DE4216853A1 - Anordnung an Silo-Zellen für radiale Ventilation - Google Patents

Description

Die Erfindung gehört in das zivile Ingenieurwesen oder insbesondere in den Bereich der Konstruktion von Objekten zum Speichern und Lagern land­ wirtschaftlicher Produkte wie beispielsweise Getreide oder anderer gra­ nulierter Nahrungsmittel.

Mit der Erfindung wird das Problem der Befüllung von Silo-Zellen mit Ge­ treide bzw. landwirtschaftlichen Produkten gelöst, ohne daß dieses Mate­ rial im freien Fall aus großen Höhen herabfällt. Gelöst wird ebenfalls das Problem der Trocknung und Aufbewahrung dieser Materialien in den Zel­ len, wobei dieses Material sowohl mit kalter oder auf 40° erwärmter Luft behandelt werden kann. Mit der Erfindung kann auch erreicht werden, daß die Entladung der Zellen graduell von oben nach unten erfolgt, wobei die Möglichkeit dynamischer Effekte vermieden wird, die die Stabilität der Zellenkonstruktion beeinträchtigen können. Eine rationelle Konstruktion der Silozellen wird erreicht durch Verwendung von Verbindungselementen aus bewährtem Beton.

Diese technischen Probleme sind erfindungsgemäß gelöst worden durch die äußere Konstruktion der Silo-Zellen mit Luftkanälen und einer inneren Tragkonstruktion in der Bereiche für den Einlaß und den Auslaß von Luft vorhanden sind und beweglichen Elementen für eine graduelle Befüllung oder Entleerung der Zellen. Durch die Konstruktion von freien Luftzwi­ schenräumen in der äußeren Wand und durch die innere Konstruktion entlang der gesamten Fläche der Zellen, sind die Bedingungen für eine radiale Ventilation geschaffen mit zwei Ventilatoren, von denen einer die Luft in den freien Zwischenraum entlang der Achse der Silo-Zelle bläst und der andere, der die Luft von den freien Zwischenräumen in der Außenwand absaugt oder umgekehrt.

Die bestehenden Maßnahmen zur Befüllung, Trocknung und Lagerung landwirt­ schaftlicher Körnerprodukte haben viele Nachteile.

Die Stapelung von Mais wird meist zusammen mit seiner Schälung zugleicher Zeit getan. Die Speicherung aller landwirtschaftlichen Körnerprodukte in Silo-Zellen mit mehrfacher Elevation erfolgt durch freien Fall aus großer Höhe. All dieses verursacht starke Beschädigungen an den Körnern.

Die Maiskörner trocknen in Trocknungsplätzen bei hohen Temperaturen (100°C). Dieses führt oft zu Beschädigungen von mehr als 90% der gesamten Körner.

Die Trocknung erfolgt auf Trockenplätzen mit hohen Temperaturen, oft über 100°, was nachteilig die Qualität des Produktes beeinflußt, was sich in einer Verringerung des Verkaufserlöses auswirkt.

In der technischen Literatur sind die Angaben über den Energieverbrauch bei der Maisproduktion in äquivalenter Weise abgeleitet von dem Diesel­ ölverbrauch. Für die Produktion von 6 bis 8 t pro Stunde Maiskörner ist der Energieverbrauch etwa 946,8 und 1.132,2 l pro Stunde. Außerhalb da­ von wird die Arbeit der Maschinen mit 9,7 und 10,4% und für die Trock­ nung und Speicherung 41,6 und 46,3% in Anrechnung gebracht. Ein indirek­ ter Energieverbrauch wird angerechnet für die Produktion von Samen, Kunst­ dünger, chemischen Schutzprodukten und der Herstellung der Maschinen und der Vorrichtungen. Dieser Betrag ist etwa 48,0 und 44,0%. Die Tatsache, daß der Energieverbrauch für das Trocknen und das Speichern viermal so hoch ist als der Energieverbrauch für die Produktion wurde besonders be­ achtet. Für das Trocknen und das Speichern der Körner von 32 bis 40% der Feuchtigkeit beträgt der Energieverbrauch 393,2 und 524,0 Liter pro Stun­ de, wohingegen für die Produktion derselben der Energieverbrauch unter 100 Litern pro Stunde liegt.

