgebildet ist.
13. Automatische Füllvorrichtung nach einem der Patent¬ ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die DifferentialAbsackwaage (1) einem Absack¬ karussell (31) zugeordnet ist und im Zyklus des Absackkarussells (31) die je vorbestimmten Portionen über einen Absackstutzen, respektiv Fliessbefüllstutzen zur Absackung übergibt.
14. Automatische SackfüllVorrichtung nach Patentanspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwei Differentialschüttwaagen einem Fliessbefüll¬ stutzen eines Absackkarussells zugeordnet sind.
15. Automatische Sackfüllvorrichtung nach einem der Patentansprüche 7 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Fliessbefüllstutzen mit einem freien Durchtrittsquerschnitt versehen ist, der vorzugsweise etwa dem Querschnitt des Produktaustrages entspricht, oder kleiner ist als dieser.
16. Automatische Sackfüllvorrichtung nach einem der Patentansprüche 13 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie als Hochleistungsabsackstation mit zwei Grobdosierwaagen sowie einer Feindosierwaage mit zugeordneten Rechnermittel ausgebildet ist, und das Absackkarussell 3 6 Fliessbefüllstutzen aufweist.
Description:
Verfahren zum gewichtsgenauen Erstellen von vordefinierten Schüttgut-Füllmengen sowie Füllvorriching

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum genauen

Erstellen von vordefinierten Schüttgut-Gewichten in

Transportgebinde insbesondere in Säcke sowie eine automatische FüllVorrichtung.

Stand der Technik

Neben den klassischen Transportgebinden kennt man im Bereich der sogenannten Verpackungsindustrie spezia¬ lisierte Abfüll- und Verpackungseinrichtungen für Konsumgebinde. Im Regelfall werden dabei Füllmengen von einigen hundert Gramm, höchstens einigen kg erstellt. 5 - 10 kg Gewichte werden im Regelfall als obere Grenze empfunden. Die Grosse ist angepasst für ein leichtes Handhaben für Verkauf und Konsument, reε ektiv vom Verkaufsladen zum Endverbraucher, zum Beispiel in der Küche. Transportgebinde dienen vorwiegend für den Transport von einem Verarbeitungsbetrieb zum nächstfolgenden. Im klassischen Fall von der Mühle zum Bäcker. Das Gewicht von Transportgebinden, meistens angepasst an männliche Mitarbeiter, liegt zwischen 20 und 100 kg.

In der Praxis bildeten sich für die Abfüllung von Transportsäcken drei Automatisierungsstufen heraus, entsprechend den spezifischen Anforderungen:

- automatische Portionenbereitstellung Anhängen und Verschliessen des Sackes von Hand

- automatische Portionenbereitstellung Anhängen der Säcke von Hand vollautomatische Verschliessung der Säcke

- automatische Portionenbereitstellung vollautomatische Sackanhängung und Sackverschliessung

Daraus ist ersichtlich, dass in jedem Fall die Portionenbereitstellung die Basis für alle Automatisierungsstufen ist. Das Kernproblem liegt darin, in einer kleinen Zeitspanne Schüttgutportionen zu bilden und präzise abzuwägen. Ein und dasselbe Schüttgut kann sich verschieden verhalten, ob das Gut während dem Transport sich mit Luft vermischen konnte und ein mehr oder weniger flüssigkeitsähnliches Verhalten bekommen hat, oder ob extreme Bedingungen wie Wärme oder Kälte auch der Maschinenelemente und daraus resultierende Haftkräfte zwischen Schüttgut und Wandteilen stören.

Im Vergleich zu den Dimensionen von Lager-Siloanlagen stellen die Sackinhalte kleine Portionen dar. Trotzdem ergeben sich für die Dimensionierung von Abfülleinrichtungen zum Beispiel von Zwischendepots grosse Abmessungen. Wenn von Raumhöhen von 3 bis 4 m ausgegangen wird, nehmen die Absackeinrichtungen 1 - 2 Stockwerke in Anspruch.

Nach der Schüttwaage wird meistens eine Waagenschütttrimelle verwendet, damit der volle Waageninhalt vor dem Sack in einem Zwischenpuffer aufgefangen wird, was ebenfalls Höhe benötigt.

