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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.
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The invention relates to a device for introducing fillers into containers under subatmospheric pressure, such as. B. mixer.
Depending on the state of aggregation, flowability or other parameters relevant for transport, fillers can be transferred to containers by different entry aggregates.
In addition to screw conveyors, vibratory troughs or conveyor belts have already been proposed. Fillers that are easily fluidized can also be transported in fluidized form using transport gases. Particularly when the fillers are to be introduced into an at least partially evacuated container, the design of such devices is complex and therefore prone to failure. Screw conveyors are usually not sufficiently gas-tight to ensure that they are sealed off from an evacuated container. Further problems arise when the filler is to be introduced, for example, into a mixer and is to be introduced there below the fill level.
The invention now aims to provide a device of the type mentioned at the outset, with which easily fluidizable fillers can also be introduced below the filling level into a container under subatmospheric pressure, with the aim of achieving a reproducible and exact dosage. To achieve this object, the device according to the invention essentially consists in that the fillers are introduced into the working space of a piston pump and are pressed out into the container by the working piston. Because a piston pump is used as the conveying device, a gas-tight seal to the subsequent container is made possible, so that the pressure in the container is not subject to any significant fluctuations even during the conveying process.
However, the use of a piston pump has the advantage in particular in connection with easily fluidizable materials, such as SiO 2 dust with high active surfaces, that the material can be compressed prior to introduction, which in the pores or in the structure of the extremely light filler containing volume
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can be significantly reduced, so that the negative pressure in the container is not subject to any significant fluctuations when it is pushed. The pre-compression of such materials while squeezing pore volumes leads to an improvement in the meterability, while at the same time creating the possibility of pressing the material below the fill level, in particular a liquid level.
Overall, fillers that are usually difficult to dose and in partially evacuated rooms can thus be safely and reproducibly dosed into the hardly transportable fillers without losing the vacuum, which is particularly important when the container under subatmospheric pressure is the container of a mixer.
The use of a piston pump permits a number of preferred configurations which significantly increase the operational safety and the usability of the system for different fillers. The design is advantageously made such that the working piston for filling the working space dips into an inlet cone while opening an annular gap and is sealingly guided in the cylinder of the piston pump for pressing out. By opening the annular gap, in particular free-flowing or fluid material can flow into the working cylinder, the design for avoiding bridging in the area of the inlet being advantageously made such that the working piston has inclined surfaces, in particular cone or pyramid surfaces, on its end face facing away from the working space , having.
During the working stroke of the piston pump, the piston reaches the area of the cylinder of the piston pump, at the same time ensuring a tight seal to the inlet cone. In principle, however, the piston pump, the inlet cone and the weighing container itself can also be components of a gas-tight housing, which can itself be evacuated, so that the pressure differences between the container under subatmospheric pressure, into which the fillers are metered and the device can be significantly reduced.
To empty the connecting lines between the mixer and the work area after one operation when the piston is retracted
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To avoid, the design is advantageously made such that the piston pump has one or more discharge openings which are connected to the container via one or more check valves, in particular check valves.
In order to minimize wear in the area of the plunging of the working piston into the pump work space, the design is advantageously made such that the inlet cone merges into the cylinder jacket of the piston pump over spherical surfaces.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.
In the drawing, 1 denotes the inlet cone of a press-in device for fillers. A piston 3 is moved via a hydraulic or pneumatic cylinder indicated by 2, seals on the piston jacket being designated by 4. Conical surfaces 5 are arranged on an end face of the piston, which are intended to avoid the bridging of materials in the inlet cone 1. The piston 3 plunges into the working space 6 during its working stroke, the outlet opening (s) from the working space 6 being designated by 7. A check valve (not shown) for the container under negative pressure can be arranged at the outlet opening 7.
The transition between the inner wall 8 of the inlet cone 1 and the inner wall 9 of the cylinder 10 of the piston pump is designed to be spherical in order to minimize the wear when the piston 3 is immersed in the cylinder 10. Furthermore, during the working stroke in the direction of arrow 11, a compression of the introduced filler can be achieved, for which purpose residual gas can be returned to the inlet cone 1 via a ring line or return line before being ejected into the following evacuated container, not shown, before the valve to the downstream, pressurized container is opened.
A housing can be sealingly attached to the inlet cone via the flanges 12, and a weighing device for weighing the fillers to be subsequently metered can also be contained in this housing. The weighing container can do this
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just as the fillers are filled in such a closed housing under atmospheric conditions and then evacuated.