Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung von Silos

Abstract

 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung und Lagerung von Silos derart weiterzubilden, dass mit geringerem Kostenaufwand eine wesentliche Verminderung von Geräuschen und Schwingungen erreicht werden kann. Hierzu ist das Silo in einzelne Fließzonen (16,17,18) unterteilt, die durch voneinander abgegrenzte und axial im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungszonen (7) gebildet sind.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen und Schwingungen bei der Entleerung und Lagerung von Silos.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Bei der FR 957 893 werden verschiebbare Leitbleche von der Silowand ausgehend nach innen in das Silo verschoben, um so eine Behinderung des Durchflusses zu erreichen. Damit soll offenbar das Silogut aufgelockert und besser zum Fließen gebracht werden. Es wird durch diese Leitbleche in den Mittenbereich des Silokörpers zentriert und soll dann ausfließen.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Ein andersartiger Lösungsansatz ist mit dem Gegenstand der EP 0 883 561 B1 bekannt geworden.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] Gleiches kann passieren, wenn bei der Lagerung von Schüttgut in einem Silo Brücken im Schüttgut zusammenbrechen und das Material nachrutscht.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] Die Untersuchungen wurden bei einer Temperatur von ca. 25° C und einer Luftfeuchtigkeit von ca. 45 % r.F. durchgeführt.

[0022] 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

[0023] 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.

[0024] 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

Tab. 2: Fließeigenschaften von Superabsorber (1 Pa = 1 N/m2)

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

[0025] 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

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] Es wurde festgestellt, dass nach der Erfindung ankommt, Geräuschbildungen von "leicht fließenden" und "frei fließenden" Schüttgütern zu unterbinden.

[0029] 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.

[0030] 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.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] Diese kann nicht mehr auf ihrer gesamten Länge schwingen, sondern nur noch in dazwischen liegenden Teilbereichen.

[0035] 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.

[0036] 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.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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.

[0040] 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.

[0041] Wichtig bei allen Ausführungsformen ist jedoch, dass die Profiiringe jeweils Abweisflächen bilden, die schräg in die Mittenlängsachse des Silos hineingerichtet sind.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] 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.

[0049] 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.

[0050] 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.

[0051] 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.

[0052] Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

[0053] 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.

[0054] 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.

[0055] 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;

[0056] 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.

[0057] Insbesondere bei langen und schmalen Silos kommt der unerwünschte Geräusch- und Schwingungs-Effekt zum Tragen.

[0058] 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.

[0059] 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.

[0060] Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Statt eines konisch ausgebildeten Auslaufendes 4 können auch Klöpperböden, zylindrische Böden, Flachböden und dergleichen verwendet werden.

[0061] Am Auslaufende 4 ist ein Auslaufstutzen 5 angeordnet, über den in bekannte Weise das Schüttgut 6 entnommen wird.

[0062] 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.

[0063] Als Material für das Silo 1 können sämtliche bekannten Materialien verwendet werden, wie z. B. Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl, Stahllegierungen oder Kunststoff und Kunststoffverbundstoffe.

[0064] 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.

[0065] Jeder Wandeinbau 8 hat bevorzugt eine schräg radial einwärts gerichtete Abweisfläche 9 für das Schüttgut und eine sich darunter anschließende Stützfläche 10.

[0066] Gemäß Figur 1 fließt somit das Schüttgut 6 in Pfeilrichtung 12 nach unten gefördert. Es geschieht eine schwerkraftbedingte Fallförderung.

[0067] 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.

[0068] 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.

[0069] 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.

[0070] 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.

[0071] 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.

[0072] 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.

[0073] Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 bis 5 werden sogenannte Konusringe 19 verwendet, um die genannten Verdichtungszonen zu schaffen.

[0074] Ein solcher Konusring als Wandeinbau 8 besteht aus einem umlaufenden Konusring 19, der jeweils nur die Abweisfläche 9 ausbildet (siehe Figur 3).

[0075] Hierbei zeigt die Figur 3, dass die vorher gezeigte Stützfläche 10 auch entfallen kann.

[0076] 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.

[0077] 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.

[0078] 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.

