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Die
Erfindung betrifft ein Silo für Schüttgut mit
einer Hauptlagerkammer und einer am Boden angeordneten Abflussöffnung,
die einer Kammer vorgeschaltet ist, die über mehrere Öffnungen
am Kammerumfang mit der Hauptlagerkammer verbunden ist und für
die eine Belüftungseinrichtung zur Durchmischung des Guts
in der Kammer vorgesehen ist, wobei auf der Abflussöffnung
ein in die Kammer ragendes Überlaufrohr angeordnet ist.
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Silo
der eingangs genannten Art wird insbesondere als Vorlagerung für
dosierte Abfüllungen von solchen Schüttgütern
verwendet, welche durch Belüftung in einen fließfähigen
Zustand gebracht werden können. Es ist bekannt, dass solche
Silos mit einem dachartigen Kegel am Boden auszurüsten
sind, wodurch unter dem dachartigen Kegel eine von der Hauptlagerkammer
getrennte Mischkammer geschaffen wird. Das Schüttgut tritt
aus der Hauptlagerkammer über mehrere am Umfang im Bodenbereich angeordnete
Zufuhröffnungen in die Mischkammer ein. In dieser ist eine
Be lüftungseinrichtung angeordnet, durch welche das in die
Mischkammer gelangte Schüttgut durchmischt und gegebenenfalls
auch fluidisiert wird. Durch die Abflussöffnung kann das
fluidisierte Schüttgut leicht abgeführt werden.
Eine Schwierigkeit bei Silos dieser Bauart liegt darin, dass eine
Gefahr des Zusetzens der Ablauföffnung durch Klumpen oder
Schollen des Schüttguts besteht. Dies gilt insbesondere
dann, wenn der Boden konusförmig zur Abflussöffnung
hin absinkt.
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Es
ist ein weiter entwickeltes Silo bekannt geworden (
DE 3913441 A1 ), bei dem
auf der Abflussöffnung ein Überlaufrohr angeordnet
ist, welches sich nach oben hin in die Mischkammer erstreckt. Klumpen
oder Schollen des Schüttguts sinken aufgrund ihres Gewichts
ab und sammeln sich am Fußpunkt des Überlaufrohrs
und verstopfen somit nicht den Abfluss des Schüttguts am
oberen Ende des Überlaufrohrs. Die Entnahme von Schüttgut
bleibt damit auch dann möglich, wenn sich beträchliche
Ansammlungen von Klumpen oder Schollen gebildet haben. Um eine möglichst
vollständige Entleerung des Silos nicht nur bis auf die
Höhe des Überlaufrohrs, sondern bis auf den Boden
hinab erreichen zu können, ist ein zweites bodenbündiges
Rohr vorgesehen. Über dieses können Reste abgeführt
werden. Ein Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, dass bei einem
Zusetzen, zumindest des zweiten bodenbündigen Rohrs, keine
vollständige Entleerung des Silos ermöglicht ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem zuletzt
genannten Stand der Technik ein Silo der eingangs genannten Art
dahingehend zu verbessern, dass eine sichere Restentleerung erreicht
wird.
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Die
erfindungsgemäße Lösung liegt in den Merkmalen
des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei
einem Silo für Schüttgut mit einer Hauptlagerkammer
und einer am Boden angeordneten Abflussöffnung, der eine
Kammer vorgeschaltet ist, die über mehrere Öffnungen
am Kammerumfang mit der Hauptlagerkammer verbunden ist und für
die eine Belüftungseinrichtung zur Durchmischung des Guts in
der Kammer vorgesehen ist, wobei auf der Abflussöffnung
ein in die Kammer ragendes Überlaufrohr angeordnet ist,
ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das Überlaufrohr
einen kleineren Querschnitt als die Abflussöffnung aufweist
und als Übergang ein Reduzierstück vorgesehen
ist, an dessen Seitenflächen Entleerungsöffnungen
angeordnet sind.