Bei der bisherigen Trocknung von Maiskörnern in klassischen Trocknungs­ anordnungen mit hohen Temperaturen verlieren die Körner bis zu 20% ihres biologischen Wertes. Derartiges Maiskorn ist oft nicht für Nah­ rungszwecke brauchbar. In Trocknungsvorrichtungen mit Lufttemperaturen von 100°C erleiden die Körner oft leichte Verbrennungen oder verbrennen gänzlich. Die Körner zerplatzen infolge der hohen Temperaturen. Bei einer Analyse der Maiskörner nach einer bisherigen Trocknung wurde ge­ funden, daß über 90% der Körner innere Zerstörungen aufwiesen. Derarti­ ge Maiskörner erleiden während ihrer mechanischen Manipulation beim Transport, bei der Umladung, beim Beladen und bei der Befüllung von Silo- Zellen usw. Beschädigungen zwischen 30 bis 47% infolge der Feuchtigkeit und der Art der Transportmechanismen in dem Silo.

Das spezielle Problem bei den direkten Trocknungsprozessen ist die Ver­ schmutzung der Oberfläche des Korns mit unverbrannten Partikeln des Brennstoffes. Diese Partikel bestehen oft aus Kancerogenen Sub­ stanzen (Enzopyren).

Öftere Bewegungen der Körner während des Speicherprozesses, bei der so­ genannten Elevation, verursacht zusätzliche Beschädigungen der Körner mit allen nachteiligen Konsequenzen wie beispielsweise ein Angriff auf den Mikroorganismus, erneutes Selbsterhitzen der Speichermasse und den Verlust organischer Substanzen durch Bruch der Körner. Nach drei bis vier Elevationen des Korns entsteht ein grob faserig gemahlenes Korn. Beim Aussieben solchen Korns geht eine bestimmte Menge der zu siebenden Masse verloren und die Körner können nicht einfach zum Vermarkten vorbe­ reitet werden.

Die Investitionen für die Trocknungsvorrichtungen, die Silos und die Silo- Anlagen werden größer und ihr Wert ist größer als der Wert des zu spei­ chernden Guts. Der Umfang des Anteiles der Vorrichtungen vergrößert sich ebenfalls, weil diese Vorrichtungen eine begrenzte Lebensdauer haben und die Erhaltungskosten ansteigen.

Kürzlich beendete Studien haben große Probleme hinsichtlich der Verunrei­ nigung der Umgebung von Silo-Centern gezeigt, obgleich diese sehr oft außerhalb von Ansiedlungen angeordnet sind. Die derzeitigen technischen Lösungen für Staubsammler haben nicht die erwarteten Ergebnisse erzielt. Außerdem muß berücksichtigt werden, daß ein Staubsammler etwa 50% der Kosten einer Trocknungsvorrichtung kostet. Die Verwendung von Öl im Trock­ nungsprozeß des Getreides führt nicht zu einem gesundheitlich geschützten Nahrungsmittel für den Verkauf.

Es ist bekannt, daß zahlreiche Versuche für die Ventilation von Silo-Zel­ len gemacht worden sind. Einer dieser Versuche bezieht sich auf die Ver­ tikalventilation. Mit dem System radialer Ventilation nehmen die Wider­ stände für die Luftbewegung vom Zentrum bis zur Peripherie um mehr als zehnmal ab. Andererseits ist die Dicke der Schicht mit der vertikalen Ventilation vier bis fünfmal dicker als bei radialer Ventilation. Die Fläche der Schicht, durch welche die Luft strömt, ist zweimal geringer bei vertikaler Ventilation. Deshalb kann man nicht überrascht sein durch die Tatsache, daß die Widerstände bei vertikaler Ventilation bis zu 25mal größer sind. Eine Analyse wurde vorgenommen beispielsweise an einer Zelle von einem Durchmesser von 9,5 m und einer Höhe von 24 m mit einem Inhalt von 1300 t gespeicherten Weizenmehl und mit einer minimalen Menge von Luft für die Ventilation von 45m³/t. Mit einem Trocknungsprozeß von Mehl mit radialer Ventilation mit erwärmter Luft ist der Energieverbrauch et­ wa 80% für die Heizenergie der Luft und 20% elektrische Energie für die Arbeit des Ventilators, wodurch eine Preissteigerung der Trocknung wie folgt zu ermitteln ist:

Bei radialer Ventilation 80% + 20% = 100%,
für vertikale Ventilation 80% + 25×20% : 580%.

