EP1801036A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung von Silos - Google Patents
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- EP1801036A1 EP1801036A1 EP05028163A EP05028163A EP1801036A1 EP 1801036 A1 EP1801036 A1 EP 1801036A1 EP 05028163 A EP05028163 A EP 05028163A EP 05028163 A EP05028163 A EP 05028163A EP 1801036 A1 EP1801036 A1 EP 1801036A1
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- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D88/00—Large containers
- B65D88/26—Hoppers, i.e. containers having funnel-shaped discharge sections
- B65D88/28—Construction or shape of discharge section
Definitions
- the invention relates to a method and apparatus for reducing noise and vibration in the emptying and storage of silos.
- Step-like ring parts are introduced into the silo in order to achieve a deposition of the silo material in the region of the resulting recesses. This is done to prevent the product from bake on the wall.
- the US 62 50 514 B1 proposes a graded silo profile consisting of individual step-like graded silo rings to avoid bridging of the flowable material when drained in the silo.
- the macroscopic roughness there are great dependencies between the size of the wall shear zone (the macroscopic roughness) and the bulk material used. For very large bulk particles, the macroscopic roughness does not work very well, because the roughness can be adjusted only to a certain bulk particle diameter.
- the invention is therefore based on the EP 0 883 561 B1 the object of developing a method and apparatus for reducing noise and vibration in the emptying and storage of silos so that with less cost also a significant reduction of noise and vibration can be achieved.
- the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
- silo is divided into individual flow zones, which are defined by delimited and axially spaced compression zones.
- the structure is subject to static as well as dynamic loads.
- different flow profiles of the bulk material in the silo may occur.
- different forces act on the silo construction. It may be that during removal at the lower outlet end, the entire bulk material in the silo is in motion.
- the movement process on the wall, as well as the boundary line between rest and movement depends, among other things, on the bulk material properties, the filling level, the silo geometry and the type of ventilation, filling and emptying.
- the investigations were carried out at a temperature of about 25 ° C and a humidity of about 45% r.F. carried out.
- the flow behavior can be assessed on the basis of the flowability ffc.
- the following classification classifies the flowability to: ffc ⁇ 1 not fluent 1 ⁇ ffc ⁇ 2 very cohesive (not fluent) 2 ⁇ ffc ⁇ 4 cohesive 4 ⁇ ffc ⁇ 10 easily flowing 10 ⁇ ffc free flowing
- the ratio ffc and thus also the assessment of the flowability changes with the solidification stress.
- the fluidity ffc increases with the solidification stress 61 as in the case of bulk material A, which also applies to the investigated hard coal.
- the bulk solids strength was determined after storage of the sample under the solidification stress over a period of 24 hours.
- the sample was stored for the corresponding time at room temperature under the solidification stress.
- the sample was shielded from the ambient air to prevent any change in humidity.
- the bulk material strength 6c which had resulted after the storage time, was measured. After a storage time at rest of 24 h, the bulk material strength increases and the flowability deteriorates.
- the silo here consists of a sheet material, in particular a cold-rolled stainless steel with wall thicknesses of for example 5 to 6 mm with a diameter of 3500 to 4200 mm and a height of 15500 to 17000 mm.
- the vertical part of the silo can in this case have a height in the range of 10500 to 11000 mm and the funnel inclination an angle inclination relative to the vertical of about 16 to 22 degrees.
- the outlet diameter is in the range between 300 to 400 mm.
- Egg-type silo has a gross volume of eg 118 to 200 m 3 .
- the height to diameter ratio of the silo is typically in the range of about 2.6 to 3.
- the invention is not limited to the above silo dimensions. These sizes should only represent a typical application in which a "honking" is avoided during the discharge of the silage with the inventive measures.
- profile rings are arranged in the interior of the silo, wherein such profile rings occupy a mutual distance from each other and each profile ring ensures that the bulk material displaces radially inwardly in the direction of the longitudinal center axis is so as to form a compression zone in the height of the profile ring.
- a device for carrying out the method is thus characterized by the incorporation of so-called profile rings, which preferably have obliquely inwardly directed Abweis lake on its upper side, so as to direct the bulk material, which flows from top to bottom, laterally against the central longitudinal axis of the silo , As a result, the inventive, respective compression zone is formed in the region of the profile ring.
- profile ring is to be understood only as an example. In the present invention, a plurality of embodiments are described, from which it follows that circumferential on the wall profile rings or broken, segment-shaped profile rings can be installed.
- profile rings are the same in themselves, d. H.
- other shapes and other types of profile rings can be used than, for example, in the lower area.
- the invention is not limited to the size specified and the number and the distance of said profile rings. Any other distances between the internals can be provided. In particular, it may be provided that the distance between the internals from top to bottom is not uniform.
- the wall diameter of the silo is reduced by 50 to 60 cm in the region of the cross-section-reducing internals.
- the invention is not limited thereto. It should only be made clear that the cross-section reducing internals in the silo lead to the formation of compaction zones, which delimit the individual flow zones from each other. These internals are therefore in their radial extent in the direction of the longitudinal center axis by a multiple of the size of the aforementioned macroscopic wall roughness addition.
- the advantage is that, depending on the particle size, the height of the silo and the diameter, other cross-section-reducing internals with other diameters can be used.
- the product abrasion is lower than in the aforementioned macroscopic shear zones in the edge region, because the product can flow along the otherwise smooth inside of the silo along, without unfolding the aforementioned undesirable effects.
- silo 1 is exemplified, which is manufactured in different sizes and diameters. Such silos are manufactured in the range between 3 m to 40 m height with a diameter in the range between 1 m and 8 m.
