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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen von Schüttgut aus
einem Schüttgutbehälter und
ein Verfahren zum Austragen des Schüttguts, bei dem die Vorrichtung
verwendet wird.
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Zum
Austragen von Schüttgütern, insbesondere
schwer fließender
Schüttgüter, werden
mechanische Austragvorrichtungen eingesetzt. Die Austragsvorrichtungen
weisen häufig
eine oder mehrere im Boden des jeweiligen Schüttgutbehälters angeordnete Förderschnecken
und ein Zufördersystem auf,
um das Schüttgut
zu der oder den mehreren Förderschnecken
zu bewegen und diese möglichst gleichmäßig zu füllen. Für einen
optimalen Materialfluss sollte die gesamte Bodenfläche des
Schüttgutbehälters durch
das Zufördersystem
aktiviert werden.
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Die
EP 0 662 436 A1 offenbart
ein Zufördersystem
mit einem Rahmen, der mittels Hydraulikzylinder translatorisch über den
Boden des Schüttgutbehälters bewegt
wird, um eine quer zur Hochachse des Schüttgutbehälters austragende Förderschnecke
zu füllen.
Durch die translatorische Bewegung wird das Schüttgut jedoch nicht nur in die
Förderschnecke,
sondern ebenso gegen die Wand des Schüttgutbehälters gefördert, was zu einem ungleichmäßigen Austragen
des Schüttguts,
nämlich
zu einem so genannten Kernfluss, führt.
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Bei
einem aus der
EP 1
375 398 A2 bekannten Zufördersystem wird ein Förderrotor
mit flexiblen Federarmen verwendet, um die Förderschnecken zu füllen. Bei
der Drehbewegung des Förderrotors
graben sich die Federarme in das Schüttgut ein und schieben es in
die Förderschnecken.
Da die Federkraft der Federarme begrenzt ist, geben die Federarme
vor allem bei einem hohen Füllstand
des Schüttgutbehälters zur
Hochachse des Schüttgutbehälters hin
nach, so dass ihr Wirkungskreis mitunter bedeutend kleiner als der
Durchmesser des Schüttgutbehälters ist
und es daher zu einem Kernfluss kommt.
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Eine
praktisch vollständige
Aktivierung des Behälterbodens
schafft das SHW-Drehrad. Es besteht aus einem um die Hochachse des
Schüttgutbehälters drehbar
gelagerten Förderrotor
mit auskragenden Förderarmen
sowie zentralen Hydraulikzylindern, die über eine Hebelkonstruktion
die Förderarme
mit einem vorgegebenen Schwenkwinkel hin und her schwenken. Der
Förderrotor
liegt auf dem Boden des Schüttgutbehälters und
schiebt bei seiner oszillierenden Dreh- und Schwenkbewegung das
Schüttgut
in die Förderschnecke.
Aufgrund der Hebelkonstruktion muss die Förderschnecke für einen
gleichmäßigen Austrag
auf einer Radialen zur Hochachse des Schüttgutbehälters angeordnet werden. Der Schwenkwinkel
ist beschränkt,
so dass ein Förderrotor
mit vielen Förderarmen
erforderlich ist. Der Förderrotor
bedeckt einen beachtlichen Teil des Behälterbodens, was einen vollständigen Austrag
des Schüttguts
erschwert.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit
der Schüttgut
gleichmäßig und
vollständig
ausgetragen und die einfacher als die bekannten Vorrichtungen an
unterschiedliche Schüttgüter oder
sonstige Gegebenheiten in einem Schüttgutbehälter angepasst werden kann.
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Die
Erfindung hat eine Austragsvorrichtung zum Gegenstand, die einen
Förderrotor
aufweist, der um eine Hochachse eines Schüttgutbehälters drehbar gelagert ist
und von dem Förderarme
so abragen, dass sie bei einer Drehbewegung des Förderrotors um
die Hochachse schwenken. Die Förderarme
sind vorzugsweise in sich steif und nicht nachgiebig mit einem zentralen
Bereich des Förderrotors
verbunden. Falls einer, mehrere oder sämtliche der Förderarme in
sich nachgiebig oder mit dem zentralen Bereich nachgiebig verbunden
ist oder sind, ist die Nachgiebigkeit jedoch derart, dass sich bei
dem Fördern
des Schüttguts
auch bei vollem Schüttgutbehälter der
auf die Hochachse gemessene Radius des jeweiligen Förderarms
nur in einem für
die Gleichmäßigkeit
des Austrags nicht relevanten Ausmaß verändern kann. Der zentrale Bereich
des Förderrotors
und die Förderarme
können
in einem Stück
geformt sein, vorzugsweise segmentweise, die Förderarme können jedoch an einem separat
gefertigten zentralen Bereich beispielsweise auch einzeln befestigt
sein. Der Förderrotor
dient der Förderung
des Schüttguts
zu einer Querfördereinrichtung,
die in dem Schüttgutbehälter unterhalb
der Förderarme
angeordnet ist und das Schüttgut
quer zu der Hochachse des Schüttgutbehälters austrägt.