Entgegen der Praxis der vergangenen zwei Jahrzehnte, den Sack durch Tank- und Grossbehältertransport zu ersetzen, besteht nun wieder eine umgekehrte Tendenz zum Klein- Transportgebinde, also dem Sack. In vielen Ländern verlangen Berufsverbände eine Reduzierung des Sackgewichtes von zum Beispiel 50 auf 25 kg, was bei gleicher Ausstosstonage eine Verdoppelung der Anzahl Säcke mit sich bringt. Deshalb sind zunehmend Absackstationen mit einer sehr hohen Stückzahl-Leistung gefragt. Für speziell feine Industrie-Produkte wie Zement, Kalk, Kunststoffe usw. sind die sogenannten Ventilsäcke am meisten verbreitet. Das Produkt wird über einen schnabelartigen Füllstutzen durch eine entsprechend kleine Ventilöffnung des Sackes eingefüllt.' Nach Errei¬ chen des gewünschten Gewichtes kann die Sacköffnung durch vorbereitete Papierfalten sofort verschlossen werden.

Der enorme Vorteil liegt darin, dass das Produkt nur sehr wenig mit Luft vermischt wird. Der Hauptnachteil dieses Systems liegt in der beschränkten Einsatzfähigkeit. Getreide, Griess, Mehl, Kleie und Futtermittel usw. haben bekanntlich stark unterschiedliche Schütt-Gewichte, so dass in die selbe Sackgrösse bei unterschiedlichen Produkten verschiedene Gewichte abgefüllt werden.

Bei den klassischen Mehlsäcken stört eine geringe Menge Leerraum im gefüllten, verschlossenen Papier- oder Plastiksack dagegen nicht, da dieser Sack nach der Füllung, sei es mit einer Nähmaschine oder mittels Leim, dicht verschlossen wird.

Der Sack eignet sich für einen einfachen Stückgut¬ transport über grössere Distanzen und ist vor Ort in vielerlei Hinsicht eine bequeme Einheit für ein optimales "Handling". Je nach spezifischem Gut sind besondere Kriterien, wie Fragen der Hygiene, staubfrei, pralle Sackfüllung, im Vordergrund. In fast allen Fällen wird vom Abnehmer präzises Füllgewicht jedes einzelnen Sackes verlangt. Nur durch einen hohen Automatisierungsgrad lassen sich aber kostengünstig eine grosse Zahl Säcke pro Stunde gewichtsgenau abfüllen. Vom Gesetzgeber müssen in der Regel bei den sogenannten Nettoabsackwaagen über Eichvorschriften gewisse methodische Spielregeln einge¬ halten werden. Für die Erstellung einer vordefinierten Füllmenge ergibt sich daraus folgender Wägeablauf:

- O-Tarierung des Wägebehälters

- Grobdosierung

- Feindosierung

- Stillstand

- Kontrolle der Abfüllmenge bzw. des Sollgewichtes

- evtl. Korrektur des Grobstrom- und /oder des Feinstrom- abschaltpunktes

Bei höheren Absackleistungen kann die O-Tarierung sowie die Kontrolle der Abfüllmenge und daraus resultierend Korrektur des Feinstromabschaltpunktes nur noch zyklisch, das heisst zum Beispiel bei jeder 20. Schüttung erfolgen. Folgende Verwiegeeinflussgrössen sind zudem zu berücksichtigen:

- Der Pralldruck des Grob- und Feinstromeε

- Der Dopplereffekt

- Der Nachstrom des Grob- und Feinstromes

- Die unterschiedliche Fallhöhe bei unterschiedlichen Absackgewichten.

Über Jahrzehnte entstand für die besondere Aufgabenstel¬ lung die sogenannte Absackwaage, am weitesten verbreitet als Nettoabsackwaage. In der Absackwaage selbst wird das vorbestimmte Portionengewicht wägegenau vorbereitet, welches nach Anhängung eines leeren Sackes an einen Sack¬ stutzen in der kürzest möglichen Zeit in den Sack abge¬ füllt wird. Auf diese Weise werden von mehreren 100 bis über 1000 Portionen pro Stunde bereitgestellt und das Produkt in die entsprechende Zahl Säcke abgefüllt. In vielen Einsätzen werden heute wesentlich grössere Leistungen verlangt, zum Beispiel bis zu 2000 Portionen pro Stunde.

