Warum benötigt ein Loss-in-Weight-Dosiersystem eine separate Nachfüllung?
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| Links im Bild ein Nach-fülltrichter auf den ein Fördergerät montiert wird. Rechts und in der Mitte Fördergeräte mit gesteuerter Auslaufklappe zur direkten Nachfüllung (Bild: motan-colortronic) |
Differentialdosierwaagen sind gravimetrische Entnahmewaagen (Loss-in-Weight-Dosierer), die kontinuierlich die Gewichtsabnahme der Dosierstation erfassen. Dazu ist die komplette Dosierstation einschließlich Dosiertrichter mit dem Material, dem Dosierorgan sowie der Antriebseinheit auf einer Wägezelle installiert. Die Steuerung vergleicht permanent Ist- und Sollwert der dosierten Masse und regelt nach, wenn etwa das Fließverhalten des Materials Schwankungen aufweist.
Der Vorrat im Dosiertrichter nimmt durch den ausgetragenen Massestrom stetig ab. Ist der Mindestfüllstand im Dosiertrichter erreicht, muss nachgefüllt werden. Das geschieht im laufenden Betrieb, also während das System weiter dosiert. Nachgefüllt wird die Dosierstation aus einem Vorratsbehälter oder einem Fördergerät über der Dosierstation. Für eine definierte Nachfüllung sind zudem eine gesteuerte Auslaufklappe oder ein Schieber am Trichter erforderlich.
Je nach zu dosierendem Material, werden zum Nachfüllen meist Schieber, Dreh- und Schwenkklappen oder Quetschventile eingesetzt. Grundsätzlich sollte das Nachfüllen immer von der verwogenen Dosierstation entkoppelt sein. So kann beispielsweise lediglich ein beweglicher Stoffschlauch die Nachfüllung mit der Dosierstation verbinden.
Während des Nachfüllens ist die gravimetrische Durchsatzregelung nicht möglich, weil die Steuerung eine Gewichtszunahme der Dosierstation registriert. Sie schaltet während dieser Zeit auf volumetrischen Dosierbetrieb um. Als Stellgröße dient dann der vor dem Umschalten in den volumetrischen Betrieb ermittelte Wert. Das Nachfüllen sollte schnell geschehen, damit die ungeregelte volumetrische Dosierphase so kurz wie möglich ist. Durch das Nachfüllen wird das gesamte Wägesystem in eine gedämpfte Schwingung versetzt – weshalb eine so genannte Beruhigungszeit erforderlich ist, ehe wieder gravimetrisch dosiert werden kann. Daher hängt die Dauer der volumetrischen Dosierzeit entscheidend davon ab, wie schnell der Dosiertrichter gefüllt ist und wie lange das System zur Beruhigung benötigt.
Die Idee, mit einem größeren Dosiertrichter die gravimetrische Dosierphase zu verlängern ist aus mehreren Gründen nicht sinnvoll. Zwar lässt sich so die gravimetrische Dosierzeit verlängern, doch zugleich dauert das Nachfüllen länger, und somit auch die volumetrische Dosierphase. Hinzu kommt, dass die Beruhigungszeit bei großvolumigen hohen Dosierbehältern mit großer Eigen- und Materialmasse länger ist, als bei Systemen mit kleinerer Masse.
Kleinere Nachfüllvolumina haben darüber hinaus den Vorteil, dass kleinere Dosiertrichter eingesetzt werden können, was wiederum das Maximalgewicht der Dosierstation verringert. Dann können auch kleinere und damit preiswertere Wägezellen eingesetzt werden. Überdies können kleinere Wägezellen bei gleicher Auflösung kleinere Gewichtsänderungen erfassen, was die Reaktionsgeschwindigkeit bei Abweichungen des Dosierstroms verbessert und damit die Dosierkonstanz in der gravimetrischen Dosierphase.
Nicht zu unterschätzen ist schließlich der bauliche Aufwand für das Handling großer Nachfüllvolumina, denn neben dem Dosiertrichter muss auch der darüber aufgebaute Materialtrichter der Nachfüllvorrichtung den entsprechenden Materialvorrat zur Verfügung stellen. Zusätzlich wird noch der Platz für das Fördergerät oberhalb des Nachfüllbehälters erforderlich. Entsprechend ausladende und hohe Aufbauten sind die Folge, für die entsprechend stabile Gestelle oder Bühnen notwendig sind.
