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Vorrichtung zur Verhinderung des Uberfüllens und des
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Endschwalles beim Befüllen von Silos mittels Druckluft Die Erfindung
befaßt sich mit einer Vorrichtung, die das überfüllten von Silos und das Entweichen
von pulver- oder staubförmigen Schüttgütern durch die Sicherheits-Verschlußklappe
von mittels Druckluft zu befüllenden Vorratssilos sicher verhindert.
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Üblicherweise werden staub- oder pulverförmige Schüttgüter, etwa in
der Bauindustrie, der chemischen oder Lebensmittelindustrie mit Tankwagen angefahren
und mittels Druckluft in die stationären Lagersilos umefüilt.
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Die stationären Lagersilos sind mit Entlüftungsfiltern versehen, die
auf die Luftfördereinrichtung abgestimmt und auch entsprechend zu warten sind, d.
h. die Filter sind funktionsfähig und frei zu halten.
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Angewandt werden 2 Fördermethoden. Die eine benutzt nur einen Luftstrom,
der das Fördergut mitträgt, die andere benutzt ein Luftpolster über dem Fördergut
des zu entleerenden Silos, hilfsweise einen zusätzlichen Luftförderstrom. In beiden
Fällen ist der Förderstrom bzw. die Förderleistung durch Drosselklappen in der Förderleitung
oder durch Druckregelung anpaßbar.
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Auf einfache Weise wird bisher das überfüllten eines Silos, durch
Einsatz einer Maximal-Sonde in Verbindung mit akustischer oder optischer Signalgabe
und darauffolgendem, manuellen Verschließen der Förderleitung verhindert. Es ist
jedoch auch möglich, über die Maximum-Signalgabe die Förderleitung autanatisch zu
schließen, wobei die Schließbewegung tunlichst nicht schlagartig, sondern dämpfend,
d. h. langsam erfolgen sollte.
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Konstruttiv sind Förderleitungsguerschnitt, Förderdruck, Silofreiraum,
Dimensionierung der Filter und der Explosionsklappe sorgfältig aufeinander abzustimmen.
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Das Problem des Endschwalles beim Befüllen voll Silos ist mit clr
oben angeführten und bekannten Uberfüllsicherung noch nicht gelöst.
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Im Manent des vollständigen Entleerens eines transportablen Silos,
mindestens bei den mit Auflast arbeitenden Silos, entspannt sich dieser Druck plötzlich
in den meist viel kleinercn Restraum des zu füllenden Silos, was zu starker Aufwirbelung
des Ij'ördergutes, zu Überlastung der Filter und zum plötzlichen öffnen der Explosionsklappen
führen kann. Üblicherweise sind die Explosionsklappen so ausgelegt, daß sie zur
Wirkung kommen bei Drücken von 400 mm WS über nornalem atmosphärischem Druck.
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Damit ist deutlich, daß die Filter entsprechend dimensioniert und
auch funktionsfähig gehalten werden müssen.
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Nachdem in den meisten Fällen die beiden Silos und die Förderleitung
geschlosseneund nicht einzusehende Räume darstellen, ist es für den Bedienenden
nicht leicht, den Zeitpunkt zu ermitteln, bei dem der letzte Rest Fördergut entleert,
um sodann die Förderleitung zu schließen. IIier wird hauptsachlich über das Strömungsgeräusch
oder Geräusche in deit Druckluft-Erzeugeranlage reagiert.
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Wenn mit Überdruck gearbeitet wird, ist es also schwer, zu verhindern,
daß durch den Endschwall Fördergut über die plötzlich aufgerissene Explosionsklappe
entweicht. Handelt es sich dabei um Zement, der entweicht, etwa bei feuchter Luft
oder Regenwetter, so verkrustet die ganze engere Umgebung durch Zementstein, der
unter Umständen die Funktionsfähigkeit anderer Elemente einer Anlage beeinträchtigt,
von der verschlechterten Optik ganz zu schweigen.
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Ziel der Erfindung ist es, diesen Endschwall zu unt-erbinden, d. h.
Mittel zwischen beiden Silos, dem zu entleerenden und dem zu füllenden so anzuordnen,
daß sich eine Druckwelle nicht bis in das gefüllte Silo fortpflanzt. Diese Mittel
sollen dabei ohne menschliches Eingreifen automatisch
wirken. Dabei
ist vorgesehen, die elektische Steuerung, bestehend aus Meßwertverstärker der Maximum-Sonde
optischer oder/und akustischer Signalgabe mit Weiterleitung an pneumatische, hydraulische,
magnetische Ventile oder elektromotorisch angetriebene Stellgeräte für ein Maximal-Silostandmeßgerät
und für ein Strömungsmeßgerät zusammenzufassen.