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Die
Austragsvorrichtung umfasst ferner einen Antrieb mit einer Antriebswelle,
ein mit der Antriebswelle drehsteif verbundenes oder mittels einer optionalen
Kupplung verbindbares Antriebsrad und ein mit dem Förderrotor
drehsteif verbundenes oder mittels einer optionalen Kupplung verbindbares
Abtriebsrad. Das Abtriebsrad ist für einen Drehantrieb des Förderrotors
mit dem Antriebsrad gekoppelt. Die Kopplung kann einen Zugmitteltrieb,
beispielsweise eine Kette oder einen Riemen, umfassen oder als Zugmitteltrieb
bestehend nur aus dem Antriebsrad, dem Abtriebsrad und dem Zugmittel
ausgeführt
sein. Bevorzugter weist die Kopplung jedoch kein Zugmittel, sondern
lediglich aneinander abwälzende
Wälzräder oder
miteinander in Zahneingriff befindliche Zahnräder auf. Vorzugsweise bildet
ein reines Zahnradgetriebe, besonders bevorzugt ein reines Stirnradgetriebe,
die Kopplung zwischen dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad. In bevorzugten
Ausführungen ist
das Antriebsrad direkt mit dem Abtriebsrad in einem Wälz- oder Zahneingriff.
Das Abtriebsrad ist vorzugsweise um die Hochachse des Schüttgutbehälters drehbar
angeordnet.
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Der
Antrieb umfasst vorzugsweise einen Drehmotor mit einem Stator und
einem Rotor. Der Rotor kann unmittelbar die Antriebswelle bilden,
entweder in einem Stück
oder durch drehsteife Befestigung. Bevorzugt treibt der Motor die
Antriebswelle jedoch über
ein Getriebe an, das insbesondere ein Planetengetriebe sein oder
umfassen kann. Mittels des Getriebes wird die Drehzahl des Motors
zur Antriebswelle hin vorzugsweise untersetzt. Das Getriebe kann
insbesondere wie bei Motorgetrieben üblich an ein Gehäuse des
Motors angeflanscht sein, so dass der eigentliche Motor und das
Motorgetriebe einen kompakten, als Montageeinheit montierbaren Antrieb bilden.
Der Motor ist vorzugsweise ein Elektromotor, kann grundsätzlich jedoch
auch ein Fluidikmotor, beispielsweise ein Hydraulikmotor, sein.
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Aufgrund
des erfindungsgemäßen Schwenkantriebs
wird kein Hebelmechanismus mehr benötigt. Das erfindungsgemäße Zufördersystem
bedeckt bereits wegen des Wegfalls der Hebel einen geringeren Anteil
der Bodenfläche
des Schüttgutbehälters und behindert
den Fluss des Schüttguts
längs der
Hochachse des Schüttgutbehälters deshalb
weniger als das bekannte Zufördersystem
mit schwenkbaren Förderarmen.
Das Zufördersystem
kann ferner mit einem größeren Schwenkwinkel
betrieben werden. Bei einem Betrieb mit einem größeren Schwenkwinkel kann die
gleiche Bodenfläche
mit weniger Förderarmen überstrichen
und somit aktiviert werden. Eine Reduzierung der Anzahl der Förderarme
senkt das für
den Schwenkantrieb erforderliche Drehmoment. Ferner kann die quer
zu der Hochachse gemessene Fläche
des Zufördersystems
verringert werden, so dass bei einer Restentleerung des Schüttgutbehälters weniger
Schüttgut
auf dem Zufördersystem
liegen bleiben kann. Das erfindungsgemäße Zufördersystem erlaubt ferner,
falls die Steuerung entsprechend eingerichtet ist, einen Förderbetrieb,
bei dem die Förderarme
in einem vollständigen
Umlauf um die Hochachse des Schüttgutbehälters schwenken. Durch
den Wegfall der Hydraulikzylinder und des Hebelmechanismus können ferner
die Investitionskosten und auch der Wartungsaufwand verringert werden.
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Falls
das Abtriebsrad um seine Drehachse eine Außenverzahnung aufweist, kann
es scheiben- oder ringförmig
sein. Bevorzugt wird ein ringförmiges Abtriebsrad.
Für die
Kompaktheit und Abdichtung ist es vorteilhaft, wenn das Abtriebsrad
innenverzahnt ist, was zumindest im Bereich der Verzahnung Ringförmigkeit
voraussetzt. Obgleich weniger bevorzugt, kann das Abtriebsrad statt
einer Verzahnung an einem Umfang auch nur eine äußere oder innere Wälzfläche für einen
nur auf Reibschluss beruhenden Eingriff für den Schwenkantrieb aufweisen.
Grundsätzlich
kann das Abtriebsrad auch mit einem Zahnkranz an einer axialen Stirnseite
ausgestattet sein. In einer derartigen Ausbildung würde die
Kopplung von Antriebs- und Abtriebsrad allerdings nichtparallele
Achsen aufweisen.
