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Die Erfindung betrifft eine Siloaustragsvorrichtung mit einer Scheckenwelle und einer Antriebseinrichtung, die die Schneckenwelle über eine Antriebswelle und ein Getriebe antreibt.
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Siloaustragsvorrichtungen werden zur Entladung von Silos eingesetzt. Ein Silo ist eine meist turmartige, oftmals zylindrische Speichervorrichtung für Schüttgut, wie z. B. Chemikalien, Futtermittel oder sonstige Rohstoffe. Silos funktionieren nach dem „First In – First Out”-Verfahren (FIFO). Das Schüttgut wird von oben in das Silo eingefüllt und am Boden des Silos entnommen. Sofern keine Durchmischung des Siloinhalts erfolgt, wird so jeweils das Schüttgut mit der aktuell höchsten Verweildauer im Silo entnommen.
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Insbesondere bei Schüttgut mit geringer Fließfähigkeit kann es dabei aber zu Problemen kommen. So kann es insbesondere am Rand des Silos zu Materialanhäufungen kommen, die ohne externen Antrieb nicht zur Entnahmeöffnung am unteren Ende des Silos fließen. Daher ist es oft notwendig, Maßnahmen zu ergreifen, um eine reibungslose Entladung des Silos zu gewährleisten. Neben konstruktiven Maßnahmen am Silo, wie z. B. einer kegelförmigen Ausgestaltung zumindest des unteren Siloteils oder einer die Haftung des Schüttguts an den Wänden des Silos reduzierenden Konstruktion der Silowände und verschiedener Methoden, das Schüttgut in Vibrationen zu versetzen, werden dabei hauptsächlich mechanische Vorrichtungen mit beweglichen Teilen innerhalb des Silos eingesetzt. Eine solche Vorrichtung ist eine Siloaustragsvorrichtung.
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Sie kann z. B. als Siloaustragsschnecke oder als Siloaustragsfräse ausgeführt sein. Eine solche Siloaustragsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Schneckenwelle, die von einer Antriebseinrichtung in Rotation um ihre Längsachse versetzt werden kann. Durch diese Rotationsbewegung wird das Schüttgut entlang der Schneckenwelle transportiert. Dabei wird ein Ende der Schneckenwelle über der Endladeöffnung im Zentrum des Silos gelagert und die Schneckenwelle so orientiert, dass das Schüttgut zur Endladeöffnung transportiert wird. Die Schneckenwelle kann innerhalb des Silos um die Längsachse des Silos gedreht werden. Dadurch wird nahezu die gesamte Querschnittsfläche des Silos für die Schneckenwelle erreichbar.
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Die Siloaustragsvorrichtung kann dabei anhand mehrerer Parameter an das zu fördernde Schüttgut angepasst werden. So können z. B. der Durchmesser, die Rotationsgeschwindigkeit und die Spindelgeometrie der Schneckenwelle angepasst werden. Mit einer solchen Siloaustragsvorrichtung sind Austragsgeschwindigkeiten von mehreren 100 m3/h erreichbar.
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Die Lagerung von Schüttgut geht oft mit einer erhöhten Brandgefahr einher, bei besonders feinem Schüttgut kann sogar Explosionsgefahr bestehen. Bei einer herkömmlichen Siloaustragsvorrichtung kann es durch Überhitzung der beweglichen Teile oder durch Funkenbildung zu einem Brand bzw. einer Explosion im Silo kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Siloaustragsvorrichtung bereitzustellen, die auch in Silos mit leicht entzündlichem Inhalt eingesetzt werden kann, ohne dass die Gefahr eines durch die Siloaustragsvorrichtung verursachten Brandes oder einer Explosion im Silo besteht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Siloaustragsvorrichtung mit einer Schneckenwelle und einer Antriebseinrichtung, die die Schneckenwelle über eine Antriebswelle und ein Getriebe antreibt, wobei eine Lagerung der Antriebswelle in einem Kasten gekapselt ist.
