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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für den Zuschlag nicht
rieselfähiger Pulverpigmente zu Kunststoff-Rohmaterial an kunststoffverarbeitenden
Maschinen, mit einem Vorratsbehälter, oberhalb dessen Bodens eine mit ihm fest verbundene
Halteplatte für eine aus einer eine Randzonenverzahnung aufweisenden Dosierscheibe
und ein mit dieser nach Art eines Planetenrades kämmenden Ausdrückscheibe bestehende
Austragseinrichtung angeordnet ist.
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Eine Dosiervorrichtung dieser im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten
Art ist durch offenkundige Vorbenutzung bekanntgeworden. Die Halteplatte besitzt
bei der bekannten Vorrichtung eine im wesentlichen leistenförmige Gestalt und sitzt
als Traverse, den Querschnitt des Vorratsbehälters diagonal überspannend, in diesem
ein. Mit einem Schraubzapfen ist die Ausdrückscheibe fest mit dieser Traverse, jedoch
um den Zapfen drehbar gelagert verbunden.
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In einer mittigen Bohrung der Halteplatte steckt der zentrale Drehzapfen
der Dosierscheibe ein. Wenn diese drehangetrieben wird, treibt deren Randzonenverzahnung
die Dosierscheibe an, deren Zahnköpfe Portionen des nicht rieselfähigen Pulverpigments
durch die Zahnlücken der Dosierscheibe und durch eine Austragsöffnung seitlich aus
der Dosiervorrichtung herausdrücken. Die derart dosierten Mengen des Pulverpigments
gelangen dann durch freien Fall in einen Mischbehälter, in den von anderer Seite
aus Kunststoff-Rohmaterial zugefördert wird.
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Die auf dem Markt eingeführte Dosiervorrichtung der eingangs vorausgesetzten
Art besitzt gravierende Mängel bezüglich der reproduzierbaren inengenexakten Zuschlagsdosierung,
die sich dahingehend äußern, daß mit zunehmender Betriebsdauer trotz eines exakt
berechneten Zuschlagsverhältnisses die Farbintensität des Kunststofferzeugnisses
zunimmt. So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß im Verlaufe eines Arbeitstages
eine Farbanteil-Zunahme in der Größenordnung von 25-3() Gew-° eintreten kann. Abgesehen
davon, daß derartige Fehldosierungen zu einem erheblichen Mehrverbrauch an Pigmenten
führen, besteht ein weiterer gravierender Nachteil darin, daß sich die Färbung des
Endproduktes ständig im Sinne einer Intensitätszunahme verändert und vor allem nicht
mehr vorherbestimmbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung der eingangs
genannten Art unter Einsatz einfacher aber hoch-wirksamer Mittel hinsichtlich einer
exakteren Dosierbarkeit der Zuschlagspigmente zu verbessern.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Dosier-Vorrichtung
der vorausgesetzten Art dadurch gelöst, daß die Halteplatte den Behälterquerschnitt
zur Austragseinrichtung hin bis auf eine im Verhältnis zu seiner Fläche kleine Öffnung
vollständig absperrt. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Fehldosierungen
bei der bekannten Dosiervorrichtung umso gravierender sind, je mehr die Dosiervorrichtung
Erschütterungen ausgesetzt ist, was namentlich dann der Fall ist, wenn sie so an
der kunststoffverarbeitenden Maschine gelagert ist, daß sich deren Vibrationen und
Stöße auf die Dosiervorrichtung übertragen.
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Die dadurch bei der bekannten Dosiervorrichtung hervorgerufene Verdichtung
der nicht rieselfähigen Pulverpigmente im Bereich der eigentlichen Dosiereinrichtung
wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung wirksam vermieden. Eventuelle Verdichtungserscheinungen
treten nunmehr lediglich noch oberhalb der als Zwischenboden wirkenden Halteplatte
auf, nicht aber mehr im Bereich der Dosiereinrichtung, d.h.
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im Bereich der Dosierscheibe und der mit ihr zwangsbewegungsgekoppelten
Ausdrückscheibe.
