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Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes Fahrzeug zur Entnahme von Schüttgut aus einem Schüttgutlager, wobei das Fahrzeug einen Rahmen, wenigstens zwei drehbar an dem Rahmen angeordnete Räder oder Rollen sowie einen Antrieb aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Entleeren von Schüttgut aus einem Schüttgutlager bekannt. So ist beispielsweise aus der
DE 1 124 875 eine Vorrichtung zum pneumatischen Löschen von Schüttgut bekannt mit einem an einem Rahmen befestigten Saugmundstück und einer drehbar gelagerten Schneidvorrichtung, welche aus zwei beiderseits des Saugmundstücks angebrachten Förderschnecken besteht, welche die Ladung lockern und dem Saugmundstück zuführen. Zum Antreiben der Schneidvorrichtung Ist ein Motor vorgesehen.
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Aus der
DE 100 51 400 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entleeren von Schüttgut aus flexiblen, insbesondere sack- oder beutelartigen Behältnissen bekannt, wobei mittels einer von oben in das Behältnis eingeführten Absaugvorrichtung das Schüttgut abgesaugt wird. Über einen Hebezug wird die Absaugvorrichtung auf die Oberfläche des Schüttgutes aufgelegt, wobei die Absaugvorrichtung beim Absaugen des Schüttguts zumindest teilweise in das Schüttgut einsinkt und mittels des Hebezugs kurzzeitig und mehrfach hintereinander angehoben wird, wodurch Kraterwände, die sich in dem Schüttgut beim Absaugen gebildet haben, zum Einsturz gebracht werden.
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Aus der
DE 102 40 753 A1 ist ein Lager für Schüttgut sowie eine Entnahmevorrichtung und ein Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus diesem Lager bekannt. Bei dem Lager handelt es sich insbesondere um ein Holzpellet-Lager mit einem im Wesentlichen abgeschlossenen Lagerraum, in dem eine Entnahmevorrichtung zum Entnehmen des Schüttguts angeordnet ist. Die Entnahmevorrichtung weist eine bewegbare, wenigstens abschnittsweise flexible Förderrohranordnung und einen Entnahmekopf auf. Der Entnahmekopf enthält Verfahrmittel, durch welche er in die Lage versetzt wird, selbsttätig zumindest einen Großteil der Grundfläche des Lagerraums bzw. der Oberfläche des Schüttguts durch eine Bewegung mit veränderbarer Kurvenform und/oder eine lineare Bewegung abzuwandern. Die Verfahrmittel sind dabei durch eine an der Unterseite des Entnahmekopfs angeordnete und von einem Motor angetriebene Kugel gebildet. Mittels dieser Antriebskugel kann sich der Entnahmekopf nicht nur auf dem Boden des Lagerraums fortbewegen, sondern bis zu einem gewissen Grad auch auf dem Schüttgut-Haufwerk selbst. Angetrieben von der Antriebskugel führt der Entnahmekopf auf dem Boden des Lagerraums bzw. auf dem Schüttgut-Haufwerk eine zufällige Schlingerbewegung durch, so dass der Entnahmekopf jede Stelle des Bodens des Lagerraums bzw. der Schüttgutoberfläche erreichen und den kompletten Lagerraum über die mit Unterdruck beaufschlagte Förderrohranordnung absaugen kann.
