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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Eigenschaften gefüllter flexibler
Schüttgutbehälter, bei
dem Füllgut
in den zu prüfenden
flexibler Schüttgutbehälter gefüllt und
dann der gefüllte
flexible Schüttgutbehälter geprüft wird.
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Für das Verpacken
von rieselfähigem
Schüttgut
werden sehr häufig
flexible Schüttgutbehälter verwendet.
Diese flexiblen Schüttgutbehälter müssen bestimmten
Eigenschaften genügen,
beispielsweise belastbar und reißfest sein und bestimmte Füllmengen
aufnehmen können.
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Da
in derartigen flexiblen Schüttgutbehältern unter
Anderem auch Gefahrgut oder wertvolles Schüttgut aufgenommen wird und
Sicherheitsvorschriften eingehalten werden müssen, gibt es hierfür auch bestimmte
Normen. Dies gilt insbesondere für flexible
Schüttgutbehälter mit
sehr großem
Volumeninhalt, den so genannten FIBCs, einer üblichen Abkürzung für „Flexible Intermediate Bulk
Containers". Diese
flexible Schüttgutbehälter werden
auch als flexible Großpackmittel
oder „Big
Bags" („große Säcke") bezeichnet. Diese
flexiblen Schüttgutbehälter sind sackförmig.
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Wenn
derartige flexible Schüttgutbehälter nicht
reißfest
genug sind oder sich beispielsweise bei einer starken Befüllung nicht
korrekt verhalten, gefährden
sie unter Umständen
nicht nur ihren Inhalt, sondern durch das Austreten dieses Inhalts
in eine nicht gewünschte
Umgebung dann auch diese. Unter Umständen kann auch Leib und Leben
gefährdet sein.
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Von
daher gibt es Zertifikate, mit denen bestimmte Eigenschaften dieser
flexiblen Schüttgutbehältern bestätigt werden.
Diese Zertifikate werden von unabhängigen Prüfinstituten ausgestellt. Diese Prüfinstitute
müssen
also entsprechende Tests durchführen,
um die so getesteten flexiblen Schüttgutbehälter mit Prüfsiegeln zu versehen, die dann von
den Herstellern der flexiblen Schüttgutbehälter beispielsweise an die
chemische Großindustrie
veräußert werden.
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Natürlich besteht
auch ein Interesse sowohl bei den Herstellern der flexiblen Schüttgutbehälter als
auch bei den möglichen
Abnehmern, derartige Tests selbst durchzuführen, etwa als Qualitätsausgangsprüfungen oder
als Eingangskontrollen, um die natürlich entsprechend kostspieligen
Tests bei den unabhängigen
Prüfinstituten
nur dann durchführen zu
lassen, wenn sie auch Erfolg versprechen.
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Bei
der Durchführung
dieser Prüfungen
und Tests gibt es eine Reihe von Schwierigkeiten, die sich auch
durch internationale Normung noch nicht haben beheben lassen. Zu
diesen Schwierigkeiten gehört es
unter Anderem, dass die flexiblen Schüttgutbehälter ein bestimmtes Füllgewicht
(genannt SWL = Safe Working Load) bei einem bestimmten Füllvolumen aufnehmen
können
müssen.
Bei diesem Füllvolumen besitzen
sie dann zugleich eine maximale Begrenzung hinsichtlich der Traglast,
für die
sie vorgesehen sind. Die flexiblen Schüttgutbehälter sind jeweils für eine bestimmte
Art der Belastung konzipiert, also für ein bestimmtes Füllgut optimiert.
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Um
die Erfüllung
der Vorschriften hinsichtlich der zulässigen Traglast und des Füllvolumens
testen zu können,
muss der flexible Schüttgutbehälter mit einem
Gemisch gefüllt
werden, dessen Wichte dem angegebenen Füllgut entspricht. Mit dieser
Füllung wird
dann getestet, ob die flexiblen Schüttgutbehälter reißen, ob sie einen oder mehrere
bestimmte Falltests absolvieren können, ohne aufzuplatzen, etc.,
je nach Art der entsprechenden Vorschriften.