- an essential feature of the invention is that not only audible vibrations are suppressed with the features of the invention, but also acting in the infrasonic range vibrations (vibrations). This is done according to the walls of the silo stiffening Wandeinbauten. 8
- the silo is closed at the top by a roof 2 and has, moreover, a preferably cylindrical shell 3, which merges in its lower end in an approximately tapered outlet end 4.
- the invention is not limited thereto. Instead of a conical outlet end 4 and dished ends, cylindrical bottoms, flat bottoms and the like can be used.
- an outlet connection 5 is arranged, via which the bulk material 6 is removed in a known manner.
- silo 1 As material for the silo 1 all known materials can be used, such as. As stainless steel, aluminum, aluminum alloys, steel, steel alloys or plastic and plastic composites.
- Each wall installation 8 preferably has an obliquely radially inwardly directed deflection surface 9 for the bulk material and an adjoining support surface 10.
- the bulk material 6 thus flows downwards in the direction of the arrow 12. There is a gravitational case promotion.
- the individual particles 13 are guided above the compression zone with a certain greater distance in the compression zone 7, are crowded together there and the air stored therebetween escapes up or down.
- cone rings 19 are used in order to create the aforementioned compaction zones.
- Such a conical ring as a wall mounting 8 consists of a circumferential cone ring 19 which forms only the deflecting surface 9 (see FIG. 3).
- Figure 3 shows that the support surface 10 previously shown can also be omitted.
- the conical ring 19 does not have to be continuous on the circumference, but may also be segment-shaped, as illustrated by the following exemplary embodiments for other profile rings.
- a ring segment 20 (in profile approximately as a half pipe) is arranged on the inside of the shell 3 of the silo 1, wherein the ring segments 20 either interrupted according to the figures 6 to 7 with different lengths 21st , 22 can be provided or even continuously on the circumference, as shown with reference to FIG 8.
- a triangular profile 24 can be used as a profile shape, which can be installed either as a segment 25, 26 of different length or continuously in accordance with Figure 12.
- the legs 27, 28 of this triangular profile 24 are in this case of equal length, while in the embodiment of Figures 14 to 17, another profile ring 29 is used, namely, because the legs 27, 28 are formed unevenly.
- the leg 28 is in this case formed approximately perpendicular to the surface of the shell 3.
- the respective profile rings connect to the wall so as to allow a continuous deflection surface of the wall in the direction of the longitudinal center axis of the silo.
- FIG. 18 shows, as a further exemplary embodiment, that compression zones 7 can also be produced by blowing air into the material of the silo.
- the jacket in the region of the wall inserts 8 is interrupted at least at different points by a respective Einblasstutzen 32, wherein one or more Einblasstutzen 32 can be arranged at the same axial height on the circumference of the shell, so as a horizontal direction Formed compression zone 7 to form.
- Einblasstutzen 32 may be present or a ring encircling injection ring, which forms a ring encircling compression zone 7 - supported by compressed air -.
- FIGS. 19 and 20 show further exemplary embodiments of wall installations 8 according to the invention.
- FIG. 19 shows that there are so-called conical installations 35, wherein an upper cone installation 35 compresses the material obliquely inwards and forms a compression zone 7, while the subsequent conical installation 36 behaves in a reverse manner and permits expansion of the material in this area. Also in this way are formed by oppositely directed conical installations each axially spaced compression zones 7.
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Abstract
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung und Lagerung von Silos.
- Bei der
DE 23 18 560 A1 dienen die dort angeordneten Führungsbleche nicht zur Verminderung von Schwingungsgeräuschen in einem Silo. Es soll vielmehr eine Brückenbildung im fließfähigen Gut beim Auslaufen aus dem Silo verhindert werden. Derartige Brücken können so starr werden, dass ein weiteres Abfließen des Gutes nach unten verhindert wird. Die dort gezeigten Kegelansätze oder Leitbleche dienen deshalb nicht zur Schwingungsverminderung, denn es werden keine hohen Fließgeschwindigkeiten erzielt. Es handelt sich vielmehr um schwerfließende Produkte, bei denen das Problem der Schwingungserzeugung nicht besteht. - Mit dem Gegenstand der
DE 19 07 174 A1 wird ein Gleit-Beton-Silo beschrieben, das in einem Schalverfahren hergestellt wird, wobei mit einem ringförmigen Schalungsträger Beton aufgetragen nach oben gezogen wird, um so nacheinander folgend die Silowand auszubilden. Hieraus ergibt sich eine sehr schwere Silowand, bei der nicht das Problem der Schwingungserzeugung und demzufolge auch nicht die Notwendigkeit einer Schwingungsverhinderung bestehen. - Dort sind zwar den Fließquerschnitt reduzierende Nasen (konische Ringhülsen) angeordnet, die eine Kompressionszone bilden, an die sich eine Expansionszone anschließt. Diese Zonen dienen jedoch der Auflockerung eines schwerfließfähigen Produktes beim Ausfließen.
- Bei der
DE 23 12 492 werden treppenartige Ringteile in den Silo eingebracht, um im Bereich der sich damit ergebenden Rücksprünge eine Ablagerung des Silomaterials zu erreichen. Dies wird ausgeführt, um zu verhindern, dass das Produkt an der Wand anbäckt. - Bei der
FR 957 893 - Die
US 62 50 514 B1 schlägt ein abgestuftes Siloprofil bestehend aus einzelnen treppenartig abgestuften Siloringen vor, um eine Brückenbildung des fließfähigen Gutes beim Abfließen im Silo zu vermeiden. - Bei der vorliegenden Erfindung besteht vielmehr das Problem, dass ein hochfließfähiges (nach der späteren Klassifikation: "leicht fließfähiges" oder "frei fließendes") Produkt, welches keinerlei Abflussschwierigkeiten und demzufolge auch keinerlei Einbauten in einem Silo benötigt, beim Abfließen aus dem Silo hohe Schwingungen im Silokörper verursacht. Hier setzt die Erfindung ein, die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen solche Schwingungen vermeidet.