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Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, durch die Kombination zweier
Effekte eine gute Durchmischung und sicheren Abfluss einerseits
und andererseits eine vollständige Entleerung des Silos zu
erreichen. Der Hauptabfluss des Schüttguts aus dem Silo
erfolgt über die erhöhte Öffnung des Überlaufrohrs.
Wegen dieser Erhöhung ist damit ein guter Schutz vor einem
Zusetzen aufgrund von Klumpen oder Schollen des Materials gesichert.
Um eine ausreichende Restentleerung zu erreichen, sind an dem Reduzierstück,
welches den Übergang zwischen der Abflussöffnung
und dem Überlaufrohr bildet, zusätzliche Öffnungen
als Entleerungsöffnungen angeordnet. Sie bewirken eine
Entleerung auch der Schüttgutmenge, die sich zwischen dem
Boden der Kammer und am oberen Ende des Überlaufrohrs befindet. Die
Erfindung hat erkannt, dass über die Entleerungsöffnungen
die gewünschte Restentleerung auch dann erfolgen kann,
wenn sich ein Bodensatz aus Klumpen oder Schollen gebildet hat,
da in der Regel zumindest Restbereiche der Entleerungsöffnungen
frei bleiben, die für eine Entleerung der Reste ausreichen.
Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass bei
der Restentleerung nur noch ein minimaler statischer Druck auf die
am Sumpf liegende Klumpen oder Schollen wirkt, so dass diese – anders
als bei vollem Silo – nicht mehr gegen den Boden bzw. die
Wand des Überlaufrohrs gepresst werden. Dadurch entstehen
Freiräume zwischen den Klumpen und dem Reduzierstück,
durch welche dann das Schüttgut die Entleerungsöffnungen
erreichen und darüber abfließen kann. Die erfindungsgemäße
Kombination einer am oberen Ende des Überlaufrohrs angeordneten
Hauptabflussöffnung mit der zusätzlichen Entleerungsöffnungen
an einem Reduzierstück ermöglicht damit auf einfache und
wirksame Weise ein zuverlässiges Entleeren des Silos einschließlich
einer vollständigen Restentleerung.
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Vorzugsweise
ist für die Entleerungsöffnung eine Schließeinrichtung
vorgesehen. Sie ermöglicht es, die Entleerungsöffnungen
wahlweise freizugeben oder zu verschließen. Mit Vorteil
ist eine Fernsteuermöglichkeit von draußen vorgesehen,
es kann aber alternativ eine Selbststeuerung durch den Füllstand des
Schüttguts im Silo vorgesehen sein. Durch Verschließen
der Entleerungsöffnungen kann erreicht werden, dass beim
Auffüllen des Silos das Material nicht zuerst durch die
Entleerungsöffnungen abfließt, sondern sich soweit
aufstaut, bis es über die Öffnung des Überlaufrohrs
steigt und dann durch dieses abfließt. Sobald dies erreicht
ist, können die Entleerungsöffnungen geöffnet
werden.
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Es
hat sich bewährt, die Entleerungsöffnungen schlitzartig
auszuführen. Die Schlitze sind vorzugsweise horizontal
orientiert. Damit kann eine zügige und, bei bodennaher
Anordnung, nahezu vollständige Restentleerung des Silos
erreicht werden.
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Vorzugsweise
sind die Seitenflächen des Reduzierstücks geneigt
und weiter vorzugsweise in einem Winkel zwischen 30–70° bezogen
auf eine Zentralachse des Überlaufrohrs angeordnet. Die
Anordnung der Entleerungsöffnungen an den geneigten Seitenflächen
hat sich als im praktischen Betrieb am günstigsten erwiesen.
