WO2012084734A1 - Absaugvorrichtung und verfahren zur entnahme von schüttgut aus einem behälter - Google Patents

Absaugvorrichtung und verfahren zur entnahme von schüttgut aus einem behälter Download PDF

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WO2012084734A1
WO2012084734A1 PCT/EP2011/073116 EP2011073116W WO2012084734A1 WO 2012084734 A1 WO2012084734 A1 WO 2012084734A1 EP 2011073116 W EP2011073116 W EP 2011073116W WO 2012084734 A1 WO2012084734 A1 WO 2012084734A1
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WO
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suction device
bulk material
suction
container
scrapers
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/073116
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English (en)
French (fr)
Inventor
Torben Kaminsky
Maria Thomas
Hartmut Giesker
Christoph Bahr
Berndt Buder
Günter MÜNTINGA
Original Assignee
Basf Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00—Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/34—Details
    • B65G53/40—Feeding or discharging devices
    • B65G53/42—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B69/00—Unpacking of articles or materials, not otherwise provided for
    • B65B69/0075—Emptying systems for flexible intermediate bulk containers [FIBC]
    • B65B69/0083—Emptying systems for flexible intermediate bulk containers [FIBC] using frames whereby the container is only suspended
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65B69/0075—Emptying systems for flexible intermediate bulk containers [FIBC]
    • B65B69/0091—Emptying systems for flexible intermediate bulk containers [FIBC] using frames whereby the container is bottom supported
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G65/00—Loading or unloading
    • B65G65/30—Methods or devices for filling or emptying bunkers, hoppers, tanks, or like containers, of interest apart from their use in particular chemical or physical processes or their application in particular machines, e.g. not covered by a single other subclass
    • B65G65/34—Emptying devices
    • B65G65/36—Devices for emptying from the top

Definitions

  • the present invention relates to a method for removing bulk material from an open-topped container by means of a suction device comprising at least one suction tube and one or more scrapers, wherein the suction device is placed from above on the surface of the bulk material in the container and bulk material through the at least a suction tube is sucked off. Furthermore, the invention relates to a suction device for carrying out the method according to the invention, comprising at least one suction tube and one or more wipers.
  • An octabin usually consists of an octagonal cardboard box, which is provided with a plastic liner, usually made of polyethylene. Usual outer diameter of such containers are from 100 to 120 cm with a filling volume of 0.5 to 2 m 3 .
  • a Bigbag or FIBC is a flexible transport container made of a stable plastic fabric, for example a polypropylene fabric coated on the inside with polyethylene, whose capacity is usually from 0.5 to 2 m 3 .
  • the tip of the suction device can be provided with rotatable projections, on the one hand to increase the effective radius of the suction device and, on the other hand, to apply a mechanical scraping effect for loosening the bulk material.
  • the document EP 1 580 133 B1 discloses a similar method for emptying flexible containers. The above-mentioned method differs in that compressed air is used to loosen the bulk material surface. This is temporarily discharged, for example jerky or pulsating, through outlet openings in the suction device to the surrounding bulk material.
  • Compressed air is also used in the device described in PCT application WO 99/16691 A1 in order to loosen or fluidize a bulk material prior to suction.
  • the dimensions of the suction device are such that it is at least 50% of the cross-sectional area of the container covers, from which the bulk material is to be sucked.
  • a suction lance is proposed there as a suction device, which is mounted movably in all three spatial directions. As a method, it is proposed to guide the suction lance in defined paths over the bulk material surface and to suck the bulk material layer by layer in this way.
  • the known devices and methods for removing bulk material from a container are predominantly oriented towards poorly flowing powders as bulk materials. However, they are unsuitable for a class of bulk solids that strongly interlock during transport and storage. Examples of such bulk materials are granules of elastomers such as thermoplastics. In these cases, the known methods of loosening and conveying the bulk material are not enough.
  • a suction device comprising at least one suction tube and one or more scrapers, wherein the suction device is placed from above on the surface of the bulk material in the container and bulk material is sucked through the at least one suction tube, wherein during a repeated relative rotational movement between the scraper and the surface of the bulk material in the container bulk material along the or the scraper is conveyed in the direction of the at least one suction tube.
  • a delivery line may be connected, through which the extracted bulk material is passed to a location for further processing.
  • the delivery line may be fixed in place, e.g. as a solid casing, but it can also be designed flexibly, e.g.
  • the invention is advantageously applicable to various types of containers.
  • the invention is particularly suitable for containers of the type described above, such as octabins or big bags. It is advantageous if the cross-sectional area of the container does not change or only slightly changes along its vertical extent, as is the case, for example, with free-standing containers such as octabins. In order to avoid the process in non-self-supporting containers with flexible walls such. Inserting big bags, a suitable holding device is provided, which ensures that during the emptying process, the cross-sectional area of the container changes only slightly.
  • the holding device comprises a ring, preferably a square ring which is mounted vertically adjustable on a linkage. At least four points of the ring, preferably the corners in the case of a square ring, are each eyelets with securing straps. In these loops loops are hung, which are usually located respectively at the top of the container. Due to the height adjustment of the ring, which can be done hydraulically, for example, the container is pulled upwards. In this embodiment, it can be ensured that the flexible wall of the container, at least in the region in which the suction device is located during the removal process, is tightly aligned, so that the cross-sectional area of the container hardly changes in the vertical direction.
  • One way of quantitatively assessing the change in cross-sectional area is to approximate the cross-sectional area by an inscribed circle to the inner wall of the container and to determine the difference between the largest and smallest incircles across the vertical height of the container. This difference is preferably at most 17 cm, more preferably at most 10 cm, in particular at most 6 cm.
  • the suction device is preferably mounted in a guide, which allows to introduce the suction device in the vertical direction from above into the container. Preference is given to a guide in which at least two bearings are arranged one above the other in the vertical direction, along which the suction device can be moved. This embodiment has the advantage that the risk of tilting of the suction device during insertion into the container is minimized.
  • the storage takes place over the entire surface, for example by nested tubes with matched round or square cross-sections.
  • the relative rotational movement can be generated in that the suction device is not only movably mounted in the vertical direction, but can also perform a rotational movement, for example driven by an electric motor.
  • a rotary feedthrough is provided, which is preferably carried out airtight.
  • the rotary feedthrough can be provided between the delivery line and the suction tube.
  • the rotary union can be integrated into the suction device, for example by the suction tube is rotatably mounted relative to the other components of the suction device.
  • the container may be stationarily mounted, for example on a bottom plate, a pallet or in a skirt which impedes or prevents rotation of the container.
  • the suction device is mounted substantially stationary in the horizontal direction, and the relative rotational movement is generated by placing the container on a drive device which rotates the container.
  • essentially stationary is meant in this context that the suction device is mounted in a place during the execution of the suction in the horizontal plane and is not actively moved away from this location.
  • the suction device can also be mounted movably in the horizontal direction, for example on a crane bridge, in order to be able to position the suction device in different locations during a suction process
  • the suction device is also secured against rotational movement, for example in the case of storage in two mutually vertically movable tubes with angular cross-sections ts given by the geometry.
  • the drive device comprises a rotatably mounted plate, which is drivable via a transmission of a motor, for example an electric motor. It is also advantageous to provide on the plate an enclosure for placing the container, which is designed such that on the one hand, a centering of the container is ensured under the suction and on the other hand, a relative movement between the container and plate is avoided.
  • the storage of the suction device can be designed so that the suction device can be forcefully pressed into the surface of the container.
  • the contact pressure of the suction device on the bulk material surface can be increased by pneumatic or hydraulic cylinders, which can be installed laterally next to the intake pipe, for example.
  • a corresponding pressure of the gas or the hydraulic fluid is transferred to the bulk material surface.
  • the force application can be controlled during the suction and adjusted to the particular circumstances.
  • an active introduction of the suction device into the container is dispensed with, so that the suction device moves downward solely in the container due to its own weight during the suction process.
  • the weight of the suction device is adapted to the bulk material to be taken and selected so that the suction device sinks to a desired value in the surface of the bulk material.
  • This adaptation can be realized for example by attaching additional weights on or on the suction device.
  • An adaptation to different bulk materials can be implemented, for example, by releasably mounted additional weights of different masses in a simple manner.
  • the top layer of the bulk material is loosened by the repeated relative rotational movement between scraper and the surface of the bulk material in the container before loosened bulk material is conveyed to the at least one suction and sucked.
  • This is a mechanical loosening, which is based on the fact that components of the suction device at least partially sink into the surface of the bulk material and are overcome by the forces in effect due to the relative movement optionally existing forces between the bulk material particles.
  • the distance between individual bulk particles is increased and the blockage in the bulk material is released.
  • the function of Aufiockerns and promotion to the suction through the one or more scrapers is met. Suitable designs of the scrapers are given below.
  • the method according to the invention can advantageously be applied to different types of bulk goods, for example vitreous, ceramic, metallic, polymeric or mineral materials.
  • the bulk materials may be solid, hollow, porous, elastic, deformable, loose, treated, ground or ground.
  • the individual bulk particles can in various forms, for example as bubbles, beads, powders, powders, granules, fibers, flakes, cuboids, spheres, ellipsoids or mixtures thereof.
  • the method is particularly suitable if the bulk material is an adhesive, adhesive, poorly flowing and / or elastic material.
  • a bulk material is said to be easily flowing or well flowing if it is to be flown without any effort, for example if it flows only from gravity due to gravity from an open-bottom container.
  • a force must be expended to facilitate or facilitate the flow.
  • the ratio of solidification stress to compressive stress is usually defined.
  • the inventive method makes it possible to remove such bulk materials by suction from an open-topped container in which known methods from the prior art fail or have significant disadvantages.
  • Hardly flowing materials have the property that they do not or hardly flow into a forming suction funnel, even in a loose state. In such materials, in particular, caused by the relative rotational movement large-scale promotion of the bulk material on its surface to the extraction advantageous from.
  • adhesive or adhesive materials in addition to the conveyance to the extraction point, the loosening of the bulk material surface by the wipers is also an advantage.
  • Some elastic materials are prone to blocking and are hardly flowing. In them, the advantages of the method according to the invention unfold in a special way.
  • the process according to the invention is particularly advantageous for bulk materials which are granules or pellets made of thermoplastic material, in particular of thermoplastic polyurethane.
  • the diameter of the circumference around the radially outer edge of the suction device of 3 to 20 cm, more preferably from 6 to 16 cm, in particular from 8 to 14 cm smaller than the diameter of the inscribed circle to the inner wall of the Container from which the bulk material is removed.
  • the inscribed circle is here understood the circle with the largest possible diameter, which can be fitted in the cross section through the container perpendicular to the axis of rotation.
  • the incircle touches the edges of the cross section tangentially.
  • the incircle diameter in this case corresponds to the distance between two opposite edges.
  • the usually contained in an octabin plastic liner is negligible for the calculation of the inscribed circle, as long as its cross-sectional area is not smaller than that of the inscribed circle to the inner wall of the container.
  • Under the Perimeter is the circle understood with the smallest possible diameter, which encloses all components of the suction device in the radial direction.
  • the radial direction here refers to the direction perpendicular to the axis of rotation to the outside. Examples of the determination of the circumference are given in the explanation of the drawings.
  • the above preferred ranges refer to the difference between the perimeter diameter and the smallest and largest incircle diameter.