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Bei diesen bekannten Entnahmevorrichtungen für Schüttgut besteht die Gefahr, dass sich der Entnahmekopf beim Ansaugen des Schüttguts in den Schüttguthaufen eingräbt. Auch bei der Entnahmevorrichtung der
DE 102 40 753 A1 ist nicht auszuschließen, dass der Entnahmekopf eine tiefe Mulde in dem Schüttguthaufen erzeugt, aus der sich der Entnahmekopf trotz des Antriebs durch die Antriebskugel nicht mehr entfernen kann. Die Bewegung des Entnahmekopfs wird dadurch eingeschränkt und der Entnahmekopf ist nicht mehr in der Lage, die Oberfläche des Schüttguts vollständig abzufahren und so über die gesamte Fläche des Schüttgutlagers einen gleichmäßigen Abtrag des Schüttguts zu ermöglichen. Darüber hinaus besteht bei den bekannten Entnahmevorrichtungen die Gefahr, dass der Entnahmekopf von nachrutschendem Schüttgut bedeckt wird. Auch dadurch wird die Bewegungsfreiheit des Entnahmekopfs eingeschränkt. Ferner wird bei dieser bekannten Entnahmevorrichtung durch die rotierende Kugel der Abrieb an den Schüttgutpartikeln erhöht. Dies ist insbesondere bei Holzpellets sehr nachteilig, da sich ein Feinstaub-Abrieb an den Holzpallets nachteilig auf deren Qualität, insbesondere deren Brennwert, auswirkt.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entnahmevorrichtung zur Entnahme von Schüttgut aus einem Schüttgutlager bereit zu stellen, welche in der Lage ist einen möglichst gleichmäßigen Abtrag des Schüttguts über die Oberfläche des Schüttguts bzw. über die Grundfläche des Schüttgutlagers bei möglichst geringem Abrieb an den Schüttgutpartikeln zu gewährleisten.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem selbstfahrenden Fahrzeug zur Entnahme von Schüttgut aus einem Schüttgutlager, welches über einen Rahmen und wenigstens zwei drehbar an dem Rahmen angeordnete Räder oder Rollen sowie einen Antrieb zum Antreiben der Räder bzw. Rollen verfügt, wobei am Rahmen ein Saugrohr mit einem Stutzen zum Anschluss des Saugrohrs an eine Saugleitung angeordnet ist. Zur Entnahme des Schüttguts aus dem Schüttgutlager wird das selbstfahrende Fahrzeug auf die Oberfläche des Schüttguts gestellt und an dem Stutzen des Saugrohrs wird eine mit Unterdruck beaufschlagte Saugleitung angeschlossen, über welche das Schüttgut durch das Saugrohr abgesaugt wird. Während des Absaugens des Schüttguts bewegt sich das selbstfahrende Fahrzeug selbsttätig auf der Oberfläche des Schüttguts, wobei die Bewegungsbahn des Fahrzeugs durch eine Steuereinrichtung des Antriebs vorgegeben werden kann. Die Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Schüttgutoberfläche kann auch eine Zufallsbewegung darstellen. Die Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Schüttgutoberfläche ist zweckmäßig so gewählt, dass über eine längere Absaugdauer die gesamte Oberfläche des Schüttguts bzw. die gesamte Grundfläche des Schüttgutlagers abgefahren wird.
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Zur Erzielung einer möglichst guten Traktion der Räder bzw. Rollen auf der Oberfläche des Schüttguts sind die Räder bzw. Rollen als Schaufelräder ausgebildet und weisen eine Mehrzahl von Radschaufeln oder Mitnehmern auf, die vom Grundkörper des Rads bzw. der Rolle in radialer Richtung hervorstehen und welche beim Fahren des Fahrzeugs auf der Schüttgutoberfläche in das Schüttgut eingreifen. Hierfür ist jedes der Räder bzw. jede Rolle zweckmäßig mit einem polygonförmigen Grundkörper ausgestattet, an dem eine Mehrzahl von Radschaufeln oder Mitnehmern befestigt sind. Die Räder bzw. Rollen können auch als runde oder ringförmige Räder bzw. zylindrische Rollen ausgebildet sein mit Rillen in der Umfangsfläche, die quer zur Umfangs- bzw. Abrollrichtung verlaufen.
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Der Antrieb, mit dem die Räder bzw. Rollen angetrieben werden, umfasst zweckmäßig wenigstes einen Elektromotor. Dieser wird durch eine Steuereinrichtung gesteuert, wobei die Steuereinrichtung auch eine Umkehr der Laufrichtung des Antriebs bewirken kann. Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung des selbst fahrenden Fahrzeugs mit vier paarweise angeordneten Rädern, von denen wenigstens zwei Räder über den Antrieb angetrieben werden.
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Der Rahmen des Fahrzeugs umfasst zweckmäßig ein kastenförmiges Gehäuse mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei das Saugrohr an der Unterseite des Rahmens übersteht und der Stutzen an der Oberseite des Rahmens angeordnet ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind am Rahmen Tastsensoren oder Näherungssensoren angeordnet, über welche erfasst werden kann, dass sich das Fahrzeug einer Begrenzung des Schüttgutlagers nähert oder an einer solchen anstößt. Zweckmäßig weist hierfür jeder Sensor ein antennenförmiges und berührungssensitives Sensorelement auf Bei den Tast- oder Näherungssensoren kann es sich um induktive oder kapazitive Sensoren oder auch um optische Sensoren handeln. Stößt ein Sensorelement an eine Begrenzungswand des Schüttgutlagers an oder nähert sich das Sensorelement einer solchen Begrenzungswand, gibt der Sensor ein Signal an die Steuereinrichtung des Antriebs ab und bewirkt eine Umkehr der Laufrichtung des Antriebs und damit eine Änderung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Insbesondere wird auf diese Weise eine Fahrtrichtungsumkehr bewirkt, wenn das Sensorelement an eine Begrenzungswand des Schüttgutlagers anstößt oder sich einer solchen Begrenzungswand nähert. Zweckmäßig sind die Sensoren so am Rahmen des Fahrzeugs angeordnet, dass die Sensorelemente geringfügig über die äußeren Begrenzungen des Rahmens, insbesondere über die Außenkanten eines von dem Rahmen umfassten Gehäuses vorstehen. Dadurch wird gewährleistet, dass der bzw. jeder Sensor ein Signal zur Änderung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs abgibt, bevor das Fahrzeug an einer Begrenzungswand des Schüttgutlagers anstößt.