Nettoabsackwaagen entleeren das Füllgewicht plötzlich und mit sehr hoher Leistung. Daraus entstehen einige ernst zu nehmende Probleme. Der Sack bläht sich durch die Luftverdrängung durch die Befüllung stark auf und belastet zusätzlich das Sackmaterial. Zudem nimmt die Schüttung während der Entleerung bei pulverartigen Produkten eine beachtliche Menge Luft auf, so dass die Entlüftung des Sackstutzens ein weiteres, bekanntes Problem darstellt. Der Sackstutzen muss auch aus Gründen einer optimalen Entlüftung und raschen Befüllung möglichst gross gewählt werden. Zur Erreichung hoher Leistungen wird ein hoher Automatisierungsgrad vorausgesetzt und deshalb ein automatischer Sackanhänger eingesetzt. Grosse Sackstutzen beeinträchtigen aber die Funktionssicherheit eines mechanischen Sackbehängers erheblich. Für Produkte, die durch Verdichtungselemente in ihrem Volumen reduziert werden können, um die Fertigpackung zu verkleinern beziehungsweise teures Sackmaterial zu sparen, erhöht sich die Verdichtungszeit aufgrund der starken Fluidisierung des Produktes und reduziert die Absackleistung.

Als Verbindung von der Waage zum Sackstutzen wird ein Waagen-Schütt-Trichter eingesetzt. Behangserscheinungen in diesem Trichter beeinflussen einerseits die Gewichtsgenauigkeit der Packung und andererseits die Hygiene sehr negativ. Speziell bei Produkten die stark zum Haften neigen ist eine häufige Reinigung besonders des Schütttrichters unvermeidlich.

Eines der Ziele der Erfindung war die Reduzierung der Bauhöhe, bedingt duch die Behältertechnik, und insbesondere mögliche Störeinflüsse auf demVerschiebeweg des Schüttgutes so tief wie möglich zu halten.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung wurde insbesondere die Aufgabe gestellt, die bekannten Nachteile so weit wie möglich zu beheben, den Packvorgang zu verkürzen, das heisst die Leistung zu erhöhen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Schüttgut vorzugsweise als Dichtstrom abgefüllt und das Abfüllgewicht im Sack während dem Füllvorgang über eine davor stattfindende automatische Differentialverwiegung erstellt wird.

Wie in der Folge gezeigt wird, ist mit der Erfindung ein Durchbruch für die Erhöhung des Automatisierungsgrades, der Betriebssicherheit, der Betriebshygiene, ins¬ besondere aber im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit gelungen. Die gesamte mit der Absackung betraute Fachwelt hatte bisher versucht, mit enormen Aufwendungen, aber nur teilweisem Erfolg, die störenden Einflussgrössen unter Kontrolle zu bringen.

Ein wesentlicher Teil der Störeffekte ist aber mit der neuen Erfindung ganz einfach nicht mehr vorhanden, so zum Beispiel:

- kein Pralldruck des Grob- und Feinstromes

- kein Dopplereffekt

- kein Nachstrom des Grob- und Feinstromes

- keine variierende Fallhöhe

- keine Waagenschütttrimelle und entsprechende Staubzone

- keine Wechselstutzen

Eine weitere Gruppe von Störquellen konnte in ihrem Einfluss drastisch gemindert werden:

- es tritt nur noch eine minimale Fluidisierung auf

- der Aufwand für die Verdichtung des Schüttgutes im Sack und die Notwendigkeit der Sackrüttelung ist mini¬ miert

- wesentliche Verkleinerung des Sackstutzens

Die Erfindung erlaubt eine grosse Zahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen.

Es wird vorgeschlagen, dass die Abfüllportionen durch Steuerung der Austragung aus einer Differential- Absackwaage über die Ermittlung des Differentialgewichtes zyklisch bereitgestellt und über einen Absackstutzen direkt in Säcke abgefüllt werden.

Dazu weist das Differentialwägesystem einen Differentialwägebehälter mit Schüttgutzudosierung und einer gesteuerten Produktaustragung sowie Rechnermittel auf, welche von Gewichtswerten des Wägesystems sowohl den Sack- wie den Wägebehälter-FüllVorgang steuern.

