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Dosiervorrichtung für schüttbare Materialien, insbeson-
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dere pulverförmige oder körnige Materialien.
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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für schüttbare Materialien,
insbesondere pulverförmige oder körnige Materialien, mit einem zwischen einer Beschickungsöffnung
und einer Abgabeöffnung iund -einer AbgabeöffnungY im Materialflußquerschnitt angeordneten,
sich nach seinem Umfang öffnende, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Zellen
aufweisenden, um eine den Materialflußquerschnitt durchquerende Achse drehbaren
Rotor.
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Solche als Zellenrad-Dosiervorrichtungen bekannte Konstruktionen besitzen
im Materialflußquerschnitt einen diesen Querschnitt ausfüllenden Rotor in Form eines
Zellenrades. Das Zellenrad ist mit großvolumigen Zellen versehen, die voneinander
durch von einer Nabe ausgehende Zellenwände getrennt sind. Die Materialabgabe erfolgt
intermittierend, wobei jeweils der gesamte Inhalt einer Zelle freigegeben wird.
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Soll das zu dosierende Material die Dosiervorrichtung zumindest annähernd
kontinuierlich verlassen, sind die bekannten Vorrichtungen nicht geeignet. Sie eignen
sich insbesondere auch nicht dazu, eine Fläche gleichmäßig mit dem zu dosierenden
Material zu bedecken, indem z.B.
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zwischen der Dosiervorrichtung und der zu bedeckenden, bandförmigen
Fläche eine Relativbewegung in Bandlängsrichtung stattfindet. Solche Aufgaben stellen
sich z.B.
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bei der Beschichtung eines bandförmigen Materials mit einem schüttfähigen
Material. Es ist ersichtlich, daß
es in diesem Fall darauf ankommt,
eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Bandbreite sicherzustellen.
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Eine andere praktische Einsatzmöglichkeit für eine im wesentlichen
kontinuierlich und gleichmäßig über eine vorgegebene Breite Material abgebende Dosiervorrichtung
ergibt sich bei der Mischung schüttfähiger Materialien während eines Verfahrensablaufs,
wobei durch in Bandlaufrichtung aufeinanderfolgende Dosiervorrichtungen die Materialien
in einander überdeckenden Schichten auf ein horizontal laufendes Förderband abgegeben
werden, wobei am Bandende das Material in der gewünschten Mischung abgeworfen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervorrichtung der
eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß sie für die vorstehend erläuterten
oder ähnliche Einsatzgebiete verwendbar ist, daß also zumindest annähernd kontinuierlich
und gleichmäßig über eine vorgegebene Breite das zu dosierende Material abgegeben
wird. Dabei soll sich die Dosiervorrichtung insbesondere für pulverförmiges oder
auch körniges Material verwendbar sein, wobei unter körnigem Material z.B.
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auch in Schneidmühlen zerkleinerter Kunststoffabfall verstanden wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Rotor als Zellenwalze
ausgebildet ist, an deren Umfang die Zellen zwischen beiden axialen Enden der Zellenwalze
als von Stegen getrennte, flache Rinnen verlaufen, daß zur Ausfüllung des Mäterialflußquerschnitts
dieser ersten Zellenwalze eine zweite, parallele Zellenwalze
dieser
Art derart zugeordnet ist, daß beide Zellenwalzen synchron gegenläufig anttreibbar
sind, daß die Stege beider Zellenwalzen nach Art einer Schrägverzahnung aneinander
abwälzbare Flanken aufweisen und daß der Achsabstand und die Winkelstellung der
Zellenwalzen zueinander in Umfangsrichtung einstellbar sind.