  • the lower limits of the area at the foot of the container and the upper limits of the upper opening of the container are decisive. It has been found that a choice of the diameter of the suction device in the preferred ranges represents a good compromise with respect to the distance between the wall of the suction device and the inner wall of the container.
  • the wall distance is too small, there is a risk that parts of the wall or the plastic liner in the case of octabins, for example, come into contact with elements of the suction device, destroyed due to the relative rotational movement and possibly contaminate the bulk material.
  • the distance between the walls is too great, a bulk material edge may form, in particular in the case of poorly flowing materials, which does not collapse spontaneously, as a result of which the complete emptying of the container is impaired.
  • a suction device suitable for carrying out the method according to the invention comprises at least one suction tube and one or more scrapers, wherein the scraper or scrapers are aligned substantially horizontally and viewed convex relative to a radial line from the axis of rotation to the outer end of the scraper in the direction of relative movement of the bulk material are designed. Examples of embodiments and arrangements of scrapers and suction pipe or suction pipes according to the invention are given in the description of the drawings.
  • the suction tube or the several suction tubes are cylindrical tube sections made of metal, plastic or a composite material. Particularly preferably, the suction tube or the suction tube made of a metal, in particular a steel.
  • the scrapers are designed as flat elongated elements whose extent in the radial direction is greater than their height in the vertical direction, and whose height is in turn greater than the material thickness.
  • the height of the scrapers is preferably from 1 to 20 cm, more preferably from 2 to 10 cm.
  • the scrapers are preferably made of a metal, plastic or a composite material. Particularly preferably, the scrapers are made of a metal, in particular a steel.
  • the lower edge of the scraper or profiled in particular formed as a toothed profile.
  • the teeth may be designed in a known manner, for example rectangular, square, trapezoidal or triangular, with sharp or rounded edges.
  • the tooth areas are the areas of the profile which form the lower edge.
  • the tooth tips can be punctiform.
  • the tooth tips are usually designed plateau-shaped.
  • dental valleys are the regions of the profile that are furthest away from the tooth tips in the vertical direction. The connecting line between tooth valleys and tooth tips forms the profile of the toothing.
  • the distance between adjacent tooth tips is preferably from 2 to 50 mm, particularly preferably from 3 to 10 mm, wherein the distance is understood to be the extent of the gap from the end of a tooth tip to the beginning of the adjacent tooth tip in the direction of the course of the stripper lower edge.
  • the recess between the teeth is preferably from 2 to 15 mm, particularly preferably from 3 to 10 mm.
  • the return is understood to mean the vertical distance between tooth tips and tooth valleys.
  • Such a design of the scraper favors the loosening of the bulk material surface and is particularly suitable for bulk materials of a hard material, such as crystalline, mineral or glassy material.
  • the suction device comprises a suction tube, which is arranged centrally relative to the cross-sectional area of the suction device, and further at least two scrapers, which are arranged symmetrically in the circumferential direction.
  • the cross section is defined perpendicular to the axis of rotation, which in this embodiment preferably extends through the suction tube.
  • the scrapers are advantageously designed such that their lower edges lie in the radial direction from outside to inside in the same plane or rise towards the suction tube.
  • the lower edges of the scrapers rise from the outside inwards, the distance between the lower edges at the inner ends and the plane passing through the lower edges at the outer ends being from 5 to 100%, particularly preferably from 30 to 60%. the height of the wiper at the outer ends is.
  • the upper edges of the scrapers can lie in the same plane or increase in the radial direction from outside to inside.
  • the bottom edges rise inward while the top edges remain in the same plane.
  • the height of the scrapers decreases from outside to inside.
  • the lower edges remain in the same plane, while the upper edges rise from outside to inside. In this case, the height of the scrapers increases from outside to inside.
  • the profiles of the lower edges and upper edges are largely identical from the outside in, so that the height of the wipers is substantially constant.
  • the lower edges of the scrapers extend horizontally in the radial direction from outside to inside over more than 50% of their length and rise towards the suction tube, and the upper edges of the scrapers on the suction tube are higher than at the radially outer end.
  • a support element is attached at the lower end of the suction tube, which points downwardly in a point-shaped manner, but not pointedly, and forms the lowest point of the suction device.
  • This support element prevents the open end of the suction tube rests on the container bottom when the bulk material is almost completely sucked. This prevents the suction tube from becoming trapped on the container bottom or any plastic insert possibly present in the container.
  • the punctiform, but not tapered lower end of the support element also serves to protect the container bottom.
  • the support element is made as a semicircular or semi-elliptical Toms, for example, as a bent tube with an outer tube diameter of preferably 0.4 to 1, 5 cm.
  • the scrapers are directly attached, for example welded, to the suction tube or to a sleeve comprising the suction tube, each having one end.
  • the respective other end of the scraper protrudes radially away from the axis of rotation to the outside.
  • the outwardly projecting ends of the scrapers may be cantilevered or they may be connected to a rim member.
  • the ends are connected to a rim member which forms the outer edge of the suction device.
  • the edge element is designed as a circular ring.
  • the suction device has a support frame, the struts and a peripheral edge element which is connected via the struts with the suction tube.
  • the scrapers are fastened in each case with one end to the suction tube or a strut and with the other end to the edge element or a strut.
  • the edge element is configured annular and forms the outer edge of the suction device.
  • adjustable wings are mounted on the strippers and / or the edge element, by means of which the surface pressure of the suction device adjusted to the surface of the bulk material can be.
  • the adjustable wings are well suited to change the surface pressure of the suction device on the surface of the bulk material as needed.
  • the wings are adjustably mounted in the vertical direction, for example by a screw in oblong holes on the edge element.
  • the wings are adjustably mounted in their inclination in the direction of rotation, for example, also by screw in oblong holes on the edge element. An inclination of the wings, which increases in the direction of rotation, causes an output of the suction device into the bulk material.
  • the adjustability of the inclination represents a further degree of freedom for influencing the penetration depth.
  • the amount of bulk material which can be sucked off is essentially determined by the suction pressure which is present in the suction pipe and by the ratio between air and loose bulk material at the suction point. With a large air-to-bulk ratio, only a small amount of bulk material is sucked off and the conveying capacity is low. With a small air-to-bulk ratio, there is little air at the extraction point, and there is a danger of clogging of the suction tube.
  • the lower end of the suction tube or the suction tubes is adjustably mounted relative to the lower edge of the scraper.
  • the suction tube or the suction tubes are surrounded by a sleeve in which they are mounted displaceably and releasably in the vertical direction, for example by a clamp connection or screw connection.
  • the scrapers can be releasably or non-detachably attached.
  • the air-to-bulk ratio can be adjusted at the Einsaugstelle to a desired value. The adjustability makes it possible to easily and quickly adapt the suction device to another bulk material.
  • the suction device according to the invention has a false air valve which is attached to the suction tube.
  • the false air valve is attached to the lower end of the suction tube.
  • the false air valve ambient air is sucked from the outside into the suction pipe.
  • the false air valve is controllable, so that the amount of sucked ambient air is adjustable.
  • False-air valves and their adjustment offer further free- degrees of freedom which allow an individual adaptation of the method according to the invention to particular circumstances.
  • the rotational speed can be increased without increasing the likelihood of clogging in the suction tube.
  • the inventive method has several advantages.
  • the removal of the bulk material is evenly distributed over the surface. Due to the promotion by the relative rotational movement can be covered with only one suction almost the entire cross-sectional area of the container.
  • the bulk material is loosened gently, a dust formation and any resulting health hazards are largely avoided.
  • the proposed device according to the invention is simple in construction and robust in operation.
  • Fig. 1 Bottom view of a suction device according to the invention with support frame and four
  • Fig. 2 Top view of the suction device of Fig. 1 with representation of the rotational movement
  • Fig. 3 Exemplary embodiments of scrapers of a suction device according to the invention
  • Fig. 4 Inventive suction device with support frame and on the support frame reaching out scrapers
  • Fig. 6 Inventive suction device with support frame and three scrapers
  • Fig. 7 Inventive suction without support frame
  • Fig. 8 Inventive suction device with two suction tubes without support frame
  • Fig. 9 Inventive suction with three suction tubes without support frame
  • Fig. 1 1 embodiment in three-dimensional view from above
  • FIG. 12 embodiment of FIG. 1 1 in two-dimensional plan view
  • Fig. 13 embodiment according to FIG. 1 1 in two-dimensional longitudinal section
  • Fig. 1 shows an inventive suction device with support frame viewed from below.
  • the support frame comprises four struts 14 and an annular peripheral element 16, which forms the outer edge of the suction device in the horizontal direction.
  • the struts 14 are attached to a centrally disposed suction tube 10.
  • four scrapers 12 are attached to the suction tube 12 with one end and with the other end to the edge element 16.
  • a container from which by means of the suction device according to the invention bulk material is to be taken in serves Fig. 1 and the following figures an octabin.
  • the octagonal cross section of its inner wall 30 is shown in dashed lines.
  • Fig. 2 shows the suction device of Fig. 1 in the view from above, so with a view into the open-topped container. Shown is the situation that the suction device with respect to a
  • Rotary movement is stationary and the container rotates about a rotation axis 22.
  • the direction of rotation of the container is symbolized by the arrow 20.
  • the bulk material in the container is rotated in this example with the container in a clockwise direction.
  • the suction device rests on the surface of the bulk material. Due to the weight of the suction device, the scrapers 12 protrude at least partially into the bulk material surface and form a stationary resistance for the rotating bulk material. Due to the shape of the scrapers 12, which is clear from Fig. 1 and Fig. 2, the superficial bulk material is conveyed in the direction of the center of the suction device, where the suction tube 10 is located. This promotion is indicated in Fig. 2 by the arrows 24. A comparable conveying effect would be achieved if the container were stationary and the suction device would rotate counterclockwise around the axis of rotation 22.
  • FIG. 3 shows, like FIG. 1, a bottom view of the suction device.
  • the direction of the relative rotational movement 20 is accordingly opposite in comparison to FIG.
  • the scrapers are convex in the direction of relative movement of the bulk material relative to a radial line 18a, 18b, 18c from the axis of rotation 22 to the outer end of the scrapers 12a, 12b, 12c.
  • Scraper 12a is shaped and arranged such that an imaginary extension of the curvature in the direction of the suction tube would hit the axis of rotation.
  • scraper 12a is arranged centrally.
  • the radial line 18a is drawn from the rotation axis to the end of the scraper 12a. Referring to this line 18a, the shape of the scraper 12a is convex in horizontal cross section, as can be easily seen from FIG.
  • Scraper 12b is slightly eccentric, in contrast to scraper 12a. An imaginary extension of the scraper 12b in the direction of the suction tube would go past the axis of rotation 22. Starting from the suction tube scraper 12b is initially formed straight before about half of its radial extent follows a convex curvature with respect to the line 18b.
  • Scraper 12c is less curved than scraper 12a. In comparison to wiper 12b scraper 12c is arranged even more eccentric. This embodiment is also convex with respect to the radial line 18c from the axis of rotation 22 to the outer end of the scraper 12c.
  • Fig. 4 shows a further extraction device according to the invention with support frame viewed from below.
  • the support frame comprises four struts 14, which are attached at one end to a centrally disposed suction tube 10.
  • An annular edge element 16 is connected to each of the other ends of the struts 14.
  • four scrapers 12 are fixed with one end to the suction tube 10 and with the other end to the edge element 16.
