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Die
Erfindung betrifft einen Silobehälterboden
mit einer Eintragöffnung
und einer Austragöffnung,
die einen kleineren Durchmesser als die Eintragöffnung aufweist und über eine
konusartig geformte Wand, die in Bezug auf die Austragöffnung asymmetrisch
ausgebildet ist, mit der Eintragöffnung verbunden
ist, und mit einer Blaseinrichtung, die einen Gasaustritt aufweist.
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Ein
derartiger Silobehälterboden
ist aus
US 5 096 096
A bekannt. Hier ist der "Trichter", der den unteren Abschnitt des Silobehälterbodens
bildet, asymmetrisch ausgebildet. Er wird durch eine Pyramide mit
vier Seiten gebildet, deren Spitze sich nicht in der Mittelachse
des Silobehälters
befindet, sondern seitlich dazu versetzt ist. Dieser Silobehälterboden
hat eine Art Fließbett,
d.h. der den unteren Bereich des Silobehälterbodens bildende "Trichter" ist auf seiner Innenseite mit
einer luftdurchlässigen
Schicht versehen. Zwischen der Außenseite und der luftdurchlässigen Schicht
wird Luft eingespeist, um das im Behälter aufgenommene Produkt zu
fluidisieren.
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DD
44 439 beschreibt eine pneumatische Einrichtung zum Entleeren verschiedenartiger
staubförmiger,
körniger
und flockiger Güter
aus Behältern. Der
hierfür
vorgesehene Behälterboden
ist symmetrisch aufgebaut. Im Bereich seiner abgeschrägten Wand
befindet sich ein Auflockerungsring, der aus einem luftdurchlässigen Material
gebildet ist und durch den Luft aus einem Anschluß in das
Innere strömen kann.
Die Luft strömt
dabei an einer Abweiskante vorbei, wo sie Produkt mitnehmen soll.
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Viele
Schüttgüter, auch
kohäsive
Schüttgüter, werden
in Silos gelagert. Derartige Silos können eine größere Höhe und vor
allem auch einen größeren Durchmesser
aufweisen. Um das Schüttgut
entnehmen zu können,
ist daher in der Regel am unteren Ende des Silos ein Silobehälterboden
angeordnet, der in erster Näherung
die Form eines Trichters hat. Der Durchmesser der Eintragöffnung des
Silobehälterbodens
entspricht dabei dem Durchmesser des Silos, genauer gesagt des Silozylinders.
Die Austragöffnung
ist in der Regel wesentlich kleiner. Der Silobehälterboden ist in der Regel
am Silomantel lösbar befestigt.
Er kann aber auch einstückig
mit dem Silomantel ausgebildet sein.
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Es
ist bekannt, daß kohäsive Schüttgüter nicht
von selbst aus dem Silobehälter
herauskommen und zwar selbst dann nicht, wenn die Austragöffnung offen
ist. Man hat daher Austragshilfen entwickelt mit einer konusförmigen Bodenplatte
aus einem für
ein Gas durchlässigen
Material. Diese Bodenplatte ist oberhalb eines Reingasraums für das Gas
angeordnet. Wenn der Reingasraum mit dem Gas unter einem gewissen
Druck versorgt wird, dann tritt das Gas durch die Bodenplatte hindurch
und setzt die Reibung zwischen der untersten Schicht des Schüttguts und
dem Siloboden, genauer gesagt der Bodenplatte der Austragshilfe,
herab. Das Schüttgut
ist dann in der Lage, entlang der konusartigen Wand auf die Austragöffnung zuzurutschen.
Eine derartige Austragshilfe, die auch als "Fließbett" bezeichnet wird, ist beispielsweise
in
DE 195 18 360 A1 beschrieben.
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Fließbetten
dieser Art haben sich zwar grundsätzlich bewährt. Sie erfordern jedoch während des
gesamten Entleerungsvorgangs des Silos einen steten Zustrom von
Gas. Dies ist nicht nur relativ teuer im Betrieb. Der laufende Zustrom
von Gas hat im Falle einer Beschädigung
der Bodenplatte des Fließbetts
den nachteiligen Effekt, daß in
den Verteilerraum eintretendes Schüttgut durch das Gas in die Bodenplatte
hinein transportiert wird und diese verstopft.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Silobehälterboden
anzugeben, der auf einfache Weise eine Entleerung eines Silos ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Silobehälterboden
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Gasaustritt einen Anblasbereich,
der im Bereich der Austragöffnung
angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Düsen aufweist, die ringförmig um
die Austragöffnung
herum und/oder an einer die Austragöffnung verschließenden Klappe
angeordnet sind, wobei die Düsen
in einen Raum gerichtet sind, dessen Grundfläche durch die Austragöffnung oder
einen die Austragöffnung
umgebenden Ring begrenzt ist und der sich im übrigen parallel zur Achse der Austragöffnung oder
sich nach oben öffnend
erstreckt.
