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Silozelle für Schüttgüter Die erfindung betrifft eine Silozelle für
Schüttgüter, wobei die Wandung der Silo zelle in der bekannten Gleitbauweise hergestellt
ist.
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Bei solchen Silozellen handelt es sich im wesentlichen um einen senkrecht
angeordneten Schacht, in dem das Schüttgut gelagert wird. Ein solcher Schacht besitzt
recht erhebliche Abmessunten; beispielsweise kann er in der Querrichtung etwa 1
bis 5 m messen und eine Höhe von etwa 20 m und mehr besitzen. Daraus geht hervor,
daß er zur Aufnahme einer recht erheblichen Menge des betreffenden
Schüttgutes
geeignet sein muß. Andererseits wird er üblicherweise in der bekannten Gleitbauweise
hergestellt, bei der die Wandung des Schachtes eine über die Länge konstante Wandstärke
besitzt. Diese Wandstärke muß so gewählt werden, daß die Zelle den auftretenden
mechanischen Beanspruchungen gewachsen ist.
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Diese Beanspruchungen sind zunächst durch das Gewicht des in der Silozelle
enthaltenen Schüttgutes gegeben. Im wesentlichen handelt es sich um eine radial
nach außen wirkende Beanspruchung der Zellenwand, wobei die Grundriß form der Zelle
eine gewisse Rolle spielt. Diese Grundriß form wird vielfach, weil es besonders
einfach ist, als Quadrat ausgebildet; sie kann aber auch als Rechteck, Sechseck,
Achteck oder als Kreis ausgebildet sein. Dabei kommen jeweils entsprechende ähnliche
Abmessungen in BetrachtOXin anderer Gesichtspunkt ist dabei jedoch die durch die
gewählte Grundrißform gegebene Raumausnutzung. Des öfteren werden nämlich mehrere
derartige Silo zellen dicht nebeneinander angeordnet, und da dürfte klar sein, daß
hinsichtlich der Raumausnutzung ein kreisförmiger Grundriß nachteilig erscheint,
da die zwischen den einander berührenden Kreisen übrig bleibenden Zwickel einen
Raumverlust darstelleno Der Raumverlust wird vernachlässigbar klein, wenn ein quadr*atischer
oder recht eckiger Grundriß gewählt wird, doch ist hierbei die mechanische Beanspruchung
des Wandmaterials größer. Ein günstiger Kompromiß kann beispielsweise ein Grundriß
in Form eines regelmäßigen Sechsecks darstellen, da sich hierbei bereits eine gute
gnnäharung an die aus Festigkeitsgranden vorteilhafteste Kreisform ergibt und doh
die Raumausnutzung günstig ist.
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In Anbetracht der in einem solchen senkrechten Schacht unterzubringenden
Mengen des betreffenden Schüttgutes ergeben sich am unteren Ende der Silozelle durch
das Eigengewicht des Schüttgutes in letzterem recht erhebliche Pressungen. Das hat
zur Folge, daß die einzelnen Teilchen des Schüttgutes entsprechend fest zusammengepreßt
werden, so daß es nur schwierig zu einem geregelten Ausströmen am unteren Ende der
Silozelle gebracht werden kann. Die Teilchen des Schüttgutes können Verklumpungen
bilden, und man hat sich bereits mit dem Problem befaßt, eine geeignete Lösung für
das Ausströmproblem zu finden. Zu diesem Zweck wurde, wie beispielsweise aus der
deutschen Auslegeschrift 1 157 549 hervorgeht, in der Nähe des unteren Endes einer
solchen Zelle an einer Zellenwand eine in den Zellenraum vorspringende Nase vorgesehen,
wahrend gleichzeitig die gegenüberliegende Zellenwand unterhalb der Nase in sanfter
Kurve in eine auf die Austragsöffnung zu verlaufende Schräge übergeführt wurde.