  • the edge element 16 does not form the outer edge of the suction device.
  • the scrapers 12 protrude in the radial direction beyond the edge element 16.
  • the outer edge of the suction device is formed in this embodiment of the respective ends of the four scrapers 12.
  • the radial extent of the scrapers 12 is selected such that the circumference 19 around the outer edge of the suction device is smaller in diameter than the inscribed circle 32 against the container inner wall 30.
  • FIG. 5 another suction device according to the invention is shown with support frame.
  • the edge element 16 of the support frame is configured in this case not circular, but rectangular, square in the concrete example.
  • Fig. 6 shows an inventive suction device with support frame, which is provided in comparison to the variants according to FIGS. 1, 2, 4 and 5 with three scrapers 12.
  • the three scrapers are arranged symmetrically in the circumferential direction.
  • the scrapers 12 do not project beyond the edge member 16 of the support frame, so that the outer edge of the annular edge member 16 at the same time forms the perimeter 19 around the outer edge of the suction device.
  • Wing 13a is adjustably mounted on the edge element 16, preferably both in the vertical direction and in terms of the inclination in the direction of rotation.
  • Wings 13b is also fastened to the edge element 16, but seen in the direction of rotation at a short distance behind a scraper 12.
  • Wings 13c finally represents a variant in which the wing is attached to a scraper 12. Also in this case, the wing 13c is preferably adjustable in the vertical direction.
  • FIG. 7 A further embodiment of a suction device according to the invention is shown in FIG. 7.
  • the suction device comprises a centrally arranged suction tube 10 and four scrapers 12.
  • the scrapers 12 are fastened directly to the suction tube 10, e.g. welded.
  • This embodiment does not require a support frame.
  • the respective ends of the wipers 12 form the outer edge of the suction device.
  • the radial extent of the scrapers 12 is selected so that the circumference 19 around the outer edge of the suction device is smaller in diameter than the inscribed circle to the container inner wall 30.
  • Fig. 8 illustrates an extraction device according to the invention, which has two suction tubes 10a, 10b and two scrapers 12a, 12b.
  • a holder is provided, to each of which one end of a scraper is attached.
  • the scrapers are arranged symmetrically.
  • the suction device is designed without a support frame.
  • bulk material is conveyed from the radially outer region to the inside, as indicated in Fig. 8 by the arrows 24.
  • FIG. 8 shows a suction device according to the invention with three suction tubes 10a, 10b, 10c.
  • Two of the suction tubes (10a, 10b) are attached to the wipers 12a, 12b as in the device according to FIG.
  • Another suction tube 10c is centrally mounted in the center of the suction device as in the previous embodiments.
  • the scrapers 12a, 12b are mounted opposite the device according to FIG. 8 in the direction of rotation farther to the rear of the central suction tube.
  • Fig. 10 illustrates structural details of a suction device according to the invention with support frame, as shown by way of example in Fig. 1, 2 and 6 is shown. Shown is the view perpendicular to the axis of rotation 22, in the left half of the figure as a view, in the right half as a longitudinal section along a plane through the rotation axis 22.
  • the suction tube 10 is arranged centrally about the axis of rotation 22.
  • a support member 17 is mounted, which is designed so that the suction device at the end of the emptying process punctiform touches the bottom of the container, but not pointed down to avoid damage to the container bottom.
  • the support member 17 is formed as a semicircular Toms.
  • FIGS. 1 to 8 the illustration of an optional supporting element has been omitted for reasons of clarity.
  • the suction tube 10 is surrounded by a sleeve 1 1, with which it is firmly connected.
  • a sleeve 1 1 At this sleeve 1 1 one end of the struts 14 is fixed, the other end has radially outward.
  • the struts 14 are designed as tubes.
  • a connecting element 15 is fixed in each case, which projects beyond the struts 14 downwards. The lower end of these connecting elements 15 serves for fastening the edge element 16 of the support frame.
  • the scrapers 12 are fastened with one end to the outside of the sleeve 11, with the other end on the inside of the edge element 16.
  • the sleeve 1 shown in this example is not mandatory, the struts 14 and the scrapers 12 can also directly be attached to the suction tube.
  • the scrapers 12 are formed so that their upper and lower edges in the radial direction from the outside to the inside initially extend horizontally and rise to the suction.
  • This embodiment takes into account the fact described above that forms a mountain of loose bulk material during the promotion of the bulk material along the wiper 12 in the vicinity of the central suction pipe 10. Due to the illustrated embodiment, the proportion of bulk material flowing over the scraper 12, significantly reduced. example
  • FIGS. 1-10 A concrete example of a suction device according to the invention is shown in FIGS.
  • the dimensions in the drawings refer to the unit millimeters.
  • Fig. 1 1 shows a three-dimensional view of the suction device from above.
  • the suction device has a central suction tube 10, which is fixed in a sleeve 1 1.
  • the outer cross-sectional shape of the sleeve 1 1 is square.
  • On the sleeve 1 1 four tubular struts 14 are mounted, which extend radially outward.
  • a peripheral element 16 is fixed, which is in cross-section of circular shape.
  • the suction device further comprises four scrapers 12, which are fastened with one end to the sleeve 1 1.
  • the respective other end of the wiper 12 abuts against the inner wall of the edge element 16 and is connected thereto by screws.
  • the scrapers 12 are folded in sections.
  • the suction device is shown in the two-dimensional plan view.
  • the circumference around the outer edge of the suction device corresponds to the outer edge of the edge element 16. Its outer diameter is 1000 mm.
  • the sleeve 1 1 has an outer diameter of 120 mm, the outer diameter of the struts 14 is 60.3 mm.
  • Fig. 13 shows a longitudinal section through the suction device along the plane A - A in Fig. 12.
  • the scrapers 12 are designed such that their lower edges rise from outside to inside. At the outer end are their lower edges with the lower edge of the edge element 16 at the same height. On the sleeve 1 1, the lower edges of the scrapers 12 are higher by 30 mm.
  • the height of the scrapers 12 is 60 mm at the edge element and increases over the course from the outside inwards to a value of 70 mm on the sleeve 1 1.
  • the struts extend starting from the sleeve 1 1 to the edge element 16 horizontally. Its bottom is 104.7 mm above the lower edge of the edge element 16.
  • the height of the edge element 16 is 80 mm. Only at the points where the struts 14 are attached to the edge element 16, its height is 200 mm.
  • a semicircular Toms is attached as a support member 17.
  • the lowest point of the support element 17 is located 10 mm below the lower edge of the edge element 16. This prevents on the one hand, that the suction tube can be trapped on the bottom of the container, on the other hand, the likelihood that the edge element 16 on the bottom of the container touched down and damaged if necessary.
  • the suction device was attached to a height adjustable tube with a square cross section. Within this pipe, the connection was made to a suction pipe with a round cross-section. All parts of the suction device that come into contact with the bulk material to be extracted during normal operation were made of stainless steel. For all remaining parts, powder-coated standard steel was chosen as the material.
  • a ton of granules of a thermoplastic polyurethane was extracted from an octabin.
  • the material is classified as "non-flowing".
  • the full octabin was positioned on a pallet on a turntable using a forklift.
  • the turntable was located below the suction device.
  • the octabin was centered by means of guide elements on the turntable under the suction device.
  • the suction device was deposited on the granule surface of the opened octabin.
  • a rotation of the turntable with a rotational speed of 5 revolutions per minute caused a loosening of the granules and a delivery to the central suction tube.
  • the suction was carried out with a flow rate of about one ton per hour.

Abstract

Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus einem oben offenen Behälter mittels einer Absaugvorrichtung, die mindestens ein Absaugrohr (10) und einen oder mehrere Abstreifer (12) umfasst, wobei die Absaugvorrichtung von oben auf die Oberfläche des Schüttguts im Behälter aufgelegt wird und Schüttgut durch das mindestens eine Absaugrohr (10) abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer wiederholten relativen Drehbewegung zwischen Abstreifer (12) und Oberfläche des Schüttguts im Behälter Schüttgut entlang des oder der Abstreifer (12) in Richtung des mindestens einen Absaugrohres (10) gefördert wird.

Description

Absaugvorrichtung und Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus einem Behälter
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus einem oben offenen Behälter mittels einer Absaugvorrichtung, die mindestens ein Absaugrohr und einen oder mehrere Abstreifer umfasst, wobei die Absaugvorrichtung von oben auf die Oberfläche des Schüttguts im Behälter aufgelegt wird und Schüttgut durch das mindestens eine Absaugrohr abgesaugt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Absaugvorrichtung zur Durchführung des er- findungsgemäßen Verfahrens umfassend mindestens ein Absaugrohr und einen oder mehrere Abstreifer.
Schüttgüter werden heutzutage nicht nur in Silos, Fässern oder Säcken transportiert, sondern zunehmend auch in Großgebinden wie Oktabins oder Bigbags, auch FIBC (flexible intermediate bulk Container) genannt. Ein Oktabin besteht üblicherweise aus einem achteckigen Pappkarton, der mit einem Kunststoff-Inliner, meist aus Polyethylen, versehen ist. Übliche Außendurchmesser derartiger Gebinde betragen von 100 bis 120 cm bei einem Füllvolumen von 0,5 bis 2 m3. Ein Bigbag oder FIBC ist ein flexibles Transportbehältnis aus einem stabilen Kunststoffgewebe, beispielsweise ein innen mit Polyethylen beschichtetes Polypropylen-Gewebe, dessen Fas- sungsvermögen üblicherweise von 0,5 bis 2 m3 beträgt.
In derartigen Behältnissen werden unterschiedliche Schüttgüter transportiert, von grob- oder feinkörnigen Granulaten, beispielsweise Baustoffen wie Sand, Kies, Schotter, Lebensmittel und Saatgut, über Pellets bis hin zu pulverförmigen Substanzen wie Pigmenten. Um ein Schüttgut aus einem solchen Behältnis zu entnehmen, haben sich unterschiedliche Verfahren etabliert, unter anderem das Absaugen durch Anlegen eines Unterdrucks. Das Absaugen bietet den Vorteil, dass im Gegensatz zum Auskippen beispielsweise eine möglicherweise die Gesundheit gefährdende Staubentwicklung während des Entleervorgangs vermieden wird. Allerdings sind mit dem Absaugen auch Probleme verbunden, insbesondere wenn das Schüttgut dazu neigt, während des Transports oder der Lagerung zu verklumpen.
Um das Absaugen auch für derartige Schüttgüter einsetzen zu können, wurden Techniken zur Auflockerung des Schüttguts entwickelt. So beschreibt die Offenlegungsschrift DE 28 00 853 A1 ein Verfahren zum Entladen von Schüttgütern aus Behältern wie Schiffen oder Bunkerwagen. Die Absaugvorrichtung verfügt über Einrichtungen zur Erzeugung von Vibrationen sowie über Auslässe für Druckluft. Mit Hilfe von Vibration und Druckluftstößen wird das die Absaugvorrichtung umgebende Schüttgut vor der Absaugung aufgelockert.