Hiernach ist das Trocknen mit vertikaler Ventilation durch geheizte Luft mehr als fünfmal aufwendiger, wohingegen der Prozeß der vertikalen Venti­ lation mit kalter Luft 25 mal mehr kostet.

Ein Ausführungsbeispiel von Silo-Zellen mit radialer Ventilation nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Silo für radiale Ventilation,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A A in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des zentralen Teiles der Silo-Zelle,

Fig. 4 ein vergrößertes Detail einer Außenkante des Silos mit einer Tragesäule und einem perforierten halbrunden Element.

Fig. 5 ein vergrößertes Detail einer Tragesäule mit einem perforierten halbrunden Element und

Fig. 6 einen Blick auf ein perforiertes halbrundes Element entlang der der Linie B B in Fig. 4.

Die Zeichnungen lassen erkennen, daß unter der Trichteranordnung der Silo- Zellen zwei Luftkammern 1 und 3 angeordnet sind. Die Kammer 1 ist durch die Öffnungen a, b und c in der Basiskonstruktion des Trichters mit dem Luftraum entlang der Fläche des zentralen Teiles der Zellen 1a und 2 ver­ bunden. Die Luftkammer 3 ist durch die Öffnung im Endbereich der Anordnung des Trichters 3b mit den Luftkanälen 3a verbunden, die entlang der gesam­ ten Fläche der inneren Wand der Silo-Zelle angeordnet sind. Hierdurch sind zwei Lufträume gekennzeichnet entlang der gesamten Fläche der Zelle und zwar einander gegenüberliegend, wodurch der Prozeß einer radialen Venti­ lation ermöglicht wird. Die Wandkonstruktion der Zelle ist durch die Ver­ bindung durch Bewährung verstärkter Betonelemente 4 gelöst, von denen Tei­ le als Konsolen 4a ausgebildet sind, die dazu verwendet werden, die innere Beschichtung zu tragen. Die innere Beschichtung der Zelle des Silos be­ steht aus perforierten halbrunden Elementen 5 aus Kunststoff oder anderem adäquatem Materialien, die Versteifungsrippen 5a aufweisen. Die perforier­ ten halbrunden Elemente 5 stehen in direktem Kontakt mit der gespeicherten Masse und trennen diese von den durch Bewährung verstärkten Betonelementen 4 der Wand des Silos während durch die Perforation 5b der Luftstrom aus­ tritt, wodurch ein radialer Luftstrom durch die gespeicherte Masse möglich wird. Die perforierten halbrunden Elemente nehmen direkt die statischen Wirkungen auf, die verursacht sind durch den Seitendruck und die Reibung und übertragen diese durch Anlehnung an die Verbindungselemente 4 und die Konsolen 4a auf die Verbindungselemente 4. Die Verbindungselemente 4 übertragen durch die Verankerung durch das tragende Metallgerippe 13 all diese statischen Wirkungen auf die langen Stangen, die aus Verbindungsele­ menten 6 und Teilen 6a bestehen, die an Ort und Stelle in Beton angesetzt sind und in denen das tragende Metallgeflecht 13 der Elemente 4 verankert ist. Die Länge der Verbindungselemente 6 ist doppelt so hoch wie diejeni­ ge der Verbindungselemente 4, da sie abwechselnd verbunden sind eines mit dem anderen, so daß ein Element der Stangen 6 als Anschlaghilfe für die Installation der aus den Elementen 4 bestehenden Wand dient, wohingegen später das Element 4 als Träger für die Ausdehnung des Elementes auf die Stange 6 dient. Daher ist der Vorgang der Installation der gesamten Anord­ nung des Silos für radiale Ventilation gut gelöst.

