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Die
Silos sind ungefähr
4 bis 10 m hoch und haben einen Durchmesser von. ca. 1,5 bis 3 m.
Die meisten Silos haben unten einen trichterförmigen Auslauf und oben, am
Silotop, einen Flachdeckel oder einen halbkugelförmigen Deckel, der Einbauten enthalten
kann.
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In
derartigen Futtersilos bilden sich Ablagerungen aus Staub und Futter,
oft gefördert
durch hitzebedingte Ausscheidungen besonders auf der der Sonne zugewandten
Seite. Diese Ablagerungen und Anhaftungen können zu Brutstätten für Pilze
und Mikroorganismen aller Art werden. Die Ablagerungen brechen nach
einiger Zeit ab und gelangen ins Tierfutter. Eine regelmäßige Reinigung
der Silos, die derartige Ablagerungen gering hält, leistet einen erheblichen
Beitrag zur Tiergesundheit und zur allgemeinen Hygiene der Tierhaltung.
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Die
folgende Erfindungsbeschreibung bezieht sich nicht auf die Reinigung
von Silofahrzeugen und nicht auf die Reinigung von Silos mit Trockengutern
wie Kohle oder Zement sondern auf die Nassreinigung mit einem Druckwasserstrahl
von vorzugsweise Futtersilos. Damit entfallen Lösungen, die auf der Wirkung
von Ultraschallwellen oder akustischen Schockwellen beruhen.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen für die Nassreinigung von Futtersilos bekannt:
Handarbeit,
die aus mehreren Gründen
gefährlich
ist, herrscht vor. Die Gefährdung
besteht in der Absturzgefahr beim Klettern im Silo, in der Möglichkeit,
von abstürzenden
Anhaftungen und Klumpen getroffen zu werden und darin, Keime und
Pilze zu inhalieren oder mit dem Speichel zu schlucken. Wegen der
eingeschränkten
Sichtmöglichkeiten
bei Arbeiten im Silo sind gute Reinigungsergebnisse nur schwer zu
erreichen.
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DE 1481319 A stellt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Silozellen vor.
Ein Zugang zum Silo von oben ist notwendig, was gerade bei Futtersilos
kaum gegeben ist. Der mechanische Aufwand ist hoch. Ein Teleskopausleger
ist in den Silo einzubringen.
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Mit
der
DE 10256560 A1 eine
Vorrichtung zur Innenreinigung von Silos bekannt geworden, bei der an
zwei vom Silotop bis zum Boden gespannten Seilen oder Ketten sich
eine Reinigungsvorrichtung senkrecht durch den Silo bewegt. Diese
Lösung
hat einige Nachteile:
- – Der Silotop muss erreichbar
sein.
- – Der
Silotop muss eine Öffnung
haben, um die Seile oder Ketten in den Silo einbringen zu können.
- – Die
Seile oder Ketten müssen
am Silotop befestigt werden können.
- – Die
Seile oder Ketten verbleiben im Silo.
- – Die
Seile oder Ketten bilden – auch
wenn gut gespannt – immer
eine „wacklige
Angelegenheit". Die
Führung
der Reinigungseinrichtung ist schlecht, mit negativen Auswirkungen
auf eine gleichmäßige Reinigung.
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Von
WINCHESTER wird ein spezielles Gewehr angeboten, mit dem Schrot
in den Silo geschossen wird, wodurch sich Ablagerungen und Zusammenbackungen
lösen.
Diese Lösung
entfällt
wegen der verbleibenden Schrotkörner
und weil sich die klebrigen Ablagerungen der Futtersilos durch eine Schockwelle
nur wenig lösen.
Die dünnen
Kunststoff-Wandungen (glasfaserverstärktes Epoxidharz) einiger Futtersilos
dürften
zerstört
werden.
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Weitere
Lösungen
erfordern einen Zugang zum Silo von oben mit großem freien Durchmesser, z.B.
das System GYRO WIP Remote Controlled Silo Cleaning. Bei diesem
System wird vom Silotop ein vibrierender Reinigungskopf innen an
der Wandung des Silos entlanggeführt.