In jüngerer Zeit wurden auch Verfahren und Vorrichtungen zum Entleeren von Schüttgut aus flexiblen, insbesondere sack- oder beutelartigen Behältnissen, bekannt. In dem Dokument EP 1 199 266 A1 wird dazu eine nach unten kegelförmig ausgebildete Absaugvorrichtung wiederholt auf die Oberfläche des Schüttguts aufgelegt, wobei sie durch ihr Eigengewicht teilweise in das Schüttgut einsinkt, und wird anschließend wieder aus dem Schüttgut herausgezogen. Durch das wiederholte Auflegen und Herausziehen wird die Oberfläche des Schüttguts gelockert, sich gegebenenfalls bildende Kraterwände werden zum Einsturz gebracht. Der obere Randbereich des Behältnisses wird dabei an einem Hebezeug aufgehängt. Während des Entleervorgangs wird das Behältnis durch das Hebezeug nach oben gezogen, um die Wandung des Behältnisses gestrafft zu halten. Es wird erwähnt, dass die Spitze der Absaugvorrichtung mit drehbaren Vorsprüngen versehen werden kann, um einerseits den Wirkradius der Absaugvorrichtung zu vergrößern und andererseits einen mechanischen Schabeffekt zur Lockerung des Schüttguts aufzubringen. Das Dokument EP 1 580 133 B1 offenbart ein ähnliches Verfahren zum Entleeren von flexiblen Behältnissen. Von dem oben genannten Verfahren unterscheidet es sich dadurch, dass zur Lockerung der Schüttgutoberfläche Druckluft zum Einsatz kommt. Diese wird zeitweise, z.B. stoßartig oder pulsierend, durch Austrittsöffnungen in der Absaugvorrichtung auf das umliegende Schüttgut ausgestoßen.
Auch bei der in der PCT-Anmeldung WO 99/16691 A1 beschriebenen Vorrichtung wird Druckluft eingesetzt, um ein Schüttgut vor dem Absaugen aufzulockern beziehungsweise zu fluidisie- ren. Die Absaugvorrichtung ist in ihren Abmessungen so gestaltet, dass sie mindestens 50% der Querschnittsfläche des Behälters abdeckt, aus dem das Schüttgut abgesaugt werden soll.
Der Einsatz von Druckluft kann allerdings wie im Fall des Auskippens dazu führen, dass es zu einer Staubentwicklung kommt, die in den meisten Fällen unerwünscht ist. Diese Problematik wird in der deutschen Patentschrift DE 42 18 331 C2 angesprochen. Um möglichst gleichmäßig das Schüttgut aus einem Behälter entnehmen zu können, wird dort als Absaugvorrichtung eine Sauglanze vorgeschlagen, die in alle drei Raumrichtungen beweglich gelagert ist. Als Verfahren wird vorgeschlagen, die Sauglanze in definierten Bahnen über die Schüttgutoberfläche zu führen und auf diese Weise Lage für Lage das Schüttgut abzusaugen.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus einem Behälter sind überwiegend auf schlecht fließende Pulver als Schüttgüter ausgerichtet. Sie sind allerdings ungeeignet für eine Klasse von Schüttgütern, die beim Transport und der Lagerung stark verblocken. Beispiele für derartige Schüttgüter sind Granulate aus Elastomeren wie thermoplastische Kunststoffe. In diesen Fällen reichen die bekannten Methoden der Auflockerung und Förderung des Schüttgutes nicht aus.
Es stellte sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um auf einfache Art ein stark zum Verblocken neigendes Schüttgut aus einem Behälter zu entnehmen. Die Vorrichtung sollte einfach in der Konstruktion und robust im Betrieb sein. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in Anspruch 1 wiedergegeben ist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch 8 angegeben. Weitere vorteil- hafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 und 9 bis 15.
Erfindungsgemäß erfolgt die Entnahme von Schüttgut aus einem oben offenen Behälter mittels einer Absaugvorrichtung, die mindestens ein Absaugrohr und einen oder mehrere Abstreifer umfasst, wobei die Absaugvorrichtung von oben auf die Oberfläche des Schüttguts im Behälter aufgelegt wird und Schüttgut durch das mindestens eine Absaugrohr abgesaugt wird, wobei während einer wiederholten relativen Drehbewegung zwischen Abstreifer und Oberfläche des Schüttguts im Behälter Schüttgut entlang des oder der Abstreifer in Richtung des mindestens einen Absaugrohres gefördert wird. An das Absaugrohr kann eine Förderleitung angeschlossen sein, durch die das abgesaugte Schüttgut an einen Ort zur Weiterverarbeitung geleitet wird. Die Förderleitung kann ortsfest angebracht sein, z.B. als feste Verrohrung, sie kann aber auch flexibel gestaltet sein, z.B. in Form eines Schlauches. Die Erfindung lässt sich vorteilhaft auf verschiedene Arten von Behältern anwenden. Besonders geeignet ist die Erfindung für Behälter des oben beschriebenen Typs wie Oktabins oder Big- bags. Es ist von Vorteil, wenn sich die Querschnittsfläche des Behälters entlang seiner vertikalen Ausdehnung nicht oder nur wenig verändert, wie dies beispielsweise bei frei stehenden Behältern wie Oktabins der Fall ist. Um das Verfahren bei nicht selbsttragenden Behältern mit fle- xiblen Wänden wie z.B. Bigbags einzusetzen, ist eine geeignete Haltevorrichtung vorzusehen, die dafür sorgt, dass sich während des Entleervorgangs die Querschnittsfläche des Behälters nur geringfügig ändert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die für die Entnahme von Schüttgut aus einem Behälter mit flexiblen Wänden, beispielsweise einem Bigbag, geeignet ist, umfasst die Haltevorrichtung einen Ring, vorzugsweise einen quadratischen Ring, der an einem Gestänge höhenverstellbar angebracht ist. An mindestens vier Punkten des Rings, vorzugsweise den E- cken im Fall eines quadratischen Rings, befinden sich jeweils Ösen mit Sicherungsbügeln. In diese Ösen werden Schlaufen eingehängt, welche sich üblicherweise jeweils an der Oberkante des Behälters befinden. Durch die Höhenverstellung des Ringes, welche beispielsweise hydraulisch erfolgen kann, wird der Behälter nach oben gezogen. Bei dieser Ausführungsform kann gewährleistet werden, dass die flexible Wand des Behälters zumindest in dem Bereich, in dem sich die Absaugvorrichtung während des Entnahmevorgangs jeweils befindet, straff ausgerichtet ist, sodass sich die Querschnittsfläche des Behälters in vertikaler Richtung kaum ändert.
Eine Möglichkeit, die Veränderung der Querschnittsfläche quantitativ zu bewerten, besteht darin, die Querschnittsfläche durch einen Inkreis an die Innenwandung des Behälters anzunähern, und die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Inkreis über die vertikale Höhe des Behälters zu bestimmen. Bevorzugt beträgt diese Differenz höchstens 17 cm, besonders bevor- zugt höchstens 10 cm, insbesondere höchstens 6 cm. Die Absaugvorrichtung ist vorzugsweise in einer Führung gelagert, die es gestattet, die Absaugvorrichtung in vertikaler Richtung von oben in den Behälter einzuführen. Bevorzugt ist eine Führung, bei der in vertikaler Richtung übereinander mindestens zwei Lagerungen angeordnet sind, entlang derer die Absaugvorrichtung bewegt werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Risiko eines Verkantens der Absaugvorrichtung beim Einführen in den Behälter minimiert wird. Weiterhin bevorzugt erfolgt die Lagerung ganzflächig, beispielsweise durch ineinander geführte Rohre mit aufeinander abgestimmten runden oder eckigen Querschnitten. Die relative Drehbewegung kann dadurch erzeugt werden, dass die Absaugvorrichtung nicht nur in vertikaler Richtung beweglich gelagert ist, sondern auch eine Drehbewegung ausführen kann, beispielsweise angetrieben durch einen Elektromotor. Um zu verhindern, dass mit einer Drehung der Absaugvorrichtung auch eine angeschlossene Förderleitung verdreht wird, ist eine Drehdurchführung vorzusehen, die vorzugsweise luftdicht ausgeführt ist. Die Drehdurchführung kann zwischen der Förderleitung und dem Absaugrohr vorgesehen sein. Alternativ kann die Drehdurchführung in die Absaugvorrichtung integriert sein, beispielsweise indem das Absaugrohr relativ zu den übrigen Bauteilen der Absaugvorrichtung drehbar gelagert ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Behälter ortsfest aufgestellt sein, beispielsweise auf einer Bodenplatte, einer Palette oder in einer Einfassung, die eine Drehung des Behälters erschwert oder verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Absaugvorrichtung in horizontaler Richtung im Wesentlichen ortsfest angebracht, und die relative Drehbewegung wird dadurch erzeugt, dass der Behälter auf einer Antriebsvorrichtung platziert ist, die den Behälter in eine Drehbewegung versetzt. Unter„im wesentlichen ortsfest" ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Absaugvorrichtung während der Durchführung der Absaugung in der horizontalen Ebene an einem Ort gelagert ist und von diesem Ort nicht aktiv wegbewegt wird. Es soll dabei aber nicht ausgeschlossen werden, dass sich durch die Krafteinwirkung aufgrund der relativen Drehbewegung die Absaugvorrichtung in engen Grenzen auch in horizontaler Richtung bewegt. Ferner kann die Absaugvorrichtung durchaus auch in horizontaler Richtung bewegbar angebracht sein, beispielsweise an einer Kranbrücke, um die Absaugvorrichtung an unterschiedlichen Orten positionieren zu können. Während eines Absaugvorgangs verbleibt sie jedoch im Wesentlichen ortsfest. Bei dieser Ausführungsform ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Absaugvorrichtung auch gegen eine Rotationsbewegung gesichert ist. Im Fall einer Lagerung in zwei ineinander vertikal beweglichen Rohren mit eckigen Querschnitten beispielsweise ist diese Sicherung bereits durch die Geometrie gegeben. Bei einer entsprechenden Lagerung in Rohren mit rundem Querschnitt kann eine Rotationsbewegung der Absaugvorrichtung durch bekannte Welle-Nabe- Verbindungen verhindert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Antriebsvorrichtung einen drehbar gelagerten Teller, der über ein Getriebe von einem Motor, z.B. einem Elektromotor, antreibbar ist. Es ist weiterhin vorteilhaft, auf dem Teller eine Einfassung zur Platzierung des Behälters vorzusehen, die derart gestaltet ist, dass einerseits eine Zentrierung des Behälters unter der Absaugvorrichtung gewährleistet ist und andererseits eine Relativbewegung zwischen Behälter und Teller vermieden wird. Die Lagerung der Absaugvorrichtung kann so gestaltet sein, dass sich die Absaugvorrichtung unter Kraftaufwendung in die Oberfläche des Behälters eindrücken lässt. Beispielsweise lässt sich die Anpresskraft der Absaugvorrichtung auf die Schüttgutoberfläche durch Pneumatik- oder Hydraulikzylinder erhöhten, die z.B. seitlich neben dem Ansaugrohr installiert sein können. Ein entsprechender Druck des Gases oder der Hydraulikflüssigkeit wird dabei auf die Schüttgut- Oberfläche übertragen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Kraftaufwendung während des Absaugvorgangs gesteuert und an die jeweiligen Gegebenheiten ange- passt werden. Eine derartige Ausgestaltung kann Vorteile bieten bei der Absaugung von harten spröden Schüttgütern, die zu Verblockungen neigen, wie kristallines Material oder Mineralien. Bei vielen Schüttgütern reicht jedoch das Eigengewicht der Absaugvorrichtung bereits aus, dass diese zumindest teilweise in die Oberfläche des Schüttguts im Behälter einsinkt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher auf ein aktives Einbringen der Absaugvorrichtung in den Behälter verzichtet, sodass sich die Absaugvorrichtung ausschließlich aufgrund ihres Eigengewichts während des Absaugvorgangs in dem Behälter nach unten bewegt. Besonders bevorzugt wird das Eigengewicht der Absaugvorrichtung an das zu entnehmende Schüttgut angepasst und so gewählt, dass die Absaugvorrichtung bis zu einem gewünschten Wert in die Oberfläche des Schüttguts einsinkt. Diese Anpassung kann beispielsweise durch das Anbringen von Zusatzgewichten an oder auf der Absaugvorrichtung realisiert werden. Eine Anpassung an unterschiedliche Schüttgüter lässt sich beispielsweise durch lösbar montierte Zusatzgewich- te unterschiedlicher Massen auf einfache Weise umsetzen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die oberste Schicht des Schüttguts durch die wiederholte relative Drehbewegung zwischen Abstreifer und Oberfläche des Schüttguts im Behälter aufgelockert, bevor aufgelockertes Schüttgut zu dem mindestens einen Absaugrohr gefördert und abgesaugt wird. Es handelt sich hierbei um eine mechanische Auflockerung, die darauf basiert, dass Bauteile der Absaugvorrichtung zumindest teilweise in die Oberfläche des Schüttguts einsinken und durch die Kräfte in Wirkung aufgrund der Relativbewegung gegebenenfalls vorhandene Kräfte zwischen den Schüttgutpartikeln ü- berwunden werden. Der Abstand zwischen einzelnen Schüttgutpartikeln wird vergrößert und die Verblockung im Schüttgut gelöst. Besonders vorteilhaft wird die Funktion des Aufiockerns und der Förderung zum Absaugrohr durch den einen oder die mehreren Abstreifer erfüllt. Geeignete Gestaltungen der Abstreifer sind nachfolgend angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft auf unterschiedliche Arten von Schüttgü- tern anwenden, beispielsweise glasartige, keramische, metallische, polymere oder mineralische Materialien. Die Schüttgüter können zum Beispiel fest, ausgehöhlt, porös, elastisch, deformierbar, locker, behandelt, geschliffen oder gemahlen sein. Die einzelnen Schüttgutpartikel können in unterschiedlichsten Formen vorliegen, beispielsweise als Blasen, Perlen, Pulver, Puder, Granulat, Fasern, Flocken, Quader, Kugeln, Ellipsoide oder Mischungen daraus.