- Ein andersartiger Lösungsansatz ist mit dem Gegenstand der
EP 0 883 561 B1 bekannt geworden. - Zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung von Silos schlägt die genannte
EP 0 883 561 B1 einen makroskopisch rauen Wandinnenausbau vor. Dieser makroskopische Innenausbau besteht aus einem Rauheitsprofil, welches die Siloinnenwand "rauh" ausbildet. Damit geschieht eine Geschwindigkeitsreduktion des Schüttgutes im Wandbereich, sodass durch Ausbildung einer Wandscherzone dynamische Effekte im Schüttgut wirkungsvoll vermindert werden. Die makroskopische Rauhigkeit bestimmt somit die Wirkung der Siloinnenfläche auf das Fließen des Schüttgutes im wandnahen Bereich. - Es hat sich nun herausgestellt, dass die Ausbildung der Siloinnenwand mit einer makroskopischen Rauhigkeit außerordentlich kostenaufwändig ist und mit längerer Lebensdauer des Silos Abreibungs- oder Ablagerungseffekte des Schüttgutes in diesen Bereichen stattfinden, wodurch die Wirkung dieser Wandscherzone vermindert wird.
- Im Übrigen bestehen große Abhängigkeiten zwischen der Größe der Wandscherzone (der makroskopischen Rauhigkeit) und dem verwendeten Schüttgut. Bei sehr großen Schüttgutpartikeln wirkt die makroskopische Rauhigkeit nicht besonders gut, weil die Rauhigkeit nur auf einen bestimmten Schüttgut-Partikeldurchmesser abgestellt werden kann.
- Der Erfindung liegt deshalb ausgehend von der
EP 0 883 561 B1 die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung und Lagerung von Silos so weiterzubilden, dass mit geringerem Kostenaufwand ebenfalls eine wesentliche Verminderung von Geräuschen und Schwingungen erreicht werden kann. - Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
- Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass das Silo in einzelne Fließzonen unterteilt wird, welche durch voneinander abgegrenzte und axial im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungszonen definiert sind.
- Mit der gegebenen technischen Lehre wird ein neuartiges Verfahren beschrieben, welches darauf beruht, dass bei dem Massenfluss des Schüttgutes während der Entleerung und bei der Lagerung nun eine Unterteilung in verschiedene Fließzonen stattfindet. Zu diesem Zweck sind an der Siloinnenwand Einbauten vorgenommen, welche diese Verdichtungszonen ausbilden. Diese Einbauten bestehen aus Verdichtungselementen, die dafür sorgen, dass das Schüttgut in radialer Richtung einwärts in Richtung auf die Längsmittenachse des Silos abgelenkt wird, um so im Bereich dieser Einbauten (und unterhalb) eine Verdichtungszone zu schaffen.
- Während des Füllens oder des Entleerens eines Silos wirken auf die Konstruktion neben statischen auch dynamische Belastungen. Bei der Entnahme von Schüttgut kann es zu unterschiedlichen Fließprofilen des Schüttgutes im Silo kommen. Abhängig von der Art des Bewegungsvorganges wirken unterschiedliche Kräfte auf die Silokonstruktion. Es kann sein, dass bei der Entnahme am unteren Auslaufende das gesamte Schüttgut im Silo in Bewegung ist.
- Gleiches kann passieren, wenn bei der Lagerung von Schüttgut in einem Silo Brücken im Schüttgut zusammenbrechen und das Material nachrutscht.
- Der Bewegungsvorgang an der Wand, sowie die Grenzlinie zwischen Ruhe und Bewegung hängt unter anderem von den Schüttguteigenschaften, der Füllhöhe, der Silogeometrie und der Art der Belüftung, Befüllung und Entleerung ab.
- Zur Feststellung, welche Schüttgüter unerwünschte Geräusche beim Ausfließen aus dem Silo verursachen, wird nachfolgend ein Beispiel für die Definitionen "leicht fließend" und "frei fließend" gegeben.
- Die Untersuchungen wurden bei einer Temperatur von ca. 25° C und einer Luftfeuchtigkeit von ca. 45 % r.F. durchgeführt.
- Zur Charakterisierung der Proben (granulierte Superabsorber) wurde die Schüttgutdichte im unverdichteten, lockeren Zustand ermittelt.
Tab. 1: Schüttgutdichte der locker aufgeschütteten Schüttgutprobe im Anlieferungszustand Probe SXM 9155 : 680 kg/m3 Probe SXM 9720: 665 kg/m3 Probe SXM 9394: 675 kg/m3 - Die Fließeigenschaften wurden mit einem Ringschergerät, die Wandreibungswinkel mit einem Jenike-Schergerät gemessen. Die Ergebnisse der Fließortmessungen zur Ermittlung der Fließeigenschaften sind in Tabelle 2 gezeigt und bedeuten:
- 61: größte Hauptspannung des Fließortes. Diese Verfestigungsspannung entspricht dem "Druckniveau", unter dem die Messung durchgeführt wurde.
- In Abhängigkeit von der größten Hauptspannung 61 wurden folgende Fließeigenschaften bestimmt:
- 6c: Schüttgutfestigkeit bzw. Druckfestigkeit des Schüttgutes, nachdem es mit der Spannung 61 verdichtet wurde.