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Ein
Drehlager des Förderrotors
weist einen Stützkörper mit
einer um die Hochachse erstreckten ersten Lagerfläche und
einen Laufkörper
mit einer um die Hochachse erstreckten zweiten Lagerfläche auf,
die der ersten Lagerfläche
zugewandt ist. Der Laufkörper
ist drehsteif mit dem Förderrotor
verbunden oder zumindest mittels einer optionalen Kupplung mit dem
Förderrotor
drehsteif verbindbar. Dies schließt auch den Fall ein, dass
der Förderrotor
und der Laufkörper
in einem Stück
geformt sind, obgleich eine getrennte Fertigung und anschließend eine
Befestigung aneinander bevorzugt wird. Das Drehlager ist als Gleitlager
oder vorzugsweise Wälzlager
ausgebildet. Die Lagerflächen
sind miteinander in einem Gleitkontakt, oder es sind auf den Lagerflächen abwälzbare Wälzkörper vorgesehen.
Ist das Drehlager ein Wälzlager,
bilden vorzugsweise beide Lagerflächen jeweils eine Laufbahn
für die
Wälzkörper, d.h. die
Wälzkörper sind
vorzugsweise nicht in Lagerkäfigen,
sondern an dem Stützkörper und
dem Laufkörper
frei abwälzbar
angeordnet. Obgleich es für
einen lediglich hin- und hergehenden Schwenkantrieb grundsätzlich möglich wäre, dass
die beiden Lagerflächen
je nur einen bogenförmigen
Abschnitt um die Hochachse bilden, wird es bevorzugt, wenn die beiden
Lagerflächen
um die Hochachse vollständig
umlaufen. Der Stützkörper und
der Laufkörper
sind dementsprechend in den bevorzugten Ausführungen zu einem Stützring und
einem Laufring weitergebildet. Der Schwenkwinkel kann somit, was
das Drehlager betrifft, zwischen 0° und 360° variiert werden. Ferner ist
ein kontinuierlicher Schwenkantrieb ohne Drehrichtungsumkehr möglich. Das
Drehlager ist vorteilhafterweise ein Großwälzlager und kann insbesondere
ein Wälzkörper-Rillenlager,
beispielsweise Kugelrillenlager, sein.
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Der
Förderrotor
ist vorzugsweise in dem Drehlager nicht nur um die Hochachse drehbar
gelagert, sondern wird von dem Drehlager auch axial abgestützt, indem
der Laufkörper
sich im Gleitkontakt direkt oder vorzugsweise über Wälzkörper axial auf dem Stützkörper abstützt. Vorteilhafterweise
ist die von dem Laufkörper
gebildete zweite Lagerfläche
in Bezug auf die Hochachse innen und die von dem Stützkörper gebildete
erste Lagerfläche
außen
angeordnet. Bei Ausbildung des Drehlagers als Wälzlager bilden der Laufkörper somit
eine innere Lagerschale und der Stützkörper eine äußere Lagerschale für die Wälzkörper. Der
Förderrotor
ist vorzugsweise nur in dem Drehlager abgestützt, so dass er radial außen von
dem Drehlager frei dreht oder schwenkt. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn
der auf die Hochachse gemessene Radius oder die gegebenenfalls unterschiedlichen
Radien der Förderarme
höchstens
siebenmal so groß ist
oder sind wie der auf den Umfang der äußeren Lagerfläche gemessene
Radius dieser Lagerfläche.
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In
bevorzugten Ausgestaltungen bildet das Abtriebsrad den Laufkörper, vorzugsweise
Laufring, und erfüllt
nicht nur die Funktion der Drehmomentübertragung, sondern auch der
Drehlagerung und in bevorzugter Weiterbildung auch der axialen Abstützung des
Förderrotors.
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Von
Vorteil ist, wenn das für
den Schwenkantrieb erforderliche Drehmoment an einem inneren oder äußeren Umfang
des Antriebsrads an mehreren Stellen eingeleitet wird. Bei einem
bevorzugten Zahn- oder gegebenenfalls Reibeingriff sind die mehreren
Eingriffstellen vorteilhafterweise gleichmäßig um die Drehachse verteilt.
Wird das Drehmoment an zwei Stellen eingeleitet, sind die Eingriffstellen zweckmäßigerweise
in Umfangsrichtung um die Drehachse um 180° zueinander versetzt, bei drei
Eingriffstellen um entsprechend 120° und bei vier Eingriffstellen
um je 90°.
Das Drehmoment kann von einem einzigen Motor aufgebracht und mittels
Getriebe auf die mehreren Eingriffstellen möglichst gleichmäßig verteilt
werden. Bevorzugter sind für
die mehreren Eingriffstellen auch mehrere Motoren vorgesehen, zweckmäßigerweise
ein Motor pro Eingriffstelle. Die mehreren Motoren werden signaltechnisch
synchronisiert.
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In
einer Weiterbildung umfasst die Austragsvorrichtung auch einen im
Schüttgutbehälter tiefer
als die Förderarme
angeordneten Querförderer,
dem das Zufördersystem
das Schüttgut
zufördert
und der das zugeförderte
Schüttgut
quer zu der Hochachse aus dem Schüttgutbehälter austrägt. Der Querförderer ist
vorzugsweise in den Boden des Schüttgutbehälters angeordnet und steht
vorteilhafterweise unter den Boden zurück. Zweckmäßigerweise ist der Querförderer in
einem im Boden eingelassenen Schacht angeordnet, durch den er das
Schüttgut
austrägt.