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Es
ist bei dieser Ausgestaltung nicht mehr erforderlich, während des
gesamten Entleerungsvorganges des Silos, d.h. der Zeit, in der Schüttgut oder Produkt
aus der Austragöffnung
entnommen werden soll, Luft oder ein anderes Gas durch den Gasaustritt in
den Silo hineinzufördern.
Es ist lediglich erforderlich, für
einen gewissen Zeitraum zu oder vor Beginn der Entleerung Gas durch
den Gasaustritt in den Silobehälter
hineinzuleiten. Dabei ist es von einer gewissen Wichtigkeit, daß das im
Silo befindliche Produkt fluidisiert wird. Diese Fluidisierung kann
sich auf relativ kleine Bereiche beschränken und zwar auf Bereiche
in der Umgebung der Austragöffnung.
Das fluidisierte Produkt kann dann nämlich durch die Austragöffnung nach
unten fallen und somit aus dem Silobehälter entnommen werden. Aufgrund
des asymmetrischen Aufbaus des Silobehälterbodens kann das nachrutschende
Produkt im Silo keine ringförmigen
Span nungsbereiche mehr bilden, in denen sich das Produkt sozusagen
selbst abstützt.
Aufgrund der asymmetrischen Ausbildung des Silobehälterbodens werden
derartige ringförmige
Spannungsbereiche durch die Wand unterbrochen. Dies setzt natürlich voraus,
daß die
Austragöffnung
weit genug an einen Bereich der Wand des Silobehälterbodens herangerückt ist.
Es läßt sich
aber durch einfache Versuche feststellen, wie groß die Asymmetrie
sein muß,
d.h. wie steil die Wand des Silobehälterbodens im Bereich der Austragöffnung sein
muß. Mit
Hilfe dieser Düsen
ist es möglich,
Gas in den Silobehälter
einzutragen, um das im Silobehälter
befindliche Produkt im Bereich der Aus-tragöffnung zu fluidisieren. Die
Verwendung von Düsen
hat den Vorteil, daß die
Düsen einen
relativ scharfen Gasstrahl erzeugen können, jedenfalls im Bereich
des Düsenaustritts.
Das Gas schafft sich sozusagen selbst eine Bewegungsstrecke, um
das Produkt im Silobehälterboden
zu fluidisieren. Mehrere oder sogar alle Düsen können auch zu einer Ringspaltdüse zusammengefaßt werden. Die
Düsen sind
in einen zylinderförmigen
oder sogar trichterförmigen
Raum gerichtet, der sich über
der Austragöffnung
erhebt. Ohne die asymmetrische Ausbildung der Wand des Behälterbodens
hätte dies zur
Folge, daß ein
im wesentlichen zylinderförmiger Bereich
des Produktes "ausgestanzt" wird und durch die
Austragöffnung
aus dem Silobehälter
herausfällt. Das übrige Produkt
würde nach
Art einer Ringwand unverändert
im Silobehälter
verbleiben. Durch die asymmetrische Ausbildung der Wand wird beim
Fluidisieren des Produkts in dem zylinderförmigen Raum oberhalb der Austragöffnung ein
Teil der Wand von Produkt freigemacht oder die an der Wand verbleibende
Produktschicht jedenfalls so dünn
oder schwach gemacht, daß die
im Produkt auftretenden Ringspannungen nicht zu einer stabilen Ringwand führen können. An
der Wand des Bodens bricht diese Ringwand vielmehr zusammen, so
daß nach
einem Anblasen der Silobehälter
vollständig
oder zumindest nahezu vollständig
leerlaufen kann. Man kann also bereits relativ kurze Zeit nach dem
Beginn des Einspeisens von Gas in den Silobehälter die Zufuhr von Gas wieder
beenden oder zumindest stark drosseln.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß die Wand
an einem Teilabschnitt ihres Umfangs nahezu parallel zur Achse der
Austragöffnung
verläuft.