Die geneigten Seitenflächen bilden zusammen mit dem üblicherweise
konusförmig ausgeführten Boden des Silos umlaufende
v-förmige Rinnen. Wenn unter dem vergleichsweise hohen
hydrostatischen Druck eines gefüllten Silos die Klumpen
oder Schollen unter Wirkung des statischen Drucks gegen die Seitenflächen
und damit auf die Entleerungsöffnungen gepresst werden,
rutschen oder kippen sie bei geringem statischen Druck, wie er bei
der Restentleerung notwendigerweise herrscht, zurück in
die v-förmige Rinne und geben damit die Entleerungsöffnungen
frei. Mit einer solchen geneigten Anordnung der Seitenfläche
kann damit die Entleerungssicherheit noch weiter erhöht
werden.
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Das
Reduzierstück kann rund ausgeführt sein, wobei
die Seitenflächen einen Kegelmantel bilden. Genauso gut
kann das Reduzierstück aber auch eine eher eckige, nämlich
kastenartige Gestalt aufweisen. In diesem Fall ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, dass die Entleerungsöffnungen an allen Seitenflächen
angeordnet sind. Dies braucht aber nicht unbedingt so zu sein, sondern
es kann auch vorgesehen sein, dass die Entleerungsöffnungen
nicht an allen, sondern beispielsweise nur an drei der vier Seitenflächen
angeordnet sind. Letzteres bietet den Vorteil einer unsymmetrischen
Strömungsführung bei der Restentleerung, wodurch
es zu Querströmungen kommt und damit zu Auflockerungen
im Gefüge der Klumpen und Schollen. Besonders zweckmäßig
ist es, wenn die Entleerungsöffnungen zusätzlich
oder relativ an Eckkanten des kastenartig ausgebildeten Reduzierstücks
vorgesehen sind. Die Anordnung an den Eckkanten bietet den Vorteil,
dass es dort praktisch nicht zu einem Verschluss durch Klumpen oder Schollen
kommen kann.
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Zweckmäßigerweise
können die Entleerungsöffnungen höhengestaffelt
an den Seitenflächen angeordnet sein. Die Anordnung in
verschiedenen Höhen erhöht weiter die Wahrscheinlichkeit, dass
zumindest einige der Entleerungsöffnungen frei sind, und
somit eine Entleerung erfolgen kann.
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Als
weitere Variante kann eine zweite Abflussöffnung mit einem
Entleerventil vorgesehen sein, die abdeckungsfrei bündig
im Boden angeordnet ist. Dank der bündigen Anordnung im
Boden können Restmengen bei Bedarf, beispielsweise zu Wartungszwecken,
kon ventionell abgeführt werden, wenn das Entleerventil
betätigt ist. Mit der gesonderten Ventilschaltung kann
eine unerwünschte Vermischung mit dem auf oben beschriebene
Weise normal abgeführten Gut verhindert werden.
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Die
Erfindung eignet sich auch zur Nachrüstung vorhanderer
Silos. Daher erstreckt sie sich ferner auf einem Nachrüstsatz
für ein Silo umfassend ein auf die Weite einer Abfüllöffnung
abgestimmtes Reduzierstück mit einem aufgesetzten Überlaufrohr kleineren
Querschnitts, wobei das Reduzierstück Entleerungsöffnungen
aufweist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend auf Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnungen erläutert, in denen ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels für
ein erfindungsgemäßes Silo;
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2 eine
Schnittansicht des unteren Bereichs des Silos nach 1;
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3 eine
Schnittansicht im Bereich einer Abflussöffnung;
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4a–c
Aufsichten auf drei verschiedene Varianten für ein erfindungsgemäßes
Reduzierstück; und.
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5 eine
Schnittansicht des unteren Bereichs des Silos nach 1 mit
einer zusätzlichen Abflussöffnung.