Der Querförderer
kann insbesondere eine Förderschnecke
sein. Im Schüttgutbehälter kann
ein einziger Querförderer
vorgesehen sein, der in derartigen Ausführungen wie bei dem bekannten
Drehrad radial zur Hochachse des Schüttgutbehälters angeordnet ist. Die Erfindung
ermöglicht
jedoch die gleichmäßige Befüllung mehrerer
Querförderer,
die voneinander beabstandet sind und je quer zur Hochachse des Schüttgutbehälters fördern. So
können
zwei Querförderer
insbesondere parallel voneinander beabstandet, der eine links und
der andere rechts von der Hochachse, angeordnet sein. Alternativ
können
zwei Querförderer,
der eine links- und der andere rechts von der Hochachse, auch V-förmig zueinander
angeordnet sein. Es können
auch mehr als zwei Querförderer
in einem Schüttgutbehälter angeordnet
sein, beispielsweise parallel nebeneinander oder relativ zueinander
geneigt. So können
mehr als zwei Querförderer
insbesondere auch sternförmig
von der Hochachse wegweisend vorgesehen sein. Für die mehreren Querförderer gilt
vorzugsweise jeweils das zu dem wenigstens einen Querförderer Gesagte.
So ist beispielsweise jeder der Querförderer vorzugsweise im Boden
angeordnet, wobei für
jeden der Querförderer
ein eigener Schacht vorgesehen sein kann oder zwei oder mehr Querförderer in
einem Schacht gemeinsam angeordnet sein können.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Schüttgutlager mit
einem Schüttgutbehälter und
einer in dem Schüttgutbehälter angeordneten,
erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung.
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Der
Antrieb umfasst in bevorzugten Ausführungen eine Steuerung, mittels
der der Antrieb für eine
hin- und hergehende Schwenkbewegung der Förderarme reversierbar, d. h.
drehrichtungsumkehrbar ist. Bevorzugt ist der Motor oder sind die
mehreren Motoren des Antriebs mittels der Steuerung reversierbar.
Von Vorteil ist, wenn die Steuerung dazu eingerichtet ist, den Drehwinkel
oder die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung zu variieren, was auch
den Fall einschließt,
dass Drehwinkel und Drehgeschwindigkeit in Kombination variierbar
sind. Die Steuerung kann vorteilhafterweise dazu eingerichtet sein,
dass sie die Motoren für
eine Drehbewegung kontinuierlich in die gleiche Drehrichtung ansteuern kann.
In derartigen Ausführungen
ist es ferner vorteilhaft, wenn mittels der Steuerung die Drehgeschwindigkeit
oder die Drehrichtung der Drehbewegung verstellbar ist oder sind.
Im Falle einer Drehrichtungsumkehrbarkeit bei kontinuierlicher Drehbewegung
bedeutet dies, dass der Förderrotor
mit den Förderarmen
mehrere Umdrehungen, vorzugsweise beliebig viele Umdrehungen, ohne
Drehrichtungsumkehr ausführen
kann. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Steuerung
so eingerichtet, dass sie den Motor oder die mehreren Motoren so
steuern kann, dass der Förderrotor
mit den Förderarmen
zwischen einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung und einer kontinuierlichen
Drehbewegung umsteuerbar ist. Vorteilhafterweise kann wenigstens
einer der genannten Parameter der hin- und hergehenden Schwenkbewegung
oder der kontinuierlichen Schwenkbewegung auch in derartigen Ausführungen mittels
der Steuerung variiert werden.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Austragen von Schüttgut aus
einem Schüttgutbehälter mittels
einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung,
die wenigstens einen Querförderer
der erläuterten
Art aufweist. Das Verfahren zeichnet sich in einer ersten Variante
dadurch aus, dass der oder die mehreren Querförderer während des Austragens mittels
einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung der Förderarme befüllt und
der Schwenkwinkel oder die Schwenkgeschwindigkeit der Förderarme
während
des Austragens, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Füllstand
des Schüttgutbehälters, verändert wird
oder werden. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, den Schwenkwinkel
oder die Schwenkgeschwindigkeit mit abnehmendem Füllstand,
d. h. mit abnehmender Höhe
der Schüttgutsäule, zu
vergrößern, was
auch den Fall einschließt,
dass der Schwenkwinkel und die Schwenkgeschwindigkeit während des
Austragens verändert
werden, beispielsweise beide Parameter mit abnehmender Höhe der Schüttgutsäule vergrößert werden.
Die Veränderung
eines oder beider Parameter kann vorteilhafterweise so vorgenommen werden,
dass die Rate des Austrags, d. h. die pro Zeiteinheit ausgetragene
Schüttgutmenge,
bei Veränderungen
des Füllstands
zumindest im Wesentlichen konstant bleibt oder jedenfalls weniger
stark variiert als bei dem bekannten Drehrad mit Hebelmechanismus.