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Da
jeder zu testende flexible Schüttgutbehälter ein
anderes Füllvolumen,
das zwischen 0,5 m3 und 3 m3 liegen
kann, und eine unterschiedliche maximale Traglast, die bis 3000
kg betragen kann besitzen kann, je nach Anwendungszweck, ist die
jeweils einzuhaltende Dichte oder physikalisch genauer gesagt Wichte
des Füllgutes
in jedem Einzelfall unterschiedlich. Es ist natürlich nicht möglich, dass
die Prüfinstitute
ein Füllgut
jeder beliebigen Art oder auch nur jeder beliebigen Wichte oder
Dichte in der erforderlichen Menge von jeweils mehreren Kubikmetern
vorrätig
halten.
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Neben
dieser Vorratshaltung entstünde
auch das Problem, was mit diesem Füllgut nach der Verwendung geschehen
soll, wenn ein nicht reißfester flexibler
Schüttgutbehälter aufplatzen
sollte.
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Daher
wird in den Prüfinstituten
im Regelfall so vorgegangen, dass stets ein Füllgut von geringer Dichte beziehungsweise
Wichte benutzt wird. Dieses Füllgut
der geringen Wichte wird durch kleine Säckchen mit Bleikugeln ergänzt, die
in genau der Menge beigegeben werden, die zum Erreichen des Gesamtgewichtes
bei einem bestimmten Füllvolumen
benötigt
wird. Diese Menge kann ausgerechnet werden.
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Reißt oder
platzt nun tatsächlich
ein flexibler Schüttgutbehälter oder
ist der Test abgeschlossen, werden die Säckchen mit den Bleikugeln wieder
aus dem Füllgut
herausgesucht und die Hauptmenge des Füllgutes wieder manuell zusammengesucht
und zur nächsten
Prüfung
vorgesehen.
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Prüftechnisch
ist dieses Vorgehen allerdings nicht nur lästig, sondern auch wenig präzise. Ein Hauptnachteil
besteht darin, dass die Ergebnisse nicht reproduzierbar sind. Der
Inhalt des zu füllenden flexiblen
Schüttgutbehälters wird
auf diese Weise nämlich
nicht wie bei realer Vorgehensweise mit einer homogenen Füllung versehen,
sondern mit einer inhomogenen, ungleichgewichtigen Füllung, die
Bereiche mit deutlich höherer
Wichte in einer Umgebung mit niedrigerer Wichte vorsieht. Diese
Ungleichgewichtigkeit kann zu ganz gravierenden Verhaltensunterschieden
der betroffenen gefüllten
flexiblen Schüttgutbehälter führen. So
können
schwere Bleigewichte bei Fallversuchen natürlich eine Relativbewegung
zum Rest des Füllgutes
vornehmen und so gegebenenfalls zum überproportionalem Reißen eines
flexiblen Schüttgutbehälters führen, der
bei einer realen Belastung nicht gerissen wäre.