Besonders geeignet ist das Verfahren, wenn es sich bei dem Schüttgut um ein haftendes, kle- bendes, schwer fließendes und/oder elastisches Material handelt. In der Schüttguttechnik wird ein Schüttgut als leicht fließend oder gut fließend bezeichnet, wenn es ohne Aufwand zum Fließen zu bringen ist, beispielsweise wenn es lediglich aufgrund der Schwerkraft aus einem unten offenen Behälter fließt. Bei einem schwer fließenden oder schlecht fließenden Schüttgut hingegen muss eine Kraft aufgewandt werden, um das Fließen zu ermöglichen oder zu erleichtern. Als charakteristische Kennzahl für die Fließfähigkeit wird üblicherweise das Verhältnis von Verfestigungsspannung zu Druckspannung definiert. In dem Standardwerk„Dietmar Schulze: Pulver und Schüttgüter, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006" wird auf Basis dieser Kennzahl eine Einteilung von Schüttgütern in nicht fließende, sehr kohäsive, kohäsive, leicht fließende und frei fließende Schüttgüter vorgenommen. Im Sinne dieser Definition und Terminologie ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders für kohäsive, sehr kohäsive und nicht fließende Schüttgüter geeignet, insbesondere für nicht fließende Schüttgüter.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, auch solche Schüttgüter durch Absaugen aus einem oben offenen Behälter zu entnehmen, bei denen aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren versagen oder erhebliche Nachteile aufweisen. Schwer fließende Materialien haben die Eigenschaft, dass sie selbst in lockerem Zustand nicht oder kaum in einen sich bildenden Absaugtrichter fließen. Bei derartigen Materialien wirkt sich insbesondere die durch die relative Drehbewegung hervorgerufene großflächige Förderung des Schüttguts an seiner Oberfläche zur Absaugstelle vorteilhaft aus. Bei haftenden oder klebenden Materialien ist neben der Förde- rung zur Absaugstelle zusätzlich die Auflockerung der Schüttgutoberfläche durch die Abstreifer von Vorteil. Einige elastische Materialien neigen zum Verblocken und sind schwer fließend. Bei ihnen entfalten sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens in besondere Weise. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren für Schüttgüter, bei denen es sich um ein Granulat oder Pellets aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus thermoplasti- schem Polyurethan, handelt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Durchmesser des Umkreises um den in radialer Richtung äußeren Rand der Absaugvorrichtung von 3 bis 20 cm, besonders bevorzugt von 6 bis 16 cm, insbesondere von 8 bis 14 cm kleiner als der Durchmesser des Inkreises an die Innen- wand des Behälters, aus dem das Schüttgut entnommen wird. Unter dem Inkreis wird hierbei der Kreis mit dem größtmöglichen Durchmesser verstanden, der in den Querschnitt durch den Behälter senkrecht zur Drehachse eingepasst werden kann. Im Beispiel eines Oktabins als Behälter, der einen symmetrischen achteckigen Querschnitt aufweist, berührt der Inkreis die Kanten des Querschnitts tangential. Der Inkreisdurchmesser entspricht in diesem Fall dem Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten. Der üblicherweise in einem Oktabin enthaltene Kunststoff in liner ist für die Berechnung des Inkreises vernachlässigbar, solange seine Querschnittsfläche nicht kleiner ist als die des Inkreises an die Innenwand des Behälters. Unter dem Umkreis wird der Kreis mit dem kleinstmöglichen Durchmesser verstanden, der in radialer Richtung sämtliche Bauteile der Absaugvorrichtung umschließt. Die radiale Richtung bezeichnet hierbei die Richtung senkrecht zur Drehachse nach außen. Beispiele für die Bestimmung des Umkreises werden bei der Erläuterung der Zeichnungen angegeben.
Bei einem Behälter, dessen Querschnittsfläche in vertikaler Richtung nicht konstant ist, beziehen sich obige bevorzugte Bereichsangaben auf die Differenz zwischen dem Umkreisdurchmesser und dem jeweils kleinsten und größten Inkreisdurchmesser. Im Beispiel eines konisch sich von oben nach unten verjüngenden Behälters sind die Bereichsuntergrenzen am Fuß des Behälters und die Bereichsobergrenzen an der oberen Öffnung des Behälters maßgebend. Es wurde gefunden, dass eine Wahl des Durchmessers der Absaugvorrichtung in den bevorzugten Bereichen einen guten Kompromiss bezüglich des Wandabstandes zwischen Absaugvorrichtung und Innenwand des Behälters darstellt. Bei einem zu kleinen Wandabstand besteht die Gefahr, dass Teile der Wand oder des Kunststoffinliners im Falle von Oktabins beispielsweise mit Elementen der Absaugvorrichtung in Berührung kommen, aufgrund der relativen Drehbewegung zerstört werden und gegebenenfalls das Schüttgut verunreinigen. Bei einem zu großen Wandabstand hingegen kann sich insbesondere bei schlecht fließenden Materialien ein Schüttgutrand bilden, der nicht von sich aus zusammenfällt, wodurch die vollständige Entleerung des Behälters beeinträchtigt wird.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Absaugvorrichtung um- fasst mindestens ein Absaugrohr und einen oder mehrere Abstreifer, wobei der oder die Abstreifer im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind und bezogen auf eine radiale Linie von der Drehachse zum äußeren Ende des Abstreifers in Relativbewegungsrichtung des Schüttguts gesehen konvex ausgestaltet sind. Beispiele erfindungsgemäßer Ausgestaltungen und Anordnungen von Abstreifern und Absaugrohr bzw. Absaugrohren sind in der Beschreibung der Zeichnungen angegeben. In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem Absaugrohr oder den mehreren Absaugrohren um zylindrische Rohrabschnitte aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff. Besonders bevorzugt ist das Absaugrohr oder sind die Absaug- röhre aus einem Metall, insbesondere einem Stahl gefertigt.
Bevorzugt sind die Abstreifer als flache längliche Elemente gestaltet, deren Ausdehnung in radialer Richtung größer ist als ihre Höhe in vertikaler Richtung, und deren Höhe wiederum größer ist als die Materialstärke. Die Höhe der Abstreifer beträgt bevorzugt von 1 bis 20 cm, be- sonders bevorzugt von 2 bis 10 cm. Die Abstreifer sind vorzugsweise aus einem Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff gefertigt. Besonders bevorzugt sind die Abstreifer aus einem Metall, insbesondere einem Stahl gefertigt.
Weiterhin bevorzugt sind Ausführungsformen mit drei oder vier Abstreifern, die jeweils in Um- fangsrichtung symmetrisch angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Unterkante des oder der Abstreifer profiliert, insbesondere als gezahntes Profil ausgebildet. Dabei können die Zähne in bekannter Weise gestaltet sein, z.B. rechteckig, quadratisch, trapezförmig oder dreieckig, mit scharfen oder abgerundeten Kanten. Als Zahnspitzen werden im Folgenden die Bereiche des Profils bezeichnet, die die Unterkante bilden. Im Beispiel eines dreieckigen Profils können die Zahnspitzen punktförmig ausgebildet sein. Im Beispiel von rechteckigen, quadratischen oder trapezförmigen Profilen sind die Zahnspitzen meist plateauförmig gestaltet. Als Zahntäler werden im Folgenden die Bereiche des Profils bezeichnet, die in vertikaler Richtung am weitesten von den Zahnspitzen entfernt sind. Die Verbindungslinie zwischen Zahntälern und Zahnspitzen bildet das Profil der Zahnung.
Der Abstand zwischen benachbarten Zahnspitzen beträgt bevorzugt von 2 bis 50 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 10 mm, wobei unter dem Abstand die Ausdehnung des Zwischenraums vom Ende einer Zahnspitze zum Beginn der benachbarten Zahnspitze in Richtung des Verlaufs der Abstreifer-Unterkante verstanden wird. Der Rücksprung zwischen den Zähnen be- trägt bevorzugt von 2 bis 15 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 10 mm. Unter dem Rücksprung wird dabei der vertikale Abstand zwischen Zahnspitzen und Zahntälern verstanden. Eine derartige Gestaltung der Abstreifer begünstigt das Auflockern der Schüttgutoberfläche und eignet sich besonders für Schüttgüter aus einem harten Material, beispielsweise kristallines, mineralisches oder glasartiges Material.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Absaugvorrichtung ein Absaugrohr, das bezogen auf die Querschnittsfläche der Absaugvorrichtung mittig angeordnet ist, und weiterhin mindestens zwei Abstreifer, die in Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet sind. Der Querschnitt ist senkrecht zur Drehachse definiert, die bei dieser Ausführungsform bevorzugt durch das Absaugrohr verläuft.
Bei Ausführungsformen mit mittigem Absaugrohr sind die Abstreifer vorteilhaft derart gestaltet, dass ihre Unterkanten in radialer Richtung von außen nach innen in derselben Ebene liegen oder zum Absaugrohr hin ansteigen. Bevorzugt steigen die Unterkanten der Abstreifer von au- ßen nach innen an, wobei der Abstand der Unterkanten an den inneren Enden zu der Ebene, die durch die Unterkanten an den äußeren Enden verläuft, von 5 bis 100%, besonders bevorzugt von 30 bis 60% der Höhe der Abstreifer an den äußeren Enden beträgt.