Der oder die Parameter kann oder können auch unabhängig vom
Füllstand
variiert werden, beispielsweise um die Austragsrate gezielt zu verändern, um
den Austrag an äußere Vorgaben
anzupassen. So können
beispielsweise die für
den Abtransport vom Ort der Lagerung verfügbaren Kapazitäten im Laufe
der Zeit schwanken. Anstatt den Schwenkwinkel oder die Schwenkgeschwindigkeit
in Abhängigkeit
vom Füllstand
oder der gewünschten
Austragsrate zu variieren, kann oder können der Schwenkwinkel oder
die Schwenkgeschwindigkeit auch in Anpassung an unterschiedliche
Arten von Schüttgütern verändert werden.
Vorzugsweise wird oder werden der Schwenkwinkel oder die Schwenkgeschwindigkeit
sowohl in Abhängigkeit
vom Füllstand
als auch in Abhängigkeit
von der Art des Schüttguts
verändert.
In einer zweiten Variante werden die Förderarme während des Austragens eines der
Art nach gleichen Schüttguts,
beispielsweise in Abhängigkeit
vom Füllstand,
oder in Anpassung an unterschiedliche Schüttgüter zwischen einer hin- und hergehenden
Schwenkbewegung und einer umlaufenden Schwenkbewegung umgesteuert.
Schließlich können beide
Verfahrensvarianten auch in Kombination zum Einsatz gelangen. Schließlich kann
der Förderrotor
auch in einem zwischen den beiden genannten Alternativen angesiedelten
Modus in einem Reversierbetrieb um jeweils mehr als 360° in die eine und
anschließend
in die entgegengesetzte Drehrichtung, beispielsweise um jeweils
wenige Umdrehungen hin und her gedreht werden. Die Erfindung bietet für alle genannten
Betriebsweisen die erforderliche Flexibilität.
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Vorteilhafte
Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen
beschrieben.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. An
dem Ausführungsbeispiel
offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die
Gegenstände
der Ansprüche
und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft
weiter. Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung,
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2 die
Austragsvorrichtung in einem Schnitt,
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3 das
Detail "X" der 2,
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung
und
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung.
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1 zeigt
eine Austragsvorrichtung in einer Draufsicht. Die Austragsvorrichtung
ist in einem Schüttgutbehälter 1 angeordnet.
Der Schüttgutbehälter 1 weist
einen kreiszylindrischen Boden 2 sowie zumindest im Bodenbereich
eine kreiszylindrische Behälterwand
auf. Eine zentrale Hochachse des Schüttgutbehälters 1 ist mit Z
bezeichnet. In dem Boden 2 sind zwei Querförderern 4 angeordnet.
Jeder der Querförderer 4 ist
in einem eigenen Schacht 3 angeordnet. Die Schächte 3 sind
jeweils so tief, dass im jeweiligen Schacht 3 über dem
Querförderer 4 noch
ein gewisser Abstand bis zu dem ansonsten zumindest im Wesentlichen
glatten Boden 2 verbleibt. Die Querförderer 4 sind horizontal
angeordnete Förderschnecken.
Die Querförderer 4 sind
parallel zueinander angeordnet, der eine links und der andere rechts
von der Hochachse Z, zu der sie je den gleichen Abstand aufweisen.
Die Querförderer 4 bilden gemeinsam
eine Querfördereinrichtung,
mittels der das Schüttgut
am Boden des Schüttgutbehälters 1 in eine
Richtung quer zu der Hochachse Z aus dem Schüttgutbehälter 1 ausgetragen
wird. Beide Querförderer 4 erstrecken
sich durch den Schüttgutbehälter 1.
Sie können
zur gleichen Seite oder zu einander gegenüberliegenden Seiten des Schüttgutbehälters 1 fördern. Falls
die Förderrichtung
bei jedem der Querförderer 4 unabhängig vom
jeweils anderen wie bevorzugt umkehrbar ist, im Falle von Förderschnecken
durch Umkehrung der jeweiligen Drehrichtung, können beide Querförderer 4 gemeinsam
nach der einen oder der anderen Seite oder der eine Querförderer 4 zu
der einen und der andere Querförderer 4 zu
der anderen Seite fördern.
Die Querförderer 4 werden
im Folgenden auch gemeinsam als Querfördereinrichtung 4 in
Bezug genommen.
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Oberhalb
von der Querfördereinrichtung 4 ist ebenfalls
in unmittelbarer Nähe
des Bodens 2 ein Zufördersystem
angeordnet, mit der das Schüttgut
zu der Querfördereinrichtung 4 gefördert wird.
Das Zufördersystem
umfasst einen Förderrotor 5 mit
einer Zentralstruktur 6 und vier von der Zentralstruktur 6 radial
abragenden Förderarmen 7.