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Der Einsatz eines solchen Kastens bewirkt, dass das Lager der Antriebswelle vor äußeren Einflüssen durch das Schüttgut, das an der Antriebswelle vorbei nach unten zur Auswurföffnung fließt, oder durch sonstige Stäube oder aggressive Stoffe, geschützt ist. Das Lager der Antriebswelle kann somit nicht von äußeren Stoffen verunreinigt oder beschädigt werden, so dass ein Heiß- oder Festlaufen des Lagers und damit ein Brand in Folge von Überhitzen des Lagers ausgeschlossen ist.
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Ein solcher Kasten ist vorzugsweise aus Metall und mit mindestens einer Stopfbuchse gedichtet, so dass eine hohe Stabilität und eine ausreichende Abdichtung gewährleistet sind.
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Der Kasten kann mit einem Schmiermittel befüllt sein, so dass die Entstehung von Reibungswärme minimiert und damit das Brandrisiko weiter gesenkt wird.
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Auch der obere Teil der Antriebswelle und das Getriebe sind potenzielle Brandquellen. Zur Minimierung des Brandrisikos können auch diese Bauteile in einem Getriebekasten gekapselt sein. Durch den Einsatz eines solchen Getriebekastens und das Füllen des Getriebekastens bis zu einem relativ hohen Füllstand mit einem Schmiermittel wird erreicht, dass alle bewegten, insbesondere drehenden Teile und alle Oberflächen, die potenziell Reibungswärme erzeugen können, von dem Schmiermittel umgeben sind, insbesondere dauerhaft von dem Schmiermittel umgeben sind, um eine Funkenbildung, Entzündung oder dergleichen zu vermeiden. Vorzugsweise ist der Getriebekasten bis oberhalb des Getriebes mit Schmiermittel gefüllt. Eine Entstehung von größeren Wärmemengen oder Funken, die in den brandgefährdeten Innenraum des Silos gelangen könnten, ist damit ausgeschlossen.
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Besonders gut geeignet als Schmiermittel sind Getriebefließfette. Diese gehören zu den Fetten mit der höchsten Viskosität. Solche Fette haften besonders gut an den drehenden Teilen des Getriebes und stellen durch ihre geringe Kriechneigung keine allzu hohen Forderungen an die Dichtungen des Getriebekastens. Die Dichtungen können daher verhältnismäßig einfach und kostensparend konstruiert werden.
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Um eine stets ausreichende Befüllung des Getriebekastens mit dem Schmiermittel zu gewährleisten, ist es sinnvoll, den Füllstand mit einer dafür geeigneten Vorrichtung zu überwachen. Eine einfache und kostengünstige Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise ein Schwimmerschalter. Dieser reagiert auf den Füllstand des Schmiermittels und legt bei Unterschreiten eines Mindestfüllstands die Anlage still, so dass keine Überhitzung der Anlage auftreten kann. Es kann auch jede andere Überwachungsvorrichtung eingesetzt werde. So sind beispielsweise drucksensible Sensoren, z. B. in der Bodenplatte des Getriebekastens oder optische Sensoren z. B. in Form einer Lichtschranke, denkbar. Eine andere Wirkung der Überwachungsvorrichtung als das Stilllegen der Anlage, wie z. B. das automatische Nachfüllen von Schmiermittel, ist ebenfalls denkbar.
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Vorteilhaft ist es, wenn sich nicht nur das Getriebe, sondern auch die Lagerung der Schneckenwelle in dem mit Schmiermittel gefüllten Getriebekasten befindet, da die Lagerung eine weitere potenzielle Quelle für die Entwicklung großer Wärmemengen ist.
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Besonders vorteilhaft für den Einsatz in einer Siloaustragsvorrichtung mit erfindungsgemäßen Brandschutzmaßnahmen ist ein Kegelradgetriebe. Durch den Einsatz eines Kegelradgetriebes lässt sich ein beliebiger Winkel zwischen 0° und 90° zwischen der Schneckenwelle und der Antriebswelle der Antriebseinrichtung einstellen. Somit kann die Siloaustragsvorrichtung an verschiedene Siloformen angepasst werden.
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Damit der gesamte Querschnitt des Silos möglichst vollständig von der Schneckenwelle erreicht werden kann, ist es sinnvoll, die Schneckenwelle drehbar um die zentrale Längsachse des Silos auszugestalten. Die Drehbewegung kann z. B. durch eine zweite Antriebseinrichtung bewirkt werden.