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Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Ausbildung der Silozelle
eine wesentliche Verbesserung des Ausströmvorgangs erreicht werden konnte, Die Wirkung
einer solchen Nase muß offenbar darin gesehen werden, daß das Schüttgut in dem durch
die Nase gebildeten engsten Querschnitt noch weiter zusammengepreßt wurde, gleich
danach aber eine Entspannung erfuhr, so daß es in nahezu freiem Strom von der Nase
aus weiter abwärts wandern kann. Durch die Nase einerseits und die sanft geführte
Hohlkehle auf der anderen Seite wird ein einigermaßen gleichmäßiger und glatter
Verlauf der (gedachten) Strömungslinien erreicht, und das unterhalb der Nase entlastete
Schüttgut kann auf diese Weise ohne die bisher gehabten Schwierigkeiten zum Ausfließen
gebracht werden.
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Solche Silo zellen mit einem nasenähnlichen Vorsprung weisen aber
einen recht erheblichen Nachteil auf 0 Es wurde bereits gesagt, daß solche Silozellen
in Gleitbauweise hergestellt werden, und das bedeutet, daß ein solcher Nasenkeil
oder eine ähnliche nasenartige Vorrichtung als gesondertes Bauteil hergestellt und
in den ferteigen Schacht eingebaut wird. Es wird klar sein, daß beim Durchströmen
des Schüttgutes durch die engste Stelle, die durch den Vorsprung gebildet wird,
sehr erhebliche Wanddrücke im Schachtmaterial entstehen. Das Schüttgut wird an dieser
Stelle ja stark zusammengepreßt, und eine entsprechende Beanspruchung wird dabei
auf die Wandung der Zelle ausgeübt. Es ergeben sich dabei Wanddrücke im Bereich
der Nase, die um ein Mehrfaches höher sind als an den anderen Stellen der Silowandung,
und eine solche Beanspruchung erfordert also eine entsprechend höhere Festigkeit
am Ort ihres Auftretens0 Als Beispiel sei angeführt, daß der Wanddruck im Bereich
der Nase beim Durchströmen des Schüttgutes etwa das Zehnfache des sonst herrschenden
Druckes betragen kann.
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Solche erhebliche Drücke lassen sich nur auffangen, wenn die seitlich
und gegenüber der Nase liegenden Wandteile entsprechend verstärkt werden. Eine solche
Verstärkung bedeutet jedoch eine erhebliche Verteuerung der Silozelle, da die rationelle
Gleitbauweise nur dann durchzuführen ist, wenn die Zellenwände von unten bis oben
in der gleichen Stärke ausgeführt werden. Eine Verstärkung der Zellenwand nach innen
ist sehr schwierig, da hierbei die Strömungsverhältnisse (die Stromlinien) im Schüttgut
leicht in unzulässiger Weise verschlechtert werden können.
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Eine Verstärkung der Wandung nach außen ist überhaupt nicht anwendbar,
da es dann unmöglich wird, in einem Silo, wie erforderlich, eine Zelle unmittelbar
neben einer anderen oder mehreren anderen anzuordnen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten
Schwierigkeiten bei derartigen Silozellen zu beheben, Dies läßt sich erreichen,
wenn gemäß der Erfindung in der Silo zelle ein Entlastungsring angeordnet ist, dessen
Grundriß dem Grundriß der Silozelle entspricht und in Gestalt eines Doppeltrichters
in seinem oberen Teil den freien Querschnitt der Zelle allmählich verengt und anschließend
in seinem unteren Teil wieder ähnlich, aber schneller, bis aut seien ursprünglichen
Wert erweitert, wobei der Ring so ausgeführt ist, daß er die senkrecht zur Durchströmrichtung
nach außen wirkenden Kräfte, die sich durch das Zusammenpressen des Schüttgutes
beim Durchströmen des Ringes ergeben, aufzunehmen imstande ist, ohne sie auch nur
teilweise an die Wandung der Zelle weiterzuleiten0 Dieser Entlastungsring entspricht
in seiner Grundrißform dem Grundriß der Silo zelle. Handelt es sich um eine im Grundriß
kreisförmige Zelle, so weist auch der Ring im Grundriß eine Kreisform auf. Bei einer
quadratischen oder sechseckigen Zelle besitzt auch der Ring im Grundriß eine quadratische
bzw. sechseckige Gestalt, Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines solchen
Ringes die Wände in der Nähe der Nase keinen besonderen mechanischen Beanspruchungen
mehr ausgesetzt sind und daher keine Verstärkung benötigen. Die mechanischen Kräfte
werden vom Ring selbst aufgenommen. Die Wirkung des Ringes dürfte darin zu suchen
sein, daß das in der Silozelle abwärts strömende Schüttgut beim Passieren des Ringes
von allen Seiten her gleichmaßig auf einen Querschnitt eingeschnürt wird, der kS
r ist als der Querschnitt der Zelle. Dabei erfährt der Ring selbstverständlich eine
radial nach außen wirkende mechanische Beanspruchung, die er aber in sich selbst
aufnimmt un<3 nicht an die Wandung
der Silozelle weiterleitet.