Die Zentralstruktur 6 und die Förderarme 7 bilden
ein in sich steifes Drehkreuz. Die Zentralstruktur 6 und
die Förderarme 7 sind
plattenförmig,
wobei die Zentralstruktur 6 in der Draufsicht einen kreiszylindrischen
Außenumfang
aufweist, der lediglich von den auskragenden Förderarmen 7 unterbrochen
wird. Die Förderarme 7 sind
radial lang gestreckte, in Umfangsrichtung vergleichsweise schlanke
Platten. Sie ragen radial voneinander weg nach außen auf
die Behälterwand
zu und weisen an ihren äußeren Enden
nur einen geringen Abstand von der Behälterwand auf. Der Abstand ist
so gewählt,
dass die Förderarme 7 den
Boden 2 bei der Schwenkbewegung bis möglichst nahe zu der Behälterwand überstreichen,
andererseits aber eine Berührung
mit der Behälterwand
sicher vermeiden wird. Die Zentralstruktur 6 und die Förderarme 7 weisen
von dem Boden 2 einen Abstand von höchstens wenigen Zentimetern,
vorzugsweise höchstens
einem Zentimeter auf. Sie neigen sich unter ihrem Gewicht und dem
Gewicht des auf ihnen lastenden Schüttguts zur Peripherie hin nach
unten und berühren
jeweils in ihrem peripheren Bereich den Boden 2. Die 2 und 3 lassen
erkennen, dass der Abstand vom Boden 2 kleiner als die
parallel zur Hochachse Z gemessene Dicke der Förderarme 7 ist. Die Förderarme 7 sind
in Umfangsrichtung um die Hochachse Z gleichmäßig verteilt, sie sind gerade
und weisen im Ausführungsbeispiel
radial zur Hochachse Z. Der Förderrotor 5 ist
im Ausführungsbeispiel
aus vier gleichen Segmenten zusammengesetzt. Jedes der Segmente
bildet in einem Stück ein
Viertel der Zentralstruktur 6 und einen der vom jeweiligen
Viertel mittig bei jeweils 45° abragenden
Förderarme 7.
Auf der Zentralstruktur 6 liegt noch eine ebenfalls plattenförmige Deckstruktur 17 fest
auf.
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Die
Austragsvorrichtung, genauer gesagt das Zufördersystem, umfasst ferner
einen Drehantrieb für
den Förderrotor 5 und
ein um die Hochachse Z drehbares Abtriebsrad 14, das drehsteif
mit dem Förderrotor 5 verbunden
ist. Im Ausführungsbeispiel sind
die vier Segmente des Förderrotors 5 auf
dem Abtriebsrad 14 aufliegend mit diesem verschraubt. Das
Abtriebsrad 14 ist ein Ring mit einer um die Hochachse
H vollständig
umlaufenden Innenverzahnung. Die Innenverzahnung ist mit vier Antriebsrädern 11 einer
Antriebseinrichtung jeweils in einem Zahneingriff. Die Antriebsräder 11 sind
außenverzahnte
Stirnräder.
Sie sind über
den Umfang der Innenverzahnung des Abtriebsrads 14 gleichmäßig verteilt,
d.h. in Umfangsrichtung paarweise um 90° zueinander versetzt angeordnet.
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2 zeigt
die Austragsvorrichtung in einem Längsschnitt, der die Hochachse
Z enthält. 2 zeigt,
dass die Unterseite des Förderrotors 5,
nämlich der
Zentralstruktur 6 und der Förderarme 7, nur in
einem sehr geringen Abstand dem planen Boden 2 zugewandt
gegenüberliegt.
Die Antriebseinrichtung ist an einem an der Unterseite des Bodens 2,
unter der Zentralstruktur 6 befestigen Gestell 2a befestigt.
Die Antriebseinrichtung umfasst vier Elektromotoren 8, von
denen zwei zu erkennen sind. Jeder der Motoren 8 treibt über ein
Untersetzungsgetriebe 9 und dessen Ausgangswelle 10 das
mit der jeweiligen Ausgangswelle 10 drehsteif verbundene
Antriebsrad 11 an. Die Antriebsräder 11 sind koaxial
zum Rotor des jeweiligen Motors 8 angeordnet. Die Motoren 8 bilden
mit dem jeweiligen Getriebe 9 kompakte Antriebseinheiten
und sind hängend
an dem Gestell 2a befestigt.
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Das
Abtriebsrad 14 bildet mit einem Stützring 12 eine Wälzkörper-Drehverbindung,
im Ausführungsbeispiel
eine Kugeldrehverbindung, die den Förderrotor 5 um die
Hochachse Z drehbar lagert und axial abstützt. Es handelt sich um ein
Großwälzlager. Das
Abtriebsrad 14 ist das Laufrad, d.h. aufgrund seiner Form
der Laufring des Drehlagers.
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3 zeigt
den in 2 mit "X" bezeichneten Bereich
der Antriebseinrichtung und Wälzkörper-Drehverbindung.
Der Stützring 12 ist
ortsfest an dem Gestellt 2a, im Ausführungsbeispiel ein Rahmengestell,
befestigt. Der Stützring 12 weist
an seiner der Hochachse Z zugewandten inneren Umfangsfläche eine
Lagerfläche 13 auf,
die in den radial auf die Hochachse Z weisenden Schnittebenen halbkreisförmig ist.
Die Lagerfläche 13 bildet
eine Laufbahn für
die Wälzkörper 16 des
Wälzlagers.
Die Wälzkörper 16 sind
Kugeln. Der Laufring ist im Wesentlichen innerhalb des Stützrings 12 angeordnet und
weist der Lagerfläche 13 zugewandt
eine Lagerfläche 15 auf,
die in den radialen Schnittebenen ebenfalls halbkreisförmig ist.