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Eine einfache Methode zur Kraftübertragung ist dabei die Lagerung der Schneckenwelle und den Getriebekasten mit einem drehbaren Gehäuse zu umgeben. Ein dieses Gehäuse umlaufender Zahnkranz kann dann von einem über eine Antriebswelle mit der zweiten Antriebseinrichtung verbundenen Zahnrad angetrieben werden.
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Um eine dauerhafte, zuverlässige Lagerung des oberen, drehbaren Gehäuseteils auf dem unteren, starr mit dem Silo verbundenen Gehäuseteil zu erreichen, ist es sinnvoll, zwischen den beiden Gehäuseteilen eine Kreuzrollendrehverbindung vorzusehen. Diese Lagereinrichtungen zeichnen sich durch eine hohe Belastbarkeit sowohl in ihrer Axial- als auch in ihrer Radialrichtung sowie durch einen geringen Verschleiß aus.
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Anhand der Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Siloaustragsvorrichtung näher erläutert. Es zeigen:
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1 – einen seitlichen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Siloaustragsvorrichtung sowie den unteren Teil eines nach unten kegelförmig zulaufenden Silos;
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2 – die Siloaustragsvorrichtung aus 1 in Draufsicht;
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3 – eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Siloaustragsvorrichtung sowie Teile der Wand eines Silos;
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4 – die Siloaustragsvorrichtung aus 3 in einer Seitenansicht entlang der Schneckenwelle.
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1 zeigt die seitliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Siloaustragsvorrichtung mit einer Silowand 13 und einer Schneckenwelle 1. An der Schneckenwelle 1 sind aufgesetzte Hartmetallzähne 12 zu erkennen. Diese dienen dazu, eventuell im Silo vorhandenes verdichtetes Material zu lösen und aufzulockern, damit der Materialaustrag möglich wird. Die Schneckenwelle 1 bildet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Winkel α von etwa 30° mit einer Antriebswelle 7 einer ersten Antriebseinrichtung 2. Die Antriebswelle 7 überträgt die Kraft mittels eines Getriebes 3, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kegelradgetriebe ausgeführt ist, auf die Schneckenwelle 1. Die daraus resultierende Rotationsbewegung der Schneckenwelle 1 um ihre Längsachse bewirkt den Transport des Schüttguts entlang der Schneckenwelle 1 ins Zentrum des Silos zu einer Auswurföffnung 16.
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Ein oberes, im Bereich der Auswurföffnung 16 befindliches Lager 17 der Antriebswelle 7 ist komplett in einem Lagerkasten 15, der mit mindestens einer Stopfbuchse gedichtet ist, gekapselt. Der Lagerkasten 15 ist mit einem Schmiermittel 4 gefüllt und bewirkt, dass keine für das Lager 17 schädlichen Stoffe und insbesondere nicht das zu fördernde Schüttgut mit dem Lager 17 in Kontakt kommen können. Das Lager 17 kann somit nicht beschädigt werden und weder heiß- noch festlaufen.
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Das Kegelradgetriebe 3 und die Lagerung 6 der Schneckenwelle 1 sind in einem Getriebekasten 5, der von dem Lagerkasten 15 getrennt ist, eingeschlossen. Der Getriebekasten 5 ist mit einem Schmiermittel 4 gefüllt, wobei das Schmiermittel 4 vorzugsweise ein Getriebefließfett ist. Das Schmiermittel 4 ist in 1 schraffiert dargestellt. Der Getriebekasten 5 ist bis zu einem Füllstand mit dem Schmiermittel 4 gefüllt, der sicherstellt, dass alle drehenden Teile, die im Trockenlauf überhitzen könnten, nämlich die Lagerung 6 der Schneckenwelle 1, die Zahnräder des Kegelradgetriebes 3 und ein Teil der Schneckenwelle 1, von dem Schmiermittel vollständig umgeben sind. Der Füllstand des Schmiermittels 4 im Getriebekasten 5 wird durch einen Schwimmerschalter 14 überwacht. Fällt der Füllstand aufgrund von Leckagen oder betriebsbedingtem Verbrauch des Schmiermittels 4 unter einen bestimmten Minimalwert, so greift der Schwimmerschalter 14 ein und unterbricht den Betrieb der Anlage.