- ffc: Verhältnis von 61 zu 6c; ffc ist ein Maß für die Fließfähigkeit eines Schüttgutes. Umso größer ffc ist, desto besser fließt ein Schüttgut.
- ρb Schüttgutdichte
- ϕe: Maß für den inneren Reibungswinkel beim stationären Fließen.
- ϕlin: Neigung des als Gerade angenäherten (linearisierten) Fließortes gegen die Horizontale
- ϕsf: Innerer Reibungswinkel beim stationären Fließen
- Das Fließverhalten lässt sich anhand der Fließfähigkeit ffc beurteilen. Umso größer ffc ist, desto besser fließt ein Schüttgut. Die folgende Einteilung klassifiziert die Fließfähigkeit zu:
ffc< 1 nicht fließend 1< ffc <2 sehr kohäsiv (bis nicht fließend) 2< ffc <4 kohäsiv 4< ffc <10 leicht fließend 10< ffc frei fließend - Das Verhältnis ffc und damit auch die Beurteilung der Fließfähigkeit ändert sich mit der Verfestigungsspannung. In den meisten Fällen nimmt die Fließfähigkeit ffc mit der Verfestigungsspannung 61 wie bei Schüttgut A zu, was auch für die untersuchte Steinkohle zutrifft. Seltener sind andere Verläufe, Z.B. Produkt B. Daher sind Vergleiche nur bei vergleichbarer Verfestigungsspannung möglich.
- Um den Einfluss der Zeitverfestigung abschätzen zu können, wurde die Schüttgutfestigkeit nach Lagerung der Probe unter der Verfestigungsspannung über einen Zeitraum von 24 Stunden bestimmt. Dazu wurde die Probe über die entsprechende Zeit bei Raumtemperatur unter der Verfestigungsspannung gelagert. Die Probe wurde dabei von der Umgebungsluft abgeschirmt, um eine Änderung der Feuchtigkeit zu verhindern. Anschließend wurde die Schüttgutfestigkeit 6c, die sich nach der Lagerzeit ergeben hatte, gemessen. Nach einer Lagerzeit in Ruhe von 24 h nimmt die Schüttgutfestigkeit zu und die Fließfähigkeit verschlechtert sich.
- Es wurde festgestellt, dass nach der Erfindung ankommt, Geräuschbildungen von "leicht fließenden" und "frei fließenden" Schüttgütern zu unterbinden.
- Das Silo besteht hierbei aus einem Blechmaterial, insbesondere einem kaltgewalzten Edelstahl mit Wanddicken von zum Beispiel 5 bis 6 mm bei einem Durchmesser von 3500 bis 4200 mm und einer Höhe von 15500 bis 17000 mm. Der Vertikalteil des Silos kann hierbei eine Höhe im Bereich von 10500 bis 11000 mm aufweisen und die Trichterneigung eine Winkelneigung gegenüber der Vertikalen von etwa 16 bis 22 Grad. Der Auslaufdurchmesser liegt im Bereich zwischen 300 bis 400 mm. Einderartiges Silo hat ein Brutto-Volumen von z.B. 118 bis 200 m3. Das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Silos liegt typischerweise im Bereich von etwa 2,6 bis 3.
- Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben angegebenen Siloabmessungen beschränkt. Diese Größenangaben sollen nur einen typischen Anwendungsfall darstellen, bei dem mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ein "Hupen" während des Auslaufs des Silogutes vermieden wird.
- Mit der erfindungsgemäßen Lehre kann nicht mehr die gesamte Schüttgutzone ins Rutschen kommen, sondern nur noch Teilbereiche, nämlich solche, die durch die einzelnen Verdichtungszonen abgegrenzt sind. Damit ist eine geringere Masse des Siloinhaltes in Bewegung und störende Geräusche bei der Entleerung und der Lagerung werden dadurch vermindert oder sogar beseitigt.
- Durch diese Einbauten wird die Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) des gesamten Silos wirksam verändert. Während bei einem einbauten-freien Silo eine Gesamtresonanzfrequenz durch die Höhe des Silos, den Durchmesser und die Wandstärke bestimmt wird, wird bei dem vorliegenden, erfindungsgemäßen Verfahren nun die Eigenfrequenz dieses Silos dergestalt geändert, dass nun aufgrund der Unterteilung des Schüttgutes in unterschiedliche Fließzonen die Eigen-Frequenz verändert wird. Es kommt nicht mehr zu den störenden "Hupen", wie es bei einem von Einbauten befreiten Silo der Fall war.
- Die Einbringung von Einbauten in den Innenraum des Silos hat den weiteren Vorteil, dass das Silo von innen versteift wird, wodurch ebenfalls eine Schwingung der Silowand wirksam unterbunden wird.
- Diese kann nicht mehr auf ihrer gesamten Länge schwingen, sondern nur noch in dazwischen liegenden Teilbereichen.
- Durch diese Einbauten wird auch die Beullänge des Silos verändert, d. h., es kommt nicht mehr zu Ausbeulungen der Silowand über die gesamte Länge des Silos, sondern nur noch in den dazwischen liegenden Bereichen, wo diese Einbauten fehlen. Damit wird das gesamte Silo innen ausgesteift.
- Es hat sich herausgestellt, dass zur wirksamen Verminderung von Geräuschen und Schwingungen im Silo es notwendig ist, mehrere im axialen Abstand untereinander liegende und vorzugsweise zueinander fluchtende Einbauten im Silo vorzunehmen.