Die Oberkanten der Abstreifer können in derselben Ebene liegen oder in radialer Richtung von außen nach innen ansteigen. In einer Ausführungsform steigen die Unterkanten nach innen an, während die Oberkanten in derselben Ebene bleiben. In diesem Fall nimmt die Höhe der Abstreifer von außen nach innen ab. In einer anderen Ausführungsform bleiben die Unterkanten in derselben Ebene, während die Oberkanten von außen nach innen ansteigen. In diesem Fall nimmt die Höhe der Abstreifer von außen nach innen zu. In einer weiteren Ausführungsform sind die Profile der Unterkanten und Oberkanten von außen nach innen weitestgehend identisch, sodass die Höhe der Abstreifer im Wesentlichen konstant ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung verlaufen die Unterkanten der Abstreifer in radialer Richtung von außen nach innen über mehr als 50% ihrer Länge horizontal und steigen zum Absaugrohr hin an, und die Oberkanten der Abstreifer am Absaugrohr sind höher als am radial äußeren Ende.
Bei einer relativen Drehbewegung zwischen Abstreifern und Schüttgutoberfläche wird aufgrund der konvexen Gestaltung der Abstreifer der Großteil des lockeren Schüttguts von außen nach innen in Richtung Absaugrohr gefördert. Vor dem mittigen Absaugrohr kommt es dabei zu einer Anhäufung von Schüttgut in Form eines Berges. Die bevorzugte, in Richtung des Absaugrohres ansteigende Ausgestaltung der Abstreifer trägt diesem Sachverhalt Rechnung und verringert den Anteil an Schüttgut, der über die Abstreifer strömt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäßer Absaugvorrichtungen ist am unteren Ende des Absaugrohres ein Abstützelement angebracht, das nach unten punktför- mig, aber nicht spitz zuläuft und den untersten Punkt der Absaugvorrichtung bildet. Dieses Abstützelement verhindert, dass das offene Ende des Absaugrohres auf dem Behälterboden aufliegt, wenn das Schüttgut fast vollständig abgesaugt ist. Dadurch wird vermieden, dass sich das Absaugrohr am Behälterboden oder einer gegebenenfalls in dem Behälter vorhandenen Kunst- stoffeinlage festsaugt. Das punktförmige, aber nicht spitz zulaufende untere Ende des Abstütz- elements dient ebenfalls dem Schutz des Behälterbodens. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Abstützelement als halbkreisförmiger oder halbelliptischer Toms gefertigt, beispielsweise als gebogenes Rohr mit einem äußeren Rohrdurchmesser von bevorzugt 0,4 bis 1 ,5 cm. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Abstreifer mit jeweils einem Ende an dem Absaugrohr oder einer das Absaugrohr umfassenden Hülse unmittelbar befestigt, beispielsweise angeschweißt. Das jeweils andere Ende der Abstreifer ragt radial von der Drehachse weg nach außen. Die nach außen ragenden Enden der Abstreifer können frei tragend sein oder sie können mit einem Randelement verbunden sein. Vorzugsweise sind die Enden mit einem Randelement verbunden, das den äußeren Rand der Absaugvorrichtung bildet. Besonders vorteilhaft ist das Randelement als Kreisring ausgestaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Absaugvorrichtung einen Tragrahmen auf, der Streben und ein umlaufendes Randelement umfasst, das über die Streben mit dem Absaugrohr verbunden ist. Dabei sind die Abstreifer mit jeweils einem Ende am Absaugrohr oder einer Strebe und mit dem anderen Ende am Randelement oder einer Strebe befestigt. Besonders bevorzugt ist das Randelement kreisringförmig ausgestaltet und bildet den äußeren Rand der Absaugvorrichtung. Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung sind an den Abstreifern und/oder dem Randelement verstellbare Flügel angebracht, mittels derer die Flächenpressung der Absaugvorrichtung auf die Oberfläche des Schüttguts eingestellt werden kann. Neben der oben erwähnten Möglichkeit, Zusatzgewichte lösbar an der Absaugvorrichtung anzubringen, sind die verstellbaren Flügel gut geeignet, die Flächenpressung der Absaugvorrichtung auf die Oberfläche des Schüttguts nach Bedarf zu verändern. Bevorzugt sind die Flügel in vertikaler Richtung verstellbar angebracht, beispielsweise durch eine Schraubverbindung in Langlöchern am Randelement. Dadurch kann die Eindringtiefe der Abstreifer und/oder des Randelements in die Schüttgutoberfläche beeinflusst werden. Weiterhin bevorzugt sind die Flügel auch in ihrer Neigung in Drehrichtung verstellbar angebracht, beispielsweise ebenfalls durch Schraubverbindung in Langlöchern am Randelement. Eine in Dreh- richtung ansteigende Neigung der Flügel bewirkt einen Abtrieb der Absaugvorrichtung in das Schüttgut hinein. Entsprechend bewirkt eine in Drehrichtung absteigende Neigung einen Auftrieb der Absaugvorrichtung. Die Verstellbarkeit der Neigung stellt einen weiteren Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Eindringtiefe dar. Die Menge an Schüttgut, das abgesaugt werden kann, wird im Wesentlichen bestimmt von dem Saugdruck, der im Saugrohr anliegt, sowie von dem Verhältnis zwischen Luft und lockerem Schüttgut an der Absaugstelle. Bei einem großen Luft-Schüttgut-Verhältnis wird nur wenig Schüttgut abgesaugt, die Förderleistung ist gering. Bei einem kleinen Luft-Schüttgut-Verhältnis ist wenig Luft an der Absaugstelle vorhanden, und es besteht die Gefahr des Verstopfens des Absaugrohres. Designparameter wie Gewicht, Form und Ausgestaltung der Bauteile der Absaugvorrichtung einerseits und Betriebsparameter wie Saugdruck und Drehgeschwindigkeit andererseits werden vorteilhaft aufeinander abgestimmt. Dadurch kann eine möglichst hohe Förderleistung realisiert werden bei gleichzeitiger Minimierung der Gefahr von Verstopfungen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung ist das untere Ende des Absaugrohres oder der Absaugrohre relativ zur Unterkante der Abstreifer verstellbar angebracht. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Absaugrohr oder sind die Absaugrohre von einer Hülse umgeben, in der sie in vertikaler Richtung verschiebbar und lösbar befestigt sind, beispielsweise durch eine Klemmverbindung oder Schraubverbindung. An der Hülse oder den Hülsen wiederum können die Abstreifer lösbar oder nicht lösbar befestigt sein. Durch eine geeignete Wahl des Abstandes zwischen Unterkante der Abstreifer und unterem Ende des Absaugrohres oder der Absaugrohre kann das Luft-Schüttgut-Verhältnis an der Einsaugstelle auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Die Verstellbarkeit ermöglicht es, die Absaugvorrichtung einfach und schnell auf ein anderes Schüttgut anzupassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung ein Falschluftventil auf, das an dem Absaugrohr angebracht ist. Besonders bevorzugt ist das Falschluftventil am unteren Ende des Absaugrohres angebracht. Durch das Falschluftventil wird Umgebungsluft von außen in das Absaugrohr angesaugt. Besonders bevorzugt ist das Falsch- luftventil steuerbar, sodass die Menge an angesaugter Umgebungsluft einstellbar ist. Bei einer Absaugvorrichtung mit mehreren Absaugrohren ist es von Vorteil, wenn an jedem Absaugrohr ein Falschluftventil angebracht ist. Falschluftventile und ihre Einstellung bieten weitere Frei- heitsgrade, die eine individuelle Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an jeweils vorliegende Gegebenheiten ermöglichen. Durch eine geeignete Wahl der Falschluftzufuhr lässt sich beispielsweise die Drehgeschwindigkeit steigern, ohne die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung im Absaugrohr zu erhöhen.
Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus oben offenen Behältern weist das erfindungsgemäße Verfahren etliche Vorteile auf. Die Entnahme des Schüttguts erfolgt gleichmäßig über die Oberfläche verteilt. Aufgrund der Förderung durch die relative Drehbewegung kann mit nur einem Saugrohr nahezu die gesamte Quer- schnittsfläche des Behälters abgedeckt werden. Das Schüttgut wird schonend aufgelockert, eine Staubbildung und eine daraus gegebenenfalls resultierende Gesundheitsgefährdung werden weitestgehend vermieden. Die vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach in der Konstruktion und robust im Betrieb. Anhand der Zeichnungen wird im Folgenden die Erfindung weiter erläutert, wobei die Zeichnungen als Prinzipdarstellungen zu verstehen sind. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten, dar. Es zeigen:
Fig. 1 : Unteransicht einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit Tragrahmen und vier
Abstreife rn
Fig. 2: Oberansicht der Absaugvorrichtung aus Fig. 1 mit Darstellung der Drehbewegung
Fig. 3: Beispielhafte Ausgestaltungen von Abstreifern einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung
Fig. 4: Erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen und über den Tragrahmen hinausreichenden Abstreifern
Fig. 5: Erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit über den Tragrahmen hinausreichenden
Abstreifern und rechteckigem Randelement des Tragrahmens
Fig. 6: Erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen und drei Abstreifern
Fig. 7: Erfindungsgemäße Absaugvorrichtung ohne Tragrahmen
Fig. 8: Erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit zwei Absaugrohren ohne Tragrahmen
Fig. 9: Erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit drei Absaugrohren ohne Tragrahmen
Fig. 10: Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen
Fig. 1 1 : Ausführungsbeispiel in dreidimensionaler Ansicht von oben
Fig. 12: Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 1 in zweidimensionaler Draufsicht
Fig. 13: Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 1 im zweidimensionalen Längsschnitt
Liste der verwendeten Bezugszeichen
10 ... Absaugrohr
1 1 ... Hülse
12 ... Abstreifer 13 . . Flügel
14 . . Strebe
15 . . Verbindungselement
16 . . Randelement
17 . . Abstützelement
18 . . radiale Linie von der Drehachse zum äußeren Ende eines Abstreifers
19 . . Umkreis um den äußeren Rand der Absaugvorrichtung
20 . . Richtung der relativen Drehbewegung
22 . . Drehachse
24 . . Förderrichtung des Schüttguts
30 . . Behälterinnenwand
32 . . Inkreis an die Behälterinnenwand
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen von unten betrachtet. Der Tragrahmen umfasst vier Streben 14 sowie ein kreisringförmiges Randelement 16, das in horizontaler Richtung den äußeren Rand der Absaugvorrichtung bildet. Die Streben 14 sind an einem mittig angeordneten Absaugrohr 10 befestigt. In vertikaler Richtung unterhalb der Streben 14 sind vier Abstreifer 12 mit jeweils einem Ende an dem Absaugrohr 12 befestigt und mit dem jeweils anderen Ende an dem Randelement 16. Als Beispiel für einen Behälter, aus dem mittels der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung Schüttgut entnommen werden soll, dient in Fig. 1 und den folgenden Abbildungen ein Oktabin. Der achteckige Querschnitt seiner Innenwand 30 ist gestrichelt dargestellt.