Die Abweichung kann hier ± 10° betragen.
Die Ausbildung der Wand senkrecht zur Achse der Austragöffnung bedingt
natürlich,
daß die
Austragöffnung
praktisch einseitig an den Rand der Fläche herangerückt wird,
die von der Eintragöffnung überdeckt
wird. Dies hat jedoch den zusätzlich
Vorteil, daß man
bei einer Anordnung von mehreren Silobehältern nebeneinander weniger
Rohrleitungen braucht, um Produkt aus den nebeneinander stehenden
Silobehältern
zusammenzuführen,
weil die Austragöffnungen
einander dichter benachbart sind.
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Vorzugsweise
sind die Düsen
seitlich in die Austragöffnung
hinein oder parallel zur Achse gerichtet. Beide Ausgestaltungen
bewirken, daß der
zylinderförmige
Raum oberhalb der Austragöffnung
so mit Gas beaufschlagt wird, daß das dort befindliche Produkt
fluidisiert wird. Wenn die Düsen
seitlich in die Austragöffnung
hinein gerichtet sind, sollte zweckmäßigerweise eine Klappe oder
ein anderer Verschluß für die Austragöffnung vorgesehen
sein.
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Alternativ
dazu kann ein Teil der Düsen
seitlich in die Austragöffnung
hinein und ein Teil der Düsen
parallel zur Achse gerichtet sein. Auch in diesem Fall ergibt sich
die gewünschte
Fluidisierung des Produkts in dem zylinderförmigen Raum oberhalb der Austragöffnung.
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Vorzugsweise
ist die Austragöffnung
mit einer Klappe verschließbar,
die einen Antrieb aufweist. Damit läßt sich die Entnahme von Produkt
aus dem Silobehälter
noch besser steuern, d.h. man ist nicht darauf angewiesen, daß der Produktstrom
nur durch den Blasvorgang des Gases kontrolliert wird.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß der
Antrieb mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die auch mit
der Blaseinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung eine
Verzögerungseinrichtung
aufweist, die den Antrieb nach der Blaseinrichtung betätigt. Die
Verzögerungseinrichtung
kann auch durch ein entsprechendes Steuerprogramm gebildet sein, also
softwaremäßig realisiert
werden. Mit der Verzögerungseinrichtung
wird bewirkt, daß die
Blaseinrichtung das Produkt in dem Raum oberhalb der Austragöffnung fluidisiert,
solange sich die Klappe noch in einer Stellung befindet, in der
die Austragöffnung
geschlossen ist. Erst dann, wenn sich ein ausreichender Anteil von
Produkt fluidisiert hat, wird die Klappe geöffnet und zwar zu einer Zeit,
wo das Produkt noch fluidisiert ist. Das aus der Austragöff nung herausfallende
Produkt hinterläßt dann
einen Freiraum im Silobehälterboden,
der zumindest auf einem kurzen Umfangsabschnitt von dem nahezu senkrecht
stehenden Abschnitt der Wand begrenzt ist. Es ist allerdings auch
möglich,
daß sich
dort noch eine kleine Produktschicht befindet. Auf jeden Fall ist
aufgrund der asymmetrischen Ausbildung der Wand hier eine Unterbrechung
der Ringspannungen im Produkt zu beobachten.
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Vorzugsweise
steuert die Steuereinrichtung die Blaseinrichtung pulsartig. Dies
hat mehrere Vorteile. Zum einen ergibt sich durch ein pulsartiges
Einblasen von Gas in den Silobehälterboden
eine verbesserte Fluidisierungswirkung auf das Produkt. Zum anderen
kann die Blaseinrichtung mit einem verminderten Energieaufwand betrieben
werden.
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Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn die Blaseinrichtung einen Druckgastank
aufweist, der in der Nachbarschaft der Austragöffnung angeordnet ist und der über eine
Leitung mit dem Gasaustritt verbunden ist, deren Strömungswiderstand
geringer als der Strömungswiderstand
einer Fülleitung
des Druckgastanks ist. Der Druckgastank kann also über die
Fülleitung
gefüllt
werden. Hierbei ist keine größere Strömungsgeschwindigkeit
erforderlich, so daß die Leitungsdurchmesser
klein bleiben können.