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Die
Zugänglichkeit
der Silos von oben ist nicht immer gegeben. Die Vielzahl der Silobauformen erlaubt
auch nicht immer die Anbringung der vorstehend beschriebenen Lösungen.
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In
der
DE 8304725 U1 ist
eine Vorrichtung zur Dekontamination der inneren Oberfläche eines Reaktors
mit einer zentralen Stange in einem Reaktor, einem der Form eines
Silos ähnlichen
Behälter, vorgeschlagen.
Die Stange ist von oben in den Behälter einzubringen und sie ist
unten abgestützt. Auch
hier ist ein Zugang von oben notwendig. Für den Einsatz in der Siloreinigung
gibt es keine Möglichkeit
eine derartige Stange von oben einzubringen. Zudem wären größere Umbauten
an vorhandenen Silos erforderlich. Eine Rolle stützt die Düsen an der zu reinigenden Wand
ab. Die Rolle dient der Abstandsjustierung, nicht dem Antrieb.
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In
DE 2121128 A ist
ein Tankreiniger vorgeschlagen, bei dem von oben eine massive Teleskopvorrichtung
durch einen Tankdeckel, in dem es schwenkbar befestigt ist, in den
Tank geführt
ist. Die Teleskopvorrichtung ermöglicht
die Bewegung einer Reinigungsdüse
in vertikaler Richtung, das Schwenken des Teleskoprohres um seine
Lagerung im oberen Tankdeckel erlaubt weitere Freiheitsgrade der Bewegung.
Die Düse
kann zudem um ihre Achse geschwenkt werden. Diese Lösung erlaubt
es, fast alle Stellen des Tankinneren mit dem Düsenstrahl zu erreichen. Das
exakte Arbeiten erfordert eine massive Ausführung. Deren resultierende
Masse sowie der Zugang von oben machen einen Einsatz in der Siloreinigung
nicht möglich.
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In
US 5352298 A ein
Wagen vorgeschlagen, der durch einen liegenden Tank fährt. Von
Vorteil ist bei diesem, dass er durch eine Luke eingebracht wird sich
im Inneren dem Tankdurchmesser anpasst. Für die vertikalen Silos ist
diese Lösung
nicht einsetzbar, weil sich diese nicht durch Räder allein an den senkrechten
Silowänden
abstützen
kann. Grobe Ablagerungen und „glitschige" Wände machen
das unmöglich.
Es sind zusätzlich
stützende
Stangen oder Seile notwendig, die die Vertikalkraft aufnehmen, was
auf die oben schon erwähnten
Schwierigkeiten (Zugang von oben, massive Stützen) führt.
-
An
eine neue Lösung
sind folgende Anforderungen gestellt:
- – Nutzbarkeit
bei nahezu allen Typen von Futtersilos. Diese können mit einem einheitlichen
Zugang versehen werden.
- – Sehr
gute Reinigungsergebnisse, die auch ein stabiles Führungssystem
für den
Reinigungswasserstrahl im Inneren des Silos notwendig machen
- – Wenig
Handarbeit
- – Keine
Notwendigkeit einer Person, die im Silo arbeitet.
- – Schnelle,
effektive Arbeit mit geringem Zeitbedarf für Montage und Demontage.
- – Eine
Zugänglichkeit
vom Silotop soll nicht notwendig sein.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen von
Silos vorzuschlagen, die diese Anforderungen erfüllt, und die die Nachteile
bekannter Lösungen
vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe wie folgt gelöst:
Vorausgesetzt
ist, dass die Silos im unteren Bereich des Trichters oder in dessen
Nähe mit
einem seitlichen Zugang, einer Luke versehen sind oder der Zugang
nach Demontage einiger Elemente wie Schneckenförderer oder Klappen von unten
her möglich
ist.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung hat
folgende Merkmale:
- – Ein Kugelgelenk oder eine
kardanisches Gelenk oder ein anderes Gelenk mit entsprechenden Freiheitsgraden
unten im oder am Silo vorzugsweise in dessen geometrischer Mittelachse.