Fig. 2 zeigt die Absaugvorrichtung aus Fig. 1 in der Ansicht von oben, also mit Blick in den oben offenen Behälter. Dargestellt ist die Situation, dass die Absaugvorrichtung hinsichtlich einer
Drehbewegung ortsfest ist und sich der Behälter um eine Drehachse 22 dreht. Die Drehrichtung des Behälters ist durch den Pfeil 20 symbolisiert. Das Schüttgut im Behälter wird in diesem Beispiel mit dem Behälter im Uhrzeigersinn gedreht. Die Absaugvorrichtung liegt auf der Oberfläche des Schüttguts auf. Durch das Eigengewicht der Absaugvorrichtung ragen die Abstreifer 12 zumindest teilweise in die Schüttgutoberfläche hinein und bilden einen ortsfesten Widerstand für das sich drehende Schüttgut. Aufgrund der Formgebung der Abstreifer 12, die aus Fig. 1 und Fig. 2 deutlich hervorgeht, wird das oberflächliche Schüttgut in Richtung der Mitte der Absaugvorrichtung gefördert, wo sich das Absaugrohr 10 befindet. Diese Förderung ist in Fig. 2 durch die Pfeile 24 angedeutet. Eine vergleichbare Förderwirkung würde sich einstellen, wenn der Behälter ortsfest wäre und sich die Absaugvorrichtung im Gegenuhrzeigersinn um die Drehachse 22 drehen würde.
Anhand Fig. 3 werden im Folgenden beispielhaft unterschiedliche Ausgestaltungen der Abstreifer 12a bis 12c erfindungsgemäßer Absaugvorrichtungen erläutert. Fig. 3 stellt wie Fig. 1 eine Unteransicht der Absaugvorrichtung dar. Die Richtung der relativen Drehbewegung 20 ist demgemäß im Vergleich zu Fig. 2 entgegengesetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Streben, die das Absaugrohr mit dem Randelement verbinden, nicht dargestellt. Erfindungsgemäß sind die Abstreifer in Richtung der Relativbewegung des Schüttguts konvex ausgebildet, bezogen auf eine radiale Linie 18a, 18b, 18c von der Drehachse 22 zum äußeren Ende der Abstreifer 12a, 12b, 12c. Abstreifer 12a ist derart geformt und angeordnet, dass eine gedachte Verlängerung der Krümmung in Richtung des Absaugrohres auf die Drehachse treffen würde. In diesem Sinne ist Abstreifer 12a zentrisch angeordnet. Die radiale Linie 18a wird von der Drehachse zum Ende des Abstreifers 12a gezogen. Bezogen auf diese Linie 18a ist die Form des Abstreifers 12a im horizontalen Querschnitt konvex, wie aus der Fig. 3 leicht ersichtlich ist.
Abstreifer 12b ist im Gegensatz zu Abstreifer 12a leicht exzentrisch angeordnet. Eine gedachte Verlängerung des Abstreifers 12b in Richtung des Absaugrohres würde an der Drehachse 22 vorbei gehen. Ausgehend vom Absaugrohr ist Abstreifer 12b zunächst gerade ausgeformt, bevor etwa ab der Hälfte seiner radialen Ausdehnung eine bezogen auf die Linie 18b konvexe Krümmung folgt.
Abstreifer 12c ist im Vergleich zu Abstreifer 12a weniger stark gekrümmt. Im Vergleich zu Abstreifer 12b ist Abstreifer 12c noch stärker exzentrisch angeordnet. Auch diese Ausgestaltung ist konvex bezogen auf die radiale Linie 18c von der Drehachse 22 zu dem äußeren Ende des Abstreifers 12c.
Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen von unten betrachtet. Der Tragrahmen umfasst vier Streben 14, die an jeweils einem Ende an einem mittig angeordneten Absaugrohr 10 befestigt sind. Ein kreisringförmiges Randelement 16 ist mit je- dem der jeweils anderen Enden der Streben 14 verbunden. In vertikaler Richtung unterhalb der Streben 14 sind vier Abstreifer 12 mit jeweils einem Ende an dem Absaugrohr 10 befestigt und mit dem jeweils anderen Ende an dem Randelement 16. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bildet das Randelement 16 jedoch nicht den äußeren Rand der Absaugvorrichtung. Die Abstreifer 12 ragen in radialer Richtung über das Randelement 16 hinaus. Der äußere Rand der Absaugvorrichtung wird in dieser Ausführungsform von den jeweiligen Enden der vier Abstreifer 12 gebildet. Damit Behälter und Absaugvorrichtung relativ zueinander gedreht werden können, ist die radialer Ausdehnung der Abstreifer 12 so gewählt, dass der Umkreis 19 um den äußeren Rand der Absaugvorrichtung im Durchmesser kleiner ist als der Inkreis 32 an die Behälterinnenwand 30.
In Fig. 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das Randelement 16 des Tragrahmens in diesem Fall nicht kreisringförmig ausgestaltet, sondern rechteckig, im konkreten Beispiel quadratisch.
Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit Tragrahmen, die im Vergleich zu den Varianten gemäß der Fig. 1 , 2, 4 und 5 mit drei Abstreifern 12 versehen ist. Wie in den vo- rigen Beispielen sind die drei Abstreifer in Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet. In diesem Beispiel ragen die Abstreifer 12 nicht über das Randelement 16 des Tragrahmens hinaus, sodass der äußere Rand des kreisringförmigen Randelements 16 zugleich den Umkreis 19 um den äußeren Rand der Absaugvorrichtung bildet.
Weiterhin sind in Fig. 6 beispielhaft drei Ausgestaltungsvarianten von verstellbaren Flügeln 13 abgebildet. Flügel 13a ist an dem Randelement 16 verstellbar befestigt, vorzugsweise sowohl in vertikaler Richtung als auch hinsichtlich der Neigung in Drehrichtung. Flügel 13b ist ebenfalls am Randelement 16 befestigt, allerdings in Drehrichtung gesehen in kurzem Abstand hinter einem Abstreifer 12. Flügel 13c schließlich repräsentiert eine Variante, bei der der Flügel an einem Abstreifer 12 befestigt ist. Auch in diesem Fall ist der Flügel 13c vorzugsweise in vertikaler Richtung verstellbar.
Eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung zeigt Fig. 7. Die Ab- Saugvorrichtung umfasst ein mittig angeordnetes Absaugrohr 10 sowie vier Abstreifer 12. Die Abstreifer 12 sind unmittelbar am Absaugrohr 10 befestigt, z.B. angeschweißt. Diese Ausführungsform kommt ohne Tragrahmen aus. Wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 bilden die jeweiligen Enden der Abstreifer 12 den äußeren Rand der Absaugvorrichtung. Die radiale Ausdehnung der Abstreifer 12 ist so gewählt, dass der Umkreis 19 um den äußeren Rand der Absaugvorrichtung im Durchmesser kleiner ist als der Inkreis an die Behälterinnenwand 30.
Fig. 8 stellt eine erfindungsgemäße Absaugvorrichtung dar, die zwei Absaugrohre 10a, 10b sowie zwei Abstreifer 12a ,12b aufweist. In der Mitte der Absaugvorrichtung, durch die die Dreh- achse 22 verläuft, ist eine Halterung vorgesehen, an der jeweils ein Ende eines Abstreifers befestigt ist. In Umfangsrichtung betrachtet sind die Abstreifer symmetrisch angeordnet. In dem dargestellten Beispiel ist die Absaugvorrichtung ohne Tragrahmen ausgeführt. Bei einer relativen Drehbewegung in der dargestellten Richtung 20 wird Schüttgut vom radial äußeren Bereich nach innen gefördert, wie dies in Fig. 8 durch die Pfeile 24 angedeutet ist. Im Zentrum der Schüttgutoberfläche in der Nähe der Drehachse 22 wird aufgrund der Krümmung der Abstreifer 12a, 12b Schüttgut von innen nach außen gefördert. Die beiden Absaugrohre 10a, 10b sind an der Stelle an den Abstreifern 12a, 12b angebracht, an denen die Förderung des Schüttguts von außen nach innen und diejenige von innen nach außen aufeinandertreffen. Bei den Ausführungsformen mit zentralem Absaugrohr 10 ergibt sich aufgrund der konvexen Formgebung der Abstreifer 12 ebenfalls ein Fließverhalten des Schüttguts wie in Fig. 8 skizziert. Insgesamt ist jedoch die Förderung von außen nach innen stärker als die von innen nach außen, sodass insgesamt eine Förderung des Schüttguts entlang der Abstreifer 12 zum Absaugrohr 10 gewährleistet ist. Allerdings baut sich dabei in der Nähe des zentralen Absaugroh- res 10 in vertikaler Richtung ein Berg an losem Schüttgut auf. Dieser Effekt wird bei der Ausführungsform mit zwei Absaugrohren 10a, 10b gemäß Fig. 8 vermieden. Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit drei Absaugrohren 10a, 10b, 10c. Zwei der Absaugrohre (10a, 10b) sind wie in der Vorrichtung gemäß Fig. 8 an den Abstreifern 12a, 12b angebracht. Ein weiteres Absaugrohr 10c ist wie bei den vorherigen Ausführungsformen zentral in der Mitte der Absaugvorrichtung angebracht. Die Abstreifer 12a, 12b sind ge- genüber der Vorrichtung gemäß Fig. 8 in Drehrichtung weiter hinten an dem zentralen Absaugrohr befestigt. Dadurch wird eine Förderung des Schüttguts sowohl radial nach außen in Richtung der Absaugrohre 10a, 10b als auch eine Förderung eines Anteils des Schüttguts in Richtung des zentralen Absaugrohres 10c begünstigt. Diese Ausführungsform ist zwar konstruktiv aufwändiger, ermöglicht aber einen deutlich höheren Mengenstrom an abgesaugtem Schüttgut im Vergleich zu den Varianten mit weniger Absaugrohren.
Fig. 10 verdeutlicht konstruktive Details einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit Tragrahmen, wie sie beispielhaft in Fig. 1 , 2 und 6 abgebildet ist. Dargestellt ist die Ansicht senkrecht zur Drehachse 22, in der linken Hälfte der Abbildung als Ansicht, in der rechten Hälfte als Längsschnitt entlang einer Ebene durch die Drehachse 22. Das Absaugrohr 10 ist mittig um die Drehachse 22 angeordnet. An ihrem unteren Ende ist ein Abstützelement 17 angebracht, das so ausgestaltet ist, dass die Absaugvorrichtung am Ende des Entleervorgangs möglichst punktförmig auf dem Boden des Behälters aufsetzt, jedoch nicht nach unten spitz zuläuft, um Beschädigungen des Behälterbodens zu vermeiden. Im Beispiel ist das Abstützelement 17 als halbkreisförmiger Toms ausgebildet. In den Fig. 1 bis 8 wurde auf die Darstellung eines gegebenenfalls vorhandenen Abstützelements aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
Oberhalb des Abstützelements 17 wird das Absaugrohr 10 von einer Hülse 1 1 umfasst, mit der es fest verbunden ist. An dieser Hülse 1 1 ist jeweils ein Ende der Streben 14 befestigt, das an- dere Ende weist radial nach außen. Im Beispiel sind die Streben 14 als Rohre ausgestaltet. An dem radial äußeren Ende der Streben 14 ist jeweils ein Verbindungselement 15 befestigt, das nach unten über die Streben 14 hinausragt. Das untere Ende dieser Verbindungselemente 15 dient zur Befestigung des Randelements 16 des Tragrahmens. Die Abstreifer 12 schließlich sind mit einem Ende an der Außenseite der Hülse 1 1 befestigt, mit dem anderen Ende an der Innenseite des Randelements 16. Die in diesem Beispiel dargestellte Hülse 1 1 ist nicht zwingend, die Streben 14 sowie die Abstreifer 12 können auch direkt an dem Absaugrohr angebracht sein.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Abstreifer 12 so geformt, dass ihre Ober- und Unterkante in radialer Richtung von außen nach innen zunächst horizontal verlaufen und zum Absaugrohr hin ansteigen. Diese Ausgestaltung trägt der oben beschriebenen Tatsache Rechnung, dass sich während der Förderung des Schüttguts entlang der Abstreifer 12 in der Nähe des zentralen Absaugrohres 10 ein Berg an losem Schüttgut bildet. Durch die dargestellte Ausgestaltung wird der Anteil an Schüttgut, das über den Abstreifer 12 strömt, deutlich verringert. Beispiel
In den Fig. 1 1 bis 13 ist ein konkretes Beispiel einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung dargestellt. Die Maßangaben in den Zeichnungen beziehen sich auf die Einheit Millimeter.