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Eine
realitätsnähere Prüfung ist
aber wie eingangs ausgeführt
viel zu kostspielig und daher nicht praktikabel.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorgehensweise vorzuschlagen,
die eine praktikable und trotzdem genauere Prüfung und Messung der Verhaltensweise
von gefüllten
flexiblen Schüttgutbehältern ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Prüfen von Eigenschaften gefüllter flexibler
Schüttgutbehälter gelöst, bei
dem eine geringe Zahl von wenigstens drei unterschiedlichen Werkstoffen
als Füllgutmaterialien
bereitgehalten wird, wobei jeder dieser Werkstoffe als Schüttgut bei
Umgebungstemperatur einsetzbar ist, wobei alle verwendeten Werkstoffe
bei Umgebungstemperatur miteinander nicht chemisch reagieren, mischbar
sind und voneinander in einem Trennverfahren getrennt werden können, bei
dem aus dem Füllvolumen
und dem zu prüfenden Füllgewicht
des zu prüfenden
flexiblen Schüttgutbehälters die
Wichte des für
die Prüfung
zu verwendenden Füllgutes
ermittelt wird, bei dem aus dieser Wichte ermittelt wird, welche
Wichten der zur Verfügung stehenden
Füllgutmaterialien
der gewünschten Wichte
am Nähesten
kommen und in welchem Mischungsverhältnis diese beiden Füllgutmaterialien gemischt
werden sollten, um bei einer angenähert homogenen Mischung die
gewünschte
Wichte zu erreichen, bei dem die beiden Füllgutmaterialien in diesem
Mischungsverhältnis
gemischt werden und als Füllgut
in den leeren flexiblen Schüttgutbehältern eingefüllt werden,
bei dem die gewünschten
Prüfvorgänge zum
Prüfen
der Eigenschaften des gefüllten
flexiblen Schüttgutbehälters vorgenommen
werden, bei dem nach Durchführung
der Prüfvorgänge das
verwendete Füllgut
einer Trenneinheit zugeführt
und in dieser wieder in seine zwei ursprünglichen Füllgutmaterialien aufgespalten
wird und bei dem diese Füllgutmaterialien
den bereitgehaltenen Werkstoffen wieder zugeführt werden.
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Die
Erfindung macht Gebrauch von dem Gedanken, statt wie bisher eine
Sorte von Füllgut
zu verwenden und diese mit Säckchen
inhomogen mit Bleikugeln zu ergänzen,
stattdessen insbesondere drei oder vielleicht vier oder wenige Sorten
mehr Werkstoffe zu verwenden, die als Füllgutmaterialien geeignet sind.
Alle diese Füllgutmaterialien
sollen miteinander weder chemisch noch in anderer Form reagieren
und sie sollen jeweils als Schüttgut
aufbewahrbar und einsetzbar sein.
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Eine
Verwendung von insbesondere drei unterschiedlichen Werkstoffen unterschiedlicher
spezifischer Wichte als Füllgutmaterialien
ist für
ein Prüfinstitut
durchaus noch handhabbar, zumal alle Werkstoffe erfindungsgemäß wieder
verwendet werden können
und damit keine problematische Lagerhaltung erforderlich ist.
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Vor
Durchführung
der eigentlichen Messung wird zunächst ermittelt, welche Dichte
beziehungsweise Wichte das Füllgut
in dem zu prüfenden
flexiblen Schüttgutbehälter realitätsnah haben
sollte. Aus diesem Wert kann relativ einfach ermittelt werden, welche
zwei der zur Verfügung
stehenden Werkstoffe in welchem Verhältnis miteinander gemischt
werden müssen,
um genau diesen Wert für
das sich ergebende Mischungsfüllgut
zu erhalten.
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Da
die Werkstoffe für
das Verfahren so ausgewählt
werden, dass alle in der Praxis vorkommenden realistischen Dichten
und Wichten sich zwischen den Einzeldaten befinden, ist stets eine
homogene Mischung aus zwei dieser Werkstoffen auch geeignet, die
gewünschte
Füllgutmischung
zu erzielen. In Extremfällen
kann natürlich
auch genau ein Werkstoff gelegentlich einmal den gewünschten
Wert schon ergeben.
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Die
beiden Werkstoffe beziehungsweise Füllgutmaterialien werden dann
in dem genau abgemessenen Verhältnis
kontinuierlich zueinander gemischt und in den flexiblen Schüttgutbehälter gegeben.
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Mit
diesem flexiblen Schüttgutbehälter werden
dann alle gewünschten
oder erforderlichen Tests durchgeführt.
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Nach
dem Test werden dann entweder aus dem erfolgreich getesteten flexiblen
Schüttgutbehälter oder
aber nach dem Einsammeln des Inhalts des nicht erfolgreich getesteten
flexiblen Schüttgutbehälters die
gesamten Füllgutmaterialien
der Mischung in eine Trennungseinheit gegeben. Diese Trennungseinheit
ist dann in der Lage, die Partikel der beiden verwendeten Füllgutmaterialien
wieder voneinander zu trennen und den ursprünglichen Vorratsbehältern wieder
zuzuführen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die beiden Füllgutmaterialien während des
Füllvorganges
in dem ermittelten Mischungsverhältnis
automatisch gemischt werden.