Dieses Kugelgelenk ist mit einer an die Gegebenheiten des Silos
angepassten Aufhängung
an dem Silo oder an Teilen, die mit dem Silo fest verbunden sind,
fixiert.
- – Auf
dem Kugelgelenk steht dreh- und schwenkbar ein Rohr oder eine Art
schmaler Leiter, die bis in die obere Zone des Silos führt. Der
Name „Leiter" dient nur der Veranschaulichung
der Funktion, sie wird nicht von einer Person bestiegen.
- – Am
oberen Ende dieses Rohres oder der Leiter ist ein Kopfantrieb befestigt,
der sich mit zwei durch einen Motor angetriebenen Rädern, die weitgehend
vertikale Achsen haben und sich auf einer Höhe befinden, am Silo abstützt. Der
Abstand der beiden Räder
ist kleiner als der Radius des Silos. Werden die Räder angetrieben,
beschreibt das Rohr oder die Leiter im Inneren des Silos einen auf
der Spitze stehenden Kegel. Dessen untere Spitze ist das Kugelgelenk,
seine Mantellinie ist das Rohr oder die Leiter und sein Durchmesser
oben ist nahezu der Durchmesser des Silos.
- – Auf
dem Rohr oder der Leiter bewegt sich ein Lanzenträger auf
und ab. Der Lanzenträger
fährt oder
gleitet auf dem Rohr oder der Leiter auf und ab, und er ist gegenüber dem
Rohr oder der Leiter gegen Verdrehung gesichert. Seine vertikale
Bewegung erfolgt durch einen internen Antrieb, der sich am Rohr
oder der Leiter abstützt,
oder durch einen extern angetriebenen Seilzug, der sowohl in der
Nähe des
Kopfantriebes wie auch in der des Kugelgelenkes umgelenkt ist. Der
Lanzenträger enthält einen
Schwenkantrieb mit horizontaler Achse, an der vorzugsweise in einem
rechten Winkel die Waschlanze mit der Hochdruckdüse befestigt ist. Der Waschlanze
wird durch einen durch den Lanzenantrieb mitgezogenen Schlauch das
für die
Reinigung genutzte Hochdruckwasser zugeführt.
- – Zum
Reinigen eines Silos ist die Aufhängung im oder am Silo zu fixieren
und das Kugelgelenk auf diese Aufhängung aufzusetzen. Dann setzt
man den Kopfantrieb in den Silo, entweder von unten oder durch die
seitliche Luke und befestigt das erste Rohr- oder Leitersegment
an dem Kopfantrieb. Weitere Rohr- oder Leitersegmente werden von
unten oder von der Seite her nachgeschoben und dabei der Kopfantrieb
nach oben geschoben. Ist dieser weit genug oben, setzt man das Rohr oder
die Leiter auf das Kugelgelenk. Anschließend ist unten der Lanzenträger auf
das Rohr oder die Leiter zu setzen und dann der Hochdruckschlauch
anzuschließen.
Anschließend
ist die Vorrichtung zum Reinigen von Silos betriebsbereit.
- – Beim
Reinigungsvorgang dreht der Kopfantrieb die Vorrichtung um die Vertikalachse
des Silos und der Lanzenantrieb fährt vertikal auf und ab. Im
oberen Bereich ist die Lanze dabei, bewegt durch den Schwenkantrieb,
vorzugsweise nach oben, im unteren Bereich vorzugsweise nach unten
gerichtet. Damit werden alle Zonen des Silos durch den Hochdruckwasserstrahl
erreicht.
- – Sensoren
für die
drei Bewegungsachsen (diese Achsen sind: 1. Vertikalbewegung des
Lanzenträgers,
2. Drehbewegung um die Silovertikalachse bewirkt durch den Kopfantrieb,
und 3. Schwenkwinkel der Lanze gegenüber der Horizontalen oder einer
sonstigen Ausgangsstellung) mit denen die drei Bewegungen erfasst
und einer Steuerung zugeführt
werden, in die auch die Abmessungen des Silos, die Lage des Kugelgelenks,
die Lanzenlänge
sowie Parameter des Rohres bzw. der Leiter und weitere Abmessungsparameter eingegeben
worden sind. Die Steuerung leitet daraus über eine Software jenen Weg
ab, den die Lanze zur vollständigen
Reinigung des Silos vollführen
muss und die Steuerung lässt
diese Bewegung durch Signale an die Antriebe und die Auswertung
der Sensorsignale automatisch ablaufen.