Bevorzugt erfolgt zyklisch, abwechselnd nach jeder oder nach mehreren Abfüllungen eine Nachfüllung des Differen¬ tialwaagebehälters. Es wird in der Differentialwaage das 1,5 bis höchstens das 5-fache, bevorzugt das 1,5 bis 3- fache einer Portion bereitgestellt, woraus Transportsäcke von 10 bis 100 kg Gewicht abgefüllt werden können.

Die Erfindung betrifft ferner eine automatische Füllvorrichtung, insbesondere für Säcke zum gewichts¬ genauen Erstellen vordefinierter Füllmengen mit einer Waage sowie Dosier- und Steuervorrichtungen und ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Differential- Absackwaage mit einer steuerbaren Produktaustrag¬ vorrichtung mit Direktübergabe an einen Absackstutzen aufweist.

Damit lässt sich nicht nur die ganze Füllvorrichtung einfacher, niedriger und hygienischer bauen, sondern erlaubt einen enormen Automatisierungsschritt, so dass auch das Ziel der Verdoppelung der Absackleistung ohne Nachteile erreichbar ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann mannigfacherweise weiter ausgestaltet werden. So mündet in einer bevorzugten Ausführungsform der Produktaustrag der Differential-Absackwaage (1) direkt in einen Fliess¬ befüllstutzen einer Sackanhängevorrichtung. Der Ver- wiegungsvorgang kann dadurch verbessert werden, dass am Ende des Austragsbereiches der Differential-Absackwaage eine steuerbare Verschliesseinrichtung angeordnet ist.

Für Produkte mit ungünstigem Fliessverhalten wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen aufrechten Waagebehälter, eine drehzahlsteuerbare Austragschnecke mit einem im wesentlichen horizontal gerichteten Austrag

aus dem Waagebehälter, sowie ein Überleitstück von dem Waagebehälter zu der Austragschnecke und Differential- Wägeelementen aufweist, wobei der Austrag über die Schwerkraft direkt in den Absackstutzen mündet. Vorzugsweise weist dabei die Differential-Absackwaage sowohl eine Grob- wie eine Feindosierung auf, wobei der Grob- und der Feinaustrag als gesteuerte Zwangs- austragselemente, vorzugsweise Austragschnecken ausgebildet sind. Für freifliessfähige Produkte wird dagegen vorgeschlagen, dass die Produktaustrag¬ vorrichtung als Dosierung mit steuerbaren Dosierschiebern (61, 61') ausgebildet ist.

Bei einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Differential- Absackwaage einem Absackkarussell zugeordnet und übergibt im Zyklus des Absackkarussells die je vorbestimmten Portionen über einen Absackstutzen, respektiv Fliessbefüllstutzen zur Absackung.

Für die Ausbildung von höchsten Absackleistungen werden in einer Anlage vorzugsweise zwei oder mehrere Differential-Absackwaagen für einen Fliessbefüllstutzen eines Absackkarussells zugeordnet. Es können dabei entweder in Tandembetrieb oder kurzzeitig mit doppelter Stundenleistung die Portionen bereitgestellt werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesexi, wenn der Fliessbefüllstutzen einen freien Durchtritts¬ querschnitt, der kleiner ist oder etwa dem Querschnitt des Produktaustrages aus dem Waagebehälter entspricht, aufweist. Diese Massnahme erlaubt ebenfalls eine Steigerung der Automatisierung, da ein kleiner Sackstutzen einfacher ist, um die raschen mechanischen Bewegungen des Sackanhängers durchzuführen. Zudem kann

für einen grossen Bereich von zum Beispiel 20 bis 100 kg Säcke der gleiche Absackstutzen verwendet werden.

Die Hochleistungsabsackstationen weisen zwei Grobdosier¬ waagen sowie eine Feindosierwaage mit zugeordneten Rechnermittel und das Absackkarussel 3 - 6 Fliessbefüll¬ stutzen auf.

Diese Konstellation erlaubt Programme für eine exakte Kontrolle der Produktverschiebung zu erstellen, so dass zum Beispiel nach einer bestimmten Produktmenge, die abgesackt werden uss, nirgends Produktreste bleiben. Auch können mit der gleichen Absackeinrichtung Produkt¬ wechsel schneller vorbereitet und durchgeführt werden.