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Da die Zellen als flache, rinnenförmige Vertiefungen der Walzenoberfläche
ausgebildet sind, ist ihr Volumen relativ gering, während gegenüber herkömmlichen
Zellenrädern die Anzahl der in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zellen wesentlich
größer ist. Bereits dadurch ergibt sich eine annähernd kontinuierliche Abgabe des
zu dosierenden Materials. Da die Zellen. außerdem schräg zur Zellenwalzenachse verlaufen,
erfolgt die Materialabgabe aus jeder einzelnen Zelle nicht zum gleichen Zeitpunkt,
vielmehr beginnt die Materialabgabe am einen, vorauslaufenden Ende der Zelle und
schreitet dann bis zum anderen Ende fort, wobei die nachfolgende Zelle mit der Materialabgabe
spätestens dann beginnen sollte, wenn die voranlaufende Zelle die Materialabgabe
beendet. Dadurch wird auch gewährleistet, daß die Materialabgabe gleichmäßig über
die gesamte axiale Länge der Zellenwalzen erfolgt, die zweckmäßigerweise auf die
Breite der mit Material zu bedeckenden Fläche abgestimmt ist.
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Wenn die Zellenwalzen so eingestellt sind, daß sich die Stegflanken
aneinander abwälzen, ist die Vorrichtung zur Dosierung von pulverförmigem Material
geeignet, weil durch den Stegeingriff verhindert wird, daß das Material
unkontrolliert
zwischen den Zellenwalzen hindurchrieselt.
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Wenn körniges Material dosiert werden soll, wird der Achsabstand der
Zellenwalzen vergrößert und durch Veränderung der Winkelstellung beider Achsen zueinander
in Umfangsrichtung der Eingriffsbereich beider Zellenwalzen so eingestellt, daß
die verbleibende Lücke zwischen den Stegen beider Zellenwalzen im Eingriffsbereich
der maximal erwünschten Korngröße bzw. Teilchengröße entspricht.
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Zu große Teilchen werden entweder zwischen den Zellenwalzen auf die
maximal erwünschte Größe gequetscht oder im Beschickungsbereich zurückgehalten,
von wo sie entfernt werden können.
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Da die Zellenwalzen auf der dem Beschickungsbereich zugewandten Seite
aufeinanderzulaufen, besteht im Gegensatz zu Zellenrad-Dosiervorrichtungen mit einem
einzigen Zellenrad nicht die Gefahr, daß Material zwischen Zellenwalze und Wandung
der Vorrichtung eingeklemmt und - bei Verarbeitung von Kunststoff - durch Reibungswärme
plastifiziert wird und die Vorrichtung verstopft.
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Um zu verhindern, daß Material an den Zellenwandungen haften bleibt,
weisen die Zellen vorzugsweise einen ausgerundeten Querschnitt auf.
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Die gleichmäßige Materialabgabe kann auch dadurch beeinträchtigt werden,
daß Material an den den Materialflußquerschnitt begrenzenden Flächen haften bleibt
und dort zu Material stauungen führt, ie sich ebenso unkontrolliert, wie sie entstehen,
auch wieder auflösen können.
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Um dieser Störungsquelle entgegenzuwirken, besteht eine
weitere
vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß die Materialflußrichtung zu und von den Zellenwalzen
vertikal angeordnet ist und der Materialflußquerschnitt von vertikalen oder von
nach unten aus der Vertikalen zurückweichenden Wandungen begrenzt wird. Damit ist
ausgeschlossen, daß eine Schwerkraftkomponente an der Wandung abgestützt werden
kann.
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Weitere vorteilhafte oder zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Dosiervorrichtung, Figo 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung und Fig. 3 einen schematischen
Schnitt durch eine in einer Zellenwalze angeordnete Kupplungseinrichtung.
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Die Vorrichtung besitzt ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 86,
das den Materialflußquerschnitt umgrenzt, der sich von einer oberen Beschickungsöffnung
30 bis zu einer unteren Abgabeöffnung 36 in vertikaler Richtung erstreckt. Dieser
Materialflußquerschnitt wird von zwei parallel nebeneinander angeordneten Zellenwalzen
58a und 58b unterbrochen. Die in den Fig. 1 und 2 links dargestellte Zellenwalze
58a ist ortsfest aber drehbar im
Gehäuse 86 gelagert, dagegen ist
die rechte Walze 58b drehbar in Lagern 59 gelagert, die in horizontalen Führungen
61 im Gehäuse 86 verstellbar sind. Zu diesem Zweck sind mit den Lagern 59 drehbar,
in axialer Richtung jedoch fest Gewindespindeln 63 verbunden, die durch am Gehäuse
86 angeordnete Muttern 65 geführt und am freien Ende z.B. mit einem Vierkant 67
zum Aufstecken einer Kurbel versehen sind.