Das hat natürlich zur Voraussetzung, daß der Ring mechanisch genügend widerstandsfähig
konstruiert ist. Dies läSt sich ohne weiteres erreichen, da es sich bei diesem Entlastungsring
um ein gesondertes Bauteil handelt, das getrennt hergestellt und nachträglich in
die Silozelle eingefügt wird.
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Das in der Silo zelle befindliche Schüttgut wird also durch den Entlastungsring
in gewissem Maße zusammengedrückt. Von der engsten Stelle des Entlastungsringes
an kann jedoch nunmehr das Schüttgut in praktisch freiem Strom weiterwandern; es
ist nicht mehr durch das Ge'icht der über dem Entlastungsring vorhandenen Schüttgutsäule
belastet Auf die se Weise läßt sich auf der Strecke zwischen dem Entlastungsring
und dem Auslaß der Silozelle eine praktisch vollkommene Auflockerung der Schüttgutt#eilchen
erreichen, so daß das Ausfließen nicht mehr behindert wird. Da ferner im Bereich
unterhalb des Entlastungsringes das Schüttgut in praktisch freiem Strom weitetwandert,
werden auch die Wände im Bereich des nasenähnlichen Vorsprungs nicht mehr in merklis
chem Maße durch dynamische Drücke beansprucht, benötigen also keine besondere festigkeitsbedingte
Verstärkung. Eine gewisse dynamische Beanspruchung bleibt freilich noch übrig, weil
die anfangs annäharnd @enkrechten Stromlinien in der Hohlkehle zur Seite hin abgelenkt
werden, doch ist diese Beanspruchung klein genug, um keine Verstärkung der Silowandung
zu erfordern.
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Zweckmäßig ist es, die Silozelle so auszubilden, daß der freie Querschnitt
an der engsten Stelle des Entlastungsringes wenigstens gleich, besser aber noch
kleiner ist als der freie Durchflußquerschnitt der Silozell@ an der engsten
Stelle
des nasenähnlichen Vorsprungs. Da die Nase in gewissem Umfange wieder eine Verdichtung
des Schüttgutstroms zur Folge hat, muß darauf geachtet werden, daß durch diese Verdichtung
kein Zusammenhängen oder Verklumpen des Schüttgutes bewirkt wird. Daraus ergibt
sich die Forderung, die erwähnten engsten Querschnitte wenigstens gleich groß zu
machen, denn von der engsten Stelle des Entlastungsringes ab erfolgt, wie geschildert,
der anZ nähern freie Strom der Schüttgutteilchen, der also nicht mehr behindert
werden Kann, wenn die engste Stelle an der Nase wenigstens den gleichen Querschnitt,
besser aber eine etwas größeren Querschnitt besitzt.