Wenn der Druckgastank in ausreichendem Maße unter Druck gesetzt worden
ist, dann wird die Leitung geöffnet,
die den Druckgastank mit dem Gasaustritt verbindet und der Druckgastank
kann sich aufgrund des geringen Strömungswiderstandes der Leitung
praktisch schlagartig in den Gasaustritt entladen. Dadurch wird
ein Gasdruckstoß erzeugt,
der zu einer zufriedenstel lenden Fluidisierung des Produkts im Silobehälter führt.
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Vorzugsweise
sind in der Wand Hilfsblasöffnungen
vorgesehen. Diese Hilfsblasöffnungen
sind vor allem am Ende der Entleerung des Silobehälterbodens
von Vorteil, wenn sich Produktreste auf der Wand absetzen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Draufsicht von oben auf einen Silobehälterboden und
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2 einen
schematischen Querschnitt durch einen Silobehälterboden am unteren Ende eines
Silos.
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Ein
Silobehälter 1,
von dem in 2 das untere Ende dargestellt
ist, weist einen Mantel 2 auf, an dessen unterem Ende ein
Silobehälterboden 3 befestigt
ist. Der Silobehälterboden 3 hat
an seinem oberen Ende den gleichen Durchmesser wie der Mantel 2 des
Silobehälters 1.
Produkt, das sich im Silobehälter 1 befindet,
gelangt daher durch die Verbindungsebene zwischen dem Mantel 2 und
dem Silobehälterboden 3 in
das Innere 4 des Silobehälterbodens. Um die nachfolgende
Erläuterung
zu vereinfachen, wird angenommen, daß am oberen Ende des Silobehälterbodens 3 eine
Eintragöffnung 5 vorhanden
ist, durch die das Produkt aus dem Silobehälter 1 in den Innenraum 4 des
Silobehälterbodens 3 kommt.
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Am
unteren Ende weist der Silobehälterboden 3 eine
Austragöffnung 6 auf,
die durch eine Klappe 7 verschließbar ist. Die Klappe ist mit
durchgezogenen Linien in geschlossener Stellung und mit gestrichelten
Linien in geöffneter
Stellung dargestellt. Die Klappe 7 weist einen nur schematisch
dargestellten Antrieb 8 auf, der sie verschwenken kann.
Der Antrieb 8 wäre
in der Draufsicht an und für
sich nicht sichtbar.
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Die
Austragöffnung 6 ist
asymmetrisch zur Mitte des Silobehälterbodens 3 angeordnet,
wie dies aus 1 zu erkennen ist. Die Austragöffnung 6 ist hierbei
so angeordnet, daß ein
Abschnitt 9 der Wand 10 des Silobehälterbodens 3 senkrecht
oder zumindest nahezu senkrecht steht.
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Wie
aus den 1 und 2 zu erkennen ist,
sind eine Reihe von Düsen 11 in
die Austragöffnung 6 hinein
gerichtet. Weitere Düsen 12 sind
vorgesehen, die nach oben gerichtet sind. Diese Düsen 11, 12 werden
von einer Blaseinrichtung 13 versorgt. Wie weiter unten
näher erläutert werden
wird, arbeitet die Blaseinrichtung 13 impulsartig, d.h.
aus den Düsen 11, 12 treten
in kurzen zeitlichen Abständen Druckstöße des Gases,
beispielsweise Druckluft, auf. Anstelle oder zusätzlich zu diesen Düsen können auch
nicht näher
dargestellte Düsen
an oder auf der Klappe 7 vorgesehen sein, die durch die
Klappe 7 hindurch versorgt werden. In jedem Fall kann man mehrere
oder sogar alle Düsen 11, 12 auch
zu schlitzförmigen
Ringdüsen
zusammenfassen.
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Die
Düsen 11, 12 werden
betätigt,
solange die Klappe 7 geschlossen ist. Hierzu ist eine Steuereinrichtung 14 vorgesehen,
die sowohl die Blaseinrichtung 13 als auch den Antrieb 8 für die Klappe 7 steuert.