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Auf
diese Weise kann besonders definiert sichergestellt werden, dass
die beiden Füllgutmaterialien
als quasi homogenes Füllgut
in den leeren flexiblen Schüttbehälter eingefüllt werden.
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Besonders
bewährt
hat es sich, wenn als Werkstoffe zum Ersten Polystyrol-Granulat
mit einer Dichte von beispielsweise 50 kg/m3,
zum Zweiten ein Polyethylen-Granulat
mit einer Dichte von 500 kg/m3 und zum Dritten
einen Stahl- oder Bleischrot von 5000 kg/m3 verwendet
werden.
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Mit
einer derartigen Auswahl von drei Werkstoffen, deren Dichte jeweils
um ungefähr
eine zehner Potenz auseinander liegt, kann praktisch bereits allen
denkbaren Anforderungen genügt
werden.
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Im
Folgenden werden anhand einer Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines Füllvorgangs
gemäß der Erfindung;
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2 eine
Darstellung des Füllvorgangs
aus 1 gemäß der Erfindung
gesehen aus einer um 90° gedrehten
Richtung; und
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3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfvorgangs.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird in der Ausführungsform
in der 1 mit drei zur Auswahl stehenden Werkstoffen X,
Y und Z symbolisch dargestellt. Eine Zahl von drei unterschiedlichen
Werkstoffen hat sich in Versuchen als praktisch stets ausreichend
herausgestellt, vor allem wenn diese geschickt gewählt werden.
Denkbar ist es aber auch, für
besonders feine oder besonders grobe Körnungen des Füllmaterials
noch einige wenige weitere Werkstoffe zur Verfügung zu halten.
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Dargestellt
ist eine Vorratsvorrichtung 10 mit drei Behältern 11, 12 und 13,
in denen sich jeweils ein Werkstoff X, Y beziehungsweise Z befindet.
Die Behälter 11, 12 und 13 sind
dabei jeweils als Sammeltrichter ausgebildet.
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Am
unteren Ende dieser drei Behälter 11, 12 und 13 befindet
sich jeweils eine Ausgabevorrichtung 21, 22 beziehungsweise 23.
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Diese
führen
mit entsprechenden Schläuchen
beziehungsweise Rohren oder anderen Fördereinrichtungen die Werkstoffe
nach Freigabe zu einer Mischvorrichtung 20.
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Von
der Mischvorrichtung 20 wird dann eine entsprechende Mischung
der Werkstoffe X, Y und Z in einen bis dahin leeren flexiblen Schüttgutbehälter 40 eingegeben.
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Vorgesehen
ist außerdem
eine Steuereinrichtung 30. Dieser Steuereinrichtung 30 sind
die spezifischen Daten sämtlicher
zur Verfügung
stehender Werkstoffe X, Y und Z aus der Anordnung 10 mit den
Vorratsbehältern 11, 12 und 13 bekannt.
Insbesondere kennt sie die Wichte der verwendeten Werkstoffe.
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Wird
nunmehr ein leerer flexibler Schüttgutbehälter 40 zum
Prüfen
bereitgestellt, so werden auch die Randbedingungen für diesen
flexiblen Schüttgutbehälter 40 der
Steuereinrichtung 30 mitgeteilt. So besitzt der zu prüfende flexible
Schüttgutbehälter 40 im
Regelfall ein Füllvolumen,
das als maximale Füllung
vorgesehen ist, und es ist auch eine maximale Füllmenge vorgesehen, also eine
Masse oder ein Gewicht, das ein dann gefüllter flexibler Schüttgutbehälter 40 tragen
können
soll.