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Vorteilhaft ist es ferner, die Silozelle so auszubilden, daß der Entlasxungsring
in der Silo zelle oberhalb des nasenähnlichen Vorsprungs in einem Abstand von letzterem
angebracht ist, der klein genug ist, um ein nennenswertes Zusammenpressen der einzelnen
Teilchen des Sc-hüttguteß durch ihr Eigengewicht zu verhindern. Dies dürfte klar
sein, wenn man berücksichtigt, daß bei erheblichem Abstand zwischen Entlastungsring
und Nase unterhalb des Ringes dieselben Verhältnisse entstehen könnten, wie sie
sich ohne einen solchen Entlastungsring ergeben. Daher ist es wesentlich, daß der
Entlastungsring nur in einem verhältnismäßig kleinen Abstand von der Nase angeordnet
ist.
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Schließlich kann es auch noch von Vorteil sein, gemäß einer Weiterbildung
der erfindung die Silozelle so zu ge-.stalten, daß der Entlastungaring zugleich
den nasenähnlichen Vorsprung bildet, der sich demnach gleichmäßig über den ganzen
Umfang des Silozellen-Grundrisses erstreckt, wobei der hohlkehlenartige Übergang
in eine schräg nach unten strebende Wandung mit dieser zusammen die gleiche
Eigenschaft
aufweist und sich der Schüttgut-Auslauf zentrisch in der Mitte der Zelle befindet.
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Der Entlastungsring hat ja den Zweck, das Eigengewicht der Schüttgutsäule
im wesentlichen aufzunehmen und das Schüttgut von da ab in freiem Fluß weiterströmen
zu lassen. Ordnet man hinter dem Entlastungsring noch eine weitere Einschnürung
(die Nase) an, so wiederholt sich hier nur etwa derselbe Vorgang, so daß die Auflockerung
des Schüttgutes durch diese Maßnahme unter Umständen verbessert werden kann0 Je
nach den jeweils vorliegenden Verhältnissen kann es aber auch ausreichen, nur eine
einzige derartige Auflockerungsstelle in der silozelle vorzusehen.
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Dies wurde bisher mit Hilfe der Nase erreicht, die aber die oben geschilderten
Nachteile aufweist, während der Ersatz der einseitigen Nase durch einen eingebauten,
die Nase ersetzenden Entlastungsring die bleiche wirkung erreichen läßt, ohne daß
deshalb von der wirtschaftlichen Gleitbauweise für die Silozelle abgegangen werden
muß.
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Gegebenenfalls kann selbstverständlich in besonders ungünstigen Pällen
auch der Einbau mehrerer Entlastungsringe übereinander zweckmäßig sein, sei es mit
zusätzlicher Nase der bisher bekannten Art, sei es ohne eine solche.
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Zu der Anwendung eines die Nase ersetzenden Entlastungs-n ringes sei
noch bemerkt, daß in einem solchen Palle der untere Teil des Doppeltrichters besonders
kurz gestaltet werden sollte. Bei den bisher bekannten Nasen hat es sich als günstig
ergeben, an die Schräge der Nase einen möglichst abrupt zurückspringenden Teil anschließen
zu lassen, so daß sich eine scharfe Stufe ergibt. Ähnliches kann für den Entlastungsring
bei Fortfall einer gesonderten Nase gtinstig sein.
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ÅufSerdem wurde bereits erwähnt, daß bei Anwendung einer Nase auf
der gegenüberliegenden Wandseite eine Hohlkehle vorgesenen sein soll, die in eine
Schräge überleitet.
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nird nun gemäß der vorstehend erwähnten Ausbildung der Brfindung die
Nase durch einen um den ganzen Umfang der Silozelle herumlaufenden Ring ersetzt,
so ist es aus den gleichen Gründen wichtig, eine ebenfalls rundherumlaufende hohlkehle
in Anwendung zu bringen, die in eine gleichfalls rundherumlaufende Schräge überleitet.