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Ausführungsbeispiel:
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1 stellt
einen Silo 1 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen
von Silos im Inneren vor.
-
2 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
aus 1, der den Kopfantrieb darstellt.
-
3 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
aus 1, der die Umgebung des Kugelgelenks darstellt.
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4a und 4b zeigen
vorgeschlagene Querschnitte der Leiter mit dem durch diese geführten Lanzenträger.
-
5a und 5b zeigen
Ansichten auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
wie von oben in den Silo hinein. 5a stellt
die Arbeitsstellung dar, 5b die
Transportstellung beim Einbringen der Vorrichtung in den Silo.
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6 stellt
einen Aufbau für
das Trocknen des gereinigten Silos dar.
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1 zeigt
den Silo 1 mit dem Silotop 1a und dem Trichter 2 unten.
An den Flansch der Siloöffnung 3 ist
ein Träger
geschraubt, der das Kugelgelenk 4 trägt. Auf diesem Kugelgelenk
steht das Rohr oder die Leiter 5, die bis in den oberen
Teil des Silos führt. Oben
am Ende des Rohrs oder der Leiter 5 befindet sich der Kopfantrieb 6,
der mit seinen Rädern
an der Silowandung anliegt. Werden diese Räder angetrieben, dreht sich
das Rohr/die Leiter 5 im Silo 1. Der Lanzenträger 7 gleitet
auf der Leiter auf und ab. Die schwenkbare Lanze 8 trägt die Hochdruckwasserstrahl-Düse 9,
aus der das Reinigungswasser unter hohem Druck austritt.
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1 zeigt
den Lanzenträger 7 mit
der Lanze, einem Rohr zur Führung
des Hochdruckwassers zur Düse.
Die Lanze ist um eine Achse mit einem Getriebemotor schwenkbar.
Der gesamte Schwenkbereich umfasst ca. 180°, von ungefähr senkrecht nach oben bis
ungefähr
senkrecht nach unten. Mit dem Lanzenträger 7 ist ein Zugseil über eine
Schelle verbunden. Ziehen am Zugseil bewegt den Lanzenträger nach
oben, beim Nachlassen des Zugseils bewegt sich der Lanzenträger durch
eigenes Gewicht wieder nach unten.
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Die
Leiter wird stückweise
durch die Luke oder durch die untere Trichteröffnung in den Silo nach oben
geschoben. Sie ist leicht und ausreichend steif und aus mehreren
Längen
einfach und fest zusammengesetzt.
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2 zeigt
den Kopfantrieb 6. Der Motor 20 treibt über das
Getriebe 20a eine Kette, die im Kasten 22 des
Kopfantriebs die Achsen der beiden Räder und damit die Räder 21 dreht.
Das Rohr oder die Leiter 5 ist über Hülsen 23 mit dem Kasten 22 des
Kopfantriebes verbunden. Das Zugseil 26 für das Bewegen
des Lanzenträgers
wird am Kopfantrieb über eine
erste Rolle 24 umgelenkt und dann über eine weitere Rolle in das
Rohr oder die Leiter geführt,
wo es nach unten zurückläuft.
-
3 stellt
den unteren Bereich des Silos im Detail vor. Am Flansch 30 der
Siloöffnung 3 ist
ein Träger 31 angeschraubt,
der die Kugel des Kugelgelenks 4 trägt. Vorzugsweise ist die Kugel
durchbohrt und das Zugseil 26 ist durch das Innere der
Kugel geführt.
Das Zugseil 26 wird weiter über eine Umlenkrolle 32 umgeleitet
zu einer feststehenden Winde, die z.B. mit einer Stütze 34 des
Silos verbunden ist.