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Im llinblick auf die Aufgabenstellung besteht ein weiteres sehr vorteilhaftes
Merkmal der Erfindung darin, daß sich an die Öffnung eine sich innerhalb der Halteplatte
in Richtung auf die Dosierscheibe hin erweiternde Ausnehmung anschließt, wodurch
absolute Gewähr dafür geleistet ist, daß auch im Bereich der Ausnehmung eine die
gewünschte Dosierung nicht negativ beeinflussende Verdichtung des Pigments vermieden
wird. Dem bei Dosiervorrichtung der genannten Art oberhalb der Halteplatte rotierbar
angetriebenen Rührer fällt somit lediglich noch die Aufgabe zu, den oberhalb der
Halteplatte befindlichen Vorrat an Pulverpigment zur Öffnung hin zu bewegen Die
sich im Bereich der Werkstoffdicke der Halteplatte zur Dosierscheibe hin erweiternde
Ausnehmung kann z.B. durch kegelförmig nach unten erweiterte Randzonen gebildet
sein. Hierdurch wird bewirkt, daß die Öffnung selbst den kleinsten Durchtrittsquerschnitt
für das Pulverpigment bildet, welches in Richtung auf die Dosierscheibe ein vergrößertes
Volumen vorfindet, in dem es sich frei und locker verteilen kann. Die Pulverpigmentmenge
jedoch, die sich unterhalb der Öffnung auf der Dosierscheibe befindet, kann infolge
der erfindungsgemäßen Ausbildung der
Dosiervorrichtung nicht mehr
verdichtet werden.
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Zweckmäßig und vorteilhaft ist es ferner, wenn die Ausnehmung als
unterseitig in die Halteplatte eingearbeitete - von unten betrachtet etwa trichterförmige
- Mulde ausgebildet ist, deren Längserstreckung etwa in Umfangsrichtung und gegen
die Ausdrückscheibe weisend ausgerichtet ist und deren Tiefe und Breite in Drehrichtung
der Dosierscheibe zur Ausdrückscheibe hin abnehmen. Eine derart gestaltete Ausnehmung
bewirkt eine gezielte Ausrichtung und Hinführung des - lockeren - Pulverpigment-Teilvorrats
zur Austragszonc hin, d.h. zu der Zone, in der Ausdrückscheibe und Dosierscheibe
miteinander kämmen.
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Im Sinne eines störungsfreien Betriebs der Vorrichtung ist es weiterhin
von Vorteil, wenn die Dosierscheibe mit einem an ihrer Unterfläche angeordneten
Steg auf dem Boden anliegt, wobei der Steg etwa spiralförmig entgegen der Drchrichtung
der Dosierscheibe von deren Zentrum zu deren Rand verläuft. Eventuell sich zwischen
der Dosierscheibe und dem Boden ansammelnde Pulverpigmentmengen können dank dieser
Ausgestaltung sich dort nicht festsetzen und zu einer Betriebsstörung der Dosiervorrichtung
führen, weil der spiralförmig angeordnete Steg den Freiraum zwischen Dosierscheibenboden
und Bodenoberfläche ständig in der Weise von Pulverpigmentpartikeln freihält, daß
diese von der Spirale nach außen zur Austragsöffnung hin-geführt werden. Auf der
anderen Seite beeinträchtigt diese Maßnahme jedoch nicht die Exaktheit der Dosierung
selbst, weil diese erfindungsgemäße Zwangsaustreibung ständig mit der Drehung der
Dosierscheibe erfolgt, so daß sich ohnehin zwischen ihr
und dem
Boden der Dosiervorrichtung keine nennenswerten Mengen an Pulverpigmenten sammeln
können.
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Versuche mit der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung haben die Wirksamkeit
der erfindungsgemäßen Maßnahmen und Ausbildungen bestätigt. Bei einem Pulverpigmentanteil
von etwa 0,3-0,5 Gew-% wurde über eine achtstündige Betriebsdauer lediglich eine
Dosierabweichung von max. 0,05% ermittelt. Diese hochgradige Dosierkonstanz ist
umso erstaunlicher, als die Maßnahmen, die sie bewirken, überaus einfach gestaltet
sind. Zudem gestattet es die Erfindung, eine als bekannt vorausgesetzte handelsübliche
Dosiervorrichtung im wesentlichen lediglich durch Austausch der Halteplatte in eine
erfindungsgemäße Dosiervorrichtung umzurüsten, die den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen
in vorzüglicher Weise gewachsen ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schaubildliche
Explosionsdarstellung aller wesentlichen Teile der neuen Dosiervorrichtung, Fig.