- In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens in Form einer Vorrichtung wird es hierbei bevorzugt, wenn sogenannte Profilringe im Innenraum des Silos angeordnet werden, wobei solche Profilringe einen gegenseitigen Abstand voneinander einnehmen und jeder Profilring dafür sorgt, dass das Schüttgut in Richtung auf die Längsmittenachse einwärts radial verdrängt wird, um so in der Höhe des Profilringes eine Verdichtungszone zu bilden.
- Wichtig ist, dass die relevante Schüttgutmasse im Silo durch die Unterteilung in einzelne Fließzonen, die durch Verdichtungszonen voneinander abgegrenzt sind, vermindert wird. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zeichnet sich also durch den Einbau von sogenannten Profilringen ab, die bevorzugt an ihrer oberen Seite schräg nach innen gerichtete Abweisflächen aufweisen, um so das Schüttgut, welches von oben nach unten fließt, seitlich gegen die Mittenlängsachse des Silos zu lenken. Hierdurch wird die erfindungsgemäße, jeweilige Verdichtungszone im Bereich des Profilringes gebildet.
- Der Begriff "Profilring" ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. In der vorliegenden Erfindung werden eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben, aus denen sich ergibt, dass an der Wandung umlaufende Profilringe oder auch unterbrochene, segmentförmige Profilringe eingebaut werden können.
- Ebenso ist es nicht erforderlich, dass die Profilringe in sich gleich sind, d. h. im oberen Bereich des Silos können andere Formgebungen und andere Arten von Profilringen eingesetzt werden als beispielsweise im unteren Bereich.
- Wichtig bei allen Ausführungsformen ist jedoch, dass die Profiiringe jeweils Abweisflächen bilden, die schräg in die Mittenlängsachse des Silos hineingerichtet sind.
- Hierbei ist es gleichgültig, ob die Abweisflächen durchgehend ausgebildet sind, um so ein Fließen der Partikel auf den Abweisflächen auf die Längsmittenachse zu ermöglichen oder ob in den Abweisflächen noch Durchbrechungen, Ausnehmungen oder sogar die Fliessbewegung lenkende (und/oder) bremsende Anordnungen vorhanden sind.
- Damit die Wirkung einer Verdichtungszone überhaupt eintritt, ist es notwendig, für eine wirksame Verminderung des Fließquerschnittes im Bereich der Verdichtungszonen zu sorgen. Hierbei kann beispielsweise als Größenordnung angegeben werden, dass bei einer Silo-Höhe von beispielsweise 20 m und einem Durchmesser von 3 m solche Einbauten im Abstand von etwa zwischen 2 bis 4 m eingebaut werden. Bei einem Silo der genannten Größe werden bevorzugt 5 derartige Einbauringe (Profilringe) verwendet.
- Die Erfindung ist jedoch nicht auf die angegebenen Größenangaben und die Anzahl und den Abstand der genannten Profilringe beschränkt. Es können beliebige andere Abstände zwischen den Einbauten vorgesehen werden. Insbesondere kann es vorgesehen werden, dass der Abstand zwischen den Einbauten von oben nach unten nicht gleichmäßig ist.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es im Übrigen vorgesehen, dass bei einem Silo der oben genannten Abmessungen der Wanddurchmesser des Silos im Bereich der querschnittsvermindernden Einbauten um 50 bis 60 cm verringert wird.
- Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es soll damit nur deutlich gemacht werden, dass die querschnittsverringernden Einbauten im Silo zur Bildung von Verdichtungszonen führen, welche die einzelnen Fließzonen voneinander abgrenzen. Diese Einbauten gehen deshalb in ihrer radialen Erstreckung in Richtung auf die Längsmittenachse um ein Vielfaches der Größe der vorgenannten makroskopischen Wandrauhigkeiten hinaus.
- Vorteil ist, daß in Abhängigkeit von der Partikelgröße, der Höhe des Silos und dem Durchmesser auch andere querschnittsvermindernde Einbauten mit anderen Durchmessern verwendet werden können.
- Durch die Vermeidung der Anordnung einer makroskopischen Rauhigkeit der Innenfläche des Silos ergeben sich mit den Merkmalen der Erfindung wesentlich bessere Reinigungseigenschaften des Silos und die Ablagerung von Partikeln im Wandbereich wird wirksam unterbunden.
- Es werden deshalb auch keine Wandscherzonen mehr ausgebildet, wie sie beim Stand der Technik vorhanden waren, die mit dem Nachteil behaftet waren, dass wegen des Aneinanderreibens von Partikeln in diesen Wandscherzonen es zu statischen Aufladungen kam, was zu einer Partikel-Agglomeration in diesem Wandbereich führte.
- Versuche haben ergeben, dass durch die Bildung von Verdichtungszonen, welche die Fließzonen im Silo voneinander abgrenzen, nun neuartige Effekte entstehen, die eine unerwünschte Schwingung wirksam verhindern. Durch die Ausbildung der genannten Verdichtungszonen werden die Abstände zwischen den Partikeln im Bereich der Verdichtungszonen vermindert, wodurch die dazwischen lagernde Luft verdrängt wird und hierdurch eine Schwingungsunterbrechung der gesamten, im Silo lagernden Partikelsäule geschieht. Die durch die Kompression der Partikel in der Verdichtungszone entweichende Luft wird in die darüber und darunter lagernden Bereiche der Produktsäule verdrängt, was zu einer Pufferwirkung und Auflockerung des dort lagernden Materials führt.
- Damit ist auch der Produktabrieb geringer als bei den vorgenannten makroskopischen Scherzonen im Randbereich, weil das Produkt an der im Übrigen glatten Innenseite des Silos entlang fließen kann, ohne die vorher genannten unerwünschten Effekte zu entfalten.
- Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
- Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
- Es zeigen:
- Figur 1:
- schematisiert einen Schnitt durch ein Silo nach der Erfindung;
- Figur 2:
- schematisiert eine vergrößerte Darstellung aus einem Teil des Silos;
- Figur 3:
- eine gleiche Darstellung wie Figur 2 mit Darstellung weiterer Einzelheiten;
- Figur 4:
- ein Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Profilrings;
- Figur 5:
- ein Halbschnitt durch ein Silo mit der Anordnung nach Figur 4;
- Figur 6:
- ein Teilschnitt durch ein Silo nach der Erfindung in einer weiteren Ausführungsform eines Profilrings;
- Figur 7:
- die gleiche Darstellung wie Figur 6;
- Figur 8:
- eine gegenüber Figur 6 und 7 abgewandelte Ausführungsform;
- Figur 9:
- ein Schnitt durch einen Profilring nach den Figuren 6 bis 8;
- Figur 10:
- ein Teilschnitt durch ein Silo mit einem weiteren Profilring in Segmentform;
- Figur 11:
- eine Abwandlung gegenüber Figur 10;
- Figur 12:
- eine weitere Abwandlung gegenüber den Figuren 10 und 11;
- Figur 13:
- einen Schnitt durch den Profilring nach den Figuren 10 bis 12;
- Figur 14:
- ein Teilschnitt durch ein Silo mit einer weiteren Ausführungsform eines Profilrings;
- Figur 15:
- eine gegenüber Figur 14 abgewandelte Ausführungsform;
- Figur 16:
- eine gegenüber den Figuren 14 und 15 abgewandelte Ausführungsform;
- Figur 17:
- einen Schnitt durch einen Profilring nach den Figuren 14 bis 16;
- Figur 18:
- eine weitere Ausführungsform zur Bildung einer Verdichtungszone durch Lufteinblasung;
- Figur 19:
- eine weitere Ausführungsform eines Silos mit Unterteilung in Fließzonen durch entsprechend konusförmige Einbauten;
- Figur 20:
- eine gegenüber Figur 19 abgewandelte Ausführungsform;
- In den Figuren 1 bis 3 ist beispielhaft ein Silo 1 dargestellt, welches in verschiedenen Größen und Durchmessern hergestellt wird. Solche Silos werden im Bereich zwischen 3 m bis 40 m Höhe hergestellt mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 1 m und 8 m.
- Insbesondere bei langen und schmalen Silos kommt der unerwünschte Geräusch- und Schwingungs-Effekt zum Tragen.
- Im Übrigen ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass mit den Merkmalen der Erfindung nicht nur hörbare Schwingungen unterdrückt werden, sondern auch im Infraschallbereich wirkende Schwingungen (Vibrationen). Dies erfolgt gemäß der die Wandung des Silos aussteifenden Wandeinbauten 8.
- Das Silo wird an der Oberseite durch ein Dach 2 abgeschlossen und weist im Übrigen einen bevorzugt zylindrischen Mantel 3 auf, der in seinem unteren Ende in ein etwa konisch zulaufendes Auslaufende 4 übergeht.
- Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Statt eines konisch ausgebildeten Auslaufendes 4 können auch Klöpperböden, zylindrische Böden, Flachböden und dergleichen verwendet werden.
- Am Auslaufende 4 ist ein Auslaufstutzen 5 angeordnet, über den in bekannte Weise das Schüttgut 6 entnommen wird.
- Statt eines rundzylindrischen Profils für den Mantel 3 des Silos 1 können auch andere Querschnitte verwendet werden, wie z. B. ein Rechteckquerschnitt, Ovalquerschnitt, ein Mehreckquerschnitt und dergleichen mehr.
- Als Material für das Silo 1 können sämtliche bekannten Materialien verwendet werden, wie z. B. Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl, Stahllegierungen oder Kunststoff und Kunststoffverbundstoffe.
- Erfindungsgemäß werden nun im Silo 1 im axialen Abstand untereinanderliegende Verdichtungszonen 7 für das Schüttgut 6 ausgebildet, wobei diese Verdichtungszonen 7 durch in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnete Wandeinbauten 8 gebildet sind.
- Jeder Wandeinbau 8 hat bevorzugt eine schräg radial einwärts gerichtete Abweisfläche 9 für das Schüttgut und eine sich darunter anschließende Stützfläche 10.
- Gemäß Figur 1 fließt somit das Schüttgut 6 in Pfeilrichtung 12 nach unten gefördert. Es geschieht eine schwerkraftbedingte Fallförderung.
- Wichtig ist nun, dass durch die radial einwärts gerichteten Abweisflächen 9 im Bereich der Wandeinbauten 8 jeweils die genannten Verdichtungszonen 7 geschaffen werden, wie dies besser aus Figur 2 zu entnehmen ist.
- Die einzelnen Partikel 13 werden oberhalb der Verdichtungszone mit einem gewissen größeren Abstand in die Verdichtungszone 7 hineingeführt, werden dort zusammengedrängt und die dazwischen lagernde Luft entweicht nach oben oder unten.
- Nach dem Verlassen der Verdichtungszone gemäß Figur 2 in Pfeilrichtung 12 nach unten expandiert der Zwischenraum zwischen den Partikeln 13 wiederum, was mit einer entsprechenden Luftaufnahme im Partikelzwischenraum verbunden ist. Auf diese Weise werden somit die Schwingungseigenschaften des Schüttgutes im Bereich der Partikel 13 verändert, weil der wirksame Abstand zwischen den Partikeln 13 diesseits und jenseits der Verdichtungszone 7 verändert wird.