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Ein
seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 1 bezeichnetes Silo
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
umfasst eine im Wesentlichen zylindrische Hauptwand 2 mit
einem Deckel 3 und einem schwach konusförmig zur
Mitte hin abgesenkten Boden 4. Auf dem Boden stehend ist
ein in das Silo 2 hineinragender Kegel 5 angeordnet,
der über an seinen Umfang im Bereich des Bodens 4 angeordnete Zufuhröffnungen 51 eine
Verbindung zwischen einem Hauptlagerraum 10 des Silos und
einem Innenraum 50 des Kegels 5 schafft. Der Boden 4 des
Silos 1 ist etwa 8° zur Mitte hin geneigt und
mit einer Vielzahl von Belüftungselementen 40 versehen,
um ein vereinfachtes Abfließen des Schüttguts
aus dem Silo 1 zu erreichen. Bei dem dargstellten Silo 1 sind
die Abmessungen so gewählt, dass sich eine
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Gesamthöhe
von 40 m bei einer Höhe des Hauptsiloraums von etwa 35
m und einem Durchmesser des Silos von etwa 15 m ergeben. Die Höhe des
Kegels 5 beträgt etwa 10 m und die Weite am Boden
auch etwa 10 m.
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Einzelheiten
hierzu sind in 2 dargestellt. Man erkennt wieder
den unteren Bereich der Silowand 2 mit dem Boden 4 und
dem Kegel 5. Schematisiert angedeutet sind die Belüftungseinrichtungen 40 mit
Zuluftöffnungen 41 des Bodens 4. Sie
erstrecken sich sowohl außerhalb als auch innerhalb der von
dem Kegel 5 umgrenzter Mischkammer 50. Innerhalb
der Mischkammer 50 ist ein Entlüftungsrohr 52 angeordnet,
welches mit seinem oberen Ende im Bereich der Spitze des Kegels 5 endet
und durch den Boden 4 hindurchfährt zu einem Anschlussstutzen für
ein Entlüftungsrohr an seinem unteren Ende. Im Mittelbereich
des Bodens 4 ist eine Abflussöffnung 6 angeordnet.
Auf dieser aufgesetzt ist ein Überlaufrohr 7.
Es ragt mit seinem oberen Ende etwa einen halben Meter (entsprechend
etwa der halben Höhendifferenz des Bodens 4 zwischen
Mitte und Rand) in die Mischkammer 50 herein. Es bestimmt
damit einen Mindestfüllstand 91 für das
Schüttgut 9 in der Mischkammer 50. Weiter
ist ein Höchstfüllstand 92 vorgegeben,
der sicherstellt, dass im Spitzenbereich des Kegels 5 am
oberen Ende des Entlüftungsrohrs 52 noch ein Freiraum
verbleibt.
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Der
Kegel 5 ist über Verstärkungsbalken 53, welche
in der direkten Verlängerung des Kegelmantels angeordnet
sind, an dem Boden 4 sowie der Innenseite der Silowand 2 abgestützt.
An der Silowand 2 ist ferner, zumindest an einer Seite
auf Höhe des Bodens 4, eine Inspektionsluke 21 angeordnet. Durch
sie ist ein Zugang für Wartungspersonal im Innenbereich
des Silos 1 ermöglicht, wenn der Silofüllstand
so weit gesunken ist, dass der Boden 4 außerhalb
des Kegels 5 weit genug freigelegt ist, dass über ihn
in die Kammer 50 gegangen werden kann.
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Für
die nähere Gestaltung des Überlaufrohrs 7 im
Bereich der Abflussöffnung 6 wird nun Bezug genommen
auf 3. Man erkennt den Boden 4, in dem die
Abflussöffnung 6 ausgebildet ist. Auf sie aufgesetzt
ist das Überlaufrohr 7. Es weist einen Durchmesser
auf, der geringer ist als derjenige der Abflussöffnung 6.
Um einen bündigeren dichten Übergang zu erreichen,
ist ein Reduzierstück 8 vorgesehen. Es ist im
Querschnitt in 3 dargestellt, etwa trapezförmig
und bedeckt mit seiner Unterkante 81 die Abflussöffnung 6 vollständig
und ist mit seiner Oberkante 82 mit dem unteren Rand des Überlaufrohrs 7 verschweißt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Überlaufrohr 7 sowie
die Abflussöffnung 6 kreisrund ausgeführt
und das Reduzierstück 8 ist als ein in der Aufsicht
rechteckiger Kasten ausgeführt, wie in 4A gezeigt
ist. Es sei angemerkt, dass die Abflussöffnung 6 und
das Überlaufrohr 7 nicht unbedingt kreisrunde
Gestalt aufweisen müssen, sondern auch andere abweichende
Formen haben können; entsprechendes gilt für die
Gestaltung des Reduzierstücks 8.