Der zentrale Teil der Zelle ist eine Tragkonstruktion, die aus den Säulen 7 und den verbindenden Gurtungsstäben 8 besteht, die aus bewährtem Beton hergestellt sind. Innerhalb der bewährten Betonkonstruktion ist ein Me­ tallteil der Konstruktion, welches aus einem festen perforierten Rohr 9 und beweglichen Elementen besteht, die eine Zwischenraumkonstruktion dar­ stellen, die aus Metallrohren mit viereckigem Querschnitt 10a, 10b, 10e, 10f, kreisförmigen Ringen 10c und . . . (pilts) 10d bestehen und einem Überzug 10 aus perforiertem Material. In jedem der Elemente befinden sich zwei verzinnte gewindeartige Flächen, die ein langsames Absinken des Speichergutes während der Befüllung und Entladung der Zellen bewirken. Die am nächsten beieinanderliegenden Elemente sind um 90° verschwenkbar mit den Neigungen in entgegengesetzter Richtung, so daß das Material in Kaska­ den von oben nach unten gelangt. In dem perforierten Rohr 9 ist ein beweg­ licher Stöpsel 9a angeordnet, der für die Ventilation während des Befül­ lens der Zellen dient oder wenn angenommen wird, daß das System funktio­ nieren soll, selbst dann wenn die Zelle nicht gefüllt ist. In den Säulen 7 der zentralen Tragkonstruktion sind Konsolen 11 vorgesehen, an die sich die beweglichen Elemente anlehnen und Anschlußstücke 11a und 11b, die be­ nötigt werden für vertikale Bewegungen der beweglichen Elemente.

In einem Raum unterhalb des Trichters der Zelle sind Ventilatoren 14 und 15 vorgesehen. Einer von ihnen bläst Luft durch einen Wärmeaustauscher im Übertragungsfall und von dort zu den Luftkammern 1 oder 3 während der zweite Ventilator die Luft aus den Kammern 1 oder 3 absaugt.

Bevor die Befüllung des Silos beginnt, sind die Öffnungen a, b und d ge­ schlossen und das unterste bewegliche Element wird heruntergelassen,weil alle Elemente während der vorangehenden Entladung angehoben sind. Dann wird der Stöpsel 9a in das zentrale perforierte Rohr 9 eingeführt, um den Level festzulegen, bei dem die Ventilation des gespeicherten Gutes während des Einfüllens beginnen soll. Durch die Öffnung im Boden der Galerie ist ein bewegliches Rohr eingefügt, das als Verbindung zwischen dem Einschluß und der Masse und dem höchsten beweglichen Element dient. Die Befüllung beginnt und wenn ein Fotozellensignal angibt, daß die Schicht nahe dem oberen Bereich des ersten Elementes ist, wird das nächste Element abge­ senkt und die Prozedur geht graduell weiter bis zum oberen Bereich. Wenn es notwendig ist, die Masse zu ventilieren im Verfolge der Befüllung, oder wenn die Befüllung stoppt, wird die Position des Stöpsels einjustiert und die Ventilatoren 14 und 15 eingeschaltet. Wenn die Befüllung bis zum oberen Bereich des letzten Elementes vollendet ist, werden die Öffnungen a und d für die Entladung geöffnet und die Masse von allen beweglichen Ele­ menten wird transferiert zu dem Teil im oberen Bereich der Zellen, der nicht befüllt ist. Zu dieser Zeit sind alle Öffnungen in der Platte unter dem Trichter und der Galerie geschlossen.

Wenn der Raum der beweglichen Elemente geleert ist, sind die Öffnungen d geöffnet und der Prozeß einer intensiven Trocknung kann beginnen. Nach­ dem der Prozeß der intensiven Trocknung beendet ist durch angewärmte Luft, wird diese Luft in die Kammer 1 überführt, wo die erhitzte Luft unter Druck steht. Von der Luftkammer 1 tritt die Luft durch die Öffnungen a, b und c in die Lufträume 1a und 2 ein und dann durch die perforierte Umhüllung 10, wo die Luft veranlaßt wird, sich auf die Luftschicht der Außenseite der Kanäle 3a zuzuwenden, von wo aus sie infolge der Wirkung des zweiten Ventilators durch die Kammer 3 abgesaugt wird. Auf diese Wei­ se wird die radiale Ventilation durch die Schicht des gespeicherten Ma­ terials hindurch bewirkt. Beide Ventilatoren 14 und 15 überkommen glei­ chermaßen die totalen Widerstände der Luftbewegung durch die Installa­ tion die Verbindungsöffnungen in der Konstruktion und die transversalen Schichten des gespeicherten Materials. Während des Prozesses der Trock­ nung kann nach Bedarf die Ventilationsrichtung gewechselt werden. Das heißt, der Luftstrom kann durch die Kammer 3 gerichtet werden. Nach Voll­ endung der intensiven Trocknung werden die Öffnungen a und b geschlossen und der Raum 2 wird mit neuem Material gefüllt zum Zwecke der Ausnutzung dieses Raumes 3 (zu 5%).