Dies führt ganz von selbst dazu, den Schüttgutauslauf, der sich an das Ende der
Schräge anschließt, zentrisch in die Mitte der Zelle zu verlegen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Silozelle nach
der Erfindung schematisch dargestellt, wobei nur das untere Ende der Silozelle gezeigt
ist, und zwar zeigt Fig. 1 eine Silozelle mit erfindungsgemäßem Entlastungsring
und Nase sowie seitlichem Auslaß, und Fig. 2 eine Silozelle mit nur einem Entlastungsring
und zen-tralem Auslaß In Fig. 1 ist die am oberen Ende abgebrochen gezeichnete Silozelle
selbst mit 1 bezeichnet und im Längsschnitt dargestellt. Sie setzt sich nach oben
hin noch beliebig weiter fort. Die Zelle ist in der Nähe des unteren Endes mit der
an sich bekannten Nase 2 ausgestattet, die nach innen ragt und eine entsprechende
Quersctinittsverengung herbeiführt, während das Schüttgut am unteren Ende über den
Auslauf 3 die Zelle 1 verlassen kannv Die Zelle selbst weist in der dargestellten
Form einen quadratischen oder rechteckigen
Grundriß auf0 Die Nase
2 stellt ein gesondertes Bauteil dar und ist mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel
5 (z.B. Anker, Dübel, Schrauben, Nieten) an der Wandung der Zelle 1 befestigt0 Gemäß
der Erfindung ist oberhalb des nasenähnlichen Vorsprungs 2 ein Entlastungsring angebracht,
der als Ganzes mit 4 bezeichnet ist. Dieser Ring, der im Grundriß dem Zellengrundriß
entspricht, ist doppelt trichterförmig gestaltet, wie die Zeichnung erkennen läßt,
und verengt in seinem oberen Teil 4a den freien Querschnitt der Zelle in Durchflußrichtung
des Schüttgutes allmählich bis zur engsten Stelle. Anschließend erweitert er sich
in seinem unteren Teil 4b wieder ähnlich, aber schneller, bis auf seinen ursprünglichen
Werts Der Ring ist so konstruiert, daß er in der Lage ist, den in seinem Bereich
entstehenden Seitendruck statisch aufzu nehmen, ohne daß dieser Seitendruck auch
nur teilweise an die Wandung der Zelle 1 weitergegeben wird0 Er nimmt den Druck
des Schüttgutes, d.h dessen Eigengewicht, im wesentlichen auf und ist deshalb mit
der Wandung der Silozelle ähnlich wie die Nase 2 über entsprechende Befestigungsmittel
5 verbunden, die in der Zeichnung als Nie te angedeutet sind, aber auch eine beliebige
andere Form aufweisen können.
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Die Abmessungen der in Fig. 1 dargestellten Silozelle können beispielsweise
foglende Werte aufweisen: der Querschnitt der Silo zelle 1 beträgt bei 5 m Seitenlänge
und quadratischem Querschnitt 25 m2* Dieser Querschnitt ver engt sich am Scheitelpunkt
der Nase 2 auf 5 x zur m 17,5 m2. Dabei besitzt der Entlastungsring 4 n seiner
engsten
Stelle einen lichten Querschnitt von 4 x 4 m und somit eine Querschnittsfläche von
16 m2. Bei diesen Abmessungen ist in der oben geschilderten Weise sichergestellt,
daß der Ausfluß des Schüttgutes völlig entlastet erfolgt, ein gleichmäßiges Ausströmen
also sichergestelltist.
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ïur der Vollständigkeit halber sei hier noch erwähnt, daß die Wand
der Silozelle links in der Zeichnung kurz unterhalb der Nase 2 eine hohlkehlenartige
sanfte Biegung 7 aufweist und in eine Schräge 8 übergeht, die schließlich im Auslauf
3 endet Um die geschilderten Verhältnisse noch deutlicher zu machen, sind in Fig.
1 die gedachten Strömungslinien 6 strichliert eingetragen, die erkennen lassen,
wie die Auflockerung des Schüttgutes erfolgt und welche Bahnen die Schüttgutteilchen
auf ihrem Wege zum Auslauf 3, insbesondere auch neben und unter der Nase 2 verfolgen,
Da ferner die Wandungen der dargestellten Silozelle keiner mechanischen Beanspruchung
ausgesetzt sind, die über das übliche Maß bei solchen Silozellen ohne jeden Einbau
hinausgehen, kann sie in der bewährten Gleitbauweise mit über die ganze Länge konstanter
Wandstärke hergestellt werden.