- Es kommt also oberhalb der Verdichtungszone und unterhalb der Verdichtungszone 7 zu einer Auflockerung des Materials, wobei sich nun dadurch unterschiedliche Fließzonen 18, 17, 16 bilden, wie diese in Figur 2 dargestellt ist. Im Bereich der Fließzonen 16 - 18 wird somit das Material aufgelockert, während es im Bereich der Verdichtungszone 7 jeweils verdichtet wird.
- Wichtig hierbei ist, dass die Wandinnenseite 14 des Mantels 3 ansonsten von Einbauten vollkommen freigehalten wird und glatt ist. Es fehlt demzufolge eine makroskopische Wandrauhigkeit.
- Wichtig ist im Übrigen, dass eine Komponente der Fließrichtung senkrecht zur Abweisfläche 9 (Pfeilrichtung 15) wirkt, um so eine wirksame Verdichtung der Partikel im Bereich der Verdichtungszonen 7 zu ermöglichen.
- Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 bis 5 werden sogenannte Konusringe 19 verwendet, um die genannten Verdichtungszonen zu schaffen.
- Ein solcher Konusring als Wandeinbau 8 besteht aus einem umlaufenden Konusring 19, der jeweils nur die Abweisfläche 9 ausbildet (siehe Figur 3).
- Hierbei zeigt die Figur 3, dass die vorher gezeigte Stützfläche 10 auch entfallen kann.
- Wird hingegen die Stützfläche 10 verwendet, dann wird der Bereich unterhalb des Konusringes 19 abgeschlossen und es kann sich dort kein Material in unerwünschter Weise ablagern.
- Es versteht sich von selbst, dass der Konusring 19 nicht am Umfang durchlaufend ausgebildet sein muss, sondern auch segmentförmig ausgebildet sein kann, wie dies anhand der folgenden Ausführungsbeispiele für andere Profilringe dargestellt wird.
- In den Figuren 6 bis 9 ist beispielsweise dargestellt, dass ein Ringsegment 20 (im Profil etwa als Halbrohr ausgebildet) an der Innenseite des Mantels 3 des Silos 1 angeordnet ist, wobei die Ringsegmente 20 entweder unterbrochen gemäß den Figuren 6 bis 7 mit unterschiedlichen Längen 21, 22 vorgesehen werden können oder auch durchlaufend am Umfang, wie dies anhand der Figur 8 dargestellt ist.
- Gleiches gilt für die Figuren 10 bis 13, wo dargestellt ist, dass als Profilform auch ein Dreiecksprofil 24 verwendet werden kann, welches entweder als Segment 25, 26 unterschiedlicher Länge oder auch durchlaufend gemäß Figur 12 eingebaut werden kann. Die Schenkel 27, 28 dieses Dreiecksprofils 24 sind hierbei gleichlang ausgebildet, während bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 bis 17 ein anderer Profilring 29 verwendet wird, weil nämlich die Schenkel 27, 28 ungleichlang ausgebildet sind. Der Schenkel 28 ist hierbei etwa senkrecht zur Fläche des Mantels 3 ausgebildet.
- Auch bei dieser Ausführungsform gelten die gleichen Erläuterungen wie anhand der vorgenannten Ausführungsformen, dass nämlich gemäß den Figuren 14 bis 16 der Profilring 29 unterbrochen oder auch durchlaufend in der Innenwand des Silos angeordnet werden kann.
- Hierbei wird es im Übrigen bei allen Ausführungsbeispielen bevorzugt, dass die jeweiligen Profilringe an der Wand anschließen, um so eine durchgehende Abweisfläche von der Wand in Richtung auf die Längsmittenachse des Silos zu ermöglichen.
- Die Figur 18 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel, dass Verdichtungszonen 7 auch durch Lufteinblasung in das Material des Silos erzeugt werden können. Hierbei wird es bevorzugt, wenn der Mantel im Bereich der Wandeinbauten 8 jeweils mindestens an verschiedenen Stellen durch jeweils einen Einblasstutzen 32 unterbrochen wird, wobei am Umfang des Mantels ein oder mehrere Einblasstutzen 32 auf gleicher axialer Höhe angeordnet werden können, um so eine in horizontale Richtung gebildete Verdichtungszone 7 zu bilden.
- Aufgrund der Lufteinblasung von Luft 33 in der eingezeichneten Pfeilrichtung wird somit eine von Partikeln befreite Verdichtungszone 7 geschaffen, sodass das Schüttgut wiederum in diesem Bereich eine Verdichtungszone 7 bildet und die vorher genannten Effekte (Geräuschverminderung und Vibrationsunterdrückung) eintreten.
- Es kann hierbei - wie ausgeführt - ein einziger Einblasstutzen 32 vorhanden sein oder auch ein ringsumlaufender Einblasring, der eine ringsumlaufende Verdichtungszone 7 - gestützt durch verdichtete Luft - ausbildet.
- Statt der Einblasung von Luft 33 können natürlich auch andere Gase eingeblasen werden, wie z. B. inerte Gase, Stickstoff und dergleichen mehr.
- Wichtig bei allen Ausführungsbeispielen ist, dass entweder eine am Umfang umlaufende Luftkammer 34 ausgebildet wird, jenseits der die gewünschte Verdichtungszone 7 gebildet wird oder dass eine solche Luftkammer 34 nur stückweise am Umfang vorhanden ist.
- In den Figuren 19 und 20 werden weitere Ausführungsbeispiele für Wandeinbauten 8 nach der Erfindung dargestellt.