-
Der
Silo 1 kann eine Luke 33 aufweisen. Nach Öffnen der
Luke 33 kann eine Vorrichtung zum Tragen des Kugelgelenks 4 durch
die Luke in den Silo gesteckt und befestigt werden.
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4a,
b zeigt den Querschnitt des Rohrs/der Leiter. Die Ausführung 50 als
Rohr (4) ist besonders einfach. Das
Rohr muss durch eine Versteifung 51 die Drehung des Lanzenträgers 7 um das
Rohr verhindern. In der Ausführung 55 als
leiterähnliches
Gebilde sind zwei Rohre 56a und 56b in größerem Abstand über Querstreben 57 miteinander verbunden.
Hier ist ein zusätzlicher
Verdrehschutz nicht notwendig. Das Zugseil 26 wird in der
Nähe oder
in den Rohren oder zwischen den Rohren geführt. Der Lanzenträger 7 läuft in beiden
Fällen
mit Rollen 59 auf den Rohren und auf dem Verdrehschutzstreifen.
Die motorgetriebene Schwenkachse 40 ist hohlgebohrt und
trägt auf
einer Seite die Lanze 8 und auf der anderen Seite eine
Drehdurchführung 60,
an die der Schlauch 4 ist. Das Hochdruckwasser wird der
Düse über den
Schlauch 42, die Drehdurchführung 60, die hohlgebohrte
Schwenkachse 40 und die Lanze 8 zugeführt.
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5a zeigt
eine Draufsicht auf den Kopfantrieb in der Arbeitsstellung. Der
Kopf liegt an der Silowand 1 an. Werden die Räder 21 angetrieben,
fährt der
Kopf an der Silowand entlang. In diesem Bild ist der Lanzenträger nicht
dargestellt.
-
5b zeigt
eine Draufsicht auf den Kopfantrieb in der Montagestellung. Diese
unterscheidet sich zur Arbeitstellung dadurch, dass der Kopf auf
die andere, die gegenüberliegende
Seite des Silos geklappt ist. In Montagestellung liegt der Kopf
mit der Montagerolle 27 an der Silowand an. Die Achse der Montagerolle
ist waagerecht. Dadurch lässt
sich der Kopfleicht in der Montagestellung mit der stückweise eingeführten Leiter
nach oben schieben, wobei die Montagerolle auf der Silowand abrollt.
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6 zeigt
einen zum Trocknen des Silos geeigneten Aufbau.
-
An
den auf der Leiter auf und ab in der Höhe verfahrbaren Lanzenträger kann
auch eine dünnwandiger
(Textil-) Schlauch 45 mit großem Durchmesser befestigt sein.
Dieser Schlauch ist unten nach außen geführt und wird von dort mit getrockneter
und/oder erwärmter
Luft oder auch normaler Umgebungsluft über einen Ventilator 46 gespeist.
Durch den Schlauch wird die Luft in den Silo bis zum Lanzenträger geführt und
tritt dort in den Silo ein. Der Luftstrom trocknet den Silo nach
der Nassreinigung.
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Mehrere
Sensoren erfassen die Bewegungen. Für die Drehbewegung findet ein
Schalter Anwendung. Bei einer Drehung um die senkrechte Achse wird
der Sensor erreicht und dann die Bewegung umgeschaltet bis der gleiche
Schalter von der anderen Seite her erreicht wird. so dass die Bewegung
um diese Achse jeweils 360° umfasst.
-
An
der Leiter sind weitere Sensoren, insbesondere in der Form von RFIDS,
auch mit drahtloser Übertragung,
befestigt. Immer wenn ein Empfänger am
Lanzenträger
einen solchen Sensor erreicht, ist damit ein Wegpunkt bekannt. Zur
Interpolation zwischen verschiedenen RFID-Positionen dient ein weiterer
Sensor, der die Drehung einer Umlenkrolle 32 des Zugseiles 26 erfasst.
Ein weiterer Sensor erfasst die Schwenk- oder Drehbewegung der Lanze/des Schwenkarmes.