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Das
Reduzierstück 8 weist vier geneigte Seitenflächen 83, 84 auf.
Bei den dargestellten rechteckigen Ausführungsformen des
Reduzierstücks 8 sind die Seitenflächen 83 steiler
geneigt als die Seitenflächen 84; bei einer quadratischen
Ausführung des Reduzierstücks werden die Seitenflächen
entsprechend gleich geneigt. In den Seitenflächen 83, 84 ist
jeweils ein sich horizon tal erstreckender Schlitz als Entleerungsöffnung 85 ausgebildet.
Dieser befindet sich auf halber Höhe zwischen der Unterkante 81 und
der Oberkante 82 des Reduzierstücks 8 und
erstreckt sich nahezu über die gesamte zur Verfügung stehende
Weite der Seitenflächen 83, 84. Weiter
können an den in den Ecken zwischen den Seitenflächen 83 und 84 gelegenen
Kanten 86 einer oder mehrere zusätzliche Entleerungsöffnungen 87 vorgesehen sein.
Im Interesse einer höheren Stabilität ist es güngstig,
wenn die Entleerungsöffnungen 85, 87 nicht
alle auf einer Höhe, sondern in gestaffelter Höhe
angeordnet sind.
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Die
Dimensionierungen sind so gewählt, dass das Reduzierstück 8 eine
Höhe aufweist, welche etwa ein Viertel bis ein Drittel
der Höhe des Überlaufrohrs 7 beträgt.
Dabei ist das Verhältnis der Weite des Überlaufrohrs 7 zu
derjenigen der Abflussöffnung 6 so gewählt,
dass sich ein Winkel im Bereich zwischen 30–70°,
vorzugsweise etwa um 45° in dem dargestellen Ausführungsbeispiel,
ergibt. Unterhalb der Abflussöffnung 6 wird das
abfließende Schüttgut gesammelt in einem Einlaufkasten 60,
und von dort auf an sich bekannte Weise weiter abtransportiert. Der
Einlaufkasten 60 kann mit einem Sperrventil 61 versehen
sein. Wird es betätigt, ist der Abfluss gesperrt.
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Eine
Variante für das erfindungsgemäße Reduzierstück 8' ist
in 4B dargestellt. Es zeigt ebenfalls ein Reduzierstück
mit rechteckiger Grundgestalt. Anders als bei dem in 4A dargestellten Reduzierstück
ist bei dem Reduzierstück 8' jedoch in einer Seitenfläche 84' keine
Entleerungsöffnung vorgesehen. Es ergibt sich damit eine
unsymmetrische Gestaltung, so dass bei der Entleerung eine Querströmung
entsteht, welche einen zu der gegenüberliegenden Seitenfläche 84 gerichteten
Gradienten aufweist. Mit einem solchen Querströmungsgradienten
kann bei der Restentleerung eine Verschiebung der nicht mehr mit
einem hohen hydrostatischen Druck belasteten Klumpen oder Schollen
erreicht werden, so dass vorher von ihnen verschlossene Entleerungsöffnungen 85 freigegeben
werden.
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Eine
dritte Variante ist in 4C dargestellt, sie unterscheidet
sich von den in 4A und 4B dargestellten
Varianten dadurch, dass das Reduzierstück 8'' in
der Aufsicht im Wesentlichen rund ist. Die Schlitze 85 sind
umlaufend entlang des Umfangs verteilt angeordnet.