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Weiterhin ist in 1 eine zweite Antriebsvorrichtung 9 zu sehen, die die im Vergleich zur Rotation der Schneckenwelle 1 um ihre Längsachse langsame Rotation der gesamten Schneckenwelle 1 und eines oberen Teiles 18 eines Gehäuses 8, in dem sich der Getriebekasten 5 mit dem Kegelradgetriebe 3 und der Lagerung 6 der Schneckenwelle 1 befinden um die Längsachse des Silos antreibt. Der Getriebekasten 5 wird dabei zusammen mit dem oberen Teil des Gehäuses 8 um die Längsachse des Silos gedreht. Diese so genannte Schneckenvorschubbewegung bewirkt, dass die Schneckenwelle 1 nahezu den gesamten Querschnitt des Silos erreichen kann. Damit wird ein gleichmäßiger Materialaustrag und die Einhaltung des „First In-First Out”-Verfahrens erreicht.
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2 zeigt die Siloaustragsvorrichtung aus 1 in Draufsicht, jedoch ohne den Teil der Silowand 12. Neben der Schneckenwelle 1 mit den Hartmetallzähnen 12, die das Fördergut zur Auswurföffnung 16 transportiert, lässt sich besonders gut der Antriebsmechanismus für die Schneckenvorschubbewegung erkennen. Die zweite Antriebsvorrichtung 9 bewirkt die Rotation des Zahnrads 10, welches wiederum in den Zahnkranz 11 eingreift. Der Zahnkranz 11 ist fest mit dem Gehäuse 8 verbunden und um dieses umlaufend ausgeführt, so dass zusammen mit dem Zahnkranz 11 auch der obere Teil 18 des Gehäuses 8 und die Schneckenwelle 1 um die zentrale Längsachse des Silos gedreht werden.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Siloaustragsvorrichtung. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel (α) zwischen der Schneckenwelle 1 und der Antriebswelle 7 der ersten Antriebseinrichtung 2 90°. Der gezeigte Teil der Silowand 13 ist schraffiert dargestellt. Ebenfalls schraffiert dargestellt ist das Schmiermittel 4, das sich in dem Getriebekasten 5 und in dem Lagerkasten 15 befindet. Der Füllstand des Schmiermittels 4 in dem Getriebekasten 5 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum von einem Schwimmerschalter 14 überwacht.
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Das Lager 17 der Antriebswelle 7 ist auch hier in dem mit Schmiermittel 4 gefüllten Lagerkasten 15 gekapselt, so dass das Lager 17 vor Verunreinigungen und Beschädigungen durch äußere Einflüsse, wie z. B. das Schüttgut oder andere Stoffe, geschützt ist. Das Schmiermittel 4 ist vorzugsweise ein Getriebefließfett.
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Die erste Antriebseinrichtung 2 mit der Antriebswelle 7 treibt auch in diesem Ausführungsbeispiel über ein Kegelradgetriebe 3 die mit Hartmetallzähnen 12 besetzte Schneckenwelle 1 an.
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Das Gehäuse 8 ist zweiteilig konstruiert; der obere Teil 18 des Gehäuses 8 kann mittels einer zweiten Antriebsvorrichtung 9 in Rotation um die Längsachse des Silos versetzt werden. Ein unterer Teil 19 des Gehäuses 8 ist starr mit dem Silo verbunden.
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4 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 3 in einer Seitenansicht entlang der Schneckenwelle 1. Die Silowand 13 wurde dabei aus Übersichtlichkeitsgründen zum größten Teil aus der Darstellung entfernt.
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Zu sehen sind die Schneckenwelle 1, die über das Getriebe 3 und die Antriebswelle 7 von der ersten Antriebsvorrichtung 2 angetrieben wird, das Gehäuse 8 mit dem oberen, drehbaren Teil 18 und dem unteren Teil 19, sowie Teile der Silowand 13.