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Zweckmäßigerweise wird ein Strömungsmeßgerät angewandt, das nach dem
sogenannten Doppler-Effekt arbeitet und das mit einem Abschlußorgan und der elektrischen
Steuerung, bestehend aus Meßwertverstärker und Impulsgeber sowie nötigenfalls einem
Zeitglied zu einer Baueinheit zusammengefügt ist.
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Wegen der hohen Fördergeschwindigkeiten in der Rohrleitung soll die
Reaktionszeit kurz sein. Sie kann aber für bestimmte Einsatzfälle einstellbar sein.
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Ein Ilauptmerkmal der Erfindung ist, daß der Maximum-Silostandsanzeiger
und ein Strömungsmesser auf die gleichen Signalorgane, also über dieselbe Steuerung
auf das glciche Abschlußorgan wirken.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an stationären Siloanlagen wie
auch an transportablen zur Anwendung kommen.
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Bei stationären Siloanlagen ist pro Silokammer eine Baueinheit, bestehend
aus Strömungsmeßgerät, elektrischer Steuerung und Absperrorgan erforderlich, was
einen entsprechenden Kostenaufwand bedeutet.
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Um den Geräteaufwand für eine Silobatterie geringstmöglich zu halten,
ist erfindungsgemäß vorgesehen, die elektrische Steuerung, also die Verstärker-
und Steuereinheit für z. B. 10 Silos umschaltbar zu gestalten.
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Eine andere vorteilhafte Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird dadurch erreicht, daß sie am Beginn der Förderleitung, also am transportablen
Silo zum Einbau kommt. Damit kann der technische Aufwand insgesamt, unter Unst;ulden
10-lml, geringer sein.
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in diesem Fall wird die Baueinheit mit dem mobilen Silo mitgeführt
und die Meßleitung f (les Max Maximum-Gebers und ga-yebenenfalls die Steuerleitung
zur Filterabklopfeinrichtung mit der Baueinheit gekuppelt.
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Zweckmäigerweise wird die Strömungs-, Meß- und Drosseleinrichtung
dicht bei dem ZU entleerenden Silo angeordnet, um so frülizei tftj wie möglich die
Druckfortpflanzung zu stopixen.
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Die elektrische Steuerung kann erfindungsgcmaß mit einer Steuereinrichtung
für den Silofilter ausgestattet sein, zu dem Zweck, daß beispielsweise die Abklopfeinrichtung
der Filteranlage in Tätigkeit gesetzt wird, vor dem Entleeren bzw. Umfüllen des
Fördergutes.
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Nachdem dieFörderleitung aufgrund einer Impulsgabe,etwa des Strörtwrngswächters,
geschlossen wurde, mußß das Luftvolumen im entleerten Silo -falls das Uberdruck-Fördersystem
angewandt wurde - entspannt werden, was am einfachsten über den Filter im zu füllenden
Silo erfolgt. Hierfür wird das Abschlußorgan manuell oder automatisch geöffnet,
wobei der öffnungsvorgang steuerbar ist.
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So ist es zum Beispiel möglich, ein Quetschventil indirekt (über ein
Vorsteuerventil) vom Innendruck des entleerten Silos anzusteuern, derart, daß mit
weiter sinkendem Druck das Absperrventil inner weiter öffnet.
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Die Erfindung läßt aber offen, eine Entspannung des Druckes nicht
iiber den Silofilter, sondern über das Ansteuerventil des Absperrorganes manuell
oder automatisch durchzuführen.
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Nur durch die Kombination von Maximum-Melder und Strömungswächter
lassen sich Silos zuverlässig, betriebssicher und hinsichtlich des Umweltschutzes
problemlos umfüllen.
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Die folgenden Darstellungen zeigen beispielhaft den Erfindungsgedanken,
und zwar: Fig. 1 zeigt die Durchflußsonde und das Abschlußventil in der Zuleitung
eines zu füllenden stationären Silos Fig. 2 stellt die Anordnung am Anfang einer
Förderleitung eines zu entleerenden, mobilen Silos dar Fig. 3 zeigt das Strömungsmeßgerät
in Verbindung mit einer Drosselklappe in der Steigleitung Fig. 4 das Strömungsmeßgerät
mit einem Schlauchquetschventil und einem Entlüftungsventil , das zeitabhängig von
der Steuerung aufgesteuert wird.
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Fig. 5 schematisch den Druckverlauf zwischen beiden Silos wie normalerweise
ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung a) und mit dieser b).
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Das zu füllende Silo 1 ist mit einer Sicherheits-Öffnung 2 mit vorzugsweise
gewichtsbelastetem Abschlußdeckel 3 (Explosionsklappe)versehen.