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Die Zellenwalzen 58a und 58b sind mit relativ flachen, ausgerundeten,
von Stegen 62 getrennten, nach Art einer Schrägverzahnung angeordneten Zellen 60
versehen, wobei die Flanken der Stege 62 so geformt sind, daß sich bei entsprechendem
Achsabstand der Zellenwalzen 58a und 58b und bei entsprechender Winkelstellung beider
Zellenwalzen zueinander die Flanken aneinander abwälzen können.
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Um eine solche Einstellung zu ermöglichen, ist nicht nur die Einstellung
der Zellenwalze 58b in horizontaler Richtung mittels der Gewindespindeln 63 erforderlich,
vielmehr muß auch eine entsprechende Justierung der Zellenwalze 58b in bezug auf
ihre eigene Drehachse durchgeführt werden. Hierzu ist, wie in Fig.
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3 nur schematisch als eine mögliche Bauform dargestellt ist, die Zellenwalze
58b durch eine Konuskupplung 69 mit ihrer Achse 71 verbunden. Die Achse 71 ist hohl
und enthält eine Stellspindel 73, die an ihrem nach außen ragenden Ende mit einem
Vierkant 75 zum Aufstecken einer Kurbel versehen ist. Im Bereich der Konuskupplung
ist die Achse 71 mit einem Schlitz 77
versehen, durch welchen ein
Greifer 79 nach außen ragt, der innerhalb der Achse 71 mit einer Gewindebohrung
versehen ist, die von der. Stellspindel 73 durchquert wird. Der Greifer 79 wirkt
mit einem in Bezug auf die Achse 71 axial verstellbaren Klemmkonus 81 zusammen,
der als Teil der Konuskupplung 69 mit einem mit der Zellenwalze 58b verbundenen
Konus 83 zusammenwirkt.
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Wird durch Drehung der Spindel 73 der an einer Drehung gehinderte
Greifer 79 in Fig. 3 nach rechts bewegt, wird die Konuskupplung 69 entlastet, was
durch eine nicht gezeigte Feder unterstützt werden kann und die Zellenwalze 58b
kann gegenüber der Achse 71 verdreht werden. Anschließend wird die Stellspindel
73 in Gegenrichtung gedreht und der Greifer 79 spannt die beiden Teile 81 und 83
der Konuskupplung fest zusammen, so daß die Zellenwalze 58b drehfest mit der Achse
71 verbunden ist.
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Gegebenenfalls kann an beiden Enden der Zellenwalze 58b eine Kupplung
vorgesehen werden, wozu die Stellspindel 73 die Achse 71 auf eine entsprechende
Länge durchziehen muß.
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In einem an einer Stirnseite des Gehäuses 86 angeordneten Getriebekasten
101 befindet sich ein Kettentrieb für den synchronen, gegenläufigen Antrieb beider
Zellenwalzen 58a und 58b. Jeder der Walzen ist ein Kettenrad 103 bzw. 104 zugeordnet
und die Antriebskette 102 kreuzt die durch die Achsen beider Zellenwalzen
58a
und 58b verlaufende Ebene, so daß die Kettenräder 103 und 104 gegenläufig angetrieben
werden. Die Kette 102 ist über zwei Umlenkräder 105 und 106 geführt, von denen das
Umlenkrad 105 vertikal einstellbar ist, was schematisch durch eine Führung 107 und
eine mit einem Vierkant 108 versehene Stellspindel 109 (Fig. 2) angedeutet ist.