2 eine Teil-Unteransicht unter die Halteplatte und Fig. 3 einen Querschnitt gemäß
Schnittlinie III-III in Fig. 2.
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Eine Dosiervorrichtung umfaßt einen Vorratsbehälter 10 Er nicht rieselfähige
Pulverpigmente, der zur Kontrolle
seines jeweiligen Füllstandes
aus einem durchsichtigen Kunststoff bestehen kann, und der einen Boden 11 aufweist.
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Zwischen dem Boden 11 und dem zylindrischen Vorratsbehälter 10 befinden
sich die nachfolgend beschriebenen, für die Dosierung maßgeblichen Teile. Diese
bestehen aus einer Dosierscheibe 12, die mittels eines an ihrer Unterseite 12a vorstehend
angeordneten spiralförmig verlaufenden Steges 1 auf der Oberfläche 11a des Bodens
11 aufliegt, aus einer Ausdrückscheibe 14 und einer Halteplatte 15.
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Die Halteplatte 15 besitzt zentrisch eine Öffnung 16 zur drehbaren
Aufnahme eines mittig an der Dosierscheibe 12 angeordneten Zapfens 17, der endseitig
einen Vierkant 18 aufweist, der oberhalb der Halteplatte aus dieser vorsteht und
zur drehfesten Aufnahme eines Innenvierkants 19 eines im Aus£ührungsbeispiel vierflgeligen
Rührorgans 20 dient, welches mit dem Zapfen 17 durch eine Mutter 21 unverlierbar
verbunden wird. An zwei Armen 22 und 23 des Rührorgans 20 ist ein dicht an der Innenwand
10a entlanggeführtes Abstreifblech 24 angeordnet.
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Vorratsbehälter 10 und Halteplatte 15 sind fest miteinander verbunden,
wobei das untere Stirnende 1 Ob des Vorratsbehälters 10 auf einer Absatzstufe 15a
der Halteplatte 15 aufsitzt, und radiale Schraubverbindungen 25,26 die feste Verbindung
bewirken. Die Halteplatte 15 ist ihrerseits mit dem Boden 11 mittels axialer Schraubverbindungen
27, 28 fest und undrehbar verbunden. An mit 29 bezeichneten Gewindebefestigungen
kann ein - nicht dargestellter -Motor angeflanscht werden, dessen Drehübertragungsorgan
durch eine zentrale Öffnung 30 des Bodens 11 hindurchtreten und die Dosierscheibe
12 um die Längsachse ihres Zapfens 17
herum in Richtung des Pfeiles
D antreiben kann.
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Die Halteplatte 15 ist nach unten hin etwa glockenförmig ausgebildet.
Sie besitzt einen gegenüber ihrem Boden 15c nach unten vorgezogenen, fast vollständig
umlaufenden Rand 15b, der auf der Oberfläche 11a des Bodens 11 aufliegt.
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Die Dosierscheibe 12 ist in diesen so gebildeten Raum integriert.
An einer Umfangszone ist der Rand 15b der Halteplatte 15 mit einem Austragssieh
31 versehen. Diesem Austragssieb 31 ist eine Einkerbung 32 des Bodens 11 zugeordnet,
so daß das aus dem Austragssieb 31 geförderte Pulverpigment durch die Einkerbung
32 nach unten in einen - nicht dargestellten - Mischbehälter oder -trichter fallen
kann.
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Ebenfalls in unmittelbarer Nachbarschaft des Austragssiebs 31 ist
die Ausdrückscheibe 14 angeordnet und sitzt drehbar auf einem Lagerbolzen 33 auf,
der mit einem Gewindeabschnitt 34 mit einem Innengewinde 35 in/eS den 15c der Halteplatte
15 eingeschraubt wird. Im zusammengebauten Zustand ist die Anordnung so getroffen,
daß die Zähne 36 der Ausdrückscheibe mit den Zähnen 37 der Dosierscheibe kämmen,
so daß durch die Drehbewegung in Richtung des Pfeiles D der Dosierscheibe 12 die
Ausdrückscheibe 36, um die Längsmittelachse ihres Lagerzapfens 33 rotierend, mitgenommen
wird.