In der Folge wird die Erfindung anhand einiger Ausfüh- rungsbeiεpielen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Es zeigen:

die Figur 1 schematisch eine Einfachabsackstation mit einer Differential-Absackwaage; ie Figur 2 die Differentialverwiegung im Zusammen- εpiel mit einem Absackkarussell; ie Figur 2a das Ablaufspiel der Hauptabsackbewegung; ie Figur 3,3a Verwiegeprinzip einer Netto-Absackwaage ie Figur 4 ein Gewicht-Zeitdiagramm einer Netto-Ab¬ sackwaage des Standes der Technik; ie Figur 5 ein Gewicht-Zeitdiagramm der neuen

Differential-Absackwaage; ie Figur 6 ein Dispositiv für eine Hochleistungsab- sackung zum Beispiel für 1200 Säcke pro Stunde;

die Figur 6a stellt den Bewegungsablauf von der Figur 6 dar, analog Figur 2a; die Figur 7 eine Lösung analog zu der Figur 1 jedoch mit Sackpackmaschine; die Figur 8 ein 4-Stutzen-Absackkarussell für riesel¬ fähige Schüttgüter; die Figur 9 eine Differential-Absackwaage für schwerfliessfähige Güter in grösserem Massstab;

Wege zur Ausführung der Erfindung

Es wird nun auf die Figur 1 Bezug genommen. Eine Differentialwaage 1 ist über Säulen 2, einer Plattform 3 sowie Gewichtserfasselemente 4 abgestützt, respektiv an der Decke 5 aufgehängt.

Die Differentialwaage 1 besteht im wesentlichen aus einem Wägebehälter 6, einem Überleitstück 7 und einer Zwangsaustragschnecke 8, welche von einem Antriebsmotor 9 über ein Getriebe 10 angetrieben und von einem Rechner 11 gesteuert wird. Die Grob- und Feinstromdosierung kann mit einer Dosierschnecke mit 2 Tourenzahlen oder die Feinstromdosierung über eine separat angetriebene, nicht gezeichnete, Feinstromschnecke erfolgen.

Damit von der Speisung 8 kein unkontrollierbarer Nachlauf entsteht, wird die Austrittsöffnung 16 über eine Klappe 15 über den Rechner 11 steuerbar geöffnet und geschlossen. Ein Absackkopf 17, der unabhängig der Differentialwaage 1 auf dem Boden 18 abgestützt ist, weist einen Absackstutzen 19 sowie einen Sackhalter 20 auf, welcher in Figur 1 einen Sack 21 festgeklemmt hält. Die von dem Produkt in dem Sack 21 verdrängte Luft kann über eine Aspiration 22 entweichen. Über eine Gummimembran 23 ist ein Produkt-

speisekopf 24 staubdicht mit dem Wägebehälter 6 verbunden. In den Speisekopf 24 mündet ein Produkt¬ speiseförderer 25, welcher über einen Antriebsmotor 6 zyklisch von dem Rechner 11, respektiv entsprechend dem Waagensignal, gesteuert wird.

In der Figur 2 ist eine Differentialwaage 1 direkt über einem Absackkarussell 31 dargestellt, an welchem Absackstutzen 32, 32', 32'' sichtbar sind. Wichtig ist dabei auch, dass der Sack, besonders bei Faltensäcken, gleichmässig von unten bis oben mit Produkt gefüllt ist. Ein Verdichtungssystem, zum Beispiel ein Seitenpacker 33, verdichtet das Produkt in dem Sack durch Rüttel- und Schwingbewegungen sehr effizient während der Grob- und Feindosierung gleich intensiv von unten nach oben. Je nach Problemstellung kann auch ein zweiter Seitenpacker 33 zum Einsatz kommen, dies hinter einem Absackstutzen 32' oder 32' '. Nach Beendigung der Sackfüllung und der Sackrüttelung wird der Sack auf ein Förderband 34 abgesetzt und durch eine Verschliessstation 35 geführt und für den Wegtransport bereitgestellt.