- Die Figur 19 zeigt, dass es sogenannte Konuseinbauten 35 gibt, wobei ein oberer Konuseinbau 35 das Material schräg einwärts verdichtet und hierbei eine Verdichtungszone 7 bildet, während der sich darunter anschließende Konuseinbau 36 in umgekehrter Weise verhält und eine Expansion des Materials in diesem Bereich ermöglicht. Auch auf diese Weise werden durch gegeneinander gerichtete Konuseinbauten jeweils axial voneinander beabstandete Verdichtungszonen 7 ausgebildet.
- Gleiches gilt für die Konuseinbauten 37, 38 in Figur 20, wobei - wie dargestellt - der Verdichtungseffekt bei dem oberen Konuseinbau 37 größer ist als der Expansionseffekt des darunter liegenden Konuseinbaus 38.
- Hieraus ergibt sich, dass die Konuswinkel der ineinander eingreifenden Konuseinbauten 35 - 38 unterschiedlich sein können.
-
1 Silo 20 Ringsegmente 2 Dach 21 Länge 3 Mantel 22 Länge 4 Auslaufende 23 Rohrring 5 Auslaufstutzen 24 Dreiecksprofil 6 Schüttgut 25 Segment 7 Verdichtungszone 26 Segment 8 Wandeinbau 27 Schenkel 9 Abweisfläche 28 Schenkel 10 Stützfläche 29 Profilring 11 Pfeilrichtung 30 Segment 12 Pfeilrichtung 31 Segment 13 Partikel 32 Einblasstutzen 14 Wandinnenseite 33 Luft 15 Pfeilrichtung 34 Luftkammer 16 Fließzone 35 Konuseinbau 17 Fließzone 36 Konuseinbau 18 Fließzone 37 Konuseinbau 19 Konusring 38 Konuseinbau
Probe | 61 [Pa] | 6c [Pa] | ffc [-] | ρb [kg/m3] | ϕe [°] | ϕlin [°] | ϕsf [°] |
SXM 9155 | 5563 | 947 | 5,9 | 686 | 40 | 36 | 35 |
SXM 9394 | 7890 | 681 | 12 | 677 | 43 | 41 | 41 |
SXM 9720 | 7046 | 1140 | 6,2 | 667 | 45 | 41 | 41 |
Claims (13)
- Vorrichtung zur Vermeidung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung von Silos mit leicht fließenden oder frei fließenden Schüttgütern, dadurch gekennzeichnet, dass das Silo (1) in einzelne Fließzonen (16, 17, 18) unterteilt ist, welche durch voneinander abgegrenzte und axial im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungszonen (7) gebildet sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fließzonen (16) Einbauten aufweisen, welche die Verdichtungszonen (17) ausbilden, wobei die Einbauten einen Wandeinbau (8) an der Wandinnenseite (14) des Silos (1) ausbilden.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) Verdichtungselemente aufweisen, welche das Schüttgut in radialer Richtung einwärts in Richtung auf die Längsmittenachse des Silos (1) ablenken und im Bereich und unterhalb dieser Einbauten eine Verdichtungszone (17) ausbilden, welche die gesamte Schüttgutzone in Teilbereiche ausbildet.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) eine Veränderung der Eigenfrequenz des gesamten Silos (1) aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) eine zusätzliche Versteifung des Silos (1) ausbilden, wobei die mittels der Wandeinbauten (8) gebildeten Teilbereiche des Silos (1) eine Unterteilung der Silowand bilden.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) zusätzlich eine Verkleinerung der Beullänge des Silos (1) ausbilden.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) als im Innenraum des Silos (1) angeordnete Profilringe ausgebildet sind, welche gleichmäßig oder unterschiedlich voneinander beabstandet sind und eine Verdrängung des Schüttgutes in Richtung der Längsmittenachse des Silos (1) radial einwärts bewirken und somit in Höhe des Profilrings einzelne Fließzonen (16, 17, 18) bilden, welche eine Abgrenzung der Verdichtungszonen voneinander aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilringe eine obere und untere Seite aufweisen, dass auf ihrer oberen Seite eine schräg nach innen gerichtete Abweisfläche (9) ausgebildet ist, die Schüttgut seitlich gegen die Mittenlängsachse des Silos (1) lenkt und die jeweilige Verdichtungszone (7) im Bereich des Profilrings bildet.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Wandinnenseite (14) des Silos (1) angeordneten Profilringe umlaufend und/oder unterbrochen und/oder segmentförmig und/oder konusringförmig und/oder als Dreiecksprofil ausgebildet sind, welche innerhalb eines Silos (1) unterschiedliche Formgebungen aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweisflächen der Profilringe durchgehend und/oder durchbrochen und/oder mit Ausnehmungen und/oder bremsende Anordnungen ausgebildet sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilringe eine wirksame Verminderung des Fließquerschnittes im Bereich der Verdichtungszonen (7) bilden.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bildung von Verdichtungszonen (7) eine Verringerung der Partikelabstände gegeben ist und bei Kompression der Partikel eine Unterbrechung der Schwingungen der gesamten, im Silo (1) lagernden Partikelsäule erfolgt, wobei sich die entweichende Luft zwischen den Partikeln in den Dachbereich (2) oder im Bereich des Auslaufendes (4) des Silos (1) ansammelt und eine Pufferung und Auflockerung des Materials bildet, welche einen verminderten Produktabrieb erzielt.
- Verfahren zur Entleerung eines Silos unter Verwendung einer Vorrichtung zur Vermeidung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung von Silos nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer nach den Ansprüchen 1 bis 12 beschriebenen Vorrichtung arbeitet.
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