Während des Prozesses der Aufbewahrung und im Verlaufe der Speicherung der Güter wird die Feuchtigkeit der Masse gesteuert und wenn notwendig, wird die Masse ventiliert im wesentlichen nur durch das Rohr 1a. Durch die Öffnung d wird die Silo-Zelle entleert. Durch graduelles Liften der beweglichen Elemente von oben abwärts werden die Zellen graduell entleert ohne daß die Möglichkeit turbulenter Bewegung der Masse bzw. die Bildung von Bögen oder irgendwelche Beanspruchungen entsteht, was ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist.

Claims (7)

1. Anordnung an Silo-Zellen zur radialen Ventilation, welche eine Be­ füllung der Zellen ohne freien Fall aus großer Höhe, eine Entleerung der Zellen ohne dynamische Auswirkungen und den Prozeß einer Trock­ nung und einer Lagerung von Körnerfrüchten durch radiale Ventilation mit kalter oder heißer Luft ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenwand aus miteinander verbundenen und zur Verstärkung be­ währten Betonelementen (4) mit Tragkonsolen (4a), Stütz- bzw. Trag­ stangen (6, 6a) und beschichteten, perforierten, halbrunden Elementen (5) besteht, die auf den Konsolen (4a) aufstehen, und durch die ver­ tikale Luftkanäle (3a) gebildet werden, durch die eine freie Luftbe­ wegung entlang der gesamten Wandfläche ermöglicht wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Trichters der Zelle Luftkammern (1, 3) ausgebildet sind, durch welche von Ventilatoren (14, 15) Frischluft unter Druck einblasbar und mit Feuchtigkeit gesättigte Luft absaugbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum der Zelle eine Tragkonstruktion angeordnet ist, die aus Säulen (7) und aus Gurtungsverbindern (8) aus bewährtem Beton be­ steht, wobei in der Tragkonstruktion bewegliche Elemente mit geboge­ nen Flächen oder Kanälen (12) vorgesehen sind, wobei das Unterbrechen der Elemente die graduelle Befüllung und Entleerung vom oberen Bereich abwärts ohne jede dynamische Auswirkungen ermöglicht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Elemente aus Metallrohren (10a, 10b, 10e und 10f) mit kreisförmigen Ringen (10c), Betätigungselementen (10d) und einer Schicht (10) aus perforiertem Material bestehen, die einen Zwischen­ raum (2) formen, der zum Einlaß und Auslaß von Luft im Prozeß intensi­ ver Trocknung des gespeicherten Materials durch radiale Durchlüftung verwendet wird.

5. Anordnung von Silo-Zellen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Tragkonstruktion (7, 8) ein perforiertes Rohr (9) ist, in dem ein Stöpsel (9a) beweglich ist, wobei mit Hilfe des Rohres durch die Luftkammer (1) der Einlaß und der Auslaß der Luft während des Prozesses der Verwahrung des gespeicherten Materials bewirkt wird.

6. Anordnung von Silo-Zellen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Säulen (7) Konsolen (11) installiert sind, an denen die beweglichen Elemente anliegen, und Verbindungselemente (11a, 11b), die für eine vertikale Bewegung der beweglichen Elemente dienen.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der Trichteranordnung Öffnungen (3b) vorgesehen sind, die es der Luft in der Kammer (3) gestatten, in die vertikalen Kanäle (3a) an der Innenwand der Silozelle einzudringen.