Die Lagerfläche 15 ist ebenfalls
eine Laufbahn für
die Wälzkörper 16 und
ist wie die Lagerfläche 13 um
die Hochachse Z umlaufend glatt und halbkreisförmig. Der Stützring 12 und das
Abtriebsrad bzw. Laufring 14 bilden zusammen einen Kugelrillenlager.
Das Gewicht des Förderrotors 5 wird
vom Abtriebsrad 14 auf die Wälzkörper 16 und von diesen
auf den Stützring 13 übertragen,
der zumindest den größten Teil
des Gewichts des Förderrotors 5 aufnimmt.
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Um
den Förderrotor 5 in
einer einzigen Drehverbindung, im Ausführungsbeispiel Wälzkörper-Drehverbindung,
drehbar lagern und dem gesamten Gewicht nach abstützen zu
können,
ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis RF/RL einen gewissen Wert nicht überschreitet.
Günstig
ist, wenn RF/RL ≤ 7. In der
Relation ist RF der Radius der Förderarme 7 oder
bei ungleich langen Förderarmen
der Radius des längsten
Förderarms,
und RL ist der Radius einer gedachten Trennfläche zwischen
den Lagerflächen.
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Um
Schüttgut
aus dem Schüttgutbehälter 1 auszutragen,
werden die Querförderer 4 um
ihre quer zu der Hochachse Z erstreckten Rotationsachsen drehangetrieben.
Gleichzeitig treibt die Antriebseinrichtung über ihre vier Antriebsräder 11 das
damit im Zahneingriff befindliche Abtriebsrad 12 und somit
den Förderrotor 5 um
die Hochachse Z an. Die Antriebseinrichtung verfügt über eine Steuerung, mittels
der die Drehrichtung der Motoren 8 geändert und die Drehgeschwindigkeit
und der Drehwinkel des Förderrotors 5 und
somit die Schwenkgeschwindigkeit und der Schwenkwinkel α der Förderarme 7 je
auf einen bestimmten Sollwert eingestellt werden können. In einer
bevorzugten Weiterbildung ist zumindest der Schwenkwinkel α mittels
der Steuerung variierbar. Bei der beispielhaft vorgegebenen Anzahl
und Anordnung der Querförderer 4 und
dem als Drehkreuz gebildeten Förderrotor 5 beträgt der Schwenkwinkel α der hin-
und hergehenden Schwenkbewegung genau oder zumindest im Wesentlichen
90°. 1 zeigt eine
Möglichkeit
für die
Wahl der Umkehrposition, in der die Förderarme 7 jeweils
schräg
zu den Querförderern 4 weisen,
wobei jeder der Förderarme 7 in
der Umkehrposition jeweils einen der Querförderer 4 überlappt.
Im dargestellten Beispielfall weisen die Förderarme 7 jeweils
unter einem Winkel von 45° zu den
Querförderern 4.
Alternativ kann die Umkehrposition auch so gewählt werden, dass zwei der Förderarme 7 in
der Umkehrposition parallel und die beiden anderen Förderarme 7 im
rechten Winkel zu den Querförderern 4 weisen.
Bei der Schwenkbewegung in die eine Richtung, beispielsweise im
Uhrzeigersinn, wird das Schüttgut
von den Förderarmen 7 zu den
Querförderern 4 geschoben.
Bei dieser Schwenkbewegung werden die Schächte 3 gefüllt und
das Schüttgut
durch die drehenden Querförderer 4 längs der
Schächte 3 aus
dem Schüttgutbehälter 1 ausgetragen.
In Schwenkrichtung gesehen hinter den Förderarmen 7 entspannt
sich das Schüttgut, was
den Energiebedarf des Antriebs senkt. Der Schwenkwinkel α wird während des
Austragens konstant gehalten. Erst zum Ende wird der Schwenkwinkel α für die Restentleerung
um einige Winkelgrad vergrößert, beispielsweise
von 90° auf
100°, um
trotz des dann geringen Füllstands
den Füllgrad
der Querförderer 4 bestmöglich an
den Füllgrad
bei höheren Füllständen im
Schüttgutbehälter 1 anzugleichen.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Schwenkgeschwindigkeit mit abnehmendem Füllstand
kontinuierlich oder in einer oder mehreren Stufen erhöht werden. Gegebenenfalls
kann es für
die Restentleerung auch von Vorteil sein, von einem Reversierbetrieb
auf eine Drehbewegung kontinuierlich im gleichen Drehsinn umzusteuern.
Ein Schwenkbetrieb mit hin- und hergehender Schwenkbewegung hat
gegenüber
einem Schwenkbetrieb mit einer fortlaufend im gleichen Drehsinn
ausgeführten
Schwenkbewegung den Vorteil, dass die Schüttgutsäule nicht insgesamt in Drehung
versetzt werden kann, was für
die Restentleerung jedoch vernachlässigbar ist.