-
Alle
Sensorsignale werden in die programmierbare Steuerung 87 geführt und
dort zu Weg- und Lageinformationen
verarbeitet. Von der Steuerung gehen Signale zu den mit den jeweiligen
Motoren verbundenen Motoransteuerungen und zwar an die Motoransteuerung 84 für die Winde,
die das Zugseil 26 zieht, an die Motoransteuerung 85 für den Motor des
Schwenkantriebes und an die Motoransteuerung 86 für den Motor
des Kopfantriebes. Die Steuerung 87 schaltet über die
Motoransteuerungen die Motoren, deren Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit. Über eine
Tastatur werden die geometrischen Abmessungen des Silos eingegeben
und über
einen Bildschirm werden der Silo und die Bewegung der Lanze in dem
Silo dargestellt. Ein Programm in der Steuerung leitet aus den eingegebenen
geometrischen Daten und den Sensorsignalen die an die Motorsteuerungen
zu sendenden Signale ab und führt die
Lanze derart durch den Silo, dass die Hochdruckwasserstrahldüse 9 in
einem weitgehend gleichbleibenden Abstand streifenweise automatisch über die gesamte
Innenfläche
des Silos geführt
wird.
-
- 1
- Silo
- 1a
- Silotop
- 1b
- Füllleitung,
Einblasleitung des Silos
- 2
- Trichter
- 3
- Siloöffnung
- 4
- Kugelgelenk
oder kardanisches Gelenk
- 5
- Rohr
oder Leiter
- 6
- Kopfantrieb
- 7
- Lanzenträger
- 8
- Lanze,
Hochdrucklanze
- 9
- Hochdruckwasserstrahldüse
- 10
- Seitliche Öffnung,
Luke
- 20
- Motor
des Kopfantriebes
- 20a
- Getriebe
des Kopfantriebes
- 21
- Räder des
Kopfantriebes
- 22
- Kasten
des Kopfantriebes
- 23
- Hülsen vom
Kopfantrieb zum Rohr/zur Leiter 5
- 24
- Rolle
für Zugseil
- 25
-
- 26
- Zugseil
für den
Lanzenträger
- 27
- Montagerolle
- 30
- Flansch
der Siloöffnung 3
- 31
- Träger für die Reinigungsvorrichtung, angeschraubt
an den Flansch 30
- 32
- Umlenkrolle
für das
Zugseil 26
- 33
- Luke
im Silo (wie Pos. 10)
- 34
- Stütze des
Silos
- 40
- Schwenkachse
des Lanzenträgers
- 41
- Anschluss
für das
Zugseil 26 am Lanzenträger
- 42
- Schlauch
für die
Wasserzuführung
- 45
- Luftschlauch
- 46
- Ventilator
- 50
- Stützrohr
- 51
- Versteifung
des Stützrohres
- 52
- Scharnier
zum Öffnen
des Rahmens des Lanzenträgers
um diesen um die Leiter bzw. das Stützrohr und des Versteifung
legen zu können
- 56a,
56b
- Holme,
Rohre der Leiter
- 57
- Querstreben
als „Sprosse" der Leiter
- 58
-
- 59
- Rollen
des Lanzenträgers
auf den Holmen der Leiter bzw. am Stützrohr
- 60
- Drehdurchführung für Druckwasser
- 61
-
- 80
- Sensoren,
Endlagenschalter, für
die Bewegung um die vertikale Achse in der Nähe des Kugelgelenks (4)
-
-
- 81
- Sensoren,
z.B. RFIDs, an der Leiter 5 zur Erkennung von Höhenabschnitten
- 82
- Sensoren
an der Umlenkrolle 32 des Zugseils 26
- 83
- Sensor
für die
Drehbewegung des Schwenkarmes
- 84
- Motoransteuerung
der Winde, die das Zugseil 26 zieht
- 85
- Motoransteuerung
für den
Motor, der den Schwenkarm bewegt
- 86
- Motoransteuerung
für den
Motor 20 des Kopfantriebes
- 87
- Steuerung,
SPS, Computer mit Programmspeicher
- 88
- Bildschirm,
Tastatur
- 89
- Stromversorgung,
Netzanschluss