Sie sorgt dafür,
daß zumindest
zu Beginn des Einblasens von Gas in den Innenraum 4 des
Silobehälterbodens 3 die
Klappe 7 geschlossen ist oder bleibt. Die Düsen 11, 12 erzeugen
auf diese Weise in einem zylinderförmigen oder sich nach oben öffnenden
Raum oberhalb der Austragöffnung 6,
der durch eine gestrichelte Linie 15 angedeutet ist, einen
Bereich, in dem das Produkt, das sich im Innenraum 4 befindet,
fluidisiert wird. Dieser annähernd
zylinderförmige
Raum 16 wird durch den vertikal stehenden Abschnitt 9 der
Wand 10 begrenzt. Dort kann sich eine ringförmige Druckspannung
im Produkt nicht halten. Vielmehr rutscht das Produkt an dieser
Wand nach unten und die Ringspannung im Produkt bricht zusammen.
Es ist daher lediglich für
eine kurze Zeit erforderlich, das Produkt im Bereich 16 zu
fluidisieren. Wenn dann die Klappe 7 geöffnet wird und das Produkt
durch die Austragöffnung 6 herausfallen kann,
können
sich nach wie vor keine Ringspannungen im Produkt ausbilden, weil
diese an dem Abschnitt 9 der Wand 10 zusammenbrechen.
Das Produkt wird daher normalerweise vollständig aus dem Silobehälter 1 entnommen
werden können.
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Zusätzlich können allerdings
Hilfsblasöffnungen 17 vorgesehen
sein, die ebenfalls von der Blaseinrichtung 13 betätigt werden.
Hierzu ist ein Ventil 18 vorgesehen, über das die Hilfsblasöffnungen 17 gesteuert
werden können.
Eine Beaufschlagung der Hilfsblasöffnungen mit Gas ist in der
Regel nur am Ende eines Entleerungsvorgangs erforderlich.
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Die
Blaseinrichtung 13 weist einen Druckgastank 19 auf,
der von einer Druckgasquelle 20, beispielsweise einem Kompressor,
mit Druckgas, beispielsweise Luft, versorgt wird. Die Druckgasquelle 20 ist
dabei über
eine "normale" Leitung 21 mit
dem Druckgastank 19 verbunden, d.h. mit einer Leitung, die
einen üblichen
Querschnitt aufweist. Wenn die Druckgasquelle 20 eine gewisse
Entfernung vom Druckgastank 10 aufweist, dann weist die
Leitung einen gewissen, nicht mehr zu vernachlässigenden Strömungswiderstand
auf. Solange aber durch die Leitung 21 nur eine vergleichsweise
geringe Druckgasmenge strömt,
sind die Strömungsverluste
tolerierbar.
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Der
Druckgastank 19 ist über
eine Leitung 22 mit den Düsen 11, 12 verbunden.
Die Leitung 22 ist kurz, d.h. der Druckgastank 19 ist
in unmittelbarer Nachbarschaft der Austragöffnung 6 angeordnet, und
die Leitung 22 weist einen relativ großen Querschnitt auf. In der
Leitung 22 ist ein Ventil 23 angeordnet, das von
der Steuereinrichtung 14 gesteuert wird. Wenn nun das Ventil 23 geöffnet wird,
dann kann sich das Druckgas aus dem Tank 19 quasi schlagartig durch
die Leitung 22 zu den Düsen 11, 12 hin
entladen und so einen Druckstoß in
den Bereich 16 im Innenraum des Silobehälterbodens 3 leiten
kann. Wenn der Druckgastank 19 weit genug entladen ist, wird
das Ventil 23 wieder geschlossen und der Druckgastank 19 wird
wieder aufgeladen.
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Die
Steuereinrichtung 14 steuert, wie oben erläutert, nicht
nur das Ventil 23, sondern auch den Antrieb 8 für die Klappe 7 und
zwar dergestalt, daß die
Klappe 7 erst geöffnet
wird, nachdem das Produkt im Bereich 16 durch eine vorgegebene
Anzahl von Druckstößen fluidisiert worden
ist. Wenn die Klappe 7 geöffnet worden ist, dann ist
eine weitere Fluidisierung des Produkts im Innenraum 4 des
Silobehälterbodens 3 in
der Regel nicht erforderlich, sondern der Silobehälter 1 läuft, nachdem
er einmal angestoßen worden
ist, leer. Selbstverständlich
kann das Leerlaufen unterbrochen werden, indem die Klappe 7 wieder
geschlossen wird.