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Hierdurch wird - in bekannter Weise - bewirkt, daß Pulverpigmentmengen,
die in den Eingriffsbereich Z der Zähne 36 der Ausdrückscheibe 14 gelangen, von
den Zähnen 36 durch die Zahnlücken 38 der Randzonenverzahnung 37, 38 der Dosierscheibe
12 hindurchgedrückt werden und dann nach Passieren des Austragssiebs 31 in den Mischbehälter
gelangen.
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Erfindungsgemäß schließt die alte Platte 15 den Behälterquerschnitt
bis auf eine im Verhältnis zu seiner
Flache kleine Öffnung 39 ab.
Diese Öffnung 39 ist in Drehrichtung D mit relativ geringem Abstand hinter den Anordnungsbereich
der Ausdrückscheibe 36 angeordnet. Durch die Öffnung 39 auf die Dosierscheibe 12
fallendes Pulverpigment wird auf relativ kurzem Winkelweg der Ausdrückscheibe 36
zugeführt.
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Die Öffnung 39 besitzt über den Querschnitt des Bodens 15c der Halteplatte
15 hinweg nicht den gleichen Querschnitt, sondern sie erweitert sich nach unten
hin, und zwar dergestalt, daß in die Unterseite 15d eine - von dort betrachtet etwa
trichterförmige - Mulde 40 als Ausnehmung eingebracht ist. Der Rand 41 dieser muldenförmigen
Ausnehmung 40 umgibt den Rand 39a der Öffnung 39 mit Abstand, und zwar auf einem
unterschiedlichen Höhenniveau, wie dies am besten Fig. 3 erkennen läßt. Dadurch,
daß sich unterseitig an die Öffnung 39 die erweiterte Ausnehmung anschließt, steht
unterhalb der Öffnung 39 ein erweiterter Raum für die freie und lockere Ausbreitung
von durch die Öffnung 39 fallenden Pigmentmengen zur Verfügung, wodurch in diesem
Bereich eine weitere Maßnahme zur Verhinderung von Verdichtungen des Pulverpigments
getroffen ist.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt sich die muldenförmige
Ausnehmung 40, etwa in Umfangsrichtung der Halteplatte 15 ausgerichtet, in Richtung
auf die Ausdrückscheibe 14, wobei in dieser Richtung die Mulde schmaler und flacher
wird. Eine derartige Mulde lenkt mithin das auf die Oberfläche der Dosierscheibe
12 auffallende Pulverpigment gezielt zur Austragszone. Auf diese Weise wird im übrigen
in vorteilhafter Weise erreicht, daß die außerhalb des
Überdeckungsbereichs
der muldenförmigen Ausnehmung 40 liegenden Oberflächenbereiche der Dosierscheibe
12 von Pulverpigment fast freigehalten werden, wie sich dies bei Untersuchungen
herausgestellt hat.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Zeichnungsfiguren die Ausbildung
der Vorrichtung qualitativ, nicht jedoch quantitativ in einem exakten Maßstab wiedergeben.
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l)aran, daß die dargestellte und beschriebene Dosiervorrichtung eine
sehr exakte und dauerhaft konstant bleibende Dosierung mit pulverpigmentartigen
Zuschlagsstoffen gewährleistet und nahezu völlig erschütterungsresistent ist, hat
in erster Linie die im Verhältnis zur Fläche des Bodens 15c der llalteplatte 15
kleine Öffnung 39 Anteil, während sich eine Steigerung der Wirkung durch die sich
nach unten an die Öffnung anschließende Ausnehmungergibt, deren Gestalt nicht unbedingt
mit der in den Figuren dargestellten übereinstimmen muß.
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Erwähnt sei noch, daß der spiralförmige Steg 13 an der Unterfläche
12a der Dosierscheibe 12 bis zum Rand der Dosierscheibe 12 verläuft, damit er in
der Lage ist, das zwischen der Dosierscheibe 12 und dem Boden 11 befindliche Material
bis in den Bereich der Einkerbung 32 zu befördern. Lediglich Fus Gründen der Übersichtlichkeit
der Fig. 1 ist dort der Steg 13 nicht bis zur Peripherie der Dosierscheibe 12 verlaufend
dargestellt.