Fig. 1 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Absaugvorrichtung von oben. Die Absaugvorrichtung verfügt über ein zentrales Absaugrohr 10, das in einer Hülse 1 1 befestigt ist. Die äußere Querschnittsform der Hülse 1 1 ist quadratisch. An der Hülse 1 1 sind vier rohrförmige Streben 14 angebracht, die radial nach außen verlaufen. An den äußeren Enden der Streben 14 ist ein Randelement 16 befestigt, das im Querschnitt von kreisrunder Form ist. Die Absaugvorrichtung umfasst ferner vier Abstreifer 12, die mit jeweils einem Ende an der Hülse 1 1 befestigt sind. Das jeweils andere Ende der Abstreifer 12 liegt an der Innenwand des Randelements 16 an und ist mit diesem durch Schrauben verbunden. Die Abstreifer 12 sind abschnittsweise gekantet. In Fig. 12 ist die Absaugvorrichtung in der zweidimensionalen Draufsicht dargestellt. Der Umkreis um den äußeren Rand der Absaugvorrichtung entspricht dem äußeren Rand des Randelements 16. Sein Außendurchmesser beträgt 1000 mm. Die Hülse 1 1 hat einen Außendurchmesser von 120 mm, der Außendurchmesser der Streben 14 beträgt 60,3 mm. Fig. 13 stellt einen Längsschnitt durch die Absaugvorrichtung entlang der Ebene A - A in Fig. 12 dar. Die Abstreifer 12 sind derart ausgestaltet, dass ihre Unterkanten von außen nach innen ansteigen. Am äußeren Ende befinden sich ihre Unterkanten mit der Unterkante des Randelements 16 auf gleicher Höhe. An der Hülse 1 1 befinden sich die Unterkanten der Abstreifer 12 um 30 mm höher. Die Höhe der Abstreifer 12 beträgt am Randelement 60 mm und steigt über den Verlauf von außen nach innen an bis auf einen Wert von 70 mm an der Hülse 1 1. Die Streben verlaufen ausgehend von der Hülse 1 1 zum Randelement 16 waagerecht. Ihre Unterseite befindet sich 104,7 mm über der Unterkante des Randelements 16. Die Höhe des Randelements 16 beträgt 80 mm. Lediglich an den Stellen, an denen die Streben 14 am Randelement 16 befestigt sind, beträgt seine Höhe 200 mm.
Am unteren Ende des Absaugrohres 10 ist ein halbkreisförmiger Toms als Abstützelement 17 angebracht. Der unterste Punkt des Abstützelements 17 befindet sich 10 mm unterhalb der Unterkante des Randelements 16. Dadurch wird zum einen verhindert, dass sich das Absaugrohr am Boden des Behälters festsaugen kann, zum anderen wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das Randelement 16 auf dem Boden des Behälters aufsetzt und diesen gegebenenfalls beschädigt.
Die Absaugvorrichtung wurde an einem höhenverstellbaren Rohr mit quadratischem Querschnitt befestigt. Innerhalb dieses Rohres erfolgte der Anschluss an eine Absaugleitung mit run- dem Querschnitt. Sämtliche Teile der Absaugvorrichtung, die bei normalem Betrieb mit dem abzusaugenden Schüttgut in Berührung kommen, wurden aus Edelstahl gefertigt. Für alle restlichen Teile wurde pulverbeschichteter Normalstahl als Werkstoff gewählt. Mittels der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung wurde beispielhaft eine Tonne eines Granulats eines thermoplastischen Polyurethans aus einem Oktabin abgesaugt. Im Sinne der oben eingeführten Kennzahl für die Fließfähigkeit (Verhältnis von Verfestigungsspannung zu Druckspannung) ist das Material als„nicht fließend" klassifiziert.
Der volle Oktabin wurde auf einer Palette mit Hilfe eines Gabelstaplers auf einem Drehteller positioniert. Der Drehteller befand sich unterhalb der Absaugvorrichtung. Der Oktabin wurde mittels Führungselementen auf dem Drehteller unter der Absaugvorrichtung zentriert. Die Absaugvorrichtung wurde auf der Granulatoberfläche des geöffneten Oktabins abgelegt. Eine Ro- tation des Drehstellers mit einer Drehgeschwindigkeit von 5 Umdrehungen pro Minute bewirkte eine Auflockerung des Granulates und eine Förderung zum zentralen Absaugrohr. Die Absaugung erfolgte mit einem Mengenstrom von ca. einer Tonne pro Stunde.
Im Verlauf des Absaugvorgangs bewegte sich die Oberfläche des Schüttguts im Oktabin und mit ihr die Absaugvorrichtung nach unten in Richtung Boden des Behälters. Mit dem Aufsetzen der Absaugvorrichtung auf dem Boden des Behälters und dem Absaugen des restlichen Granulats war der Absaugvorgang abgeschlossen. Die Saugförderung und die Drehung des Drehtellers wurden abgeschaltet, die Absaugvorrichtung aus dem Oktabin nach oben herausgezogen und der entleerte Behälter entfernt.
Mittels der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung konnte auf einfache Weise aus einem Behälter ein Granulat eines nicht fließenden Schüttguts entnommen werden, für das herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren nicht anwendbar sind.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Entnahme von Schüttgut aus einem oben offenen Behälter mittels einer Absaugvorrichtung, die mindestens ein Absaugrohr (10) und einen oder mehrere Abstreifer (12) umfasst, wobei die Absaugvorrichtung von oben auf die Oberfläche des Schüttguts im Behälter aufgelegt wird und Schüttgut durch das mindestens eine Absaugrohr (10) abgesaugt wird, und wobei während einer wiederholten relativen Drehbewegung zwischen Abstreifer (12) und Oberfläche des Schüttguts im Behälter Schüttgut entlang des oder der Abstreifer (12) in Richtung des mindestens einen Absaugrohres (10) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung in horizontaler Richtung im Wesentlichen ortsfest angebracht ist, und die relative Drehbewegung dadurch erzeugt wird, dass der Behälter auf einer Antriebsvorrichtung platziert ist, die den Behälter in eine Drehbewegung versetzt.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Durchmesser des Umkreises (19) um den in radialer Richtung äußeren Rand der Absaugvorrichtung von 3 bis 20 cm, bevorzugt von 6 bis 16 cm, insbesondere von 8 bis 14 cm kleiner ist als der Durchmesser des Inkreises (32) an die Innenwand des Behälters, aus dem das Schüttgut entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Absaugvorrichtung ausschließlich aufgrund ihres Eigengewichts während des Absaugvorgangs in dem Behälter nach unten bewegt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die oberste Schicht des Schüttguts durch die wiederholte relative Drehbewegung zwischen Abstreifer (12) und Oberfläche des Schüttguts im Behälter aufgelockert wird, bevor aufgelockertes Schüttgut zu dem mindestens einen Absaugrohr (10) gefördert und abgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Schüttgut um ein haftendes, klebendes, schwer fließendes und/oder elastisches Material handelt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Schüttgut um ein Granulat oder Pellets aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus thermoplastischem Polyurethan, handelt.
Absaugvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend mindestens ein Absaugrohr (10) und einen oder mehrere Abstreifer (12), dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Abstreifer (12) im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind und bezogen auf eine radiale Linie von der Drehachse zum äußeren Ende des Abstreifers (12) in Relativbewegungsrichtung des Schüttguts gesehen konvex ausgestaltet sind, und wobei die Absaugvorrichtung in einer Führung gelagert ist, bei der in vertikaler Richtung übereinander mindestens zwei Lagerungen angeordnet sind, entlang derer die Absaugvorrichtung vertikal bewegbar ist, und wobei die Absaugvorrichtung gegen eine Rotationsbewegung gesichert ist.
8. Absaugvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Absaugrohr (10) bezogen auf die Quer- schnittsfläche der Absaugvorrichtung mittig angeordnet ist, mindestens zwei Abstreifer
(12) vorhanden sind, und die mindestens zwei Abstreifer (12) in Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet sind.
9. Absaugvorrichtung nach Anspruch 8, wobei in radialer Richtung von außen nach innen die Unterkanten der Abstreifer (12) über mehr als 50% ihrer Länge horizontal verlaufen und zum Absaugrohr (10) hin ansteigen, und die Oberkanten der Abstreifer (12) am Absaugrohr höher sind als am radial äußeren Ende.
10. Absaugvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei am unteren Ende des Absaugrohres (10) ein Abstützelement (17) angebracht ist, das nach unten punktförmig, aber nicht spitz zuläuft und den untersten Punkt der Absaugvorrichtung bildet.
1 1 . Absaugvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, die weiterhin einen Tragrahmen aufweist, der Streben (14) und ein umlaufendes Randelement (16) umfasst, das über die Streben (14) mit dem Absaugrohr (10) verbunden ist, und wobei die Abstreifer (12) mit jeweils einem Ende am Absaugrohr (10) oder einer Strebe (14) und mit dem anderen Ende am Randelement (16) oder einer Strebe (14) befestigt sind.
12. Absaugvorrichtung nach Anspruch 1 1 , wobei das Randelement (16) kreisringförmig aus- gestaltet ist und den äußeren Rand der Absaugvorrichtung bildet.
13. Absaugvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei an den Abstreifern (12) und/oder dem Randelement (16) verstellbare Flügel (13) angebracht sind, mittels derer die Flächenpressung der Absaugvorrichtung auf die Oberfläche des Schütt- guts eingestellt werden kann.
14. Absaugvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Unterkante des oder der Abstreifer (12) als gezahntes Profil ausgebildet ist.
15. Absaugvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14 , wobei der Durchmesser des Umkreises (19) um den in radialer Richtung äußeren Rand der Absaugvorrichtung von 3 bis 20 cm, bevorzugt von 6 bis 16 cm, insbesondere von 8 bis 14 cm kleiner ist als der Durchmesser des Inkreises (32) an die Innenwand des Behälters, aus dem Schüttgut mittels der Absaugvorrichtung entnehmbar ist.
PCT/EP2011/073116 2010-12-22 2011-12-16 Absaugvorrichtung und verfahren zur entnahme von schüttgut aus einem behälter WO2012084734A1 (de)

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