In der Figur 2a ist ein zeitliches Ablaufschema, zum Beispiel eines Absackkarussells nach der Figur 2 mit vier Absackstutzen dargestellt. Die Kurve 36 gibt den zeit¬ lichen Verlauf der Produktnachfüllung N in der Differen¬ tialwaage 1 an. Die Kurve 37 stellt den Verlauf der Produktaustragung aus der Differentialwaage 1 dar, wobei G der Grobstrom, F der Feinstrom und B die Beruhigungszeit für die Waage ist. Die Linie 38 stellt den zeitlichen Ver¬ lauf der Schrittbewegung des Karussells dar; S bedeutet die Zeit für eine Schrittbewegung eines Sackstutzens um 90°. In der Kurve 39 ist die Rüttelzeit R dargestellt, während der Seitenpacker 33 das Produkt verdichtet.

Die Figuren 3, 3a und 4 dienen der Erklärung der

Fachausdrücke. Dabei bedeuten G = Produkt im

Wägebehälter, P = Pralldruck, D = Dopplereffekt, N = Nachstrom, FH = Fallhöhe.

Die Figuren 3 und 3a zeigen, dass die Menge des Nachstromes (punktiert) abhängig ist von der Fallhöhe. In der Figur 3a ist der Nachstrom kleiner als in der Figur 3. Mit zunehmender Fallhöhe nimmt die Fallgeschwindigkeit des Schüttgutes zu. Je enger im Querschnitt das Wägegefäss ist, desto schneller steigt das Schüttgutniveau in dem Wägegefäss. Durch das nach oben Entgegenwachsen der Schüttgutsäule in der Waage gegen den fallenden Produktstrom entsteht ein analoges Phänomen wie wenn zwei Autos aufeinander stossen. Die Aufprallkraft ist in beiden Fällen grösser, im Vergleich zum Aufprall auf einen stillstehenden Körper. In der Wiegetechnik nennt man dies den Dopplereffekt. Das effektive Endgewicht kann erst festgestellt werden, wenn auch der Nachstrom in dem Wägebehälter sich abgesetzt und die Waage sich beruhigt hat. Diese und andere Störfaktoren müssen bei jeder Schüttgutbehälterwaage berücksichtigt werden, zum Beispiel durch entsprechende Zeitverzögerungen. In der Wägetechnik ist ein Gewicht-Zeitdiagramm gemäss Figur 4 bekannt.

In der Figur 5 ist ein Gewicht-Zeitdiagramm in der Differential-Schüttwaage gemäss der neuen Lösung dargestellt. In dem gezeigten Beispiel ist ein Wechselspiel Waage füllen - Sack füllen dargestellt.

Für die Nachfüllung der Differentialschüttwaage werden ca. 1 - 2 Sekunden benötigt bis ein Gewicht von ca. 25 kg erreicht ist. Ganz wesentlich ist hier, dass für die Nachfüllung mit Ausnahme der letzten Sackfüllmengen nicht

auf ein genaues vordefiniertes Gewicht nachgefüllt werden muss, da nach der Nachbefüllung über die Stillstands¬ ermittlung das exakte Gewicht in der Differential-Schütt¬ waage festgestellt und einem Rechner mitgeteilt wird. Danach wird das Abfüllgewicht mit dem System der Differentialverwiegung auf ein vordefiniertes Gewicht (FA) gesteuert ausgetragen, zuerst als Grobstrom und dann als Feinstrom. Das Abfüllgewicht ist innert ca.4 Sekunden erreicht. Besonders interessant ist nun, dass mit dem Ver- schliessen der Austragsdosierorgane der Differential- Schüttwaage, respektiv dem Moment des Verlassens der letzten Krümmel des Schüttgutes aus dem Wägeteil, sofort die exakte Ist-Gewichtsmessung in der Waage gilt. Der Nachstrom ist schon verwogen. Dopplereffekte, Pralldruck usw. haben bei dem Erstellen des Abfüllgewichtes erkenn¬ bar keinen Einfluss, da diese ausserhalb, respektiv nach der Verwiegung stattfinden. Alle weiter oben aufgeführten Störfaktoren sind aus dem Bereich der Abfüllphase gebannt und in die Nachfüllphase verlagert und so für die Sack¬ füllung und Gewichtserstellung unschädlich gemacht worden.