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Das Saugrohr ist zweckmäßig so am Rahmen des Fahrzeugs angeordnet, dass es an der Unterseite des Rahmens übersteht. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiei ist in dem Saugrohr eine gegenüber dem Saugrohr bewegliche Hülse angeordnet, welche, schwerkraftgetrieben, auf der Schüttgutoberfläche zur Auflage kommt, wenn das Fahrzeug auf die Oberfläche des Schüttguts gestellt wird. Durch diese Einrichtung wird gewährleistet, dass die Saugmündung des Saugrohrs, welche durch die auf der Schüttgutoberfläche aufliegende Mündung der Hülse gebildet wird, während des Absaugens zu jeder Zeit auf der Schüttgutoberfläche aufliegt.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung gehen aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor. Die Zeichnungen zeigen:
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1: Perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs zur Entnahme von Schüttgut aus einem Schüttgutlager;
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2: Draufsicht auf das Fahrzeug von 1;
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3: Seitenansicht des Fahrzeugs von 1;
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4: Vorderansicht des Fahrzeugs von 1;
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5a: perspektivische Detaildarstellung eines Räderpaares und des Antriebs des Fahrzeugs von 1;
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5b: Querschnitt durch die Ebene A-A von 3.
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Das in den 1 bis 4 gezeigte selbstfahrende Fahrzeug umfasst einen Rahmen (1) und vier an dem Rahmen (1) drehbar gelagerte Räder (2a, 2b, 2c, 2d). Statt der hier zeichnerisch dargestellten Anordnung mit vier Rädern kann auch eine Anordnung mit drei Rädern oder eine Anordnung mit zwei Rollen, welche jeweils drehbar an dem Rahmen angeordnet sind, gewählt werden. Der Rahmen (1) umfasst bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ein kastenförmiges Gehäuse (8) mit einem Gehäuseboden (11), senkrecht darauf angeordneten Seitenwänden (13) und stirnseitigen Wänden (14) und einem Gehäusedeckel (12). An der Vorderseite (V) und der Hinterseite (H) ist das kastenförmige Gehäuse (8) zweckmäßig in einem Übergangsbereich (11a) zwischen den stirnseitigen Seitenwänden (14) und dem Gehäuseboden (11) abgeschrägt ausgebildet. Dadurch kann das Fahrzeug bei seiner Bewegung auf der Oberfläche des Schüttguts das sich in Bewegungsrichtung vor dem Fahrzeug anhäufende Schüttgut wegschieben, wodurch die Bildung von Anhäufungen des Schüttguts auf der Schüttgutoberfläche verhindert werden kann.
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Innerhalb des Gehäuses (8) ist ein Antrieb (3) sowie eine Steuereinrichtung für den Antrieb (3) angeordnet. Ein Teil des Antriebs (3) ist in 5a gezeigt, in der ein Motor (3a) dargestellt ist, welcher über einen Lagerbock (22) an der Seitenwand (13) des Gehäuses (8) befestigt ist. Der Motor (3a) ist zweckmäßig als Elektromotor ausgebildet und über eine Welle (3b) mit einem der Räder (2a) gekoppelt, um dieses Rad (2a) antreiben zu können (5a).
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Jedes der Räder (2a, 2b, 2c, 2d) weist einen polygonförmigen Grundkörper (7) auf (bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper (7) als Oktogon ausgebildet). An dem Grundkörper (7) sind mehrere Radschaufeln (6) befestigt. Die Radschaufeln (6) verbessern die Traktion des Fahrzeugs, wenn sich dieses auf der Oberfläche des ggf. schütt- oder rieselfähigen Schüttguts bewegt. Die Ausbildung der Räder (2a–2d) bzw. der Rollen als Schaufelräder mit Radschaufeln (6) weist ferner den Vorteil auf, dass an den Schüttgutpartikeln kaum Abrieb erzeugt wird, wodurch weniger Staub entsteht.