Es können somit Veränderungen des Achsabstandes der Zellenwalzen 58a und 58b ausgeglichen
werden, während andererseits eine Umkehrung der Laufrichtung der Zellenwalzen 58a
und 58b möglich ist, wenn dies z.B. bei der Reinigung erwünscht ist.
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Um die Zugänglichkeit der Zellenwalzen 58a und 58b zur Beseitigung
von gegebenenfalls eingeklemmtem Material und generell zur Reinigung zu erleichtern,
kann der obere Gehäuseteil 86' um ein Scharnier 91 hochgeklappt werden.
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Der Antrieb der Zellenwalzen 58a und 58b wird beispielsweise über
den Wellenstummel 94 durchgeführt.
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In einer für die Dosierung von Granulat oder kleinen Kunststoffteilchen
z.B. aus einer Schneidmühle geeigneten Einstellung ist die Winkelstellung der Zellenwalze
58b so gewählt, daß in der Eingriffs zone beider Walzen der Steg 62 der einen Walze
genau in die Mitte der Zelle 60 der anderen Walze ragt, wobei die Flanken der Stege
62 sich nicht berühren; es verbleibt vielmehr ein der maximal zulässigen Teilchengröße
entsprechender Spalt frei. Dabei wird auch der Achsabstand beider Walzen 58a und
58b so eingestellt, daß die in Umfangsrichtung verlaufende Begrenzung des
Steges
der einen Walze einen entsprechenden Abstand vom Grund der Zelle 60 der anderen
Walze einhält.
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Gelangen das Maximalmaß überschreitende Teilchen in den Eingriffsbereich,
so werden sie durch den Druck der Walzen 58a und 58b auf das Maximalmaß gequetscht.
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Durch entsprechende Veränderung der Winkelstellung und des Achsabstandes
kann die Vorrichtung gegebenenfalls auf andere Teilchengrößen eingestellt werden.
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Um auch die Dosierung von pulverförmigem Material zu ermöglichen,
werden die beiden Zellenwalzen so eingestellt, daß sich die Flanken der Stege 62
im Eingriffsbereich aneinander abwälzen, so daß verhindert wird, daß pulverförmiges
Material durch Lücken der Verzahnung ungehindert hindurchrieseln kann.
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Durch die für die Dosierung pulverförmiger Materialien erforderliche
Annäherung der Zellenwalzen 58a und 58b würde zwischen dem der Gehäusewandung 86
benachbarten Bereich der Zellenwalze 58b und der Gehäusewandung ein Spalt geöffnet,
der seinerseits das Durchrieseln des Materials ermöglichen würde, wenn auch die
dort nach oben gerichtete Bewegung der Zellenwalze 58b dem etwas entgegenwirkt.
Zweckmäßig ist es daher, wenn man in diesem Bereich ein mit den Lagern 59 verbundenes
und gemeinsam mit diesen und der Zellenwalze 58b verstellbares inneres Wandungselement
72' vorsieht, das dem Umfang der Zellenwalze 58b eng benachbart angeordnet ist.
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Wird die Dosiervorrichtung bei der Beschickung von Kunststoffverarbeitungsmaschinen
oder -anlagen eingesetzt, bei welchen der Kunststoff unter Wärmezufuhr plastifiziert
wird, so sind diese Anlagen oder Maschinen gegebenenfalls auch mit Kühleinrichtungen
versehen, wie dies z.B. bei den Lagern von Quetschwalzenpressen der Fall ist. Die
vom Kühlmedium aufgenommene Wärme kann zur Senkung der Energiekosten sinnvoll zur
Vorwärmung des zuzuführenden Materials eingesetzt werden.
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Man kann zu diesem Zweck die Zellenwalzen 58a und 58b hohl ausbilden
und über die Achsen in an sich bekannter Weise eine Strömungsmittelzu- und ableitung
vorsehen, um die Walzen mit dem erwärmten Kühlmedium zu beheizen und dadurch das
zu dosierende Material vorzuwärmen.