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Der Entlastungsring 4 ist, wie ebenfalls bereits erwähnt, ein eigenes
Bauteil und wird nach Fertigstellung der Silozelle in diese eingesetzt. Er nimmt
das Gewicht der gewamten Schüttgutsäule auf, wozu er in der Lage ist, weil der Schüttgutstrom
im Entlastungsring 4 von allen Seiten gleichmäßig auf den verengten Querschnitt
eingeschnürt wird. Das im engsten Bereich zusammengepreßte Schüttgutmaterial wirkt
dabei ähnlich wie ein zusammenhängender Boden, so daß der Entlastungsring tatsächlich
das gesamte Schüttgutgewicht aufnimmt. Nach dem Sassieren der engsten
Stelle
des Entlastungsringes 4 kann sich das Schüttgut wieder auf die volle Breite der
Silo zelle 1 (am Anfang der Nase 2) ausdenen, und die Strömungslinien 6 deuten die
Verhältnisse im Innern der Silozelle während des Durchströmens an. Aus ihnen ist
auch ersichtlich, daß im Bereich der Nase 2 bzwO kurz unterhalb der Nase zwar eine
geringfügige dynamische Belastung der Wandungen 7,8 entstehen kann, die aber keine
Berücksichtigung erfordert.
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Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 2, wobei die gleichen Bezugszeichen
benutzt worden sind, da es sich dabei um die gleichen Einzelheiten wie bei Fig.
1 handelt. Hier ist in der Silozelle 1 nur ein Entlastungsring 4 vorgesehen, der
die gleiche Wirkung ausübt wie im Falle der Fig. 1. Allerdings ist seine Trichtergestalt
im unteren Teil 4b wesentlich steiler als bei Fig. 1, und zwar deswegen, weil mit
dieser Gestalt in gewissem Umfang dieselbe Wirkung erreicht werden soll wie bei
einer Nase, die bei dieser Ausführungsform völlig fortgefallen ist.
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Es dürfte klar sein, daß die Aufnahme des Schüttgutgewichts hier ebenso
mit Hilfe des Entlastungsringes 4 erfolgt wie bei Fig6 1, und daß das die engste
Stelle des Ringes 4 verlassende Schüttgut eine völiige Entlastung erfahren hat,
so daß der Weitertransport in durchaus freiem Strom vor sich gehen kann. Wie bereits
erwähnt, kann man diesen Ring 4 als eine um den Umfang der Silozelle herumlaufende
Nase ansehen, und demzufolge ist bei der Silozelle 1 nach Fig. 2 jede Wandung unterhalb
des Entlastungsringes 4 mit einer Hohlkehle 7 versehen, die in eine Schräge 8 übergeht.
Der Auslaß 3 ergibt sich hierbei in der Mitte des Zellenunterteils, und die vier
auf ihn zulaufenden Schrägen 8 legen seine Anordnung ganz von selbst fest.
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Der Auslaß 3 kann aber auch je nach Bedarfs lage verlagert sein, beispielsweise
in Form der Fig0 1 oder durch seitliche oder dgl. Anordnung Es muß dann selbstverständlich
die hierzu erforderliche Gestaltung des unteren Schachtteiles dieser gewünschten
Lage des Auslasses angepaßt werden.
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Auch in Fig. 2 sind wieder die gedachten Stromlinien 6 der Schüttgutteilchen
einskizziert, und die Abbildung läßt wohl ohne weiteres erkennen, daß sich bei dieser
Bauart eine sehr gleichmäßige, ungestörte Strömung ergibt, die auch ein gleichmäßiges
Ausströmen des Schüttgutes aus dem Auslauf zur Polge hat. Hinsichtlich der Befestigung
des Entlastungsringes 4 gilt das gleiche wie bei Fig. 1; hierfür sind ebenfalls
Niete 5 vorgesehen0 Auch hinsichtlich einer dynamischen Beanspruchung des Zellenunterteilts
im Bereich der Wandteile 7, 8 gilt das gleiche, was oben zu Fig. 1 angegeben ist.