-
Bei
unveränderter
Querfördereinrichtung 4 kann
der Förderrotor 5 alternativ
durch einen Förderrotor
mit nur zwei Förderarmen 7 ersetzt
werden, die vorteilhafterweise um 180° zueinander versetzt von der
Zentralstruktur 6 abragen und miteinander fluchten. Der
Schwenkwinkel α würde sich
entsprechend auf 180° oder
zumindest im Wesentlichen 180° verdoppeln.
Bereits dieses Alternativbeispiel zeigt, wie das Zufördersystem
aufgrund der Erfindung flexibel auf unterschiedliche Schuttgüter, Behältergrößen und
andere äußere Parameter
angepasst werden kann, da ein wesentlicher Teil der Anpassung alleine bei
der Steuerung stattfindet. Hierbei kann die Steuerung herstellerseitig
mit fester Voreinstellung angepasst sein. In einer Weiterbildung
kann die Steuerung so eingerichtet sein, dass sie Änderungen
der genannten Parameter, nämlich
des Schwenkwinkels α, der
Drehgeschwindigkeit oder der Wahlmöglichkeit zwischen hin- und
hergehender Schwenkbewegung und kontinuierlicher Schwenkbewegung,
vor Ort durch den Betreiber erlaubt. Auf Seiten des Herstellers
kann das Zufördersystem
ferner durch angepasste Gestaltung des Förderrotors und der Steuerung
an beliebige Querfördereinrichtungen
angepasst werden.
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4 zeigt
in einer Draufsicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung.
Der Förderrotor 5 entspricht
dem Förderrotor 5 des
ersten Ausführungsbeispiels.
Die Querfördereinrichtung 4 weist
jedoch sternförmig
angeordnete Querförderer 4 auf.
Die Querförderer 4 weisen
radial zur zentralen Hochachse Z. Beispielhaft sind sechs Querförderer 4 vorgesehen.
Je zwei der Querförderer 4 sind
radial fluchtend angeordnet. Die Querförderer 4 sind in Bezug
auf die zentrale Hochachse Z asymmetrisch angeordnet. Sie bilden zwei
Gruppen von je drei Querförderern 4,
wobei die Winkelabstände
innerhalb jeder der zwei Gruppen kleiner sind als die beiden Winkelabstände zwischen den
jeweils äußeren Querförderern 4 jeder
Gruppe. Beispielhaft betragen die Winkelabstände innerhalb der Gruppen jeweils
45° und
zwischen den Gruppen jeweils 90°.
Der Schwenkwinkel α der
Förderarme 7 und
die Umkehrposition des Förderrotors 5 sind
vorteilhafterweise so gewählt,
dass jeder der Förderarme 7 beim
Schwenken genau einen der Querförderer 4 überstreicht.
Der Schwenkwinkel α kann
beispielsweise wie durch die zwei in dünnen Linien gezeichneten Förderarme 7' angedeutet
80° oder
wie im ersten Ausführungsbeispiel
um die 90° betragen.
In der Figur nimmt der Förderrotor 5 eine
Drehposition ein, in der seine insgesamt vier Förderarme 7 die pro
Gruppe äußeren Querförderer 4 überlappen.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
weist das Abtriebsrad 14 des zweiten Ausführungsbeispiels
um die Hochachse Z umlaufend eine Außenverzahnung auf. Das innenachsige
Getriebe 11, 14 des ersten Ausführungsbeispiels
ist also durch ein außenachsiges
Getriebe 11, 14 ersetzt worden. Von den beschriebenen
Unterschieden abgesehen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel
dem ersten.
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5 zeigt
in einer Draufsicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung.
Der Förderrotor 5 entspricht
dem Förderrotor 5 des
ersten Ausführungsbeispiels.
Der Antrieb und die Kopplung der Antriebsräder 11 mit dem Abtriebsrad 14 entsprechen
dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Querfördereinrichtung 4 weist allerdings
nur zwei V-fömig
angeordnete Querförderer 4 auf.
Die Querförderer 4 weisen
radial zur Hochachse Z. Beispielhaft fördern sie zueinander im rechten
Winkel. In einem bevorzugten Reversierbetrieb sind der Schwenkwinkel α der Förderarme 7 und
die Umkehrposition des Förderrotors 5 so
gewählt,
dass jeder der Förderarme 7 beim
Schwenken genau einen der Querförderer 4 überstreicht.
Der Schwenkwinkel α sollte
bei einem Winkelabstand der Querförderer 4 von beispielsweise
90° entsprechend
wenigstens 220° betragen,
vorzugsweise beträgt
er um 270°.
-
- 1
- Schüttgutbehälter
- 2
- Boden
- 2a
- Gestell
- 3
- Schacht
- 4
- Querförderer
- 5
- Förderrotor
- 6
- Zentralstruktur
- 7
- Förderarm
- 8
- Motor
- 9
- Motorgetriebe
- 10
- Antriebswelle
- 11
- Antriebsrad
- 12
- Stützring
- 13
- Erste
Bahn
- 14
- Abtriebsrad,
Laufring
- 15
- Zweite
Bahn
- 16
- Wälzkörper
- 17
- Deckstruktur
- RF
- Radius
Förderarme
- RL
- Radius
Lagerfläche
- Z
- Hochachse
- α
- Schwenkwinkel