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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Einbringen von Füllstoffen in unter unteratmosphärischem Druck stehende Behälter, wie z. B. Mischer.
Füllstoffe können je nach Aggregatzustand, Rieselfähigkeit oder anderen, für den Transport relevanten Parametern durch unterschiedliche Eintragsaggregate in Behälter überführt werden.
Neben Schneckenförderern sind Vibrationsrinnen oder Förderbänder bereits vorgeschlagen worden. Füllstoffe, welche leicht fluidisierbar sind, können auch unter Verwendung von Transportgasen in fluidisierter Form transportiert werden. Insbesondere dann, wenn das Einbringen der Füllstoffe in einen zumindest teilweise evakuierten Behälter erfolgen soll, ist die Ausgestaltung derartiger Einrichtungen aufwendig und damit störanfällig. Förderschnecken sind in der Regel nicht hinreichend gasdicht, um einen entsprechenden Abschluss zu einem evakuierten Behälter sicherzustellen. Weitere Probleme stellen sich dann, wenn der Füllstoff beispielsweise in einen Mischer eingebracht werden soll, und dort unterhalb des Füllpegels eingebracht werden soll.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher auch leicht fluidisierbare Füllstoffe in einen unter unteratmosphärischem Druck stehenden Behälter erforderlichenfalls auch unter dem Füllpegel eingebracht werden können, wobei eine reproduzierbare und exakte Dosierung erzielt werden soll. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Einrichtung im wesentlichen darin, dass die Füllstoffe in den Arbeitsraum einer Kolbenpumpe eingebracht werden und durch den Arbeitskolben in den Behälter ausgepresst werden. Dadurch, dass als Fördereinrichtung eine Kolbenpumpe verwendet wird, wird zum einen ein gasdichter Abschluss zu dem nachfolgenden Behälter ermöglicht, sodass auch während des Fördervorganges der Druck im Behälter keinen wesentlichen Schwankungen unterliegt.
Die Verwendung einer Kolbenpumpe hat aber insbesondere im Zusammenhang mit leicht fluidisierbaren Materialien, wie beispielsweise Si02-Staub mit hohen aktiven Oberflächen den Vorteil, dass das Material vor dem Einbringen komprimiert werden kann, wodurch das in den Poren bzw. in der Struktur des überaus leichten Füllstoffes enthaltende Volumen
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wesentlich verringert werden kann, sodass beim Einstossen wiederum der Unterdruck im Behälter keinen wesentlichen Schwankungen unterworfen ist. Die Vorkompression derartiger Materialien unter Auspressen von Porenvolumina führt hierbei gleichzeitig zu einer Verbesserung der Dosierbarkeit, wobei gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen wird, das Material unterhalb des Füllpegels, insbesondere eines Flüssigkeitspegels, einzupressen.
Insgesamt können somit üblicherweise schwer dosierbare und in teilevakuierte Räume ohne Verlust des Vakuums in denselben kaum transportable Füllstoffe sicher und reproduzierbar dosiert werden, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn es sich bei dem unter unteratmosphärischen Druck stehenden Behälter um den Behälter eines Mischers handelt.
Die Verwendung einer Kolbenpumpe erlaubt eine Reihe bevorzugter Ausgestaltungen, welche die Betriebssicherheit und die Verwendbarkeit der Anlage für unterschiedliche Füllstoffe wesentlich erhöhen. Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass der Arbeitskolben zum Befüllen des Arbeitsraumes unter Öffnen eines Ringspaltes in einen Einlaufkonus austaucht und zum Auspressen dichtend im Zylinder der Kolbenpumpe geführt ist. Durch Öffnen des Ringspaltes kann insbesondere rieselfähiges oder fluides Material in den Arbeitszylinder einströmen, wobei die Ausbildung zur Vermeidung von Brückenbildungen im Bereich des Einlaufes mit Vorteil so getroffen ist, dass der Arbeitskolben an seiner, dem Arbeitsraum abgewandten, Stirnfläche Schrägflächen, insbesondere Kegel- oder Pyramidenflächen, aufweist.
Beim Arbeitshub der Kolbenpumpe gelangt der Kolben in den Bereich des Zylinders der Kolbenpumpe, wobei gleichzeitig ein dichtender Abschluss zum Einlaufkonus gewährleistet ist. Prinzipiell können aber auch die Kolbenpumpe, der Einlaufkonus und der Wiegebehälter selbst Bestandteile eines gasdichten Gehäuses sein, welches selbst evakuiert sein kann, sodass die Druckunterschiede zwischen dem unter unteratmosphärischen Druck stehenden Behälter, in welchen die Füllstoffe dosiert werden und der Einrichtung wesentlich verringert werden können.
Um ein Leersaugen der Verbindungsleitungen zwischen Mischer und Arbeitsraum nach einem Arbeitsgang beim Zurückfahren des Kolbens
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zu vermeiden, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass die Kolbenpumpe eine oder mehrere Austragsöffnungen aufweist, die über ein oder mehrere Sperrventile, insbesondere Rückschlagventile, mit dem Behälter verbunden sind.
Um den Verschleiss im Bereich des Eintauchens des Arbeitskolbens in den Pumpenarbeitsraum zu minimieren, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass der Einlaufkonus über ballige Flächen in den Zylindermantel der Kolbenpumpe übergeht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 der Einlaufkonus einer Einpressvorrichtung für Füllstoffe bezeichnet. Über einen mit 2 angedeuteten Hydraulik- oder Pneumatikzylinder wird ein Kolben 3 bewegt, wobei am Kolbenmantel Dichtungen mit 4 bezeichnet sind. An einer Stirnfläche des Kolbens sind Kegelflächen 5 angeordnet, welche die Brückenbildung von Materialien im Einlaufkonus 1 vermeiden sollen. Der Kolben 3 taucht bei seinem Arbeitshub in den Arbeitsraum 6 ein, wobei die Auslassöffnung (en) aus dem Arbeitsraum 6 mit 7 bezeichnet ist. An die Auslassöffnung 7 kann ein nicht dargestelltes Rückschlagventil zum unter Unterdruck stehenden Behälter angeordnet sein.
Der Übergang zwischen der Innenwand 8 des Einlaufkonus 1 und der Innenwand 9 des Zylinders 10 der Kolbenpumpe ist hierbei ballig ausgeführt, um den Verschleiss beim Eintauchen des Kolbens 3 in den Zylinder 10 zu minimieren. Weiters kann beim Arbeitshub in Richtung des Pfeiles 11 eine Kompression des eingebrachten Füllstoffes erzielt werden, wobei zu diesem Zwecke vor dem Ausstossen in den nachfolgenden, nicht dargestellten evakuierten Behälter Restgas über eine Ringleitung bzw. Rückführungsleitung in den Einlaufkonus 1 rückgeführt werden kann, bevor das Ventil zum nachgeschalteten, unter Unterdruck stehenden Behälter geöffnet wird.
An den Einlaufkonus kann über die Flansche 12 ein Gehäuse dichtend angesetzt werden, wobei in diesem Gehäuse auch eine Wiegevorrichtung zum Abwiegen der in der Folge zu dosierenden Füllstoffe enthalten sein kann. Der Wiegebehälter kann hierbei
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ebenso wie die Füllstoffe in einem derartigen geschlossenen Gehäuse unter atmosphärischen Bedingungen befüllt werden und anschliessend evakuiert werden.