[0079] 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.

[0080] 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.

[0081] 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.

[0082] 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.

[0083] 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.

[0084] 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.

[0085] Statt der Einblasung von Luft 33 können natürlich auch andere Gase eingeblasen werden, wie z. B. inerte Gase, Stickstoff und dergleichen mehr.

[0086] 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.

[0087] In den Figuren 19 und 20 werden weitere Ausführungsbeispiele für Wandeinbauten 8 nach der Erfindung dargestellt.

[0088] 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.

[0089] 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.

[0090] Hieraus ergibt sich, dass die Konuswinkel der ineinander eingreifenden Konuseinbauten 35 - 38 unterschiedlich sein können.

Zeichnungslegende

[0091] 

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

Ansprüche

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) eine Veränderung der Eigenfrequenz des gesamten Silos (1) aufweisen.

5. 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.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) zusätzlich eine Verkleinerung der Beullänge des Silos (1) ausbilden.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilringe eine wirksame Verminderung des Fließquerschnittes im Bereich der Verdichtungszonen (7) bilden.

12. 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.

13. 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.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.

1. Silo für Schüttgüter, der in einzelne Fließzonen (16, 17, 18) unterteilt ist, welche durch voneinander abgegrenzte und axial im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungszonen (7) und nach folgende Expansionszonen gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass

1. das Silo aus einem schwingungsfähigen Blechmaterial, insbesondere einem kalt-gewalzten Edelstahl mit Wanddicken von zum Beispiel 5 bis 6 mm besteht,

2. dass zur Vermeidung von Geräuschen und Schwingungen im hörbaren Bereich ("Hupen" ) bei leicht fließenden Schüttgüter mit einem Wert 4< ffc <10 und bei frei fließenden Schüttgüter mit einem Wert ffc von > 10

3. aufgrund der Unterteilung des Schüttgutes in unterschiedliche Fließzonen durch Anordnung von Einbauten die Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) des gesamten Silos (1) wirksam verändert wird.

4. wobei der Wert ffc das Verhältnis von 61 zu 6c ist und die Fließfähigkeit des Produktes angibt, wobei
61 die größte Hauptspannung des Fließortes ist
und 6c die Schüttgutfestigkeit bzw. Druckfestigkeit des Schüttgutes, nachdem es mit der Spannung 61 verdichtet wurde

5. und dass das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Silos im Bereich von etwa 2,6 bis 3 liegt.

2. Silo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silo einen Durchmesser von 3500 bis 4200 mm und eine Höhe von 15500 bis 17000 mm aufweist.

3. Silo nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalteil des Silos eine Höhe im Bereich von 10500 bis 11000 mm aufweist.

4. Silo nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Trichterneigung eine Winkelneigung gegenüber der Vertikalen von etwa 16 bis 22 Grad aufweist und der Auslaufdurchmesser im Bereich zwischen 300 bis 400 mm liegt.

5. Silo nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufdurchmesser im Bereich zwischen 300 bis 400 mm liegt.

6. Silo nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Silo ein Brutto-Volumen von z.B. 118 bis 200 m³ hat.

7. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten einzelne Fließzonen (16) bilden, welche die Verdichtungszonen (17) ausbilden, wobei die Einbauten einen Wandeinbau (8) an der Wandinnenseite (14) des Silos (1) ausbilden. (urspr. Anspruch 2)

8. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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. (urspr. Anspruch 3)

9. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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. (urspr. Anspruch 5)

10. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandeinbauten (8) zusätzlich eine Verkleinerung der Beullänge des Silos (1) ausbilden.

11. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.

12. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 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.

13. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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.

14. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweisflächen der Profilringe durchgehend und/oder durchbrochen und/oder mit Ausnehmungen und/oder bremsende Anordnungen ausgebildet sind.

15. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilringe eine wirksame Verminderung des Fließquerschnittes im Bereich der Verdichtungszonen (7) bilden.

16. Silo nach einem der Ansprüche 1 bis 15, 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.

17. 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 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer nach den Ansprüchen 1 bis 14 beschriebenen Vorrichtung arbeitet.

Zeichnung