In der Figur 6 ist schematisch eine komplette Absackanlage dargestellt. Dabei werden die Säcke von einem Anhänge¬ automat 40 an den Fliessbefüllstutzen 32 des Absack¬ karussells 31 angehängt. Die Sackfüllung wird abwechselnd von der Schüttwaage 1, respektiv 1' erstellt, wobei die Nachfüllung - Abfüllung wechselweise erfolgt. Die Fein¬ dosierung wird über einen Rechner 41 gesteuert und ein entsprechender Dosierbefehl an eine Feindosierwaage, wel¬ che ebenfalls als Differentialdosierwaage ausgestaltet ist, gegeben. Über den Rechner 41 kann ebenfalls eine Schüttgutdosierung über Dosierschnecke 43, 43', respektiv 43' ' von einem Verteiler 44 aus erfolgen. Das Absackkarussell ist als 6-Stutzenkarussell ausgebildet.

wobei der sechste, 32', für eine Anhängung der Säcke von Hand vorgesehen ist.

In der Figur 6a ist der koordinierte Funktionsablauf der Figur 6 gezeigten Absackeinrichtung dargestellt analog der Figur 2a. Dabei bedeuten K = Karussell; MWBC-GI = Differential-Absackwaage, Grobstrom I; MWBC-GII = Diffe¬ rential-Absackwaage, Grobstrom II; MWBC-F = Differential- Absackwaage, Feinstrom; R = Rüttler.

In der Figur 7 ist eine weitere, etwas konfortablere Ausführungsform einer sogenannten Sackpackmaschine dargestellt, wobei es sich um einen Einzelabsackstutzen handelt. Ein einzelner Sack 21 wird analog zu der Figur 1 angehängt, wobei ein teleskopartiger Sackstutzen eine Vertikalbewegung V ausführt, womit in dem Sack 21 jegliche Staubbildung vermieden werden kann. Die Füllung erfolgt hier über eine angetriebene Füllschnecke 50. Die Vertikalbewegung erfolgt über einen Pneumatikzylinder 51. Diese als Sackpackmaschine bekannte Absackeinrichtung ist hier über eine Stütze 53 auf den Boden abgestützt, analog zu der Figur 1. Für die Bewegungsabläufe werden von der Bedienungsperson über ein Eingabegerät die gewünschten Daten vorgegeben. Ein Absackspiel läuft dann in der Folge über ein Steuergerät 54, respektiv die entsprechende Waagensteuerung 55 ab.

In der Figur 8 ist anstelle der Differentialwaage 1 der Figur 1 mit Zwangsaustrag eine Differentialwaage 60 für freifliessfähige Güter mit einstellbarem Austrag¬ dosierschieber 61, 61' dargestellt. Dabei können über Pneumatikzylinder 62 sowie die Waagensteuerung 63 verschiedene DosierStellungen gewählt werden, um ein rasches und doch optimales Füllen der Säcke zu erhalten. Es entstehen nun einige sehr interessante kombinatorische

Effekte. Ein Auffangtrichter 64 ist als eine Baueinheit mit dem Absackstutzen 32 ausgebildet. Beide Teile sind wie ein Speisekopf 65 über eine Stütze 66 auf dem Fussboden 18 fest abgestützt. Der Wägebehälter 6 weist oben und unten im Bereich von Gummimanschetten 67, respektiv 68 Querschnittsgleichheit auch mit den festen Übergangs¬ stücken auf. Über ein Luftausgleichsrohr 69 wird nun alle unten im Sack verdrängte Luft grossquerschnittig nach oben geleitet, so dass hier weder Staub- noch Differenz¬ druckprobleme zwischen oben und unter entstehen.

Im Speisekopf 65 ist unter einer Trimelle 70 ein steuer¬ barer Schieber 71 angeordnet, welcher über einen Pneuma¬ tikzylinder 72 betätigt wird. Die Waagenelektronik ist direkt an einen Steuerkasten 73 angeschlossen, von wel¬ chem aus die Hauptarbeitsbefehle gegeben werden, so auch an eine teilautomatische Sackklemmenvorrichtung 74.