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Die
Füllmasse
und das Füllgewicht
hängen wie üblich und
in bekannter weise mit der Schwerkraft an dem Prüfort zusammen. Da sich dieser
nicht ändert
beziehungsweise durch Eichung festgestellt werden kann, können entsprechende
Umrechnungsfaktoren problemlos in der Steuereinrichtung 30 berücksichtigt
und verarbeitet werden.
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Aus
Füllvolumen
und Füllgewicht
ermittelt dann die Steuereinrichtung 30 die spezifische
Wichte des in dem gefüllten
flexiblen Schüttgutbehälter 40 anzunehmenden
Füllgutes.
Dieses Füllgut
würde in der
Realität
im Regelfall ein bestimmtes, mit diesen flexiblen Schüttgutbehältern 40 zu
transportierendes Material sein, beispielsweise eine bestimmte Chemikalie
oder aber auch eine bestimmte Sorte an Feldfrüchten (Kaffee, Getreide, etc.)
oder auch eine andere Art von Füllgut.
Diese Füllgutsorte
und ihre spezifische Wichte wird jetzt simuliert durch ein anderes Füllgut mit
der gleichen spezifischen Wichte.
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Die
Steuereinrichtung 30 ermittelt die beiden Werkstoffe, die
ihrerseits spezifische Wichten aufweisen, die dem zu simulierenden
Füllgut
benachbart sind und sie ermittelt auch, in welchem Verhältnis die Werkstoffe
beziehungsweise Füllgutmaterialien
miteinander gemischt werden müssen,
damit die Mischung genau die angestrebte spezifische Wichte besitzt.
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Da
der Steuereinrichtung 30 ebenfalls, wie erwähnt bekannt
ist, welches Volumen beziehungsweise welches Gewicht insgesamt von
der Füllgutmischung
erreicht werden muss, bestimmt sie exakt, welche Anteile von welchen
Werkstoffen jetzt aus den Vorratsbehältern 11, 12 oder 13 abgezogen
werden sollen und steuert dementsprechend die Ausgabevorrichtungen 21, 22 und 23.
Dabei wird das aktuell in den Vorratsbehältern 11, 12 und 13 befindliche Füllmaterial
beziehungsweise dessen Gesamtgewicht mit Hilfe von Belastungszellen,
Wägezellen oder
Kraftaufnehmern 15 bestimmt.
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Die
auf diese Weise abgegebenen Füllgutmaterialien
werden nun, wie oben erwähnt,
der Mischvorrichtung 20 zugeführt, die eine möglichst homogene
Mischung aus diesen beiden ihr zugeführten Werkstoffen erzeugt und
in den bis dahin leeren flexiblen Schüttgutbehälter 40 füllt.
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Nach
Abschluss dieses Vorganges ist der bis dahin leere flexible Schüttgutbehälter 40 nunmehr automatisch
genau mit einer gewünschten,
weitgehend homogenen Mischung aus zwei Werkstoffen gefüllt, und
zwar genau in der gewünschten
Höhe und
mit dem gewünschten
Volumen und Gewicht.
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Die 2 zeigt
ebenfalls diesen Vorgang anhand der Werkstoffe Y und Z aus den Vorratsbehältern 12 und 13,
die in der 1 nebeneinander zu sehen sind,
während
sie in der 2 leicht versetzt hintereinander
stehen. Die trichterförmige
Ausbildung ist gut zu erkennen.
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In
der 2 ist auch bereits angedeutet, dass eine Prüfvorrichtung 60 eine
Winde 61 aufweist, die mit einem Seil und einer Belastungszelle,
einer Wägezelle
oder einem Kraftaufnehmer 62 mit einer flexiblen Schüttgutbehälteraufhängevorrichtung 63 gekoppelt
ist. Nach Abschluss des Füllvorganges wird
die Mischvorrichtung 20 mit ihren Zuführorganen weggeschwenkt und
mittels der Winde 61 die flexible Schüttgutbehälteraufhängevorrichtung samt Kraftaufneh mer 62 und
dem an der Aufhängevorrichtung hängenden
jetzt gefüllten
flexiblen Schüttgutbehälter 40 nach
oben gezogen.