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An der Oberseite (1a) des Rahmens (1) ist ein Stutzen (5) angeordnet, welcher über die Oberfläche des Gehäusedeckels (12) vorsteht. Der Stutzen (5) ist, zweckmäßig einstückig, mit einem Saugrohr (4) verbunden, welches sich durch das Gehäuse (8) erstreckt und auf der Unterseite (1b) des Rahmens (1), also über den Gehäuseboden (11), nach unten vorsteht (wie aus den 3 und 4 ersichtlich). Zweckmäßig ist die Länge des Saugrohrs (4) so gewählt, dass dessen Mündung bündig mit einer Oberfläche abschließt, wenn das Fahrzeug mit den Rädern (2a–2d) auf einer Oberfläche abgestellt ist. Um ein Verstopfen des Saugrohrs 4 zu verhindern, können Lüftungsöffnungen, bspw. in Form von Schlitzen, in dem Saugrohr vorgesehen sein.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in 5b dargestellt ist, ist das Saugrohr (4) kürzer ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel schließt die Mündung (4a) des Saugrohrs (4) etwa mit der Unterseite (1b) des Rahmens (1) ab. Innerhalb des Saugrohrs (4) ist eine gegenüber dem Saugrohr (4) bewegliche Hülse (12) angeordnet. Diese Hülse (18) ragt aus der Mündung (4a) des Saugrohrs (4) heraus und fällt schwerkraftgetrieben auf die Oberfläche, auf der das Fahrzeug abgestellt ist. Durch diese Anordnung der Hülse 18 in dem Saugrohr (4) wird gewährleistet, dass die Saugmündung zu jeder Zeit auf der Oberfläche des Schüttguts aufliegt, wenn das Fahrzeug zum Absaugen des Schüttguts auf der Schüttgutoberfläche abgestellt wird. Um ein Einsinken der Mündung der Hülse 12 in das Schüttgut zu verhindern ist zweckmäßig an der Unterseite der Hülse, welche auf der Schüttgutoberfläche aufliegt, eine ringscheibenförmige Auflage angeordnet.
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Zum Absaugen von Schüttgut aus einem Schüttgutlager wird der Stutzen (5) an eine mit Unterdruck beaufschlagte Saugleitung angeschlossen. Bei der Saugleitung kann es sich bspw. um einen flexiblen Schlauch und insbesondere um einen Spiralschlauch handeln. Die Saugleitung kann mittels einer Halterung, wie z. B. einen Galgen oder einen Seilzug, an einer Decke oberhalb des Schüttgutlagers befestigt werden. Um ein Verwinden der Saugleitung zu verhindern können am Rahmen des Fahrzeugs bewegliche Halterungen vorgesehen sein, in denen die Saugleitung geführt oder gelagert wird. Über die Saugleitung wird das Schüttgut durch das Saugrohr (4), und gegebenenfalls durch die Hülse (18), angesaugt. Während des Absaugens des Schüttguts bewegt sich das Fahrzeug, angetrieben von dem Antrieb (3), auf der Oberfläche des Schüttguts.
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Die Steuereinrichtung des Antriebs (3) steuert die Bewegung des Fahrzeugs dabei bspw. so, dass das Fahrzeug auf der Schüttgutoberfläche eine zufällige Bewegungsbahn abfährt („random walk”). Dadurch wird gewährleistet, dass das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum die gesamte Schüttgutoberfläche abfährt und so das gesamte Schüttgut absaugen kann, wobei über die Grundfläche des Schüttgutlagers ein gleichmäßiges Absaugen und dadurch ein gleichförmiger Abtrag des Schüttguts ermöglicht wird.