In der Folge wird nun auf die Figur 9 Bezug genommen. Der Produktionsstrom Pl tritt senkrecht in eine Differentialwaage 1 für schwerfliessfähige Güter oben ein, und verlässt diese unten wiederum als P2. Die DurchflussmessVorrichtung weist einen Speisekopf 102 auf, der mit einer Plattform 103 über Konsolen 104 fest verbunden und auf den Boden 105 abgestützt ist. Ein Zulaufröhr 106 ebenso wie ein Ableitungsrohr 107 sind ortsfest. Der Wägeteil 108 ist gegenüber dem Speisekopf 102 sowie gegenüber dem Ableitungsrohr 107 je über eine flexible Gummimanschette 109. staubdicht verbunden. Das Wägeteil 108 besteht aus einem aufrechten Waagenbehälter 110, welcher im unteren Teil eine leichte konische Verjüngung 110' aufweist. Der Waagebehälter 110 und die konische Verjüngung sind als runde Rohrform gestaltet. Zwischen dem Wagenbehälter 110 und einer Austragschnecke 111 ist ein Überleitstück 112 angeordnet, das den Übergang

von der aufrechten Rohrform des Waagebehälters 110 in eine horizontale Rohrform der Austragschnecke 111 produkt- flusstechnisch optimal sicherstellt. Wie in der Figur 1 weist das Überleitstück 112 von oben nach unten einen etwa konstanten Querschnitt auf, und hat bei dem Ausführungs¬ beispiel eine Form von rund zu rechteckig. Das Wägeteil 108 ist in Umfangsrichtung an zum Beispiel drei Gewichtsmesswertaufnehmer 113 an der Plattform 103 aufgehängt. Sehr interessant ist die Aufhängung des ganzen Wägeteiles 108 mit Einschluss eines Antriebs- motores 114, so dass der Antriebsmotor 114 und die Austragschnecke 111 in je eine entgegengesetzte Richtung über das Wägeteil 108 hinausragen, und in einem gewissen Umfang bezüglich einer Mittelachse 115 einander das Gleichgewicht halten. Unmittelbar an das Zulaufröhr 106 befindet sich ein Vorbunker 116, der von einem Pneumatikzylinder 117 und einer Bodenklappe 118 über eine elektronische Steuerung 119, respektiv eine pneumatische Signalumformung 120 nach wählbarem Programm steuerbar ist, wobei Sollwerte für die Produktaustragung von einem externen Rechner 121 und die Istwert-Gewichtssignale von dem Gewichtsmesswertaufnehmer 113 gewonnen werden.

Der Vorbunker weist weniger als 50 % des maximalen Fassungsvermögens des Waagenbehälters 110 auf, bevorzugt etwa 30 % bis 90 %. Damit wird aber ganz bewusst von der konventionellen Anwendung einer Differentialwaage auch hier abgewichen, da für die Füllung des Waage.ibehälters nur ein Teil vorspeicherbar ist, damit der Zulauf wägetechnisch ebenfalls erfassbar ist, was für die Erfassung eines Produktionsstromes wichtig ist, wenn nicht zusätzliche Regelgeräte für den Zulauf noch in Kauf genommen werden.

Der Waagenbehälter weist etwa eine doppelte Höhe seines Durchmessers auf, wobei der Durchmesser 0,3 bis 0,6 m betragen kann. Die Rohrschnecke weist hierzu einen Durchmesser von 1,100 bis 0,250 m auf, so dass ein mittleres Verhältnis von Waagenbehälterquerschnitt zu Rohrschneckenquerschnitt von etwa 1 : 10 entsteht.

In der Figur 9 ist noch ein weiterer, besonders interessanter Ausgestaltungsgedanke dargestellt, indem der Antriebsmotor 114 mit oder ohne angeflanschter Austragschneckenwelle 122 über einen Auszug 123 schubladenartig in Richtung der Achse 124 der Austrag¬ schnecke 111 ausziehbar ist. Dies erlaubt ganz besonders hohen Ansprüchen an die Reinhaltung des Produktweges gerecht zu werden.

In dem aufrechten Wagenbehälter 110 senkt sich das Produkt stetig in senkrechter Richtung ab, wird mit dem Überleitteil 112 direkt in dem Einzug der Austragschneckenwelle 122 geführt und horizontal von dem Waagebehälter 110 ausgetragen und wiederum senkrecht über das Ableitungsrohr 7, messtechnisch neu kontrolliert, stetig abgegeben.