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Die Förderluft entweicht durch ein entsprechend der Förderleistung
dimensionierten Entlüftungsfilter 4 mit vorzugsweise motorischer Abkiopfeinrichtung
5. Ein Füllstandsmesser 6 gibt bei Erreichen des eingestellten Maximum-Wertes ein
Signal.
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An die Zuführungs-Rohrleitung 7 mit Anschlußkupplung 8 wird die Förderleitung
9 des transportablen Tankfahrzeuges 10 angekuppelt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, nach Fig. 1 und 2 ein Strömungsmeßgerät
11 in die Zufunrungs-Rohrleitung 7 einzubauen, welches über eine elektrische Steuerung
12 ein Abschlußorgan 13 sofort abschließt, wenn der Maximal-Fullstand M erreicht
ist, oder wenn das Meßgerät keine Strömung von Feststoffen mehr anzeigt (Parallelschaltung
beider Meßgeräte).
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Zweckmäßigerweise ist das Absperrorgan 13 mit dem Strömungsmesser
11 und der elektrischen Steuerung 12 zu einer Baueinheit 14 vereinigt, die sowohl
in der Zuführungs-Rohrleitung 7 eines zu füllenden Silos wie auch in die Abförderleitung
9 des transportablen Tankfahrzeuges bzw. am Tankfahrzeug selbst, montiert sein kann.
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Schließlich ist vorgesehen, in der elektrischen Steuerung 12 einen
Schalter anzubringen, der die Filter-Abklopfvorrichtung 5 einschaltet und eine gewisse
Zeit in Betrieb hält, ehe der Fördervorgang beginnt, d.h. das Abschlußorgan 13 kann
erst öffnen, wenn der Filter-Reinigungsvorgang nach Zeituhr abgeschlossen ist.
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Als MeßcJcr.it für die Strömung wird zweckmäßigerweise ein berükrungsloses,
nicht vcrbaclcbares, etwa nach dem Dopplerprinzip gebautes Strömungsmeßgerät verwendet.
Es können aber auch andere Meßgeräte zum Einsatz kommen.
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Das Abscillußorgan 13 wird vorzugsweise als Drosselklappe nach Fig.
3 mittels Druckluftzylinder 16 betätigt, wobei das Magnetventil 17 mit dem Zylinder
eine Einheit bildet.
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Anstelle einer Drosseikiappe kann nach lig. 4 aucji ein Schlauch-Quetschventil
18 zur Anwendung kommen.
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Nach Strömungs-Ende des Fördergutes schließen dicke Abschlußorgane.
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In diesem Moment besteht unter Umständen im entleerten Silo 10 noch
ein Überdruck und die Erfindung sieht vor, auch diesen Überdruck in den Leerraum
des zu füllenden Silos bzw. über den Luftfiltcr 4 abzubauen. Zu diesem Zweck wird
die Drosselklappe 13 oder das Quetschventil 13 manuell oder automatisch druckabhängig
oder Zeitabhängig aufgesteuert, am besten so, daß zunächst nur wenig geöffnet und
mit weiter abnehmendem Druck immer weiter geöffnet wird, so daß sich schließlich
eine Druck- oder Volumenverlaufskurve in der Entspannungsphase nach Fig. 5 bildet.
In dieser Fig. 5 ist die Ausbildung des Entspannungs-Endschwalles im Druck/Zeitdiagramm
bzw. Volumen/Zeitdiagramm ohne Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als
Kurve a darstellt.
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Erfindungsgemäß ist vcrgesehen, dann, wenn die Baueinheit 14 am transportablen
Tankwagen 10 zum Einsatz kommt, die Steuerleitung 19 der Maximal-Meßsonde sowie
die Steuerleitung zur Abklopfvorrichtung 20 an der elektrischen Steuerung mittels
Stecker 21 zu verbinden. Mit 22 ist eine Kontroll-Leuchte fur Silo-Maximalstand
gekennzeichnet.
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Positionsübersicht 1 zu füllendes Silo M Maximum 2 Sicherheitsöffnung
3 Abschlußdeckel 4 Entlüftungsfilter 5 Abklopfeinrichtung 6 Füllstandsmesser 7 Zuführungs-Rohrleitung
8 Anschlußkupplung 9 Abförderleitung 10 Tankfahrzeug 11 Strömungsmeßgerät 12 Elcktrische
Steuerung 13 Abschlußorgan 14 Baueinheit 15 Schalter-Filterabklopfeinrichtung 16
Druckluftzylinder 17 Magnetventil 18 Quetschventil 19 Steuerleitung Max.-Sonde 20
Steuerleitung Abklopfvorrichtung 21 Steckverbindung 22 Kontroll-Ieuchte Maximalstand
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