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Damit das Fahrzeug während des Absaugens nicht auf der Schüttgutoberfläche stehen bleibt, wenn das Fahrzeug an einer Begrenzung des Schüttgutlagers angelangt ist, ist wenigstens ein Tastsensor (9) oder ein Näherungssensor vorgesehen. Zweckmäßig sind sowohl an der Vorderseite (V) als auch an der Rückseite (R) (2) und auch an den beiden Seiten des Fahrzeugs Tast- oder Näherungssensoren (9) angeordnet. Die Tast- oder Näherungssensoren (9) weisen bspw. jeweils ein antennenförmiges, berührungssensitives Sensorelement (10) auf. Wie insbesondere aus der Draufsicht der 2 zu erkennen, sind die Sensoren (9) so auf der Oberseite (1a) des Gehäuses (1) angeordnet, dass die Sensorelemente (10) über den Außenkanten (8a, 8b, 8c bzw. 8d) des Gehäuses (8) vorstehen. Nähert sich das Fahrzeug bei seiner Bewegung auf der Oberfläche des Schüttguts einer Begrenzung des Schüttgutlagers bis auf einen vorgegebenen Minimalabstand oder kommt ein Sensorelement (10) eines Sensors (9) mit einer Begrenzungswand des Schüttgutlagers in Berührung, gibt der entsprechende Sensor (9) ein Signal an die Steuereinrichtung des Antriebs (3) ab. Der Antrieb (3) leitet dann eine Änderung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ein, in dem beispielsweise eine Laufrichtungsumkehr bei wenigstens einem der Motoren (3a) erfolgt oder indem die Räder auf einer Seite des Fahrzeugs angetrieben werden, während die Räder auf der gegenüberliegenden Seite still stehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung so eingerichtet, dass der Antrieb der Räder auf einer Seite des Fahrzeugs verzögert gestartet wird, wenn ein seitlicher Tast- oder Näherungssensor 9 auf der gegenüberliegenden Seite ein Berührungs- oder Näherungssignal liefert, um das Fahrzeug auf diese Weise von der Begrenzungswand weg zu bewegen, an der das Fahrzeug angestoßen ist bzw. der sich das Fahrzeug genähert hat.
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Bevorzugt sind die auf einer Seite des Fahrzeugs hintereinander angeordneten Räder (2a und 2c bzw. 2b und 2d), wie in 5a, gezeigt über einen Motor (3a) und über einen Ketten- oder Riemenantrieb (23) gleichlaufend angetrieben. Der Motor (3a) ist dabei zweckmäßig direkt mit einer an einem der Räder (2a) befestigten Welle gekoppelt und über den Ketten- oder Riemenantrieb (23) wird die Drehung des Motors (3a) auf das dahinter (oder davor) angeordnete Rad (2c) auf derselben Seite des Fahrzeugs angetrieben. Durch diese Anordnung können die auf gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs angeordneten Radpaare (2a und 2c bzw. 2b und 2d) unabhängig von dem auf der gegenüberliegenden Seite liegenden Radpaar (2b, 2d bzw. 2a, 2c) angetrieben werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Fahrzeug nicht nur lineare Bewegungen ausführen kann, sondern auch auf einer gekrümmten Bewegungsbahn fahren kann. Wenn das Fahrzeug an einer Begrenzungswand des Schüttgutlagers angekommen ist, wird mittels der Steuereinrichtung der Antrieb (3) so gesteuert, dass das Fahrzeug eine andere Bewegungsrichtung einnimmt und sich von der Begrenzungswand des Schüttgutlagers wegbewegt.
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Der Antrieb (3) wird zweckmäßig durch Elektromotoren (3a) gebildet, welche entweder kabelgebunden oder über einen in dem kastenförmigen Gehäuse (8) angeordneten und wiederaufladbaren Akkumulator mit Strom versorgt werden. Die Steuereinrichtung des Antriebs (3) kann über eine Datenleitung angesteuert werden, welche zweckmäßig an der Saugleitung angeordnet ist, welche an dem Stutzen (5) angeschlossen wird. Auf eine externe Ansteuerung der Steuereinrichtung kann jedoch auch verzichtet werden, denn das selbstfahrende Fahrzeug ist grundsätzlich in der Lage über einen längeren Zeitraum ohne externe Steuereinrichtung selbsttätig auf einer Schüttgutoberfläche eine zufällige Bewegungsbahn abzufahren.
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Die Erfindung ist nicht auf das zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise die hier zeichnerisch dargestellte Ausführungsform mit vier Rädern durch eine Ausführungsform mit lediglich drei Rädern oder mit zwei Rollen ersetzt werden. Zur Ankopplung der mit Unterdruck beaufschlagten Saugleitung an dem Stutzen (5) ist zweckmäßig eine hier zeichnerisch nicht dargestellte mechanische Schnellverbindung vorgesehen, welche beispielsweise einen Bajonett-Verschluss umfasst. Alternativ zu dem in 5a dargestellten Antriebskonzepts kann auch vorgesehen sein, jedes Rad einzeln über einen direkt an der Welle des Rads gekoppelten Elektromotor anzutreiben. Weiterhin ist es möglich, Führungsschienen in dem Schüttgutlager vorzusehen, entlang derer das Fahrzeug geführt wird. Zweckmäßig ist hierfür ein gegenüber den Wandungen des Schüttgutlagers höhenbeweglicher Rahmen mit Führungsschienen vorgesehen, an denen das Fahrzeug geführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1124875 [0002]
- DE 10051400 A1 [0003]
- DE 10240753 A1 [0004, 0005]