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Mittels
des Kraftaufnehmens 62 und der mit Sensoren leicht zu ermittelnden
Höhe, in
der sich der an der flexiblen Schüttgutbehälteraufhängevorrichtung 63 aufgehängte gefüllte flexible
Schüttgutbehälter 40 befindet,
können
nun diverse von der Prüfvorrichtung 60 gewünschte Prüfungen vorgenommen werden.
Der flexible Schüttgutbehälter 40 kann
aus mehreren gewünschten
Höhen fallengelassen
werden, er kann zu diesem Zweck auch gegebenenfalls schräg gestellt
werden beziehungsweise auf eine schräge Fläche fallen oder in anderer
Weise geprüft werden.
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Interessant
ist jeweils, ob der flexible Schüttgutbehälter 40 diese
verschiedenen Maßnahmen übersteht,
ohne zu reißen
oder zu platzen oder andere Schäden
zu zeigen.
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Dabei
wird sich der gefüllte
flexible Schüttgutbehälter 40 exakt,
wie in der Praxis verhalten, da seine Füllung hinsichtlich ihrer spezifischen
Wichte ebenso wie hinsichtlich des Volumens und des Gesamtgewichts
exakt so verhält,
wie ein real in der praktischen Umgebung verwendeter flexibler Schüttgutbehälter 40.
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Nachdem
alle Prüfungen
der Prüfvorrichtung 60 abgeschlossen
sind und keine weiteren Maßnahmen
mehr getroffen werden müssen,
kann jetzt das Füllgut
aus dem flexiblen Schüttgutbehälter 40 gesammelt
werden und zwar unabhängig
davon, ob es sich noch bei einem reiß- und platzfesten flexiblen Schüttgutbehälter 40 in
diesem befindet oder ob es durch Risse oder andere Öffnungen
herausgedrungen ist.
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Wie
man in der 3 erkennen kann, kann durch
eine entsprechende Gestaltung des Bodens dafür gesorgt werden, dass das
Füllgut
sich an einer Vertiefung sammelt und dann mittels einer Fördereinrichtung 51 aufwärts zu einer
Trenneinheit 52 gefördert
wird.
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Diese
Fördereinrichtung
ist wiederum in der 1 in Betrieb zu sehen beziehungsweise
angedeutet. Das nach wie vor gemischte Füllgut wird als Mischung zur
Trenneinheit 52 geführt
und dort in geeigneter Form voneinander getrennt. Die Trenneinheit 52 kann
beispielsweise über
Windsichtung oder Siebung oder auch über den Einsatz von elektromagnetischen
Kräften
oder auch in anderer Form die Partikel der beiden verwendeten Werkstoffe
Y und Z voneinander trennen, die sie jeweils erkennen und in die
entsprechenden Vorratsbehälter 12 und 13 rückführen.
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Ebenso
ginge dies natürlich
auch, wenn auch von dem dritten Werkstoff X oder eventuell einem
vierten oder fünften
Werkstoffpartikel sich in der Mischung befinden.
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- 10
- Anordnung
mit Vorratsbehältern
- 11
- Vorratsbehälter für Werkstoff
X
- 12
- Vorratsbehälter für Werkstoff
Y
- 13
- Vorratsbehälter für Werkstoff
Z
- 15
- Kraftaufnehmerzellen
- 20
- Mischvorrichtung
- 21
- Ausgabevorrichtung
für Behälter 11
- 22
- Ausgabevorrichtung
für Behälter 12
- 23
- Ausgabevorrichtung
für Behälter 13
- 30
- Steuereinrichtung
- 40
- flexibler
Schüttgutbehälter
- 51
- Fördereinrichtung
- 52
- Trenneinheit
- 60
- Prüfvorrichtung
- 61
- Winde
- 62
- Kraftaufnehmerzelle
- 63
- flexible
Schüttgutbehälteraufhängevorrichtung