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Im
Betrieb wird das Silo wie folgt entleert: In der Hauptlagerkammer 10 befindliches
Schüttgut 9 fließt über die
Zuströmöffnungen 51 in die Kammer 50 unter
dem Kegel 5. Durch Belüftung mittels der Belüftungseinrichtungen 40, 41 wird
eine Durchmischung des Schüttguts in der Mischkammer 50 erreicht.
Das Schüttgut, welches sich auf einem Niveau oberhalb der
Mindestniveaulinie 91 befindet, fließt über
den oberen Rand des Überlaufrohrs 7 ab. Sich bildenden
Klumpen oder Schollen gelangen in dem Silo 1 nach unten
und rutschen entlang des konusartigen Bodens 4 in Richtung
auf die zentrale Abflussöffnung 6, ohne sie aber
zu erreichen. Die Klumpen oder Schollen bleiben an der Außenseite
des Reduzierstücks 8 und des Überlaufrohrs 7 liegen.
Der Abfluss des Schüttguts 9 über das
obere Ende des Überlaufrohrs 7 wird durch die
Ansammlung nicht behindert. Ist der Füllstand des Schüttguts 9 im
Silo 1 soweit abgesunken, dass er unter die Mindestniveaulinie 91 fällt,
so reißt der Abfluss über das Überlaufrohr 7 ab.
Das restliche Schüttgut 9, welches sich noch im
unteren Bereich der Mischkammer 50 befindet, kann nunmehr über
die Entleerungsöffnungen 85 in dem Reduzierstück 8 abfließen.
Durch die Anordnung der Entleerungsöffnungen 85 in
den geneigten Seitenflächen, teilweise auch in die Eckkanten,
wird erreicht, dass unter den praktisch vorkommenden Betriebsbedingungen
mindestens eine Entleerungsöffnung 85 frei ist
und damit das Schüttgut abfließen kann. Durch
die Neigung der Seitenflächen 83, 84 in Verbindung
mit der konusartigen Neigung des Bodens 4 wird weiter erreicht,
dass Klumpen oder Schollen in die so ge bildete v-förmige
Rinnen zurückrutschen, sobald sie aufgrund des geringen
Füllstandes des Silos 1 von dem durch das Schüttgut 9 ausgeübten
hydrostatischen Druck befreit sind. Dadurch werden vorher, also
bei gefülltem Silo, verschlossene Entleerungsöffnungen 85 freigegeben.
Durch diesen zusätzlichen Effekt wird ein sicheres Entleeren
des Silos 1 erreicht.
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Über
die Luke kann bei Bedarf eine Person in das Silo 1 und
in die Mischkammer 50 hineingehen, sowie der Füllstand
so weit gesunken ist, dass der Boden 4 außerhalb
des Kegels 5 freigelegt ist. Sofern erforderlich, kann
die Person Klumpen oder Schollen zerkleinern oder von den Entleerungsöffnungen 85 entfernen.
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Falls
gewünscht, kann benachbart zu der Abflussöffnung 6 eine
zweite Abflussöffnung 6' mit einem Entleerventil 61' vorgesehen
sein, wie in 5 abgebildet. Es sei angemerkt,
dass die beiden Abflussöffnungen 6, 6' nicht
unbedingt genau nebeneinander angeordnet zu sein brauchen, sie können
auch mit einem gewissen Abstand oder einander umgebend (koaxial)
angeordnet sein. Die zweite Abflussöffnung 6' ist
bündig in dem Boden 4 angeordnet und im Unterschied
zu der Abflussöffnung 6' nach oben offen ausgeführt,
das heißt sie ist nicht mit einem Überlaufrohr
versehen. Über sie können damit sämtliche
Restmengen abgeführt werden. Dazu wird das im normalen
Betrieb geschlossene Entleerventil 61' geöffnet.
Vorzugsweise ist dabei das Sperrventil 61 geschlossen.
Damit kann das als Restmenge abgeführte Gut von dem im
Normalbetrieb abgeführten Gut getrennt werden, um eine
unerwünschte Vermischung und dadurch eventuell verursachte
Qualitätsbeeinträchtigungen zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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